(57)【要約】【課題】  構成を複雑にすることなく、共通の一の対物レンズを用いてそれぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対する互換を実現する。【解決手段】  第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズ３４と、第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される光学素子５０の一方の面に設けられる回折部５０とを備え、回折部５０は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域５１と、第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域５２と、第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域５３とを有し、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３は、輪帯状で且つ所定の深さを有しそれぞれ異なる構造とされた第１乃至第３の回折構造が形成され、第１及び第２の回折構造における周期構造の周期数が所定の関係とされて形成されている。【選択図】  図２
2010055693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす光ピックアップ。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項２】
上記第１の回折領域及び上記第２の回折領域は、下記の（３）式及び（４）式を満たす請求項１記載の光ピックアップ。
【数１】
2010055693.tif 000047
【数２】
2010055693.tif 000048
ここで、
Ｒｉは、上記第１の回折領域の外径の半径［ｍｍ］を示し、
Ｒｍは、上記第２の回折領域の外径の半径［ｍｍ］を示し、
ｋ１ｉは、上記第１の回折領域における支配的となる上記第１の波長の回折次数を示し、
ｋ２ｉは、上記第１の回折領域における支配的となる上記第２の波長の各波長の回折次数を示し、
ｋ１ｍは、上記第２の回折領域における支配的となる上記第１の波長の各波長の回折次数を示し、
ｋ２ｍは、上記第２の回折領域における支配的となる上記第１の波長の各波長の回折次数を示し、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の上記第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の上記第２の回折構造における周期構造の周期数を示し、
λ１は、上記第１の出射部から出射される光ビームの上記第１の波長を示し、
λ２は、上記第２の出射部から出射される光ビームの上記第２の波長を示す。
【請求項３】
上記第１の回折領域及び上記第２の回折領域は、下記の（５）式を満たす請求項２記載の光ピックアップ。
【数３】
2010055693.tif 000049
ここで、
Ｒｉは、上記第１の回折領域の外径の半径［ｍｍ]を示し、
Ｒｍは、上記第２の回折領域の外径の半径［ｍｍ］を示し、
ｋ１ｉは、上記第１の回折領域における支配的となる上記第１の波長の回折次数を示し、
ｋ２ｉは、上記第１の回折領域における支配的となる上記第２の波長の回折次数を示し、
ｋ１ｍは、上記第２の回折領域における支配的となる上記第１の波長の回折次数を示し、
ｋ２ｍは、上記第２の回折領域における支配的となる上記第２の波長の回折次数を示し、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の上記第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の上記第２の回折構造における周期構造の周期数を示し、
λ１は、上記第１の出射部から出射される光ビームの上記第１の波長を示し、
λ２は、上記第２の出射部から出射される光ビームの上記第２の波長を示す。
【請求項４】
上記周期構造は、それぞれ、複数の段部を有する階段構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された回折構造が形成されている請求項１乃至請求項３の何れか１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記第１の回折領域における支配的となる上記第１の波長の回折次数ｋ１ｉ及び上記第２の波長の回折次数ｋ２ｉの組み合わせと、上記第２の回折領域における支配的となる上記第１の波長の回折次数ｋ１ｍ及び上記第２の波長の回折次数ｋ２ｍの回折次数の組み合わせとが、一致しない請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項６】
上記第１の回折領域は、平均ピッチｐｉと各段部の高さｄｉとが、下記の（６）式を満たす請求項１記載の光ピックアップ。
ｄｉ／ｐｉ≦０．３９  （６）式
【請求項７】
上記第２の回折領域は、平均ピッチｐｍと各段部の高さｄｍとが、下記の（７）式を満たす請求項１記載の光ピックアップ。
ｄｍ／ｐｍ≦０．３９  （７）式
【請求項８】
第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす光ピックアップ。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項９】
第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす光ピックアップ。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１０】
第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす光ピックアップ。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１１】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、
上記光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす光ディスク装置。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１２】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、
上記光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす光ディスク装置。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１３】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、
上記光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ光ビームを回折する略円形状の第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす光ディスク装置。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１４】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、
上記光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、
上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、
上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、
上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす光ディスク装置。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１５】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、
入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす集光光学デバイス。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１６】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、
入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、
上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす集光光学デバイス。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１７】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、
入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす集光光学デバイス。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【請求項１８】
少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、
入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、
上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、
上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、
上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、
上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、
上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、
上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、
上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、
上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす集光光学デバイス。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、
Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、
Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる３種類の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられる集光光学デバイス、並びに光ピックアップ及びこの光ピックアップを用いた光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長４０５ｎｍ程度の光ビームを用いて信号の記録再生を行う高密度記録が可能な光ディスク（以下、「高密度記録光ディスク」という。）が提案されている。この高密度記録光ディスクは、信号記録層を保護するカバー層の厚さを薄く、例えば０．１ｍｍとした構造のものが提案されている。
【０００３】
これらの高密度記録光ディスクに対応する光ピックアップを提供するに際して、従来の使用波長が７８５ｎｍ付近であるＣＤ（Compact Disc）、使用波長が６５５ｎｍ付近であるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のフォーマットの異なる光ディスクとの互換性を有するものが望まれる。このように、ディスク構造及びこれに伴うレーザ仕様が異なるフォーマットの光ディスク間の互換性を有する光ピックアップ及び光ディスク装置が必要とされる。
【０００４】
従来、異なるフォーマットとされた３種類の光ディスクに対して、情報信号の記録又は再生を実現する方法として、例えば、図４３に示すようなＤＶＤ・ＣＤ用、及び、高密度記録光ディスク用の２種類の対物レンズと２種類の光学系を設け、それぞれの対物レンズを使用波長毎に切り換える方式のものがある。
【０００５】
図４３に示す光ピックアップ１３０は、２種類の対物レンズ１３４，１３５を設けることにより、異なる種類の光ディスクの記録及び／又は再生を実現するものであり、ＣＤ等の光ディスクに対して波長７８５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部と、ＤＶＤ等の光ディスクに対して波長６５５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部とを有するレーザダイオード等の光源部１３２と、高密度記録光ディスクに対して波長４０５ｎｍ程度の光ビームを出射する出射部を有するレーザダイオード等の光源部１３１と、ＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク用の対物レンズ１３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３５とを備える。また、この光ピックアップは、コリメータレンズ１４２Ａ，１４２Ｂ、１／４波長板１４３Ａ，１４３Ｂ、立ち上げミラー１４４Ａ，１４４Ｂ、ビームスプリッタ１３６，１３７、グレーティング１３９，１４０、光検出器１４５、マルチレンズ１４６等を備える。
【０００６】
光源部１３２より出射された波長７８５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１３６、ビームスプリッタ１３７を透過し、対物レンズ１３４へと入射する。この対物レンズ１３４によって厚さ１．１ｍｍの保護層（カバー層）を有する光ディスクの信号記録面に集光される。
【０００７】
同様に、光源部１３２より出射された波長６５５ｎｍ程度の光ビームは、まったく同一の光路によって対物レンズ１３４へと入射し、厚さ０．６ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長７８５ｎｍ及び波長６５５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１３７を経て、フォトディテクタ等を有する光検出器１４５で検出される。
【０００８】
光源部１３１より出射された波長４０５ｎｍ程度の光ビームは、ビームスプリッタ１３６で反射され、ビームスプリッタ１３７を経て対物レンズ１３５へと入射する。この対物レンズ１３５によって厚さ約０．１ｍｍの保護層を有する光ディスクの信号記録面に集光される。光ディスクの信号記録面で反射された波長４０５ｎｍの戻り光は、ビームスプリッタ１３７を経て、光検出器１４５で検出される。
【０００９】
以上のような図４３に示す光ピックアップは、上述のようなＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズ１３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ１３５との２種類の対物レンズを設けることにより、異なる３種類の光ディスクの記録及び／又は再生を実現し、すなわち、複数種類の光ディスク間の互換を実現する。
【００１０】
しかしながら、上述のような光ピックアップでは、以下のような問題がある。まず、各光ディスク毎に最適となる対物レンズの傾きに相違があり、上述の光ピックアップでは、２個の対物レンズ１３５，１３４を用いることによって、それぞれの対物レンズ１３５，４３４のアクチュエータのレンズホルダへの取り付け角度が不適切となる場合があり、このことにより光ディスクに対して最適な対物レンズの傾きとすることができない場合がある。この結果、再生信号の品質が低下するといった問題がある。また、上述の光ピックアップでは、２種類の対物レンズ１３５，１３４を用いることによって、立ち上げミラー、コリメータレンズ或いは１／４波長板といった２種類の光学系のそれぞれの光路内に挿入する必要のある部品点数が増大することとなる。このため、高コストになり、光ピックアップが大型化してしまうといった問題がある。さらに、上述の光ピックアップでは、２つの対物レンズ１３５，１３４を対物レンズ駆動用のアクチュエータに搭載する必要があるため、アクチュエータの重量が増大し、感度が低下するという問題もある。
【００１１】
これに対し、上述のような問題を解消するとともに、さらに光学部品の簡素化を可能とするため複数種類の光ディスク及び３種類の使用波長に対して共通の単一の対物レンズを備える光ピックアップも検討されている。３波長の光ビームに対応した対物レンズを設ける場合の基本的指針としては、対物レンズに入射する前の光路上に回折光学素子等の回折部を設けることによって、対物レンズに対して拡散・収束光の状態で入射させ、使用波長とメディアの組み合わせによって生じる球面収差を補正するというものである。
【００１２】
しかし、従来検討されている光ピックアップでは、回折部が複数面に設けられることにより構成されていたり、対物レンズの球面とは異なる球面形状を回折面に設ける必要があったり、対物レンズの入射前の光路に複雑な構成を有する液晶素子を設けることが必要であったりした。これらの構成は、いずれもレンズ部、回折部、液晶素子等が別々に形成されたのち組み合わされており、これらの位置合わせや複数の回折面の貼り合わせにかなり高い精度が要求されることとなり、製造の煩雑化・複雑化といった問題や、これらの精度が満たされないことによる問題等もある。
【００１３】
また、例えば、特開２００４−２６５５７３号公報に記載のように、回折部を一面に設けた光ピックアップも考えられているが、２波長互換の実現に留まっており、３波長互換を実現するためには、別に残りの１波長に対応した対物レンズを設ける必要があり、光学部品の増大及び構成の複雑化といった問題があった。（特許文献１参照）。また、かかる３波長互換を備える光ピックアップを提供するに際して、各波長における光利用効率を高めたいという要請や、不要光入射を低減させたいという要請もあった。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２６５５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、構成を複雑にすることなく、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズを用いて光ビームを信号記録面に集光して情報信号の記録及び／又は再生を実現する光ピックアップに用いられる集光光学デバイス並びに光ピックアップ及びこの光ピックアップを用いた光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するため、本発明に係る集光光学デバイスは、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００１７】
また、本発明に係る光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式且つ（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００１８】
また、本発明に係る光ディスク装置は、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【００１９】
また、本発明に係る集光光学デバイスは、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２０】
また、本発明に係る光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域とを有し、上記第１の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の回折領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１及び第２の回折構造とは異なる構造の第３の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の回折領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２１】
また、本発明に係る光ディスク装置は、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【００２２】
また、本発明に係る集光光学デバイスは、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの当該集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２３】
また、本発明に係る光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、上記第１及び第２の回折構造は、それぞれ、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式及び（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２４】
また、本発明に係る光ディスク装置は、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【００２５】
また、本発明に係る集光光学デバイスは、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、上記第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームと、上記第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームと、上記第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームとを対応する光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスにおいて、入射側の面又は出射側の面に設けられる回折部を備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２６】
また、本発明に係る光ピックアップは、第１の光ディスクに対応した第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部と、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクに対応した上記第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクに対応した上記第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部と、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する集光光学デバイスと、上記第１乃至第３の波長の光ビームの光路上に配置される集光光学デバイスに設けられる回折部とを備え、上記回折部は、最内周部に設けられ略円形状の光ビームを回折する第１の領域と、上記第１の領域の外側に設けられ輪帯状の光ビームを回折する第２の領域と、上記第２の領域の外側に設けられ輪帯状の第３の領域とを有し、上記第１の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、上記第２の領域は、輪帯状で且つ所定の深さを有し上記第１の回折構造とは異なる構造の第２の回折構造が形成され、通過する上記第１の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させ、通過する上記第２の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数の回折光を発生させるとともに、通過する上記第３の波長の光ビームの上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数以外の次数の回折光が支配的となるように発生させ、上記第３の領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、通過する上記第２の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、通過する上記第３の波長の光ビームを上記集光光学デバイスを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とし、上記第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳するように形成された光路差付与構造であり、上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、上記第１及び第２の波長に対して上記集光する次数の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の基礎構造は、上記第２の基礎構造を通過する上記第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、上記第２の基礎構造を通過する上記第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する光路差付与構造であり、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、上記第１の回折構造の上記第１の基礎構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（１）式を満たし、上記第２の回折構造は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であり、下記の（２）式を満たす。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
ここで、Ｎｉは、上記第１の領域の第１の回折構造の上記第１の基礎構造における周期構造の周期数を示し、Ｎｍは、上記第２の領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示す。
【００２７】
また、本発明に係る光ディスク装置は、少なくとも第１の光ディスクと、上記第１の光ディスクとは異なる種類の第２の光ディスクと、上記第１及び第２の光ディスクとは異なる種類の第３の光ディスクとから任意に選択され、回転駆動される光ディスクに対し、波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、回折部により、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズを用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズを共通とした３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な信号の記録及び／又は再生を実現する。
【００２９】
また、本発明は、回折部を構成する第１及び第２の回折構造が、下記の（１）式及び（２）式を満たすような周期数Ｎｉ，Ｎｍとされ且つ凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造が形成されていることにより、光利用効率を高めることができるとともに、不要光の入射を低減させることができる。
４≦Ｎｉ≦３９  （１）式
３≦Ｎｍ≦２５  （２）式
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を適用した光ピックアップを用いた光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００３１】
本発明を適用した光ディスク装置１は、図１に示すように、光ディスク２から情報記録再生を行う光ピックアップ３と、光ディスク２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ４と、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ５とを備えている。この光ディスク装置１は、フォーマットの異なる３種類の光ディスク及び記録層が積層化された光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる３規格間互換性を実現した光ディスク装置である。
【００３２】
ここで用いられる光ディスクは、例えば、発光波長が７８５ｎｍ程度の半導体レーザを用いたＣＤ（Compact Disc）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、発光波長を６５５ｎｍ程度の半導体レーザを用いたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能なＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））等の高密度記録光ディスクである。
【００３３】
特に、以下で光ディスク装置１により情報の再生又は記録を行う３種類の光ディスク２として、０．１ｍｍ程度の第１の厚さで形成された保護層を有し波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な上述したＢＤ等の第１の光ディスク１１と、０．６ｍｍ程度の第２の厚さで形成された保護層を有し波長６５５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＤＶＤ等の第２の光ディスク１２と、１．１ｍｍ程度の第３の厚さで形成された保護層を有し波長７８５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＣＤ等の第３の光ディスク１３とを用いるものとして説明する。
【００３４】
光ディスク装置１において、スピンドルモータ４及び送りモータ５は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部９によりディスク種類に応じて駆動制御されており、例えば、第１の光ディスク１１、第２の光ディスク１２、第３の光ディスク１３に応じて所定の回転数で駆動される。
【００３５】
光ピックアップ３は、３波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの記録層に対して異なる波長の光ビームを保護層側から照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ３は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号を出力する。
【００３６】
光ディスク装置１は、光ピックアップ３から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するプリアンプ１４と、プリアンプ１４からの信号を復調し又は外部コンピュータ１７等からの信号を変調するための信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調器＆ＥＣＣブロックと記す。）１５と、インターフェース１６と、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８と、オーディオ・ビジュアル処理部１９と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０とを備える。
【００３７】
このプリアンプ１４は、光検出器からの出力に基づいて、非点収差法等によってフォーカスエラー信号を生成し、また、３ビーム法、ＤＰＤ法、ＤＰＰ法等によってトラッキングエラー信号を生成し、更にＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に出力する。また、プリアンプ１４は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とをサーボ制御部９に出力する。
【００３８】
信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第１の光ディスクに対して、データの記録を行うとき、インターフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタル信号に対して、ＬＤＣ−ＥＣＣ及びＢＩＳ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、１−７ＰＰ方式等の変調処理を行う。また、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第２の光ディスクに対してデータを記録するとき、ＰＣ（Product Code）等のエラー訂正方式に従ってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１６変調等の変調処理を行う。更に、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、第３の光ディスクに対してデータを記録するとき、ＣＩＲＣ等のエラー訂正方式によってエラー訂正処理を行い、次いで、８−１４変調処理等の変調処理を行う。そして、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、変調されたデータをレーザ制御部２１に出力する。更に、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、各光ディスクの再生を行うとき、プリアンプ１４から入力されたＲＦ信号に基づいて復調処理を行い、更に、エラー訂正処理を行って、インターフェース１６又はデータをＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００３９】
なお、データ圧縮してデータ記録するときには、圧縮伸長部を信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５とインターフェース１６又はＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８との間に設けても良い。この場合、データは、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４といった方式でデータが圧縮される。
【００４０】
サーボ制御部９は、プリアンプ１４からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が入力される。サーボ制御部９は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が０となるようなフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づいて、対物レンズを駆動する２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。また、プリアンプ１４からの出力より、同期信号等を検出して、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）やＣＡＶ（Constant Angular Velocity）、更にはこれらの組み合わせの方式等で、スピンドルモータをサーボ制御する。
【００４１】
レーザ制御部２１は、光ピックアップ３のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部２１は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク２の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部２１は、ディスク種類判別部２２によって検出された光ディスク２の種類に応じて光ピックアップ３のレーザ光源を切り換えている。
【００４２】
ディスク種類判別部２２は、第１〜第３の光ディスク１１，１２，１３の間の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から反射光量の変化を検出し光ディスク２の異なるフォーマットを検出することができる。
【００４３】
光ディスク装置１を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部２２における検出結果に応じて、装着される光ディスク２の仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
【００４４】
システムコントローラ７は、ディスク種類判別部２２で判別された光ディスク２の種類に応じて装置全体を制御する。また、システムコントローラ７は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報や目録情報（Table Of Contents；ＴＯＣ）に基づいて、記録再生を行う光ディスクの記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づいて、各部を制御する。
【００４５】
以上のように構成された光ディスク装置１は、スピンドルモータ４によって、光ディスク２を回転操作し、サーボ制御部９からの制御信号に応じて送りモータ５を駆動制御し、光ピックアップ３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００４６】
具体的には、光ディスク装置１により記録再生するときには、サーボ制御部９は、ＣＡＶやＣＬＶやこれらの組み合わせで光ディスク２を回転する。光ピックアップ３は、光源から光ビームを照射して光検出器により光ディスク２からの戻りの光ビームを検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、これらフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ駆動機構により対物レンズを駆動してフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。
【００４７】
また、光ディスク装置１により記録する際には、外部コンピュータ１７からの信号がインターフェース１６を介して信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５に入力される。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５は、インターフェース１６又はＡ／Ｄ変換器１８から入力されたディジタルデータに対して上述したような所定のエラー訂正符号を付加し、更に所定の変調処理を行った後に記録信号を生成する。レーザ制御部２１は、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５で生成された記録信号に基づいて、光ピックアップ３のレーザ光源を制御して、所定の光ディスクに記録する。
【００４８】
また、光ディスク２に記録された情報を光ディスク装置１により再生する際には、光検出器で検出された信号に対して、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５が復調処理を行う。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１６を介して外部コンピュータ１７に出力される。これにより、外部コンピュータ１７は、光ディスク２に記録された信号に基づいて動作することができる。また、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ変換器１８でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１９に供給される。そしてオーディオ・ビジュアル処理部１９でオーディオ・ビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部２０を介して、図示しない外部のスピーカやモニターに出力される。
【００４９】
ここで、上述した光ディスク装置１に用いられる記録再生用の光ピックアップ３等について詳しく説明する。
【００５０】
次に、上述した光ディスク装置１に用いられる本発明を適用した光ピックアップ３について、図２〜図４２を用いて詳しく説明する。この光ピックアップ３は、上述したように、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる３種類の第１乃至第３の光ディスク１１，１２，１３から任意に選択された光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップである。
【００５１】
本発明を適用した光ピックアップ３は、図２に示すように、第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部３１と、第１の波長より長い第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部を有する第２の光源部３２と、第２の波長より長い第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部を有する第３の光源部３３と、この第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光する集光光学デバイスとして機能する対物レンズ３４とを備える。
【００５２】
また、光ピックアップ３は、第２及び第３の出射部と対物レンズ３４との間に設けられ、第２の出射部から出射された第２の波長の光ビームの光路と第３の出射部から出射された第３の波長の光ビームの光路とを合成する光路合成手段として第１のビームスプリッタ３６と、第１のビームスプリッタ３６と対物レンズ３４との間に設けられ、第１のビームスプリッタ３６で光路を合成された第２及び第３の波長の光ビームの光路と、第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームの光路とを合成する光路合成手段として第２のビームスプリッタ３７と、第２のビームスプリッタ３７と対物レンズ３４との間に設けられ、第２のビームスプリッタ３７で光路を合成された第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路と、光ディスクで反射された第１乃至第３の波長の光ビームの戻り（以下、「復路」ともいう。）の光路とを分離する光路分離手段として第３のビームスプリッタ３８とを有する。
【００５３】
さらに、光ピックアップ３は、第１の光源部３１の第１の出射部と第２のビームスプリッタ３７との間に設けられ、第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する第１のグレーティング３９と、第２の光源部３２の第２の出射部と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられ、第２の出射部から出射された第２の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する第２のグレーティング４０と、第３の光源部３３の第３の出射部と第１のビームスプリッタ３６との間に設けられ、第３の出射部から出射された第３の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のために３ビームに回折する第３のグレーティング４１とを有する。
【００５４】
また、光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８と対物レンズ３４との間に設けられ、第３のビームスプリッタ３８で光路を合成された第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換して略平行光の状態又は略平行光に対して拡散若しくは収束した状態となるように調整して出射させる発散角変換手段としてのコリメータレンズ４２と、コリメータレンズ４２と対物レンズ３４との間に設けられ、コリメータレンズ４２に発散角を調整された第１乃至第３の波長の光ビームに１／４波長の位相差を与える１／４波長板４３と、対物レンズ３４と１／４波長板４３との間に設けられ、対物レンズ３４の光軸に略直交する平面内で上述した光学部品を経由された光ビームを反射して立ち上げることにより対物レンズ３４の光軸方向に光ビームを出射させる立ち上げミラー４４とを有する。
【００５５】
さらに、光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８で往路の第１乃至第３の波長の光ビームの光路から分離された復路の第１乃至第３の波長の光ビームを受光して検出する光検出器４５と、第３のビームスプリッタ３８と光検出器４５との間に設けられ、第３のビームスプリッタ３８で分離された復路の第１乃至第３の波長の光ビームを光検出器４５のフォトディテクタ等の受光面に集光させるとともにフォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を付与するマルチレンズ４６とを有する。
【００５６】
第１の光源部３１は、第１の光ディスク１１に対して４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する。第２の光源部３２は、第２の光ディスク１２に対して６５５ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部を有する。第３の光源部３３は、７８５ｎｍ程度の第３の光ディスクに対して第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部を有する。尚、ここでは、第１乃至第３の出射部をそれぞれ別々の光源部３１，３２，３３に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、第１乃至第３の出射部の内２つの出射部を有する光源部と、残りの１つの出射部を有する光源部とを異なる位置に配置するように構成してもよく、さらに、第１乃至第３の出射部を略同一位置に有する光源部となるように構成してもよい。
【００５７】
対物レンズ３４は、入射した第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ３４は、図示しない２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に保持されている。そして、この対物レンズ３４は、光検出器４５で検出された光ディスク２からの戻り光のＲＦ信号により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータ等により移動操作されることにより、光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動される。対物レンズ３４は、第１乃至第３の出射部から出射される光ビームが光ディスク２の信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。尚、後述のように回折部５０を対物レンズとは別体の光学素子（回折光学素子３５Ｂ）に設ける場合（図４１参照）には、対物レンズ３４Ｂが保持される対物レンズ駆動機構のレンズホルダに、この対物レンズ３４Ｂと一体となるように後述の回折光学素子３５Ｂを保持するように構成されることになり、かかる構成により、対物レンズ３４Ｂのトラッキング方向への移動等の視野振りの際にも回折光学素子３５Ｂに設けた回折部５０の後述の作用効果を適切に発揮することができる。
【００５８】
また、対物レンズ３４は、その一方の面として例えば、入射側の面に複数の回折領域からなる回折部５０が設けられており、この回折部５０により、複数の回折領域毎に通過する第１乃至第３の波長の光ビームのそれぞれを所定の回折次数となるように回折して、所定の発散角を有する拡散状態又は収束状態の光ビームとして対物レンズ３４に入射させるのと同様の状態とすることで、この単一の対物レンズ３４を用いて第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれに対応する３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。回折部５０を有する対物レンズ３４は、基準となる屈折力を発生させるレンズ面形状を基準として回折力を発生させる回折構造が形成されていることにより、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。また、このように対物レンズ３４は、屈折素子の機能と回折素子の機能を兼ね備えており、すなわち、レンズ曲面による屈折機能と、一方の面に設けられた回折部５０による回折機能とを兼ね備えるものである。
【００５９】
ここで、回折部５０の回折機能について概念的に説明するために、後述のように、回折部５０が屈折力を有する対物レンズ３４Ｂと別体の回折光学素子３５Ｂに設けられていた場合（図４１参照）を例に挙げて説明する。後述のように屈折機能のみを有する対物レンズ３４Ｂとともに用いられ、回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂは、例えば、図３（ａ）に示すように、回折部５０を通過した第１の波長の光ビームＢＢ０を＋１次回折光ＢＢ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する拡散状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光させ、図３（ｂ）に示すように、回折部５０を通過した第２の波長の光ビームＢＤ０を−１次回折光ＢＤ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光させ、図３（ｃ）に示すように、回折部５０を通過した第３の波長の光ビームＢＣ０を−２次回折光ＢＣ１となるように回折して対物レンズ３４Ｂに入射させ、すなわち、所定の発散角を有する収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｂに入射させることで、第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光させることにより、単一の対物レンズ３４Ｂを用いて３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。尚、ここでは、回折部５０の複数の回折領域において、同じ波長の光ビームを同じ回折次数の回折光とする例について図３を用いて説明したが、本発明を適用した光ピックアップ３を構成する回折部５０は、後述のように、各領域毎に各波長に対する回折次数を設定し、適切な開口制限を行うとともに球面収差を低減するように構成することを可能とする。以上では、説明のため回折部５０を対物レンズと別体の光学素子に設けた場合を例に挙げて説明したが、ここで説明する対物レンズ３４の一方の面に一体に設けた回折部５０もその回折構造に応じた回折力を付与することで同様の機能を有するものであり、回折部５０の回折力と、対物レンズ３４の基準となるレンズ曲面による屈折力により、各波長の光ビームを対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。
【００６０】
上述及び以下の回折次数の記載において、入射した光ビームに対して、進行方向に進むにつれて光軸側に近接する方向に回折する回折次数を正の回折次数とし、進行方向に進むにつれて光軸から離間する方向に回折する回折次数を負の回折次数とする。換言すると、入射した光ビームに対して光軸方向に向かって回折する回折次数を正の回折次数とする。
【００６１】
具体的に、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、対物レンズ３４の入射側の面に設けられた回折部５０は、最内周部に設けられ略円形状の第１の回折領域（以下、「内輪帯」ともいう。）５１と、第１の回折領域５１の外側に設けられ輪帯状の第２の回折領域（以下、「中輪帯」ともいう。）５２と、第２の回折領域５２の外側に設けられ輪帯状の第３の回折領域（以下、「外輪帯」ともいう。）５３とを有する。
【００６２】
内輪帯である第１の回折領域５１は、輪帯状で且つ所定の深さを有する第１の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するように集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００６３】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するように集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００６４】
また、第１の回折領域５１は、第１の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【００６５】
このように、第１の回折領域５１は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第１の回折領域５１を通過して所定の回折次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ３４によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。尚、この第１の回折領域５１及び後述で詳細に説明する第２及び第３の回折領域５２，５３において、各波長の光ビームに対して支配的となるように選択される所定の回折次数の回折光には、透過光、すなわち、０次光が含まれるものとして、上述及び後述する。
【００６６】
また、第１の回折構造は、輪帯状で、基準面に対して複数の段部等からなる凹凸形状とされた単位周期構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造である。ここで、第１の回折構造は、単位周期構造のピッチが一定又は連続的に変化して設けられ、基準面に対する各段部の光軸方向の高さ及び１周期の幅に対する各段部の幅の割合が周期的とされて形成されている。
【００６７】
具体的には、第１の回折領域５１は、図４及び図５（ａ）に示すように、光軸を中心とした輪帯状で基準面に対してこの輪帯の断面形状が、所定の深さ（以下、「溝深さ」ともいう。）ｄで所定のステップ数Ｓ（Ｓは、正の整数とする。）の階段形状（以下、「マルチステップの階段形状」ともいう。）を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｉで形成されている。ここで、上述の回折構造における輪帯の断面形状とは、輪帯の半径方向を含む面、すなわち、輪帯の接線方向に直交する面における断面形状を意味する。
【００６８】
また、この基準面は、対物レンズ３４の屈折素子の機能として要求される入射側の面の面形状を意味するものとする。そして、この第１の回折領域５１には、実際には図４（ａ）に示すように、対物レンズ３４の屈折素子の機能として要求される入射側の面の面形状を基準面として、この基準面に対して、図５（ａ）に示すような回折機能を有する回折構造となる輪帯状で階段形状の面形状を合わせたような面形状が形成されているが、図４（ａ）〜図４（ｃ）及び後述の図１２では、説明のためその基準面に対する回折構造の形状のみを示すとともに、以下の説明においても基準面に対する形状について説明するものとする。尚、回折部５０を対物レンズと別体の光学素子（後述の回折光学素子３５Ｂ）に設けた場合には、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す形状が、当該回折光学素子３５Ｂの断面形状となる。また、この図４等で示した回折構造は、実際には後述のように微小な寸法で形成されており、図４等は拡大断面を示すものである。
【００６９】
また、ここで、所定のステップ数Ｓの階段形状を有する回折構造とは、各段の深さが略同一深さとされた第１乃至第Ｓの段部を有する階段部が半径方向に連続して形成されている構造であり、さらに、換言すると光軸方向に略同一間隔に形成された第１乃至第（Ｓ＋１）の回折面を有して形成されている構造である。また、回折構造における所定の深さｄは、階段形状の最も表面側（最高段、浅い位置）に位置される第（Ｓ＋１）の回折面と、階段形状の最も素子側（最低段、深い位置）に位置される第１の回折面との光軸方向の長さを意味する。尚、図５（ａ）において、階段形状の各階段部内において段部が半径方向の内側に向けて形成、すなわち、段部が半径方向の内側に向かうにつれて表面側に向けて形成されるように構成したが、この理由は内輪帯において後述するような回折次数が最大回折効率次数として選択されているからである。また、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び後述の図１２においては、内輪帯と同様に、鋸歯形状の凹凸の斜面又は階段形状の段部の形成方向が半径方向の内側に向かうにつれて表面側に向けて形成されるような例について図示しているが、これに限られるものではなく、選択される回折次数に応じてブレーズ形状又は階段形状の形成方向が設定されることとなる。図５（ａ）〜図５（ｃ）中ＲＯは、輪帯の半径方向外側に向けた方向を示し、すなわち、光軸から離間する方向を示すものである。
【００７０】
尚、第１の回折領域５１に形成される第１の回折構造並びに後述の第２及び第３の回折構造において、溝深さｄ及びステップ数Ｓは、支配的となる回折次数、及び回折効率を考慮して決定されている。また、各段部の溝幅（階段形状の各段部の半径方向の寸法）は、図５（ａ）に示すように、一の階段部内において、等しく形成されているとともに、半径方向に連続して形成されている異なる階段部間において、光軸から離間するにつれてその値が小さくなるように形成されている。尚、ここでは上述のように構成するものとして説明したが、各段部の溝幅が、半径方向に連続して形成されている異なる階段部間において、光軸から離間するにつれてその値が大きくなるように形成される場合もある。この点については、図５（ｂ）及び図５（ｃ）についても同様である。尚、この溝幅は、光ディスクの信号記録面上で集光されるスポットが最適となるように、この溝幅で形成された回折領域で与える位相差に基づいて決定されている。
【００７１】
例えば、第１の回折領域５１の第１の回折構造は、図５（ａ）に示すように、ステップ数が４（Ｓ＝４）とされた回折構造であり、各段の深さが略同一深さ（ｄ／４）とされた第１乃至第４の段部５１ｓ１，５１ｓ２，５１ｓ３，５１ｓ４を有する階段部を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｉで形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／４）で同一間隔に形成された第１乃至第５の回折面５１ｆ１，５１ｆ２，５１ｆ３，５１ｆ４，５１ｆ５を有して形成されている。
【００７２】
また、第１の回折領域５１は、通過する第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｉの回折光が支配的となるように発生させる場合に、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するように構成されている。
【００７３】
このように、第１の回折領域５１は、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するように回折光を発生させる構成により、適切に球面収差を低減できる回折次数の回折光を支配的にするとともに、作動距離と焦点距離との関係を最適な状態にすることができ、第３の波長λ３を用いる場合の作動距離を確保することにより第１の波長λ１に対する焦点距離が長くなり、これにより対物レンズのレンズ径や光ピックアップ全体として大型化してしまう等の問題を防止するとともに、回折効率を確保しつつ収差を低減させることができる。
【００７４】
ここで、第１の回折領域５１において、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するように構成する理由を含めた最適な回折次数を選択する手法について以下の第１乃至第４の観点から説明する。換言すると、第１の回折領域５１は、第１の観点として、各波長における球面収差を低減する必要があり、第２の観点として、各波長における作動距離及び焦点距離を最適なものにする必要があり、第３及び第４の観点として、製造上有利及び製造可能な構成とする必要があり、これらのことに鑑みて回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉが最大の回折効率となる回折次数として選択されているが、この点について以下に説明する。
【００７５】
まず、第１の観点について説明する。第１の観点としては、内輪帯である第１の回折領域５１における回折次数は、対物レンズ３４による集光時に、対応する各光ディスクの球面収差を補正できる回折次数とする必要がある。一般的に、第１の回折領域５１のような機能を有する領域において、材料分散を無視した場合、第１の波長をλ１（ｎｍ）とし、第２の波長をλ２（ｎｍ）とし、第３の波長をλ３（ｎｍ）とし、第１の波長の光ビームの選択される回折次数をｋ１ｉとし、第２の波長の光ビームの選択される回折次数をｋ２ｉとし、第３の波長の光ビームの選択される回折次数をｋ３ｉとし、第１の光ディスクの第１の保護層の厚さをｔ１（ｍｍ）とし、第２の光ディスクの第２の保護層の厚さをｔ２（ｍｍ）とし、第３の光ディスクの第３の保護層の厚さをｔ３（ｍｍ）としたときに、下記の（８）式（内輪帯においてこの条件式中のｋ１ｘ，ｋ２ｘ，ｋ３ｘのｘは、ｘ＝ｉとする）を満たすことが各波長の各光ディスクの信号記録面上の球面収差を補正して低減できる条件であることが知られている。
（λ１×ｋ１ｘ−λ２×ｋ２ｘ）／（ｔ１−ｔ２）≒（λ１×ｋ１ｘ−λ３×ｋ３ｘ）／（ｔ１−ｔ３）  （８）式
【００７６】
ここで、内輪帯としての第１の回折領域５１においては、λ１＝４０５（ｎｍ）、λ２＝６５５（ｎｍ）、λ３＝７８５（ｎｍ）、ｔ１＝０．１（ｍｍ）、ｔ２＝０．６（ｍｍ）、ｔ３＝１．１（ｍｍ）としたときに、例えば、後述のように最適な組み合わせの一例としてのｋ１ｉ＝＋１、ｋ２ｉ＝−１、ｋ３ｉ＝−２の場合には、この条件式を満足することとなり、球面収差を低減できることが確認できた。また、このことは、換言すると、図６に示すように横軸に波長×回折次数（ｎｍ）により算出される値を、縦軸に保護層厚さ（ｍｍ）を設定して各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットした際に、一直線上に位置した場合に、各波長の各光ディスクの信号記録面上の球面収差を補正して低減できることを意味するが、実際に、下記の条件で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットした場合にはおよそ一直線の設計直線上に各点が位置し、球面収差が可能であることを示している。そして、具体的に対物レンズ３４は、図６に示す直線Ｌ２１を設計直線として、構成材料や入射側及び出射側の面形状が決定されており、この設計直線Ｌ２１の傾きは、例えば、（ｔ１−ｔ２）／（λ１×ｋ１ｉ−λ２×ｋ２ｉ）により算出されるＰλ１とＰλ２とを結ぶ直線の傾き、若しくは（ｔ１−ｔ３）／（λ１×ｋ１ｉ−λ３×ｋ３ｉ）により算出されるＰλ１とＰλ３とを結ぶ直線の傾きに略近似され、又はこれらの直線の傾きやその他の設計条件を考慮して決定されている。
【００７７】
尚、図６でＰλ３が僅かに直線Ｌ２１上から乖離しているが、これは回折部５０が設けられた対物レンズ３４への入射光を発散光として入射させることで球面収差を確実に補正することができる。すなわち、対物レンズ３４に対して発散光を入射させることで見かけ上の保護層厚さが厚くなるのと同様な結果を得ることができるからである。尚、後述のように回折部５０を対物レンズとは別体の光学素子（回折光学素子３５Ｂ、図４１参照）に設ける場合には、対物レンズ３４Ｂ及び回折光学素子３５Ｂのうち各出射部に近接される側の光学素子として例えば図４１では回折光学素子３５Ｂへの入射光を発散光として入射させることで球面収差を確実に補正することができる。
【００７８】
この点について、この補正の概念を示す図７を用いて説明する。具体的には、対物レンズ３４に、第２及び第３の波長λ２，λ３の光ビームを僅かな発散光として入射させることによって、図７に示すように、第２及び第３の波長を示すプロットＰλ２’，Ｐλ３’は、見かけ上の保護層厚さによって、プロットＰλ２，Ｐλ３に対して上方側へシフトすることとなる。そして、図７に示したように、発散光の倍率を適宜調整することによって、この３点Ｐλ１、Ｐλ２’、Ｐλ３’を直線Ｌ２１’上に完全に一直線上に位置させて、保護層厚さの違い等に起因する球面収差を十分に補正することができる。この際、プロットＰλ１，Ｐλ２’，Ｐλ３’が位置する直線Ｌ２１’が設計直線とされることとなる。
【００７９】
尚、ここで、例えば第３の波長λ３の光ビームだけ収束光を入射させて下方側にシフトさせて各プロットを一直線上に位置させて球面収差を補正することも可能であるが、収束光を用いる場合には、作動距離が短くなり望ましくない場合があり、上述のように発散光を用いる方が望ましい。さらに、３波長互換を考慮したとき、第２及び第３の波長において発散光を対物レンズに入射させた方が、適切な戻り倍率を確保できるという観点からも有利であるといえる。
【００８０】
また、上述の関係式と密接に関係する図６を用いて説明したプロットＰλ１，Ｐλ２，Ｐλ３を考慮すると、各回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉの間には、各回折次数の絶対値が３次程度の範囲にあるとすれば、下記の（９ａ）式又は（９ｂ）式の関係式を満足させる必要がある。
ｋ１ｉ≦ｋ２ｉ≦ｋ３ｉ  （９ａ）式
ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ≧ｋ３ｉ  （９ｂ）式
【００８１】
次に、第２の観点について説明する。第２の観点としては、第３の波長λ３を用いる場合の作動距離ＷＤ３を大きく保ちつつも、第１の波長λ１に対する焦点距離ｆ１を小さくできる回折次数とする必要がある。一般的に、作動距離は、焦点距離ｆを伸ばすことによって伸びる。そして、第１の波長λ１に対する焦点距離ｆ１は、小さくする必要があり、第３の波長λ３に対する焦点距離ｆ３は、大きくする必要がある。ここで、第１の波長λ１に対する焦点距離ｆ１は、２．２ｍｍ以下であることが望ましい。また、第３の波長λ３を用いる場合の作動距離（ワーキングディスタンス）は、０．４ｍｍ程度以上を確保する必要性がある。そのためには、ｆ１＝２．２ｍｍと仮定するとともに、対物レンズ３４への入射を無限入射、すなわち平行光入射と仮定した場合に、ｆ３は、２．５ｍｍ程度以上とする必要がある。上述のような３波長λ１，λ２，λ３に対応するプラスチック製の対物レンズの材料は、分散が大きいものであるが、ここでは、これを無視して、概略の値を計算するものとする。
【００８２】
対物レンズ３４は、レンズ曲面による屈折力と、一方の面に設けられた回折部５０による回折力を有している。この対物レンズ３４の回折部５０の回折による焦点距離ｆｄｉｆは、下記の（１０）式に従い算出できることが知られている。（１０）式中において、λ０は、製造波長であり、ここではλ０＝λ１とする。また、Ｃ１は、位相差関数係数と呼ばれる値であり、回折構造（回折格子）によって与えられる位相差形状を規定する係数であり、λ０の値により異なる値である。また、（１０）式中ｋは、各波長λ１，λ２，λ３において選択される回折次数を示すものであり、具体的には、ｋ１，ｋ２，ｋ３である。
【００８３】
【数１】
2010055693.tif 000003
【００８４】
（１０）式において、係数Ｃ１は、λ０＝λ１としたとき絶対値が１×１０−２より小さくなければ、ピッチ量が増大してしまい形成不可能となる。また、対物レンズの屈折及び回折全体の焦点距離ｆａｌｌは、レンズ曲面の屈折力による焦点距離をｆｒとしたとき、上述の回折による焦点距離ｆｄｉｆとこのｆｒを用いて、下記の（１１）式の関係により算出される。
【００８５】
【数２】
2010055693.tif 000004
【００８６】
このような（１０）式及び（１１）式に基づいて、ｋ１及びｋ３を変化させたときの、焦点距離ｆ３の値の変化を図８に示す。図８中横軸は、回折次数ｋ３を示し、縦軸は、第３の波長λ３に対する焦点距離ｆ３を示し、曲線ＬＭ３，ＬＭ２，ＬＭ１，ＬＰ０，ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３は、それぞれ回折次数ｋ１ｉが−３次、−２次、−１次、０次、１次、２次、３次であった場合のｋ３ｉの変化に伴う焦点距離ｆ３の変化をプロットしたものを結んだ曲線を示すものである。尚、図８は、係数Ｃ１が最大の１×１０−２であるものとし、また、第１の波長λ１の（１１）式により算出される全体の焦点距離ｆａｌｌを示すｆａｌｌ１が、ｆａｌｌ１＝２．２（ｍｍ）であるものとして算出されたものである。そして、上述で説明した事項における回折次数であるが、実際には内輪帯の部分にしか幾何光学を適用できず、また、焦点距離等の特性は内輪帯の部分で決まるため、上述したｋ１〜ｋ３は、ｋ１ｉ〜ｋ３ｉと対応しており、換言すると、上述したｋ１〜ｋ３の関係は、それぞれｋ１ｉ〜ｋ３ｉに置き換えた関係を有していることとなる。そして、図８より、ｆ３を２．５ｍｍ以上とするためには、下記の（１２ａ）式の関係が成立することとなる。よって、上述した（９ｂ）式の関係から、下記の（１２ｂ）式の関係を有することが、適切な焦点距離と作動距離を確保する上で必要となる。
ｋ１ｉ＞ｋ３ｉ  （１２ａ）式
ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉ  （１２ｂ）式
【００８７】
さらに、この（１２ｂ）式と後述の用いる回折次数は３次程度以下であるという観点から、ｋ１ｉ，ｋ３ｉがそれぞれ、（ｋ１ｉ，ｋ３ｉ）＝（−２，−３）、（−１，−２）、（−１，−３）、（０，−２）、（０，−３）、（１，−２）、（１，−３）、（２，−１）、（２，−２）、（２，−３）、（３，０）、（３，−１）、（３，−２）、（３，−３）の組み合わせが上述の観点から適した組み合わせであるといえる。この際，ｋ２ｉは、（１２ｂ）式を満足するように決定されたものが用いられる。尚、厳密には、ｆ１の値と材料分散とによって、図８の関係が変化し、さらにｆ１を低下させたり対物レンズへの入射倍率を発散光にしたりすることにより、ｆ３の目標値が低下するものの、回折次数の選択肢は、上述したものが適している。
【００８８】
次に、第３の観点について説明する。第３の観点としては、製造上有利な構成とする必要がある。選択される回折次数があまりに大きい場合には、形成する回折構造の段差・ブレーズの深さが深くなってしまう。そして、回折構造の深さが深くなると形成精度が悪化するおそれがあるほか、温度変化による光路長増大効果が大きくなり、温度回折効率特性が劣化してしまうという問題が発生するおそれがある。また、形成精度の悪化は、回折効率の効率低下を招くという問題もある。このような理由から、３〜４次程度までの回折次数を選択するのが妥当であり、一般的である。よって、上述した第２の観点では、回折次数を３次までとして検討している。
【００８９】
次に、第４の観点について説明する。第４の観点としては、第３の観点と似ているが製造可能な構成とする必要がある。後述する「回折構造の深さ及び形状と回折効率の計算」で説明する回折効率計算を行ったときに、深さｄが適切な大きさ以下であり形成可能である必要がある。そして、深さｄは、少なくとも１５μｍ以下であることが必要である。
【００９０】
以上のような第１乃至第４の観点から、内輪帯である第１の回折領域５１は、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有する各回折光を発生させるように構成されている。
【００９１】
さらに、第１の回折領域５１は、回折効率が最大となる各波長の回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉのうちｋ１ｉ、ｋ３ｉが以下で示される関係のいずれかとなるように構成されている。（ｋ１ｉ，ｋ３ｉ）＝（−２，−３）、（−１，−２）、（−１，−３）、（０，−２）、（０，−３）、（１，−２）、（１，−３）、（２，−１）、（２，−２）、（２，−３）、（３，０）、（３，−１）、（３，−２）、（３，−３）。
【００９２】
また、第１乃至第４の観点から具体的に、後述のように、ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉが、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（１，−１，−２）、（０，−１，−２）、（１，−２，−３）又は（０，−２，−３）である場合が最適な構成の一例である。ここで、以上のように回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉを選択したときの、回折効率等を考慮したときに選ばれるステップ数Ｓ及び溝深さｄを表１のＩ１〜Ｉ４に示す。また、表１には、併せて上述した図６を用いて説明したプロットＰλ１、Ｐλ２、Ｐλ３及び設計直線Ｌの関係における、以下で説明する第３の波長を示すプロットＰλ３の設計直線Ｌからの乖離量Δを表１に示す。すなわち、この乖離量Δは、後述の図１９に示すように、上述したプロットＰλ１及びＰλ２を結ぶ直線（以下、「球面収差補正直線」ともいう。）を設定したときに、プロットＰλ３からその球面収差補正直線に向けた縦軸方向（保護層厚さを示す方向）への乖離された距離を示すものである。ここで、乖離量Δ＝０である場合には、各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３が完全に一直線上にあることを示す。また、乖離量Δが正である場合には、プロットＰλ３が球面収差補正直線より下側に位置することを示し、乖離量Δが負である場合には、プロットＰλ３が球面収差補正直線より上側に位置することを示す。尚、ここでは、内輪帯の実施例１を示す図６においては、内輪帯の性質上この乖離量Δを図示することが困難であることから、中輪帯の実施例１で用いる図１９を用いて、この乖離量Δについて説明をしたが、この乖離量Δの定義については内輪帯においても中輪帯においても同様であるものとする。表１に示すように、いずれの例も回折効率が十分に確保されており、また、乖離量Δも十分に小さいことから球面収差補正を考慮しても良好な回折次数であることが確認できる。
【００９３】
【表１】
2010055693.tif 000005
【００９４】
次に、第１の回折領域５１等における「回折構造の深さ及び形状と回折効率の計算」について具体的な実施例を挙げて説明する。ここでは、上述の各回折次数の回折光を最大の回折光とするような回折面の設計例を、実施例１の内輪帯として、図９を用いて示すものである。尚、選択した回折次数の回折量（回折効率）は、図９に示すように溝深さによって変動するので、適切な溝深さを設定すれば、各波長における選択された回折次数の回折効率を所望の程度まで大きくすることができる。
【００９５】
具体的に、図９は、回折構造をステップ数Ｓ＝４の階段形状として、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，−１，−２）としたときの、溝深さｄに対する回折効率の変化を示すものである。そして、図９（ａ）は、第１の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図９（ｂ）は、第２の波長の光ビームの−１次回折光の回折効率の変化を示すとともに、後述のように不要光となる−２次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図９（ｃ）は、第３の波長の光ビームの−２次回折光の回折効率の変化を示すとともに、後述のように不要光となる＋３次回折光の回折効率の変化を示す図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、ｋ１ｉの回折効率をｅｆｆ１とし、ｋ２ｉの回折効率をｅｆｆ２とし、ｋ３ｉの回折効率をｅｆｆ３としたときに、横軸に示す溝深さｄ＝３８００（ｎｍ）の位置で十分な回折効率を有している。具体的に、図９（ａ）に示すように、ｅｆｆ１＝０．８１、図９（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２＝０．６２で、図９（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３＝０．５７であり、十分な回折効率を有するものとなっている。図９に示すように、回折効率と溝深さとの関係は、ステップ数によっても変動するので、適切なステップ数を選択する必要性があるが、ここでは、上述のようにステップ数Ｓ＝４とした。
【００９６】
第１の回折領域５１では、内輪帯領域をステップ構造（階段形状の回折構造）としているため、この回折領域において発生する不要光の回折効率を、正規光の回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３より乖離させるのに適した構成である。ここで、正規光とは、上述のように選択した回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉの回折光を意味するもの、すなわち、回折効率が最大となる回折次数の回折光を意味するものとし、また、不要光とは、回折効率が２番目に大きくなる回折次数の回折光を意味するものとする。尚、図９並びに後述の図１０及び図２５中において、ＬＭは、回折効率が最大となる回折次数の回折光の回折効率の変化を示し、ＬＦは、ここで説明した不要光となる回折次数の回折光の回折効率の変化を示す。
【００９７】
この第１の回折領域５１において、階段形状の回折構造を形成することにより、不要光の影響を低減できることについて説明する。この図９と比較するために、参考例として図１０に、この内輪帯をブレーズ形状として形成した場合の回折効率を示す。図１０は、回折構造をステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状として、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，＋１，＋１）としたときの、溝深さｄに対する回折効率の変化を示すものである。そして、図１０（ａ）は、第１の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図１０（ｂ）は、第２の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示すとともに、不要光となる０次光の回折効率の変化を示す図であり、図１０（ｃ）は、第３の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示すとともに、不要光となる０次光の回折効率の変化を示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。図１０に示すようにこの場合には、第２及び第３の波長の場合に０次光が不要光として効率を有することになってしまう。そして、０次光と１次光のような隣接回折次数の各光ビームは、回折角度に違いが少ない。このため、選択された回折次数ｋ２ｉ，ｋ３ｉのいずれかの光ビームである正規光を対応する光ディスクにフォーカス状態となるように集光させると、不要光もぼやけた状態で集光することとなる。そして、この不要光も光ディスクで反射されて、不要光の反射光が受光部に照射されてしまい、受光部で得られる信号に悪影響を及ぼし、ジッター等が悪化するおそれがある。さらに、この不要光は、デフォーカスが発生した場合にその影響が大きくなるという問題も招来するおそれがある。上述した図９に示すように、階段形状の回折構造を形成することにより、図１０に示す場合に比べて不要光の回折効率を低くすることができる。
【００９８】
すなわち、第１の回折領域５１のような内輪帯の部分を階段形状のようにステップ化した場合には、不要光の回折光量を抑えるような構成とすることができる。階段形状の回折構造は、不要光の効率が低くなる溝深さを選択することができるとともに、不要光効率が高い効率となったとしても、正規光となる回折次数と、不要光となる回折次数が大きく異なるため、フォーカス時に不要光が集光することを防止することができる。具体的に、図９（ｂ）に示すように、第２の波長における不要光効率が５％程度で寄与しない程度まで抑えることができる。また、図９（ｃ）に示すように、第３の波長における正規光が−２次光であるのに対して、不要光は＋３次光となっており、この−２次光と、＋３次光とは回折角度が大きく異なるため、正規光がフォーカスしている場合にも不要光が大きくデフォーカスすることとなり、受光部に不要光が入射することによる悪影響はない。換言すると、階段形状のような所謂ステップ構造は、ブレーズ形状等に比べて正規光の回折効率を隣接する回折次数の回折光の回折効率から乖離させるのに適した構成といえるからである。
【００９９】
中輪帯である第２の回折領域５２は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１の回折構造とは異なる構造とされた第２の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１００】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０１０１】
また、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、後述のフレア化の作用等を考慮した上で、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。尚、第２の回折領域５２は、第２の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０１０２】
このように、第２の回折領域５２は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第２の回折領域５２を通過して所定の回折次数の回折光とされた第１及び第２の波長の光ビームが対物レンズ３４によりそれぞれの光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０１０３】
また、第２の回折領域５２は、第１及び第２の波長の光ビームに対しては上述のように機能するとともに、第３の波長の光ビームについては、フレア化の影響等を考慮して、この第２の回折領域５２を通過して対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に集光しない回折次数の回折光が支配的となるように構成されていることから、この第２の回折領域５２を通過した第３の波長の光ビームが対物レンズ３４に入射しても第３の光ディスクの信号記録面にはほとんど影響を与えることなく、換言すると、この第２の回折領域５２を通過して対物レンズ３４により信号記録面に集光される第３の波長の光ビームの光量を大幅に低減して略ゼロとして、第３の波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能することができる。
【０１０４】
ところで、上述した第１の回折領域５１は、その領域を通過した第３の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．４５程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４に入射するような大きさに形成されており、また、この第１の回折領域５１の外側に形成される第２の回折領域５２は、この領域を通過した第３の波長の光ビームを、対物レンズ３４を介して第３の光ディスク上に集光させないため、かかる構成とされた第１及び第２の回折領域５１，５２を備える回折部５０は、第３の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．４５程度に開口制限を行うように機能することとなる。ここでは、回折部５０において、第３の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．４５程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０１０５】
また、第２の回折構造は、輪帯状で、基準面に対して複数の段部等からなる凹凸形状とされた単位周期構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造である。ここで、第２の回折構造は、単位周期構造のピッチが一定又は連続的に変化して設けられ、基準面に対する各段部の光軸方向の高さ及び１周期の幅に対する各段部の幅の割合が周期的とされて形成されている。また、上述の凹凸形状には、ブレーズ形状が含まれるものとして説明する。すなわち、第２の回折構造は、複数の段部又はブレーズからなる所定の形状の単位周期構造が形成されている。
【０１０６】
具体的には、第２の回折領域５２は、図４及び図５（ｂ）に示すように、光軸を中心とした輪帯状で基準面に対してこの輪帯の断面形状が所定の深さ（以下、「溝深さ」ともいう。）ｄのブレーズ形状を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｍで形成されている。
【０１０７】
また、ここでは、輪帯の断面形状がブレーズ形状となるような回折構造を有する第２の回折領域が形成されているものとして説明するが、上述のような各波長の光ビームに対して所定の回折次数の光ビームが支配的となるような凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が、図１２に示すような、光軸を中心とした輪帯状で基準面に対してこの輪帯の断面形状が所定の深さｄで所定のステップ数Ｓの階段形状を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｍで形成された回折領域５２Ｂが形成されるように構成してもよい。
【０１０８】
図１２に示すように、中輪帯として階段形状が形成される場合の回折領域５２Ｂは、光軸を中心とした輪帯状でこの輪帯の断面形状が所定の深さｄで所定のステップ数Ｓの階段形状を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｍで形成されている。尚、ここで、第２の回折領域５２Ｂは、第１の回折領域５１の場合と比べてｄ及び／又はＳの数値が異なっており、すなわち、第１の回折領域５１に設けられた第１の回折構造とは異なる第２の回折構造が形成されている。例えば、図１２に示す第２の回折領域５２Ｂの回折構造は、ステップ数が５（Ｓ＝５）とされた回折構造であり、各段の深さが略同一深さ（ｄ／３）とされた第１乃至第５の段部５２Ｂｓ１，５２Ｂｓ２，５２Ｂｓ３，５２Ｂｓ４，５２Ｂｓ５を有する階段部を１周期として、半径方向に連続して、所定の周期数Ｎｍで形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／５）で同一間隔に形成された第１乃至第６の回折面５２Ｂｆ１，５２Ｂｆ２，５２Ｂｆ３，５２Ｂｆ４，５２Ｂｆ５，５２Ｂｆ６を有して形成されている。
【０１０９】
また、第２の回折領域５２は、通過する第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｍの回折光が支配的、すなわち、回折効率が最大となるように発生させる場合に、回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍが以下の第１乃至第３の観点から決定された関係となるように構成されている。
【０１１０】
まず、第１の観点について説明する。第１の観点としては、最大の回折効率となる回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍが、上述の（８）式の関係式（中輪帯においてこの条件式中のｋ１ｘ、ｋ２ｘ、ｋ３ｘのｘは、ｘ＝ｍとする）を満たさないことである。これは、中輪帯領域において、ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍが（８）式を満たす場合には、第３の波長の回折次数ｋ３ｍの回折光が第３の光ディスクの信号記録面に結像されてしまうからである。このような場合には、第３の波長に対する開口制限が実現できなくなってしまう。
【０１１１】
換言すると、第２の回折領域５２は、第１及び第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう対物レンズ３４を介して集光する第１及び第２の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍの回折光の回折効率を高い状態で発生させるとともに、第３の光ディスクの信号記録面に集光する第３の波長の光ビームの回折次数の回折効率を極力抑えて開口制限機能を有するように構成してもよいが、この（８）式の関係を満たさないようにすることにより、この第３の波長の光ビームにおけるこの回折次数の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に焦点を結像させた状態からずらして、実質的に第３の光ディスクの信号記録面に集光される光ビームの光量をさらに低減させるものである。以下では、この所定の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して結像される位置を対応する光ディスクの信号記録面からずらして、実質的に信号記録面に集光されるこの波長の光ビームの光量を低減させることを、「フレア化」といい、詳細は後述する。
【０１１２】
尚、第３の波長に関しては、最大の回折効率を有する回折次数ｋ３ｍのみでなく、所定の回折効率を有する全ての回折次数において、これをｋ３ｍに換えて上述の関係式を上述のｋ１ｍ、ｋ２ｍとともに満たさないように構成する必要がある。これは、所定の効率を有する回折次数の回折光でも（８）式の関係を満たすと、その回折光が対物レンズにより集光されて、開口制限を適切に行うことができないからである。ここで、所定の回折効率とは、この領域を通過した光ビームが光ディスクに照射され、その光ディスクで反射された光ビームが受光部に入射した場合に、正規の開口範囲内を通過した光ビームの戻り光を受光部で検出する際にノイズとなってしまう程度の効率を意味し、換言すると開口制限を適切に行うことができない程度の大きさの効率を意味するものとする。
【０１１３】
その一方で、この第１の観点のように、（８）式の関係式を満たさない回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍを選択することにより、第３の波長に対する開口制限を良好に行うことができる。
【０１１４】
次に、第２の観点について説明する。第２の観点としては、内輪帯で説明したのと同様に、選択する回折次数があまりに大きい場合には、回折構造の段差、溝深さ及びブレーズ深さが深くなってしまう。回折構造の深さが深くなると形成精度が悪化するおそれがあるほか、温度変化による光路長増大効果が大きくなり、温度回折効率特性が劣化してしまうという問題もある。このような理由から、３〜４次程度までの回折次数を選択するのが妥当であり、一般的である。
【０１１５】
次に、第３の観点について説明する。第３の観点としては、内輪帯で説明したのと同様に、後述のような回折効率計算を行ったときに、深さｄが適切な大きさ以下であり形成可能である必要がある。そして、深さｄは、少なくとも１５μｍ以下であることが必要である。
【０１１６】
以上のような第１乃至第３の観点を満たすように、第２の回折領域５２で所定の回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍを選択すれば良く、例えば、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，＋１）、（−１，−１）、（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）、（＋１，０）、（−１，０）の組み合わせ（以下、この組み合わせのことを「中輪帯の回折次数の組み合わせＡ」という。）の場合、及び、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋３，＋２）、（−３，−２）、（＋２，＋１）、（−２，−１）の組み合わせ（以下、この組み合わせのことを「中輪帯の回折次数の組み合わせＢ」という。）の場合が最適な構成の一例である。ここで、この中輪帯の回折次数の組み合わせＡ，Ｂを選択したときの、中輪帯の上述の機能とともに、回折効率等を考慮したときに階段形状、ブレーズ形状から選ばれる回折構造の形状、ステップ数Ｓ（ここで、ブレーズ形状の場合は、「∞」と示す）及び溝深さｄを以下の表２に示す。ここで、表２に示すように、中輪帯の回折次数の組み合わせＡでは、所謂ステップ形状である階段形状の回折構造において最適な回折効率が得られる溝深さが存在し、すなわち、この組み合わせは、階段形状の回折構造に適した組み合わせであるといえる。表２中ＭＡ１〜ＭＡ４は、組み合わせＡの各組み合わせの場合を示し、ＭＢ１〜ＭＢ２は、組み合わせＢの各組み合わせの場合を示す。尚、この組み合わせＡの場合には、非周期構造においても最適な解が得られる。また、中輪帯の回折次数の組み合わせＢでは、ブレーズ形状の回折構造において最適な回折効率が得られる溝深さが存在し、すなわち、この組み合わせは、ブレーズ形状の回折構造に適した組み合わせであるといえる。尚、表２には、上述の回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍの組み合わせに適した回折構造において第３の波長の光ビームの回折効率が最大となる回折次数ｋ３ｍとともに、所謂不要光として２番目に大きな回折効率を有する回折次数を「ｋ３ｍ’」として示している。また、表２には、各波長の回折次数ｋ１ｍ、ｋ２ｍ、ｋ３ｍにおける回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３とともに第３の波長の回折次数ｋ３ｍ’における回折効率ｅｆｆ３’も併せて示している。さらに、それぞれの例における、第３の波長のプロットＰλ３の球面収差補正直線からの乖離量Δとともに、第３の波長の回折次数ｋ３ｍ’を同様にプロットした場合のこのプロット点の球面収差補正直線からの乖離量を「Δ’」として示している。尚、表２及び後述の表３中の回折次数ｋ１ｍ、ｋ２ｍ、ｋ３ｍ、ｋ３ｍ’の組み合わせは、複号同順の組み合わせである。また、表２中「※」は、ｅｆｆ３’において、回折効率が低く効率が問題とならないことを示すものである。
【０１１７】
【表２】
2010055693.tif 000006
【０１１８】
この表２に示すように、上述の組み合わせＡ，Ｂでは、いずれの場合も、回折効率が十分に確保されており、また、第３の波長の回折効率が存在する場合にも、乖離量Δが十分に大きく、すなわちこの第３の波長の光ビームに対して球面収差が大きく付与されており、結像に寄与せず、開口制限の機能を発揮していることを確認できる。このことは、フレア化の効果が得られていることを意味している。尚、この表２においては、組み合わせＡ，Ｂにおいて、溝深さｄとステップ数Ｓの解が複数存在するものも当然存在しているが、その代表的な例としてその溝深さｄ及びステップ数Ｓの一例を示しているだけである。
【０１１９】
また、第１乃至第３の観点を満たす、第２の回折領域５２で選択される回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍは上述に限られるものではなく、例えば、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，−１）、（−１，＋１）の組み合わせ（以下、この組み合わせのことを「中輪帯の回折次数の組み合わせＣ」という。）の場合や、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，＋１）、（−１，−１）の組み合わせ（以下、この組み合わせのことを「中輪帯の回折次数の組み合わせＤ」という。）の場合も最適な構成の一例であるといえる。ここで、この中輪帯の回折次数の組み合わせＣ，Ｄを選択したときの、中輪帯の上述の機能とともに、回折効率等を考慮したときに選ばれる階段形状、ブレーズ形状から選ばれる回折構造の形状、ステップ数Ｓ及び溝深さｄを以下の表３のＭＣ１，ＭＤ１に示す。ここで、表３に示すように、中輪帯の回折次数の組み合わせＣでは、所謂ステップ形状である階段形状の回折構造において最適な回折効率が得られる溝深さが存在し、すなわち、この組み合わせは、階段形状の回折構造に適した組み合わせであるといえる。また、中輪帯の回折次数の組み合わせＤでは、ブレーズ形状の回折構造において最適な回折効率が得られる溝深さが存在し、すなわち、この組み合わせは、ブレーズ形状の回折構造に適した組み合わせであるといえる。尚、表３に示した「ｋ１ｍ」、「ｋ２ｍ」、「ｋ３ｍ」、「ｋ３ｍ’」、「ｅｆｆ１」、「ｅｆｆ２」、「ｅｆｆ３」、「ｅｆｆ３’」、「ｄ」、「Ｓ」、「Δ」及び「Δ’」については、上述した表２で説明したのと同様である。
【０１２０】
【表３】
2010055693.tif 000007
【０１２１】
この表３に示すように、上述の組み合わせＣ，Ｄでは、いずれの場合にも、回折効率が十分に確保されている。尚、表３で示した例では、乖離量Δ又は乖離量Δ’が表２で示した例に比べて十分に大きな量とはいえないが、比較的低い回折効率ｅｆｆ３，ｅｆｆ３’で且つある程度の乖離量Δ、Δ’が得られていることから、例えば光学系の戻り倍率を大きく設定する等の手法により開口制限を実現しつつ、不要光の影響を下げることが十分に可能である。
【０１２２】
以上のような第２の回折領域５２は、上述したような第１乃至第４の観点から、上述したような中輪帯の回折次数の組み合わせＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを選択することができ、このような回折次数を選択することにより、第１及び第２の波長の光ビームを高い回折効率で対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を低減した状態で集光させることができるとともに、第３の波長の光ビームに対しては、回折効率の高い回折次数の回折光を第３の光ディスクの信号記録面に集光させないようにされていることから開口制限を行うように機能することができる。
【０１２３】
なお、上述したように、中輪帯においては、ブレーズ形状の第２の回折領域５２に換えて、階段形状の第２の回折領域５２Ｂを用いてもよい。これは、上述の内輪帯の説明において説明したように、不要光の影響を低減するためには階段形状（ステップ構造）が有利である一方で、中輪帯は、内輪帯よりも外側に設けられ、レンズ曲面が急峻になっているため、ブレーズ形状（ブレーズ構造）の方が製造面では有利なためである。すなわち、中輪帯においては、この不要光の影響と、製造面の有利さとの微妙なバランスの中で、他の構成との関係をふまえて有利な構成を選ぶようにすればよい。
【０１２４】
ここで、第２の回折領域５２において、フレア化させること、及びその構成について説明する。上述の第１の回折領域５１の説明において、上述の条件式（λ１×ｋ１ｘ−λ２×ｋ２ｘ）／（ｔ１−ｔ２）≒（λ１×ｋ１ｘ−λ３×ｋ３ｘ）／（ｔ１−ｔ３）を満たすことが要求されていることについて述べたが、この条件式（中輪帯においてこの条件式中のｋ１ｘ，ｋ２ｘ，ｋ３ｘのｘは、ｘ＝ｍとする）は、第２の回折領域５２においても考慮されるものである。そして、この中輪帯としての第２の回折領域５２においては、上述のような第１及び第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう対物レンズ３４を介して集光する第１及び第２の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍの回折光を回折効率を高い状態で発生させるという機能を考慮すると、プロットされるＰλ１とＰλ２とを設計直線上に位置させれば良いが、さらに、第３の波長についてフレア化させるために、Ｐλ３について、故意にこの設計直線上から乖離させるような設計直線を選択するようにすればよい。すなわち、Ｐλ３について設計直線から乖離させたような設計直線に基づき形成された対物レンズ３４を構成することにより、第３の波長の光ビームの当該回折次数の回折光を第３の光ディスクの信号記録面に焦点を結像させた状態からずらすことができ、実質的に第３の光ディスクの信号記録面に集光される第３の波長の光ビームの光量を低減させることができ、これにより、上述のような第３の波長の光ビームに対する開口制限を確実且つ良好に行うことを可能とする。具体的には、図１９に示すような（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（＋３，＋２，＋２）とした場合には、Ｐλ３が設計直線Ｌ２２から乖離されており、当初から期待されていた第２の回折領域５２に形成された回折構造により第３の波長の当該回折次数の回折光の回折効率を低減させる効果に加え、このフレア化の効果をさらに得て、これらの構成からさらに一層第３の光ディスクに入射してしまう第３の波長の光ビームの光量を抑えることを可能とする。
【０１２５】
次に、第１の回折領域５１及び第２の回折領域５２における階段形状又はブレーズ形状とされた単位周期構造のピッチ及び単位周期構造を１周期として半径方向に連続して形成された周期構造の周期数について説明する。なお、以下、階段形状又はブレーズ形状を１周期として半径方向に連続して形成された周期構造の周期数を、単に、周期数ともいう。
【０１２６】
上述したような対物レンズ３４においては、不要光と正規光との間の乖離、すなわち不要光の集光位置と正規光の集光位置とがある程度の距離を有するように構成する必要がある。このことを考慮して、内輪帯と中輪帯とにおける周期数は、不要光の影響が十分に低下する程度に選ばなくてはならない。上述したように、この対物レンズ３４の回折部５０の回折による焦点距離ｆｄｉｆは、下記の（１３）式の関係により算出できることが知られている。下記の（１４）中において、λ０は、製造波長であり、ここではλ０＝７１０ｎｍとする。また、Ｃ１は、位相差関数係数と呼ばれる値であり、回折構造（回折格子）によって与えられる位相差形状を規定する係数であり、λ０の値により異なる値である。また、ｋは、各波長λ１，λ２，λ３において選択される回折次数を示すものであり、具体的には、ｋ１，ｋ２，ｋ３である。
【０１２７】
【数３】
2010055693.tif 000008
【０１２８】
また、回折格子と第１面ｒ１による焦点距離ｆｒ１との合成によって形成される焦点距離ｆＲ１は、下記の（１４）式の関係により算出される。
【０１２９】
【数４】
2010055693.tif 000009
【０１３０】
更に、薄肉レンズを仮定し、このｆＲ１と第２面ｒ２によって形成される対物レンズ３４の屈折及び回折全体の焦点距離ｆａｌｌは、第２面ｒ２で与えられる焦点距離をｆｒ２とすると、下記の（１５）式の関係により算出される。
【０１３１】
【数５】
2010055693.tif 000010
【０１３２】
上記の（１３）式、（１４）式及び（１５）式により算出したレンズ焦点距離は、平行光入射時の集光点位置を示し、図１３に示すように、不要光焦点と正規光焦点とは干渉しない程度の差を有する必要性がある。なお、図１３中、横軸は、焦点距離を示し、縦軸は、フォーカスエラー信号（Ｓ字）の大きさを示し、実線Ｌ１は、正規光を示し、点線Ｌ２は、不要光を示す。図１３において、正規光が作るＣＤ等に用いられる第３の波長のフォーカスエラー信号（Ｓ字）の大きさとしては、片側２０μｍ程度となることが知られている。このため、正規光と不要光との干渉を避けるために、正規光と不要光との二者間の距離Δ（以下、このΔを「乖離量」ともいう。）を最低でも４０μｍは離す必要性がある。尚、ここで、第３の波長についての正規光と不要光との乖離について検討したのは、ＢＤ等に対応した第１の波長についてはその性質上、高い回折効率を有する回折次数を選択して、正規光を１００％に近いところで使用するからである。また、ＤＶＤ等に対応した第２の波長についても、第３の波長に比べれば影響が少ないため不要光の問題を考慮する必要性が小さいからである。
【０１３３】
乖離量Δは、下記の（１６）式の関係により算出される。
Δ＝ｆａｌｌ−ｍａｉｎ−ｆａｌｌ−ｓｔｒａｙ  （１６）式
【０１３４】
なお、ｆａｌｌ−ｍａｉｎは正規光を示し、ｆａｌｌ−ｓｔｒａｙは不要光を示す。
【０１３５】
上記の（１３）式乃至（１５）式において、ｆｒ１＝２．４、ｆｒ２＝４．８、ｋｍａｉｎ＝０、ｋｓｔｒａｙ＝１として、ＣＤ等に用いられる第１の波長の光ビームの不要光を４０μｍ離す条件を算出すると、下記の（１７）式の関係を満たす必要がある。
【０１３６】
【数６】
2010055693.tif 000011
【０１３７】
すなわち、Ｃ１係数の大きさは上記の（１７）式に従ってある程度以上大きくなければ、不要光と正規光との間を離すことができず、フォーカスサーボをかけられなくなる。
【０１３８】
また、回折面ではＣ係数によって回折のピッチが決まる。所定の回折構造を有する回折部（回折面）により与えたい位相をφとすると、その位相φは、位相差関数係数Ｃｎを用いて、下記の（１８）式の関係により算出される。尚、下記の（１８）式中、ｋは、各波長λ１，λ２，λ３において選択される回折次数を示すものであり、具体的には、ｋ１，ｋ２，ｋ３を示し、ｒは、半径方向の位置を示し、λ０は、製造波長を示すものである。尚、ピッチ設計に用いるλ０における場合には、ｋ＝１として計算が行われるものとする。
【０１３９】
【数７】
2010055693.tif 000012
【０１４０】
この上記の（１８）式中の位相φの値は、レンズ設計時に一意に求めることができるものである。その一方で、位相φは、製造波長λ０における位相を示しているので、下記の（１９）式の関係により算出される。
【０１４１】
φ’＝φ−ｎλ０  （１９）式
【０１４２】
このとき、上記の（１９）式によって得られた位相φ’と位相φの与える位相とは、その与える影響が全く同一である。上記の（１９）式により得られた位相φ’は、換言すると、図１１（ｂ）に示すように、例えば図１１（ａ）に示すようなφをλ０により剰算した場合の余り、すなわち所謂剰余演算により得られる値である。この位相φ’は、実際の回折構造のピッチを決めるための付与すべき位相量ともいえる。実際の回折構造ピッチは、この位相φ’から決定されるものであり、具体的には、図１１（ｃ）に示すように、この位相φ’の形状に沿うように決定されることとなる。尚、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）中の横軸は、半径方向の位置を示すものであり、図１１（ａ）中の縦軸は、その位置毎の必要位相量φを示すものであり、図１１（ｂ）中の縦軸は、その位置毎に剰余演算により得られる付与位相量φ’を示すものであり、図１１（ｃ）中の縦軸は、溝深さｄを示すものである。ここで、図１１（ｃ）では、ピッチを決定した後に、ブレーズ形状を示しているが、上述で説明した第１の回折領域５１等のように、階段形状を採用する場合には、図１１（ｃ）に示すブレーズの斜面の部分が所定のステップ数Ｓの階段形状が形成されることとなる。
【０１４３】
尚、上述では、第１の回折領域５１に設けられる回折構造は、その半径方向と光軸方向を含む断面形状が、図５（ａ）に示すように、一の階段部内において略等間隔に設定された所定の高さと所定の幅で形成された複数の階段形状の回折構造が設けられているものとして説明したが、これに限られるものではなく、図１１（ｂ）に示すような目標となる獲得目標位相に基づき、基準となる階段形状に対して高さ及び／又は幅を微小調整したような非周期的な段形状を形成してもよい。さらに、所定の波長の光ビームに対して所定の位相差を付与することができるように位相設計により決定された形状に形成されるように構成してもよく、すなわち、断面形状が基準となる平面を示す水平線に対して平行な直線と、垂直線とからのみ形成されるものではなく、この直線に対して傾斜した直線（傾斜面）や、曲線（曲面）等を有した非周期的な形状となるように形成されるように構成してもよい。この点については、後述する第２の回折領域５２も同様である。
【０１４４】
そして、実際には回折面にはＣ１〜Ｃ１０程度が設定されているが、そのうち、Ｃ１による内輪帯の周期構造の周期数をＮ１ｉ、中輪帯の周期構造の周期数をＮ１ｍとすれば、想定される最小のｆ＝１．８として、下記の（２０）式及び（２１）式のように算出され、最低のＣ１によって生じる周期数となる。尚、半径ｒは、ｒ＝ｆ×ＮＡで得られるものであり、ＮＡは、例えばＣＤ等の場合は０．４５であり、ＤＶＤ等の場合は０．６である。
Ｎ１ｉ≧４  （２０）式
Ｎ１ｍ≧３  （２１）式
【０１４５】
周期構造の周期数は、Ｃ２係数の影響によって低下することはあるものの、内輪帯における周期数Ｎ１ｉの最低周期量に関してはこの範囲を逸脱しない。これは内輪帯においては、Ｃ２係数の影響力が小さいためである。また上記の（１７）式の範囲はＲの値によって多少前後するが、結果的に得られる上記の（２０）式、（２１）式の値には影響を与えない。また中輪帯においては大きなＣ２係数を入れることによって、周期数Ｎ１ｍを下げること自体は可能であるが、緩くなった形状の周期構造のは収差を取って低減するのに向かない。
【０１４６】
したがって、以上のような構成を有する回折部５０は、内輪帯における周期構造の周期数Ｎｉと中輪帯における周期構造の周期数Ｎｍとが、上記の（２０）式及び（２１）式の関係を有するようにされていることから、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、十分な再生・記録時光スポットを形成することができる。
【０１４７】
また、内輪帯である第１の回折領域５１と、中輪帯である第２の回折領域５２とは、以下のようなピッチの制約を考慮して構成した方がより優れた機能を発揮することになる。すなわち、回折構造を形成する際においては、ピッチとステップとの間には一定の関係がなくては、回折効率が大きく減少する場合がある。以下、ピッチとステップとの関係性について説明する。すなわち、回折構造を形成する場合には、バイト等により切削により形成されることを考慮すると、図１４に示すように、必ず削り残りとなる部分ｘ（μｍ）が形成される。この結果、平均ピッチをＰ（μｍ）とすると、理想的な段形状による損失無しの光利用効率を１としたとき、実際に切削により得られる回折構造による光利用効率Ｉｓｔｅｐは、下記の（２２）式の関係により算出されることとなる。
【０１４８】
【数８】
2010055693.tif 000013
【０１４９】
また、削り残りとなる部分ｘの大きさは、バイト先端の角度θと各ステップにおける高さｄ／ｓによって、下記の（２３）式の関係により算出される。
【０１５０】
【数９】
2010055693.tif 000014
【０１５１】
上記の（２２）式に上記の（２３）式を代入すると、下記の（２４）式のようになる。
【０１５２】
【数１０】
2010055693.tif 000015
【０１５３】
上記の（２４）式より、図１５に示すように、上記の（２３）式のｘの値によって光利用効率が変動することがわかる。なお、図１５中、横軸は、バイト先端の角度θと各ステップにおける高さｄ／ｓから上記の（２３）式の関係により算出される削り残りとなるｘ部分［μｍ］を示し、縦軸は、損失無しの回折構造による光利用効率を１としたときのｘ部分を有する回折構造による光利用効率Ｉｓｔｅｐを示す。
【０１５４】
ここで、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率をＩａｌｌとし、ＢＤ等に用いられる第１の波長の光ビームにおける回折効率をＩｄｉｆとすると、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌは、下記の（２５）式の関係により算出される。
Ｉａｌｌ＝Ｉｄｉｆ×Ｉｓｔｅｐ  （２５）式
【０１５５】
また、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌが６０％程度必要であることが知られているので、第１の波長の光ビームにおける回折効率Ｉｄｉｆを１００％とした場合、光利用効率Ｉｓｔｅｐは、下記の（２６）式の関係を満たす必要がある。
Ｉｓｔｅｐ≧０．６  （２６）式
【０１５６】
したがって、光利用効率Ｉｓｔｅｐは、図１５の点線Ｌ３に示したように、０．６以上の光利用効率を確保することが最低限必要である。よって、上記の（２６）式に上記の（２４）式を代入すると、ｄ・ｔａｎθ／ｐは、下記の（２７）式の関係を満たす必要がある。
ｄ・ｔａｎθ／ｐ≦０．２３  （２７）式
【０１５７】
ここで、バイト先端の角度をバイトの強度上もっとも鋭角な３０°とし、最大深さ１０μｍとすると、内輪帯ピッチｐｉは、下記の（２８）式の関係を満たす必要がある。
ｐｉ≧２５．１［μｍ］  （２８）式
【０１５８】
したがって、内輪帯の半径を０．９９ｍｍ（ＢＤ：ｆ＝２．２）とすると、内輪帯で構成される周期構造の周期数Ｎｉは、下記の（２９）式の関係を満たす必要がある。
Ｎｉ≦３９  （２９）式
【０１５９】
同様に、中輪帯においても、バイト先端の角度をバイトの強度上もっとも鋭角な３０°とし、最大深さ７μｍとすれば、中輪帯ピッチｐｍは、下記の（３０）式の関係を満たす必要がある。
ｐｍ≧１７．６[μｍ]  （３０）式
【０１６０】
したがって、中輪帯の半径を１．４３ｍｍ（ＢＤ：ｆ＝２．２）とすると、中輪帯で構成される周期構造の周期数Ｎｍは、下記の（３１）式の関係を満たす必要がある。
Ｎｍ≦２５  （３１）式
【０１６１】
したがって、以上のような構成とされた内輪帯及び中輪帯として第１及び第２の回折領域５１，５２を有する回折部５０は、第１の回折領域５１の周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２９）式の関係を有し、第２の回折領域５２の周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（３１）式の関係を有するようにされていることから、回折構造形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０１６２】
また、実際には半径の変化によって上限となる周期数は異なってくる。このため、上記の（２７）式において、θ≒３０°を代入すると、下記の（３２）式及び（３３）式の関係が成立する。
ｄｉ／ｐｉ≦０．３９  （３２）式
ｄｍ／ｐｍ≦０．３９  （３３）式
【０１６３】
したがって、回折部５０は、上述した内輪帯の半径が上述した０．９９ｍｍと異なっていても、少なくとも、第１の回折領域５１の各段部の高さｄｉと平均ピッチｐｉとが、上記の（３２）式の関係を有するようにされていることから、回折格子形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０１６４】
また、回折部５０は、上述した中輪帯の半径が上述した１．４３ｍｍと異なっていても、少なくとも、第２の回折領域５２の各段部の高さｄｍと平均ピッチｐｍとが、上記の（３３）式の関係を有するようにされていることから、回折格子形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０１６５】
このように、回折部５０は、第１の回折領域５１が上記の（３２）式を満足するように構成され、及び／又は、第２の回折領域５２が上記の（３３）式を満足するように構成されることにより、削り残り部分ｘを考慮しても十分な回折効率を得ることを実現する。
【０１６６】
次に、内輪帯における周期構造の周期数と中輪帯における周期構造の周期数とには、一定の関係性の上に成り立つ必要があるが、その点について説明する。
【０１６７】
具体的に、上記の（１８）式より、内輪帯と中輪帯とにおける例えばＢＤ等に用いられる第１の波長の光ビームと、例えばＤＶＤ等に用いられる第２の波長の光ビームとの回折パワー差は、内輪帯における第１の波長の光ビームと第２の波長の光ビームとの回折パワー差をφｉ（Ｂ−Ｄ）とし、中輪帯における第１の波長の光ビームと第２の波長の光ビームとの回折パワー差をφｍ（Ｂ−Ｄ）とすると、それぞれ、下記の（３４）式及び（３５）式の関係により算出される。
【０１６８】
【数１１】
2010055693.tif 000016
【０１６９】
【数１２】
2010055693.tif 000017
【０１７０】
ここで、φｉ（Ｂ−Ｄ）とφｍ（Ｂ−Ｄ）との値は、対物レンズ３４の機能を発揮させるためには、一致する必要があり、これが一致しない場合には収差量が適正とならない。よって、対物レンズ３４のレンズ機能を発揮させるため、上記の（３４）式及び（３５）式より、導き出される下記の（３６）式の成立が必要となる。
Ｃ１ｉ（ｋ１ｉλ１−ｋ２ｉλ２）＝Ｃ１ｍ（ｋ１ｍλ１−ｋ２ｍλ２）  （３６）式
【０１７１】
上記の（３４）式、（３５）式及び（３６）式と上述の説明により、仮に回折面に対してＣ１係数のみ規定されているのならば、Ｃ１係数自体が周期構造の周期数を規定することになる。すなわち、内輪帯における周期構造の周期数をＮ１ｉ、中輪帯における周期構造の周期数をＮ１ｍとすれば、このＮ１ｉ、Ｎ１ｍは、Ｃ１係数等と比例関係を有することとなり、具体的には下記の（３７）式が成立する。
Ｎ１ｉ∝Ｃ１ｉＲｉ２  （３７）式
Ｎ１ｍ∝Ｃ１ｍ（Ｒｍ２−Ｒｉ２）  （３８）式
【０１７２】
ここで、Ｒｉは内輪帯と中輪帯との境界となる内輪帯の外径の半径であり、Ｒｍは中輪帯と外輪帯との境界となる中輪帯の外径の半径であり、∝は、比例関係にあることを示す。
【０１７３】
上記の（３６）式、（３７）式及び（３８）式を用いて、上記の（３６）式に上記の（３７）式及び（３８）式を代入し、整理すると、下記の（３９）式が成立する。
【０１７４】
【数１３】
2010055693.tif 000018
【０１７５】
ここで、φｒａｔｅを以下の（４０）式に示すように定義した。
【０１７６】
【数１４】
2010055693.tif 000019
【０１７７】
なお、ここで絶対値を取っているのは回折次数定義の方法により影響がない値とするためである。上記の（３９）式は、Ｃ１係数のみが回折格子に規定された場合にのみ適用できる関係式である。実際にはＣ２係数も含まれるので、次に、この式に対してＣ２の係数が作用した場合を考える。Ｃ２係数は一般的に温度収差特性の補正に用いられる係数であって、このＣ２係数がある程度以上及びある程度以下の値となった場合には、温度収差特性が悪化してしまう。温度収差特性は一般に対物レンズの焦点距離に比例して悪化するが、ここでは標準サイズの対物レンズとして、ｆ＝２．２ｍｍとして以下のように検討を行うこととする。
【０１７８】
また、ｆ＝２．２ｍｍとした場合に、０℃における三次の球面収差量ＳＡ３ｔ０と、３５℃における三次の球面収差量ＳＡ３ｔ３５との差であるΔＳＡ３（すなわち、ΔＳＡ３＝ＳＡ３ｔ０−ＳＡ３ｔ３５）は、Ｃ２係数と一定の関係にある。このことを示すために、Ｃ２係数を変化させたときのΔＳＡ３の値をシミュレーションにより算出した結果を図１６に示す。尚、図１６では、ｆ＝２．０としてシミュレーションされた値を、ｆ＝２．２ｍｍに換算して図示している。なお、図１６中、横軸（ｘ軸）は、Ｃ２係数を示し、縦軸（ｙ軸）は、ΔＳＡ３を示す。また、図中直線Ｌ４は、各プロットの最小二乗法による近似直線（ｙ＝−９８．６１１ｘ−０．２０１）を示すものである。
【０１７９】
図１６において、Ｃ２係数を大きく取ることによってΔＳＡ３を小さくすることができる。ΔＳＡ３は温度変化によって生じてしまう球面収差量を示すので、実際のレンズ設計ではこの値は小さいほうが望ましい。なお、図１６はあるシミュレーション結果であるため、多少値は前後するが、おおよそ、この程度以上の感度を得ることはできない。
【０１８０】
ここで、温度変化時に生じる球面収差をある程度コリメータレンズ４２等をストロークさせることによって、補正することを考える。この際、光ピックアップ３には温度検出機構を搭載し、所望の温度においては関係式より求まる一定量のコリメータストロークを行うことによって、対物レンズ３４で生じる球面収差量を補正することができる。
【０１８１】
一般的に用いられる光ピックアップで使用される温度検出機構では、２．５℃の違いを検出するのが限界である。±０．０２λｒｍｓ以上の収差が生じると読み取りが悪化するため、０．００８λｒｍｓ／℃がひとつの指標となる。一般に仮定される環境温度変化である±３５℃の範囲においては、対物レンズで生じる三次球面収差量ＳＡ３は、下記の（４１）式の関係が成立する。
−０．２８≦ＳＡ３≦０．２８  ［λｒｍｓ］  （４１）式
【０１８２】
上述の（４１）式で示す範囲にあれば、収差が補正可能である。また、この範囲は補正に要するコリメータストロークを鑑みても、限界に近い値である。
【０１８３】
上述の図１６において、この程度の範囲を許すとすれば、Ｃ２の範囲としては、下記の（４２）式の関係が成立する。すなわち、図１６中直線Ｌ４で示した各プロットの最小二乗法による近似直線であるｙ＝−９８．６１１ｘ−０．２０１に対して、−０．２８≦ＳＡ３（＝ｙ）≦０．２８とすると、ｘ＝（ｙ＋０．２０１）／（−９８．６１１）より、−４．８８Ｅ−３≦ｘ≦０．８０１Ｅ−３となる。そして、ｘ＝Ｃ２であるので、−４．８８Ｅ−３≦Ｃ２≦０．８０１Ｅ−３となる。そして、図１６は、λ０＝７１０（ｎｍ）とした場合のシミュレーション結果であるので、λ０で規格化すると、下記の（４２）式の関係が成立する。
【０１８４】
【数１５】
2010055693.tif 000020
【０１８５】
なお、Ｃ２は過補正で用いることもでき、上記の（４２）式には、過補正の範囲も含まれたものとなっている。しかし、周期構造の周期数が多くなってしまう場合には、そうする利点がないため、現実的には下記の（４２’）式の関係が成立する。すなわち、（４２’）式は、以下の観点により、上記の（４２）式の関係からより範囲を狭め、より有効な範囲を規定したものである。先ず、Ｃ２係数はＣ２＞０とすると、Ｃ１係数と符号が同一となる。すると、上記の（１８）式の位相量φが増大する。この位相量φの増大は、周期構造の周期数と相関があるので、周期構造の周期数が増大してしまうことを招くこととなる。周期構造の周期数を増大させることは、製造上不利となることを意味し、Ｃ２≦０であることが望ましい範囲であることを示す。また、ΔＳＡ３＞０の関係は、図１６に示す左上延長上の範囲を示し、これは、最適点であるΔＳＡ３＝０を通り越している範囲である。この範囲は、収差が最適となる量を超えて補正しすぎであり、逆に収差が悪化することになる。したがって、ΔＳＡ３≦０であることが望ましく、図１６中直線Ｌ４で示した各プロットの最小二乗法による近似直線であるｙ＝−９８．６１１ｘ−０．２０１に対して、ｙ≦０とすると、ｘ≧−０．２０１／９８．６１１＝−２．０４Ｅ−３となる。そして、ｘ＝Ｃ２であるので、Ｃ２≧−２．０４Ｅ−３となる。そして、図１６は、λ０＝７１０（ｎｍ）とした場合のシミュレーション結果であるので、λ０で規格化すると、Ｃ２≧−２．９λ０の関係が成立する。
【０１８６】
【数１６】
2010055693.tif 000021
【０１８７】
このとき、Ｃ２係数は負方向に偏っており、ＢＤ等に用いられる第１の波長の光ビームに対する焦点距離側を短く、且つＣＤ等に用いられる第３の波長の光ビームに対する焦点距離を長くするように設定された回折次数に対して、温度収差変化をキャンセルすることができる。すなわち、選択された支配的となる回折次数の正負方向と、Ｃ１係数の正負方向とを考慮すると、上述のような（４２’）式のような範囲であれば温度収差変化をキャンセルすることを意味するものである。
【０１８８】
この点について、さらに以下のように説明する。例えば、ここの説明では、Ｃ１係数は、常にＣ１≧０であるものとして説明する。さらに、ある回折面にＣ１係数のみしか定義されていないとき、収束光となる回折光の回折次数を正として説明する。このとき、Ｃ２×ｋ１＜０であれば、例えばＢＤ等に用いられる第１の波長の光ビームの温度収差変化を相殺することができる。すなわち、上述のような第１及び第３の波長の光ビームに対する焦点距離の関係を問題とせず、Ｃ２×ｋ１＜０であれば、温度特性収差を改善できる機能を有することとなる。
【０１８９】
かかる場合のｋ１の回折次数についてさらに詳細に説明する。内輪帯（第１の回折領域５１）においては、上述の第１乃至第４の観点から説明したように、最適な構成の一例として、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（１，−１，−２）、（０，−１，−２）、（１，−２，−３）又は（０，−２，−３）が考えられる。ここで、内輪帯における選択される回折次数ｋ１ｉは、ｋ１ｉ≧０であり、Ｃ２＜０により、上述した温度特性補正が可能であるといえる。
【０１９０】
次に、中輪帯（第２の回折領域５２）について検討するに、上述の中輪帯に関する第１乃至第３の観点から最適な構成として挙げた組み合わせのうち、ｋ１ｍ≧０の範囲のものは、Ｃ２＜０となり温度特性補正が可能であることを示している。
【０１９１】
具体的には、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，＋１）、（＋１，０）、（＋３，＋２）、（＋２，＋１）であれば上述の関係を満たし温度特性補正を実現する。そして、ここで選択された回折次数の組み合わせ（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）は、例えば、（−３，−２）に比べて不要光乖離の観点から有利であり、（−１，−１）に比べて内輪帯及び中輪帯における回折パワー差の観点からこの回折パワー差が大きくなることにより中輪帯に多くの回折周期が必要となる問題等を考慮して有利である。なお（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）においては温度特性補正機能を有しないが、０次使用は構造上・効率上有利であるため、頻繁に用いられる。
【０１９２】
また、図１６と、上述の（４２）式、（４２’）式との関係について、ここでさらに説明する。（４２）式は、（４１）式の範囲を算出したものといえる。その一方で（４２’）式は、以下の第１及び第２の観点から範囲を定めたものである。すなわち、第１に、Ｃ２係数は、Ｃ２＞０となると、回折構造の周期数が増加することとなる。周期数の増加によりさらなる効果があればよいが、図１６で説明した図中右下延長上にプロットが位置し、これに伴いΔＳＡ３も増加すると考えられる。この観点から、Ｃ２≦０が十分な範囲であると考えられる。また、第２に、ΔＳＡ３＜０となる場合は、最適点であるΔＳＡ３＝０を超える範囲であるので、図１６の図中左上延長線上にプロットが位置し、かかる補正の観点から最適な範囲とはいえないため、ΔＳＡ３≦０の範囲から、Ｃ２の下限を設定したものである。
【０１９３】
以上のように、（４２’）式は、上述したような観点から運用上、さらに望ましい範囲を規定したものであるが、上述したことから明らかなように、（４２）式の範囲は、理論上望ましい範囲を規定し、温度特性を特定範囲に収めることを主要な観点とすれば、かかる範囲の方が望ましい場合もある。
【０１９４】
次に、上述した（４２）式、（４２’）式で得られた範囲から、内輪帯及び中輪帯の周期数について検討する。すなわち、上述の（４２）式、（４２’）式の結果から、温度収差変化を相殺するためには、Ｃ２係数によって増減される内輪帯の周期構造の周期数をＮ２ｉとし、中輪帯の周期構造の周期数をＮ２ｍとすると、下記の（４３）式及び（４４）式の関係が成立する必要がある。
【０１９５】
【数１７】
2010055693.tif 000022
【０１９６】
【数１８】
2010055693.tif 000023
【０１９７】
したがって、トータルの周期構造の周期数Ｎｉ，Ｎｍは、下記の（４５）式及び（４６）式の関係が成立する必要がある。
Ｎｉ＝Ｎ１ｉ＋Ｎ２ｉ  （４５）式
Ｎｍ＝Ｎ１ｍ＋Ｎ２ｍ  （４６）式
【０１９８】
ここで、上記の（４５）式及び（４６）式は、本来であるならば正負いずれの値も取れ、マイナスの周期数は回折構造が逆転していることを示す。しかし、回折構造が逆転した周期構造は、特に球面上に形成する場合には大きな製造上の制約となるため、一般的にはＮｉ、Ｎｍともに正の範囲のものが適切な範囲といえる。
【０１９９】
そこで、上記の（３９）式、（４０）式、（４３）式、（４４）式、（４５）及び（４６）式より、下記の（４７）式の関係が成立する。
【０２００】
具体的に、上記（３９）式と上記（４０）式より下記の（４７）式の関係が成立する。
【０２０１】
【数１９】
2010055693.tif 000024
【０２０２】
ここで、Ｎ１ｉ、Ｎ１ｍは、上記（４５）式及び上記（４６）式が成立するので、これらを上記（４７）式に代入すると、下記の（４８）式の関係が成立する。
【０２０３】
【数２０】
2010055693.tif 000025
【０２０４】
上記（４８）式を変形すると、下記（４９）式の関係が成立する。
【０２０５】
【数２１】
2010055693.tif 000026
【０２０６】
この（４９）式に、上記（４３）式及び上記（４４）式を代入すれと、下記（５０）式の関係が成立する。
【０２０７】
【数２２】
2010055693.tif 000027
【０２０８】
ここで、Ｃ２＿ｍｉｎ≦Ｃ２≦Ｃ２＿ｍａｘの関係が成立するので、内輪帯の最小のＣ２値をＣ２ｉ−ｍｉｎとし、中輪帯の最小のＣ２値をＣ２ｍ−ｍｉｎとし、内輪帯の最大のＣ２値をＣ２ｉ−ｍａｘとし、中輪帯の最大のＣ２値をＣ２ｍ−ｍａｘとすると、分母分子の最大最小により、下記（５１ａ）式のような関係が成立する。
【０２０９】
【数２３】
2010055693.tif 000028
【０２１０】
また、下記（５２ａ）式及び下記（５２ｂ）式の関係が成立する。
Ｃ２＿ｍｉｎ＝Ｃ２ｉ＿ｍｉｎ＝Ｃ２ｍ＿ｍｉｎ  （５２ａ）式
Ｃ２＿ｍａｘ＝Ｃ２ｉ＿ｍａｘ＝Ｃ２ｍ＿ｍａｘ  （５２ｂ）式
【０２１１】
したがって、上記（５２ａ）式及び上記（５２ｂ）式より、上記（５１ａ）式から下記（５１ｂ）式の関係を導き出せる。
【０２１２】
【数２４】
2010055693.tif 000029
【０２１３】
ここで、上記（５１ｂ）式に、上記（４２’）式を適用すると、内輪帯の周期数Ｎｉと中輪帯の周期数Ｎｍの間には、下記の（５３）式のような一定の関係性があることになる。
【０２１４】
【数２５】
2010055693.tif 000030
【０２１５】
実際には各レンズ設計によって（４２’）式の範囲は異なるが、上記の（５３）式内にあれば収差を低減できる範囲といえる。
【０２１６】
この範囲を逸脱して回折構造を形成すると、軸上収差が低減できなくなるか、あるいは温特収差特性が悪化する。なお、Ｃ３係数を入れることによって、回折周期数を増減することもできるが、Ｃ３にはあまり自由度はなく、不適切な値を入れると光源から出射される光ビームに波長変動が生じた場合に、この波長変動ずれに対して高次の収差が生じてしまい、光ピックアップとして成り立たせることができなくなる。
【０２１７】
また、実際にはＣ２の範囲として過補正とすることに大きな利点はないが、（４２）式程度であればコリメータレンズによる補正は可能である。この場合には、上記（５２ｂ）式に、上記（４２）式を適用すると、下記の（５４ａ）式の関係が成立する。
【０２１８】
【数２６】
2010055693.tif 000031
【０２１９】
これもまた右辺の分母が０以下の場合には、下記の（５４ｂ）式の関係が成立する。
【０２２０】
【数２７】
2010055693.tif 000032
【０２２１】
ここで、上述した（４０）式のφｒａｔｅについて、Ｃ２係数を考慮せずＣ１係数のみが回折構造に規定された場合のφｒａｔｅを示すＡｔｙｐと、Ｃ２係数を考慮したときのφｒａｔｅの下限及び上限を示すＡｍｉｎ及びＡｍａｘは、下記の（５５ａ）式乃至（５５ｃ）式のように設定できる。
【０２２２】
【数２８】
2010055693.tif 000033
【０２２３】
【数２９】
2010055693.tif 000034
【０２２４】
【数３０】
2010055693.tif 000035
【０２２５】
すなわち、上記の（５５ａ）式乃至上記（５５ｃ）式のようにＡｔｙｐ、Ａｍｉｎ及びＡｍａｘを設定することで、上記の（４０）式及び（５３）式より、下記の（５６）式の関係が成立する。
【０２２６】
Ａｍｉｎ≦φｒａｔｅ≦Ａｍａｘ  （５６）式
【０２２７】
実際に対物レンズの周期構造を具体的に特定するために行ったレンズ設計において、上記Ａｍｉｎ、Ａｍａｘを求めて縦軸とし、このときのφｒａｔｅをとったものを横軸として、Ａｍｉｎ、Ａｍａｘとφｒａｔｅとの関係を図１７に示した。また、同時にＡｔｙｐも示した。図１７中各プロットは、上記（５５ａ）式、（５５ｂ）式及び（５５ｃ）式等のＡｔｙｐ、Ａｍｉｎ、Ａｍａｘ、φｒａｔｅを算出したものであり、また、ＬＡｍｉｎは、Ａｍｉｎの各プロットに基づき最小二乗法により得られた近似直線を示すものであり、ＬＡｍａｘは、Ａｍａｘの各プロットに基づき最小二乗法により得られた近似直線を示すものであり、Ｌφｒａｔｅは、φｒａｒｅ―φｒａｔｅを示し、傾き１の直線を示すものである。
【０２２８】
この図１７において、傾き１を持つφｒａｔｅ−φｒａｔｅを示すＬφｒａｔｅが、φｒａｔｅ−Ａｍｉｎ直線を示すＬＡｍｉｎと、φｒａｔｅ−Ａｍａｘ直線を示すＬＡｍａｘとで挟まれる範囲内に位置することが確認できる。このことから、すべてのデータにおいて、上記の（５６）式が成り立っており、つまりは上記の（５３）式が成り立っていることが確認できる。また同時に、Ａｔｙｐはおおよそであるが、φｒａｔｅに近い場所に存在していることも確かめられる。これはＣ２係数による収差補正がほとんどないことを示す。設計によっては、Ｃ２係数による補正が必要なこともあり、その場合にはφｒａｔｅ−Ａｔｙｐとφｒａｔｅ−φｒａｔｅとの相対関係がばらつくことになる。
【０２２９】
また、上述した（５５ａ）式、（５５ｂ）式及び（５５ｃ）式を設定したのと同様に、上述の（５４ａ）式より、以下の（５５ｂ’）式及び（５５ｃ’）式のように設定できる。
【０２３０】
【数３１】
2010055693.tif 000036
【０２３１】
【数３２】
2010055693.tif 000037
【０２３２】
上記の（５５ｂ’）式及び（５５ｃ’）式のように設定したことで、上記の（４０）式及び（５４ａ）式より、下記の（５６’）式の関係が成立する。
【０２３３】
Ａｍｉｎ’≦φｒａｔｅ≦Ａｍａｘ’  （５６’）式
【０２３４】
そして、上記Ａｍｉｎ’、Ａｍａｘ’を求めて縦軸とし、このときのφｒａｔｅをとったものを横軸として、Ａｍｉｎ’、Ａｍａｘ’とφｒａｔｅとの関係を図１８に示した。また、同時にＡｔｙｐも示した。図１８中各プロットは、上記の（５５ａ）式、（５５ｂ’）式及び（５５ｃ’）式等のＡｔｙｐ、Ａｍｉｎ’、Ａｍａｘ‘、φｒａｔｅを算出したものであり、また、ＬＡｍｉｎ’は、Ａｍｉｎ’の各プロットに基づき最小二乗法により得られた近似直線を示すものであり、ＬＡｍａｘ’は、Ａｍａｘ’の各プロットに基づき最小二乗法により得られた近似直線を示すものであり、Ｌφｒａｔｅは、上述したφｒａｒｅ―φｒａｔｅを示し、傾き１の直線を示すものである。図１８においても図１７と同様に、ＬφｒａｔｅがＬｍａｘ’とＬｍｉｎ’とで挟まれる範囲内に位置することが確認できる。このことから、全てのデータにおいて、上述の（５６’）式が成立していることが確かめられる。
【０２３５】
実際のレンズ系においては、レンズの焦点距離・倍率などの各種パラメータによって上記の（５６）式及び（５６’）式の範囲は変化するものの、上述の（５６）式及び（５６’）式の導出は実用に耐えうる最大の光学系で行っているため、上述の（５６）式及び（５６’）式の範囲を逸脱することはない。
【０２３６】
このように、回折部５０は、第１及び第２の回折領域５１，５２が、上述の（５６）式又は（５６’）式を満足するように、すなわち（５４ａ）式又は（５３）式を満足するように構成されることにより、温度変化時の収差量を低減できる。
【０２３７】
また、第１の回折領域５１における支配的、すなわち最大回折効率となる第１の波長の回折次数ｋ１ｉ及び第２の波長の回折次数ｋ２ｉの回折次数の組み合わせ（ｋ１ｉ、ｋ２ｉ）は、第２の回折領域５２における支配的、すなわち最大回折効率となる第１の波長の回折次数ｋ１ｍ及び第２の波長の回折次数ｋ２ｍの回折次数の組み合わせ（ｋ１ｍ、ｋ２ｍ）とが、下記の（５７）式の関係を成立することで以下のような利点が得られる。換言すると、回折次数の組み合わせ（ｋ１ｉ、ｋ２ｉ）と、回折次数の組み合わせ（ｋ１ｍ、ｋ２ｍ）とが完全に一致しないようにすればよい。
【０２３８】
（ｋ１ｉ、ｋ２ｉ）≠（ｋ１ｍ、ｋ２ｍ）  （５７）式
【０２３９】
これは組み合わせが同一であると、ｋ３ｉとｋ３ｍとが同一になりやすく、また同一でないとしても、中輪帯でｋ３ｍに次いで効率を持つ、ｋ３ｍ’がｋ３ｉと同一になってしまうためである。これを避けるには、７μｍ以上の深い構造の回折格子を刻めば実現できるが、そうした回折構造は大きく効率を低下させる。そして、ｋ３ｉ＝ｋ３ｍ、又は、ｋ３ｉ＝ｋ３ｍ’が成り立ってしまうと、中輪帯における第３の波長に対する開口制限が適切に働かなくなってしまうという問題がある。これに対して、第１及び第２の回折領域５１，５２は、上述の（５７）式を満足するように構成することにより、回折効率を低下させるというような問題を防止でき、また、中輪帯において第３の波長の光ビームに対して適切な開口制限を行うことを実現できる。
【０２４０】
尚、上述では、第１及び第２の回折領域５１，５２の回折面が単体の周期構造であるように構成された例について説明したが、単体の周期構造により構成されることに限定されるものではない。すなわち、回折部５０を構成する第１及び第２の回折領域に形成された第１及び第２の回折構造は、２つ以上の複数の基礎周期構造が重ね合わされた構造により形成されてもよい。
【０２４１】
ここで、２つ以上の複数の基礎構造が重ね合わされた構造（以下、「重畳」ともいう。）について説明する。上述したような第１乃至第３の回折構造等の回折構造は、各波長の光ビームに対して所定の光路差を付与することにより、上述のような各波長に対してある回折次数の回折光が支配的となるように回折光を発生させることができる。そして、回折構造を、光路差を付与する光路差付与構造として考えた場合、ある所定の回折光を発生させる機能を有する基礎構造と、同様に異なる所定の回折光を発生させる機能を有する基礎構造とを重畳して形成することが可能である。
【０２４２】
例えば、図２１に示すように、各波長に対して所定の回折次数を支配的となるような第１の基礎構造７０と、各波長に対して所定の回折次数を支配的となるような第２の基礎構造７１とを重畳させた複合回折構造７２を形成したとする。かかる複合回折構造７２は、各波長の光ビームに対して所定の光路差を付与することにより、第１の基礎構造７０とされた回折構造と、第２の基礎構造７１とされた回折構造とを通過するのと同様の機能をすることができる。
【０２４３】
そして、この重畳構造を例えば上述の第１の回折構造に適用することを考慮すると、次のように重畳構造を形成すれば上述と同様の効果が得られることとなる。すなわち、第１の基礎構造７０において選択される回折次数の組み合わせが（ｋ１ｉＢ１，ｋ２ｉＢ１）＝（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ）とし、第２の基礎構造７１において選択される回折次数の組み合わせが（ｋ１ｉＢ２、ｋ２ｉＢ２）＝（０，０）とした複合回折構造７２を内輪帯に適用できる。かかる複合回折構造７２は、上述の第１の回折領域５１に形成された周期構造を第１の基礎構造７０とし、これに、上述の条件を満たす第２の基礎構造７１を重畳したものである。換言すると、第２の基礎構造７１は、第１及び第２の波長に対してそれぞれ０次光を支配的となるようにするため、かかる複合回折構造７２は、第１及び第２の波長に対しては第１の基礎構造７０による機能のみを発揮するといえる。そして、第３の波長の光ビームに対しては、重畳した第１の基礎構造７０による作用と、第２の基礎構造７１による作用を受けることになる。具体的には、第３の波長の光ビームに対しては、第１の基礎構造７０により回折次数ｋ３ｉＢ１の回折光が支配的となるように発生され、その後第２の基礎構造７１により回折次数ｋ３ｉＢ２の回折光が支配的となるように発生されるのと同様の作用を受ける。換言すると、第３の波長の光ビームに対しては、第１の基礎構造７０による回折角の影響と、第２の基礎構造７１による回折角の影響とを受けることとなる。尚、ここで、第１の基礎構造７０が設けられた領域を通過する第１、第２、第３の波長の光ビームのそれぞれの回折次数ｋ１ｉＢ１，ｋ２ｉＢ１，ｋ３ｉＢ１の回折光が支配的、すなわち最大回折効率となるように発生させるものとする。また、第２の基礎構造７１が設けられた領域を通過する第１、第２、第３の波長の光ビームのそれぞれの回折次数ｋ１ｉＢ２，ｋ２ｉＢ２，ｋ３ｉＢ２の回折光が支配的となるように発生させるものとする。（ｋ１ｉＢ１，ｋ２ｉＢ１）を「＝（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ）」としたのは、この（ｋ１ｉＢ１，ｋ２ｉＢ１）の組み合わせは、上述した（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ）の組み合わせと同様の考え方で選択されるからである。また、ｋ３ｉＢ１、ｋ３ｉＢ２は、任意であるので、適宜最適な回折次数が選択される。但し、ｋ３ｉＢ２は、０次以外の回折次数であるとする。これは、ｋ３ｉＢ２が、０次であると上述の第２の基礎構造７１の条件を考慮すると、平面状であることを意味し、実質的に重畳したことにならないからである。
【０２４４】
このように、本発明を適用した光ピックアップ３を構成する回折部５０の内輪帯に形成される第１の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造７０と第２の基礎構造７１とを重畳するように形成された光路差付与構造である複合回折構造７２として構成してもよい。この場合、第１の基礎構造７０は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、第１及び第２の波長に対して上述の第１の回折領域５１で説明した集光する回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ）と同じ回折次数（ｋ１ｉＢ１，ｋ２ｉＢ１）の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造として構成される。第２の基礎構造７１は、この第２の基礎構造７１を通過する第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、第２の基礎構造７１を通過する第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させる光路差付与構造として構成される。また、第２の基礎構造７１は、第２の基礎構造７１を通過する第３の波長の光ビームの０次以外の回折次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する構成とされる。そして、第１の基礎構造７０において、上述の（２０）式、（２９）式、（５６）式又は（５６’）式が成立するように構成されている。この場合、各式におけるＮｉは、第１の基礎構造７０における周期構造の周期数を示すものとする。
【０２４５】
かかる重畳構造とされた内輪帯は、（２０）式、（２９）式、（５６）式又は（５６’）式が成立するように構成されることにより、上述の第１の回折領域５１と同様の効果を発揮することができる。すなわち、かかる重畳構造とされた内輪帯は、（２０）式を満足することにより、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の光量を抑えて、又は不要光となる回折光の回折次数を正規光の回折次数から乖離された回折次数として、不要光が受光部で受光されることによりジッタ等の悪化のおそれを防止でき、また、（２９）式を満足することにより、回折構造形成時の効率低下を回避し、十分な回折効率を得ることができる。さらに、かかる重畳構造とされた内輪帯は、（５６）式又は（５６’）式を満足することにより、温度変化時の収差量を低減することを可能とできる。
【０２４６】
同様に、本発明を適用した光ピックアップ３を構成する回折部５０の中輪帯に形成される第２の回折構造は、少なくとも第１の基礎構造７０と第２の基礎構造７１とを重畳するように形成された光路差付与構造である複合回折構造７２として構成してもよい。この場合、第１の基礎構造７０は、凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造であることにより、第１及び第２の波長に対して上述の第２の回折領域５２で説明した集光する回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）と同じ回折次数（ｋ１ｍＢ１，ｋ２ｍＢ１）の回折光を発生させるように光路差を付与する光路差付与構造として構成される。尚、ここで、第１の基礎構造７０が設けられた領域を通過する第１、第２の波長の光ビームのそれぞれの回折次数ｋ１ｍＢ１，ｋ２ｍＢ１の回折光が支配的、すなわち最大回折効率となるように発生させるものとする。第２の基礎構造７１は、この第２の基礎構造７１を通過する第１の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させ、第２の基礎構造７１を通過する第２の波長の光ビームの０次光が支配的となるように発生させる光路差付与構造として構成される。また、第２の基礎構造７１は、第２の基礎構造７１を通過する第３の波長の光ビームの０次以外の次数の回折光が支配的となるように発生させるように光路差を付与する構成とされる。そして、第１の基礎構造７０において、上述の（２１）式、（３１）式、（５６）式又は（５６’）式が成立するように構成されている。この場合、各式におけるＮｍは、第１の基礎構造７０における周期構造の周期数を示すものとする。
【０２４７】
かかる重畳構造とされた中輪帯は、（２１）式、（３１）式、（５６）式又は（５６’）式が成立するように構成されることにより、上述の第２の回折領域５２と同様の効果を発揮することができる。すなわち、かかる重畳構造とされた中輪帯は、（２１）式を満足することにより、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の光量を抑えて、又は不要光となる回折光の回折次数を正規光の回折次数から乖離された回折次数として、不要光が受光部で受光されることによりジッタ等の悪化のおそれを防止でき、また、（３１）式を満足することにより、回折構造形成時の効率低下を回避し、十分な回折効率を得ることができる。さらに、かかる重畳構造とされた中輪帯は、（５６）式又は（５６’）式を満足することにより、温度変化時の収差量を低減することを可能とできる。
【０２４８】
外輪帯である第３の回折領域５３は、輪帯状で且つ所定の深さを有し第１及び第２の回折構造とは異なる構造とされた第３の回折構造が形成され、通過する第１の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。
【０２４９】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、後述のフレア化の作用等を考慮した上で、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第２の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０２５０】
また、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数以外の回折次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の回折次数の回折光に対して最大の回折効率となるように発生させる。この点について換言すると、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、後述のフレア化の作用等を考慮した上で、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないような回折次数の回折光が支配的となるようにされている。尚、第３の回折領域５３は、第３の回折構造により、通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光する回折次数の回折光の回折効率を十分に低減することができる。
【０２５１】
このように、第３の回折領域５３は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の回折次数の回折光が支配的となるのに適するような回折構造が形成されているため、第３の回折領域５３を通過して所定の回折次数の回折光とされた第１の波長の光ビームが対物レンズ３４により光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。
【０２５２】
また、第３の回折領域５３は、第１の波長の光ビームに対しては上述のように機能するとともに、第２及び第３の波長の光ビームについては、フレア化の影響等を考慮して、この第３の回折領域５３を通過して対物レンズ３４を介して第２及び第３の光ディスクの信号記録面に集光しない回折次数の回折光が支配的となるように構成されていることから、この第３の回折領域５３を通過した第２及び第３の波長の光ビームが対物レンズ３４に入射しても第２及び第３の光ディスクの信号記録面にはほとんど影響を与えることなく、換言すると、この第３の回折領域５３を通過して対物レンズ３４により信号記録面に集光される第２及び第３の波長の光ビームの光量を大幅に低減して略ゼロとして、第２の波長の光ビームに対して開口制限を行うよう機能することができる。尚、第３の回折領域５３は、第３の波長の光ビームに対しては、上述の第２の回折領域５２とともに、開口制限を行うよう機能することができる。
【０２５３】
ところで、上述した第２の回折領域５２は、その領域を通過した第２の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．６程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４に入射するような大きさに形成されており、また、この第２の回折領域５２の外側に形成される第３の回折領域５３は、この領域を通過した第２の波長の光ビームを、対物レンズ３４を介して光ディスク上に集光させないため、かかる構成とされた第２及び第３の回折領域５２，５３を備える回折部５０は、第２の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．６程度に開口制限を行うように機能することとなる。ここでは、回折部５０において、第２の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．６程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０２５４】
また、第３の回折領域５３は、その領域を通過した第１の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．８５程度で開口制限される光ビームと同様の状態で対物レンズ３４に入射するような大きさに形成されており、また、この第３の回折領域５３の外側には回折構造が形成されていないため、この領域を透過した第１の波長の光ビームを、対物レンズ３４を介して第１の光ディスク上に集光させないため、かかる構成とされた第３の回折領域５３を備える回折部５０は、第１の波長の光ビームに対して、ＮＡ＝０．８５程度の開口制限を行うように機能することとなる。尚、第３の回折領域５３を通過する第１の波長の光ビームは、例えば１次、４次の回折次数のものが支配的となるようにされているため、第３の回折領域５３の外側の領域を透過した０次光は、対物レンズ３４を介して第１の光ディスク上に集光しない場合がほとんどであるが、この０次光が、対物レンズ３４を介して第１の光ディスク上に集光することになる場合には、第３の回折領域５３の外側の領域に、通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部又は通過する光ビームを対物レンズ３４を介して第１の光ディスク上に集光する回折次数以外の回折次数の光ビームが支配的となる回折構造を有する回折領域を設けることにより、開口制限を行うように構成してもよい。ここでは、回折部５０において、第１の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．８５程度に開口制限を行うように構成したが、上述の構成により制限される開口数はこれに限られるものではない。
【０２５５】
具体的には、第３の回折領域５３は、図４及び図５（ｃ）に示すように、光軸を中心とした輪帯状で基準面に対してこの輪帯の断面形状が所定の深さｄのブレーズ形状となるように形成されている。
【０２５６】
外輪帯である、第３の回折領域５３においては、上述のようにブレーズ構造を採用している。この理由としては、最も外側に設けられる外輪帯は、極めてレンズ曲面が最も急峻な曲率を有しており、ブレーズ以外の構造を設けるのは製造上の観点から不利なためである。また、上述したような不要光や効率等の問題は考慮する必要がないため、ブレーズ構造で十分な性能を得ることができる。以下に選択される各回折次数について述べる。
【０２５７】
第３の回折領域５３が、通過する第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｏの回折光が支配的となるよう、すなわち、回折効率が最大となるように発生させ、また、通過する第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｏの回折光が支配的、すなわち、回折効率が最大となるように発生させる場合に、回折次数ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏを選択する際に、第１の波長の回折次数と回折効率だけを考慮すればよい。
【０２５８】
これは、所定の回折効率を有してしまう第２及び第３の波長の集光点をフレア化して結像させた状態からずらして、実質的に第２、第３の光ディスクの信号記録面に集光される光ビームの光量を低減することができるため、自由度が高く条件としては緩和されているからである。
【０２５９】
以上のような観点から、第３の回折領域５３で所定の回折次数ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏを選択すれば良く、例えば、その一例として、後述の実施例１のように、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋２，＋２）の場合には、上述の各観点を満たし、各効率を得ることができるものである。
【０２６０】
ここで、第３の回折領域５３において、フレア化させること、及びその構成について説明する。上述の第１の回折領域５１の説明において、条件式（λ１×ｋ１ｘ−λ２×ｋ２ｘ）／（ｔ１−ｔ２）≒（λ１×ｋ１ｘ−λ３×ｋ３ｘ）／（ｔ１−ｔ３）を満たすことが要求されていることについて述べたが、この条件式（外輪帯においてこの条件式中のｋ１ｘ，ｋ２ｘ，ｋ３ｘのｘは、ｘ＝ｏとする）は、第３の回折領域５３においても考慮されるものである。そして、この外輪帯としての第３の回折領域５３においては、上述のような第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう対物レンズ３４を介して集光する第１の波長の光ビームの回折次数ｋｏの回折光を回折効率を高い状態で発生させるという機能を考慮すると、プロットされるＰλ１を設計直線上に位置させれば良いが、さらに第２の波長若しくは第３の波長、又は第２及び第３の波長、についてフレア化させるために、それぞれ対応するＰλ２，Ｐλ３について、故意にこの設計直線上から乖離させるような設計直線を選択するようにすればよい。
【０２６１】
すなわち、Ｐλ２について設計直線から乖離させたような設計直線に基づき形成された対物レンズ３４を構成することにより、第２の波長の光ビームの当該回折次数の回折光を第２の光ディスクの信号記録面に焦点を結像させた状態からずらすことができ、実質的に第２の光ディスクの信号記録面に集光される第２の波長の光ビームの光量を低減させることができ、これにより、上述の第２の波長の光ビームに対する開口制限を確実且つ良好に行うことを可能とする。また、Ｐλ３について設計直線から乖離させたような設計直線に基づき形成された対物レンズ３４を構成することにより、第３の波長の光ビームの当該回折次数の回折光を第３の光ディスクの信号記録面に焦点を結像させた状態からずらすことができ、実質的に第３の光ディスクの信号記録面に集光される第３の波長の光ビームの光量を低減させることができ、これにより、上述の第３の波長の光ビームに対する開口制限を確実且つ良好に行うことを可能とする。また、Ｐλ２及びＰλ３の両者について設計直線から乖離させたような設計直線に基づき形成された対物レンズ３４を構成することにより、上述した両方の効果、すなわち、対応する光ディスクの信号記録面に集光される第２及び第３の波長の光ビームの光量を低減させることを可能とする。
【０２６２】
具体的には、図２１に示すような（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋２，＋２）とした場合には、Ｐλ２及びＰλ３の両者が設計直線Ｌ２３から乖離されており、当初から期待されていた第３の回折領域５３に形成された回折構造により第２及び第３の波長の当該回折次数の回折光の回折効率を低減させる効果に加え、このフレア化の効果をさらに得て、これらの構成からさらに一層第２及び第３の光ディスクにそれぞれ入射してしまう第２及び第３の波長の光ビームの光量を抑えることを可能とする。
【０２６３】
以下に、上述した内輪帯である第１の回折領域５１と、中輪帯である第２の回折領域５２と、外輪帯である第３の回折領域５３とを有する回折部５０の具体的な実施例として、深さｄ及びブレーズ形状又は階段形状におけるステップ数Ｓについての具体的な数値を挙げ、各波長の光ビームに対して支配的となる回折次数の回折光の回折次数、及び、その回折次数の回折光の回折効率について表４及び後述の表５に示す。尚、表４は、回折部５０の実施例１を示すものであり、表５は、回折部５０の実施例２を示すものであり、表４及び表５中ｋ１は、各輪帯における第１の波長の光ビームの回折効率が最大となる回折次数（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）、すなわち、対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、ｅｆｆ１は、第１の波長の光ビームの当該回折次数（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）の回折効率を示し、ｋ２は、第２の波長の光ビームの回折効率が最大となる回折次数（ｋ２ｉ，ｋ２ｍ，ｋ２ｏ）、特に内輪帯及び中輪帯においては対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、ｅｆｆ２は、第２の波長の光ビームの当該回折次数（ｋ２ｉ，ｋ２ｍ，ｋ２ｏ）の回折効率を示し、ｋ３は、第３の波長の光ビームの回折効率が最大となる回折次数（ｋ３ｉ，ｋ３ｍ，ｋ３ｏ）、特に内輪帯においては対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、ｅｆｆ３は、第３の波長の光ビームの当該回折次数（ｋ３ｉ，ｋ３ｍ，ｋ３ｏ）の回折効率を示し、ｄは、各回折領域の溝深さを示し、Ｓは、階段形状の場合におけるステップ数又は「∞」とあるのはブレーズ形状であることを示すものである。また、表４及び表５中「※」は、上述のフレア化により効率が問題とならない状態を示すものである。
【０２６４】
【表４】
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【０２６５】
ここで、表４に示す実施例１について説明する。実施例１の内輪帯においては、表４に示すように、溝深さｄ＝３．８（μｍ）のステップ数Ｓ＝４の階段形状としたときの、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉ＝＋１の回折効率ｅｆｆ１＝０．８１であり、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉ＝−１の回折効率ｅｆｆ２＝０．６２であり、第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｉ＝−２の回折効率ｅｆｆ３＝０．５７である。この実施例１の内輪帯のさらに具体的な説明については、図９を用いて上述したのでここでは詳細な説明は省略する。
【０２６６】
また、実施例１の中輪帯においては、表４に示すように、溝深さｄ＝２．４（μｍ）のブレーズ形状（Ｓ＝∞）としたとき、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ＝＋３の回折効率ｅｆｆ１＝０．９６であり、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍ＝＋２の回折効率ｅｆｆ２＝０．９３である。また、この領域を通過する第３の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ３ｍ＝＋２の回折効率ｅｆｆ３は、０．４程度存在するが、図１９を用いて上述したようにスポットがフレア化されるため、結像には寄与しない。
【０２６７】
次に、この実施例１の中輪帯について図２２（ａ）〜図２２（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２２（ａ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第１の波長の光ビームの＋３次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２２（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第２の波長の光ビームの＋２次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２２（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第３の波長の光ビームの＋２次回折光の回折効率の変化を示す図である。図２２（ａ）〜図２２（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、横軸が２４００ｎｍの位置において、図２２（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９６であり、図２２（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．９３であり、図２２（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．４程度であるが、スポットがフレア化される。
【０２６８】
また、上述した実施例１の中輪帯においては、上述した（波長×回折次数）と、保護層厚さとの関係における設計直線のうち、保護層厚さを示す縦軸をＹ軸としたときのＹ切片位置及び傾きを対物レンズの設計によって変動させて第３の波長についてフレア化している。よって、このような設計直線に基づいて適切な対物レンズ設計を行えば、第３の波長の光ビームの光量をさらに抑えてこの第３の波長の光ビームに対して良好な開口制限を行うことができる。具体的には、実施例１の中輪帯は、図１９に示すように、各回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（＋３，＋２，＋２）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ２２に示すような設計直線を設定したものである。図１９において、第１の波長の設計点Ｐλ１と第２の波長の設計点Ｐλ２とは、設計直線Ｌ２２上に位置するために、回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍの回折光の収差は略０となる。一方、第３の波長におけるプロットされた点Ｐλ３は、収差ゼロ設計点とはかなりの乖離を有しており、上述したようなフレア化されていることを示している。尚、図１９においては、ｋ３ｍ＝＋２のプロットしか示していないが、第３の波長においてその他の回折次数でも同様に設計直線Ｌ２２から乖離していることとなる。この結果、第３の波長においては収差が取れ残り、すなわち、結果としてこの中輪帯を通過した第３の波長の光ビームは信号記録面に結像しないで、第３の光ディスクに入射してしまう第３の波長の光ビームの光量を抑えることができる。この結果、図２２に示すように第３の波長の光ビームの回折効率が存在しても、これらの光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．４５）を実現することができる。
【０２６９】
また、実施例１の外輪帯においては、表４に示すように、溝深さｄ＝３．１（μｍ）のブレーズ形状（Ｓ＝∞）としたときの、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏ＝＋４の回折効率ｅｆｆ１＝１．０である。また、この領域を通過する第２の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ２ｏ＝＋２の回折効率ｅｆｆ２は、０．６程度存在するが、図２１を用いて上述したようにスポットがフレア化されるため、結像には寄与しない。さらに、この領域を通過する第３の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ３ｏ＝＋２の回折効率ｅｆｆ３は、１．０程度存在するが、図２１を用いて上述したようにスポットがフレア化されるため、結像には寄与しない。
【０２７０】
次に、この実施例１の外輪帯について図２３（ａ）〜図２３（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２３（ａ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第１の波長の光ビームの＋４次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２３（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第２の波長の光ビームの＋２次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２３（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第３の波長の光ビームの＋２次回折光の回折効率の変化を示す図である。図２３（ａ）〜図２３（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、横軸が３１００ｎｍの位置において、図２３（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、１．０であり、図２３（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．６程度であるが、スポットがフレア化され、図２３（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、１．０程度であるが、スポットがフレア化される。
【０２７１】
また、上述した実施例１の外輪帯においても、上述した実施例１の中輪帯の場合と同様に、対物レンズの設計直線を変動させて、第２及び第３の波長についてフレア化して、良好な開口制限を行うように構成している。具体的には、実施例１の外輪帯は、図２１に示すように、各回折次数（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋２，＋２）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ２３に示すような設計直線を設定したものである。図２１において、第１の波長の設計点Ｐλ１は、設計直線Ｌ２３上に位置するために、回折次数ｋ１ｏの回折光の収差は略０となる。一方、第２及び第３の波長におけるプロットされた点Ｐλ２，Ｐλ３は、収差ゼロ設計点とはかなりの乖離を有しており、上述したようなフレア化されていることを示している。尚、図２１においては、（ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋２，＋２）のプロットしか示していないが、第２及び第３の波長においてその他の回折次数でも同様に設計直線Ｌ２３から乖離していることとなる。この結果、第２の波長においては収差が取れ残り、すなわち、結果としてこの外輪帯を通過した第２及び第３の波長の光ビームは信号記録面に結像しないで、それぞれ第２及び第３の光ディスクに入射してしまう第２及び第３の波長の光ビームの光量を抑えることができる。この結果、図２３に示すように第２の波長の光ビームの回折効率が存在しても、この光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．６）を実現することができ、また、図２３に示すように第３の波長の光ビームの回折効率が存在しても、この光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．４５）を実現することができる。
【０２７２】
以上のように実施例１及び後述の実施例２の外輪帯は、回折面をブレーズ化している構成から、後述のように対物レンズの一方の面にこの回折部を設けるような場合にも、外輪帯という性質上レンズ外周部のレンズ面の傾斜のきつい曲面に対しても比較的容易に回折溝を形成できる。
【０２７３】
次に、表５に示す実施例２について説明する。
【０２７４】
【表５】
2010055693.tif 000039
【０２７５】
実施例２の内輪帯においては、表５に示すように、溝深さｄ＝６．９（μｍ）のステップ数Ｓ＝３の階段形状としたときの、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉ＝０の回折効率ｅｆｆ１＝０．９８であり、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉ＝−１の回折効率ｅｆｆ２＝０．７８であり、第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｉ＝−２の回折効率ｅｆｆ３＝０．３９である。
【０２７６】
次に、この実施例２の内輪帯について図２４（ａ）〜図２４（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２４（ａ）は、ステップ数Ｓ＝３の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第１の波長の光ビームの０次光の回折効率の変化を示す図であり、図２４（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝３の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第２の波長の光ビームの−１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２４（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝３の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第３の波長の光ビームの−２次回折光の回折効率の変化を示す図である。図２４（ａ）〜図２４（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、横軸が６９００ｎｍの位置において、図２４（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９８であり、図２４（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．７８であり、図２４（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．３９である。
【０２７７】
尚、この実施例２の内輪帯においても、ここで選択された回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（０，−１，−２）は、上述の条件式（９）（条件式中のｋ１ｘ，ｋ２ｘ，ｋ３ｘのｘは、ｘ＝ｉとする）を満たしており、各光ディスクの信号記録面上の球面収差を補正して低減できる回折次数である。さらに具体的には、図２７に示すように、各プロットＰλ１，Ｐλ２，Ｐλ３が略設計直線である直線Ｌ２４上に一直線に位置することとなる。ここで、厳密には、図７を用いて上述したのと同様に、第２及び第３の波長λ２，λ３を発散光として入射させることで、完全に一直線上に位置させるものとする。
【０２７８】
実施例２の中輪帯においては、表５に示すように、溝深さｄ＝１１．６５（μｍ）のステップ数Ｓ＝５の階段形状としたときの、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ＝０の回折効率ｅｆｆ１＝０．９６であり、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍ＝−１の回折効率ｅｆｆ２＝０．８１である。また、この領域を通過する第３の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ３ｍ＝−３の回折効率ｅｆｆ３は、０．４程度存在するが、上述したようにスポットがフレア化される（図２８参照）ため、結像には寄与しない。
【０２７９】
次に、この実施例２の中輪帯について図２５（ａ）〜図２５（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２５（ａ）は、ステップ数Ｓ＝５の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第１の波長の光ビームの０次光の回折効率の変化を示す図であり、図２５（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝５の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第２の波長の光ビームの−１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２５（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝５の階段形状の溝深さｄを変化させた場合の、第３の波長の光ビームの−３次回折光の回折効率の変化を示す図である。図２５（ａ）〜図２５（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、横軸が１１６５０ｎｍの位置において、図２５（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９６であり、図２５（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．８１であり、図２５（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．４程度であるが、スポットがフレア化される。
【０２８０】
また、この実施例２の中輪帯においても、上述した実施例１の中輪帯の場合と同様に、対物レンズの設計直線を変動させて、第３の波長についてフレア化して、良好な開口制限を行うように構成している。具体的には、実施例２の中輪帯は、図２８に示すように、各回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（０，−１，−３）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ２５に示すような設計直線を設定したものである。図２８において、第１の波長の設計点Ｐλ１と第２の波長の設計点Ｐλ２とは、設計直線Ｌ２５上に位置するために、回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍの回折光の収差は略０となる。一方、第３の波長におけるプロットされた点Ｐλ３は、収差ゼロ設計点とはかなりの乖離を有しており、上述したようなフレア化されていることを示している。尚、図２８においては、ｋ３ｍ＝−３のプロットしか示していないが、第３の波長においてその他の回折次数でも同様に設計直線Ｌ２５から乖離していることとなる。この結果、第３の波長においては収差が取れ残り、すなわち、結果としてこの中輪帯を通過した第３の波長の光ビームは信号記録面に結像しないで、第３の光ディスクに入射してしまう第３の波長の光ビームの光量を抑えることができる。この結果、図２５に示すように第３の波長の光ビームの回折効率が少し存在しても、これらの光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．４５）を実現することができる。
【０２８１】
また、実施例２の外輪帯においては、表５に示すように、溝深さｄ＝０．８（μｍ）のブレーズ形状（Ｓ＝∞）としたときの、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏ＝＋１の回折効率ｅｆｆ１＝１．０である。また、この領域を通過する第２の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ２ｏ＝＋１の回折効率ｅｆｆ２は、０．６程度存在するが、上述したようにスポットがフレア化される（図４１参照）ため、結像には寄与しない。さらに、この領域を通過する第３の波長の光ビームの支配的、すなわち最大回折効率となる回折次数ｋ３ｏ＝＋１の回折効率ｅｆｆ３は、０．４程度存在するが、上述したようにスポットがフレア化されるため、結像には寄与しない。
【０２８２】
次に、この実施例２の外輪帯について図２６（ａ）〜図２６（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２６（ａ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第１の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２６（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第２の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示すとともに、不要光となる０次光の回折効率の変化を示す図であり、図２６（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝∞のブレーズ形状の溝深さｄを変化させた場合の、第３の波長の光ビームの＋１次回折光の回折効率の変化を示すとともに、不要光となる０次光の回折効率の変化を示す図である。図２６（ａ）〜図２６（ｃ）中において横軸は、溝深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は、回折効率（光の強度）を示す図である。そして、横軸が８００ｎｍの位置において、図２６（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、１．０であり、図２６（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．６程度であるが、スポットがフレア化され、図２６（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．４程度であるが、スポットがフレア化される。
【０２８３】
また、この実施例２の外輪帯においても、上述した実施例１の外輪帯の場合と同様に、対物レンズの設計直線を変動させて、第２及び第３の波長についてフレア化して、良好な開口制限を行うように構成している。具体的には、実施例２の外輪帯は、図２９に示すように、各回折次数（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋１，＋１）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ２６に示すような設計直線を設定したものである。図２９において、第１の波長の設計点Ｐλ１は、設計直線Ｌ２６上に位置するために、回折次数ｋ１ｏの回折光の収差は略０となる。一方、第２及び第３の波長におけるプロットされた点Ｐλ２，Ｐλ３は、収差ゼロ設計点とはかなりの乖離を有しており、上述したようなフレア化されていることを示している。尚、図２９においては、（ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋１）のプロットしか示していないが、第２及び第３の波長において、例えば０次光のようなその他の回折次数でも同様に設計直線Ｌ２６から乖離していることとなる。この結果、第２及び第３の波長においては収差が取れ残り、すなわち、結果としてこの外輪帯を通過した第２及び第３の波長の光ビームは信号記録面に結像しないで、それぞれ第２及び第３の光ディスクに入射してしまう第２及び第３の波長の光ビームの光量を抑えることができる。この結果、図２６に示すように第２の波長の光ビームの回折効率が存在しても、これらの光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．６）を実現することができ、また、図２６に示すように第３の波長の光ビームの回折効率が存在しても、この光ビームは結像に対して寄与せず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．４５）を実現することができる。
【０２８４】
以上のような内輪帯、中輪帯及び外輪帯を備える実施例１及び実施例２の回折部では、上述した（１４Ｂ）式の関係を満たすとともに、各波長に対する回折効率が対応する各輪帯に亘って良好であり、十分な効率が得られるとともに、不要光の問題も解消できていることが確認できる。また、上述したように、内輪帯をステップ形状（階段形状）にし、外輪帯をブレーズ形状としていることから、製造上も有利な構成となっている。
【０２８５】
また、次に、上述した内輪帯である第１の回折領域５１と、中輪帯である第２の回折領域５２とについて、上述した（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６’）式で規定されるパラメータについて具体的な数値を挙げた実施例３〜７について説明する。ここでは、第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数Ｎｉ及び第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数Ｎｍや、φｒａｔｅ、Ａｔｙｐとして具体的な数値を挙げ、各実施例における不要光乖離量等について表６に示す。尚、外輪帯である第３の回折領域５３の具体的な数値は省略し、（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６’）式等の効果について確認するものとする。
【０２８６】
尚、表６中、ｋ１は、内輪帯における第１の波長の光ビームの回折次数（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ）を示し、すなわち、対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、Ｎｉは、第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、ｋ２は、中輪帯における第２の波長の光ビームの回折次数（ｋ２ｉ，ｋ２ｍ）を示し、すなわち、対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、Ｎｍは、第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示し、φｒａｔｅは、上記の（４０）式より算出した値を示し、Ｒｉは、第１の内輪帯の外径の半径［ｍｍ］を示し、Ｒｍは、中輪帯の外径の半径［ｍｍ］を示し、Ａｍｉｎ’は、上記の（５５ｂ’）式より算出した値を示し、Ａｔｙｐは、上記の（５５ａ）式より算出した値を示し、Ａｍａｘ’は、上記の（５５ｃ’）式より算出した値を示し、Δは、不要光乖離量を示し、ＲＭＳは、三波長残留収差を示す。また、表６中には、実施例３〜７と比較するための比較例１〜３の各値を示す。
【０２８７】
【表６】
2010055693.tif 000040
【０２８８】
ここで、表６に示す実施例３乃至７と、比較例１乃至３について説明する。
【０２８９】
表６に示すように、実施例３では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを１２周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−１とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１２周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．６２であり、Ａｍｉｎ’＝０．８５であり、Ａｔｙｐ＝１．３５であり、Ａｍａｘ’＝２．６０であり、不要光乖離量Δは、３６２（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１６．６（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９０】
実施例４では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを１３周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを７周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝０．８１であり、Ａｍｉｎ’＝０．４２であり、Ａｔｙｐ＝０．７３であり、Ａｍａｘ’＝１．８３であり、不要光乖離量Δは、４１２（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、２０．７（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９１】
実施例５では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを３３周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを９周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２４（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝０．５０であり、Ａｍｉｎ’＝０．３５であり、Ａｔｙｐ＝０．５１であり、Ａｍａｘ’＝１．０７であり、不要光乖離量Δは、８４６（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、３４．３（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９２】
実施例６では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを１２周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１２周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．３１であり、Ａｍｉｎ’＝０．８５であり、Ａｔｙｐ＝１．３５であり、Ａｍａｘ’＝２．６０であり、不要光乖離量Δは、５３３（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１６．８（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９３】
実施例７では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを９周期とし、外径の半径Ｒｉを１．０４（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを６周期とし、外径の半径Ｒｍを１．３７（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．００であり、Ａｍｉｎ’＝０．２７であり、Ａｔｙｐ＝０．９１であり、Ａｍａｘ’＝３．９２であり、不要光乖離量Δは、３３４（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１８．１（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９４】
比較例１では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを２周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを３とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを＋２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１６周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１１．１６であり、Ａｍｉｎ’＝２．９１であり、Ａｔｙｐ＝１０．８３であり、Ａｍａｘ’＝２７．７９であり、不要光乖離量Δは、３１（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１４．８（ｍλｒｍｓ）であった。
【０２９５】
比較例２では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを１３周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１７周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２５（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．３１であり、Ａｍｉｎ’＝１．３８であり、Ａｔｙｐ＝２．３２であり、Ａｍａｘ’＝４．０３であり、三波長残留収差ＲＭＳは、６７１８（ｍλｒｍｓ）であった。ここで、三波長残留収差ＲＭＳが大きく、この点で問題があるため、不要光乖離量Δの値については、「−」として省略する。
【０２９６】
比較例３では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを６周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを＋２とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを＋１とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１９周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２５（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１１．０６であり、Ａｍｉｎ’＝２．４０であり、Ａｔｙｐ＝５．６３であり、Ａｍａｘ’＝１０．５０であり、三波長残留収差ＲＭＳは、５４０．９（λｒｍｓ）であった。ここで、三波長残留収差ＲＭＳが大きく、この点で問題があるため、不要光乖離量Δの値については、「−」として省略する。
【０２９７】
したがって、実施例３乃至７においてはいずれも、不要光乖離量が４０μｍ以上を有し、不要光焦点と正規光焦点とが干渉することを防止することができる。これは内輪帯の周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２０）式の関係を満たしているとともに、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（２１）式の関係を満たし、さらに上記の（５５ｂ’）式も満たしているためである。
【０２９８】
また、上記の（２９）式及び（３１）式の関係も満たしているため、回折格子形成時の効率低下を回避し、対物レンズからの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０２９９】
これに対して、比較例１は、内輪帯の不要光乖離量が４０μｍより小さく、不要光焦点と正規光焦点とが干渉することを回避することができない構成となっている。これは、内輪帯の周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２０）式の関係を満たさないためである。
【０３００】
以上のように、上述した内輪帯及び中輪帯を備える実施例３乃至７の回折部では、上述した（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６’）式の関係を満たすため、不要光乖離量も適正な範囲に抑えることができ、さらに、三波長残留収差についても十分に低減できることが確認できる。これに対して、比較例２は、φｒａｔｅがＡｍｉｎ’を下回っており、このために３波長残留収差が非常に大きな値となっている。また比較例３はφｒａｔｅがＡｍａｘ’を上回っており、このために３波長残留収差が非常に大きな値となっている。このためいずれも実用的ではない解となっている。
【０３０１】
また、次に、上述した内輪帯である第１の回折領域５１と、中輪帯である第２の回折領域５２とについて、上述した（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６）式で規定されるパラメータについて具体的な数値を挙げた実施例８〜１２について説明する。ここでは、第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数Ｎｉ及び第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数Ｎｍや、φｒａｔｅ、Ａｔｙｐとして具体的な数値を挙げ、各実施例における不要光乖離量等について表７に示す。尚、上述した表６と同様に外輪帯である第３の回折領域５３の具体的な数値は省略し、（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６）式等の効果について確認するものとする。
【０３０２】
尚、表７中、ｋ１は、内輪帯における第１の波長の光ビームの回折次数（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ）を示し、すなわち、対物レンズ３４を介して第１の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、Ｎｉは、第１の回折領域の第１の回折構造における周期構造の周期数を示し、ｋ２は、中輪帯における第２の波長の光ビームの回折次数（ｋ２ｉ，ｋ２ｍ）を示し、すなわち、対物レンズ３４を介して第２の光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するように集光する回折次数を示し、Ｎｍは、第２の回折領域の第２の回折構造における周期構造の周期数を示し、φｒａｔｅは、上記の（４０）式より算出した値を示し、Ｒｉは、第１の内輪帯の外径の半径［ｍｍ］を示し、Ｒｍは、中輪帯の外径の半径［ｍｍ］を示し、Ａｍｉｎは、上記の（５５ｂ）式より算出した値を示し、Ａｔｙｐは、上記の（５５ａ）式より算出した値を示し、Ａｍａｘは、上記の（５５ｃ）式より算出した値を示し、Δは、不要光乖離量を示し、ＲＭＳは、三波長残留収差を示す。また、表７中には、実施例８乃至１２と比較するための比較例４乃至６の各値を示す。
【０３０３】
【表７】
2010055693.tif 000041
【０３０４】
ここで、表７に示す実施例８乃至１２と、比較例４乃至６について説明する。
【０３０５】
表７に示すように、実施例８では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを１２周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−１とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１２周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．６２であり、Ａｍｉｎ＝１．１６であり、Ａｔｙｐ＝１．３５であり、Ａｍａｘ＝１．８１であり、不要光乖離量Δは、３６２（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１６．６（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３０６】
実施例９では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを１３周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを７周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝０．８１であり、Ａｍｉｎ＝０．６３であり、Ａｔｙｐ＝０．７３であり、Ａｍａｘ＝１．７７であり、不要光乖離量Δは、４１２（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、２０．７（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３０７】
実施例１０では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを３３周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを９周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２４（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝０．５０であり、Ａｍｉｎ＝０．４７であり、Ａｔｙｐ＝０．５１であり、Ａｍａｘ＝０．８３であり、不要光乖離量Δは、８４６（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、３４．３（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３０８】
実施例１１では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを１２周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１２周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．３１であり、Ａｍｉｎ＝１．１６であり、Ａｔｙｐ＝１．３５であり、Ａｍａｘ＝２．８６であり、不要光乖離量Δは、５３３（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１６．８（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３０９】
実施例１２では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを９周期とし、外径の半径Ｒｉを０．９１（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを６周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２０（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．００であり、Ａｍｉｎ＝０．７４であり、Ａｔｙｐ＝０．９０であり、Ａｍａｘ＝２．３０であり、不要光乖離量Δは、３３４（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１８．１（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３１０】
比較例４では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−１とし、周期構造の周期数Ｎｉを２周期とし、外径の半径Ｒｉを１．０４（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを３とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを＋２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１６周期とし、外径の半径Ｒｍを１．３７（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１１．１６であり、Ａｍｉｎ＝４．０４であり、Ａｔｙｐ＝１０．８８であり、Ａｍａｘ＝２４．２８であり、不要光乖離量Δは、３１（μｍ）であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１４．８（ｍλｒｍｓ）であった。
【０３１１】
比較例５では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを１３周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを０とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを−２とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを１２周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２５（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１．３１であり、Ａｍｉｎ＝１．６４であり、Ａｔｙｐ＝１．６４であり、Ａｍａｘ＝２．６４であり、三波長残留収差ＲＭＳは、２３５０（ｍλｒｍｓ）であった。ここで、三波長残留収差ＲＭＳが大きく、この点で問題があるため、不要光乖離量Δの値については、「−」として省略する。
【０３１２】
比較例６では、内輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｉを＋１とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｉを−２とし、周期構造の周期数Ｎｉを５周期とし、外径の半径Ｒｉを１．００（ｍｍ）とした。また、中輪帯において、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍを＋２とし、第２の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｍを＋１とし、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍを２０周期とし、外径の半径Ｒｍを１．２５（ｍｍ）とした。このとき、φｒａｔｅ＝１１．０６であり、Ａｍｉｎ＝４．５０であり、Ａｔｙｐ＝７．１１であり、Ａｍａｘ＝１０．５１であり、三波長残留収差ＲＭＳは、１０４．３（ｍλｒｍｓ）であった。ここで、三波長残留収差ＲＭＳが大きく、この点で問題があるため、不要光乖離量Δの値については、「−」として省略する。
【０３１３】
したがって、実施例８乃至１２においてはいずれも、不要光乖離量が４０μｍ以上を有し、不要光焦点と正規光焦点とが干渉することを防止することができる。これは内輪帯の周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２０）式の関係を満たしているとともに、中輪帯の周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（２１）式の関係を満たし、さらに上記の（５６）式も満たしているためである。
【０３１４】
また、上記の（２９）式及び（３１）式の関係も満たしているため、回折格子形成時の効率低下を回避し、対物レンズからの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０３１５】
これに対して、比較例４は、内輪帯の不要光乖離量が４０μｍより小さく、不要光焦点と正規光焦点とが干渉することを回避することができない構成となっている。これは、内輪帯の周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２０）式の関係を満たさないためである。これに対して、比較例５は、φｒａｔｅがＡｍｉｎを下回っており、このために３波長残留収差が非常に大きな値となっている。また比較例６はφｒａｔｅがＡｍａｘを上回っており、このために３波長残留収差が非常に大きな値となっている。このためいずれも実用的ではない解となっている。
【０３１６】
以上のように、上述した内輪帯及び中輪帯を備える実施例３乃至７の回折部では、上述した（２０）式、（２１）式、（２９）式、（３１）式及び（５６）式の関係を満たすため、不要光乖離量も適正な範囲に抑えることができ、さらに、三波長残留収差についても十分に低減できることが確認できる。
【０３１７】
尚、上述では、内輪帯として複数の段部を有する階段構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された階段形状の回折構造が形成された第１の回折領域５１と、中輪帯として複数の段部を有する階段構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された階段形状又はブレーズ形状の回折構造が形成された第２の回折領域５２，５２Ｂと、外輪帯としてブレーズ形状の回折構造が形成された第３の回折領域５３とを備えるものとして説明したが、これに限られるものではなく、内輪帯及び中輪帯においては、上述の選択される回折次数の関係を満足すれば非周期構造の回折構造を有して構成してもよい。
【０３１８】
例えば、第１の回折領域は、上述したように所望の位相差を付与する非周期構造が輪帯の半径方向に形成された非周期形状の回折構造が形成されるように構成してもよく、また、第２の回折領域は、上述したように所望の位相差を付与する非周期構造が輪帯の半径方向に形成された非周期形状の回折構造が形成されるように構成してもよい。第１及び第２の回折領域に、非周期形状の回折構造を設ける場合には、設計の自由度が広がり、より所望の回折効率を得ることができとともに、回折効率の温度特性の点で有利な構成である。
【０３１９】
また、以上で説明した第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３の変形例としては、第３の回折領域を所謂非球面連続面として形成してもよい。すなわち、上述のような第３の回折領域５３に換えて、レンズ曲面の屈折力により、第１の波長の光ビームに対しては所定の屈折力を付与して球面収差のない状態で対応する光ディスクに集光させるとともに、第２及び第３の波長の光ビームに対しては適切に開口制限を行うように構成してもよい。換言すると、第３の光ディスクの開口数に対応するような領域に形成され内輪帯として複数の段部を有する階段構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された階段形状の回折構造が形成された第１の回折領域５１と、第２の光ディスクの開口数に対応するような領域に形成され中輪帯として複数の段部を有する階段構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された階段形状又はブレーズ形状の回折構造が形成された第２の回折領域５２，５２Ｂと、第１の光ディスクの開口数に対応するような領域に形成され、通過する第１の波長の光ビームを対応する第１の光ディスクの信号記録面に集光させるとともに通過する第２及び第３の波長の光ビームをそれぞれ対応する第２及び第３の光ディスクの信号記録面に集光しないようにさせる領域とを有する回折部として構成してもよい。かかる外輪帯を非球面連続面として構成する例については、図３０を用いて後述する。
【０３２０】
以上のような構成とされた第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、第１の回折領域５１を通過する第１乃至第３の波長の光ビームを、３波長に共通の対物レンズ３４の屈折力によりそれぞれ対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させるとともに対物レンズ３４の屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができ、第２の回折領域５２を通過する第１及び第２の波長の光ビームを、共通の対物レンズ３４の屈折力によりそれぞれ対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させるとともに対物レンズ３４の屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができ、第３の回折領域５３を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ３４の屈折力により対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させるとともに対物レンズ３４の屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。ここで、「球面収差が発生しない発散角の状態」には、発散状態、収束状態及び平行光の状態も含み、球面収差がレンズ曲面の屈折力により補正される状態を意味するものとする。
【０３２１】
すなわち、光ピックアップ３の光学系における第１乃至第３の出射部と信号記録面との間の光路上に配置される対物レンズ３４の一面に設けられた回折部５０は、それぞれの領域（第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３）を通過するそれぞれの波長の光ビームを信号記録面に発生する球面収差を低減する状態となるように回折力を付与することができるので、光ピックアップ３において第１乃至第３の波長の光ビームを共通の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面に集光させたときの信号記録面に発生する球面収差を極限まで低減することができ、すなわち、３種類の光ディスクに対して３種類の波長と共通の対物レンズ３４とを用いた光ピックアップの３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して適切に情報信号の記録及び／又は再生を可能とする。
【０３２２】
また、上述したような第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３からなる回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択されて支配的とされて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）が、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するようにされていることから、適切に球面収差を低減できる回折次数の回折光を支配的とすることで、各波長の光ビームを対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができるとともに、各波長の光ビームを使用する場合の作動距離と、各波長に対する焦点距離を適切な状態にすることができ、すなわち第３の波長λ３を使用する場合の作動距離を確保するために第１の波長λ１に対する焦点距離が長くなり過ぎることを防止して、対物レンズのレンズ径が大きくなることや光ピックアップ全体の大型化する等の問題を防止できる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、適切な作動距離と焦点距離を確保して光学部品や光ピックアップの大型化させることなく、各波長の光ビームを高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現し、すなわち３種類の光ディスクに対して３種類の波長と共通の対物レンズを用いた光ピックアップの３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して適切に情報信号の記録及び／又は再生を可能とする。
【０３２３】
また、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択されて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数のうち、ｋ１ｉ，ｋ３ｉがそれぞれ、（−２，−３）、（−１，−２）、（−１，−３）、（０，−２）、（０，−３）、（１，−２）、（１，−３）、（２，−１）、（２，−２）、（２，−３）、（３，０）、（３，−１）、（３，−２）、又は（３，−３）である構成により、適切に球面収差を低減できる回折次数の回折光を支配的とすることで、各波長の光ビームを対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができるとともに、各波長の光ビームを使用する場合の作動距離と、各波長に対する焦点距離を適切な状態にすることができ、すなわち第３の波長λ３を使用する場合の作動距離を確保するために第１の波長λ１に対する焦点距離が長くなり過ぎることを防止して、対物レンズのレンズ径が大きくなることや光ピックアップ全体の大型化する等の問題を防止できるのに加えて、上述した内輪帯を構成する際の第３の観点で説明したように、必要となる溝深さが深くなりすぎることを防止する製造上有利な構成であるので、製造工程を簡素化できるとともに、形成精度の悪化を防止することができる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、適切な作動距離と焦点距離を確保して光学部品や光ピックアップを大型化させることなく、また、製造工程を簡素化するとともに形成精度の悪化を防止して、高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現する。
【０３２４】
また、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１が、複数の段部を有する階段構造が輪帯の半径方向に連続的に形成された階段形状の回折構造が形成され、第３の回折領域５３が、ブレーズ形状の回折構造が形成されている構成とされている。かかる回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１乃至第３の波長に対して所定の状態となるような回折力を付与するとともに高い回折効率とする必要性のある内輪帯をステップ形状で形成した構成により、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止できる。
【０３２５】
また、かかる回折部５０を有する対物レンズ３４は、対物レンズの一方の面に一体形成されるとともに最も外側に設けられる外輪帯をブレーズ形状で形成した構成により、３波長対応レンズのような極めてレンズ曲面が急峻な曲率を有している部分に回折構造を形成する際に有利な構成であり、製造を容易にし且つ形成精度の悪化を防止することができる。
【０３２６】
また、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、対物レンズ３４の入射側の面に入射する際の、第１の波長の光ビームが無限光学系、すなわち略平行光とされ、第２及び第３の波長の光ビームが有限光学系、すなわち発散光とされて入射される構成により、図６，図７及び図２６を用いて説明したように、３波長の選択された回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉに対して所定の回折効率を球面収差補正の可能性を考慮する必要のある内輪帯である第１の回折領域５１を通過する光ビームを、高い回折効率且つ球面収差のない状態で対応する光ディスクの信号記録面に適切に集光することができる。
【０３２７】
さらに、かかる回折部５０を有する対物レンズ３４は、対物レンズの入射側の面に入射する際の、第１の波長の光ビームが略平行光とされ、第２及び第３の波長の光ビームが発散光とされて入射される構成により、中輪帯や外輪帯で、図１９、図２１、図２７、図２８で説明したようなフレア化を行う際の自由度を向上し、自由度を向上させてフレア化の効果を享受することにより、中輪帯や外輪帯の回折構造選択の自由度を向上させて、すなわち、より高効率が得られるとともに、構成自体の簡素化を実現して、さらにはこれによる形成精度の悪化等についても防止できる。このように、かかる回折部５０を有する対物レンズ３４は、対物レンズ３４の入射側の面に入射する際の、第１の波長の光ビームが略平行光とされ、第２及び第３の波長の光ビームが発散光とされて入射される構成により、各波長に対して高い回折効率且つ球面収差のない状態で対応する光ディスクの信号記録面に適切に集光することを、より簡素な構成で実現することを可能とする。
【０３２８】
尚、後述のように回折部５０が対物レンズと別体の回折光学素子３５Ｂ（図４１参照）に設けられる場合には、対物レンズ及び回折部が設けられた回折光学素子のうち第１乃至第３の出射部に近接する側に配置される側の素子の入射側の面に入射する際の、第１の波長の光ビームが略平行光とされ、第２及び第３の波長の光ビームが発散光とされて入射されるように構成すれば同様の効果が得られる。
【０３２９】
さらに、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択されて支配的とされて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）が、（１，−１，−２）、（０，−１，−２）、（１，−２，−３）又は（０，−２，−３）とされていることにより、内輪帯を構成する際の第１の観点で述べたような各波長における球面収差を低減でき、第２の観点で述べたような各波長における作動距離及び焦点距離を最適なものにでき、第３及び第４の観点で述べたような製造上有利な構成とでき、さらに、各波長のそれぞれ選択された回折次数の回折効率を十分に高く設定でき、且つ、階段形状での構成を可能とすることから不要光の回折効率を抑えるとともに、隣接回折次数の回折効率を低くできることから、不要光の悪影響を極力抑えることを実現できる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、より具体的な構成を考慮して小型化や構成の有利さ等を考慮した上で、より有利な構成で、高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現する。
【０３３０】
さらに、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような回折次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域５２により選択されて支配的とされて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，＋１）、（−１，−１）、（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）、（＋１，０）又は（−１，０）とされていることにより、例えば階段形状又は非周期形状での回折効率が有利な構成を可能とし、内輪帯及び中輪帯の構成としてそれぞれの機能を十分に発揮することができる。すなわち、このような第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、特に中輪帯を構成する際の第２の観点で述べたような内輪帯及び中輪帯における回折機能による像点位置を一致させるのがより容易な構成とされていることにより、中輪帯に入射した第１及び第２の波長の光ビームを、内輪帯により上述のように収差を低減された光ビームとの関係を最適な状態として、且つ球面収差を十分に低減することを実現できる。さらに、かかる第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、第１及び第２の波長に対しては球面収差を補正した状態で高い回折効率を得ることができるとともに第３の波長に対しては適切に開口制限を行うことを実現し、また、製造上有利な構成とすることができる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、構成の有利さ等を考慮した上で、より有利な構成で、高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現する。
【０３３１】
さらに、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような回折次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域５２により選択されて支配的とされて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋３，＋２）、（−３，−２）、（＋２，＋１）又は（−２，−１）とされていることにより、例えばブレーズ形状又は非周期形状での回折効率が有利な構成を可能とし、内輪帯及び中輪帯の構成としてそれぞれの機能を十分に発揮することができる。すなわち、このような第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、特に中輪帯を構成する際の第２の観点で述べたような内輪帯及び中輪帯における回折機能による像点位置を一致させるのがより容易な構成とされていることにより、中輪帯に入射した第１及び第２の波長の光ビームを、内輪帯により上述のように収差を低減された光ビームとの関係を最適な状態として、且つ球面収差を十分に低減することを実現できる。さらに、かかる第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、第１及び第２の波長に対しては球面収差を補正した状態で高い回折効率を得ることができるとともに第３の波長に対しては適切に開口制限を行うことを実現し、また、製造上有利な構成とすることができる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、構成の有利さ等を考慮した上で、より有利な構成で、高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現する。
【０３３２】
さらに、上述したような回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような回折次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域５２により選択されて支配的とされて対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に集光される回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，−１）又は（−１，＋１）とされていることにより、例えば階段形状又は非周期形状での回折効率が有利な構成を可能とし、また、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，＋１）又は（−１，−１）とされていることにより、例えばブレーズ形状又は非周期形状での回折効率が有利な構成を可能として、内輪帯及び中輪帯の構成としてそれぞれの機能を十分に発揮することができる。すなわち、このような第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、光ピックアップの光学系の戻り倍率を大きく設定する等の手法により不要光の影響を低下させる構成と一緒に用いられることにより、特に中輪帯を構成する際の第２の観点で述べたような内輪帯及び中輪帯における回折機能による像点位置を一致させるのがより容易な構成とされていることにより、中輪帯に入射した第１及び第２の波長の光ビームを、内輪帯により上述のように収差を低減された光ビームとの関係を最適な状態として、且つ球面収差を十分に低減することを実現できる。さらに、かかる第２の回折領域５２を有する対物レンズ３４は、第１及び第２の波長に対しては球面収差を補正した状態で高い回折効率を得ることができるとともに第３の波長に対しては適切に開口制限を行うことを実現し、また、製造上有利な構成とすることができる。よって、この回折部５０を有する対物レンズ３４は、構成の有利さ等を考慮した上で、より有利な構成で、高い光利用効率で対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることを実現する。
【０３３３】
また、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、第２及び第３の回折領域５２，５３を第３の波長の光ビームが通過することにより最大の回折効率及び所定の回折効率を有して発生する回折次数の回折光をフレア化して結像位置を信号記録面からずらすことによりその回折次数の回折光の回折効率を低減する構成により、第３の波長の光ビームについて、第１の回折領域５１を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４により光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、この第１の回折領域５１がこの領域を通過する第３の波長の光ビームを所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第３の波長の光ビームについて例えば０．４５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０３３４】
また、回折部５０は、第３の回折領域５３を第２の波長の光ビームが通過することにより最大の回折効率及び所定の回折効率を有して発生する回折次数の回折光をフレア化することによりその回折次数の回折光の回折効率を低減する構成により、第２の波長の光ビームについて、第１及び第２の回折領域５１，５２を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４により光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、この第１及び第２の回折領域５１，５２がこの領域を通過する第２の波長の光ビームを所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第２の波長の光ビームについて例えば０．６０程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０３３５】
また、回折部５０は、第３の回折領域５３の外側の領域を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ３４により対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光しないような状態又は遮蔽することで、第１の波長の光ビームについて、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ３４により光ディスクの信号記録面に集光させるとともに、この第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３がこの領域を通過する第１の波長の光ビームを所定のＮＡとなるような大きさに形成されていることにより、第１の波長の光ビームについて例えば０．８５程度のＮＡとなるように開口制限を行うことを可能とする。
【０３３６】
このように、上述のような光路上に配置される対物レンズ３４の一面に設けられた回折部５０は、３波長互換を実現するのみならず、３種類の光ディスク及び第１乃至第３の波長の光ビームのそれぞれに適応した開口数で開口制限した状態で共通の対物レンズ３４に各波長の光ビームを入射させることを可能とする。すなわち、回折部５０は、３波長に対応した収差補正の機能を有するのみならず、開口制限手段としての機能も有する。
【０３３７】
尚、上述の各回折領域の実施例を適宜組み合わせて回折部を構成することが可能である。すなわち、各回折領域を通過する各波長の回折次数は、適宜選択可能である。尚、各回折領域を通過する各波長の回折次数を変える場合には、この各領域を通過した各波長の各回折次数に対応したレンズ曲面を有するように対物レンズ３４を構成すればよい。
【０３３８】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｉが、下記の（２０）式の関係を有し、中輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｍが、下記の（２１）式の関係を有するようにされていることから、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、十分な再生・記録時光スポットを形成することができる。
Ｎ１ｉ≧４  （２０）式
Ｎ１ｍ≧３  （２１）式
【０３３９】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１の半径を０．９９ｍｍとすると、第１の回折領域５１の回折周期構造の周期数Ｎｉが、下記の（２９）式の関係を有し、第２の回折領域５２の半径を１．４３ｍｍとすると、第２の回折領域５２の回折周期構造の周期数Ｎｍが、下記の（３１）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
Ｎｉ≦３９  （２９）式
Ｎｍ≦２５  （３１）式
【０３４０】
したがって、回折部５０を有する対物レンズ３４は、内輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｉが、下記の（５８）式の関係を有し、中輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｍが、下記の（５９）式の関係を有するようにされることで、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、十分な再生・記録時光スポットを形成することができるとともに、回折格子形成時の効率低下を回避し、対物レンズからの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
４≦Ｎｉ≦３９  （５８）式
３≦Ｎｍ≦２５  （５９）式
【０３４１】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１の半径を０．９９ｍｍと異なっていても、少なくとも、第１の回折領域５１の各段部の高さｄｉと平均ピッチｐｉとが、上記の（３２）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０３４２】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第２の回折領域５２の半径を１．４３ｍｍと異なっていても、少なくとも、第２の回折領域５２の各段部の高さｄｍと平均ピッチｐｍとが、上記の（３３）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０３４３】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１及び第２の回折領域５２が、上記の（５４ａ）式及び上記の（５４ｂ）式の関係を有するようにされていることから、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０３４４】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１及び第２の回折領域５２は、上記の（５３）式の関係を有するようにされていることから、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０３４５】
また、回折部５０を有する対物レンズ３４は、第１の回折領域５１における各波長の回折次数ｋ１ｉ、ｋ２ｉと第２の回折領域５２における各波長の回折次数ｋ１ｍ、ｋ２ｍとにおける回折次数の組み合わせが、上記（５４ａ）式を満たすほかに、上記の（５７）式の関係を有するようにされていることから、第３の回折領域５３における各波長の回折次数ｋ３ｉとｋ３ｍが同一又は、中輪帯でｋ３ｍに次いで効率を持つ、ｋ３ｍ’がｋ３ｉと同一になり、外輪帯における開口制限が適切に働かないことを防止することができ、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０３４６】
ここで、上述した回折部５０の第３の回折領域５３に換えて外輪帯を非球面連続面として構成する例について図３０を用いて説明する。すなわち、図３０を用いて、第１、第２の回折領域５１，５２に加えてかかる第２の回折領域５２の外側に非球面連続面として形成された第３の領域８０を有する回折部９０を用いた例について説明する。尚、回折部９０は、上述した回折部５０の第３の回折領域５３に相当する部分に第３の領域８０を有することを除いては、上述した回折部５０と同様であるので、共通する部分には同一の符号を付すとともに詳細は省略する。また、かかる回折部９０においても、上述したように第２の回折領域５２に換えて第２の回折領域５２Ｂを用いるように構成してもよい。
【０３４７】
回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃは、回折部５０を有する場合と同様に、この回折部９０により、複数の回折領域５１，５２毎に通過する第１乃至第３の波長の光ビームのそれぞれを所定の次数となるように回折して、所定の発散角を有する拡散状態又は収束状態の光ビームとして対物レンズ３４Ｃに入射させるのと同様の状態とすること及び後述の第３の領域８０により所定の作用を与えることにより、この単一の対物レンズ３４Ｃを用いて第１乃至第３の波長の光ビームをそれぞれに対応する３種類の光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光することを可能とする。回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃは、基準となる屈折力を発生させるレンズ面形状を基準として回折力を発生させる回折構造が形成されていることにより、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能する。また、回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃは、屈折素子の機能と回折素子の機能を兼ね備えており、すなわち、レンズ曲面による屈折機能と、一方の面に設けられた回折部９０による回折機能とを兼ね備えるものである。
【０３４８】
具体的に、図３０（ａ）及び図３０（ｂ）に示すように、対物レンズ３４Ｃの入射側の面に設けられた回折部９０は、最内周部に設けられ略円形状であり、光ビームを回折する回折作用を有する第１の領域として第１の回折領域（内輪帯）５１と、第１の回折領域５１の外側に設けられ輪帯状であり、光ビームを回折する回折作用を有する第２の領域として第２の回折領域（中輪帯）５２と、第２の回折領域５２の外側に設けられ輪帯状の第３の領域（以下、「外輪帯」ともいう。）８０とを有する。
【０３４９】
外輪帯である第３の領域８０は、輪帯状で所定の屈折作用を有する非球面連続面として形成され、通過する第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成するよう集光するように屈折させる。
【０３５０】
また、第３の領域８０は、上述の非球面連続面により、通過する第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないように屈折させる。すなわち、第３の領域８０は、第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする。換言すると、第３の領域８０は、第２の波長の光ビームを第２の光ディスクの信号記録面からデフォーカスすなわち乖離した位置に集光させる状態か、又は、発散させて集光させない状態となるように第２の波長の光ビームに屈折作用を与える。
【０３５１】
また、第３の領域８０は、上述の非球面連続面により、通過する第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に適切なスポットを形成しないように屈折させる。すなわち、第３の領域８０は、第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする。換言すると、第３の領域８０は、第３の波長の光ビームを第３の光ディスクの信号記録面からデフォーカスすなわち乖離した位置に集光させる状態となるように第３の波長の光ビームに屈折作用を与える。
【０３５２】
このように、第３の領域８０は、上述の作用を与える非球面連続面により形成されることにより、第３の領域８０を通過した第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に集光される際の球面収差を補正して低減することを可能とする。また、第３の領域８０は、第２の波長の光ビームについては、対応する光ディスクの信号記録面に集光させず、開口制限機能を発揮することができる。さらに、第３の領域８０は、第３の波長の光ビームについても、対応する光ディスクの信号記録面に集光させず、上述の回折領域２５２とともに、開口制限機能を発揮することができる。ここで、第３の領域８０は、上述の第２の波長の光ビームに対して開口数ＮＡを０．６程度に開口制限を行うように構成された第２の回折領域２５２の外側に形成されている。また、第３の領域８０は、その領域を通過した第１の波長の光ビームが、ＮＡ＝０．８５程度で開口制限されるような大きさに形成されている。尚、かかる第３の領域８０の外側の領域は、通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設けることにより、若しくは通過する光ビームを対物レンズ２３４Ｃを介して第１の光ディスク上に集光する次数以外の次数の光ビームが支配的となる回折領域を設けることにより、又は通過する第１の波長の光ビームを第１の光ディスクの信号記録面に集光させないような屈折面が形成されることにより、開口制限が行われる。上述の構成により制限される開口数は、これに限られるものではない。
【０３５３】
具体的に、第３の領域８０は、下記の（６０）式で示すような非球面形状となるように形成されている。尚、第１及び第２の回折領域５１，５２についても、回折構造が形成される基準面が、この（６０）式で示される非球面形状となるようにされ、かかる非球面形状の基準面上に上述の回折構造が形成されている。また、上述した回折部５０の第３の回折領域５３についても、回折構造が形成される基準面が、（６０）式で示される非球面形状となるようにされ、かかる非球面形状の基準面上に上述の回折構造が形成されている。この（６０）式中で、ｈは、光軸からの高さ、すなわち半径方向の位置を示し、ｚは、ｈの位置における光軸に平行するサグ量を示し、すなわち、ｈの位置における面頂点の接平面からの距離を示す。このｚで示すサグ量は、回折構造がない第３の領域８０においては、レンズの面形状を示すものである。また、ｃは、曲率、すなわち曲率半径の逆数を示し、κは円錐係数（非球面係数）を、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・は、非球面係数を示す。
【０３５４】
【数３３】
2010055693.tif 000042
【０３５５】
また、（６０）式中Δｚは、内輪帯の基準面を示す２−１面を基準に取った場合の２−１面からの軸上面間距離を示す。すなわち、内輪帯基準面を２−１面とし、中輪帯基準面を２−２面とし、外輪帯基準面を２−３面としたときに、内輪帯基準面２−１面の頂点位置を原点とし、中輪帯基準面２−２面と、外輪帯基準面２−３面とがこの原点からΔｚだけオフセットして面が形成されていることを示す。ここで、「外輪帯基準面」としたが、これは、上述した外輪帯５３の場合には、この基準面に回折構造が形成されるが、ここで説明する外輪帯８０の場合には、この「外輪帯基準面」自体が外輪帯の面形状となる。例えば、２−２面についての軸上面間距離Δｚは、図３１のように示されることとなる。尚、図３１中、Ｓｕ２−１は、内輪帯５１の基準面である２−１面を示し、Ｓｕ２−２は、中輪帯５２の基準面である２−２面を示す。また、横軸は、光軸方向のサグ量ｚを示し、ｈは、半径方向の位置を示し、ｚ（ｈ）は、（６０）式中のｚである半径方向の位置毎のサグ量を示す。また、図３１において、実線部は、Ｓｕ２−１及びＳｕ２−２により形成される基準面を示し、破線部は、Ｓｕ２−１，Ｓｕ２−２を延長した部分を示す。かかる図３１において、Δｚは、２−１面の頂点と、２−２面の頂点との軸上の距離を示すものである。尚、ここでは、２−１面と２−２面との交点が内輪帯及び中輪帯の領域境界となっているが、これに限られるものではなく、収差や回折効率を考慮して各光ディスクの信号記録面に適切に集光できるような状態になるように形成される。換言すると、内輪帯と中輪帯との２境界の閾値は、半径方向の位置を示すｈにより決定されるものである。そして、上述のように２−１面と２−２面とが、ｈで決定される境界部分で交差しないような場合は、微少の段差を有して内輪帯及び中輪帯の基準面が形成されることとなる。また、上述は内輪帯と中輪帯との関係について説明したが、外輪帯と内輪帯及び中輪帯との関係も上述の場合と同様であり、また、外輪帯におけるΔｚも、内輪帯の面頂点との関係で上述と同様に決定されている。
【０３５６】
さらに、図３９及び図３０で説明した内輪帯である第１の回折領域５１や、中輪帯である第２の回折領域５２や、図３９で説明した外輪帯である第３の回折領域５３において、非球面基準面に対して付与された回折構造による位相差Φは、下記の（６１）式によって表される。（６１）式は、位相差関数係数Ｃｉを用いたものであり、（６１）式中ｋは、各波長λ１，λ２，λ３において選択される回折次数を示すものであり、具体的には、ｋ１，ｋ２，ｋ３を示し、ｈは、半径方向の位置を示し、λ０は、製造波長を示すものである。尚、ここで説明したΦは、非球面レンズ形状上に極めて薄い非常に高屈折率の膜があると仮定し、その際の位相差量を定義したものである。実際のレンズ回折面の形成においては、上述した図４６の手順にしたがって形成されることとなるが、そのままレンズ面に回折構造となる凹凸形状を形成すると光軸に対して斜めに進む光路では光路差が変動するため、微少な補正が行われて形成されることとなる。
【０３５７】
【数３４】
2010055693.tif 000043
【０３５８】
次に、第１及び第２の回折領域５１，５２と第３の領域８０とを有する回折部９０を有する対物レンズについて具体的な数値を挙げた実施例１５について説明するが、これと比較するために、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０の実施例１３，１４についても併せて説明する。以下、かかる実施例として、表８で示される実施例１３、表９で示される実施例１４、表１０で示される実施例１５について説明する。
【０３５９】
後述で示す表８〜表１０においては、メディア種類として、ＢＤ等の第１の光ディスク、ＤＶＤ等の第２の光ディスク、ＣＤ等の第３の光ディスクを示した。また、各波長、各保護層厚さ、焦点距離ｆ、ＮＡ及び入射倍率を表中に示す。また、面番号は、各面の番号を示すものであり、すなわち、０面は、光源の位置を示すものであり、無限（∞）である場合は、平行光入射であることを示すとともに、無限でない場合は、僅かに斜め方向から入射することを示す。また、１面は、絞り面を示す、この絞り径は、最大開口である第1の光ディスク（ＢＤ等）のものであり、φ３．２６ｍｍ程度である。ここで、第２及び第３の光ディスクに対しては、上述のような中輪帯や外輪帯による開口制限機能による所謂セルフアパーチャとして機能するため、表中の数値程度まで、開口制限機能により制限されることを示している。また、２−１面、２−２面、２−３面は、それぞれ内輪帯、中輪帯、外輪帯を示すものであり、実際のレンズにおいては１面であるが、上述した図３１で説明したように構成されている。３面は、対物レンズの出射面を示す。４面は、対物レンズから光ディスク表面までの距離を示し、所謂作動距離（ＷＤ，ワーキングディスタンス）を示すものである。また、５面は、光ディスクを示しており、それぞれ波長に応じた屈折率を有するとともに、メディア毎に異なる保護層厚さを有することを示している。各面における屈折率ｎλ１、ｎλ２、ｎλ３は、その面より後方の屈折率を示し、各面における面間隔ｄλ１、ｄλ２、ｄλ３は、その面から次の面までの距離を示している。また、ｒｉ（ｉ＝２−１，２−２，２−３，３）は、それぞれの面の曲率半径を示している。また、ＢＤ等の第１の光ディスクの面間隔ｄλ1、第１の波長に対する屈折率ｎλ１、ＤＶＤ等の第２の光ディスクの面間隔ｄλ２、第２の波長に対する屈折率ｎλ２、ＣＤ等の第３の光ディスクの面間隔ｄλ３、第３の波長に対する屈折率ｎλ３を示す。さらに、表８〜１０には、上述したｈを領域（ｍｍ）として示すとともに、非球面係数ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・、回折次数、製造波長（ｎｍ）、位相差関数係数Ｃｎ、「２−１面との軸上面間距離」を示す。また、回折次数については、例えば、２−１面における「１／−１／−２」は、内輪帯において第１の波長について１次、第２の波長について−１次、第３の波長について−２次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。また、２−２面における「０／−１」は、中輪帯において第１の波長について０次、第２の波長について−１次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。また、２−３面における「４」は、外輪帯において第１の波長について４次が上述のように支配的となるように選択していることを示している。表１０においては、かかる外輪帯の２−３面が上述のように屈折面として構成されるため、空欄としている。２−１面との軸上面間距離は、上述の（６０）式におけるΔｚを示すものであり、２−１面では、０とするとともに、３面では、レンズの光軸上での厚みを示すものとなっている。
【０３６０】
まず、表８で示される実施例１３について説明する。かかる実施例１３は、第３の回折領域２５３を有する回折部２５０に対応するものである。この実施例１３に対応する縦収差図を図３２〜図３４に示す。この図３２〜図３４並びに後述の図３５〜６８において縦軸は、ＮＡを示し、横軸は、デフォーカス（「ｄｅｆｏｃｕｓ」）（ｍｍ）を示す。ここで、ＮＡは、ＢＤ等の第１の光ディスクにおける波長、すなわち第１の波長におけるものに換算されている。すなわち、ＮＡ１×ｆ１＝ＮＡ２×ｆ２＝ＮＡ３×ｆ３の関係を用いて換算したものである。ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３は、それぞれ第１乃至第３の光ディスクの開口数ＮＡを示し、ｆ１、ｆ２、ｆ３は、それぞれ、第１乃至第３の光ディスクに対応する第１乃至第３の波長における焦点距離を示す。そして、この関係を用いたとき、ＤＶＤ等の第２の光ディスクに対する第２の波長における開口数は、第１の波長におけるものに換算すると０．６５程度となる。同様に、ＣＤ等の第３の光ディスクに対する第３の波長における開口数は、第１の波長のものに換算すると０．５程度となる。
【０３６１】
【表８】
2010055693.tif 000044
【０３６２】
実施例１３においては、図３２に、ＢＤ等の第１の光ディスクに対する第１の波長においては、略無収差で結像していることが示されている。また、図３３に、ＤＶＤ等の第２の光ディスクに対する第２の波長においては、ＮＡ０．６５程度で、無収差でありその外側では結像がぼやけていることが示されている。これは、図３４の縦収差図において、±０．０５ｍｍほど結像位置がずれていることに起因するものであり、多少の結像が残るものの、第２の波長の回折効率が約６０％程度（図５１（ｂ）参照）であるため、問題なく結像されないといえる。すなわち、第２の光ディスクに対する第２の波長の開口より外側の部分では適切に開口制限の機能が発揮されていることが示されている。さらに、図３５に、ＣＤ等の第３の光ディスクに対する第３の波長においては、ＮＡ０．５程度より外側では完全に外れた状態であることが示されており、すなわち、適切に開口制限の機能が発揮されていることが示されている。
【０３６３】
次に、表９で示される実施例１４について説明する。この実施例１４に対応する縦収差図を図３５〜図３７に示す。かかる実施例１４は、第３の回折領域２５３を有する回折部２５０に対応するものである。
【０３６４】
【表９】
2010055693.tif 000045
【０３６５】
実施例１４において、図３５に、第１の光ディスクに対する第１の波長においては、略無収差で結像していることが示されている。また、図３６に、第２の光ディスクに対する第２の波長においては、ＮＡ０．６５より外側の部分で、結像が外れていることが示されている。この実施例１４では、特に、第２の光ディスクに対する第２の波長においては、ＮＡ０．６５以上の部分である外輪帯の部分における不要光の乖離が大きいことを意味しており、開口制限の機能を非常に良好に発揮しているといえる。さらに、図３７に、第３の光ディスクに対する第３の波長においては、ＮＡ０．５より外側で完全に外れた状態であることが示されており、すなわち、適切に開口制限機能が発揮されていることが示されている。
【０３６６】
次に、表１０で示される実施例１５について説明する。この実施例１５に対応する縦収差図を図３８〜図４０に示す。かかる実施例１５は、第３の領域８０を有する回折部９０に対応するものである。
【０３６７】
【表１０】
2010055693.tif 000046
【０３６８】
実施例１５において、図３８に、第１の光ディスクに対する第１の波長においては、略無収差で結像していることが示されている。また、図３９に、第２の光ディスクに対する第２の波長においては、ＮＡ０．６５以上の部分で、結像が外れていることが示されている。さらに、図４０に、第３の光ディスクに対する第３の波長においては、ＮＡ０．５より外側で完全に外れた状態であることが示されており、すなわち、適切に開口制限機能が発揮されていることが示されている。特に、この実施例１５では、第３の波長の外輪帯部分が回折機能を有さず１００％の効率を有する不要光であるが、軸上方向に約０．２ｍｍにわたって光が分散しているため、十分にフレア化がなされているといえる。これにより、開口制限の機能が十分に発揮されていることが確認できる。
【０３６９】
以上のような構成とされた第１、第２の領域として第１及び第２の回折領域５１，５２と、第３の領域８０を有する回折部９０は、第１の回折領域５１を通過する第１乃至第３の波長の光ビームを、３波長に共通の対物レンズ３４Ｃの屈折力によりそれぞれ対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させるとともに対物レンズ３４Ｃの屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができ、第２の回折領域５２を通過する第１及び第２の波長の光ビームを、共通の対物レンズ３４Ｃの屈折力によりそれぞれ対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるような回折力で回折させるとともに対物レンズ３４Ｃの屈折力により対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができ、第３の領域８０を通過する第１の波長の光ビームをその屈折力により対応する種類の光ディスクの信号記録面に球面収差が発生しない発散角の状態となるように対応する光ディスクの信号記録面に適切なスポットを集光させることができる。
【０３７０】
すなわち、光ピックアップ２０３の光学系における第１乃至第３の出射部と信号記録面との間の光路上に配置される対物レンズ３４Ｃの一面に設けられた回折部９０は、それぞれの領域（第１、第２の回折領域５１，５２、第３の領域８０）を通過するそれぞれの波長の光ビームを信号記録面に発生する球面収差を低減する状態となるように回折力を付与することができるので、光ピックアップ２０３において第１乃至第３の波長の光ビームを共通の対物レンズ３４Ｃを用いてそれぞれ対応する光ディスクの信号記録面に集光させたときの信号記録面に発生する球面収差を極限まで低減することができ、すなわち、３種類の光ディスクに対して３種類の波長と共通の対物レンズ３４Ｃとを用いた光ピックアップの３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して適切に情報信号の記録及び／又は再生を可能とする。
【０３７１】
また、対物レンズ３４Ｃの一面に設けられた回折部９０と、この回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃとは、第１及び第２の回折領域５１，５２の機能や、第３の領域８０の機能により、上述した回折部５０やこれを有する対物レンズ３４と同様の機能、効果を有する。すなわち、回折部９０及び対物レンズ３４Ｃは、第１及び第２の回折領域５１，５２で所定の次数の回折光が支配的となるように構成することにより、上述のような、高い光利用効率を得ることや、良好なスポットを集光できることや、所定の開口制限を発揮させること等の機能を有する。
【０３７２】
さらに、回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃは、外輪帯として、第２の回折領域２５２の外側に設けられ輪帯状の第３の領域８０を有し、この第３の領域８０が、所定の屈折作用を有する非球面連続面として形成されることにより、上述のような、高い光利用効率を得ることや、良好なスポットを集光できることや、所定の開口制限を発揮させること等の機能を発揮できるとともに、外輪帯における、製造工程の簡素化や、外輪帯における回折構造を有しないことにより高い光利用効率を実現する。
【０３７３】
尚、このとき、回折部９０を構成する第１及び第２の回折領域に形成された第１及び第２の回折構造は、図２１に示し、上述したような、２つ以上の複数の基礎周期構造が重ね合わされた構造により形成されてもよい。この場合、回折部９０は、非球面連続面とした構成を有する第３の回折領域５３の機能や、２つ以上の複数の基礎周期構造が重ね合わされた構造を有する第１及び第２の回折領域５１，５２の機能により、上述した回折部５０やこれを有する対物レンズ３４と同様の機能、効果を有する。
【０３７４】
また、上述では、図４１（ａ）に示すように、対物レンズ３４の入射側の面に、３つの回折領域５１，５２，５３からなる回折部５０を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、対物レンズ３４の出射側の面に設けてもよい。さらに、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０は、対物レンズとは別体に設けた光学素子の入射側又は出射側の面に一体に設けるように構成してもよく、例えば、図４１（ｂ）に示すように、上述した対物レンズ３４から回折部５０を除いたようなレンズ曲面のみを有する対物レンズ３４Ｂと、回折部５０の一方の面に設けられ、３波長に共通の光路上に配置される回折光学素子３５Ｂとから集光光学デバイスを構成するようにしてもよい。上述の図４１（ａ）に示す対物レンズ３４においては、対物レンズの屈折力の機能として要求される入射側の面の面形状を基準として、これに回折力の機能として要求される回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されていたのに対し、図４１（ｂ）に示すような別体の回折光学素子３５Ｂを設ける場合には、対物レンズ３４Ｂ自体が、屈折力の機能として要求される面形状とされるとともに、回折光学素子３５Ｂの一方の面に回折力の機能として要求される回折構造の面形状が形成されることとなる。図４１（ｂ）に示すような対物レンズ３４Ｂ及び回折光学素子３５Ｂは、集光光学デバイスとして上述した対物レンズ３４と同様に機能して、光ピックアップに用いられることにより収差等を低減して光ピックアップの３波長互換を実現するとともに、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現するという効果を発揮するものであり、対物レンズ３４に一体に設ける場合に比べて回折構造を複雑にすることが可能である。その一方で、上述で述べた図４１（ａ）に示すように１つの素子（対物レンズ３４）のみで、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を発生しないように適切に集光する集光光学デバイスとして機能し、回折部５０を対物レンズ３４に一体に設けることにより、さらなる光学部品の削減、及び構成の小型化を可能とする。尚、上述した回折部５０は、従来困難であった３波長互換のための収差補正用の回折構造を一面に設けるだけで十分であるので、上述のような屈折素子としての対物レンズ３４に一体に形成することを可能とし、これによりプラスチックレンズに回折面を直接形成する構成を可能とし、回折部５０を一体化した対物レンズ３４をプラスチック材料により構成することでより高生産性、低コスト化を実現する。尚、ここで図４１を用いた変形例については、回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃについても同様である。すなわち、回折部９０は、対物レンズ３４Ｃの出射側の面に設けてもよく、また、対物レンズとは別体に設けた光学素子の入射側又は出射側の面に一体に設けるように構成してもよい。この場合、第３の領域８０の屈折作用は、対物レンズ側に付与されるとともに、第１及び第２の回折領域５１，５２に相当する回折作用が当該別体の光学素子に付与されることとなる。すなわち、かかる別体に設けた光学素子は、第１の回折領域５１に設けたものに対応する回折構造が設けられた第１の領域と、第２の回折領域５２に設けたものに対応する回折構造が設けられた第２の領域と、かかる第２の領域の外側に回折作用を有さずそのまま透過させる第３の領域とを有し、これに対応する対物レンズは、上述した第３の領域８０に対応する形状とされた非球面形状が外輪帯部分に形成されることとなる。
【０３７５】
対物レンズ３４と第３のビームスプリッタ３８との間に設けられたコリメータレンズ４２は、第２のビームスプリッタ３７で光路を合成され、第３のビームスプリッタ３８を透過された、第１乃至第３の波長の光ビームの発散角をそれぞれ変換して、例えば略平行光の状態として、１／４波長板４３及び対物レンズ３４側に出射させる。尚、コリメータレンズ４２が、第１の波長の光ビームの発散角を、略平行光の状態として上述した対物レンズ３４に入射させるとともに、第２及び第３の波長の光ビームの発散角を、平行光に対してわずかに拡散した発散角の状態（以下、この拡散した状態及び収束した状態のことを「有限系の状態」ともいう。）で対物レンズ３４に入射させるように構成することにより、第２又は第３の波長の光ビームの対物レンズ３４を介して第２、第３の光ディスクの信号記録面に集光する際の球面収差を低減してより収差が発生しない３波長互換を実現する。この点については、図６及び図７を用いて上述した通りである。ここでは、第２の波長の光ビームを出射させる第２の出射部を有する第２の光源部３２とコリメータレンズ４２との配置関係、及び／又は、第３の波長の光ビームを出射させる第３の出射部を有する第３の光源部３３とコリメータレンズ４２との配置関係により、この所定の発散角の状態で対物レンズ３４に入射させることを実現したが、例えば、複数の出射部を共通の光源部に配置した場合には、第２及び／又は第３の波長の光ビームの発散角のみを変換する素子を設けることや、コリメータレンズ４２を駆動する手段を設けること等により所定の発散角の状態で対物レンズ３４に入射させることを実現してもよい。また、状況に応じて、第２及び第３の波長の光ビームのうちいずれかを有限系の状態で対物レンズ３４に入射させるように構成して、さらに収差を低減するようにしてもよい。また、第２及び第３の波長の光ビームを有限系で且つ拡散状態で入射させることにより、戻り倍率を調整することを実現し、戻り倍率の調整によりフォーカス引き込み範囲等をフォーマットに適合させた所望の状態として、さらに良好な光学系の互換性を達成するという効果も有している。
【０３７６】
マルチレンズ４６は、例えば、波長選択性のマルチレンズであり、各光ディスクの信号記録面で反射され、対物レンズ３４、立ち上げミラー４４、１／４波長板４３、及びコリメータレンズ４２を経由して、第３のビームスプリッタ３８で反射されて往路の光ビームより分離された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを光検出器４５のフォトディテクタ等の受光面に適切に集光する。このとき、マルチレンズ４６は、フォーカスエラー信号等の検出のための非点収差を戻りの光ビームに付与する。
【０３７７】
光検出器４５は、マルチレンズ４６で集光された戻りの光ビームを受光して、情報信号とともに、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等の各種検出信号を検出する。
【０３７８】
以上のように構成された光ピックアップ３は、光検出器４５によって得られたフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４を駆動変位されることによって、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ３４が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク２の信号記録面に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生が行われる。
【０３７９】
光ピックアップ３は、対物レンズ３４の一方の面に設けられ、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有する回折部５０により、各波長の光ビームに対して領域毎に最適な回折効率及び回折角を与えることができ、保護層の厚さ等のフォーマットが異なる３種類の第１乃至第３の光ディスク１１，１２，１３の信号記録面における球面収差を十分に低減でき、異なる３波長の光ビームを用いて、複数種類の光ディスク１１，１２，１３に対して信号の読み取り及び書き込みを可能とする。
【０３８０】
また、上述の光ピックアップ３を構成する、図４１（ａ）に示した回折部５０を有する対物レンズ３４と、図４１（ｂ）を用いて説明した回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂと、図３０を用いて説明した回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃとは、それぞれ入射した光ビームを所定の位置に集光させる集光光学装置（集光光学デバイス）として機能することができる。この集光光学装置は、対物レンズ３４、３４Ｃ又は回折光学素子３５Ｂの一方の面に設けられる回折部５０、９０により、異なる３種類の光ディスクに対して光ビームを照射して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられた場合に、３種類の光ディスクの信号記録面に対応する光ビームを球面収差を十分に低減した状態で適切に集光することを可能とし、すなわち、３波長に対して共通の対物レンズ３４、対物レンズ３４Ｂ又は対物レンズ３４Ｃ用いる光ピックアップの３波長互換を可能とする。
【０３８１】
また、図４１（ｂ）を用いて説明した回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂは、例えば、回折部５０が設けられた回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂを一体となるように、対物レンズ３４Ｂを駆動する対物レンズ駆動機構等のアクチュエータに設けるように構成してもよいが、このアクチュエータのレンズホルダに組み付ける際の組み付け精度を高めるとともに組付けを容易にするために回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂをユニット状にして一体としたような集光光学ユニットとして構成してもよい。例えば、回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂを、スペーサ等を用いて、位置、間隔及び光軸を合わせながらホルダにより固定することで一体化して集光光学ユニットを構成できる。回折光学素子３５Ｂ及び対物レンズ３４Ｂは、上述のように、対物レンズ駆動機構に一体に組み付けられることにより例えばトラッキング方向へ変位される等の視野振りの際にも第１乃至第３の波長の光ビームの球面収差を低減させた状態で各光ディスクの信号記録面に適切に集光することが可能となる。
【０３８２】
次に、上述のように構成された光ピックアップ３における、第１乃至第３の光源部２３１，２３２，２３３から出射された光ビームの光路について、図２を用いて説明する。まず、第１の光ディスク１１に対して第１の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０３８３】
光ディスク２の種類が第１の光ディスク１１であることを判別したディスク種類判別部２２は、第１の光源部３１の第１の出射部から第１の波長の光ビームを出射させる。
【０３８４】
第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームは、第１のグレーティング３９によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第２のビームスプリッタ３７に入射される。第２のビームスプリッタ３７に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面３７ａで反射され、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。
【０３８５】
第３のビームスプリッタ３８に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面３８ａを透過されて、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて略平行光とされ、１／４波長板４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。
【０３８６】
対物レンズ３４に入射した第１の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のように所定の回折次数が支配的となるように回折されるとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折力により、第１の光ディスク１１の信号記録面に適切に集光される。このとき、第１の波長の光ビームは、各領域５１，５２，５３を通過した光ビームが球面収差を低減できるような状態となるような回折力が付与されていることにより適切に集光される。尚、対物レンズ３４から出射される第１の波長の光ビームは、所定の回折力が付与された状態とされているのみならず、開口制限された状態とされている。
【０３８７】
第１の光ディスク１１で集光された光ビームは、信号記録面で反射し、対物レンズ３４、立ち上げミラー４４、１／４波長板４３，コリメータレンズ４２を経由して、第３のビームスプリッタ３８のミラー面３８ａにより反射されて光検出器４５側に出射される。
【０３８８】
第３のビームスプリッタ３８により反射された往路の光ビームから光路分岐された光ビームは、マルチレンズ４６により光検出器４５に受光面に集束されて検出される。
【０３８９】
次に、第２の光ディスク１２に対して第２の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０３９０】
光ディスク２の種類が第２の光ディスク１２であることを判別したディスク種類判別部２２は、第２の光源部３２の第２の出射部から第２の波長の光ビームを出射させる。
【０３９１】
第２の出射部から出射された第２の波長の光ビームは、第２のグレーティング４０によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第１のビームスプリッタ３６に入射される。第１のビームスプリッタ３６に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面３６ａを透過され、第２のビームスプリッタ３７のミラー面３７ａも透過され、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。
【０３９２】
第３のビームスプリッタ３８に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面３８ａを透過されて、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて拡散光の状態とされ、１／４波長板４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。
【０３９３】
対物レンズ３４に入射した第２の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１及び第２の回折領域５１，５２により、各領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるように回折されるとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折力により、第２の光ディスク１２の信号記録面に適切に集光される。このとき、第２の波長の光ビームは、第１及び第２の回折領域５１，５２を通過した光ビームが球面収差を低減できるような状態となるような回折力が付与されていることにより適切に集光される。尚、第２の波長の光ビームが第３の回折領域５３を通過することにより発生した回折光は、上述のフレア化の効果により、第２の光ディスク１２の信号記録面に集光されない状態とされており、すなわち適切に開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０３９４】
第２の光ディスク１２の信号記録面で反射された光ビームの復路側の光路については、上述した第１の波長の光ビームと同様であるので、省略する。
【０３９５】
次に、第３の光ディスク１３に対して第３の波長の光ビームを出射させて情報の読み取り又は書き込みを行うときの光路について説明する。
【０３９６】
光ディスク２の種類が第３の光ディスク１３であることを判別したディスク種類判別部２２は、第３の光源部３３の第３の出射部から第３の波長の光ビームを出射させる。
【０３９７】
第３の出射部から出射された第３の波長の光ビームは、第３のグレーティング４１によりトラッキングエラー信号等の検出のため３ビームに分割され、第１のビームスプリッタ３６に入射される。第１のビームスプリッタ３６に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面３６ａで反射され、第２のビームスプリッタ３７のミラー面３７ａを透過され、第３のビームスプリッタ３８側に出射される。
【０３９８】
第３のビームスプリッタ３８に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面３８ａを透過されて、コリメータレンズ４２側に出射され、コリメータレンズ４２により発散角を変換されて拡散光の状態とされ、１／４波長板４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー４４で反射されて対物レンズ３４側に出射される。
【０３９９】
対物レンズ３４に入射した第３の波長の光ビームは、その入射側の面に設けられた回折部５０の第１の回折領域５１により、この領域を通過した光ビームがそれぞれ上述のような所定の回折次数が支配的となるように回折されるとともに、対物レンズ３４のレンズ曲面の屈折力により、第３の光ディスク１３の信号記録面に適切に集光される。このとき、第３の波長の光ビームは、第１の回折領域５１を通過した光ビームが球面収差を低減できるような状態となるような回折力が付与されていることにより適切に集光される。尚、第３の波長の光ビームが第２及び第３の回折領域５２，５３を通過することにより発生した回折光は、上述のフレア化の効果により、第３の光ディスク１３の信号記録面に集光されない状態とされており、すなわち適切に開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０４００】
第３の光ディスク１３の信号記録面で反射された光ビームの復路側の光路については、上述した第１の波長の光ビームと同様であるので、省略する。
【０４０１】
尚、ここでは、第２及び第３の波長の光ビームは、第２及び／又は第３の出射部の配置を調整することで、コリメータレンズ４２により発散角を変換され対物レンズ３４に入射される光ビームを略平行光の状態に対して拡散した状態となるように構成したが、波長選択性を有して発散角を変換する素子を設けることにより、又はコリメータレンズ４２を光軸方向に駆動するような手段を設けることにより、拡散若しくは収束した状態で対物レンズ３４に入射するように構成してもよい。
【０４０２】
また、ここでは、第１の波長の光ビームが、略平行光の状態で対物レンズ３４に入射されるとともに、第２及び第３の波長の光ビームが、拡散光の状態で対物レンズ３４に入射されるように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、第１乃至第３の波長の光ビーム全てを平行光の状態で、又は、第１乃至第３の波長の光ビームの内、いずれか又は全部の光ビームを発散光又は集束光の状態で対物レンズ３４に入射するように構成してもよい。
【０４０３】
本発明を適用した光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームを出射する第１乃至第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ３４と、第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路上に配置される光学素子としての対物レンズ３４の一方の面に設けられる回折部５０とを備え、回折部５０が、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有し、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３が、輪帯状で且つ所定の深さを有するそれぞれ異なる回折構造とされるとともに、各波長の光ビームに対して上述のような所定の回折次数の回折光が支配的となるように発生させる第１乃至第３の回折構造を有するように構成したことにより、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４を共通とした３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な情報信号の記録及び／又は再生を実現する。
【０４０４】
すなわち、本発明を適用した光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームの光路内の一面に設けられた回折部５０により最適な回折効率及び回折角を得ることで、各光源部２３１，２３２，２３３に設けられた複数の出射部から出射される異なる波長の光ビームを用いて、複数種類の光ディスク１１，１２，１３に対して信号の読み取り及び書き込みを可能とするとともに、対物レンズ３４等の光学部品を共通化することができるので、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４０５】
そして、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択されて最大回折効率を有するとともに対応する光ディスクの信号記録面に球面収差を低減した状態で集光される所定の回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）が、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するようにされていることから、各波長の光ビームを使用する場合の作動距離と、各波長に対する焦点距離を適切な状態にすることができ、すなわち、第１の波長λ１に対する焦点距離を短くしつつ、第３の波長λ３を使用する場合の作動距離を確保することができ、対物レンズのレンズ径が大きくなることや光ピックアップ全体の大型化する等の問題を防止することを実現する。そして、対物レンズのレンズ径を縮小することにより、アクチュエータの設計を容易とでき、焦点距離を小さくできることにより、収差特性を良好にできる。よって、優れた互換性を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現するとともに、さらなる構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４０６】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択された回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）のうち、ｋ１ｉ，ｋ３ｉがそれぞれ、（−２，−３）、（−１，−２）、（−１，−３）、（０，−２）、（０，−３）、（１，−２）、（１，−３）、（２，−１）、（２，−２）、（２，−３）、（３，０）、（３，−１）、（３，−２）、又は（３，−３）であるようにされていることから、各波長における作動距離及び焦点距離を適切な状態にして対物レンズのレンズ径の大型化や装置の大型化を防止できるのに加えて、溝深さが深くなりすぎることを防止して、製造を容易にでき、形成精度の悪化を防止することができる。よって、優れた互換性を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現するとともに、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに製造を容易化でき、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４０７】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、３波長に対して所定の回折力を付与するとともに高い回折効率を必要とする内輪帯としての第１の回折領域５１に、ステップ形状の回折構造が形成されていることにより、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止し、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止することを実現できる。
【０４０８】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ３４の一方の面に一体形成されるとともに最も外側に設けられる外輪帯として第３の回折領域５３に、ブレーズ形状の回折構造が形成されていることにより、３波長対応レンズのような極めてレンズ曲面が急峻な曲率を有している部分に回折構造を形成する際に有利な構成であり、製造を容易にし且つ形成精度の悪化を防止することを実現できる。
【０４０９】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯としての第１の回折領域５１により選択された回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）が（１，−１，−２）、（０，−１，−２）、（１，−２，−３）又は（０，−２，−３）とされ回折構造も階段形状により構成されていることにより、不要光による悪影響を抑えることができ、また、各波長における作動距離及び焦点距離を適切な状態にして対物レンズのレンズ径の大型化や装置の大型化を防止できるのに加えて、溝深さも小さく抑えることができ、製造を容易にでき、形成精度の悪化を防止することができる。よって、優れた互換性を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現するとともに、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに製造を容易化でき、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４１０】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯により選択される回折次数に加えて、中輪帯としての第２の回折領域５２により選択される回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，＋１）、（−１，−１）、（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）、（＋１，０）、（−１，０）、（＋１，−１）又は（−１，＋１）とされ回折構造も階段形状又は非周期形状により構成されていることにより、内輪帯及び中輪帯の構成としてそれぞれの機能を十分に発揮することができる。よって、優れた互換性を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現するとともに、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに製造を容易化でき、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４１１】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、内輪帯により選択される回折次数に加えて、中輪帯としての第２の回折領域５２により選択される回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋３，＋２）、（−３，−２）、（＋２，＋１）、（−２，−１）、（＋１，＋１）又は（−１，−１）とされ回折構造もブレーズ形状又は非周期形状により構成されていることにより、内輪帯及び中輪帯の構成としてそれぞれの機能を十分に発揮することができる。よって、優れた互換性を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な記録及び／又は再生を実現するとともに、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに製造を容易化でき、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４１２】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ３４等の集光光学デバイスの入射側の面に入射する際の、第１の波長の光ビームが略平行光とされ、第２及び第３の波長の光ビームが拡散光とされて入射される構成により、内輪帯としての第１の回折領域５１を通過する光ビームを、高い回折効率且つ球面収差のより低減された状態で対応する光ディスクの信号記録面に適切に集光できるとともに、中輪帯及び外輪帯としての第２及び第３の回折領域においては、フレア化の効果を享受でき、所望の波長の光ビームに対しては高効率且つ球面収差を低減でき、集光させたくない波長の光ビームに対しては対応する信号記録面に入射する光量をより低減でき、さらには、回折次数選択の自由度を向上させて構成の簡素化等についても実現する。
【０４１３】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ３４を３波長に対して共通とすることができるので、アクチュエータにおける可動部の重量が増大することによる感度低下等の問題や、アクチュエータのレンズホルダへの取り付け角度が不適切となるおそれがある等の問題の発生を防止できる。また、本発明を適用した光ピックアップ３は、３波長互換の際の共通の対物レンズ３４を用いた場合に問題となる球面収差を光学素子（対物レンズ３４、回折光学素子３５Ｂ）の一面に設けた回折部５０により十分に低減できるので、従来のような球面収差低減用の回折部を複数面に設けた場合の各回折部間の位置合わせや、複数の回折部を設けることによる回折効率の低下等の問題を防止でき、すなわち、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。また、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述のように回折部５０を光学素子の一面に設ける構成を可能とすることにより、回折部５０を対物レンズ３４に一体とする構成により、さらなる構成の簡素化、アクチュエータの可動部の重量を小さくすること、組立工程の簡素化及び光の利用効率の向上を実現する。
【０４１４】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述した図４１（ａ）及び図４１（ｂ）に示すように、対物レンズ３４又は回折光学素子３５Ｂの一面に設けられた回折部５０により３波長互換を実現するのみならず、３種類の光ディスク及び３種類の波長の光ビームに対応した開口数で開口制限を行うことができ、これにより従来必要であった開口制限フィルター等を設けることや、これを配置させる際の調整を不要とし、さらに、構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を実現する。
【０４１５】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、内輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２０）式の関係を有し、中輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（２１）式の関係を有するようにされていることから、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、十分な再生・記録時光スポットを形成することができる。
【０４１６】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第１の回折領域５１の半径を０．９９ｍｍとすると、第１の回折領域５１の回折周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（２９）式の関係を有し、第２の回折領域５２の半径を１．４３ｍｍとすると、第２の回折領域５２の回折周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（３１）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０４１７】
したがって、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、内輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｉが、上記の（５９）式の関係を有し、中輪帯における回折周期構造の周期数Ｎｍが、上記の（６０）式の関係を有するようにされることで、不要光と正規光の干渉を避け、不要光の回折光量を抑えて、不要光が受光部で受光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、また、不要光の回折光量がある程度発生した場合にもその不要光の回折次数をフォーカス光の隣接回折次数以外の回折角度差の大きい乖離された回折次数とすることで、フォーカス時に不要光が集光されてジッター等が悪化するおそれを防止でき、十分な再生・記録時光スポットを形成することができるとともに、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズからの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０４１８】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第１の回折領域５１の半径を０．９９ｍｍと異なっていても、少なくとも、第１の回折領域５１の各段部の高さｄｉと平均ピッチｐｉとが、下記の（３２）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０４１９】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第２の回折領域５２の半径を１．４３ｍｍと異なっていても、少なくとも、第２の回折領域５２の各段部の高さｄｍと平均ピッチｐｍとが、下記の（３３）式の関係を有するようにされていることから、回折周期構造の形成時の効率低下を回避し、対物レンズ３４からの戻りカップリング効率Ｉａｌｌを６０％以上確保することができ、十分な回折効率を得ることができる。
【０４２０】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第１の回折領域５１及び第２の回折領域５２が、上記の（５４ａ）式及び（５４ｂ）式の関係を有するようにされていることから、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０４２１】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第１の回折領域５１及び第２の回折領域５２は、上記の（５３）式の関係を有するようにされていることから、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０４２２】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、回折部５０において、第１の回折領域５１における各波長の回折次数ｋ１ｉ、ｋ２ｉと第２の回折領域５２における各波長の回折次数ｋ１ｍ、ｋ２ｍとにおける回折次数の組み合わせが、上記（５４ａ）式を満たすほかに、下記の（５７）式の関係を有するようにされていることから、第３の回折領域における各波長の回折次数ｋ３ｉとｋ３ｍが同一又は、中輪帯でｋ３ｍに次いで効率を持つ、ｋ３ｍ’がｋ３ｉと同一になり、外輪帯における開口制限が適切に働かないことを防止することができ、軸上収差量を適正とし、温度変化時の収差量も低減した構成とすることができる。
【０４２３】
また、本発明を適用した光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームを出射する第１乃至第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ３４Ｃと、第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路上に配置される光学素子としての対物レンズ３４Ｃの一方の面に設けられる回折部９０とを備え、回折部９０が、第１、第２の領域としての第１、第２の回折領域５１，５２と、第３の領域８０とを有し、回折領域５１，５２が、輪帯状で且つ所定の深さを有するそれぞれ異なる回折構造とされ、各波長の光ビームに対して上述のような所定の回折次数の回折光が支配的となるように発生させる第１及び第２の回折構造を有するように構成されるとともに、第３の領域８０が、上述のような各波長の光ビームに対して所定の屈折作用を有する非球面連続面とされたことにより、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４Ｃを用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４Ｃを共通とした３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な情報信号の記録及び／又は再生を実現する。
【０４２４】
すなわち、本発明を適用した光ピックアップ３は、第１乃至第３の波長の光ビームの光路内の一面に設けられた回折部９０により最適な回折効率及び回折角を得ることで、各光源部３１，３２，３３に設けられた複数の出射部から出射される異なる波長の光ビームを用いて、複数種類の光ディスク１１，１２，１３に対して信号の読み取り及び書き込みを可能とするとともに、対物レンズ３４Ｃ等の光学部品を共通化することができるので、部品点数を削減して、構成の簡素化及び小型化を可能とし、高生産性、低コスト化を実現する。
【０４２５】
また、回折部９０及び対物レンズ３４Ｃを有する本発明を適用した光ピックアップ３は、対物レンズ４Ｃの一面に設けられた回折部９０と、この回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃとが、上述したような、第１及び第２の回折領域５１，５２の機能や、第３の領域８０の機能を有することにより、上述した回折部５０及び対物レンズ３４を有する場合と同様の機能、効果を有する。すなわち、回折部８０及び対物レンズ３４Ｃを有する光ピックアップ３は、第１及び第２の回折領域５１，５２で所定の次数の回折光が支配的となるように構成することにより、上述のような、高い光利用効率を得ることや、良好なスポットを集光できることや、所定の開口制限を発揮させること等の作用や効果を有する。
【０４２６】
さらに、回折部９０及び対物レンズ３４Ｃを有する本発明を適用した光ピックアップ３は、外輪帯として、第２の回折領域５２の外側に設けられ輪帯状の第３の領域８０を有し、この第３の領域８０が、所定の屈折作用を有する非球面連続面として形成されることにより、上述のような、高い光利用効率を得ることや、良好なスポットを集光できることや、所定の開口制限を発揮させること等の機能を発揮できるとともに、外輪帯における、製造工程の簡素化や、外輪帯における回折構造を有しないことにより高い光利用効率を得ることを実現する。
【０４２７】
また、上述では、光ピックアップ３において、第１の光源部３１に第１の出射部を設け、第２の光源部３２に第２の出射部を設け、第３の光源部３３に第３の出射部を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、第１乃至第３の出射部の内２つの出射部を有する光源部と、残りの１つの出射部を有する光源部とを異なる位置に配置して設けるように構成してもよい。
【０４２８】
次に、第１の出射部を有する光源部と、第２及び第３の出射部を有する光源部とを備える図４２に示す光ピックアップ６０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は、省略する。
【０４２９】
本発明を適用した光ピックアップ６０は、図４２に示すように、第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部６１と、第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部とを有する第２の光源部６２と、この第１乃至第３の出射部から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面上に集光する集光光学デバイスとして機能する対物レンズ３４とを備える。尚、ここで説明する光ピックアップ６０においても、集光光学デバイスとして回折部５０を有する対物レンズ３４を用いるものとして説明するが、これに換えて図４１（ｂ）に示すような対物レンズ３４Ｂと、回折部５０を有する回折光学素子３５Ｂとからなる集光光学デバイスや、図３０に示すような回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃからなる集光光学デバイスを設けるように構成してもよい。ここで、図３０に示すような回折部９０を有する対物レンズ３４Ｃからなる集光光学デバイスを以下で説明する図４２に示すような光ピックアップ６０に適用した場合には、以下で説明する効果を奏するとともに、上述した対物レンズ３４Ｃの作用効果を有する。
【０４３０】
また、光ピックアップ６０は、第１の光源部６１の第１の出射部から出射された第１の波長の光ビームの光路と、第２の光源部６２の第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームの光路とを合成する光路合成手段としてビームスプリッタ６３と、上述の第３のビームスプリッタ３８と同様の機能を有するビームスプリッタ６４とを有する。
【０４３１】
さらに、光ピックアップ６０は、第１のグレーティング３９と、第２の光源部６２とビームスプリッタ６３との間に設けられ、第２及び第３の出射部から出射された第２及び第３の波長の光ビームをトラッキングエラー信号等の検出のためにそれぞれ３ビームに回折する波長依存性を有するグレーティング６５とを有する。
【０４３２】
また、光ピックアップ６０は、コリメータレンズ４２と、１／４波長板４３と、立ち上げミラー４４と、光検出器４５と、マルチレンズ４６とを有するとともに、このコリメータレンズ４２を光軸方向に駆動するコリメータレンズ駆動手段６６とを有する。コリメータレンズ駆動手段６６は、コリメータレンズ４２を光軸方向に駆動することで、上述したように、コリメータレンズ４２を通過した光ビームの発散角を調整することができることにより、所望の状態で対物レンズ３４へ各光ビームを入射させて、球面収差を低減させたり上述のフレア化を可能とするのみならず、装着された光ディスクが信号記録面を複数有する所謂多層光ディスクであった場合には、そのいずれの信号記録面への記録及び／又は再生をも可能とする。
【０４３３】
以上のように構成された光ピックアップ６０において、各光学部品の機能は、上述したことを除いて光ピックアップ３と同様であり、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光路についても、上述したことを除いて、すなわちビームスプリッタ６４で各波長の光ビームの光路が合成された後は光ピックアップ３と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０４３４】
本発明を適用した光ピックアップ６０は、第１乃至第３の波長の光ビームを出射する第１乃至第３の出射部と、第１乃至第３の出射部から出射された第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ３４と、第１乃至第３の波長の光ビームの往路の光路上に配置される光学素子としての対物レンズ３４の一方の面に設けられる回折部５０とを備え、回折部５０が、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を有し、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３が、輪帯状で且つ所定の深さを有するそれぞれ異なる回折構造とされるとともに、各波長の光ビームに対して上述のような所定の回折次数の回折光が支配的となるように発生される第１乃至第３の回折構造を有するように構成したことにより、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４を共通とした３波長互換を実現してそれぞれの光ディスクに対して良好な情報信号の記録及び／又は再生を実現する。また、光ピックアップ６０は、その他の上述した光ピックアップ３と同様の効果を有している。
【０４３５】
さらに、光ピックアップ６０は、第２及び第３の出射部を共通の光源部２６２に配置するように構成したことから、さらなる構成の簡素化及び小型化を実現する。尚、同様に、本発明を適用した光ピックアップは、第１乃至第３の出射部を略同一位置に有する光源部に配置するように構成してもよく、そのような構成とした場合には、さらなる構成の簡素化及び小型化を実現する。
【０４３６】
本発明を適用した光ディスク装置１は、第１乃至第３の光ディスクから任意に選択される光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、この駆動手段によって回転駆動される光ディスクに対し波長を異にする複数の光ビームを選択的に照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを備え、この光ピックアップとして上述した光ピックアップ３，２６０を用いたことにより、第１乃至第３の波長の光ビームの光路上の光学素子の一面に設けられた回折部により、それぞれ使用波長を異にする３種類の光ディスクに対して、共通の一の対物レンズ３４を用いてそれぞれ対応する光ビームを信号記録面に適切に集光することを可能として、構成を複雑にすることなく、対物レンズ３４を共通した３波長互換を実現するので、構成の簡素化及び小型化を可能とするとともに良好な記録・再生特性を得ることを実現する。また、本発明を適用した光ディスク装置１は、光ピックアップ３，６０の回折部５０を構成する第１及び第２の回折構造５１，５２が、上述の（５８）式且つ（５９）式を満たすような周期数Ｎｉ，Ｎｍとされ且つ凹凸形状とされた単位周期構造が各輪帯の半径方向に連続的に形成された周期構造が形成されていることにより、光利用効率を高めることができるとともに、不要光の入射を低減させることができ、よって良好な記録再生特性を得ることを実現する。
【図面の簡単な説明】
【０４３７】
【図１】本発明を適用した光ディスク装置を示すブロック回路図である。
【図２】本発明を適用した光ピックアップの光学系を示す光路図である。
【図３】図２に示す光ピックアップを構成する回折部の機能を説明するための図であり、且つ回折部が対物レンズとは別体の光学素子に設けられていた場合を例に挙げて回折部が設けられ回折機能を有する回折光学素子及び屈折機能を有する対物レンズの機能を説明するための図であり、（ａ）は、例えば、第１の光ディスクに対して第１の波長の光ビームの＋１次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図であり、（ｂ）は、例えば、第２の光ディスクに対して第２の波長の光ビームの−１次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図であり、（ｃ）は、例えば、第３の光ディスクに対して第３の波長の光ビームの−２次回折光を発生させた場合の光ビームを示すための図である。
【図４】図２に示す光ピックアップを構成する対物レンズを説明するための図であり、（ａ）は、対物レンズの平面図であり、（ｂ）は、対物レンズの断面図である。
【図５】図４に示す対物レンズの一面に設けられた回折部の構成を説明するための図であり、（ａ）は、回折部の内輪帯として設けられた第１の回折領域の例として基準面に対する形状を示す断面図であり、（ｂ）は、回折部の中輪帯として設けられた第２の回折領域の例として基準面に対する形状を示す断面図であり、（ｃ）は、回折部の外輪帯として設けられた第３の回折領域の例として基準面に対する形状を示す断面図である。
【図６】光ピックアップを構成する回折部における３波長を回折して用いる回折領域（内輪帯）において、実施例１の内輪帯を例に挙げて、球面収差補正可能性について説明するための図であり、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，−１，−２）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図７】発散光を用いることにより球面収差補正できることを概念的に示す図であり、図６の状態に比べて、第２及び第３の波長を拡散光の状態で入射させることにより、プロット位置がシフトされて各プロットＰλ１，Ｐλ２’，Ｐλ３’が一直線上に位置される状態となることを示す図である。
【図８】回折部において第１及び第３の波長における選択される回折次数ｋ１，ｋ３と、第３の波長に対する対物レンズの焦点距離との関係を説明するための図であり、第１の波長の回折次数ｋ１毎に、第３の波長の回折次数ｋ３の変化に伴う第３の波長に対する焦点距離の変化を示す図である。
【図９】実施例１の内輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝４、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，−１，−２）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図１０】図９に示す実施例１の内輪帯と比較するための参考例の内輪帯の回折効率の変化を示す図であり、ブレーズ形状（Ｓ＝∞）で、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，＋１，＋１）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図１１】回折構造のピッチを決定する手法について説明するための図であり、（ａ）は、半径方向の位置毎に製造波長λ０に付与を意図する設計位相量φを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）で示したφに基づいて、実際に半径方向の位置毎に与える位相量φ’を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）で示した位相量φ’を付与する回折構造の形状を概念的に示す図である。
【図１２】回折部を構成する中輪帯の他の例を示すものであり、階段形状の回折構造が形成された第２の回折領域の例として基準面に対する形状を示す断面図である。
【図１３】正規光が作るフォーカスエラー信号の大きさを示す図である。
【図１４】回折構造を形成する場合の、削り残りとなる部分を示した図である。
【図１５】光利用効率と回折構造を形成する場合の削り残りとの関係について示す図である。
【図１６】Ｃ２とΔＳＡ３との関係について示す図である。
【図１７】周期数と回折次数との関係について示す図である（過補正なし）。
【図１８】周期数と回折次数との関係について示す図である（過補正あり）。
【図１９】実施例１の中輪帯におけるフレア化について説明する図であり、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（＋３，＋２，＋２）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図２０】各波長に対して所定の回折次数を支配的となるような第１の基礎構造と、各波長に対して所定の回折次数を支配的となるような第２の基礎構造とを重畳させた複合回折構造を形成れた回折部の構成を説明するための図であり、（ａ）は、第１の基礎構造を示す断面図であり、（ｂ）は、第２の基礎構造の形状を示す断面図であり、（ｃ）は、第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳させた複合回折構造の形状を示す断面図である。
【図２１】実施例１の外輪帯におけるフレア化について説明する図であり、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋２，＋２）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図２２】実施例１の中輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝∞、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（＋３，＋２，＋２）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図２３】実施例１の外輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝∞、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋２，＋２）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図２４】実施例２の内輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝３、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（０，−１，−２）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図２５】実施例２の中輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝∞、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（０，−１，−３）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図２６】実施例２の外輪帯の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝∞、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋１，＋１）とした場合の溝深さｄの変化に対する各波長の光ビームの回折効率の変化を示す図である。
【図２７】実施例２の内輪帯において、球面収差補正可能性について説明するための図であり、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋０，−１，−２）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図２８】実施例２の中輪帯におけるフレア化について説明する図であり、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（０，−１，−３）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図２９】実施例２の外輪帯におけるフレア化について説明する図であり、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋１，＋１）とした場合の波長×回折次数と保護層厚さとの関係によりプロットされる点、及び対物レンズの設計直線の関係について示す図である。
【図３０】図３７に示す光ピックアップを構成する対物レンズの他の例として、外輪帯を非球面連続面として構成する例について説明するための図であり、（ａ）は、対物レンズの平面図であり、（ｂ）は、対物レンズの断面図である。
【図３１】対物レンズの回折部における内輪帯、中輪帯及び外輪帯の基準となる非球面形状における軸上面間距離について説明するための図である。
【図３２】実施例１３について説明する図であり、第１の光ディスクの縦収差図である。
【図３３】実施例１３について説明する図であり、第２の光ディスクの縦収差図である。
【図３４】実施例１３について説明する図であり、第３の光ディスクの縦収差図である。
【図３５】実施例１４について説明する図であり、第１の光ディスクの縦収差図である。
【図３６】実施例１４について説明する図であり、第２の光ディスクの縦収差図である。
【図３７】実施例１４について説明する図であり、第３の光ディスクの縦収差図である。
【図３８】実施例１５について説明する図であり、第１の光ディスクの縦収差図である。
【図３９】実施例１５について説明する図であり、第２の光ディスクの縦収差図である。
【図４０】実施例１５について説明する図であり、第３の光ディスクの縦収差図である。
【図４１】本発明を適用した光ピックアップを構成する集光光学デバイスの例について説明するための図であり、（ａ）は、その入射側の面に回折部が一体に形成された対物レンズにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図であり、（ｂ）は、入射側の面に回折部を有する回折光学素子と、対物レンズとにより構成された例の集光光学デバイスを示す側面図である。
【図４２】本発明を適用した光ピックアップの光学系の他の例を示す光路図である。
【図４３】従来の光ピックアップの光学系の例を示す光路図である。
【符号の説明】
【０４３８】
１  光ディスク装置、２  光ディスク、３  光ピックアップ、４  スピンドルモータ、５  送りモータ、７  システムコントローラ、９  サーボ制御部、１１  光ディスク、１２  光ディスク、１３  光ディスク、１４  プリアンプ、１５  信号変復調器＆ＥＣＣブロック、１６  インターフェース、１７  外部コンピュータ、１８  Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１９  オーディオ・ビジュアル処理部、２０  オーディオ・ビジュアル信号入出力部、２１  レーザ制御部、２２  ディスク種類判別部、３１  第１の光源部、３２  第２の光源部、３３  第３の光源部、３４  対物レンズ、３５Ｂ  回折光学素子、３６  第１のビームスプリッタ、３６ａ  ミラー面、３７  第２のビームスプリッタ、３７ａ  ミラー面、３８  第３のビームスプリッタ、３８ａ  ミラー面、３９  第１のグレーティング、４０  第２のグレーティング、４１  第３のグレーティング、４２  コリメータレンズ、４３  １／４波長板、４４  立ち上げミラー、４５  光検出器、４６  マルチレンズ、５０  回折部、５１  第１の回折領域、５２  第２の回折領域、５３  第３の回折領域、６０  光ピックアップ、６１  第１の光源部、６２  第２の光源部、６３  ビームスプリッタ、６４  ビームスプリッタ、６５  グレーティング、６６  コリメータレンズ駆動手段、７０  第１の基礎構造、７１  第２の基礎構造、７２複合回折構造、１３０  光ピックアップ、１３１  光源部、１３２  光源部、１３４  対物レンズ、１３５  対物レンズ、１３６  ビームスプリッタ、１３７  ビームスプリッタ、１３９  グレーティング、１４０  グレーティング、１４２Ａ  コリメータレンズ、１４２Ｂ  コリメータレンズ、１４３Ａ  １／４波長板、１４３Ｂ  １／４波長板、１４４Ａ  立ち上げミラー、１４４Ｂ  立ち上げミラー、１４５  光検出器、１４６  マルチレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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