WO2011114895A1 - 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents

対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 Download PDF

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WO2011114895A1
WO2011114895A1 PCT/JP2011/054873 JP2011054873W WO2011114895A1 WO 2011114895 A1 WO2011114895 A1 WO 2011114895A1 JP 2011054873 W JP2011054873 W JP 2011054873W WO 2011114895 A1 WO2011114895 A1 WO 2011114895A1
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optical path
light
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providing structure
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清乃 立山
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device capable of recording and / or reproducing information interchangeably for different types of optical disks, an objective lens for the optical pickup device, and an optical information recording / reproducing device.
  • a laser light source used as a light source for reproducing information recorded on an optical disc and recording information on the optical disc has been shortened.
  • a wavelength 390 such as a blue-violet semiconductor laser is used.
  • a laser light source of ⁇ 420 nm has been put into practical use.
  • these blue-violet laser light sources are used, it is possible to record 15 to 20 GB of information on an optical disk having a diameter of 12 cm when an objective lens having the same numerical aperture (NA) as that of a DVD (digital versatile disk) is used.
  • NA of the objective optical element is increased to 0.85, 23 to 25 GB of information can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm.
  • BD Blu-ray Disc
  • NA 0.85 objective lens As described above.
  • NA the protective substrate is designed to be thinner than in the case of DVD (to 0.6 mm of DVD).
  • the amount of coma due to skew is reduced by 0.1 mm.
  • the value as a product of an optical disc player / recorder is sufficient just to be able to record and / or reproduce information appropriately (hereinafter referred to as recording / reproducing) with respect to the BD. It's not a good thing.
  • DVDs and CDs compact discs
  • DVDs owned by users it is possible to appropriately record / reproduce information on a CD, which leads to an increase in the commercial value of an optical disc player / recorder for BD.
  • the optical pickup device mounted on the BD optical disc player / recorder can record / reproduce information appropriately while maintaining compatibility with any of BD, DVD, and CD. It is desirable to have
  • the optical system for BD and the optical system for DVD or CD can be shared. It is preferable to reduce the number of optical components constituting the pickup device as much as possible. And, it is most advantageous to simplify the configuration of the optical pickup device and to reduce the cost to make the objective lens arranged facing the optical disc in common. In order to obtain a common objective lens for a plurality of types of optical disks having different recording / reproducing wavelengths, it is desirable to form a diffractive structure having a wavelength dependency of spherical aberration in the objective lens.
  • Patent Document 1 describes an objective lens that has two diffractive structures and can be used in common for three types of optical disks, and an optical pickup device equipped with the objective lens.
  • the first diffractive structure generates primary light as the strongest diffracted light in the light beam with the first wavelength ⁇ 1, and the 0th-order light as the strongest diffracted light in the light beam with the second wavelength ⁇ 2.
  • the second-order light is generated as the strongest diffracted light by the second diffractive structure, and the second-order light is generated as the strongest diffracted light by the second-diffractive structure.
  • the primary light is generated as the strongest diffracted light in the light beam with the second wavelength ⁇ 2, and the primary light is generated as the strongest diffracted light in the light beam with the third wavelength ⁇ 3.
  • the first diffractive structure when the DVD / CD is used, the first diffractive structure generates zero-order diffracted light, and therefore does not receive a diffractive action, so that the occurrence of chromatic spherical aberration can be suppressed.
  • first-order diffracted light is generated in any of the second diffractive structures, so that it is possible to use a conventionally designed DVD / CD compatible objective lens.
  • the value of P2 in the first region is zero with reference to, for example, the numerical value of the optical path difference function (Table 30).
  • the second diffractive structure is designed to have no power.
  • the second diffractive structure does not have power, for example, in the BD, the second-order diffracted light used has light of other orders superimposed on the position of the longitudinal spherical aberration on the optical axis.
  • the efficiency of diffraction of the first-order diffracted light and the third-order diffracted light generated on both sides is extremely low in design, so that an inherently erroneous spot may be detected on the photodetector. Should be low.
  • the diffractive structure is a fine structure that requires an accuracy of several tens of nanometers, the diffraction efficiency of first-order diffracted light, third-order diffracted light, or the like may be higher than the theoretical value due to manufacturing errors or the like.
  • the light spot such as the first-order diffracted light or the third-order diffracted light may be erroneously detected by the photodetector while being superimposed on the condensing spot of the second-order diffracted light.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems.
  • an objective lens and an optical pickup device for an optical pickup device capable of suppressing the generation of an error signal and the like and
  • An object of the present invention is to provide an optical information recording / reproducing apparatus.
  • Information is recorded and / or reproduced, information is recorded and / or reproduced on a second optical disc having a protective substrate having a thickness t2 (t1 ⁇ t2) using the second light flux, and the third light flux is reflected on the third light flux.
  • the step d1 (nm) of the second optical path difference providing structure satisfies the following formula when the refractive index of the objective lens material with respect to the first wavelength is n1: (1.8 ⁇ ⁇ 1 / (n1-1)) ⁇ d1 ⁇ (3.0 ⁇ ⁇ 1 / (n1-1)) (1)
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure both have power.
  • the first optical path difference that gives a diffractive action to the first light flux having the first wavelength ⁇ 1 passing therethrough but does not give the diffractive action to the second light flux having the second wavelength ⁇ 2 and the third light flux having the third wavelength ⁇ 3.
  • the providing structure and the second optical path difference providing structure having a blaze shape, information can be recorded / reproduced on / from different optical disks using light beams having three different wavelengths.
  • both the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure have power, for example, the n-th order diffracted light having the highest diffraction efficiency in the first optical path difference providing structure and the second optical path difference structure.
  • the paraxial power is given to the paraxial Misdetection can be effectively avoided by shifting the condensing position in the optical axis direction.
  • the objective lens according to claim 2 is the following formula in the invention according to claim 1, 0.08 ⁇ P1 / P ⁇ 0.15 (2) 0.02 ⁇
  • P1 Power of the first optical path difference providing structure
  • P2 Power of the second optical path difference providing structure
  • P Power of the entire objective lens, P> 0 It is characterized by satisfying.
  • the working distance of the third optical disc with respect to the first disc can be increased, and the nth-order diffracted light with the highest diffraction efficiency emitted from the first optical path difference providing structure.
  • the diffraction efficiency of adjacent (n-1) th order diffracted light or (n + 1) th order diffracted light is increased, false detection can be effectively performed by applying a paraxial power and shifting the focusing position in the optical axis direction. Can be avoided.
  • the value of the expression (2) exceeds the upper limit value, the pitch of the diffractive structure may be too fine.
  • the value of the expression (3) is set to be equal to or higher than the lower limit value, the (m ⁇ 1) th order diffracted light adjacent to the mth order diffracted light having the highest diffraction efficiency emitted from the second optical path difference providing structure or Even when the diffraction efficiency of the (m + 1) th order diffracted light is increased, erroneous detection can be effectively avoided by providing paraxial power and shifting the condensing position in the optical axis direction.
  • the value of the expression (3) exceeds the upper limit value, the pitch of the diffractive structure may be too fine.
  • the objective lens described in claim 3 is characterized in that, in the invention described in claim 2, P2 / P is positive.
  • P2 / P is positive.
  • the objective lens described in claim 4 is characterized in that, in the invention described in claim 2, P2 / P is negative. As a result, the working distance of the third optical disc with respect to the first disc can be made longer than when P2 / P is positive.
  • the objective lens according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 4, the first optical path difference providing structure has a blaze shape. Thereby, the diffraction efficiency in a reference wavelength can be maintained high.
  • the objective lens described in claim 6 is characterized in that, in the invention described in any one of claims 1 to 4, the first optical path difference providing structure has a step shape. Thereby, the change of the diffraction efficiency at the time of wavelength fluctuation can be suppressed small. Moreover, highly efficient unnecessary light can be kept away from the diffracted light used for recording and reproduction.
  • the objective lens according to claim 7 is the objective lens according to any one of claims 1 to 6, wherein the first optical path difference providing structure is the first order of the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure.
  • the diffracted light quantity is made larger than any other order diffracted light quantity
  • the 0th-order diffracted light quantity of the second light flux that has passed through the first optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light quantity
  • the 0th-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light amount
  • the second optical path difference providing structure is the first light beam that has passed through the second optical path difference providing structure.
  • the second order diffracted light quantity of the light beam is made larger than any other order diffracted light quantity
  • the first order diffracted light quantity of the second light flux that has passed through the second optical path difference providing structure is made larger than any other order diffracted light quantity.
  • the third light passing through the second optical path difference providing structure The first order diffracted light, characterized in that larger than the other diffracted light of any order. This makes it possible to effectively record / reproduce information with respect to three different optical discs using light beams having three different wavelengths.
  • An objective lens according to an eighth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are superimposed. .
  • An optical pickup device includes the objective lens according to any one of the first to eighth aspects.
  • An optical information recording / reproducing apparatus has the optical pickup apparatus according to the ninth aspect.
  • the optical pickup device has at least three light sources: a first light source, a second light source, and a third light source. Furthermore, the optical pickup device of the present invention condenses the first light flux on the information recording surface of the first optical disc, condenses the second light flux on the information recording surface of the second optical disc, and causes the third light flux to be third. It has a condensing optical system for condensing on the information recording surface of the optical disc.
  • the optical pickup device of the present invention includes a light receiving element that receives a reflected light beam from the information recording surface of the first optical disc, the second optical disc, or the third optical disc.
  • the first optical disc has a protective substrate having a thickness t1 and an information recording surface.
  • the second optical disc has a protective substrate having a thickness t2 (t1 ⁇ t2) and an information recording surface.
  • the third optical disc has a protective substrate having a thickness t3 (t2 ⁇ t3) and an information recording surface.
  • the first optical disc is preferably a BD
  • the second optical disc is a DVD
  • the third optical disc is preferably a CD, but is not limited thereto.
  • the first optical disc, the second optical disc, or the third optical disc may be a multi-layer optical disc having a plurality of information recording surfaces.
  • BD means that information is recorded / reproduced by a light beam having a wavelength of about 390 to 415 nm and an objective lens having an NA of about 0.8 to 0.9, and the thickness of the protective substrate is 0.05 to 0.00 mm.
  • It is a generic term for a BD series optical disc of about 125 mm, and includes a BD having only a single information recording layer, a BD having a plurality of information recording layers, and the like.
  • DVD is a general term for DVD series optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective lens having an NA of about 0.60 to 0.67 and the thickness of the protective substrate is about 0.6 mm.
  • CD is a general term for CD series optical discs in which information is recorded / reproduced by an objective lens having an NA of about 0.45 to 0.51 and the thickness of the protective substrate is about 1.2 mm.
  • CD-ROM, CD-Audio, CD-Video, CD-R, CD-RW and the like As for the recording density, the recording density of BD is the highest, followed by the order of DVD and CD.
  • the present invention is not limited to this.
  • the thickness of a protective substrate is the thickness of the protective substrate provided in the optical disk surface. That is, the thickness of the protective substrate from the optical disc surface to the information recording surface closest to the surface.
  • the first light source, the second light source, and the third light source are preferably laser light sources.
  • the laser light source a semiconductor laser, a silicon laser, or the like can be preferably used.
  • the wavelength ⁇ 3 ( ⁇ 3> ⁇ 2) is defined by the following conditional expressions (7), (8), 1.5 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1.7 ⁇ ⁇ 1 (7) 1.8 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2.0 ⁇ ⁇ 1 (8) It is preferable to satisfy.
  • the first wavelength ⁇ 1 of the first light source is preferably 350 nm or more and 440 nm or less, more preferably 390 nm.
  • the second wavelength ⁇ 2 of the second light source is preferably 570 nm or more and 680 nm or less, more preferably 630 nm or more and 670 nm or less, and the third wavelength ⁇ 3 of the third light source is preferably 415 nm or less. It is 750 nm or more and 880 nm or less, More preferably, it is 760 nm or more and 820 nm or less.
  • the first light source, the second light source, and the third light source may be unitized.
  • the unitization means that the first light source and the second light source are fixedly housed in one package, for example.
  • a light receiving element to be described later may be packaged.
  • a photodetector such as a photodiode is preferably used.
  • Light reflected on the information recording surface of the optical disc enters the light receiving element, and a read signal of information recorded on each optical disc is obtained using the output signal. Furthermore, it detects the change in the light amount due to the spot shape change and position change on the light receiving element, performs focus detection and track detection, and based on this detection, the objective lens can be moved for focusing and tracking I can do it.
  • the light receiving element may comprise a plurality of photodetectors.
  • the light receiving element may have a main photodetector and a sub photodetector.
  • two sub photodetectors are provided on both sides of a photodetector that receives main light used for recording and reproducing information, and the sub light for tracking adjustment is received by the two sub photodetectors. It is good also as a simple light receiving element.
  • the light receiving element may have a plurality of light receiving elements corresponding to the respective light sources.
  • the condensing optical system has an objective lens.
  • the condensing optical system preferably has a coupling lens such as a collimator in addition to the objective lens.
  • the coupling lens is a single lens or a lens group that is disposed between the objective lens and the light source and changes the divergence angle of the light beam.
  • the collimator is a type of coupling lens, and is a lens that emits incident light as parallel light.
  • the objective lens refers to an optical system that is disposed at a position facing the optical disk in the optical pickup device and has a function of condensing the light beam emitted from the light source onto the information recording surface of the optical disk.
  • the objective lens may be composed of two or more plural lenses and / or optical elements, may be composed of only a single lens, and is more preferably an objective lens composed of a single convex lens.
  • the objective lens may be a glass lens or a plastic lens, or an optical path difference providing structure is provided on the glass lens with a photo-curing resin, a UV-curing resin, or a thermosetting resin.
  • a hybrid lens may also be used.
  • the objective lens has a plurality of lenses, a glass lens and a plastic lens may be mixed and used.
  • the objective lens includes a plurality of lenses, it may be a combination of a flat optical element having an optical path difference providing structure and an aspherical lens (which may or may not have an optical path difference providing structure).
  • the objective lens preferably has a refractive surface that is aspheric.
  • the base surface on which the optical path difference providing structure is provided is preferably an aspherical surface.
  • the objective lens is a glass lens
  • a glass material having a glass transition point Tg of 450 ° C. or lower more preferably 400 ° C. or lower.
  • a glass material having a glass transition point Tg of 450 ° C. or lower molding at a relatively low temperature becomes possible, so that the life of the mold can be extended.
  • Examples of such a glass material having a low glass transition point Tg include K-PG325 and K-PG375 (both product names) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.
  • the specific gravity of the glass lens is generally larger than that of the resin lens, if the objective lens is a glass lens, the mass is increased and a load is imposed on the actuator that drives the objective lens. Therefore, when the objective lens is a glass lens, it is preferable to use a glass material having a small specific gravity.
  • the specific gravity is preferably 4.0 or less, more preferably the specific gravity is 3.0 or less.
  • the objective lens is a plastic lens
  • an alicyclic hydrocarbon polymer material such as a cyclic olefin resin material.
  • the resin material has a refractive index of 1.54 to 1.60 at a temperature of 25 ° C. with respect to a wavelength of 405 nm, and a wavelength of 405 nm according to a temperature change within a temperature range of ⁇ 5 ° C. to 70 ° C.
  • the coupling lens is preferably a plastic lens.
  • cycloolefin resin is preferably used.
  • ZEONEX manufactured by Nippon Zeon, APEL manufactured by Mitsui Chemicals, TOPAS ADVANCED, TOPAS manufactured by POLYMERS, ARTON manufactured by JSR, etc. are preferable examples. Can be mentioned.
  • the Abbe number of the material constituting the objective lens is preferably 50 or more.
  • the objective lens is described below. It is preferable that at least one optical surface of the objective lens has at least a central region, an intermediate region around the central region, and a peripheral region around the intermediate region.
  • the central region is preferably a region including the optical axis of the objective lens, but a minute region including the optical axis is used as an unused region or a special purpose region, and the surroundings are defined as a central region (also referred to as a central region). Also good.
  • the central region, the intermediate region, and the peripheral region are preferably provided on the same optical surface. As shown in FIG. 1, the central region CN, the intermediate region MD, and the peripheral region OT are preferably provided concentrically around the optical axis on the same optical surface.
  • the central region, the intermediate region, and the peripheral region are preferably adjacent to each other, but there may be a slight gap between them.
  • the region including the optical axis gives a diffractive action to the first light beam having the first wavelength ⁇ 1 that passes therethrough, but has the second wavelength ⁇ 2 in the first region.
  • a first optical path difference providing structure that does not give diffraction action to the two light beams and the third light beam having the third wavelength ⁇ 3, and a second optical path difference providing structure having a blaze shape, Both of the second optical path difference providing structures have power.
  • does not give a diffractive action means that the light having the strongest light intensity among the light beams that have passed through the optical path difference providing structure is zero-order diffracted light. Means that the diffracted light of the order other than 0 has the strongest light intensity among the light beams that have passed through the optical path difference providing structure.
  • the central area of the objective lens can be said to be a shared area of the first, second, and third optical disks used for recording / reproduction of the first optical disk, the second optical disk, and the third optical disk. That is, the objective lens condenses the first light flux that passes through the central area so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disc, and the second light flux that passes through the central area becomes the second light flux. Focusing on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced, and allowing the third light flux passing through the central area to be recorded / reproduced on the information recording surface of the third optical disc Condensate.
  • the optical path difference providing structure provided in the central region has the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc and the protective substrate of the second optical disc with respect to the first light flux and the second light flux passing through the optical path difference providing structure. It is preferable to correct spherical aberration generated due to the difference in thickness t2 / spherical aberration generated due to the difference in wavelength between the first light beam and the second light beam. Further, the optical path difference providing structure is different from the thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc and the thickness t3 of the protective substrate of the third optical disc with respect to the first and third light fluxes that have passed through the optical path difference providing structure. It is preferable to correct the spherical aberration caused by the difference in the wavelength of the first light beam and the third light beam.
  • the intermediate area of the objective lens is used for recording / reproduction of the first optical disk and the second optical disk, and can be said to be the first and second optical disk shared areas not used for recording / reproduction of the third optical disk. That is, the objective lens condenses the first light flux that passes through the intermediate area so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disc, and the second light flux that passes through the intermediate area becomes the second light flux. The light is condensed on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded / reproduced. On the other hand, the third light flux passing through the intermediate region is not condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the third optical disk.
  • the third light flux passing through the intermediate region of the objective lens preferably forms a flare on the information recording surface of the third optical disc.
  • the spot center portion having a high light amount density and the light amount density in order from the optical axis side (or the spot center portion) to the outside. It is preferable to have a spot middle part lower than the spot center part and a spot peripheral part whose light intensity is higher than the spot middle part and lower than the spot center part.
  • the center portion of the spot is used for recording / reproducing information on the optical disc, and the middle portion of the spot and the peripheral portion of the spot are not used for recording / reproducing information on the optical disc.
  • this spot peripheral part is called flare.
  • the spot peripheral part may be called a flare.
  • the third light flux that has passed through the intermediate region of the objective lens preferably forms a spot peripheral portion on the information recording surface of the third optical disc.
  • the peripheral area of the objective lens is used for recording / reproduction of the first optical disk, and can be said to be an area dedicated to the first optical disk that is not used for recording / reproduction of the second optical disk and the third optical disk. That is, the objective lens condenses the first light flux passing through the peripheral region so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the first optical disc.
  • the second light flux that passes through the peripheral area is not condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface of the second optical disc, and the third light flux that passes through the peripheral area does not converge. The light is not condensed so that information can be recorded / reproduced on the information recording surface.
  • the second light flux and the third light flux that pass through the peripheral area of the objective lens preferably form a flare on the information recording surfaces of the second optical disc and the third optical disc. That is, it is preferable that the second light flux and the third light flux that have passed through the peripheral area of the objective lens form a spot peripheral portion on the information recording surfaces of the second optical disc and the third optical disc.
  • the optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the central region of the objective lens, and more preferably 90% or more. More preferably, the optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the central region. Further, another optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the intermediate region of the objective lens, and more preferably 90% or more. More preferably, another optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the intermediate region.
  • the optical path difference providing structure is preferably provided in a region of 70% or more of the area of the peripheral region of the objective lens, and more preferably 90% or more. More preferably, the optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the peripheral region.
  • the optical path difference providing structure referred to in this specification is a general term for structures that add an optical path difference to an incident light beam.
  • the optical path difference providing structure also includes a phase difference providing structure for providing a phase difference.
  • the phase difference providing structure includes a diffractive structure.
  • the optical path difference providing structure of the present invention is preferably a diffractive structure.
  • the optical path difference providing structure has a step, preferably a plurality of steps. This step adds an optical path difference and / or phase difference to the incident light flux.
  • the optical path difference added by the optical path difference providing structure may be an integer multiple of the wavelength of the incident light beam or a non-integer multiple of the wavelength of the incident light beam.
  • the steps may be arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis, or may be arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis.
  • the objective lens provided with the optical path difference providing structure is a single aspherical lens
  • the incident angle of the light flux to the objective lens differs depending on the height from the optical axis.
  • Each will be slightly different.
  • the objective lens is a single-lens aspherical convex lens, even if it is an optical path difference providing structure that provides the same optical path difference, generally the distance from the optical axis tends to increase.
  • the diffractive structure referred to in this specification is a general term for structures that have a step and have a function of converging or diverging a light beam by diffraction.
  • a plurality of unit shapes are arranged around the optical axis, and a light beam is incident on each unit shape, and the wavefront of the transmitted light is shifted between adjacent annular zones, resulting in new It includes a structure that converges or diverges light by forming a simple wavefront.
  • the diffractive structure preferably has a plurality of steps, and the steps may be arranged with a periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis, or may be arranged with a non-periodic interval in the direction perpendicular to the optical axis.
  • the exit angle from the diffractive structure and the optical path length to enter the lens differ depending on the height from the optical axis.
  • the amount will vary slightly for each zone.
  • the objective lens is a single aspherical convex lens, even if it is a diffractive structure that generates diffracted light of the same diffraction order, generally, the distance from the optical axis tends to increase.
  • the optical path difference providing structure has a plurality of concentric annular zones with the optical axis as the center.
  • the optical path difference providing structure can generally have various cross-sectional shapes (cross-sectional shapes on the plane including the optical axis), and the cross-sectional shapes including the optical axis are roughly classified into a blazed structure and a staircase structure.
  • the blaze-type structure means that the cross-sectional shape including the optical axis of the optical element having the optical path difference providing structure is a sawtooth shape.
  • the upper side is the light source side and the lower side is the optical disk side, and the optical path difference providing structure is formed on a plane as a mother aspherical surface.
  • the pitch Ph the length of one blaze unit in the direction perpendicular to the optical axis
  • the length of the step in the direction parallel to the optical axis of the blaze is referred to as a step amount d (see FIG. 2A).
  • the staircase structure has a small staircase shape in cross section including the optical axis of an optical element having an optical path difference providing structure (referred to as a staircase unit).
  • V level means a ring-shaped surface (hereinafter also referred to as a terrace surface) corresponding to (or facing) the vertical direction of the optical axis in one step unit of the step structure. In other words, it is divided by V steps and divided into V ring zones.
  • a three-level or higher staircase structure has a small step and a large step.
  • the optical path difference providing structure illustrated in FIG. 2C is referred to as a five-level step structure
  • the optical path difference providing structure illustrated in FIG. 2D is referred to as a two-level step structure (also referred to as a binary structure).
  • a two-level staircase structure is described below.
  • a plurality of annular zones including a plurality of concentric annular zones around the optical axis, and a plurality of annular zones including the optical axis of the objective lens have a plurality of stepped surfaces Pa and Pb extending in parallel to the optical axis,
  • the light source side terrace surface Pc for connecting the light source side ends of the adjacent step surfaces Pa and Pb and the optical disk side terrace surface Pd for connecting the optical disk side ends of the adjacent step surfaces Pa and Pb are formed.
  • the surface Pc and the optical disc side terrace surface Pd are alternately arranged along the direction intersecting the optical axis.
  • the length of one staircase unit in the direction perpendicular to the optical axis is referred to as the pitch Ph (see FIGS. 2C and 2D).
  • the length of the step in the direction parallel to the optical axis of the staircase is referred to as step amounts B1 and B2.
  • a large step amount B1 and a small step amount B2 exist (see FIG. 2C).
  • the optical path difference providing structure is preferably a structure in which a certain unit shape is periodically repeated.
  • unit shape is periodically repeated” naturally includes shapes in which the same shape is repeated in the same cycle.
  • the unit shape that is one unit of the cycle has regularity, and the shape in which the cycle gradually increases or decreases gradually is also included in the “unit shape is periodically repeated”.
  • the sawtooth shape as a unit shape is repeated.
  • the same serrated shape may be repeated, or as shown in FIG. 2 (b), the serrated shape gradually increases as it moves away from the optical axis.
  • a shape in which the pitch becomes longer or a shape in which the pitch becomes shorter may be used.
  • the blazed structure has a step opposite to the optical axis (center) side, and in other areas, the blazed structure has a step toward the optical axis (center). It is good also as a shape in which the transition area
  • mold structure is provided in the meantime.
  • the optical path difference providing structure has a staircase structure
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure may be provided on different optical surfaces of the objective lens, respectively, but are preferably provided on the same optical surface.
  • first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure are preferably provided on the light source side surface of the objective lens rather than the surface of the objective lens on the optical disk side.
  • first optical path difference providing structure, the second optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure are preferably provided on the optical surface having the smaller absolute value of the radius of curvature of the objective lens.
  • the first optical path difference providing structure is a blaze type structure or a staircase type structure. Further, the first optical path difference providing structure makes the first-order diffracted light quantity of the first light flux that has passed through the first optical path difference-providing structure larger than any other order of diffracted light quantity, and passed through the first optical path difference providing structure.
  • the 0th-order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount
  • the 0th-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the first optical path difference providing structure is made higher than any other order diffracted light amount. Larger is preferable.
  • the second optical path difference providing structure is a blaze type structure. Further, the second optical path difference providing structure makes the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second optical path difference providing structure larger than any other order diffracted light amount, and passed through the second optical path difference providing structure.
  • the first order diffracted light amount of the second light beam is made larger than any other order diffracted light amount
  • the first order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the second optical path difference providing structure is made higher than any other order diffracted light amount. Larger is preferable.
  • the blaze step d1 (nm) in the second optical path difference providing structure satisfies the following expression when the refractive index for the first wavelength ⁇ 1 of the blazed structure is n1: (1.8 ⁇ ⁇ 1 / (n1-1)) ⁇ d1 ⁇ (3.0 ⁇ ⁇ 1 / (n1-1)) (1)
  • Both the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure have paraxial power.
  • P2 / P may be positive or negative.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure may be superimposed on one optical surface.
  • the thick on-axis objective lens used for compatibility with the three types of optical discs of BD / DVD / CD according to the present invention affects the condensed spot on the information recording surface even if the efficiency of unnecessary diffracted light increases due to manufacturing errors.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure have paraxial power with respect to the first light flux (also referred to as power in this specification).
  • “having paraxial power” means that C 2 h 2 is not 0 when the optical path difference functions of the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are expressed by the following equation ( 2).
  • FIG. 3A is a diagram showing a change in diffraction efficiency with respect to wavelength variation of the blazed diffraction structure and the staircase diffraction structure.
  • FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the order of diffracted light generated with respect to the wavelength used and the diffraction efficiency.
  • the first-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the diffractive structure is made larger than any other order of diffracted light amount
  • the zero-order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the diffractive structure is set to any other order.
  • An example will be described in which the 0th-order diffracted light amount of the third light flux that has passed through the diffractive structure is made larger than any other order diffracted light amount.
  • the variation of the diffraction efficiency of the blazed diffraction structure is about 3% as shown in FIG.
  • the fluctuation of the diffraction efficiency is about 2%, and the fluctuation of the diffraction efficiency of the staircase type diffraction structure is smaller.
  • a blazed diffraction structure if the light source has a small variation in oscillation wavelength, and it is preferable to use a staircase diffraction structure if the light source has a large variation in oscillation wavelength.
  • NA1 The numerical aperture on the image side of the objective lens necessary for reproducing / recording information on the first optical disc is NA1, and the numerical aperture on the image side of the objective lens necessary for reproducing / recording information on the second optical disc.
  • NA2 NA1> NA2
  • NA3 NA2> NA3
  • NA1 is preferably 0.75 or more and 0.9 or less, and more preferably 0.8 or more and 0.9 or less.
  • NA1 is preferably 0.85.
  • NA2 is preferably 0.55 or more and 0.7 or less.
  • NA2 is preferably 0.60 or 0.65.
  • NA3 is preferably 0.4 or more and 0.55 or less.
  • NA3 is preferably 0.45 or 0.53.
  • the boundary between the central region and the intermediate region of the objective lens is 0.9 ⁇ NA 3 or more and 1.2 ⁇ NA 3 or less (more preferably 0.95 ⁇ NA 3 or more, 1.15 ⁇ NA 3) when the third light beam is used. It is preferably formed in a portion corresponding to the following range. More preferably, the boundary between the central region and the intermediate region of the objective lens is formed in a portion corresponding to NA3. Further, the boundary between the intermediate region and the peripheral region of the objective lens is 0.9 ⁇ NA 2 or more and 1.2 ⁇ NA 2 or less (more preferably 0.95 ⁇ NA 2 or more, 1.15) when the second light flux is used. -It is preferably formed in a portion corresponding to the range of NA2 or less. More preferably, the boundary between the intermediate region and the peripheral region of the objective lens is formed in a portion corresponding to NA2.
  • the spherical aberration has at least one discontinuous portion.
  • the discontinuous portion has a range of 0.9 ⁇ NA 3 or more and 1.2 ⁇ NA 3 or less (more preferably 0.95 ⁇ NA 3 or more and 1.15 ⁇ NA 3 or less) when the third light flux is used. It is preferable that it exists in.
  • an objective lens satisfy
  • dt represents the thickness (mm) of the objective lens on the optical axis
  • f represents the focal length (mm) of the objective lens in the first light flux.
  • the objective lens When dealing with an optical disk with a short wavelength and high NA such as BD, the objective lens has a problem that astigmatism is likely to occur and decentration coma is likely to occur, but the conditional expression (11) is satisfied. As a result, it is possible to suppress the generation of astigmatism and decentration coma.
  • the objective lens becomes a thick objective lens having a thick on-axis thickness, so that the working distance during CD recording / reproduction tends to be shortened.
  • the working distance in CD recording / reproduction can be sufficiently ensured, and the effect of the present invention becomes more remarkable.
  • the first light beam, the second light beam, and the third light beam may be incident on the objective lens as parallel light, or may be incident on the objective lens as divergent light or convergent light. Even during tracking, in order to prevent coma from occurring, it is preferable that all of the first light beam, the second light beam, and the third light beam be incident on the objective lens as parallel light or substantially parallel light.
  • all of the first light beam, the second light beam, and the third light beam can be incident on the objective lens as parallel light or substantially parallel light. The effect becomes more remarkable.
  • the imaging magnification m1 of the objective lens when the first light flux enters the objective lens is expressed by the following equation (12): -0.01 ⁇ m1 ⁇ 0.01 (12) It is preferable to satisfy.
  • the imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens is expressed by the following equation (13): -0.01 ⁇ m2 ⁇ 0.01 (13) It is preferable to satisfy.
  • the imaging magnification m2 of the objective lens when the second light flux is incident on the objective lens is expressed by the following equation (13) ′, ⁇ 0.025 ⁇ m2 ⁇ ⁇ 0.01 (13) ′ It is preferable to satisfy.
  • the imaging magnification m3 of the objective lens when the third light beam is incident on the objective lens is expressed by the following equation (14): -0.01 ⁇ m3 ⁇ 0.01 (14) It is preferable to satisfy.
  • the imaging magnification m3 of the objective lens when the third light beam enters the objective lens is expressed by the following equation (14) ′, ⁇ 0.025 ⁇ m3 ⁇ ⁇ 0.01 (14) ′ It is preferable to satisfy.
  • the working distance (WD) of the objective optical element when using the third optical disk is preferably 0.15 mm or more and 1.5 mm or less. Preferably, it is 0.3 mm or more and 0.9 mm or less.
  • the WD of the objective optical element when using the second optical disc is preferably 0.2 mm or more and 1.3 mm or less.
  • the WD of the objective optical element when using the first optical disk is preferably 0.25 mm or more and 1.0 mm or less.
  • An optical information recording / reproducing apparatus includes an optical disc drive apparatus having the above-described optical pickup apparatus.
  • the optical disk drive apparatus can hold an optical disk mounted from the optical information recording / reproducing apparatus main body containing the optical pickup apparatus or the like. There are a system in which only the tray is taken out, and a system in which the optical disc drive apparatus main body in which the optical pickup device is stored is taken out to the outside.
  • the optical information recording / reproducing apparatus using each method described above is generally equipped with the following components, but is not limited thereto.
  • An optical pickup device housed in a housing or the like, a drive source of an optical pickup device such as a seek motor that moves the optical pickup device together with the housing toward the inner periphery or outer periphery of the optical disc, and the optical pickup device housing the inner periphery or outer periphery of the optical disc include a transfer means of an optical pickup device having a guide rail or the like that guides toward the head, a spindle motor that rotates the optical disk, and the like.
  • the former method is provided with a tray that can be held in a state in which an optical disk is mounted and a loading mechanism for sliding the tray, and the latter method has no tray and loading mechanism. It is preferable that each component is provided in a drawer corresponding to a chassis that can be pulled out to the outside.
  • an objective lens for an optical pickup device, an optical pickup device, and an optical information recording / reproducing device that can suppress the occurrence of an error signal or the like when three different optical disks are used interchangeably.
  • FIG. 1 It is the figure which looked at the single objective lens OL concerning this Embodiment in the optical axis direction. It is an axial direction sectional view showing an example of an optical path difference grant structure.
  • (A) is a figure which shows the change of the diffraction efficiency with respect to the wavelength fluctuation of a blaze
  • (b) is the relationship between the order of the diffracted light generate
  • FIG. It is a figure which shows schematically the structure of optical pick-up apparatus PU1 of this Embodiment which can record and / or reproduce
  • FIG. 4 is a longitudinal spherical aberration diagram of Example 1, and B1 to B5, D1 to D5, and C1 to C5 in the figure respectively correspond to light beams indicated by the same reference numerals on the upper side of Table 4.
  • FIG. 4 is a longitudinal spherical aberration diagram of Example 2, and B1 to B5, D1 to D5, and C1 to C5 in the figure respectively correspond to light beams indicated by the same reference numerals on the upper side of Table 4.
  • FIG. 6 is a longitudinal spherical aberration diagram of Example 3. B1 to B5, D1 to D5, and C1 to C5 in the figure respectively correspond to light beams indicated by the same reference numerals on the lower side of Table 4.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of the optical pickup apparatus PU1 of the present embodiment that can appropriately record and / or reproduce information on BD, DVD, and CD, which are different optical disks.
  • Such an optical pickup device PU1 can be mounted on an optical information recording / reproducing device.
  • the first optical disc is a BD
  • the second optical disc is a DVD
  • the third optical disc is a CD.
  • the present invention is not limited to the present embodiment.
  • the optical pickup device PU1 shown in FIG. 4 emits light when recording / reproducing information with respect to the objective lens OL, the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, the collimating lens COL, the polarization beam splitter BS, the dichroic prism DP, and BD.
  • the first optical path difference providing structure formed on the objective lens OL makes the first light amount of the first light flux that has passed through the first optical path difference providing structure larger than any other order of the diffracted light amount.
  • the 0th-order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the providing structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the 0th-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the first optical path difference providing structure is set to any other order.
  • the second optical path difference providing structure formed on the objective lens OL makes the second order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the second optical path difference providing structure larger than any other order diffracted light quantity.
  • the first-order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the optical path difference providing structure is made larger than any other order of diffracted light amount
  • the first-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the second optical path difference providing structure is It is made larger than the diffracted light quantity of any order.
  • the following formula 0.08 ⁇ P1 / P ⁇ 0.15 (2) 0.02 ⁇
  • P1 Power of the first optical path difference providing structure
  • P2 Power of the second optical path difference providing structure
  • P Power of the entire objective lens, P> 0 Meet.
  • the light beam condensed by the central region, the intermediate region, and the peripheral region of the objective lens OL becomes a spot formed on the information recording surface RL1 of the BD through the protective substrate PL1 having a thickness of 0.1 mm. .
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 is again transmitted through the objective lens OL and a diaphragm (not shown), and then converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, and by the collimating lens COL.
  • a converged light beam is reflected by the polarization beam splitter BS, and converges on the light receiving surface of the light receiving element PD via the sensor lens SEN.
  • the information recorded on the BD can be read by using the output signal of the light receiving element PD to focus or track the objective lens OL by the biaxial actuator AC1.
  • the spherical aberration generated due to the wavelength fluctuation or different information recording layers is changed in magnification. Correction can be made by changing the divergence angle or convergence angle of the light beam incident on the objective optical element OL by changing the collimating lens COL as means in the optical axis direction.
  • the ⁇ / 4 wavelength plate QWP converts the linearly polarized light into circularly polarized light and enters the objective lens OL.
  • the light beam condensed by the central region and the intermediate region of the objective lens OL (the light beam that has passed through the peripheral region is flared and forms a spot peripheral part) is passed through the protective substrate PL2 having a thickness of 0.6 mm.
  • the spot is formed on the information recording surface RL2 of the DVD and forms the center of the spot.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 is transmitted again through the objective lens OL, converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the ⁇ / 4 wave plate QWP, and converted into a convergent light beam by the collimating lens COL.
  • the light is reflected by the polarization beam splitter BS and converges on the light receiving surface of the light receiving element PD via the sensor lens SEN.
  • the information recorded on DVD can be read using the output signal of light receiving element PD.
  • the light beam condensed by the central region of the objective lens OL (the light beam that has passed through the intermediate region and the peripheral region is flared to form a spot peripheral portion) is passed through the protective substrate PL3 having a thickness of 1.2 mm.
  • the spot is formed on the information recording surface RL3 of the CD.
  • the reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL3 is transmitted again through the objective lens OL, converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the ⁇ / 4 wave plate QWP, and converted into a convergent light beam by the collimating lens COL.
  • the light is reflected by the polarization beam splitter BS and converges on the light receiving surface of the light receiving element PD via the sensor lens SEN.
  • the information recorded on CD can be read using the output signal of light receiving element PD.
  • a power of 10 (for example, 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 ) may be expressed using E (for example, 2.5 ⁇ E ⁇ 3).
  • the optical surface of the objective lens is formed as an aspherical surface that is symmetric about the optical axis and is defined by a mathematical formula in which the coefficients shown in Table 1 are substituted into Formula 1.
  • X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive)
  • ⁇ is a conical coefficient
  • Ai is an aspherical coefficient
  • h is a height from the optical axis
  • r is a paraxial radius of curvature. It is.
  • the optical path difference given to the light flux of each wavelength by the diffractive structure is defined by an equation in which the coefficient shown in the table is substituted into the optical path difference function of Formula 2. .
  • ⁇ is the wavelength of the incident light beam
  • ⁇ B is the design wavelength (also called a blazed wavelength in the case of a blazed diffraction structure)
  • dor is the diffraction order
  • C 2i is a coefficient of the optical path difference function.
  • Example 1 shows lens data of Example 1. Further, FIG. 5 shows a conceptual diagram of the first optical path difference providing structure (diffractive structure 1) that is the step type of the first embodiment (FIG. 5 is a conceptual diagram different from the actual shape of the first embodiment). .
  • the second optical path difference providing structure of Example 1 is a blazed diffractive structure.
  • the steps d and d1 in the examples indicate the theoretical steps in the optical axis direction when the optical path difference providing structure is formed on the parallel plate, and the on-axis thickness is the thickest as in the present embodiment. If a ring-shaped optical path difference providing structure centered on the optical axis is formed on the aspheric lens, the step tends to increase as the distance from the optical axis increases. However, in the case of an objective lens having an NA of about 0.8, the step d1 hardly exceeds (3.0 ⁇ ⁇ 1 / (n1-1)).
  • Example 2 shows lens data of Example 2.
  • the first optical path difference providing structure (diffraction structure 1) of the step type of the second embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the second optical path difference providing structure of Example 2 is a blazed diffractive structure.
  • Example 3 shows lens data of Example 3. Further, the first optical path difference providing structure of Example 3 is a blazed diffractive structure, and the second optical path difference providing structure is a blazed diffractive structure.
  • Table 4 shows the relationship of the light intensity of the diffracted light of each example.
  • a third-order diffracted light is generated as light, and a zeroth-order diffracted light is generated as the third strongest diffracted light.
  • 0th order diffracted light is generated as the strongest diffracted light
  • 1st order diffracted light is generated as the second strongest diffracted light
  • ⁇ 1st order diffracted light is generated as the third strongest diffracted light. Is generated.
  • the third order diffracted light is generated as the strongest diffracted light, and the first order diffracted light is generated as the third strongest diffracted light.
  • the first-order diffracted light is generated as the strongest diffracted light
  • the second-order diffracted light is generated as the second strongest diffracted light
  • the zero-order diffracted light is generated as the third strongest diffracted light.
  • first-order diffracted light is generated as the strongest diffracted light
  • zero-order diffracted light is generated as the second strongest diffracted light
  • second-order diffracted light is generated as the third strongest diffracted light.
  • a structure in which the diffraction structure 1 and the diffraction structure 2 are superposed by multiplying the diffraction efficiency of each order of diffracted light generated in the diffraction structure 1 and the diffraction efficiency of each order generated in the diffraction structure 2. It can be seen which order of diffraction light is generated most. For example, in a light beam of 405 nm, the diffraction structure 1 generates the most first-order diffracted light, and the diffraction structure 2 generates the most second-order diffracted light. Therefore, naturally, the diffraction order of the diffraction structure 1 and the diffraction structure 2 are diffracted. The combination of order> ⁇ 1,2> is the most frequently generated diffracted light.
  • FIG. 6 is a longitudinal spherical aberration diagram of the objective lens of Example 1.
  • the second-order diffracted light (B1) is emitted, the amount of light emitted becomes maximum (efficiency 72%), and the third-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure for the second time.
  • the amount of light emitted when the folded light (B2) is emitted is the second highest, and the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and exits the second-order diffracted light (B3).
  • the third-order diffracted light is the third highest, and the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference-providing structure and the third-order diffracted light (B4) is emitted.
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is the second optical path difference.
  • the amount of light emitted upon exiting the first-order diffracted light (B5) and enters the given structure is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams B4 and B5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam B1 used when the BD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams B4 and B5 are on the optical axis. The condensing position can be shifted from the used light beam B1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light ( D1) is emitted in the maximum amount (efficiency 42%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (D2).
  • the amount of light emitted when the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and is emitted from the first-order diffracted light (D3).
  • the third highest light output when the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the second-order diffracted light (D4) is emitted is the fourth highest, and the first The zero-order diffracted light emitted from the optical path difference providing structure enters the second optical path difference providing structure. It shines and 0 the amount of light emitted upon exiting order diffracted light (D5) is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams D4 and D5 that are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam D1 used when the DVD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams D4 and D5 are on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam D1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light
  • the amount of light emitted when C1) is emitted is maximized (efficiency 60%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (C2).
  • the amount of light emitted when the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference-providing structure and the first-order diffracted light (not shown) is emitted. Is the third highest, and the amount of emitted light when the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and exits the 0th-order diffracted light (C4) is the fourth highest, The zero-order diffracted light emitted from the one optical path difference providing structure is converted into the second optical path difference providing structure. Quantity of light emitted when emitted incident to the second-order diffracted light (C5) to a higher fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams C4 and C5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam C1 used when the CD is used.
  • the efficiency of the unnecessary light beams C4 and C5 increases due to a manufacturing error or the like, by giving power to the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure, the unnecessary light beams C4 and C5 on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam C1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • FIG. 7 is a longitudinal spherical aberration diagram of the objective lens of Example 2.
  • the second-order diffracted light (B1) is emitted, the amount of light emitted becomes the maximum (efficiency 72%), and the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the second-order diffracted light.
  • the second-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and exits the second-order diffracted light (B3) Is the third highest, and the first order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the third order diffracted light (B4) is emitted fourth.
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is high and has the second optical path difference.
  • the amount of light emitted upon exiting the first-order diffracted light (B5) is incident on the structure is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams B4 and B5 that are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam B1 used when the BD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams B4 and B5 are on the optical axis. The condensing position can be shifted from the used light beam B1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light ( D1) is emitted in the maximum amount (efficiency 42%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (D2).
  • the amount of light emitted when the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and is emitted from the first-order diffracted light (D3).
  • the third highest light output when the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the second-order diffracted light (D4) is emitted is the fourth highest, and the first The zero-order diffracted light emitted from the optical path difference providing structure enters the second optical path difference providing structure. It shines and 0 the amount of light emitted upon exiting order diffracted light (D5) is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams D4 and D5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam D1 used when the DVD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams D4 and D5 are on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam D1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light
  • the amount of light emitted when C1) is emitted is maximized (efficiency 60%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (C2).
  • the amount of emitted light is the second highest, and the amount of emitted light when the ⁇ 1st order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and exits the first order diffracted light (C3).
  • the third highest light output when the 0th order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the 0th order diffracted light (C4) is emitted is the fourth highest, and the first The 0th-order diffracted light emitted from the optical path difference providing structure is the second optical path difference providing structure.
  • Quantity of light emitted when emitted incident to the second-order diffracted light (C5) is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams C4 and C5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam C1 used when the CD is used.
  • the efficiency of the unnecessary light beams C4 and C5 increases due to a manufacturing error or the like, by giving power to the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure, the unnecessary light beams C4 and C5 on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam C1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • FIG. 8 is a longitudinal spherical aberration diagram of the objective lens of Example 3.
  • the second-order diffracted light (B1) is emitted, the amount of light emitted becomes maximum (efficiency 72%), and the third-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure for the second time.
  • the amount of light emitted when the folded light (B2) is emitted is the second highest, and the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and emitted the second-order diffracted light (B3).
  • the third-order diffracted light is the third highest, and the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference-providing structure and the third-order diffracted light (B4) is emitted.
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is the second optical path difference.
  • the amount of light emitted upon exiting the first-order diffracted light (B5) and enters the given structure is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams B4 and B5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam B1 used when the BD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams B4 and B5 are on the optical axis. The condensing position can be shifted from the used light beam B1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light ( D1) is emitted in the maximum amount (efficiency 42%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (D2).
  • the amount of light emitted when the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and is emitted from the first-order diffracted light (D3) is the second highest.
  • the third highest light output when the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the second-order diffracted light (D4) is emitted is the fourth highest, and the first The zero-order diffracted light emitted from the optical path difference providing structure enters the second optical path difference providing structure. It shines and 0 the amount of light emitted upon exiting order diffracted light (D5) is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams D4 and D5 that are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam D1 used when the DVD is used.
  • the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure are given power so that the unnecessary light beams D4 and D5 are on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam D1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • the 0th-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the first-order diffracted light
  • the amount of light emitted when C1) is emitted is maximized (efficiency 60%)
  • the first-order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure to emit the first-order diffracted light (C2).
  • the amount of emitted light is the second highest, and the amount of emitted light when the ⁇ 1st order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and exits the first order diffracted light (C3).
  • the third highest light output when the 0th order diffracted light emitted from the first optical path difference providing structure is incident on the second optical path difference providing structure and the 0th order diffracted light (C4) is emitted is the fourth highest, and the first The 0th-order diffracted light emitted from the optical path difference providing structure is the second optical path difference providing structure.
  • Quantity of light emitted when emitted incident to the second-order diffracted light (C5) is high fifth.
  • the spherical aberration curves of the light beams C4 and C5 which are unnecessary light are close to the spherical aberration of the light beam C1 used when the CD is used.
  • the efficiency of the unnecessary light beams C4 and C5 increases due to a manufacturing error or the like, by giving power to the first optical path difference providing structure and the second optical path difference providing structure, the unnecessary light beams C4 and C5 on the optical axis.
  • the condensing position can be shifted from the used light beam C1, thereby suppressing reading errors and the like.
  • Table 5 summarizes the numerical values that are characteristic of Examples 1 to 3.
  • the light beam emitted from the light source may first pass through the second optical path difference providing structure and then pass through the first optical path difference providing structure.

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Abstract

　３つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、エラー信号等の発生を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置を提供するため、対物レンズに、通過する第１波長λ１の第１光束に回折作用を与えるが、第２波長λ２の第２光束及び第３波長λ３の第３光束に回折作用を与えない第１光路差付与構造と、ブレーズ形状を有する第２光路差付与構造とを設け、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造にパワーを持たせて、３つの異なる波長の光束を用いて、異なる光ディスクに対して情報の記録／再生を行うようにする。これにより、例え第１光路差付与構造で最も回折効率が高くなる回折光と、第２光路差付与構造で最も回折効率が高くなる回折光との組み合わせに対し、製造誤差などにより、これとは異なる次数の回折光の回折効率が高まった場合でも、誤検出を回避することができるようになる。

Description

対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置
　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、光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光情報記録再生装置に関する。
　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等、波長３９０～４２０ｎｍ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、対物光学素子の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。
　上述のようなＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクの例として、ＢＤ（ブルーレイディスク）が挙げられる。ＮＡが大きいと、光ディスクの傾き（スキュー）に敏感となり、傾きに起因して発生するコマ収差が増大するため、ＢＤでは、ＤＶＤにおける場合よりも保護基板を薄く設計し（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。
　ところで、ＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生（以降、記録／再生、と記す）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、ＢＤ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、ＢＤ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、ＢＤ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、ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
　ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、ＢＤ用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える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、ＢＤ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回折構造を対物レンズに形成するのが望ましい。
　特に、３つの異なる波長を使用する光ピックアップ装置においては、色球面収差を利用してＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの互換を実現すべく２つの回折構造を設けるのが一般的であるが、半導体レーザの発振波長のバラツキに起因して発生する色球面収差も補正することが必要になる。これに対し特許文献１には、２つの回折構造を備え、３種類の光ディスクに対して共通に使用可能な対物レンズ、及びこの対物レンズを搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
特開２００９－１９９７０７号公報
　特許文献１の対物レンズによれば、第１回折構造により、第１波長λ１の光束では最も強い回折光として１次光を発生させ、第２波長λ２の光束では最も強い回折光として０次光を発生させ、第３波長λ３の光束では最も強い回折光として０次光を発生させており、更に第２回折構造により、第１波長λ１の光束では最も強い回折光として２次光を発生させ、第２波長λ２の光束では最も強い回折光として１次光を発生させ、第３波長λ３の光束では最も強い回折光として１次光を発生させている。ここで、ＤＶＤ／ＣＤ使用時には、第１回折構造ではいずれも０次回折光が発生し、従って回折作用を受けないので、色球面収差の発生を抑制できる。加えてＤＶＤ／ＣＤ使用時には、第２回折構造ではいずれも１次回折光が発生するので、従来から実績のあるＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズの設計を利用できる。
　ところで、特許文献１の対物レンズでは、例えば光路差関数の数値が記載された（表３０）等を参照して、第一領域（丸付き文字２）のＰ２の値がゼロとなることから明らかなように、第２回折構造がパワーを持たない設計となっている。しかるに、第２回折構造がパワーを持たないため、例えばＢＤでは使用する２次回折光に他の次数の光が縦球面収差の光軸上の位置が重なることとなる。ここで設計上は、２次回折光に比べると、両隣に発生する１次回折光や３次回折光等の回折効率は極めて低いから、光検出器上で、本来的には誤ったスポットを検出する恐れは低いはずである。ところが、回折構造は数十ナノメートルの精度が必要な微細な構造であるために、製造誤差などにより１次回折光や３次回折光等の回折効率が理論値より高くなってしまう場合がある。かかる場合、２次回折光の集光スポットに重ねて、１次回折光や３次回折光等の集光スポットが光検出器により誤検出される恐れがある。
　本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、３つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、エラー信号等の発生を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
　請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（ｎｍ）（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
　前記対物レンズは、通過する第１波長λ１の第１光束に回折作用を与えるが、第２波長λ２の第２光束及び第３波長λ３の第３光束に回折作用を与えない第１光路差付与構造と、ブレーズ形状を有する第２光路差付与構造とを有し、
　前記第２光路差付与構造の段差ｄ１（ｎｍ）は、前記対物レンズの素材の前記第１波長に対する屈折率をｎ１としたときに、以下の式を満たし、
（１．８×λ１／（ｎ１－１））≦ｄ１≦（３．０×λ１／（ｎ１－１））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、共にパワーを持つことを特徴とする。
　本発明によれば、通過する第１波長λ１の第１光束に回折作用を与えるが、第２波長λ２の第２光束及び第３波長λ３の第３光束に回折作用を与えない第１光路差付与構造と、ブレーズ形状を有する第２光路差付与構造とを設けることで、３つの異なる波長の光束を用いて、異なる光ディスクに対して情報の記録／再生を行うことができる。又、前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、共にパワーを持つので、例えば前記第１光路差付与構造で最も回折効率が高くなるｎ次回折光と、前記第２光路差付与構造で最も回折効率が高くなるｍ次回折光との組み合わせに対し、製造誤差などにより、これとは異なる組み合わせの次数の回折光の回折効率が高まった場合でも、近軸パワーを与えて近軸集光位置を光軸方向にずらすことで、誤検出を有効に回避できる。
　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、以下の式、
　０．０８≦Ｐ１／Ｐ≦０．１５　　　　　（２）
　０．０２≦│Ｐ２／Ｐ│≦０．０５　　　（３）
　但し、
Ｐ１：前記第１光路差付与構造のパワー
Ｐ２：前記第２光路差付与構造のパワー
Ｐ　：前記対物レンズ全体のパワーであって、Ｐ＞０
を満たすことを特徴とする。
　（２）式の値を下限値以上とすることで、第１ディスクに対する第３光ディスクのワーキングディスタンスが長くできると共に、前記第１光路差付与構造から出射される最も回折効率が高くなるｎ次回折光に対し、隣接する（ｎ－１）次回折光又は（ｎ＋１）次回折光の回折効率が高まった場合でも、近軸パワーを与えて集光位置を光軸方向にずらすことで、誤検出を有効に回避できる。但し、（２）式の値が上限値を超えると、回折構造のピッチが細かくなりすぎる恐れがあるため、製造容易の観点から上限値以下とするのがよい。又、（３）式の値を下限値以上とすることで、前記第２光路差付与構造から出射される最も回折効率が高くなるｍ次回折光に対し、隣接する（ｍ－１）次回折光又は（ｍ＋１）次回折光の回折効率が高まった場合でも、近軸パワーを与えて集光位置を光軸方向にずらすことで、誤検出を有効に回避できる。但し、（３）式の値が上限値を超えると、回折構造のピッチが細かくなりすぎる恐れがあるため、製造容易の観点から上限値以下とするのがよい。
　請求項３に記載の対物レンズは、請求項２に記載の発明において、Ｐ２／Ｐは正であることを特徴とする。これによりＰ２／Ｐが負の場合に比べ、第１光ディスク使用時における色収差を抑えることができ、また前記第２光路差付与構造のピッチも大きくなり、対物レンズを成形する金型の作製に際し、加工が容易で加工性に優れたものとできる。
　請求項４に記載の対物レンズは、請求項２に記載の発明において、Ｐ２／Ｐは負であることを特徴とする。これによりＰ２／Ｐが正の場合に比べ、第１ディスクに対する第３光ディスクのワーキングディスタンスを長くできる。
　請求項５に記載の対物レンズは、請求項１～４のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、ブレーズ形状を有することを特徴とする。これにより、基準波長における回折効率を高く維持できる。
　請求項６に記載の対物レンズは、請求項１～４のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、階段形状を有することを特徴とする。これにより、波長変動時における回折効率の変化を小さく抑えることができる。また、効率の高い不要光を、記録・再生に使用する回折光より遠ざけることができる。
　請求項７に記載の対物レンズは、請求項１～６のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束の０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、前記第１光路差付与構造を通過した第３光束の０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、前記第２光路差付与構造は、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする。これにより、３つの異なる波長の光束を用いて、３つの異なる光ディスクに対して情報の記録／再生を有効に行うことができる。
　請求項８に記載の対物レンズは、請求項１～７のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造とが重畳されていることを特徴とする。
　請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１～８のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。
　請求項１０に記載の光情報記録再生装置は、請求項９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。
　本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。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２光束を第２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。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２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。
　第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、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。
　本明細書において、ＢＤとは、波長３９０～４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８～０．９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０．０５～０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、複数の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０～０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光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、ＮＡ０．４５～０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光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（４）、（５）、（６）、
　０．０５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ　　　　（４）
　　　０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ　　　　　　（５）
　　　１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ　　　　　　（６）
を満たすことが好ましいが、これに限られない。
　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２光源、第３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（７）、（８）、
　１．５・λ１＜λ２＜１．７・λ１　　　　　　（７）
　１．８・λ１＜λ３＜２．０・λ１　　　　　　（８）
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、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、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。
　また、第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。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、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。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、入射した光を平行光にして出射させるレンズである。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。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び／又は光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみからなっていてもよく、単玉の凸レンズからなる対物レンズであるとより好ましい。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、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂などで光路差付与構造を設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。
　また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ－ＰＧ３２５や、Ｋ－ＰＧ３７５（共に製品名）がある。
　ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、質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４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。
　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等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が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／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。
　プラスチックとしては、シクロオレフィン樹脂が好適に用いられ、具体的には、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸや、三井化学社製のＡＰＥＬ、ＴＯＰＡＳ　ＡＤＶＡＮＣＥＤ　ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製のＴＯＰＡＳ、ＪＳＲ社製ＡＲＴＯＮなどが好ましい例として挙げられる。
　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、中央領域の周りの中間領域と、中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有すると好ましい。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、その周りを中心領域（中央領域ともいう）としてもよい。中央領域、中間領域、及び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、中間領域ＭＤ、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。中央領域、中間領域、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。光軸を含む領域（前記中央領域、中間領域、周辺領域に分かれている場合には中央領域）は、通過する第１波長λ１の第１光束に回折作用を与えるが、第２波長λ２の第２光束及び第３波長λ３の第３光束に回折作用を与えない第１光路差付与構造と、ブレーズ形状を有する第２光路差付与構造とを有しており、第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、共にパワーを持つ。
　尚、本明細書で、「回折作用を与えない」とは、光路差付与構造を通過した光束のうち最も光強度が強いのが０次回折光であることを意味し、「回折作用を与える」とは、光路差付与構造を通過した光束のうち最も光強度が強いのが０以外の次数の回折光であることを意味するものとする。
　対物レンズの中央領域は、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられる第１、第２、第３光ディスク共用領域と言える。即ち、対物レンズは、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／再生ができるように集光し、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し、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／再生ができるように集光する。また、中央領域に設けられた光路差付与構造は、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／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、光路差付与構造は、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／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。
　対物レンズの中間領域は、第１光ディスク、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１、第２光ディスク共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中間領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中間領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。その一方で、中間領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの中間領域を通過する第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。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、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部を有することが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録／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／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んでもよい。つまり、対物レンズの中間領域を通過した第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ことが好ましいとも言える。
　対物レンズの周辺領域は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１光ディスク専用領域と言える。即ち、対物レンズは、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／再生ができるように集光する。その一方で、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／再生ができるように集光せず、周辺領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの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。つまり、対物レンズの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。
　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、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。また、別の光路差付与構造は、対物レンズの中間領域の面積の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、別の光路差付与構造が、中間領域の全面に設けられていることである。周辺領域が光路差付与構造を有する場合、当該光路差付与構造は、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、当該光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。
　また、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。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
　また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、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。また、光源側レンズ面に回折構造を設けた単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって回折構造からの出射角とレンズに入射するまでの光路長が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。
　ところで、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、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。
　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る。尚、図２の例においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、母非球面としての平面に光路差付与構造が形成されているものとする。ブレーズ型構造において、１つのブレーズ単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰｈという（図２（ａ）、（ｂ）参照）。また、ブレーズの光軸に平行方向の段差の長さを段差量ｄという（図２（ａ）参照）。
　第１光路差付与構造がブレーズ型構造の場合、段差ｄは、以下の式で表せる。
ｄ＝（１×λＢ）／（ｎ１－１）　　　（９）
　但し、λＢはブレーズ化波長（２２０ｎｍ≦λＢ≦３３０ｎｍ）、ｎ１はブレーズ型構造の波長λ１（ｎｍ）に対する屈折率である。
　より好ましくは、以下の式（９）′、
（０．５４λ１／（ｎ１－１））≦ｄ≦（０．８１λ１／（ｎ１－１））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）′
で表せる。
　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。尚、本明細書中、「Ｖ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もある）が、段差によって区分けされＶ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有することになる。
　例えば、図２（ｃ）に示す光路差付与構造を、５レベルの階段型構造といい、図２（ｄ）に示す光路差付与構造を、２レベルの階段型構造（バイナリ構造ともいう）という。２レベルの階段型構造について、以下に説明する。光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を含み、対物レンズの光軸を含む複数の輪帯の断面の形状は、光軸に平行に延在する複数の段差面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側テラス面Ｐｃと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側テラス面Ｐｄとから形成され、光源側テラス面Ｐｃと光ディスク側テラス面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置される。
　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Ｐｈという（図２（ｃ）、（ｄ）参照）。また、階段の光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂ１、Ｂ２という。３レベル以上の階段型構造の場合、大段差量Ｂ１と小段差量Ｂ２とが存在することになる（図２（ｃ）参照）。
　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、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状のピッチが長くなっていく形状、又は、ピッチが短くなっていく形状であってもよい。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。なお、このようにブレーズ型構造の段差の向きを途中で切り替える構造にする場合、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の製造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、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に階段単位のピッチが長くなっていく形状や、徐々に階段単位のピッチが短くなっていく形状であってもよい。
　また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、それぞれ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。また、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造を同一の光学面に設ける場合、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造を同じ位置で重ねる、即ち、重畳することが好ましい。更に、第３光路差付与構造を設ける場合も、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造と同じ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、第２光路差付与構造及び第３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。別の言い方では、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造は、対物レンズの曲率半径の絶対値が小さい方の光学面に設けることが好ましい。
　第１光路差付与構造は、ブレーズ型構造又は階段型構造である。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光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の０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１光路差付与構造を通過した第３光束の０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と好ましい。
　第２光路差付与構造は、ブレーズ型構造である。また、第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。
　第２光路差付与構造におけるブレーズの段差ｄ１（ｎｍ）は、ブレーズ型構造の第１波長λ１に対する屈折率をｎ１としたときに、以下の式を満たし、
（１．８×λ１／（ｎ１－１））≦ｄ１≦（３．０×λ１／（ｎ１－１））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、共に近軸パワーを持つ。
　また、以下の式、
　０．０８≦Ｐ１／Ｐ≦０．１５　　　　　（２）
　０．０２≦│Ｐ２／Ｐ│≦０．０５　　　（３）
　但し、
Ｐ１：第１光路差付与構造のパワー
Ｐ２：第２光路差付与構造のパワー
Ｐ　：対物レンズ全体のパワーであって、Ｐ＞０
を満たすと好ましい。
　Ｐ２／Ｐは正であっても良いし、負であっても良い。第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、一つの光学面において重畳されていても良い。
　本発明に係るＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いる軸上厚の厚い対物レンズは、製造誤差により不要回折光の効率が高くなっても情報記録面上の集光スポットに影響しないようにするために、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造が第１光束に対して近軸パワーを持っている（本明細書ではパワーを持つともいう）。ここで、「近軸パワーを持つ」とは、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の光路差関数を後述する数２式で表した場合、Ｃ２ｈ２が０でないことを意味する。回折構造における近軸パワーＰは、一般的に以下の式で表せる。
Ｐ＝－２×Ｂ１×ｍλ　　　　　（１０）
　但し、Ｂ１は光路差関数係数であり、ｍは回折次数であり、λは波長である。
　図３（ａ）は、ブレーズ型回折構造と、階段型回折構造の波長変動に対する回折効率の変化を示す図である。図３（ｂ）は、使用波長に対して発生する回折光の次数と回折効率の関係を示す図である。ここでは、回折構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、回折構造を通過した第２光束の０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、回折構造を通過した第３光束の０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例について説明する。図３において、基準波長λ１＝４０５ｎｍにおける、ブレーズ型回折構造の回折効率は、７４．１％であり、階段型回折構造の回折効率は７１．５％と、ブレーズ型回折構造の回折効率の方が高い。しかしながら、発振波長のバラツキにより基準波長に対し±５ｎｍの波長変動が生じた場合、図３（ａ）に示すようにブレーズ型回折構造の回折効率の変動は３％程度であり、階段型回折構造の回折効率の変動は２％程度と、階段型回折構造の回折効率の変動の方が小さい。すなわち、発振波長のバラツキが少ない光源であれば、ブレーズ型回折構造を用いるのが好ましく、発振波長のバラツキが大きい光源であれば、階段型回折構造を用いるのが好ましい。
　第１光ディスクに対して情報を再生／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／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／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、０．７５以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８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中間領域の境界は、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中間領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界は、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、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界が、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、対物レンズは、以下の条件式（１１）を満たすことが好ましい。
１．０≦ｄｔ／ｆ≦１．５　　　　　　　　　　　　（１１）
　但し、ｄｔは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆは、第１光束における対物レンズの焦点距離（ｍｍ）を表す。
　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（１１）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（１１）を満たすことにより、対物レンズの軸上厚の厚い厚肉対物レンズになるため、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるにも拘わらず、本発明の第１光路差付与構造を対物レンズに設けることにより、ＣＤの記録／再生におけるワーキングディスタンスも十分に確保できるため、本発明の効果がより顕著なものとなる。
　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、発散光もしくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束、第２光束、及び第３光束を全て平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。本発明の第１光路差付与構造を用いることによって、第１光束、第２光束及び第３光束の全てを平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが可能となるため、本発明の効果がより顕著となる。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、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（１２）、
－０．０１＜ｍ１＜０．０１　　　　　　（１２）
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（１３）、
－０．０１＜ｍ２＜０．０１　　　　　　（１３）
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（１３）′、
－０．０２５＜ｍ２≦－０．０１　　　　（１３）′
を満たすことが好ましい。
　また、第３光束を平行光束又は略平行光束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（１４）、
－０．０１＜ｍ３＜０．０１　　　　　　（１４）
を満たすことが好ましい。
　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（１４）′、
－０．０２５＜ｍ３≦－０．０１　　　　（１４）′
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光学素子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光学素子のＷＤは、０．２ｍｍ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光学素子のＷＤは、０．２５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
　本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光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、３つの異なる光ディスクを互換使用する場合において、エラー信号等の発生を抑制できる光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置を提供することが可能となる。
本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬを光軸方向に見た図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。 （ａ）は、ブレーズ型回折構造と、階段型回折構造の波長変動に対する回折効率の変化を示す図であり、（ｂ）は、使用波長に対して発生する回折光の次数と回折効率の関係を示す図である。 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。 第１光路差付与構造の一例としての階段型構造を示す概略図である。 実施例１の縦球面収差図であり、図中のＢ１～Ｂ５，Ｄ１～Ｄ５，Ｃ１～Ｃ５は、それぞれ表４の上側の同じ符号で示す光束に対応する。 実施例２の縦球面収差図であり、図中のＢ１～Ｂ５，Ｄ１～Ｄ５，Ｃ１～Ｃ５は、それぞれ表４の上側の同じ符号で示す光束に対応する。 実施例３の縦球面収差図であり、図中のＢ１～Ｂ５，Ｄ１～Ｄ５，Ｃ１～Ｃ５は、それぞれ表４の下側の同じ符号で示す光束に対応する。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図４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。
　図４に示す光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ、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、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＝６６０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２光源）及び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ＬＤ３を一体化したレーザユニットＬＤＰ、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。
　対物レンズＯＬに形成された第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光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束の０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１光路差付与構造を通過した第３光束の０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。又、対物レンズＯＬに形成された第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。更に、以下の式、
　０．０８≦Ｐ１／Ｐ≦０．１５　　　　　（２）
　０．０２≦│Ｐ２／Ｐ│≦０．０５　　　（３）
　但し、
Ｐ１：第１光路差付与構造のパワー
Ｐ２：第２光路差付与構造のパワー
Ｐ　：対物レンズ全体のパワーであって、Ｐ＞０
を満たす。
　第１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、実線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域と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ＯＬ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰ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ＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ１により対物レンズＯＬ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。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変化させて、対物光学素子ＯＬに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。
　レーザユニットＬＤＰの第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６６０ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域により集光された（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ＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰ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ＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤ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。
　レーザユニットＬＤＰの第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域により集光された（中間領域及び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ＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰ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ＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤ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。
　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）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。
　また、回折構造を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　尚、λは入射光束の波長、λＢは設計波長（ブレーズ型回折構造の場合ブレーズ化波長ともいう）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。
　また、（１０）式のＢ１は、Ｂ１＝Ｃ２／λＢで表記される。
　（実施例１）
　実施例１のレンズデータを表１に示す。又、実施例１の階段型である第１光路差付与構造（回折構造１）の概念図を図５に示す（図５は実施例１の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である）。実施例１の第２光路差付与構造はブレーズ型回折構造である。実施例１の対物レンズは、波長λ１の光束に関してｆ＝２．２ｍｍの焦点距離を有し、Ｐ２／Ｐは負であり、第１光路差付与構造の設計波長λＢを０．２５×０．４０５μｍとして、第１光路差付与構造の段差ｄ＝０．２５×０．４０５μｍ／（１．５２５－１）＝０．１９３μｍである。又、第１波長λ１を０．４０５μｍ（＝４０５ｎｍ）として、第２光路差付与構造の段差ｄ１＝２×０．４０５μｍ／（１．５２５－１）＝１．５４３μｍであるので式（１）を満たしている（但し、対物レンズの素材の屈折率ｎ１＝１．５２５とする）。尚、実施例の段差ｄ、ｄ１は、平行平板上に光路差付与構造を形成した場合の光軸方向の理論的な段差量を示しており、本実施の形態のごとき軸上厚が最も厚くなる非球面のレンズに、光軸を中心とした輪帯状の光路差付与構造を形成すると、光軸から離れるに従って段差は大きくなる傾向がある。但し、ＮＡ０．８前後の対物レンズの場合、段差ｄ１は、（３．０×λ１／（ｎ１－１））を超えることは殆どない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　（実施例２）
　実施例２のレンズデータを表２に示す。又、実施例２の階段型である第１光路差付与構造（回折構造１）は図５に示すものと同じである。実施例２の第２光路差付与構造はブレーズ型回折構造である。実施例２の対物レンズは、波長λ１の光束に関してｆ＝２．２ｍｍの焦点距離を有し、Ｐ２／Ｐは正であり、第１光路差付与構造の設計波長λＢを０．２５×０．４０５μｍとして、第１光路差付与構造の段差ｄ＝０．２５×０．４０５μｍ／（１．５２５－１）＝０．１９３μｍである。又、第１波長λ１を０．４０５μｍ（＝４０５ｎｍ）として、第２光路差付与構造の段差ｄ１＝２×０．４０５μｍ／（１．５２５－１）＝１．５４３μｍであるので式（１）を満たしている（但し、対物レンズの素材の屈折率ｎ１＝１．５２５とする）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　（実施例３）
　実施例３のレンズデータを表３に示す。又、実施例３の第１光路差付与構造はブレーズ型回折構造であり、第２光路差付与構造はブレーズ型回折構造である。実施例３の対物レンズは、波長λ１の光束に関してｆ＝１．８ｍｍの焦点距離を有し、Ｐ２／Ｐは負であり、ブレーズ化波長λＢ＝０．２８４７μｍとして、第１光路差付与構造の段差ｄ＝０．２８４７μｍ／（１．５２５－１）＝０．５４２μｍである。又、第１波長λ１を０．４０５μｍ（＝４０５ｎｍ）として、第２光路差付与構造の段差ｄ１＝２×０．４０５μｍ／（１．５２５－１）＝１．５４３μｍであるので式（１）を満たしている（但し、対物レンズの素材の屈折率ｎ１＝１．５２５とする）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表４に、各実施例の回折光の光強度の関係について示す。実施例１及び実施例２の第１光路差付与構造（回折構造１）においては、波長λ１＝４０５ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として１次回折光を発生し、２番目に強い回折光として－３次回折光を発生し、３番目に強い回折光として０次回折光を発生する。又、波長λ２＝６６０ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として０次回折光を発生し、２番目に強い回折光として１次回折光を発生し、３番目に強い回折光として－１次回折光を発生する。更に、波長λ３＝７９０ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として０次回折光を発生し、２番目に強い回折光として１次回折光を発生し、３番目に強い回折光として－１次回折光を発生する。
　次に、実施例１及び実施例２の第２光路差付与構造（回折構造２）においては、波長λ１＝４０５ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として２次回折光を発生し、２番目に強い回折光として３次回折光を発生し、３番目に強い回折光として１次回折光を発生する。又、波長λ２＝６６０ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として１次回折光を発生し、２番目に強い回折光として２次回折光を発生し、３番目に強い回折光として０次回折光を発生する。更に、波長λ３＝７９０ｎｍの光束が入射したときに最も強い回折光として１次回折光を発生し、２番目に強い回折光として０次回折光を発生し、３番目に強い回折光として２次回折光を発生する。
　これらの回折構造１において発生する各次数の回折光の回折効率と、回折構造２に置いて発生する各次数の回折効率とをかけ合わせることによって、回折構造１と回折構造２とを重畳した構造においてどの次数の回折光が最も多く発生するかが分かる。例えば、４０５ｎｍの光束においては、回折構造１では１次回折光が最も多く発生し、回折構造２では２次回折光が最も多く発生するため、当然ながら＜回折構造１の回折次数、回折構造２の回折次数＞＝＜１，２＞の組み合わせが最も多く発生する回折光となる。次に多いものは、回折構造１において２番目に多く発生する－３次回折光の回折効率と、回折構造２において最も多く発生する２次回折光の回折効率をかけ合わせた値（０．０７９＊１）＝０．０７９と、回折構造１において最も多く発生する１次回折光の回折効率と、回折構造２において２番目に多く発生する３次回折光の回折効率をかけ合わせた値（０．７１５＊０）＝０の値を比較して、多い方が２番目に多いものとなる。結果、次に光量が多い回折光の組み合わせは、＜－３，２＞となる。このような計算を繰り返すことで、表４に記載したように、各回折次数の回折光の組み合わせにおける光量の序列がわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図６は、実施例１の対物レンズにおける縦球面収差図である。波長λ１＝４０５ｎｍについての縦球面収差図である図６（ａ）においては、表４を参照して、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ１）を出射した際の出射光量が最大（効率７２％）となり、第１光路差付与構造から出射した－３次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して３次回折光（Ｂ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｂ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図６（ａ）から明らかなように、ＢＤ使用時に用いる光束Ｂ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｂ４，Ｂ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｂ４，Ｂ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｂ４，Ｂ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｂ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　又、波長λ２＝６６０ｎｍについての縦球面収差図である図６（ｂ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ１）を出射した際の出射光量が最大（効率４２％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｄ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｄ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図６（ｂ）から明らかなように、ＤＶＤ使用時に用いる光束Ｄ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｄ４，Ｄ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｄ４，Ｄ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｄ４，Ｄ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｄ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　更に、波長λ３＝７９０ｎｍについての縦球面収差図である図６（ｃ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ１）を出射した際の出射光量が最大（効率６０％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（不図示）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｃ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｃ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図６（ｃ）から明らかなように、ＣＤ使用時に用いる光束Ｃ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｃ４，Ｃ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｃ４，Ｃ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｃ４，Ｃ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｃ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　図７は、実施例２の対物レンズにおける縦球面収差図である。波長λ１＝４０５ｎｍについての縦球面収差図である図７（ａ）においては、表４を参照して、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ１）を出射した際の出射光量が最大（効率７２％）となり、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した２次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して３次回折光（Ｂ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｂ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図７（ａ）から明らかなように、ＢＤ使用時に用いる光束Ｂ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｂ４，Ｂ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｂ４，Ｂ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｂ４，Ｂ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｂ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　又、波長λ２＝６６０ｎｍについての縦球面収差図である図７（ｂ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ１）を出射した際の出射光量が最大（効率４２％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｄ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｄ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図７（ｂ）から明らかなように、ＤＶＤ使用時に用いる光束Ｄ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｄ４，Ｄ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｄ４，Ｄ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｄ４，Ｄ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｄ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　更に、波長λ３＝７９０ｎｍについての縦球面収差図である図７（ｃ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ１）を出射した際の出射光量が最大（効率６０％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｃ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｃ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図７（ｃ）から明らかなように、ＣＤ使用時に用いる光束Ｃ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｃ４，Ｃ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｃ４，Ｃ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｃ４，Ｃ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｃ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　図８は、実施例３の対物レンズにおける縦球面収差図である。波長λ１＝４０５ｎｍについての縦球面収差図である図８（ａ）においては、表４を参照して、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ１）を出射した際の出射光量が最大（効率７２％）となり、第１光路差付与構造から出射した－３次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｂ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して３次回折光（Ｂ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｂ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図８（ａ）から明らかなように、ＢＤ使用時に用いる光束Ｂ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｂ４，Ｂ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｂ４，Ｂ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｂ４，Ｂ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｂ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　又、波長λ２＝６６０ｎｍについての縦球面収差図である図８（ｂ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ１）を出射した際の出射光量が最大（効率４２％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｄ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｄ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｄ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図８（ｂ）から明らかなように、ＤＶＤ使用時に用いる光束Ｄ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｄ４，Ｄ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｄ４，Ｄ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｄ４，Ｄ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｄ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　更に、波長λ３＝７９０ｎｍについての縦球面収差図である図８（ｃ）においては、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ１）を出射した際の出射光量が最大（効率６０％）となり、第１光路差付与構造から出射した１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ２）を出射した際の出射光量が２番目に高く、第１光路差付与構造から出射した－１次回折光が、第２光路差付与構造に入射して１次回折光（Ｃ３）を出射した際の出射光量が３番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して０次回折光（Ｃ４）を出射した際の出射光量が４番目に高く、第１光路差付与構造から出射した０次回折光が、第２光路差付与構造に入射して２次回折光（Ｃ５）を出射した際の出射光量が５番目に高い。ここで、図８（ｃ）から明らかなように、ＣＤ使用時に用いる光束Ｃ１の球面収差に対し、不要光である光束Ｃ４，Ｃ５の球面収差カーブが近接する。しかるに、製造誤差等によって不要光束Ｃ４，Ｃ５の効率が増大した場合でも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造にパワーを持たせることで、不要光束Ｃ４，Ｃ５の光軸上の集光位置を、使用光束Ｃ１からシフトさせることができ、これにより読み取りエラー等を抑制できる。
　表５に、実施例１～３の特徴となる数値をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、光源から出射された光束を、先に第２光路差付与構造を通過させ、その後で第１光路差付与構造を通過させても良い。
　ＡＣ１　２軸アクチュエータ
　ＢＳ　偏光ビームスプリッタ
　ＣＮ　中央領域
　ＣＯＬ　コリメートレンズ
　ＤＰ　ダイクロイックプリズム
　ＬＤ１　第１半導体レーザ
　ＬＤ２　第２半導体レーザ
　ＬＤ３　第３半導体レーザ
　ＬＤＰ　レーザユニット
　ＭＤ　中間領域
　ＯＬ　対物レンズ
　ＯＴ　周辺領域
　ＰＤ　受光素子
　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
　ＱＷＰ　λ／４波長板
　ＲＬ１　情報記録面
　ＲＬ２　情報記録面
　ＲＬ３　情報記録面
　ＳＥＮ　センサレンズ

Claims (10)

  1. 　第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（ｎｍ）（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
    　前記対物レンズは、通過する第１波長λ１の第１光束に回折作用を与えるが、第２波長λ２の第２光束及び第３波長λ３の第３光束に回折作用を与えない第１光路差付与構造と、ブレーズ形状を有する第２光路差付与構造とを有し、
    　前記第２光路差付与構造の段差ｄ１（ｎｍ）は、前記対物レンズの素材の前記第１波長に対する屈折率をｎ１としたときに、以下の式を満たし、
    （１．８×λ１／（ｎ１－１））≦ｄ１≦（３．０×λ１／（ｎ１－１））
    　　　（１）
    　前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造は、共にパワーを持つことを特徴とする対物レンズ。
  2. 　以下の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。
    　０．０８≦Ｐ１／Ｐ≦０．１５　　　　　（２）
    　０．０２≦│Ｐ２／Ｐ│≦０．０５　　　（３）
    　但し、
    Ｐ１：前記第１光路差付与構造のパワー
    Ｐ２：前記第２光路差付与構造のパワー
    　Ｐ：前記対物レンズ全体のパワーであって、Ｐ＞０
  3. 　Ｐ２／Ｐは正であることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
  4. 　Ｐ２／Ｐは負であることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
  5. 　前記第１光路差付与構造は、ブレーズ形状を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の対物レンズ。
  6. 　前記第１光路差付与構造は、階段形状を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の対物レンズ。
  7. 　前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束の０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、前記第１光路差付与構造を通過した第３光束の０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、
    　前記第２光路差付与構造は、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の対物レンズ。
  8. 　前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造とが重畳されていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の対物レンズ。
  9. 　請求項１～８のいずれか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。
  10. 　請求項９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情報記録再生装置。
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