WO2012111552A1 - 光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents

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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WO2012111552A1
WO2012111552A1 PCT/JP2012/053090 JP2012053090W WO2012111552A1 WO 2012111552 A1 WO2012111552 A1 WO 2012111552A1 JP 2012053090 W JP2012053090 W JP 2012053090W WO 2012111552 A1 WO2012111552 A1 WO 2012111552A1
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optical
objective lens
light
light beam
lens
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PCT/JP2012/053090
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Inventor
野村英司
Original Assignee
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
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1376—Collimator lenses
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • 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 apparatus and an optical information recording / reproducing apparatus capable of recording and / or reproducing (recording / reproducing) information with respect to different types of optical discs.
  • 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
  • the BD is an example of an optical disc that uses an NA 0.85 objective lens as described above. Since the coma generated due to the tilt (skew) of the optical disk increases, the BD has a thinner protective substrate (0.1 mm with respect to 0.6 mm of DVD) than the case of the DVD cage, and is caused by skew. The amount of coma is reduced.
  • an optical disc player / recorder optical information recording / reproducing device
  • DVDs and CDs compact discs
  • DVDs owned by users Similarly, 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
  • a plurality of optical systems including a BD optical system and a DVD / CD optical system are used. There is a method of selectively switching the optical system in response to this, but since a plurality of optical systems are required, it is disadvantageous for downsizing and the cost is increased.
  • the optical pickup device in order to simplify the configuration of the optical pickup device and to reduce the cost, it is necessary to reduce the number of optical components constituting the optical pickup device as much as possible by sharing the optical system for BD and the optical system for DVD / CD. Further, it is preferable that the objective lens disposed opposite to the optical disk is shared.
  • Patent Document 1 discloses a common objective lens having a structure in which two basic structures, which are diffractive structures, are superimposed, and capable of recording / reproducing information on any of BD, DVD, and CD. And an optical pickup device equipped with this objective lens.
  • a coupling lens such as a collimator is moved in the optical axis direction in order to correct spherical aberration caused by a change in refractive index due to a temperature change.
  • a coupling lens such as a collimator is moved in the optical axis direction, The spherical aberration associated with the change in substrate thickness up to the selected information recording layer is corrected.
  • Patent Document 2 discloses an optical pickup device capable of performing spherical aberration correction control after loading efficiently in a short time. According to Patent Document 2, it is necessary to set the spherical aberration correction element to an optimal position in order to reduce the aberration to a level that does not hinder information recording / reproduction. By setting the initial position in advance, the time for optimizing the position of the spherical aberration correction element can be shortened. However, since the position of the spherical aberration correction element at the time of loading and the optimum position of the spherical aberration correction element set for each disk are different, it is necessary to move the spherical aberration correction element without fail. / There is a problem that it takes time to play.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems, and provides a common objective lens capable of recording / reproducing information for any of BD, DVD, and CD at low cost. It is another object of the present invention to provide an optical pickup apparatus and an optical information recording / reproducing apparatus that can shorten the time required for recording / reproducing information.
  • the optical pickup device is a first light source that emits a first light flux having a first wavelength ⁇ 1, a second light source that emits a second light flux having a second wavelength ⁇ 2 ( ⁇ 2> ⁇ 1), and a third light source.
  • a third light source that emits a third light beam having a wavelength ⁇ 3 ( ⁇ 3> ⁇ 2), an objective lens, a coupling lens, and an actuator that moves the coupling lens in an optical axis direction;
  • Information is recorded and / or reproduced on the first optical disc having the protective substrate having the thickness t1, and the second optical disc having the protective substrate having the thickness t2 (t1 ⁇ t2) is used by using the second light flux.
  • An optical pickup device that records and / or reproduces information and records and / or reproduces information on a third optical disk having a protective substrate having a thickness of t3 (t2 ⁇ t3) by using the third light flux.
  • a second optical disc having a protective substrate having a thickness of t2 using the second light beam and having a thickness of t3 (t2 ⁇ t3) using the third light beam.
  • the coupling lens is fixed at each initial position.
  • the “initial position of the coupling lens” refers to a position where information can be recorded / reproduced with the coupling lens fixed.
  • the initial position of the coupling lens is a position of the coupling lens at which the imaging magnification of the objective lens is a predetermined magnification. It is characterized by that.
  • the optical pickup device according to the first or second aspect, wherein any one of the first optical disc, the second optical disc, and the third optical disc is loaded on the coupling lens at the start of loading.
  • the position is determined using the initial position of the coupling lens when recording and / or reproducing information on the second optical disc having the protective substrate having a thickness of t2 using the second light beam, and the third light beam. It is the same as any one of the initial positions of the coupling lens when recording and / or reproducing information on the third optical disc having a protective substrate having a thickness of t3 (t2 ⁇ t3). Since the coupling lens is fixed at the same position as when the disc is loaded, the time required for recording / reproducing information can be effectively shortened.
  • the optical pickup device according to any one of the first to third aspects, wherein information is recorded and / or recorded on a second optical disc having a protective substrate having a thickness of t2 using the second light flux.
  • information is recorded and / or recorded on a second optical disc having a protective substrate having a thickness of t2 using the second light flux.
  • the initial position of the coupling lens is the same.
  • information can be recorded / reproduced without moving the coupling lens, so that the time required to record / reproduce information can be effectively shortened. It leads to simplification of software.
  • the optical pickup device is characterized in that, in the invention according to claim 4, when the power supply to the actuator is interrupted, the position where the coupling lens settles is the initial position. . As a result, when power supply to the actuator is resumed, information can be recorded / reproduced without moving the coupling lens, thereby reducing the time required and saving energy.
  • the first light flux is recorded when information is recorded and / or reproduced on an information recording surface of each optical disc.
  • Imaging magnification m1 of the objective lens when is incident on the objective lens imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens, and the third light beam is incident on the objective lens
  • the imaging magnification m3 of the objective lens satisfies the following expression. According to such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of coma aberration when the objective lens is tracking-operated, and the optical pickup device is easy to handle.
  • the optical pickup device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first light flux is recorded when information is recorded and / or reproduced on an information recording surface of each optical disc.
  • Imaging magnification m1 of the objective lens when is incident on the objective lens imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens, and the third light beam is incident on the objective lens
  • the imaging magnification m3 of the objective lens satisfies the following expression.
  • the working distance can be effectively ensured by making divergent light incident on the objective lens when the third optical disk is used.
  • An optical pickup device is the optical pickup device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first light flux is recorded when information is recorded and / or reproduced on an information recording surface of each optical disc.
  • Imaging magnification m1 of the objective lens when is incident on the objective lens imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens, and the third light beam is incident on the objective lens
  • the imaging magnification m3 of the objective lens satisfies the following expression. According to such a configuration, the working distance can be effectively ensured by making divergent light incident on the objective lens when the second optical disk and the third optical disk are used.
  • An optical information recording / reproducing apparatus includes the optical pickup apparatus according to any one of the first to eighth aspects.
  • 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 two or more 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.
  • the recording density the recording density of BD is the highest, followed by the order of DVD and CD.
  • the thickness of the protective substrate referred to here is the thickness of the protective substrate provided on the surface of the optical disk. 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) preferably satisfies the following conditional expressions (7) and (8). 1.5 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1.7 ⁇ ⁇ 1 (7) 1.8 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 2.0 ⁇ ⁇ 1 (8)
  • the first wavelength ⁇ 1 of the first light source is preferably 350 nm to 440 nm, and 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 laser light source is a type that performs high-frequency superimposition, there is a risk of occurrence of crosstalk or the like.
  • the laser light source that performs such high-frequency superimposition.
  • a laser light source preferably all three light sources with different wavelengths
  • the problem becomes larger it is preferable to set the longitudinal chromatic aberration to 0.9 ⁇ m / nm or less because it can be used without problems.
  • 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.
  • a light receiving element may be used.
  • 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 has a coupling lens such as a collimator in addition to the objective lens.
  • an actuator for moving the coupling lens in the optical axis direction is provided.
  • 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 light incident on the collimator 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 lenses and / or optical elements, or may be composed of a single lens, but is 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.
  • a glass lens and a plastic lens may be mixed and used, but a single plastic objective lens is preferable.
  • the objective lens When 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 500 ° C. or lower more preferably 400 ° C. or lower.
  • a glass material having a glass transition point Tg of 500 ° C. or lower molding at a relatively low temperature is 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 weight increases 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.
  • one of the important physical properties when molding a glass lens is the linear expansion coefficient a. Even if a material having a Tg of 400 ° C. or lower is selected, the temperature difference from room temperature is still larger than that of a plastic material. When lens molding is performed using a glass material having a large linear expansion coefficient a, cracks are likely to occur when the temperature is lowered.
  • the linear expansion coefficient a of the glass material is preferably 200 (10E-7 / K) or less, and more preferably 120 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 within a range 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 associated with a temperature change within a temperature range of ⁇ 5 ° C. to 70 ° C.
  • the refractive index change rate dN / dT (° C. ⁇ 1 ) is -20 ⁇ 10 ⁇ 5 to ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 5 (more preferably ⁇ 10 ⁇ 10 ⁇ 5 to ⁇ 8 ⁇ 10 ⁇ 5 ). It is more preferable to use a certain resin material.
  • the coupling lens is preferably a plastic lens.
  • cycloolefin resins are preferably used.
  • ZEONEX manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. APEL manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • TOPAS® ADVANCED® POLYMERS manufactured by TOPAS and JSR manufactured by ARTON are preferable. Take as an example.
  • the Abbe number of the material constituting the objective lens is preferably 50 or more.
  • the objective lens is described below.
  • an objective lens satisfying the following formula is preferably used for a so-called slim type optical pickup device. However, it may be used for other optical pickup devices. 1.9 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 3.0 (9)
  • 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.
  • a first optical path difference providing structure is provided in the central area of the objective lens, and a second optical path difference providing structure is provided in the intermediate area.
  • the peripheral region may be a refracting surface, or a third optical path difference providing structure may be provided in the peripheral region.
  • 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 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. Information is recorded and / or reproduced on the information recording surface of the optical disc so that information can be recorded and / or reproduced, and the third light beam passing through the central area can be recorded / reproduced on the information recording surface of the third optical disc.
  • the first 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 second optical disc with respect to the first and second light fluxes passing through the first optical path difference providing structure. It is preferable to correct spherical aberration generated due to the difference in the thickness t2 of the protective substrate / spherical aberration generated due to the difference between the wavelengths of the first light flux and the second light flux.
  • the first optical path difference providing structure has a thickness t1 of the protective substrate of the first optical disc and a thickness of the protective substrate of the third optical disc with respect to the first light beam and the third light beam that have passed through the first optical path difference providing structure. It is preferable to correct spherical aberration generated due to the difference between t3 and spherical aberration generated due to the difference between the wavelengths of the first and third light beams.
  • 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 light amount density is high in the order from the optical axis side (or the spot center) to the outside. It is preferable to have a spot center portion SCN, a spot intermediate portion SMD having a light amount density lower than that of the spot center portion, and a spot peripheral portion SOT having a light amount density higher than that of the spot intermediate portion and lower than that of the spot center portion.
  • 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 first 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 first optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the central region.
  • the second 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, the second optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the intermediate region.
  • the third 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 third optical path difference providing structure is provided on the entire surface of the peripheral region.
  • 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 objective lens provided with the diffractive structure is a single aspherical lens
  • the incident angle of the light beam to the objective lens differs depending on the height from the optical axis, so the step amount of the diffractive structure is slightly different for each annular zone. It will be.
  • 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 disc side, and the optical path difference providing structure is formed on a plane as a mother aspherical surface.
  • the length in the direction perpendicular to the optical axis of one blaze unit is called a pitch P.
  • the length of the step in the direction parallel to the optical axis of the blaze is referred to as a step amount B. (See Fig. 3 (a))
  • the staircase structure has a cross-sectional shape including an 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. 3C is referred to as a five-level staircase structure
  • the optical path difference providing structure illustrated in FIG. 3D is referred to as a two-level staircase 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 optical path difference providing structure is preferably a structure in which a certain unit shape is periodically repeated.
  • the unit shape is periodically repeated here 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. As shown in FIG. 3 (a), the same sawtooth shape may be repeated, and as shown in FIG. 3 (b), the shape of the sawtooth 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).
  • the optical path difference providing structure has a staircase structure
  • first optical path difference providing structure when the first optical path difference providing structure is provided in the central region of the objective lens and the second optical path difference providing structure is provided in the intermediate region, they may be provided on different optical surfaces of the objective lens, but they may be provided on the same optical surface. preferable. Furthermore, also when providing a 3rd optical path difference providing structure, it is preferable to provide in the same optical surface as a 1st optical path difference providing structure and a 2nd optical path difference providing structure. Providing them on the same optical surface is preferable because it makes it possible to reduce eccentricity errors during manufacturing.
  • the 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.
  • the 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. It is also conceivable to provide the first basic structure and the second basic structure on different optical surfaces without overlapping. Similarly, the third basic structure and the fourth basic structure may be provided on different optical surfaces without overlapping.
  • the first optical path difference providing structure is preferably a structure in which at least the first basic structure and the second basic structure are overlapped.
  • the first optical path difference providing structure is preferably a structure in which only the first basic structure and the second basic structure are overlapped.
  • the first basic structure is preferably a blazed structure.
  • the first basic structure makes the X-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the first basic structure larger than any other order of diffracted light amount, and the Y-order of the second light beam that has passed through the first basic structure. Is made larger than any other order of the diffracted light amount, and the Z-order diffracted light amount of the third light flux that has passed through the first basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount.
  • X is preferably an odd number, more preferably
  • 1,
  • 1, and
  • 1. This is called a (1/1/1) structure.
  • the step amount of the first basic structure does not become excessively large, which facilitates manufacturing, suppresses light loss due to manufacturing errors, and also reduces diffraction efficiency fluctuations during wavelength fluctuations. preferable.
  • the step may be directed in the direction of the optical axis or in the direction opposite to the optical axis.
  • step difference of a 1st foundation structure may be changed in the middle of the center area
  • FIG. 4A shows an example in which the step is directed toward the optical axis at a position close to the optical axis, but the direction of the step is changed halfway, and the step is directed in a direction opposite to the optical axis at a position far from the optical axis. It is.
  • FIG. 4A shows an example in which the step is directed toward the optical axis at a position close to the optical axis, but the direction of the step is changed halfway, and the step is directed in a direction opposite to the optical axis at a position far from the optical axis. It is.
  • step 4B shows an example in which the step is opposite to the optical axis at a position close to the optical axis, but the direction of the step is changed in the middle, and the step is directed to the optical axis at a position far from the optical axis. It is. Moreover, although it is desirable that the direction of the step of the first foundation structure matches the direction of the step of the third foundation structure, it does not need to match. “The step is directed in the direction of the optical axis” means the state as shown in FIG. 5A, and “the step is directed in the direction opposite to the optical axis” is shown in FIG. 5B. Say like the state.
  • the first basic structure provided at least near the optical axis in the central region has a step in a direction opposite to the optical axis.
  • the first basic structure provided “at least in the vicinity of the optical axis of the central region” refers to a step at least closest to the optical axis among steps of the (1/1/1) structure.
  • at least a (1/1/1) structure step existing between the optical axis and the half-position in the direction orthogonal to the optical axis from the optical axis to the boundary between the central region and the intermediate region is the optical axis. Is pointing in the opposite direction.
  • the step may be directed in the direction of the optical axis. That is, as shown in FIG. 4B, the step is directed in the direction opposite to the optical axis when the first foundation structure is near the optical axis, but is switched halfway, and the step of the first foundation structure is near the middle region. It is good also as a shape which faces the direction of an optical axis. However, it is preferable that all the steps of the first basic structure provided in the central region are directed in a direction opposite to the optical axis.
  • the first basic structure is the first basic structure from the viewpoint of securing a sufficient working distance when using a CD even in a thick objective lens having a thick on-axis thickness, which is used for compatibility with three types of optical disks of BD / DVD / CD. It is preferable to have paraxial power with respect to the light beam.
  • “having paraxial power” means that C 2 is not 0 when the optical path difference function of the first basic structure is expressed by the following equation ( 2 ).
  • the second basic structure is also preferably a blazed structure.
  • the second basic structure makes the L-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the second basic structure larger than any other order diffracted light amount, and the M-order diffraction of the second light beam that has passed through the second basic structure.
  • the amount of light is made larger than any other order of the diffracted light amount, and the Nth order diffracted light amount of the third light flux that has passed through the second basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount.
  • L is preferably an even number, more preferably
  • 2,
  • 1, and
  • 1. This is called a (2/1/1) structure.
  • the step amount of the second basic structure does not become excessively large, which facilitates manufacturing, can suppress light loss due to manufacturing errors, and can also reduce diffraction efficiency fluctuations during wavelength fluctuations. preferable.
  • the step of the second basic structure provided at least in the vicinity of the optical axis in the central region is directed in the direction of the optical axis.
  • the step is directed in the direction of the optical axis means a state as shown in FIG.
  • the second basic structure provided “at least in the vicinity of the optical axis of the central region” refers to a step at least closest to the optical axis among steps of the (2/1/1) structure.
  • the step may be directed in a direction opposite to the optical axis. That is, as shown in FIG. 4A, the step is directed in the direction of the optical axis when the second foundation structure is near the optical axis, but is switched halfway, and the step of the second foundation structure is the optical axis near the intermediate region. It is good also as a shape which faces the reverse direction.
  • the second basic structure provided in the central region is that all the steps are directed in the direction of the optical axis.
  • the first optical path difference providing structure is formed by superimposing the first basic structure having the (1/1/1) structure and the second basic structure having the (2/1/1) structure, the height of the step is extremely high. Can be lowered. Therefore, it is possible to further reduce manufacturing errors, further reduce the light amount loss, and further suppress the change in diffraction efficiency when the wavelength changes.
  • the objective lens has a diffraction efficiency of 80% or more for the wavelength ⁇ 1, a diffraction efficiency of 60% or more for the wavelength ⁇ 2, and a diffraction efficiency of 50% or more for the wavelength ⁇ 3. More preferably, the objective lens has a diffraction efficiency of 80% or more for the wavelength ⁇ 1, a diffraction efficiency of 70% or more for the wavelength ⁇ 2, and a diffraction efficiency of 60% or more for the wavelength ⁇ 3.
  • the first optical path difference providing structure in which the first basic structure having the (1/1/1) structure and the second basic structure having the (2/1/1) structure are overlapped is expressed as follows. be able to.
  • the first optical path difference providing structure provided at least in the vicinity of the optical axis of the central region has both a step facing in the opposite direction to the optical axis and a step facing in the direction of the optical axis.
  • the step amount d11 of the step facing the direction opposite to the axis and the step amount d12 of the step facing the direction of the optical axis satisfy the following conditional expressions (11) and (12). More preferably, the following conditional expressions (11) and (12) are satisfied in all the regions of the central region. If the objective lens provided with the optical path difference providing structure is a single aspherical convex lens, the incident angle of the light flux to the objective lens differs depending on the height from the optical axis, so that the optical path difference providing structure that gives the same optical path difference Even so, in general, as the distance from the optical axis increases, the step amount tends to increase.
  • n the refractive index of the objective lens at the first wavelength ⁇ 1.
  • the first optical path difference providing structure provided “at least in the vicinity of the optical axis of the central region” includes at least a step facing in a direction opposite to the optical axis closest to the optical axis and an optical axis closest to the optical axis.
  • An optical path difference providing structure having both of the steps facing the direction of.
  • the optical path difference providing structure has a step existing between at least a half position in the direction orthogonal to the optical axis from the optical axis to the boundary between the central region and the intermediate region.
  • the shape of the foundation structure is finely adjusted so that the positions of all the steps of the second foundation structure and the positions of the steps of the first foundation structure are matched.
  • d11 and d12 of the first optical path difference providing structure are the following conditional expressions (11) , (12) is preferably satisfied. More preferably, the following conditional expressions (11) and (12) are satisfied in all the regions of the central region. 0.6 ⁇ ( ⁇ 1 / (n-1)) ⁇ d11 ⁇ 1.5 ⁇ ( ⁇ 1 / (n-1)) (11) 0.6 ⁇ ( ⁇ 1 / (n-1)) ⁇ d12 ⁇ 1.5 ⁇ ( ⁇ 1 / (n-1)) (12)
  • conditional expressions (11) ′ and (12) ′ are preferably satisfied. More preferably, the following conditional expressions (11) ′ and (12) ′ are satisfied in all the regions of the central region. 0.9 ⁇ ( ⁇ 1 / (n ⁇ 1)) ⁇ d11 ⁇ 1.5 ⁇ ( ⁇ 1 / (n ⁇ 1)) (11) ′ 0.9 ⁇ ( ⁇ 1 / (n ⁇ 1)) ⁇ d12 ⁇ 1.5 ⁇ ( ⁇ 1 / (n ⁇ 1)) (12) ′
  • the spherical aberration when the wavelength of the incident light beam is changed to be longer, the spherical aberration is changed in the undercorrection direction (under), and (2 / In the second basic structure that is the 1/1) structure, when the wavelength of the incident light beam is changed to be longer, the spherical aberration may be changed in an undercorrected direction (under).
  • the refractive index of the objective lens when the refractive index of the objective lens changes due to an increase in the temperature of the optical pickup device, the refractive index of the objective lens is also utilized by utilizing the fact that the wavelength of the light source increases due to the increase in the environmental temperature.
  • the paraxial power of the first foundation structure is larger than that of the second foundation structure. That is, it is preferable that the average pitch of the first foundation structure is smaller than the average pitch of the second foundation structure. Thereby, a working distance in the CD can be secured even in an objective lens having a large axial thickness, which is a BD / DVD / CD compatible objective lens.
  • ring zones of the first foundation structure are included in one ring zone closest to the optical axis of the second foundation structure.
  • the “ring zone” closest to the optical axis of the second foundation structure is described, but in practice, it is usually a “circle” including the optical axis.
  • the “annular zone closest to the optical axis” mentioned here includes a circular shape.
  • 1 to 5 ring zones of the first foundation structure are included in one ring zone of the second foundation structure. ) Is included.
  • a part when the first basic structure and the second basic structure are directly overlapped, a part may protrude as shown by a dotted line, but the width of the protruding part is 5 ⁇ m or less. If it is narrow, the projecting portion is shifted in parallel along the optical axis, and eliminating the projecting portion has no significant effect, so that one annular zone of the second foundation structure can have a plurality of the first foundation structure.
  • the zonal is just like that (see the solid line). Therefore, in the example of FIG. 6 (d), it is assumed that three annular zones of the first foundation structure are on one annular zone of the second foundation structure.
  • a dent may be eliminated in the same manner even when a dent having a width of 5 ⁇ m or less is generated.
  • ⁇ (nm) is the amount of change in the first wavelength
  • ⁇ WD ( ⁇ m) is the chromatic aberration of the objective lens caused by the change in the first wavelength ⁇
  • the optical disc has a plurality of information recording surfaces while ensuring a working distance in the CD even in an objective lens having a large axial thickness, which is a BD / DVD / CD compatible objective lens. This is preferable because the problem of stray light can be reduced and the temperature and wavelength characteristics can be improved when using a DVD.
  • the number N2 of the first foundation structure annular zones superimposed on one annular zone closest to the intermediate region in the second foundation structure is preferably equal to or smaller than N1, for example, 1 to 5 overlapping zones. It should be done.
  • the first basic structure preferably has a positive diffractive power, so that a working distance when using a CD can be secured even for an objective lens having a large axial thickness such as an objective lens for BD / DVD / CD.
  • the second basic structure preferably has a negative diffraction power. As described above, since both the first basic structure and the second basic structure have diffraction power, when using an optical disk having a plurality of information recording surfaces, unnecessary light reflected by the information recording surface which is not a recording / reproducing object is required light. It is preferable because it can be further away from the center.
  • the first best focus position where the light intensity of the spot formed by the third light flux is the strongest by the third light flux passing through the first optical path difference providing structure, and the second strongest light intensity of the spot formed by the third light flux. It is preferable that the best focus position satisfies the following conditional expression (16).
  • the best focus position refers to a position where the beam waist becomes a minimum within a certain defocus range.
  • the first best focus position is the best focus position of the necessary light used for recording / reproduction of the third optical disc
  • the second best focus position is the largest amount of unnecessary light that is not used for recording / reproduction of the third optical disc. This is the best focus position for many luminous fluxes.
  • f13 [mm] indicates the focal length of the third light flux that passes through the first optical path difference providing structure and forms the first best focus
  • L [mm] indicates the first best focus and the second best focus. Refers to the distance between.
  • conditional expression (16) ′ is satisfied. 0.10 ⁇ L / f13 ⁇ 0.25 (16) ′
  • FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c) Some preferred examples of the first optical path difference providing structure described above are shown in FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c).
  • FIG. 6 shows the first optical path difference providing structure ODS1 as a flat plate for convenience, it may be provided on a single aspherical convex lens.
  • the first basic structure BS1 which is a (1/1/1) diffraction structure is overlapped with the second basic structure BS2 which is a (2/1/1) diffraction structure.
  • the step of the second foundation structure BS2 faces the direction of the optical axis OA
  • the step of the first foundation structure BS faces the direction opposite to the optical axis OA.
  • the positions of all the steps of the second foundation structure BS2 are aligned with the positions of the steps of the first foundation structure BS1.
  • the step of the second basic structure BS2 faces the direction of the optical axis OA
  • the step of the first basic structure BS also faces the direction of the optical axis OA.
  • the positions of all the steps of the second foundation structure BS2 are aligned with the positions of the steps of the first foundation structure BS1.
  • step difference of 1st foundation structure BS1 has faced the direction opposite to optical axis OA
  • step difference of 2nd foundation structure BS2 has also faced the direction opposite to optical axis OA.
  • the positions of all the steps of the second foundation structure BS2 are aligned with the positions of the steps of the first foundation structure BS1.
  • the second optical path difference providing structure is preferably a structure in which only two basic structures of the third basic structure and the fourth basic structure are overlapped.
  • both the third basic structure and the fourth basic structure are blazed structures.
  • the third basic structure makes the X-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the third basic structure larger than any other order diffracted light amount, and the Y-order of the second light beam that has passed through the third basic structure. Is preferably larger than any other order of diffracted light.
  • the Z-order diffracted light amount of the third light flux that has passed through the third basic structure is larger than any other order diffracted light amount.
  • X is preferably an odd number, more preferably
  • 1,
  • 1, and
  • 1.
  • 1 and
  • the fourth basic structure makes the L-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the fourth basic structure larger than any other order diffracted light quantity, and the M-order of the second light flux that has passed through the fourth basic structure. Is preferably larger than any other order of diffracted light.
  • the Nth-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the fourth basic structure is made larger than any other order diffracted light amount.
  • L is preferably an even number, more preferably
  • 2,
  • 1, and
  • 1.
  • 2 and
  • the second optical path difference providing structure in which at least the third basic structure and the fourth basic structure are overlapped, the amount of step in the optical axis direction can be reduced, thereby suppressing the decrease in diffraction efficiency at the time of wavelength variation.
  • the orders of the diffracted light having the highest light intensity in the first basic structure and the third basic structure are matched, and the orders of the diffracted light having the highest light intensity in the second basic structure and the fourth basic structure are matched. For this reason, the spherical aberration can be made continuous even when the temperature and the wavelength of the light beam passing through the central region and the intermediate region change, and as a result, the occurrence of higher-order aberrations can be suppressed.
  • the second optical path difference providing structure may be a structure in which the fifth basic structure is overlapped in addition to the third and fourth basic structures. However, in order to simplify the structure and suppress a decrease in light utilization efficiency due to manufacturing errors.
  • the second optical path difference providing structure preferably includes only the third basic structure and the fourth basic structure.
  • the fifth basic structure makes the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the fifth basic structure larger than any other order of diffracted light quantity.
  • the 0th-order diffracted light quantity of the second light flux that has passed through the second is larger than any other order diffracted light quantity
  • the G-order diffracted light quantity of the third light flux that has passed through the fifth basic structure is greater than any other order diffracted light quantity It is preferable that the structure be larger.
  • G is ⁇ 1.
  • the fifth basic structure is preferably a two-level step structure (also referred to as a binary structure) as shown in FIG.
  • the third-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the third basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount, and the second-order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the third basic structure is changed to other values.
  • the diffraction light quantity of any order is made larger (also referred to as (3/2) structure)
  • the second-order diffraction light quantity of the first light beam that has passed through the fourth basic structure is made larger than any other order of diffraction light quantity
  • the first-order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the four basic structures may be made larger than any other order diffracted light amount (also referred to as a (2/1) structure). With such a configuration, the diffraction efficiency in BD can be further increased.
  • the 3rd foundation structure and the 4th foundation structure are the combination of the (1/1) structure and the (2/1) structure, it is the combination of the (3/2) structure and the (2/1) structure.
  • the third basic structure provided at least in the middle region at the position closest to the central region has the step in the direction opposite to the optical axis, and at least in the middle region at the position closest to the central region.
  • step difference has faced the direction of an optical axis. More preferably, the steps of all the third foundation structures in the intermediate region are in the direction opposite to the optical axis, and the steps of all the fourth foundation structures in the intermediate region are in the direction of the optical axis. is there.
  • the spherical aberration changes in an undercorrected (under) direction
  • the wavelength of the incident light beam becomes longer. If it changes, the spherical aberration may change in the direction of under-correction (under).
  • the wavelength of the light source also increases due to the increase in the environmental temperature. Is used to correct the deterioration of the spherical aberration due to the change in the refractive index of the objective lens, so that a more appropriate condensing spot can be formed on the information recording surface of each optical disc when the environmental temperature changes.
  • the spherical aberration changes in the undercorrection (under) direction, and the incident light is incident on the other side.
  • the spherical aberration may be changed in the overcorrection (over) direction.
  • the vertical axis represents the height in the direction perpendicular to the optical axis from the optical axis
  • the horizontal axis represents the aberration.
  • the left side of the horizontal axis is negative and the right side is positive.
  • overcorrection is a state as shown in FIG. 7B
  • undercorrection is a state as shown in FIG. 7A.
  • the spherical aberration when the wavelength of the incident light beam is changed so as to become longer, the spherical aberration changes in the undercorrection (under) direction. If the spherical aberration is changed in the overcorrection direction when the wavelength is changed to be longer, when the first light beam is condensed on the information recording surface of the BD as the entire objective lens, the first aberration is changed.
  • the amount of change of the third-order spherical aberration when the wavelength of one light beam changes by +5 nm can be set to ⁇ 30 m ⁇ rms to +50 m ⁇ rms, which is preferable.
  • the amount of change in the third-order spherical aberration when the wavelength of the first light beam changes by +5 nm is -10 m ⁇ rms or more and +10 m ⁇ rms or less. More preferably.
  • the amount of change in the fifth-order spherical aberration when the wavelength of the first light beam changes by +5 nm is -20 m ⁇ rms or more and 20 m ⁇ rms or less. It is preferable that More preferably, it is ⁇ 10 m ⁇ rms or more and +10 m ⁇ rms or less.
  • the two-optical path difference providing structure is composed of only the third and fourth basic structures, flare can be easily produced when using the CD. Accordingly, flare out when using a CD can be performed with a simple second optical path difference providing structure, so that a decrease in light utilization efficiency due to a shadow effect is suppressed, and a decrease in light utilization efficiency due to manufacturing errors is also suppressed. As a result, the light utilization efficiency can be improved.
  • the spherical aberration is changed in an undercorrected (under) direction, and the wavelength of the incident light beam is longer in the third basic structure.
  • the spherical aberration changes in the overcorrected (over) direction because the flare can be easily moved farther when the CD is used.
  • the ring zone of the third basic structure is 1 to 3 in one ring zone closest to the central region of the fourth basic structure. It is preferable that the number (particularly preferably 2 to 3) is included. More preferably, in the second optical path difference providing structure, 1 to 5 (particularly preferably 2 to 3) ring zones of the third foundation structure are provided for one ring zone closest to the peripheral region of the fourth foundation structure. It is included.
  • the third optical path difference providing structure preferably has a fifth basic structure.
  • the P-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the fifth basic structure is made larger than any other order diffracted light amount, and the Q-order diffraction of the second light beam that has passed through the fifth basic structure.
  • the light quantity is made larger than any other order diffracted light quantity, and the R-order diffracted light quantity of the third light flux that has passed through the fifth basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity.
  • P is preferably 5 or less in order to suppress fluctuations in diffraction efficiency during wavelength fluctuations. More preferably, P is 2 or less.
  • 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.
  • the objective lens preferably satisfies the following conditional expression (17). 0.8 ⁇ d / f1 ⁇ 1.5 (17)
  • d represents the thickness (mm) on the optical axis of the objective lens
  • f1 represents the focal length of the objective lens in the first light flux.
  • conditional expression (21) since the objective lens has a thick on-axis thickness, the working distance at the time of CD recording / reproduction tends to be shortened, so the upper limit value of conditional expression (21) may not be exceeded. preferable.
  • the number of ring zones RN formed on the objective lens is preferably 150 or more and 250 or less.
  • 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 beam is incident on the objective lens satisfy the following formula (1). -0.003 ⁇ m1 ⁇ 0.003 (1)
  • the imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens satisfies the following expression (2). Is preferred. -0.003 ⁇ m2 ⁇ 0.003 (2)
  • the imaging magnification m2 of the objective lens when the second light beam is incident on the objective lens preferably satisfies the following expression (2 ′). . ⁇ 0.02 ⁇ m2 ⁇ 0.003 (2 ′)
  • the imaging magnification m3 of the objective lens when the third light beam is incident on the objective lens satisfies the following expression (3). Is preferred. -0.003 ⁇ ⁇ m3 ⁇ 0.003 (3)
  • the imaging magnification m3 of the objective lens when the third light beam is incident on the objective lens preferably satisfies the following expression (3 ′). . ⁇ 0.02 ⁇ m3 ⁇ 0.003 (3 ′)
  • 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 0.19 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the WD of the objective optical element when using the second optical disc is preferably 0.2 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the WD of the objective optical element when using the first optical disk is preferably 0.25 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the optical pickup device has an actuator that moves the coupling lens in the optical axis direction.
  • the BD has a plurality of information recording surfaces such as two layers or three layers or more
  • the difference in the thickness of the transparent substrate is required. Therefore, spherical aberration generated due to the difference in thickness must be corrected. It is conceivable to correct the generated spherical aberration by moving the coupling lens in the optical axis direction and changing the magnification of the objective lens. Further, spherical aberration that occurs when the temperature or wavelength changes can be corrected by moving the coupling lens in the optical axis direction and changing the magnification of the objective lens.
  • the optical axis of the coupling lens is used when using DVD or CD.
  • the direction position is fixed. That is, when recording and / or reproducing information on the first optical disk using the first light beam, the coupling lens is moved in the optical axis direction by the actuator, but information on the second optical disk is used using the second light beam.
  • the coupling lens is fixed at each initial position. .
  • the initial position of the coupling lens is preferably the position of the coupling lens where the imaging magnification of the objective lens is a predetermined magnification.
  • the wavelength of the incident light beam in one of the third basic structure and the fourth basic structure constituting the second optical path difference providing structure of the objective lens So that the spherical aberration changes in the direction of insufficient correction, and on the other side, the spherical aberration changes in the direction of overcorrection when the wavelength of the incident light beam changes longer.
  • both the temperature characteristic and the wavelength characteristic when using the DVD can be improved, and as a result, when using the DVD, the position of the coupling lens in the optical axis direction is fixed when the second light beam passes.
  • the position of the coupling lens at the start of loading of any one of the first optical disc, the second optical disc, and the third optical disc can be recorded and / or reproduced using the second light flux. It is preferably the same as either the initial position of the coupling lens when performing or the initial position of the coupling lens when recording and / or reproducing information on the third optical disk using the third light flux.
  • loading start time refers to the timing at which loading is started to determine the type of the optical disk installed in the drive.
  • the initial position of the coupling lens when recording and / or reproducing information on the second optical disk using the second light beam and recording and / or reproducing information on the third optical disk using the third light beam are performed. It is preferable that the initial position of the coupling lens is the same. Furthermore, it is preferable that the position where the coupling lens settles when the power supply to the actuator is interrupted is the initial position.
  • 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.
  • a common objective lens capable of recording / reproducing information is provided for any of BD, DVD, and CD, and the coupling lens is set to the initial position during DVD reproduction and CD reproduction.
  • an optical pickup device and an optical information recording / reproducing device having a small number of parts and simpler software processing are provided.
  • an optical pickup device that can shorten the time required for recording / reproducing information, and An optical information recording / reproducing apparatus is provided.
  • FIG. 4 is a diagram showing a shape in which a step is directed in the opposite direction to the optical axis in the vicinity of the axis, but is switched in the middle, and the step is directed toward the optical axis in the vicinity of the intermediate region.
  • It is a conceptual diagram of a 1st optical path difference providing structure, (a) thru
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of the optical pickup apparatus PU1 of the present embodiment that can appropriately record / reproduce information with respect to BD, DVD, and CD which are different optical disks.
  • the optical pickup device PU1 is a slim type and can be mounted on a thin 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 first optical path difference providing structure already described in detail is formed in the center region CN
  • the second optical path difference providing structure already described in detail is formed in the intermediate region MD.
  • a third optical path difference providing structure is formed in the peripheral region OT.
  • the third optical path difference providing structure is a blazed diffractive structure.
  • the objective lens of the present embodiment is a plastic lens.
  • the first optical path difference providing structure formed in the center region CN of the objective lens OL is a structure in which the first basic structure and the second basic structure are overlapped, and the first basic structure has passed through the first basic structure.
  • the first order diffracted light amount of the first light beam is made larger than any other order diffracted light amount
  • the first order diffracted light amount of the second light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order diffracted light amount.
  • the first-order diffracted light quantity of the third light beam that has passed through the first basic structure is made larger than any other order of diffracted light quantity
  • the second basic structure has a second-order diffracted light quantity that has passed through the second basic structure.
  • the second optical path difference providing structure formed in the intermediate region MD of the objective lens OL is a structure in which the third basic structure and the fourth basic structure are overlapped, and the third basic structure has passed through the third basic structure.
  • the first order diffracted light quantity of the first light beam is made larger than any other order diffracted light quantity
  • the first order diffracted light quantity of the second light beam that has passed through the third basic structure is made larger than any other order diffracted light quantity.
  • the first-order diffracted light amount of the third light beam that has passed through the third basic structure is made larger than any other order of diffracted light amount
  • the fourth basic structure is the second-order diffracted light beam that has passed through the fourth basic structure.
  • the objective lens OL is not limited to the above.
  • the collimator lens COL is urged toward the locking member ST by the urging force of the spring SP when power is not supplied to the uniaxial actuator AC2, and is fixed (settled) here. Such a state is called an initial position.
  • the collimator lens COL and the blue-violet semiconductor laser LD1, the semiconductor laser LD2, and the collimator lens COL are set so that the imaging magnification of the objective lens OL becomes zero in the first light flux, the second light flux, and the third light flux.
  • the respective distances of the semiconductor laser LD3 are optimized.
  • the collimator lens COL moves to an arbitrary position in the optical axis direction against the urging force of the spring SP when power is supplied to the uniaxial actuator AC2.
  • the type of the optical disk is determined with the collimating lens COL at the common initial position.
  • the collimating lens COL After passing through the splitter BS, it passes through the collimating lens COL to become parallel light, converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the ⁇ / 4 wave plate QWP, and its light beam diameter is regulated by the stop (not shown), and is applied to the objective lens OL.
  • 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.
  • the 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.
  • the collimating lens COL as a means is changed in the optical axis direction by the uniaxial actuator AC2, and can be corrected by changing the divergence angle or convergence angle of the light beam incident on the objective optical element OL.
  • the light passes through the polarizing beam splitter BS and the collimating lens COL, is converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the ⁇ / 4 wavelength plate QWP, 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 collimator 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.
  • information can be recorded / reproduced even when the collimator lens COL is fixed at the time of loading, so that the control system of the optical pickup device is simplified.
  • the objective lens OL has excellent temperature characteristics, the uniaxial actuator AC2 is not driven when the DVD is used, and the collimating lens COL can be fixed. This simplifies the control system.
  • 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.
  • information can be recorded / reproduced even when the collimator lens COL is fixed at the time of loading, so that the control system of the optical pickup device is simplified.
  • a power of 10 (for example, 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 ) may be expressed using E (for example, 2.5 ⁇ E-3).
  • 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 (with the light traveling direction being positive), ⁇ is a conical coefficient, Ai is an aspherical coefficient, h is a height from the optical axis, and 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. .
  • h is the height from the optical axis
  • ⁇ is the wavelength of the incident light beam
  • m is the diffraction order
  • B 2i is the coefficient of the optical path difference function.
  • Example 1 The objective lens of Example 1 is a plastic single lens.
  • the conceptual diagram of the 1st optical path difference providing structure of Example 1 is shown in FIG. (FIG. 6 is different from the actual shape of the first embodiment and is merely a conceptual diagram)
  • the first optical path difference providing structure of the first embodiment is a (2/1/1) blaze type in the entire central region.
  • the first basic structure BS1 that is a (1/1/1) blazed diffraction structure is overlapped with the second basic structure BS2 that is the diffractive structure.
  • the step of the second foundation structure BS2 faces the direction of the optical axis OA
  • the step of the first foundation structure BS1 faces the direction opposite to the optical axis OA.
  • the average pitch of the first foundation structure BS1 is smaller than the average pitch of the second foundation structure BS2, and the number of steps facing the direction opposite to the optical axis of the first foundation structure is the second foundation structure. This is more than the number of steps facing the direction of the optical axis.
  • the spherical aberration is changed in the direction of insufficient correction.
  • the second optical path difference providing structure of Example 1 has a structure in which the third basic structure that is the same as the first basic structure and the fourth basic structure that is the same as the second basic structure are overlapped in the entire intermediate region. Furthermore, it is an optical path difference providing structure in which the fifth basic structure is overlapped.
  • the step of the third foundation structure faces in the opposite direction to the optical axis, and the step of the fourth foundation structure faces the optical axis.
  • the third basic structure BS1 and the second basic structure BS3 when the wavelength of the incident light beam is changed to be longer, the spherical aberration is changed in the direction of insufficient correction.
  • the 0th-order diffracted light quantity of the first light beam that has passed through the fifth basic structure is made larger than the diffracted light quantity of any other order, and the second light flux that has passed through the fifth basic structure.
  • a two-step process in which the 0th-order diffracted light amount is made larger than any other order diffracted light amount, and the ⁇ 1st-order diffracted light amount of the third light beam passing through the fifth basic structure is made larger than any other order diffracted light amount. It is a staircase type diffraction structure (binary structure).
  • the third optical path difference providing structure of Example 1 is composed of only the sixth basic structure.
  • the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the sixth basic structure is made larger than the diffracted light amount of any other order, and the first-order diffraction of the second light beam that has passed through the sixth basic structure.
  • This is a blaze-type diffractive structure in which the amount of light is made larger than any other order of diffracted light, and the first order diffracted light of the third light beam that has passed through the sixth basic structure is made larger than any other order of diffracted light.
  • Table 1 shows the lens data of Example 1.
  • the objective lens of Example 1 can record / reproduce information for any of BD, DVD, and CD. Since the object point position is ⁇ , the coupling magnification of the objective lens is zero.
  • Example 2 The objective lens of Example 2 is a plastic single lens.
  • the conceptual diagram of the 1st optical path difference providing structure of Example 1 is the same as that of FIG.
  • the (1/1/1) blaze is added to the second basic structure BS2 that is a (2/1/1) blaze-type diffraction structure in the entire central region.
  • the first basic structure BS1 which is a diffractive structure of the mold, is an optical path difference providing structure that is overlapped.
  • the step of the second foundation structure BS2 faces the direction of the optical axis OA
  • the step of the first foundation structure BS1 faces the direction opposite to the optical axis OA.
  • the average pitch of the first foundation structure BS1 is smaller than the average pitch of the second foundation structure BS2, and the number of steps facing the direction opposite to the optical axis of the first foundation structure is the second foundation structure. This is more than the number of steps facing the direction of the optical axis.
  • the spherical aberration is changed in the direction of insufficient correction.
  • the second optical path difference providing structure of Example 2 is an optical path obtained by superimposing only the third basic structure same as the first basic structure and the fourth basic structure same as the second basic structure in the entire intermediate region. It has a difference giving structure.
  • the step of the third foundation structure faces in the opposite direction to the optical axis, and the step of the fourth foundation structure faces the optical axis.
  • the third optical path difference providing structure of Example 2 is composed of only the sixth basic structure.
  • the second-order diffracted light amount of the first light beam that has passed through the sixth basic structure is made larger than the diffracted light amount of any other order, and the first-order diffraction of the second light beam that has passed through the sixth basic structure.
  • This is a blaze-type diffractive structure in which the amount of light is made larger than any other order of diffracted light, and the first order diffracted light of the third light beam that has passed through the sixth basic structure is made larger than any other order of diffracted light.
  • Table 2 shows the lens data of Example 2.
  • the objective lens of Example 2 can record / reproduce information for any of BD, DVD, and CD. Since the object point position is ⁇ , the coupling magnification of the objective lens is zero.

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Abstract

　低コストでありながらＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報の記録/再生が可能な共通の対物レンズをもち、情報の記録/再生までにかかる時間を短縮できる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。ＤＶＤとＣＤに対して情報の記録/再生を行うときのカップリングレンズの初期位置を固定し、共通化したことで、カップリングレンズを移動させなくても光ディスクの記録/再生を行うことができ、記録/再生に要する時間を有効に短縮できる。

Description

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情報の記録及び／又は再生（記録／再生）を行うことができる光ピックアップ装置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。光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、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／再生ができるというだけでは、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、ＤＶＤ、及び、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、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら情報を記録／再生する方法としては、ＢＤ用光学系とＤＶＤ/ＣＤ用光学系の複数の光学系を持ち、光ディスクに応じて選択的に光学系を切り替える方法があるが、複数の光学系が必要となるため、小型化に不利で、コストも高くなる。
　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、ＢＤ用光学系とＤＶＤ/ＣＤ用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く、さらには、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好ましい。
　特許文献１には、回折構造である２つの基礎構造を重畳してなる構造を有し、ＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報を記録/再生することができる共通の対物レンズ、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。
　対物レンズがプラスチックからなるとき、ＢＤにおいては、温度変化に基づく屈折率変化に起因した球面収差を補正するために、コリメータなどのカップリングレンズを光軸方向に移動する。又、複数の情報記録層を有するＢＤにおいては、複数の情報記録層の１つを選択して集光スポットを形成しようとする場合、コリメータなどのカップリングレンズを光軸方向に移動して、選択した情報記録層までの基板厚変化に伴う球面収差を補正することが行われる。
　特許文献２には、ローディング後の球面収差補正制御を短時間で効率的に行うことが可能な光ピックアップ装置が開示されている。特許文献２によれば、情報の記録／再生に支障がないレベルまで収差を低減するためには球面収差補正素子を最適な位置に設定する必要があるが、各ディスク毎に球面収差補正素子の初期位置を予め設定することで、球面収差補正素子の位置を最適化する時間を短くできる。しかしながら、ローディング時の球面収差補正素子の位置と、各ディスク毎に設定された球面収差補正素子の最適な位置が異なっているため、球面収差補正素子を必ず動かさなくてはならず、情報の記録/再生までに時間がかかるという問題がある。
特開２００８－２９３６３０号公報 特開２０１０－１１８１４４号公報
　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、低コストでありながらＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報の記録/再生が可能な共通の対物レンズをもち、情報の記録/再生までにかかる時間を短縮できる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に記載の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、対物レンズと、カップリングレンズと、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータとを有し、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であって、
前記第２光束を用いて厚さが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／又は再生を行うとき、かつ、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／又は再生を行うとき、前記カップリングレンズはそれぞれの初期位置に固定されていることを特徴とする。
　ＢＤ使用時には、対物レンズの有効径内を通過した光束が全て集光スポットの形成に用いられるので本来的にフレア光が生じないのに対し、ＤＶＤ使用時とＣＤ使用時には、ＢＤより低いＮＡを確保すべく、一部の光束をフレア光としている。かかる場合、カップリングレンズを光軸方向に変位させると、フレア光を誤って検出してしまい、情報の記録／再生に障害となるエラー信号を発生させる恐れもある。また、カップリングレンズを駆動するドライブのファームウエアやソフト開発のコストを考慮すると、ＢＤ使用時にはカップリングレンズを変位させる場合であっても、ＤＶＤ使用時とＣＤ使用時にはカップリングレンズを変位させないことが望ましい。そこで、前記第２光束、および、前記第３光束が通過するときには、前記カップリングレンズの位置を固定することで、かかる問題を解消できる。ここで、「カップリングレンズの初期位置」とは、カップリングレンズを固定した状態で、情報の記録/再生が可能となる位置をいう。
　請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記カップリングレンズの初期位置とは、前記対物レンズの結像倍率が所定倍率になる前記カップリングレンズの位置であることを特徴とする。
　請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１または２に記載の発明において、第１光ディスク、第２光ディスク、及び、第３光ディスクのいずれかのディスクがローディング開始時の前記カップリングレンズの位置は、前記第２光束を用いて厚さが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／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置と、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／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置のいずれかと同じであることを特徴とする。ディスクのローディング時と同じ位置に前記カップリングレンズが固定されていることで、情報の記録/再生までに要する時間を有効に短縮できる。
　請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第２光束を用いて厚さが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／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置と、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／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置が同じであることを特徴とする。前記カップリングレンズの初期位置を同じにしたことで、前記カップリングレンズを移動させなくても情報の記録/再生ができるため、情報の記録/再生までに要する時間を有効に短縮できるとともに。ソフトの簡略化につながる。
　請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項４に記載の発明において、前記アクチュエータへの電力供給を中断したときに、前記カップリングレンズが落ち着く位置が前記初期位置であることを特徴とする。これにより、前記アクチュエータへの電力供給を再開したときに、前記カップリングレンズを移動させずとも情報の記録/再生ができるため要する時間が短縮され、省エネも図れる。
　請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、各光ディスクの情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする。かかる構成によれば、対物レンズをトラッキング動作させた際にコマ収差の発生を抑制でき、扱いやすい光ピックアップ装置になる。
－０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
－０．００３≦ｍ２≦０．００３　　　　　（２）
－０．００３≦ｍ３≦０．００３　　　　　（３）
　請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、各光ディスクの情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする。かかる構成によれば、第３光ディスク使用時に対物レンズに発散光を入射させることで、ワーキングディスタンスを有効に確保できる。
－０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
－０．００３≦ｍ２≦０．００３　　　　　（２）
－０．０２≦ｍ３＜－０．００３　　　　　（３’）
　請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、各光ディスクの情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする。かかる構成によれば、第２光ディスク及び第３光ディスク使用時に対物レンズに発散光を入射させることで、ワーキングディスタンスを有効に確保できる。
－０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
－０．０２≦ｍ２＜－０．００３　　　　　（２’）
－０．０２≦ｍ３＜－０．００３　　　　　（３’）
　請求項９に記載の光情報記録再生装置は、請求項１乃至８のいずれか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、２層又はそれ以上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）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。
　　０．０２０ｍｍ　≦　ｔ１　≦　０．１２５ｍｍ　　　（４）
　　０．５ｍｍ ≦ ｔ２ ≦ ０．７ｍｍ 　　　　　（５）
　　１．０ｍｍ ≦ ｔ３ ≦ １．３ｍｍ 　　　　　（６）
　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） を満たすことが好ましい。
　　１．５・λ１ ＜ λ２ ＜ １．７・λ１ 　　　（７）
　　１．８・λ１ ＜ λ３ ＜ ２．０・λ１ 　　　（８）
　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。
　尚,レーザ光源が高周波重畳を行うタイプであると,クロストーク等が発生する危険性が生じるが,軸上色収差を０．９μｍ／ｎｍ以下にすることによって,そのような高周波重畳を行うレーザ光源であっても,クロストークなどの発生を防止できるため好ましい。又,出射される光束の波長スペクトルの半値全幅(ピーク値の半値における波長スペクトルの全幅)が０．５nm以上のレーザ光源(好ましくは波長の異なる３つの光源全て)を用いると,クロストークなどの課題はより大きなものとなるが,軸上色収差を０．９μｍ／ｎｍ以下にすることによって,問題なく使用できるため好ましい。
　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する。また、カップリングレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータを有する。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。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いが、好ましくは単玉の凸レンズからなる対物レンズである。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂、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が、好ましくは単玉のプラスチック製対物レンズである。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５００℃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５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ－ＰＧ３２５や、Ｋ－ＰＧ３７５（共に製品名）がある。
　ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が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。
　加えて、ガラスレンズを成形して製作する際に重要となる物性値の一つが線膨脹係数ａである。仮にＴｇが４００℃以下の材料を選んだとしても、プラスチック材料と比較して室温との温度差は依然大きい。線膨脹係数ａが大きい硝材を用いてレンズ成形を行った場合、降温時に割れが発生しやすくなる。硝材の線膨脹係数ａは、２００（１０Ｅ－７／Ｋ）以下にあることが好ましく、さらに好ましくは１２０以下であることである。
　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。
　これらの樹脂としては、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。
　φ１を、対物レンズの第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たす対物レンズであると、いわゆるスリムタイプの光ピックアップ装置に好適に用いられる。但し、それ以外の光ピックアップ装置に用いても良い。
　１．９≦φ１≦３．０　　　（９）
　ＣＤ等の第３光ディスクにおけるワーキングディスタンスを確実に確保するという観点では、以下の式を満たすことが好ましい。
　２．０≦φ１≦３．０　　　（９）´
　更に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。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。また、対物レンズの中央領域には第一光路差付与構造が設けられ、中間領域には第二光路差付与構造が設けられている。周辺領域は屈折面であってもよいし、周辺領域に第三光路差付与構造が設けられていてもよい。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。
　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、前記第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第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差／第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差／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。図２に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有することが好ましい。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。
　第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの中間領域の面積の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、第２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。周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３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。
　なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。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、回折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、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３（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３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Ｐという。（図３（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Ｂという。（図３（ａ）参照）
　また、階段型構造とは、図３（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３（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３（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。
　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３（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図３（ｂ）に示されるように、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３（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、対物レンズの中央領域に第１光路差付与構造、中間領域に第２光路差付与構造を設ける場合、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。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。尚、第１基礎構造と第２基礎構造を重畳せずに、それぞれ異なる光学面に設けることも考えられる。第３基礎構造と第４基礎構造も、同様に重畳せずにそれぞれ異なる光学面に設けることも考えられる。
　次に、中央領域に第１光路差付与構造に設ける場合について説明する。第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造を重ね合わせた構造であると好ましい。第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。
　第１基礎構造は、ブレーズ型構造であることが好ましい。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。但し、Ｘが奇数であると好ましく、｜Ｘ｜＝１、｜Ｙ｜＝１、｜Ｚ｜＝１であるとより好ましい。これを（１／１／１）構造という。これにより、第１基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。
　また、第１基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていても良いし、光軸とは逆の方向を向いていてもよい。また、図４（ａ），（ｂ）のように、中央領域の途中で第１基礎構造の段差の向きが入れ替わっていてもよい。図４（ａ）は光軸に近い位置では段差が光軸の方を向いているが、途中で段差の向きが入れ替わり、光軸から遠い位置では段差が光軸と逆の方向を向いた例である。図４（ｂ）は光軸に近い位置では段差が光軸と逆の方を向いているが、途中で段差の向きが入れ替わり、光軸から遠い位置では段差が光軸の方向を向いた例である。また、第１基礎構造の段差の向きは、第３基礎構造の段差の向きと一致していることが望ましいが、一致していなくてもよい。「段差が光軸の方向を向いている」とは、図５（ａ）のような状態を言い、「段差が光軸とは逆の方向を向いている」とは、図５（ｂ）のような状態を言う。
　但し、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いていることが好ましい。「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１基礎構造とは、（１／１／１）構造の段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する（１／１／１）構造の段差が、光軸とは逆の方向を向いていることである。
　例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第１基礎構造は、段差が光軸の方向を向いていてもよい。即ち、図４（ｂ）に示すように、第１基礎構造が光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第１基礎構造の段差が光軸の方を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第１基礎構造の全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることである。
　このように、第１基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保することが可能となる。
　ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保するという観点からは、第１基礎構造が第１光束に対して近軸パワーを持つことが好ましい。ここで、「近軸パワーを持つ」とは、第１基礎構造の光路差関数を後述する数２式で表した場合、Ｃ2が０でないことを意味する。
　また、第２基礎構造も、ブレーズ型構造であることが好ましい。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２基礎構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２基礎構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。但し、Ｌが偶数であると好ましく、｜Ｌ｜＝２、｜Ｍ｜＝１、｜Ｎ｜＝１であるとより好ましい。これを（２／１／１）構造という。これにより、第２基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。
　また、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸の方向を向いている」とは、図７（ａ）のような状態を言う。また、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第２基礎構造とは、（２／１／１）構造の段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する（２／１／１）構造の段差が光軸の方向を向いていることである。
　例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第２基礎構造は、段差が光軸とは逆の方向を向いていてもよい。即ち、図４（ａ）に示すように、第２基礎構造が光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第２基礎構造の段差が光軸とは逆の方向を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第２基礎構造は、全ての段差が光軸の方向を向いていることである。
　（１／１／１）構造である第１基礎構造と、（２／１／１）構造である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造にすると、段差の高さを非常に低くできる。従って、より製造誤差を低減させることが可能となり、光量ロスを更に抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動をより抑えることが可能となる。
　さらに、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸とは逆の方向を向いている第１基礎構造と、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸の方向を向いている第２基礎構造を重ね合わせることにより、第１基礎構造と第２基礎構造の段差の向きが同じになるように重ね合わせた場合に比べて、重ね合わせた後の段差の高さが高くなることをより一層抑制でき、それに伴い、製造誤差などに因る光量ロスをより抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動もより抑えることが可能となる。
　波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を６０％以上、波長λ３に対する回折効率を５０％以上とする対物レンズであることが好ましい。より好ましくは、波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を７０％以上、波長λ３に対する回折効率を６０％以上とする対物レンズである。
　段差が光軸とは逆を向いている第１基礎構造と段差が光軸の方を向いている第２基礎構造とを重ね合わせた後の第１光路差付与構造の形状と段差量という観点から、（１／１／１）構造である第１基礎構造と、（２／１／１）構造である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造を以下のように表現することができる。少なくとも中央領域の光軸付近に設けられている第１光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ１１と、光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ１２とが、以下の条件式（１１）、（１２）を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１１）、（１２）を満たすことである。尚、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面の凸レンズの場合、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、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。下記条件式において上限に１．５を乗じているのは、当該段差量の増加を加味した故である。但し、nは、第１の波長λ１における対物レンズの屈折率を表す。
０．６・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ－１））　　　（１１）
０．６・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１２＜１．５・（２λ１／（ｎ－１））　　（１２）
　尚、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１光路差付与構造とは、少なくとも光軸に最も近い光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸に最も近い光軸の方向を向いている段差とを共に有する光路差付与構造をいう。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する段差を有する光路差付与構造である。
　また、例えば、λ１が３９０～４１５ｎｍ（０．３９０～０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４～１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
　０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ　　　　　　　　（１３）
　０．３９μｍ＜ｄ１２＜２．３１μｍ　　　　　　　　（１４）
　更に、第１基礎構造と第２基礎構造の重ね合わせ方としては、第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせるように基礎構造の形状を微調整するか、第１基礎構造の全ての段差の位置と、第２基礎構造の段差の位置を合わせるように基礎構造の形状を微調整することが好ましい。
　上述のように第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせて重ね合わせた場合、第１光路差付与構造のｄ１１、ｄ１２は以下の条件式（１１）、（１２）を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１１）、（１２）を満たすことである。
０．６・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ－１））　　　（１１）
０．６・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ－１））　　　（１２）
　また、例えば、λ１が３９０～４１５ｎｍ（０．３９０～０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４～１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
　０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ　　　　　　　　　（１３）´
　０．３９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ　　　　　　　　　（１４）´
　更に好ましくは、以下の条件式（１１）´、（１２）´を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（１１）´、（１２）´を満たすことである。
０．９・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ－１））　　（１１）´
０．９・（λ１／（ｎ－１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ－１））　　（１２）´
　また、例えば、λ１が３９０～４１５ｎｍ（０．３９０～０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４～１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。
　０．５９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ　　　　　　　　　　（１３）´´
　０．５９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ　　　　　　　　　　（１４）´´
　また、（１／１／１）構造である第１基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には、球面収差が補正不足方向（アンダー）に変化し、（２／１／１）構造である第２基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には、球面収差が補正不足方向（アンダー）に変化するようにしても良い。このような構成により、光ピックアップ装置の温度の上昇により対物レンズの屈折率が変化したような場合には、同じく環境温度の上昇により光源の波長が上昇することを利用して、対物レンズの屈折率の変化による球面収差の変化を補正して、適切な集光スポットを各光ディスクの情報記録面に形成できる。これにより、対物レンズがプラスチック製であっても、温度変化時においても安定した性能を維持できる対物レンズを提供することができる。
　第２基礎構造に比べて、第１基礎構造の近軸パワーが大きいことが好ましい。つまりは、第１基礎構造の平均ピッチが、第２基礎構造の平均ピッチに比べて小さいことが好ましい。これにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用対物レンズという軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保できる。更に、色収差を小さくし、光源が高周波重畳を起こしていても、良好な光スポットを形成させ、しかも、光ディスクが複数の情報記録面を有する場合の、迷光の問題を低減させるためには、第１光路差付与構造において、第２基礎構造の光軸に最も近い輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯が２～６個（特に好ましくは２～３個）含まれていることが好ましい。尚、この場合、第２基礎構造の光軸に最も近い「輪帯」と記載しているが、実際は、光軸を含む「円」であることが通常である。従って、ここで言う「光軸に最も近い輪帯」には、円状の形状も含まれる。又、中間領域に最も近い第２基礎構造の１つの輪帯において、第２基礎構造の輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯が１～５個（特に好ましくは２～３個）含まれていることである。
　尚、図６（ｄ）に示すように、第１基礎構造と第２基礎構造とをそのまま重畳すると、点線で示すように一部が突出する場合があるが、突出部分の幅が５μｍ以下と狭ければ、突出した部分を光軸に沿って平行にシフトして、突出部分をなくしても大きな影響がなく、これにより第２基礎構造の１つの輪帯に、第１基礎構造の複数の輪帯が丁度のるようになる（実線参照）。よって、図６（ｄ）の例では、第２基礎構造の１つの輪帯上に、３つの第１基礎構造の輪帯がのっているものとして扱う。第１基礎構造と第２基礎構造をそのまま重畳した場合に、幅が５μｍ以下と狭い凹みが発生する場合も同様にして凹みをなくしてもよい。
　ここで、Δλ（ｎｍ）は第１波長の変化量、ΔＷＤ（μｍ）は第１波長の変化Δλに起因して発生する対物レンズの色収差とすると、以下の式を満たすことが好ましい。
０．３（μｍ／ｎｍ）≦ΔＷＤ／Δλ≦０．６（μｍ／ｎｍ）　（１５）
　このような構成とするためには、上述したように、第１光路差付与構造において、第２基礎構造の光軸に最も近い輪帯１つ分に、第１基礎構造の輪帯Ｎ１が２～６個（特に好ましくは２～３個）含まれるようにすることが好ましい。色収差を上述の範囲にすることによって、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用対物レンズという軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保しながら、光ディスクが複数の情報記録面を有する場合の、迷光の問題を低減させることができ、さらにＤＶＤ使用時の温度特性及び波長特性を良好にできるため好ましい。又、第２基礎構造における中間領域に最も近い１つの輪帯上に重畳された第１基礎構造の輪帯の数Ｎ２は、Ｎ１と等しいかＮ１より小さいことが望ましく、例えば１～５個重畳されていることがよい。
　第１基礎構造は正の回折パワーを持つことが好ましく、それによりＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズといった軸上厚が厚い対物レンズにおいてもＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保できる。また、第２基礎構造は負の回折パワーを持つことが好ましい。このように第１基礎構造と第２基礎構造が共に回折パワーを持つことにより、複数の情報記録面を有する光ディスクを使用した際に、記録再生対象でない情報記録面で反射した不要光を必要光からより遠ざけることが可能となるため好ましい。
　第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットの光強度が最も強い第１ベストフォーカス位置と、第３光束が形成するスポットの光強度が次に強い第２ベストフォーカス位置とが、以下の条件式（１６）を満たすことが好ましい。なお、ここでいうベストフォーカス位置とは、ビームウェストが、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる位置を指すものである。第１ベストフォーカス位置が第３光ディスクの記録／再生に用いられる必要光のベストフォーカス位置であり、第２ベストフォーカス位置が第３光ディスクの記録／再生に用いられない不要光のうち、最も光量が多い光束のベストフォーカス位置である。
　０．０５≦Ｌ／ｆ１３≦０．３５　　　　　　　　　（１６）
　但し、ｆ１３［ｍｍ］は、第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ[ｍｍ]は、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。
　より好ましくは、以下の条件式（１６）´を満たすことである。
　０．１０≦Ｌ／ｆ１３≦０．２５　　　　　　　　　　　（１６）´
　以上述べた第１光路差付与構造の好ましい例をいくつか図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）として示す。尚、図６は、便宜上、第１光路差付与構造ＯＤＳ１が平板状に設けられたものとして示されているが、単玉非球面の凸レンズ上に設けられていてもよい。（２／１／１）回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされている。図６（ａ）においては、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳの段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。次に、図６（ｂ）においては、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳの段差も光軸ＯＡの方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。次に、図６（ｃ）においては、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡと逆の方向を向いており、第２基礎構造ＢＳ２の段差も光軸ＯＡと逆の方向を向いている。更に、第２基礎構造ＢＳ２の全ての段差の位置と、第１基礎構造ＢＳ１の段差の位置が合っていることがわかる。
　次に、中間領域に第２光路差付与構造を設ける場合について説明する。第２光路差付与構造は、第３基礎構造と第４基礎構造の２つの基礎構造のみを重ね合わせた構造であると好ましい。
　第３基礎構造も第４基礎構造も、ブレーズ型構造であることが好ましい。また、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。又、第３基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。但し、Ｘは奇数であることが好ましく、｜Ｘ｜＝１、｜Ｙ｜＝１、｜Ｚ｜＝１であるとより好ましい。｜Ｘ｜＝１、｜Ｙ｜＝１とした構造を（１／１）構造という。また、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすると好ましい。又、第４基礎構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。但し、Ｌは偶数であることが好ましく、｜Ｌ｜＝２、｜Ｍ｜＝１、｜Ｎ｜＝１であるとより好ましい。｜Ｌ｜＝２、｜Ｍ｜＝１とした構造を（２／１）構造という。これにより、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた第２光路差付与構造において、光軸方向の段差量を低減でき、それにより波長変動時の回折効率の低下を抑制できる。また、第１基礎構造と第３基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致し、且つ第２基礎構造と第４基礎構造における最も光強度が高い回折光の次数が一致しているため、中央領域と中間領域を通過する光束について、温度や波長変化時においても、球面収差を連続と出来、その結果、高次収差の発生を抑えることができる。
　第２光路差付与構造は第３、第４基礎構造に加えて、第５基礎構造を重ね合わせた構造としてもよいが、構造を単純にし、製造誤差による光利用効率の低下を抑えるためにも、第２光路差付与構造は、第３基礎構造及び第４基礎構造のみからなることが好ましい。
　尚、第５基礎構造を重ね合わせる場合、第５基礎構造は、第５基礎構造を通過した第１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５基礎構造を通過した第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５基礎構造を通過した第３光束のＧ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構造であることが好ましい。この様な第５基礎構造を重ね合わせることにより、対物レンズの中間領域を通過する第１光束、第２光束に悪影響を与えることなく、且つ、中央領域と中間領域との間で位相ずれを生じさせることなく、第３光束のみに、ＣＤの情報記録面上でフレアを光スポットから遠い位置に形成させる作用を容易に与えることが可能となる。
　好ましくは、Ｇが±１である。Ｇが±１である場合に、第５基礎構造は、図３（ｄ）に示すような２レベルの階段型構造（バイナリ構造とも言う）であることが好ましい。
　また、第３基礎構造を通過した第１光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２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（（３／２）構造とも言う）、第４基礎構造を通過した第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４基礎構造を通過した第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する（（２／１）構造とも言う）ようにしてもよい。このような構成であると、ＢＤにおける回折効率をより高めることができる。
　尚、第３基礎構造と第４基礎構造が、（１／１）構造と（２／１）構造の組み合わせである場合も、（３／２）構造と（２／１）構造の組み合わせである場合も、少なくとも中間領域の、中央領域に最も近い位置に設けられる第３基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、少なくとも中間領域の、中央領域に最も近い位置に設けられる第４基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることが好ましい。より好ましくは、中間領域におけるすべての第３基礎構造の段差が光軸とは逆の方向を向いており、中間領域におけるすべての第４基礎構造の段差が光軸の方向をなっていることである。
　第３基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、第４基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化するようにしてもよい。
　このような構成とすると、第２光路差付与構造においても、光ピックアップ装置の温度上昇により対物レンズの屈折率が変化したような場合には、同じく環境温度の上昇により光源の波長が上昇することを利用して、対物レンズの屈折率の変化による球面収差の劣化を補正するため、環境温度の変化時に、より適切な集光スポットを各光ディスクの情報記録面に形成できる。
　一方で、第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化するようにしてもよい。尚、補正過剰（オーバー）と補正不足（アンダー）については、図７を用いて説明する。図７は、縦軸が光軸から光軸垂直方向の高さを表し、横軸が収差を示す。横軸の左側が負であり、右側が正である。このとき、補正過剰とは、図７のＢのような状態であり、補正不足とは、図７のＡのような状態をいう。
　第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化するようにすると、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の３次球面収差の変化量を、－３０ｍλｒｍｓ以上、＋５０ｍλｒｍｓ以下にすることができるため好ましい。尚、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の３次球面収差の変化量を、－１０ｍλｒｍｓ以上、＋１０ｍλｒｍｓ以下にすることがより好ましい。又、対物レンズ全体として、第１光束をＢＤの情報記録面上に集光する際に、第１光束の波長が＋５ｎｍ変化した場合の５次球面収差の変化量は、－２０ｍλｒｍｓ以上、２０ｍλｒｍｓ以下であることが好ましい。より好ましくは、－１０ｍλｒｍｓ以上、＋１０ｍλｒｍｓ以下である。
　このような構成とすると、第３基礎構造と第４基礎構造のうち何れか一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰方向に変化するので、第２光路差付与構造が、第３基礎構造と第４基礎構造のみからなっていても、ＣＤ使用時のフレア出しを容易に行うことが出来る。従って、ＣＤ使用時のフレア出しを、単純な形状の第２光路差付与構造で行えるため、影の効果による光利用効率の低下を抑制し、更に、製造誤差による光利用効率の低下も抑制し、結果として光利用効率を向上させることが可能となる。尚、これにより中間領域においてはＢＤ使用時の温度特性補正効果が小さくなるが、中央領域の第１基礎構造と第２基礎構造が共に長波長において補正不足であるため、温度特性が悪くなりすぎることを防止でき、またＢＤ使用時の波長特性補正効果を大きくすることができる。加えて、ＤＶＤ使用時においては、ＤＶＤの温度特性及び波長特性を共に良好にすることができる。
　なお、第４基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足（アンダー）方向に変化し、第３基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰（オーバー）方向に変化すると、ＣＤ使用時にフレアをより遠くに飛ばしやすくできるため、好ましい。
　更にＤＶＤ使用時の波長特性を良好にするために、第２光路差付与構造において、第４基礎構造の中央領域に最も近い輪帯１つ分に、第３基礎構造の輪帯が１～３個（特に好ましくは２～３個）含まれていることが好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造において、第４基礎構造の周辺領域に最も近い輪帯１つ分に、第３基礎構造の輪帯が１～５個（特に好ましくは２～３個）含まれていることである。
　周辺領域に第３光路差付与構造を設ける場合、任意の光路差付与構造を設けることが可能である。第３光路差付与構造は、第５基礎構造を有することが好ましい。第５基礎構造は、第５基礎構造を通過した第１光束のＰ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５基礎構造を通過した第２光束のＱ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５基礎構造を通過した第３光束のＲ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。尚、波長変動時の回折効率の変動を抑えるためにも、Ｐが５以下であることが好ましい。より好ましくはＰが２以下であることである。
　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(１７)を満たすことが好ましい。
０．８≦ｄ／ｆ１≦１．５　　　　　　　　　　　　　（１７）
　但し、ｄは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆ１は、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。
　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（２１）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、対物レンズの軸上厚が厚めの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ので、条件式（２１）の上限の値を超えないことが好ましい。
　さらに、第３光ディスクにおける十分なワーキングディスタンスを確保するという意味では、対物レンズに形成された輪帯の数ＲＮは、１５０以上２５０以下であることが好ましい。
　第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。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（１）を満たすことが好ましい。
－０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
　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（２）を満たすことが好ましい。
－０．００３≦ｍ２≦０．００３　　　　　（２）
　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（２’）を満たすことが好ましい。
－０．０２≦ｍ２＜－０．００３　　　　　（２’）
　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（３）を満たすことが好ましい。
－０．００３≦＜ｍ３≦０．００３　　　　　（３）
　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（３’）を満たすことが好ましい。
－０．０２≦ｍ３＜－０．００３　　　　　（３’）
　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、０．１９ｍｍ以上、０．７ｍｍ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、０．７ｍｍ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、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。
　光ピックアップ装置は、カップリングレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータ―を有する。特に、ＢＤが２層や３層以上など複数の情報記録面を持っている場合には、或る層の記録／再生から他の層の記録／再生を行う際には、透明基板厚に差が生じるため、当該厚みの差に起因して発生する球面収差を補正しなければならない。カップリングレンズを光軸方向に移動させ、対物レンズの倍率を変えることによって、当該発生する球面収差を補正することが考えられる。また、温度変化や波長変化の際に発生する球面収差も、カップリングレンズを光軸方向に移動させ、対物レンズの倍率を変えることによって補正することができる。
　しかしながら、例え、ＢＤ使用時にカップリングレンズを光軸方向に移動させて各種球面収差を補正する光ピックアップ装置であっても、ＤＶＤ使用時、および、ＣＤ使用時においては、カップリングレンズの光軸方向の位置が固定されていることが好ましい。即ち、第１光束を用いて第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときは、カップリングレンズはアクチュエータによって光軸方向に移動されるが、第２光束を用いて第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うとき、かつ、第３光束を用いて第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときは、カップリングレンズはそれぞれの初期位置に固定されていることが好ましい。また、カップリングレンズの初期位置とは、対物レンズの結像倍率が所定倍率になるカップリングレンズの位置であることが好ましい。
　その理由としては、ＢＤ使用時には、フレアが発生しないが、ＤＶＤ使用時、および、ＣＤ使用時には、フレアが発生するため、カップリングレンズを変異させることにより、そのフレアの収差が変化し、結果としてそのフレアが記録／再生に悪影響を与える可能性が生じるという理由や、ローディング時のカップリングレンズの位置とＤＶＤ使用時、及び、ＣＤ使用時のカップリングレンズの初期位置を常に一定にしておきたいという理由や、単純にドライブの方でカップリングレンズを変位させるためのファームウェアのコストを少しでも削減したいという理由などが挙げられる。
　ＤＶＤ使用時にカップリングレンズの光軸方向の位置を固定させるためには、対物レンズの第２光路差付与構造を構成する第３基礎構造と第４基礎構造のうち一方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化し、その他方において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰方向に変化させるようにすることで、ＤＶＤ使用時の温度特性と波長特性を共に良好にすることができ、結果として、ＤＶＤ使用時に、第２光束が通過するときにカップリングレンズを光軸方向の位置を固定した状態でも、ＤＶＤの情報記録面に対して情報の記録／再生を行うことができるようになるため好ましい。
　また、第１光ディスク、第２光ディスク、及び、第３光ディスクのいずれかのディスクのローディング開始時のカップリングレンズの位置は、第２光束を用いて第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときのカップリングレンズの初期位置又は、第３光束を用いて第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときのカップリングレンズの初期位置のいずれかと同じであることが好ましい。尚、ローディング開始時とは、ドライブに設置された光ディスクの種類を判別するためのローディングを開始するタイミングを言う。
　更に、第２光束を用いて第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときのカップリングレンズの初期位置と、第３光束を用いて第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときのカップリングレンズの初期位置が同じであることが好ましい。更には、アクチュエータへの電力供給を中断したときに、カップリングレンズが落ち着く位置が初期位置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、ＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報の記録/再生が可能な共通の対物レンズをもち、ＤＶＤ再生時、及び、ＣＤ再生時にカップリングレンズが初期位置に固定されていることで、部品点数が少なく、ソフト的な処理もより簡単な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。さらには、ローディング時のカップリング位置と、ＤＶＤ再生時、及び、ＣＤ再生時のカップリングの初期位置とを同じにしたことで、情報の記録/再生までにかかる時間を短縮できる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。
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。 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を形成する状態を示す図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図であり、（ａ）と（ｂ）はブレーズ型構造の例を示し、（ｃ）と（ｄ）は階段型構造の例を示す。 （ａ）は段差が光軸の方向を向いている状態を示し、（ｂ）は段差が光軸とは逆の方向を向いている状態を示す図である。 （ａ）は光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸とは逆の方を向くような形状を示し、（ｂ）は光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸の方を向くような形状を示す図である。 第１光路差付与構造の概念図であり、（ａ）乃至（ｃ）は第１光路差付与構造の好ましい例を示し、（ｄ）は第１基礎構造と第２基礎構造とを重畳した例を示す。 収差がアンダー（補正不足）かオーバー（補正過剰）かを示す図である。 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。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図８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／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、スリムタイプであり、薄型の光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
　光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズ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。
　図１に示されるように、本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された中間領域ＭＤと、更にその周囲に配置された周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中心領域ＣＮには既に詳述した第１光路差付与構造が形成され、中間領域ＭＤには既に詳述した第２光路差付与構造が形成されている。また、周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されている。本実施の形態では、第３光路差付与構造はブレーズ型の回折構造である。また、本実施の形態の対物レンズはプラスチックレンズである。対物レンズＯＬの中心領域ＣＮに形成された第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第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基礎構造を通過した第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１基礎構造を通過した第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し、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第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基礎構造を通過した第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基礎構造を通過した第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。
　対物レンズＯＬの中間領域ＭＤに形成された第２光路差付与構造は、第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた構造であり、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第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３基礎構造を通過した第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３基礎構造を通過した第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し、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第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４基礎構造を通過した第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４基礎構造を通過した第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。但し、対物レンズＯＬは以上に限られない。
　コリメートレンズＣＯＬは、１軸アクチュエータＡＣ２に電力供給をしないときは、スプリングＳＰの付勢力により係止部材ＳＴに向かって付勢され、ここに固定された（落ち着いた）状態になる。かかる状態を初期位置という。初期位置では、第１光束、第２光束、および、第３光束において、対物レンズＯＬの結像倍率がいずれもゼロとなるように、コリメータレンズＣＯＬと青紫色半導体レーザＬＤ１、半導体レーザＬＤ２、及び、半導体レーザＬＤ３のそれぞれの距離を最適化している。また、コリメートレンズＣＯＬは、１軸アクチュエータＡＣ２に電力供給をしたときは、スプリングＳＰの付勢力に抗して、任意の光軸方向位置に移動する。
　光ディスクをローディングする状態では、いかなる種類の光ディスクか不明である。そこで、コリメートレンズＣＯＬを共通の初期位置においた状態で、光ディスクの種別を判別を行う。
　ローディングされた光ディスクがＢＤだと判別されれば、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、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１軸アクチュエータＡＣ２により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。
　ローディングされた光ディスクがＤＶＤだと判別されれば、レーザユニットＬＤＰの半導体レーザ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。本実施の形態では、ローディング時のコリメートレンズＣＯＬ位置で固定した状態でも、情報の記録／再生を行えるので、光ピックアップ装置の制御系が簡素化される。また、対物レンズＯＬは温度特性に優れているので、ＤＶＤ使用時には１軸アクチュエータＡＣ２を駆動せず、コリメートレンズＣＯＬを固定した状態とすることができる。これにより制御系が簡素化される。
　ローディングされた光ディスクがＣＤだと判別されれば、レーザユニットＬＤＰの半導体レーザ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。本実施の形態では、ローディング時のコリメートレンズＣＯＬ位置で固定した状態でも、情報の記録／再生を行えるので、光ピックアップ装置の制御系が簡素化される。
（実施例）　
　以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。尚、本明細書（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、ｈは光軸からの高さ、λは入射光束の波長、ｍは回折次数、Ｂ2iは光路差関数の係数である。
（実施例１）
　実施例１の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。実施例１の第１光路差付与構造の概念図を図６に示す。(図６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１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第１基礎構造ＢＳ１の平均ピッチが、第２基礎構造ＢＳ２の平均ピッチに比べて小さく、第１基礎構造の光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、第２基礎構造の光軸の方向を向いている段差の数に比べて多い。第１基礎構造ＢＳ１と第２基礎構造ＢＳ２において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化する。
　また、実施例１の第２光路差付与構造は、中間領域の全領域において、第１基礎構造と同じ第３基礎構造と、第２基礎構造と同じ第４基礎構造とを重ねあわせた構造に、更に、第５基礎構造を重ね合わせた光路差付与構造となっている。第３基礎構造の段差は光軸と逆の方を向いており、第４基礎構造の段差は光軸の方を向いている。第３基礎構造ＢＳ１と第２基礎構造ＢＳ３において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化する。実施例１の第５基礎構造は、第５基礎構造を通過した第１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５基礎構造を通過した第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５基礎構造を通過した第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２ステップの階段型の回折構造（バイナリ構造）である。
　実施例１の第３光路差付与構造は、第６基礎構造のみからなっている。第６基礎構造は、第６基礎構造を通過した第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６基礎構造を通過した第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６基礎構造を通過した第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ブレーズ型の回折構造である。
　表１に実施例１のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１の対物レンズは、ＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報の記録/再生が可能である。また、物点位置は∞であるため、対物レンズの結合倍率はいずれもゼロである。
（実施例２）
　実施例２の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。実施例１の第１光路差付与構造の概念図は図６と同様である。実施例１の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、（２／１／１）のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、（１／１／１）のブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第１基礎構造ＢＳ１の平均ピッチが、第２基礎構造ＢＳ２の平均ピッチに比べて小さく、第１基礎構造の光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、第２基礎構造の光軸の方向を向いている段差の数に比べて多い。第１基礎構造ＢＳ１と第２基礎構造ＢＳ２において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化する。
　また、実施例２の第２光路差付与構造は、中間領域の全領域において、第１基礎構造と同じ第３基礎構造と、第２基礎構造と同じ第４基礎構造とのみを重ねあわせた光路差付与構造となっている。第３基礎構造の段差は光軸と逆の方を向いており、第４基礎構造の段差は光軸の方を向いている。第３基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正過剰方向に変化し、第４基礎構造において、入射する光束の波長がより長くなるよう変化した場合には球面収差が補正不足方向に変化する。
　実施例２の第３光路差付与構造は、第６基礎構造のみからなっている。第６基礎構造は、第６基礎構造を通過した第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６基礎構造を通過した第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６基礎構造を通過した第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ブレーズ型の回折構造である。
　表２に実施例２のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例２の対物レンズは、ＢＤ、ＤＶＤ、及び、ＣＤの何れに対しても情報の記録/再生が可能である。また、物点位置は∞であるため、対物レンズの結合倍率はいずれもゼロである。
　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。
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半導体レーザ又は青紫色半導体レーザ
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 (9)

  1. 　第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、対物レンズと、カップリングレンズと、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータとを有し、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であって、
    　前記第１光束を用いて前記第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うとき、前記カップリングレンズは前記アクチュエータによって光軸方向に移動され、
    　前記第２光束を用いて前記第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うとき、かつ、前記第３光束を用いて前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うとき、前記カップリングレンズはそれぞれの初期位置に固定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 　前記カップリングレンズの初期位置とは、前記対物レンズの結像倍率が所定倍率になる前記カップリングレンズの位置であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  3. 　第１光ディスク、第２光ディスク、及び、第３光ディスクのいずれかのディスクのローディング開始時の前記カップリングレンズの位置は、前記第２光束を用いて前記第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置又は、前記第３光束を用いて前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置のいずれかと同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
  4. 　前記第２光束を用いて前記第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置と、前記第３光束を用いて前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行うときの前記カップリングレンズの初期位置が同じであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
  5. 　前記アクチュエータへの電力供給を中断したときに、前記カップリングレンズが落ち着く位置が前記初期位置であることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
  6. 　前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
    －０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
    －０．００３≦ｍ２≦０．００３　　　　　（２）
    －０．００３≦ｍ３≦０．００３　　　　　（３）
  7. 　前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
    －０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
    －０．００３≦ｍ２≦０．００３　　　　　（２）
    －０．０２≦ｍ３＜－０．００３　　　　　（３’）
  8. 　前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ１、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ２，前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
    －０．００３≦ｍ１≦０．００３　　　　　（１）
    －０．０２≦ｍ２＜－０．００３　　　　　（２’）
    －０．０２≦ｍ３＜－０．００３　　　　　（３’）
  9. 　請求項１乃至８のいずれか１項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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