(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る。【選択図】  図２
2010170694.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対物レンズと、
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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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るとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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る光ピックアップ。
【請求項２】
上記第１の回折領域は、通過する上記第１の波長の光ビームの当該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がｋ１ｉの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの当該対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｉの回折光が他の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、通過する上記第３の波長の光ビームの当該対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ３ｉの回折光が他の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、
上記第１の回折領域は、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次数を正の次数としたときに、ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉの関係を有するように回折光を発生させる請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記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）である請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
上記第１の回折領域は、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、
上記第２の回折領域は、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、
上記第３の回折領域は、ブレーズ形状の回折構造が形成されている請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記第１の回折領域は、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、
上記第２の回折領域は、非周期構造が輪帯の半径方向に形成された非周期形状又はブレーズ形状の回折構造が形成され、
上記第３の回折領域は、ブレーズ形状の回折構造が形成されている請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項６】
上記ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉがそれぞれ、（１，−１，−２）、（０，−１，−２）、（１，−２，−３）又は（０，−２，−３）である請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項７】
上記第２の回折領域は、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、
上記第２の回折領域は、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がｋ１ｍの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｍの回折光が他の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、
上記ｋ１ｍ，ｋ２ｍがそれぞれ、（＋１，＋１）、（−１，−１）、（０，＋２）、（０，−２）、（０，＋１）、（０，−１）、（＋１，０）、（−１，０）、（＋１，−１）又は（−１，＋１）である請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項８】
上記第２の回折領域は、ブレーズ形状の回折構造が形成され、
上記第２の回折領域は、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がｋ１ｍの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｍの回折光が他の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、
上記ｋ１ｍ，ｋ２ｍがそれぞれ、（＋３，＋２）、（−３，−２）、（＋２，＋１）、（−２，−１）、（＋１，＋１）又は（−１，−１）である請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項９】
上記対物レンズ又は上記回折部が設けられた光学素子のうち第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拡散光とされて入射される請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
上記第１乃至第３の回折領域は、通過する上記第１乃至第３の波長の光ビームを０次光以外の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請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
上記第１乃至第３の回折領域は、それぞれ、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ている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
上記第１及び第２の回折領域は、それぞれ、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、
上記第３の回折領域は、ブレーズ形状の回折構造が形成されている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
さらに、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換素子を有し、
上記発散角変換素子は、上記第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換し、上記対物レンズ又は上記回折部が設けられた光学素子のうち第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及び第２の波長の光ビームを略平行光とし、第３の波長の光ビームを収束光又は拡散光とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
上記第１の回折領域は、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がｋ１ｉの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｉの回折光が他の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、通過する上記第３の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ３ｉの回折光が他の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、
上記ｋ１ｉと上記ｋ２ｉとが異符号とされ、上記ｋ２ｉと上記ｋ３ｉとが同符号とされている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
上記ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉがそれぞれ、（＋１，−１，−２）、（−１，＋１，＋２）、（＋１，−２，−３）、（−１、＋２、＋３）、（＋２，−１，−２）、（−２，＋１，＋２）、（＋２，−２，−３）又は（−２、＋２，＋３）である請求項１４記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
上記第１乃至第３の回折領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを対応する第１の開口数となるような大きさに形成され、
上記第１及び第２の回折領域は、通過する上記第２の波長の光ビームを対応する第２の開口数となるような大きさに形成され、
上記第１の回折領域は、通過する上記第３の波長の光ビームを対応する第３の開口数となるような大きさに形成されている請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
上記第１の回折領域は、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がｋ１ｉの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｉの回折光が他の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、通過する上記第３の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ３ｉの回折光が他の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、
上記第１の回折領域は、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次数を正の次数としたときに、上記ｋ１ｉが＋１であり、上記ｋ２ｉが＋１であり、上記ｋ３ｉが＋１であるように回折光を発生させる請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１８】
さらに、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換素子を有し、
上記発散角変換素子は、上記第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換し、上記対物レンズ又は上記回折部が設けられた光学素子のうち第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の波長の光ビームを略平行光とし、上記第２及び第３の波長の光ビームの少なくともいずれか一方を拡散光とする請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
さらに、上記第１乃至第３の出射部から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換素子を有し、
上記発散角変換素子は、上記第１乃至第３の波長の光ビームの発散角を変換し、上記対物レンズ又は上記回折部が設けられた光学素子のうち第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の波長の光ビームを略平行光とし、上記第２及び第３の波長の光ビームを拡散光とする請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
上記第２の回折領域は、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がｋ１ｍの回折光が他の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、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第２の光ディスクの信号記録面に集光する次数がｋ２ｍの回折光が他の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、
上記ｋ１ｍ，ｋ２ｍがそれぞれ、（＋１，＋１）又は（＋３，＋２）である請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項２１】
上記第１の回折領域は、ブレーズ形状の回折構造が形成され、
上記第２の回折領域は、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、
上記第３の回折領域は、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ている請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項２２】
上記第１乃至第３の回折領域は、通過する上記第１の波長の光ビームを対応する第１の開口数となるような大きさに形成され、
上記第１及び第２の回折領域は、通過する上記第２の波長の光ビームを対応する第２の開口数となるような大きさに形成され、
上記第１の回折領域は、通過する上記第３の波長の光ビームを対応する第３の開口数となるような大きさに形成されている請求項１７記載の光ピックアップ。
【請求項２３】
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対物レンズと、
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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする光ピックアップ。
【請求項２４】
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る光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記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有する光ディスク装置において、
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対物レンズと、
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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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るとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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る光ディスク装置。
【請求項２５】
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る光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記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有する光ディスク装置において、
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対物レンズと、
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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする光ディスク装置。
【請求項２６】
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対物レンズにおいて、
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当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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るとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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る対物レンズ。
【請求項２７】
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対物レンズにおいて、
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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする対物レンズ。
【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対物レンズ、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７１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７１に示す光ピックアップ４３０は、２種類の対物レンズ４３３，４３４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４３２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４３１と、ＤＶＤ、ＣＤ等の光ディスク用の対物レンズ４３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ４３３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４４２Ａ，４４２Ｂ、１／４波長板４４３Ａ，４４３Ｂ、立ち上げミラー４４４Ａ，４４４Ｂ、ビームスプリッタ４３７，４３８、グレーティング４３９，４４０、光検出器４４５、マルチレンズ４４６等を備える。
【０００６】
光源部４３２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４３７、ビームスプリッタ４３８を透過し、対物レンズ４３４へと入射する。この対物レンズ４３４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４３２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４３４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４３８を経て、フォトディテクタ等を有する光検出器４４５で検出される。
【０００８】
光源部４３１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４３７で反射され、ビームスプリッタ４３８を経て対物レンズ４３３へと入射する。この対物レンズ４３３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４３８を経て、光検出器４４５で検出される。
【０００９】
以上のような図７１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４３４と、高密度記録光ディスク用の対物レンズ４３３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４３３，４３４を用いることによって、それぞれの対物レンズ４３３，４３４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４３３，４３４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４３３，４３４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った。
【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った。
【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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２６５５７３号公報
【発明の概要】
【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対物レンズ及び集光光学装置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、本発明に係る対物レンズは、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対物レンズにおいて、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当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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るとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの当該対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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る。
【００１７】
また、本発明に係る対物レンズは、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対物レンズにおいて、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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする。
【００１８】
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対物レンズと、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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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るとともに、通過する上記第２の波長の光ビームの上記対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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る。
【００１９】
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対物レンズと、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光学素子又は上記対物レンズの一方の面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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第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対物レンズを介して第３の光ディスクの信号記録面に集光させない状態とする。
【００２０】
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る光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、上記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有する光ディスク装置であり、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】
【００２１】
本発明は、光ビームを出射する出射部と光ディスクの信号記録面との間の光路上に配置される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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】第１の実施の形態としての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光学素子及び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回折光学素子を説明するための図であり、（ａ）は、回折光学素子の平面図であり、（ｂ）は、回折光学素子の断面図である。
【図５】図４に示す回折光学素子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の回折領域の例を示す断面図である。
【図６】回折部を構成する内輪帯、中輪帯及び外輪帯の他の例としてブレーズ形状の回折構造が形成された例を示す断面図である。
【図７】第１の実施の形態の内輪帯構成例１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８】第１の実施の形態の内輪帯構成例２の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝６、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，−２，−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９】第１の実施の形態の内輪帯構成例３の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋２，−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】第１の実施の形態の内輪帯構成例４の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝６、（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋２，−２，−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１１】第１の実施の形態の中輪帯構成例１の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝３、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（−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１２】第１の実施の形態の中輪帯構成例２の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（−１，＋２，＋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１３】第１の実施の形態の中輪帯構成例３の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（−２，＋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１４】第１の実施の形態の外輪帯構成例１の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝２、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（−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１５】第１の実施の形態の外輪帯構成例２の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，−２，−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１６】第１の実施の形態の外輪帯構成例３の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋２，−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１７】第１の実施の形態の外輪帯構成例４の回折効率を計算するためのグラフであり、Ｓ＝５、（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（−２，＋２，＋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１８】第１の実施の形態の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、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り、（ｂ）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る。
【図１９】第１の実施の形態としての、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２０】第２の実施の形態としての、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２１】図２０に示す光ピックアップを構成する回折光学素子及び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＋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る。
【図２２】図２０に示す光ピックアップを構成する回折光学素子を説明するための図であり、（ａ）は、回折光学素子の平面図であり、（ｂ）は、回折光学素子の断面図である。
【図２３】図２２に示す回折光学素子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、中輪帯及び外輪帯としてそれぞれ設けられた第１乃至第３の回折領域をブレーズ形状に形成した場合の例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の回折領域の他の例としてこの第２の回折領域を階段形状に形成した場合の例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の回折領域の他の例としてこの第３の回折領域を階段形状に形成した場合の例を示す断面図である。
【図２４】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、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，＋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２５】回折部の温度球面収差特性と、この回折部により支配的に発生させる回折光の回折次数との関係について縦収差の状態図を用いて説明するために、温度変化により発生する、構成材料の屈折率変動による影響項ΔＷｎと、波長変動による影響項ΔＷλと、これらの影響項ΔＷｎ，ΔＷλの和ΔＷと、の縦収差を示す図であり、（ａ）は、マイナスの回折次数を選択した場合の各縦収差を示す図であり、（ｂ）は、プラスの回折次数を選択した場合の各縦収差を示す図であり、（ｃ）は、プラスの回折次数を選択するとともに中輪帯及び外輪帯において比較的高次の回折次数を選択した場合の各縦収差を示す図である。
【図２６】図２５で示す縦収差について説明するための図であり、（ａ）は、収差がないレンズの縦収差の状態を示す図であり、（ｂ）は、収差があるレンズにおける縦収差の状態を示す線ＬＢを説明するための図である。
【図２７】第２の実施の形態の実施例１及び実施例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＝∞、（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２８】第２の実施の形態の実施例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＝３、（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ）＝（＋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２９】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋１，＋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３０】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋１，＋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３１】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋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３２】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋４，＋３，＋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３３】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋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３４】第２の実施の形態の実施例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）＝（＋４，＋３，＋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３５】第２の実施の形態の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、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り、（ｂ）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る。
【図３６】第２の実施の形態としての、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３７】第３の実施の形態としての、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３８】図３７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３９】図３７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４０】図３９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４１】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４２】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４１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４３】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４４】第３の実施の形態の実施例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４５】図４４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４６】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設計波長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４７】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４８】第３の実施の形態の実施例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４９】第３の実施の形態の実施例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５０】第３の実施の形態の実施例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５１】第３の実施の形態の実施例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５２】第３の実施の形態の実施例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５３】第３の実施の形態の実施例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５４】第３の実施の形態の実施例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５５】第３の実施の形態の実施例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５６】第３の実施の形態の実施例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５７】第３の実施の形態の実施例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５８】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５９】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６０】第３の実施の形態の実施例３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６１】第３の実施の形態の実施例３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６２】第３の実施の形態の実施例３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６３】第３の実施の形態の実施例４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６４】第３の実施の形態の実施例４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６５】第３の実施の形態の実施例４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６６】第３の実施の形態の実施例５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６７】第３の実施の形態の実施例５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６８】第３の実施の形態の実施例５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６９】第３の実施の形態の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７０】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７１】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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜１＞光ディスク装置の全体構成（図１）
本発明が適用された光ディスク装置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。ここで、光ディスク装置１を構成する光ピックアップとしては、光ピックアップ３に限られるものではなく、後述の光ピックアップ１０３，２０３等を用いるように構成してもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、信号変調＆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。
【００３１】
信号変調＆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、信号変調＆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、信号変調＆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、信号変調＆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、信号変調＆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、インタフェース１６又はデータをＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００３２】
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調＆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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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光ピックアップ３，１０３，２０３等について詳しく説明する。
【００４３】
＜２＞光ピックアップの第１の実施の形態（図２〜図１９）
まず、本発明に係る光ピックアップの第１の実施の形態として、本発明を適用した光ピックアップ３について、図２〜図１９を用いて説明する。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。
【００４４】
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対物レンズ３４と、第１乃至第３の出射部と対物レンズ３４との間の光路上に設けられる回折光学素子３５とを備える。
【００４５】
また、光ピックアップ３は、第２及び第３の出射部と回折光学素子３５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と回折光学素子３５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と回折光学素子３５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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、光ピックアップ３は、第３のビームスプリッタ３８と回折光学素子３５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と回折光学素子３５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、回折光学素子３５と１／４波長板４３との間に設けられ、対物レンズ３４及び回折光学素子３５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及び回折光学素子３５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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、対物レンズ３４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３４と一体となるように後述の回折光学素子３５を保持するように構成することにより、対物レンズ３４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３５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。
【００５１】
回折光学素子３５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次数となるように回折して対物レンズ３４に入射させ、すなわち、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。かかる回折光学素子３５は、対物レンズ３４とともに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。
【００５２】
回折部５０を有する回折光学素子３５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３４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３４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３４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３４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３４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３４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３４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、より球面収差を低減するように構成することを可能とする。
【００５３】
具体的に、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、回折光学素子３５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。
【００５４】
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集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００５５】
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集光する次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００５６】
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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。）が半径方向に連続して形成されている。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。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。この点については、後述する図５（ｂ）及び図５（ｃ）についても同様である。尚、図５（ａ）〜図５（ｃ）においては、階段形状の各階段部内において段部が半径方向の外側に向けて形成、すなわち、段部が半径方向の外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、これに限られるものではなく、内輪帯、中輪帯及び外輪帯の回折構造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されるように構成してもよい。具体的には、各回折構造における支配的となる回折次数及び後述の溝幅を設定することにより、所定の回折角度及び回折効率を得るとともに、回折次数がプラスであるかマイナスであるかに応じて階段形状の形成方向を設定することにより所望の発散角を有した拡散状態又は収束状態を得ることができる。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。
【００５９】
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）〜図５（ｃ）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。
【００６０】
例えば、第１の回折領域５１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を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、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。
【００６１】
また、ここでは、輪帯の断面形状がマルチステップの階段形状となるような回折構造を有する第１の回折領域５１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次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が図６に示すような所定の深さｄのブレーズ形状となるような回折構造を有する回折領域５１Ｂが形成されるように構成してもよい。
【００６２】
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がいずれも０以外であり、ｋ１ｉとｋ２ｉとが異符号（ｋ１ｉ×ｋ２ｉ＜０）で、ｋ２ｉとｋ３ｉとが同符号（ｋ２ｉ×ｋ３ｉ＞０）となるようにされている。尚、上述の場合においてｋ１ｉとｋ３ｉが異符号となるようにされている。
【００６３】
ここで、第１の回折領域５１は、回折効率が最大となる第１の波長の回折次数ｋ１ｉが０以外とされていることにより、対物レンズ３４によるカップリングを下げることができ、光源戻り光ノイズの問題を防止することができ、従来の光源出射において出力を適度な範囲に抑えなければいけない等の問題を回避できる。また、第１の回折領域５１において、回折効率が最大となる第２及び第３の波長の回折次数ｋ２ｉ，ｋ３ｉを０とした場合の、収差及び効率が最良となる組み合わせが存在しない。換言すると、第１の回折領域５１において、ｋ２ｉ，ｋ３ｉが０以外とされていることにより、収差及び効率を確保し得る組み合わせとすることができる。
【００６４】
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の関係がｋ１ｉとｋ２ｉとが異符号で、ｋ２ｉとｋ３ｉとが同符号となるように構成されていることにより、複数種類の光ディスクに対して各波長の光ビームについて同一の対物レンズ３４により集光する場合において、球面収差をより低減させることを可能とする。これは、上述のような第１乃至第３の光ディスクに対して対物レンズ３４を設計する場合に、保護層の設計センターを０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定することが多いため、その設計センターに対して第１の波長の光ビームに与える極性と、第２及び第３の波長の光ビームに与える極性とが逆になるようにすることで球面収差を抑えることができるという考え方によるものである。
【００６５】
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，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）＝（＋１，−１，−２）、（−１，＋１，＋２）、（＋１，−２，−３）、（−１、＋２、＋３）、（＋２，−１，−２）、（−２，＋１，＋２）、（＋２，−２，−３）、（−２、＋２，＋３）。
【００６６】
以下に、内輪帯である第１の回折領域５１の具体的な実施例として、深さｄ及びステップ数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１に示す。尚、表１は、第１の回折領域５１の実施例として内輪帯構成例１〜内輪帯構成例４について示すものであり、表１中ｋ１ｉは、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を示し、ｅｆｆ１は、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の回折効率を示し、ｋ２ｉ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を示し、ｅｆｆ２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の回折効率を示し、ｋ３ｉ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を示し、ｅｆｆ３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の回折効率を示し、ｄは、第１の回折領域５１の溝深さ、すなわち階段形状の最低段から最高段までの距離を示し、Ｓは、第１の回折領域５１の階段形状のステップ数を示すものである。
【００６７】
【表１】
2010170694.tif 000003
【００６８】
ここで、表１に示す内輪帯構成例１について説明する。内輪帯構成例１においては、表１に示すように、溝深さｄ＝３．８（μｍ）、ステップ数Ｓ＝４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。次に、この内輪帯構成例１について図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図７（ａ）は、ステップ数Ｓ＝４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＋１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図７（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝４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７（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝４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７（ａ）〜図７（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３８００ｎｍの位置において、図７（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．８１であり、図７（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．６２であり、図７（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．５７である。
【００６９】
また、表１に示す内輪帯構成例２についても同様に、ｄ＝５．３（μｍ）、Ｓ＝６としたときに、表１及び図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られ、表１に示す内輪帯構成例３についても同様に、ｄ＝５．１（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表１及び図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られ、表１に示す内輪帯構成例４についても同様に、ｄ＝５．８（μｍ）、Ｓ＝６としたときに、表１及び図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られることとなる。
【００７０】
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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００７１】
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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００７２】
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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、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する次数以外の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。
【００７５】
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。
【００７６】
具体的には、第２の回折領域５２は、上述した第１の回折領域５１と同様に、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の階段形状が半径方向に連続して形成されている。尚、ここで、第２の回折領域５２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５（ｂ）に示す第２の回折領域５２の回折構造は、ステップ数が３（Ｓ＝３）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３の段部５２ｓ１，５２ｓ２，５２ｓ３を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／３）で同一間隔に形成された第１乃至第４の回折面５２ｆ１，５２ｆ２，５２ｆ３，５２ｆ４を有して形成されている。
【００７７】
また、ここでは、輪帯の断面形状がマルチステップの階段形状となるような回折構造を有する第２の回折領域５２が形成されているものとして説明するが、上述した第１の回折領域と同様に、上述のような各波長の光ビームに対して所定の次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が上述した図６に示すような所定の深さｄのブレーズ形状となるような回折構造を有する回折領域５２Ｂが形成されるように構成してもよい。
【００７８】
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る場合に、回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍが例えば以下で示される関係となるように構成されている。（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，−１）、（−１，＋１）、（＋１，−２）、（−１、＋２）、（＋２，−１）、（−２，＋１）。
【００７９】
以下に、中輪帯である第２の回折領域５２の具体的な実施例として、深さｄ及びステップ数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２に示す。尚、表２は、第２の回折領域５２の実施例として中輪帯構成例１〜中輪帯構成例３について示すものであり、表２中ｋ１ｍは、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を示し、ｅｆｆ１は、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の回折効率を示し、ｋ２ｍ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を示し、ｅｆｆ２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の回折効率を示し、ｋ３ｍは、第３の波長の光ビームの下記のように選択された回折次数を示し、ｅｆｆ３は、第３の波長の光ビームの選択された回折次数の回折効率を示し、ｄは、第２の回折領域５２の溝深さ、すなわち階段形状の最低段から最高段までの距離を示し、Ｓは、第２の回折領域５２の階段形状のステップ数を示すものである。また、表２中「※」は、この構成例の中輪帯を通過する光ビームの対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するよう集光する回折次数、換言すると対応する光ディスクの信号記録面において球面収差補正が可能な回折次数を示すものであり、「〜０」は、回折効率が略０の状態を示すものである。
【００８０】
【表２】
2010170694.tif 000004
【００８１】
ここで、表２に示す中輪帯構成例１について説明する。中輪帯構成例１においては、表２に示すように、溝深さｄ＝８．６（μｍ）、ステップ数Ｓ＝３としたとき、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ＝−１の回折効率ｅｆｆ１＝０．７６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＝０．７７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スポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｍの回折効率ｅｆｆ３が略０である。
【００８２】
次に、この中輪帯構成例１について図１１（ａ）〜図１１（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図１１（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−１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図１１（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１１（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１１（ａ）〜図１１（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８６００ｎｍの位置において、図１１（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．７６であり、図１１（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．７７であり、図１１（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、略０である。尚、ここで、上述では「※」で表した第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｍは、ｋ３ｍ＝＋２である。
【００８３】
また、表２に示す中輪帯構成例２についても同様に、ｄ＝１４．８（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表２及び図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られ、表２に示す中輪帯構成例３についても同様に、ｄ＝１４．１（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表２及び図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍ，ｋ３ｍ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られることとなる。
【００８４】
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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【００８５】
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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。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。
【００８６】
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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、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する次数以外の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。
【００８９】
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。
【００９０】
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、＋１次、＋２次、−２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次数以外の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。
【００９１】
具体的には、第３の回折領域５３は、上述した第１の回折領域５１と同様に、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の階段形状が半径方向に連続して形成されている。尚、ここで、第３の回折領域５３は、第１及び第２の回折領域５１，５２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及び第２の回折領域５１，５２に設けられた第１及び第２の回折構造とは異なる第３の回折構造が形成されている。例えば、図５（ｃ）に示す第３の回折領域５３の回折構造は、ステップ数が２（Ｓ＝２）とされた回折構造であり、各段の深さが略同一深さ（ｄ／２）とされた第１乃至第２の段部５３ｓ１，５３ｓ２を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／２）で同一間隔に形成された第１乃至第３の回折面５３ｆ１，５３ｆ２，５３ｆ３を有して形成されている。
【００９２】
また、ここでは、輪帯の断面形状がマルチステップの階段形状となるような回折構造を有する第３の回折領域５３が形成されているものとして説明するが、上述した第１及び第２の回折領域と同様に、上述のような各波長の光ビームに対して所定の次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が上述した図６に示すような所定の深さｄのブレーズ形状となるような回折構造を有する回折領域５３Ｂが形成されるように構成してもよい。
【００９３】
以下に、外輪帯である第３の回折領域５３の具体的な実施例として、深さｄ及びステップ数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３に示す。尚、表３は、第３の回折領域５３の実施例として外輪帯構成例１〜外輪帯構成例４について示すものであり、表３ｋ１ｏは、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を示し、ｅｆｆ１は、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の回折効率を示し、ｋ２ｏは、第２の波長の光ビームの下記のように選択された回折次数を示し、ｅｆｆ２は、第２の波長の光ビームの選択された回折次数の回折効率を示し、ｋ３ｏは、第３の波長の光ビームの下記のように選択された回折次数を示し、ｅｆｆ３は、第３の波長の光ビームの選択された回折次数の回折効率を示し、ｄは、第３の回折領域５３の溝深さ、すなわち階段形状の最低段から最高段までの距離を示し、Ｓは、第３の回折領域５３の階段形状のステップ数を示すものである。また、表３中「※」は、この構成例の外輪帯を通過する光ビームの対物レンズ３４を介して対応する光ディスクの信号記録面に適切にスポットを形成するよう集光する回折次数、換言すると対応する光ディスクの信号記録面において球面収差補正が可能な回折次数を示すものであり、「〜０」は、回折効率が略０の状態を示すものである。
【００９４】
【表３】
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【００９５】
ここで、表３に示す外輪帯構成例１について説明する。外輪帯構成例１においては、表３に示すように、溝深さｄ＝４．２（μｍ）、ステップ数Ｓ＝２としたとき、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏ＝−１の回折効率ｅｆｆ１＝０．６３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スポットを形成するよう集光する回折次数ｋ２ｏの回折効率ｅｆｆ２が略０であり、この領域を通過する第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スポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｏの回折効率ｅｆｆ３が略０である。
【００９６】
次に、この外輪帯構成例１について図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図１４（ａ）は、ステップ数Ｓ＝２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−１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図１４（ｂ）は、ステップ数Ｓ＝２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１４（ｃ）は、ステップ数Ｓ＝２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１４（ａ）〜図１４（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４２００ｎｍの位置において、図１４（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．６３であり、図１４（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、略０であり、図１４（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、略０である。尚、ここで、上述では「※」で表した第２及び第３の波長の光ビームの回折次数ｋ２ｏ，ｋ３ｏは、それぞれｋ２ｏ＝＋１，ｋ３ｏ＝＋２である。
【００９７】
また、表３に示す外輪帯構成例２についても同様に、ｄ＝０．５（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表３及び図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られ、表３に示す外輪帯構成例３についても同様に、ｄ＝１．２（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表３及び図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られ、表３に示す外輪帯構成例４についても同様に、ｄ＝６．４（μｍ）、Ｓ＝５としたときに、表３及び図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、各次数ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ及び各回折効率ｅｆｆ１，ｅｆｆ２，ｅｆｆ３が得られることとなる。
【００９８】
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、共通の対物レンズ３４を介して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、すなわち、対物レンズ３４を介して球面収差が補正される発散状態又は収束状態で対物レンズ３４に入射させて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を介して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、すなわち、対物レンズ３４を介して球面収差が補正される発散状態又は収束状態で対物レンズ３４に入射させて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を介して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、すなわち、対物レンズ３４を介して球面収差が補正される発散状態又は収束状態で対物レンズ３４に入射させて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。
【００９９】
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回折光学素子３５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で対物レンズ３４に入射させ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。
【０１００】
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を通過する第３の波長の光ビームを対物レンズ３４を介して対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光する回折次数以外の次数が支配的となるようにすることで、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を介して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。
【０１０１】
また、回折部５０は、第３の回折領域５３を通過する第２の波長の光ビームを対物レンズ３４を介して対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光する回折次数以外の次数が支配的となるようにすることで、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を介して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。
【０１０２】
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を介して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を介して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。
【０１０３】
このように、上述のような光路上に配置される回折光学素子３５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。
【０１０４】
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対物レンズ３４を用いればよい。
【０１０５】
また、ここでは、第１乃至第３の回折領域５１，５２，５３を所定の深さの段差部を有する階段形状とされた所謂マルチステップ形状の回折構造を有するように形成したが、例えば、図６に示すようなブレーズ形状により構成してもよい。尚、特に第３の回折領域等の溝深さｄが浅い回折構造が形成される回折領域においては、ブレーズ形状により形成することで製造工程が容易となり、製造の容易化及び低コスト化を可能とする。
【０１０６】
また、上述では、図１８（ａ）に示すように、対物レンズ３４とは別体に設けた回折光学素子３５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、回折光学素子３５の出射側の面に設けても良い。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３４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１８（ｂ）に示すように、その入射側の面に回折部５０を有する対物レンズ３４Ｂを設けるように構成してもよい。例えば、対物レンズ３４Ｂの入射側の面に設けられる場合には、対物レンズとして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、これに上述のような回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されることとなる。このように構成される対物レンズ３４Ｂは、上述した回折光学素子３５及び対物レンズ３４が２つの素子により集光光学デバイスとして機能していたのに対し、１つの素子のみで、３つの異なる波長の光ビームをそれぞれ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。回折部５０を対物レンズ３４Ｂ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。回折部５０と同様の機能を有する回折部を入射側又は出射側の面に一体に設けられた対物レンズ３４Ｂは、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。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３４Ｂ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。
【０１０７】
回折光学素子３５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及び回折光学素子３５側に出射させる。尚、コリメータレンズ４２が、第１及び第２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回折光学素子３５に入射させるとともに、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若しくは収束した発散角の状態（以下、「有限系の状態」ともいう。）で回折光学素子３５に入射させるように構成することにより、第３の波長の光ビームの回折光学素子３５及び対物レンズ３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する際の球面収差をより低減することを可能とする。ここでは、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回折光学素子３５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回折光学素子３５に入射させることを実現してもよい。また、同様に、第２の波長の光ビーム、又は第２及び第３の波長の光ビームを有限系の状態で回折光学素子３５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。
【０１０８】
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、回折光学素子３５、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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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を駆動変位させることによって、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。
【０１１１】
光ピックアップ３は、回折光学素子３５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。
【０１１２】
また、上述の光ピックアップ３の回折部５０を有する回折光学素子３５及び対物レンズ３４は、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、回折光学素子３５の一方の面に設けられる回折部５０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を用いる光ピックアップの３波長互換を可能とする。
【０１１３】
また、上述では、回折部５０が設けられた回折光学素子３５及び対物レンズ３４を一体となるように、対物レンズ３４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たが、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３５及び対物レンズ３４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３５及び対物レンズ３４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３５及び対物レンズ３４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。
【０１１４】
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３１，３２，３３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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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で反射されて回折光学素子３５側に出射される。
【０１１８】
回折光学素子３５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して出射され、対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第１の波長の光ビームは、所定の発散角の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。
【０１１９】
対物レンズ３４に入射した第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発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４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。
【０１２０】
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、回折光学素子３５、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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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で反射されて回折光学素子３５側に出射される。
【０１２６】
回折光学素子３５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な所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第２の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０１２７】
対物レンズ３４に入射した第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発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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略平行光に対して拡散若しくは収束した状態とされ、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で反射されて回折光学素子３５側に出射される。
【０１３３】
回折光学素子３５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な所定の回折次数が支配的となるようにして出射され、対物レンズ３４に入射される。尚、回折光学素子３５から出射される第３の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０１３４】
対物レンズ３４に入射した第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発散角の状態で入射されているので、対物レンズ３４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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
尚、ここでは、第３の波長の光ビームは、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回折光学素子３５に入射される光ビームを略平行光の状態に対して拡散若しくは収束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、回折光学素子３５に入射するように構成してもよい。
【０１３７】
また、ここでは、第１及び第２の波長の光ビームが、略平行光の状態で回折光学素子３５に入射されるとともに、第３の波長の光ビームが、発散光又は収束光の状態で回折光学素子３５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回折光学素子に入射するように構成してもよい。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ３は、上述した回折光学素子３５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、さらに、構成の簡素化、小型化、及び低コスト化を実現する。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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１９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。
【０１４４】
本発明を適用した光ピックアップ６０は、図１９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対物レンズ３４と、第１乃至第３の出射部と対物レンズ３４との間の光路上に設けられる回折光学素子３５とを備える。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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、球面収差をより低減すること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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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６２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。
【０１５１】
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３，６０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。
【０１５２】
＜３＞光ピックアップの第２の実施の形態（図２０〜図３６）
次に、上述した光ディスク装置１に用いられる本発明に係る光ピックアップの第２の実施の形態として、本発明を適用した光ピックアップ１０３について、図２０〜図３６を用いて詳しく説明する。この光ピックアップ１０３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。
【０１５３】
本発明を適用した光ピックアップ１０３は、図２０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１３１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１３２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１３３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対物レンズ１３４と、第１乃至第３の出射部と対物レンズ１３４との間の光路上に設けられる回折光学素子１３５とを備える。
【０１５４】
また、光ピックアップ１０３は、第２及び第３の出射部と回折光学素子１３５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１３６と、第１のビームスプリッタ１３６と回折光学素子１３５との間に設けられ、第１のビームスプリッタ１３６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１３７と、第２のビームスプリッタ１３７と回折光学素子１３５との間に設けられ、第２のビームスプリッタ１３７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１３８とを有する。
【０１５５】
さらに、光ピックアップ１０３は、第１の光源部１３１の第１の出射部と第２のビームスプリッタ１３７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１３９と、第２の光源部１３２の第２の出射部と第１のビームスプリッタ１３６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１４０と、第３の光源部１３３の第３の出射部と第１のビームスプリッタ１３６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１４１とを有する。
【０１５６】
また、光ピックアップ１０３は、第３のビームスプリッタ１３８と回折光学素子１３５との間に設けられ、第３のビームスプリッタ１３８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１４２と、コリメータレンズ１４２と回折光学素子１３５との間に設けられ、コリメータレンズ１４２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１４３と、回折光学素子１３５と１／４波長板１４３との間に設けられ、対物レンズ１３４及び回折光学素子１３５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１３４及び回折光学素子１３５の光軸方向に光ビームを出射させる立ち上げミラー１４４とを有する。
【０１５７】
さらに、光ピックアップ１０３は、第３のビームスプリッタ１３８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１４５と、第３のビームスプリッタ１３８と光検出器１４５との間に設けられ、第３のビームスプリッタ１３８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１４５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１４６とを有する。
【０１５８】
第１の光源部１３１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１３２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１３３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１３１，１３２，１３３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。
【０１５９】
対物レンズ１３４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１３４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１３４は、光検出器１４５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１３４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、ここでは、対物レンズ１３４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１３４と一体となるように後述の回折光学素子１３５を保持するように構成されており、かかる構成により、対物レンズ１３４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１３５に設けた回折部１５０の後述の作用効果を適切に発揮することができる。
【０１６０】
回折光学素子１３５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１５０が設けられており、この回折部１５０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次数となるように回折して対物レンズ１３４に入射させ、すなわち、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１３４に入射させることで、この単一の対物レンズ１３４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。かかる回折光学素子１３５は、対物レンズ１３４とともに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。
【０１６１】
回折部１５０を有する回折光学素子１３５は、例えば、図２１（ａ）に示すように、回折部１５０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１３４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１３４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２１（ｂ）に示すように、回折部１５０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１３４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１３４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２１（ｃ）に示すように、回折部１５０を通過した第３の波長の光ビームＢＣ０を＋１次回折光ＢＣ１となるように回折して対物レンズ１３４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１３４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１３４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１５０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２１を用いて説明したが、本発明を適用した光ピックアップ１０３を構成する回折部１５０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、より球面収差を低減するように構成することを可能とする。
【０１６２】
ここで、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次数を正の次数とする。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次数を正の次数とする。すなわち、上述のように第１乃至第３の波長において、支配的となるように選択された＋１次回折光が入射した各波長の光ビームに対して比較して収束する方向に向けて回折する。
【０１６３】
具体的に、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、回折光学素子１３５の入射側の面に設けられた回折部１５０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。）１５１と、第１の回折領域１５１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。）１５２と、第２の回折領域１５２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。）１５３とを有する。
【０１６４】
内輪帯である第１の回折領域１５１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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１６５】
また、第１の回折領域１５１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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１６６】
また、第１の回折領域１５１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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１６７】
このように、第１の回折領域１５１は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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１５１を通過して所定の次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ１３４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。
【０１６８】
具体的には、第１の回折領域１５１は、図２２及び図２３（ａ）に示すように、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（以下、「溝深さ」ともいう。）ｄのブレーズ形状となるように形成されている。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。尚、図２３（ａ）においては、鋸歯形状の凹凸の斜面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、これは選択する回折次数をプラスにし、所望の発散角を有した収束状態を得るためである。尚、ここで、収束状態を得るための発散角はマイナスの発散角である。図２３（ａ）〜図２３（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。
【０１６９】
尚、第１の回折領域１５１に形成される第１の回折構造において、溝幅は、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、溝幅は、図２３（ａ）に示すように、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。
【０１７０】
また、第１の回折領域１５１は、通過する第１の波長の光ビームの次数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次数ｋ３ｉ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る場合に、ｋ１ｉ、ｋ２ｉ、ｋ３ｉが（ｋ１ｉ、ｋ２ｉ、ｋ３ｉ）＝（＋１，＋１，＋１）となるようにされている。
【０１７１】
ここで、第１の回折領域１５１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、温度球面収差特性を考慮する必要、すなわち温度変化において発生する球面収差を低減する必要があり、第３の観点として、製造上有利な構成とする必要があり、これらのことに鑑みて上述の回折次数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。
【０１７２】
まず、第１の観点について説明する。一般的に、第１の回折領域１５１のような機能を有する領域において、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、（λ１×ｋ１ｘ−λ２×ｋ２ｘ）／（ｔ１−ｔ２）≒（λ１×ｋ１ｘ−λ３×ｋ３ｘ）／（ｔ１−ｔ３）の条件式（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。上述した内輪帯としての第１の回折領域１５１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、ｋ１ｉ＝＋１、ｋ２ｉ＝＋１、ｋ３ｉ＝＋１であるので、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２４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１３４は、図２４に示す直線Ｌ１１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、この設計直線の傾きは、例えば、（ｔ１−ｔ２）／（λ１×ｋ１ｘ−λ２×ｋ２ｘ）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×ｋ１ｘ−λ３×ｋ３ｘ）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。尚、図２４でＰλ３が僅かに直線上から乖離しているが、これは対物レンズ１３４及び回折光学素子１３５のうち各出射部に近接される側の光学素子としてここでは回折光学素子１３５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。
【０１７３】
次に、第２の観点について説明する。第１の回折領域１５１のような機能を有する領域において、適切な温度球面収差特性、すなわち温度変化によらず球面収差を低減することを実現するために、これらの次数は正でなくてはならない。ここで、正の回折次数とは、上述したように光ビームの進行方向に対して光軸中心方向へ向かって回折される回折次数である。そして、温度上昇によって生じる球面収差は、温度変化に伴う対物レンズ１３４の構成材料の屈折率変動による影響項ΔＷｎと、温度変化に伴う入射光ビームの波長変動による影響項ΔＷλとの和で表され、すなわち、次の関係式ΔＷ＝ΔＷｎ＋ΔＷλで得られるΔＷで表される。このうち、後者の波長変動による影響項ΔＷλの正負は、回折部１５０による回折方向によって規定されることとなる。対物レンズ１３４は、正のパワー（屈折力）を与えているので、温度上昇に伴って屈折率が低下することとなり、結果として、正のパワーが弱くなる方向に働き、屈折率変動による影響項Ｗｎは、ΔＷｎ＜０となる。この影響項Ｗｎをキャンセルするためには、波長変動による影響項ΔＷλが、ΔＷλ＞０となる必要があり、すなわち、回折部１５０において温度上昇時に正のパワーが強まるようにしなくてはならない。このように、回折部１５０における回折次数は、正である方が温度球面収差特性の観点から有利である。
【０１７４】
また、ここで、温度上昇によって生じる球面収差を、上述のような構成により打ち消し合うことができることについて、図２５に示すような縦収差図を用いてさらに詳細に説明する。そして、図２５を用いた説明に先立ち図２６を用いて縦収差図について説明する。尚、図２６（ａ）及び図２６（ｂ）において、ｘ軸方向は、光軸方向を示し、ｙ軸方向は、像高すなわち光軸に直交する方向に向けた光軸からの高さを示すものである。
【０１７５】
図２６（ａ）に示すように、一般的に収差がないレンズを通過した光ビームは、レンズの光軸に直交する方向における入射位置に関わらず、同一の像面に集光され、すなわち、近軸像点位置Ａ０に一致して集光されている。
【０１７６】
その一方で、例えば図２６（ｂ）に示すように、収差があるレンズを通過した光ビームは、レンズの光軸に直交する方向における入射位置に応じて、異なる像面に集光され、すなわち、近軸像点位置Ｂ０に対してｘ軸方向にずれた位置に集光されている。このとき、縦収差の状態を示す線ＬＢは、光ビームの入射位置の光軸からの高さ（像高）をｙ軸にとり、この光軸からの高さの位置に入射した光線による像面が主光線である光軸と交わる位置をｘ軸に取った例えば各点Ｂ１〜Ｂ７を結んだ曲線により示される。具体的には、光軸からの高さ位置ｙ１で入射した光線が位置ｘ１で光軸と交わっていることから、座標（ｘ１，ｙ１）であるＢ１が得られる。また、光軸からの高さ位置ｙ２で入射した光線が位置ｘ２で光軸と交わっていることから、座標（ｘ２，ｙ２）であるＢ２が得られる。Ｂ３〜Ｂ７についても同様に得られるものであるがここでは詳細な説明を省略する。
【０１７７】
同様に、図２６（ａ）に示すようなレンズにおいて、縦収差の状態を示す線ＬＡは、上述した線ＬＢと同様に、光ビームの入射位置の光軸からの高さをｙ軸にとり、この光軸からの高さの位置に入射した光線が光軸と交わる位置に取った例えばＡ１〜Ａ７を結んだ直線により示される。尚、図２６（ａ）の場合には、ｙ軸の位置によらず、光軸と交わるｘ軸の位置は常に一定であるので縦収差の状態を示す線ＬＡは、ｙ軸に一致する。そして、一般的に縦収差の状態を示す線は、図２６（ａ）に示すようなｙ軸に一致又は可能な限り近接した状態が収差がない状態又は収差が少ない状態であるといえる。
【０１７８】
次に、以上のことに鑑みて、上述の回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉを選択することで、温度上昇によって生じる球面収差を打ち消し合うことができることについて図２５を用いて説明する。
【０１７９】
図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、温度変化に伴う構成材料の屈折率変動による影響項ΔＷｎ及び温度変化に伴う入射光ビームの波長変動による影響項ΔＷλをそれぞれ縦収差として概念的に示した図である。ここで、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）中、破線Ｌｗｎは、屈折率変化による縦収差、すなわち構成材料の屈折率変動による影響項ΔＷｎを縦収差として示し、一点鎖線Ｌｗλ１は、選択された回折次数がプラスの回折次数、すなわちこの回折部により正の屈折力を与える場合の回折角変化による縦収差、すなわち波長変動による影響項ΔＷλを縦収差として示し、一点鎖線Ｌｗλ２は、Ｌｗλ１と比較するために、選択された回折次数がマイナスの回折次数、すなわちこの回折部により負の屈折力を与える場合の波長変動による影響項ΔＷλを縦収差として示すものである。そして、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）において、実線Ｌｗ１及び実線Ｌｗ２は、図２５（ａ）に示すΔＷｎ及びΔＷλを加算することにより得られた温度上昇により生じる球面収差ΔＷを縦収差として示したものである。図２５（ｂ）中、実線Ｌｗ１は、図２５（ｂ）で示した破線Ｌｗｎ及び一点鎖線Ｌｗλ１を足し合わせた図、すなわち、回折次数がプラスの場合の球面収差ΔＷを示し、図２５（ａ）中実線Ｌｗ２は、図２５（ａ）で示した破線Ｌｗｎ及び一点鎖線Ｌｗλ２を足し合わせた図、すなわち、回折次数がマイナスの場合の球面収差ΔＷを示すものである。
【０１８０】
図２５（ｂ）に示すように、第１の回折領域１５１のような機能を有する領域において、上述の回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉを選択することで、すなわち、プラスの回折次数を選択することで、縦収差の状態（Ｌｗ１）が図２６（ａ）に示す状態に近くなり収差を抑えた状態とすることができる。これに対して、図２５（ａ）に示すように、マイナスの回折次数を選択した場合には、縦収差の状態（Ｌｗ２）が収差が抑えられていない、すなわち、温度球面収差特性の面から問題のある状態となる。以上のように、上述のように回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉを選択することで、温度球面収差特性の観点から有利である。
【０１８１】
次に、第３の観点について説明する。第１の回折領域１５１のような機能を有する回折部は、回折光学素子１３５の一方の面、又は後述のように対物レンズの一方の面にその回折構造が形成されることで構成されるため、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深さｄが深くなる。そして、回折構造の深さｄが深くなると形成精度が悪化するおそれがあるのみならず、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。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。すなわち、上述した第１の回折領域１５１は、選択する回折次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉとして上述のようなものを選択していることから、このような製造上の観点からも、製造容易であるとともに、精度劣化等の問題も発生せず、品質を高めることを可能とし、結果として、良好な回折効率を有する回折光を確実に発生させることができる。
【０１８２】
このように内輪帯としての第１の回折領域１５１は、球面収差低減という第１の観点からも、温度球面収差特性という第２の観点からも、製作における形成する回折構造の深さという第３の観点からも優れた、次数を選択したものであり、すなわち、上述のように構成することで、球面収差を低減でき、温度変化の際の収差発生を低減でき、製造上有利な構成とすることができる。
【０１８３】
中輪帯である第２の回折領域１５２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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１８４】
また、第２の回折領域１５２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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１８５】
また、第２の回折領域１５２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１３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。尚、第２の回折領域１５２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１３４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。
【０１８６】
このように、第２の回折領域１５２は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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１５２を通過して所定の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１３４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。
【０１８７】
また、第２の回折領域１５２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、この第２の回折領域１５２を通過して対物レンズ１３４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構成されていることから、この第２の回折領域１５２を通過した第３の波長の光ビームが対物レンズ１３４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１５２を通過して対物レンズ１３４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。
【０１８８】
ところで、上述した第１の回折領域１５１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１３４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１５１の外側に形成される第２の回折領域１５２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１３４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１５１，１５２を備える回折部１５０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１５０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。
【０１８９】
具体的には、第２の回折領域１５２は、上述した第１の回折領域１５１と同様に、図２２及び図２３（ａ）に示すように、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のブレーズ形状となるように形成されている。
【０１９０】
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次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が、図２３（ｂ）に示すような、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の階段形状が半径方向に連続して形成された回折領域１５２Ｂが形成されるように構成してもよい。
【０１９１】
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。この点については、後述する図２３（ｃ）についても同様である。尚、図２３（ｂ）及び図２３（ｃ）においては、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、これは、選択する回折次数をプラスにし、所望の発散角を有した収束状態を得るためである。尚、第２及び後述の第３の回折構造において、階段形状とする場合の溝深さ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。
【０１９２】
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２３（ｂ）〜図２３（ｃ）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大きくなるように形成されている。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低となるように、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。
【０１９３】
例えば、図２３（ｂ）に示す第２の回折領域１５２Ｂの回折構造は、ステップ数が３（Ｓ＝３）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３の段部１５２ｓ１，１５２ｓ２，１５２ｓ３を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／３）で同一間隔に形成された第１乃至第４の回折面１５２ｆ１，１５２ｆ２，１５２ｆ３，１５２ｆ４を有して形成されている。
【０１９４】
また、第２の回折領域１５２は、通過する第１の波長の光ビームの次数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る場合に、回折次数ｋ１ｍ，ｋ２ｍが例えば以下で示される関係となるように構成されている。（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）＝（＋１，＋１）、（＋３，＋２）。
【０１９５】
ここで、内輪帯としての第２の回折領域１５２は、上述の第１の回折領域１５１の説明において示した第１乃至第３の観点からも優れた次数を選択したものであり、すなわち、球面収差を低減でき、温度変化の際の収差発生を低減でき、製造上有利な構成とすることができる。
【０１９６】
また、ここで、第２の回折領域１５２は、上述したように、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１３４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されているが、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するように構成してもよい。尚、以下では、この所定の波長の光ビームの対物レンズ１３４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」ともいう。
【０１９７】
ここで、第２の回折領域１５２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１５１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（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１５２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１５２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１３４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１３４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、後述の図３３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Ｌ１３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１５２に形成された回折構造により第３の波長の当該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。
【０１９８】
外輪帯である第３の回折領域１５３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１３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０１９９】
また、第３の回折領域１５３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１３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。尚、第３の回折領域１５３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１３４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。
【０２００】
また、第３の回折領域１５３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１３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。尚、第３の回折領域１５３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１３４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。
【０２０１】
このように、第３の回折領域１５３は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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１５３を通過して所定の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１３４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。
【０２０２】
また、第３の回折領域１５３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、この第３の回折領域１５３を通過して対物レンズ１３４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する次数以外の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１５３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１３４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１５３を通過して対物レンズ１３４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１５３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１５２とともに、開口制限を行うよう機能することができる。
【０２０３】
ところで、上述した第２の回折領域１５２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１３４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１５２の外側に形成される第３の回折領域１５３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１３４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１５２，１５３を備える回折部１５０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１５０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。
【０２０４】
また、第３の回折領域１５３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１３４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１５３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１３４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１５３を備える回折部１５０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１５３を通過する第１の波長の光ビームは、例えば＋１次、＋２次、＋３次、＋４次、＋５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１５３の外側の領域を透過した０次光は、対物レンズ１３４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１３４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１５３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１３４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１５０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。
【０２０５】
具体的には、第３の回折領域１５３は、上述した第１の回折領域１５１と同様に、図２２及び図２３（ａ）に示すように、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のブレーズ形状となるように形成されている。
【０２０６】
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次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が図２３（ｃ）に示すような、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の階段形状が半径方向に連続して形成された回折領域１５３Ｂが形成されるように構成してもよい。
【０２０７】
例えば、図２３（ｃ）に示す第３の回折領域１５３Ｂの回折構造は、ステップ数が２（Ｓ＝２）とされた回折構造であり、各段の深さが略同一深さ（ｄ／２）とされた第１乃至第２の段部１５３ｓ１，１５３ｓ２を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、また、光軸方向に間隔が（ｄ／２）で同一間隔に形成された第１乃至第３の回折面１５３ｆ１，１５３ｆ２，１５３ｆ３を有して形成されている。
【０２０８】
また、第３の回折領域１５３は、通過する第１の波長の光ビームの次数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る場合に、回折次数ｋ１ｏが例えば以下で示される関係となるように構成されている。１≦ｋ１ｏ≦５（ｋ１ｏは、正の整数）。すなわち、ｋ１ｏは、ｋ１ｏ＝＋１，＋２，＋３，＋４，＋５のいずれかとなるようにされている。
【０２０９】
ここで、外輪帯としての第３の回折領域１５３は、上述の第１の回折領域１５１の説明において示した第１乃至第３の観点からも優れた次数を選択したものであり、すなわち、球面収差を低減でき、温度変化の際の収差発生を低減でき、製造上有利な構成とすることができる。
【０２１０】
また、ここで、第３の回折領域１５３は、上述したように、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１３４を介して集光する第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏ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２及び第３の光ディスクの信号記録面にそれぞれ集光する第２、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されているが、この第２及び第３の波長の光ビームにおけるそれぞれの回折次数の光ビームを第２、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さらに低減、すなわちフレア化するように構成してもよい。
【０２１１】
ここで、第３の回折領域１５３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１５１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１５３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１５３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１３４を介して集光する第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｏ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。
【０２１２】
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１３４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１３４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１３４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。
【０２１３】
具体的には、後述の図３０に示すような（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋２，＋２）とした場合には、Ｐλ２が設計直線Ｌ１２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１５３に形成された回折構造により第２の波長の当該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の光ディスクに入射してしまう第２の波長の光ビームの光量を抑えることを可能とする。また、後述の図３４に示すような（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋３，＋３）とした場合には、Ｐλ２及びＰλ３の両者が設計直線Ｌ１４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１５３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。
【０２１４】
以下に、上述した内輪帯である第１の回折領域１５１と、中輪帯である第２の回折領域１５２と、外輪帯である第３の回折領域１５３とを有する回折部１５０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１５０の実施例１を示すものであり、表５は、回折部１５０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対物レンズ１３４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（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）、すなわち、回折効率が最大となる回折次数を示し、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対物レンズ１３４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（ｋ２ｉ，ｋ２ｍ，ｋ２ｏ）、特に内輪帯及び中輪帯においては回折効率が最大となる回折次数を示し、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対物レンズ１３４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（ｋ３ｉ，ｋ３ｍ，ｋ３ｏ）、特に内輪帯においては回折効率が最大となる回折次数を示し、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、各実施例の中輪帯又は外輪帯を通過する光ビームの対物レンズ１３４を介して対応する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集光する回折次数、換言すると対応する光ディスクの信号記録面において球面収差が可能な回折次数、又は後述のようにフレア化された状態の回折次数を示すものであり、「〜０」は、回折効率が略０の状態を示すものである。
【０２１５】
【表４】
2010170694.tif 000006
【０２１６】
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＝０．９（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ｋ１ｉ＝＋１の回折効率ｅｆｆ１＝０．９１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＝０．７３であり、第３の波長の光ビームの回折次数ｋ３ｉ＝＋１の回折効率ｅｆｆ３＝０．５３である。
【０２１７】
次に、この実施例１の内輪帯について図２７（ａ）〜図２７（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２７（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２７（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図であり、図２７（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図である。図２７（ａ）〜図２７（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９００ｎｍの位置において、図２７（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９１であり、図２７（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．７３であり、図２７（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．５３である。
【０２１８】
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＝５．１（μｍ）、ステップ数Ｓ＝３としたとき、第１の波長の光ビームの回折次数ｋ１ｍ＝＋１の回折効率ｅｆｆ１＝０．７２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＝０．６６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対物レンズ１３４を介して第３の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｍ（※）の回折効率ｅｆｆ３が略０である。
【０２１９】
次に、この実施例１の中輪帯について図２８（ａ）〜図２８（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２８（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＋１次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図２８（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２８（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＋１次回折光の回折効率の変化を示す図である。図２８（ａ）〜図２８（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５１００ｎｍの位置において、図２８（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．７２であり、図２８（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．６６であり、図２８（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、略０である。尚、ここで、表４及び上述では「※」で表した第３の波長の光ビームの回折次数は、＋１である。
【０２２０】
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＝０．６５（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＝０．９２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対物レンズ１３４を介して第２の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ２ｏ（※）の回折効率ｅｆｆ２が略０であり、この領域を通過する第３の波長の光ビームの対物レンズ１３４を介して第３の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｏ（※）の回折効率ｅｆｆ３が略０である。
【０２２１】
次に、この実施例１の外輪帯について図２９（ａ）〜図２９（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図２９（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２９（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２９（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２９（ａ）〜図２９（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６５０ｎｍの位置において、図２９（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９２であり、図２９（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、略０であり、図２９（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、略０である。尚、ここで、表４及び上述では「※」で表した第２及び第３の波長の光ビームの回折次数は、それぞれ＋２，＋２である。
【０２２２】
また、上述した実施例１の外輪帯においては、上述した（波長×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２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２の波長の光ビームの光量をさらに抑えてこの第２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の外輪帯は、図３０に示すように、各回折次数（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋１，＋２，＋２）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ１２に示すような設計直線を設定したものである。図３０において、第１の波長の設計点Ｐλ１と第３の波長の設計点Ｐλ３とは、設計直線Ｌ１２上に位置するために、回折次数ｋ１ｏ，ｋ３ｏの回折光の収差は略０となる。一方、第２の波長におけるプロットされた点Ｐλ２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３０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次数でも同様に設計直線Ｌ１２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の波長の光ビームは信号記録面で結像しないで、第２の光ディスクに入射してしまう第２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、第２の波長の回折効率にかかわらず、適切な開口制限（ＮＡ＝０．６）を実現することができる。
【０２２３】
以上のように実施例１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。また、実施例１の外輪帯は、第２の波長と同様に開口制限を行いたい第３の波長について＋２次を選択することで球面収差が補正された状態となって集光されるものの、図２９にも示すように回折効率が略０となっているために開口制限機能を発揮することができる。
【０２２４】
次に、表５に示す実施例２について説明する。尚、実施例２の内輪帯は、表４及び表５に示すように、上述した実施例１の内輪帯と同じ構成であるので説明は省略する。
【０２２５】
【表５】
2010170694.tif 000007
【０２２６】
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＝２．４（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対物レンズ１３４を介して第３の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｍ（※）の回折効率ｅｆｆ３＝０．４８であるが、後述する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。
【０２２７】
次に、この実施例２の中輪帯について図３１（ａ）〜図３１（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図３１（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３１（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３１（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３１（ａ）〜図３１（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３１（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９６であり、図３１（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．９３であり、図３１（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．４８であるが、後述するようにスポットがフレア化される。尚、ここで、表５及び上述では「※」で表した第３の波長の光ビームの回折次数は、＋２である。
【０２２８】
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３３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、Ｌ１３に示すような設計直線を設定したものである。図３３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Ｌ１３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３３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次数でも同様に設計直線Ｌ１３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３１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。
【０２２９】
また、以上のような実施例２の中輪帯は、上述した実施例１の中輪帯より第１の波長に対して高い回折効率を有しているため、その意味において優れている。
【０２３０】
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＝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対物レンズ１３４を介して第２の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ２ｏ（※）の回折効率ｅｆｆ２＝０．２５であるが、後述する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対物レンズ１３４を介して第３の光ディスクの信号記録面にスポットを形成するよう集光する回折次数ｋ３ｏ（※）の回折効率ｅｆｆ３が略０である。
【０２３１】
次に、この実施例２の外輪帯について図３２（ａ）〜図３２（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図３２（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３２（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＋３次回折光の回折効率の変化を示す図であり、図３２（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＋３次回折光の回折効率の変化を示す図である。図３２（ａ）〜図３２（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３２（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、１．０であり、図３２（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．２５であるが、後述するようにスポットがフレア化される。さらに、図３２（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、略０である。尚、ここで、表５及び上述では「※」で表した第２及び第３の波長の光ビームの回折次数は、それぞれ＋３，＋３である。
【０２３２】
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３４に示すように、各回折次数（ｋ１ｏ，ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋４，＋３，＋３）で各点Ｐλ１，Ｐλ２，Ｐλ３をプロットし、Ｌ１４に示すような設計直線を設定したものである。図３４において、第１の波長の設計点Ｐλ１は、設計直線Ｌ１４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３４においては、（ｋ２ｏ，ｋ３ｏ）＝（＋３，＋３）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次数でも同様に設計直線Ｌ１４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３２に示すように第２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＝０．６）を実現することができ、また、第３の波長の光ビームに対しては、さらに適切な開口制限（ＮＡ＝０．４５）を実現することができる。
【０２３３】
尚、外輪帯においては実施例１のものが基本的に設計上採用しやすいともいえるが、上述したようにこのような外輪帯を有する回折部において、上述したように温度による収差変化量を低減したいという要求があり、このような観点から実施例２の外輪帯は有利である。このことについて、上述した温度変化に伴う構成材料の屈折率変動による影響項ΔＷｎと、温度変化に伴う光ビームの波長変動による影響項ΔＷλとを用いて説明する。一般的に、｜ΔＷｎ｜は、｜ΔＷλ｜よりも大きいために、１次程度の回折次数では、ΔＷ≒０を実現するのが困難である。そして影響項ΔＷλは、回折次数に略比例するため、回折次数をなるべく大きいものを採用することによって、回折によって生じる収差変化量ともいえるΔＷλを増大し、温度上昇によって生じる球面収差量ΔＷを、ΔＷ≒０とすることを目指すことができる。このような観点における設計例が、図３２及び図３４を用いて説明した実施例２の外輪帯（ｋ１ｏ＝＋４）であり、ｋ１ｏ＝＋１を採用した実施例１の外輪帯よりも温度変化時の発生収差量を低減できるものである。尚、このことを、上述した図２５を用いて説明したのと同様に縦収差図を用いて説明すると、例えば、（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）＝（＋１，＋１，＋１）のような場合の温度変化に伴う縦収差図を図２５（ｂ）のように得られるとすると、中輪帯及び外輪帯において比較的高次の回折次数を選択して（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）＝（＋１，＋３，＋４）のような場合には、図２５（ｃ）のような状態が得られることとなる。図２５（ｃ）中において、破線Ｌｗｎは、図２５（ｂ）の場合と同様であり、一点鎖線Ｌｗλ３は、中輪帯及び外輪帯において比較的高次の回折次数を選択した場合の波長変動による影響項ΔＷλを縦収差として示すものである。そして、図２５（ｃ）に示す、実線Ｌｗ３は、Ｌｗｎ及びＬｗλ３により示される影響項ΔＷｎ及び影響項ΔＷλを加算した温度変化によって生じる球面収差量ΔＷを示すものである。このように、図２５（ｃ）によれば、図２５（ｂ）に示す実線Ｌｗ２で示される縦収差量と比べても、さらに、縦収差（Ｌｗ３）の発生が抑えられることが示されている。
【０２３４】
以上のような内輪帯、中輪帯及び外輪帯を備える実施例２の回折部では、特に第１の波長に対する回折効率が全ての輪帯に亘って良好であり、３波長互換において特に要求が強く、且つ従来検討されてきた互換レンズでは、困難であった、第１の波長に対する高回折効率を実現するものである。
【０２３５】
以上のような構成とされた第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０及び対物レンズ１３４は、第１の回折領域１５１を通過する第１乃至第３の波長の光ビームを、共通の対物レンズ１３４を介して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、すなわち、対物レンズ１３４を介して球面収差が補正される収束状態で対物レンズ１３４に入射させて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１５２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１３４を介して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、すなわち、対物レンズ１３４を介して球面収差が補正される収束状態で対物レンズ１３４に入射させて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１５３を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ１３４を介して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、すなわち、対物レンズ１３４を介して球面収差が補正される拡散状態又は収束状態で対物レンズ１３４に入射させて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。
【０２３６】
すなわち、光ピックアップ１０３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回折光学素子１３５の一面に設けられた回折部１５０は、それぞれの領域（第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３）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で対物レンズ１３４に入射させることができるので、光ピックアップ１０３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１３４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１３４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。
【０２３７】
また、上述したような第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０及び対物レンズ１３４は、内輪帯としての第１の回折領域１５１により選択されて対物レンズ１３４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，＋１）となるようにされていることから、３波長に対して球面収差を低減した状態で且つそれぞれの高い回折効率ですなわち光量を十分な状態で各光ディスクの信号記録面に集光させることができ、また、温度変化で発生する球面収差を低減でき、さらに、形成すべき回折構造の溝深さが深くなりすぎることを防止して製造容易であるとともに精度劣化等の問題も防止して製造上有利な構成とすることができる。
【０２３８】
さらに、回折部１５０及び対物レンズ１３４は、中輪帯としての第２の回折領域１５２により選択されて対物レンズ１３４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（＋３，＋２）となるように構成されることで、第１及び第２の波長に対して球面収差を低減した状態で且つ光量を十分な状態で各光ディスクの信号記録面に集光させることができ、また、温度変化で発生する球面収差を低減でき、製造上有利な構成とすることができ、さらに、上述したフレア化による効果も得ることができる。
【０２３９】
さらにまた、回折部１５０及び対物レンズ１３４は、外輪帯としての第３の回折領域１５３により選択されて対物レンズ１３４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ｋ１ｏが、＋１，＋２，＋３，＋４，＋５となるように構成されることで、第１の波長に対して球面収差が低減した状態で且つ光量を十分な状態で各光ディスクの信号記録面に集光させることができ、また、温度変化で発生する球面収差を低減でき、製造上有利な構成とすることができ、さらに、上述したフレア化による効果も得ることができる。
【０２４０】
また、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０は、従来検討されてきた３波長互換レンズでは解消が困難であった回折効率及び温度変動時の球面収差の問題点も良好に解消することができる。すなわち、従来検討されてきた３波長互換レンズでは、最短波長である第１の波長の設計効率を高めることが困難で、さらに３波長互換のためにレンズ外周部で曲率が大きくなってしまうため、この外周部に形成される回折構造の形状精度が低下した場合に回折効率が低下したときに必要な回折効率が得られないといった問題や、第１乃至第３の波長において異符号とされた回折次数を選択したようなものでは、両者の温度変動時の振る舞いが逆転すること、このような回折部において一般的に温度上昇時の屈折率による球面収差発生量を温度上昇時の波長変動による球面収差発生量で相殺するようにされていること、及び温度上昇時の波長変動による球面収差発生量は回折方向によりその影響の正負が決まること、から第１乃至第３の波長において同符号の回折次数を選択した波長においては収差を抑えることができても、異符号の回折次数を選択した波長においては収差量が増大してしまうことがあるといった問題があったのに対し、上述した第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０は、第１の波長に対する設計効率を１００％近くまで高めることができるとともに、温度変動時の球面収差の発生も抑えることができる。
【０２４１】
さらに、回折部１５０は、第１の回折領域１５１において、溝深さの浅いブレーズ形状により形成して３波長互換を実現することで、製造工程が容易となり、製造の容易化及び低コスト化を可能とし、特に、後述のようにこの回折部の対物レンズへの一体化の際には、製造上有利な構成とすることができる。また、回折部１５０は、第２及び第３の回折領域１５２，１５３において、溝深さの浅いブレーズ形状により形成されるように構成した場合には、製造工程が容易となり、製造の容易化及び低コスト化を可能とし、特に、後述のようにこの回折部の対物レンズへの一体化の際には、製造上有利な構成とすることができる。
【０２４２】
また、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０は、第２及び第３の回折領域１５２，１５３を通過する第３の波長の光ビームを対物レンズ１３４を介して対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光する回折次数以外の次数が支配的となるようにすることで、第３の波長の光ビームについて、第１の回折領域１５１を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ１３４を介して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１５１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。尚、回折部１５０及び対物レンズ１３４は、第２及び第３の回折領域１５２，１５３の一方又は両方で、上述のような第３の波長に対してフレア化する構成とすることにより、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光量をさらに抑えてより一層開口制限の機能を発揮することを可能とする。
【０２４３】
また、回折部１５０は、第３の回折領域１５３を通過する第２の波長の光ビームを対物レンズ１３４を介して対応する種類の光ディスクの信号記録面に適切に集光する回折次数以外の次数が支配的となるようにすることで、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１５１，１５２を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ１３４を介して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１５１，１５２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。尚、回折部１５０及び対物レンズ１３４は、第３の回折領域１５３で、上述のような第２の波長に対してフレア化する構成とすることにより、第２の光ディスクの信号記録面に集光する第２の波長の光ビームの光量をさらに抑えてより一層開口制限の機能を発揮することを可能とする。
【０２４４】
また、回折部１５０は、第３の回折領域１５３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１３４を介して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１５１，１５２，１５３を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ１３４を介して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１５１，１５２，１５３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。
【０２４５】
このように、上述のような光路上に配置される回折光学素子１３５の一面に設けられた回折部１５０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１３４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１５０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。
【０２４６】
尚、上述の実施例における各回折領域の構成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対物レンズ１３４を用いればよい。
【０２４７】
また、上述では、図３５（ａ）に示すように、対物レンズ１３４とは別体に設けた回折光学素子１３５の入射側の面に、３つの回折領域１５１，１５２，１５３からなる回折部１５０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、回折光学素子１３５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１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０は、対物レンズ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３５（ｂ）に示すように、その入射側の面に回折部１５０を有する対物レンズ１３４Ｂを設けるように構成してもよい。例えば、対物レンズ１３４Ｂの入射側の面に設けられる場合には、対物レンズとして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、これに上述のような回折構造の面形状を合わせたような面形状が形成されることとなる。このように構成される対物レンズ１３４Ｂは、上述した回折光学素子１３５及び対物レンズ１３４が２つの素子により集光光学デバイスとして機能していたのに対して、１つの素子のみで、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する。回折部１５０を対物レンズ１３４Ｂ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。回折部１５０と同様の機能を有する回折部を入射側又は出射側の面に一体に設けられた対物レンズ１３４Ｂは、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。尚、上述した回折部１５０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１３４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１５０を一体化した対物レンズ１３４Ｂ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。
【０２４８】
回折光学素子１３５と第３のビームスプリッタ１３８との間に設けられたコリメータレンズ１４２は、第２のビームスプリッタ１３７で光路を合成され、第３のビームスプリッタ１３８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１４３及び回折光学素子１３５側に出射させる。具体的に、コリメータレンズ１４２は、第１及び第２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回折光学素子１３５に入射させるとともに、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、「有限系の状態」ともいう。）で回折光学素子１３５に入射させるように構成することにより、図２４を用いて説明した第３の波長の光ビームの回折光学素子１３５及び対物レンズ１３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に集光する際に僅かに発生してしまう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。ここでは、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１３３とコリメータレンズ１４２との配置関係により、この所定の発散角の状態で回折光学素子１３５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１４２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回折光学素子１３５に入射させることを実現してもよい。また、同様に、第２の波長の光ビーム、又は第２及び第３の波長の光ビームを有限系の状態で回折光学素子１３５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ようにしてもよい。尚、この場合には、上述した波長×回折次数と、保護層厚さとの関係で第２及び第３の波長についてプロットされる点Ｐλ２、Ｐλ３に対して設計直線が所望の距離だけ下方に位置するように設定して対物レンズ１３４を形成するようにすればよい。
【０２４９】
マルチレンズ１４６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１３４、回折光学素子１３５、立ち上げミラー１４４、１／４波長板１４３、及びコリメータレンズ１４２を経由して、第３のビームスプリッタ１３８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１４５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１４６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。
【０２５０】
光検出器１４５は、マルチレンズ１４６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。
【０２５１】
以上のように構成された光ピックアップ１０３は、光検出器１４５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１３４を駆動変位させることによって、光ディスク２の信号記録面に対して対物レンズ１３４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。
【０２５２】
光ピックアップ１０３は、回折光学素子１３５の一方の面に設けられ、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有する回折部１５０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。
【０２５３】
また、上述の光ピックアップ１０３の回折部１５０を有する回折光学素子１３５及び対物レンズ１３４は、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として機能することができる。この集光光学装置は、回折光学素子１３５の一方の面に設けられる回折部１５０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１３４を用いる光ピックアップの３波長互換を可能とする。
【０２５４】
また、上述では、回折部１５０が設けられた回折光学素子１３５及び対物レンズ１３４を一体となるように、対物レンズ１３４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たが、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１３５及び対物レンズ１３４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１３５及び対物レンズ１３４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１３５及び対物レンズ１３４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。
【０２５５】
次に、上述のように構成された光ピックアップ１０３における、第１乃至第３の光源部１３１，１３２，１３３から出射された光ビームの光路について、図２０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。
【０２５６】
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１３１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。
【０２５７】
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１３９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１３７に入射される。第２のビームスプリッタ１３７に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面１３７ａで反射され、第３のビームスプリッタ１３８側に出射される。
【０２５８】
第３のビームスプリッタ１３８に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面１３８ａを透過されて、コリメータレンズ１４２側に出射され、コリメータレンズ１４２により発散角を変換されて略平行光とされ、１／４波長板１４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー１４４で反射されて回折光学素子１３５側に出射される。
【０２５９】
回折光学素子１３５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１５０の第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３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（ｋ１ｉ，ｋ１ｍ，ｋ１ｏ）が支配的となるようにして出射され、対物レンズ１３４に入射される。尚、回折光学素子１３５から出射される第１の波長の光ビームは、所定の発散角の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。
【０２６０】
対物レンズ１３４に入射した第１の波長の光ビームは、各領域１５１，１５２，１５３を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態（収束状態）で入射されているので、対物レンズ１３４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。
【０２６１】
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１３４、回折光学素子１３５、立ち上げミラー１４４、１／４波長板１４３，コリメータレンズ１４２を経由して、第３のビームスプリッタ１３８のミラー面１３８ａにより反射されて光検出器１４５側に出射される。
【０２６２】
第３のビームスプリッタ１３８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１４６により光検出器１４５に受光面に集束されて検出される。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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１３２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。
【０２６５】
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１４０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１３６に入射される。第１のビームスプリッタ１３６に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面１３６ａを透過され、第２のビームスプリッタ１３７のミラー面１３７ａも透過され、第３のビームスプリッタ１３８側に出射される。
【０２６６】
第３のビームスプリッタ１３８に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面１３８ａを透過されて、コリメータレンズ１４２側に出射され、コリメータレンズ１４２により発散角を変換されて略平行光又は拡散光とされ、１／４波長板１４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー１４４で反射されて回折光学素子１３５側に出射される。
【０２６７】
回折光学素子１３５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１５０の第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３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して出射され、対物レンズ１３４に入射される。尚、回折光学素子１３５から出射される第２の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ１３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０２６８】
対物レンズ１３４に入射した第２の波長の光ビームは、第１及び第２の回折領域１５１，１５２を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ１３４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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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１３３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。
【０２７２】
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１４１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１３６に入射される。第１のビームスプリッタ１３６に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面１３６ａで反射され、第２のビームスプリッタ１３７のミラー面１３７ａを透過され、第３のビームスプリッタ１３８側に出射される。
【０２７３】
第３のビームスプリッタ１３８に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面１３８ａを透過されて、コリメータレンズ１４２側に出射され、コリメータレンズ１４２により発散角を変換されて略平行光に対して拡散した状態の拡散光とされ、１／４波長板１４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー１４４で反射されて回折光学素子１３５側に出射される。
【０２７４】
回折光学素子１３５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１５０の第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３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して出射され、対物レンズ１３４に入射される。尚、回折光学素子１３５から出射される第３の波長の光ビームは、所定の発散角の状態とされているのみならず、対物レンズ１３４に入射することにより開口制限の効果が得られる状態とされている。
【０２７５】
対物レンズ１３４に入射した第３の波長の光ビームは、第１の回折領域１５１を通過した光ビームが球面収差を低減できるような発散角の状態で入射されているので、対物レンズ１３４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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
尚、ここでは、第３の波長の光ビームは、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１４２により発散角を変換され回折光学素子１３５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１４２を光軸方向に駆動するような手段を設けることにより、回折光学素子１３５に入射するように構成してもよい。
【０２７８】
また、ここでは、第１の波長の光ビームが、略平行光の状態で回折光学素子１３５に入射され、第２の波長の光ビームが略平行光又は拡散光の状態で回折光学素子１３５に入射されるとともに、第３の波長の光ビームが、拡散光の状態で回折光学素子１３５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、対物レンズ１３４の設計直線と回折部１５０により選択される回折次数を考慮した上で、第１乃至第３の波長の光ビームを、選択的に拡散光、平行光又は収束光の状態で回折光学素子に入射するように構成してもよい。
【０２７９】
本発明を適用した光ピックアップ１０３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１３４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の一方の面に設けられる回折部１５０とを備え、回折部１５０が、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有し、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３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１３４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１３４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。
【０２８０】
すなわち、本発明を適用した光ピックアップ１０３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１５０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１３１，１３２，１３３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１３４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。
【０２８１】
そして、本発明を適用した光ピックアップ１０３は、第１の回折領域１５１により選択される所定の回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を、（＋１，＋１，＋１）として回折部１５０及び対物レンズ１３４が構成されていることにより、３波長に対して球面収差を低減した状態で且つ十分に高い光利用効率で各光ディスクの信号記録面に集光させることができるとともに、温度変化時の球面収差特性を良好にすることができ、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。
【０２８２】
また、本発明を適用した光ピックアップ１０３は、第２及び／又は第３の回折領域１５２，１５３により選択されるそれぞれの所定の回折次数（ｋ１ｍ，ｋ２ｍ）が、（＋１，＋１）又は（＋３，＋２）であり、ｋ１ｏが、＋１，＋２，＋３，＋４，＋５であるように回折部１５０及び対物レンズ１３４が構成されていることにより、対応する波長に対して球面収差を低減した状態で且つ十分に高い光利用効率、特に第１の波長の光ビームに対して高い光利用効率で各光ディスクの信号記録面に集光させることができるとともに、温度変化時の球面収差特性をさらに良好にすることができ、さらに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。
【０２８３】
また、本発明を適用した光ピックアップ１０３は、対物レンズ１３４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１０３は、３波長互換の際の共通の対物レンズ１３４を用いた場合に問題となる球面収差を光学素子の一面に設けた回折部１５０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１０３は、上述のように回折部１５０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、対物レンズ１３４及び回折光学素子１３５に換えて回折部１５０を有する対物レンズ１３４Ｂを有するように構成することを可能とし、この回折部１５０を対物レンズ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。
【０２８４】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ１０３は、上述した回折光学素子１３５の一面に設けられた回折部１５０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。尚、光ピックアップ１０３は、回折部１５０及び対物レンズ１３４において、第２及び第３の回折領域１５２，１５３の一方又は両方で、上述したフレア化可能な構成とすることにより、さらに良好な開口制限機能を発揮させることができる。
【０２８５】
また、上述では、光ピックアップ１０３において、第１の光源部１３１に第１の出射部を設け、第２の光源部１３２に第２の出射部を設け、第３の光源部１３３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。
【０２８６】
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３６に示す光ピックアップ１６０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１０３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。
【０２８７】
本発明を適用した光ピックアップ１６０は、図３６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１６１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１６２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対物レンズ１３４と、第１乃至第３の出射部と対物レンズ１３４との間の光路上に設けられる回折光学素子１３５とを備える。この回折光学素子１３５には、上述したように回折部１５０が設けられている。尚、ここで説明する光ピックアップ１６０においても、対物レンズ１３４及び回折光学素子１３５に換えて、例えば上述した対物レンズ１３４Ｂのような、入射側又は出射側の一方の面に回折部１５０を一体化した対物レンズを設けるように構成してもよい。
【０２８８】
また、光ピックアップ１６０は、第１の光源部１６１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１６２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１６３と、上述の第３のビームスプリッタ１３８と同様の機能を有するビームスプリッタ１６４とを有する。
【０２８９】
さらに、光ピックアップ１６０は、第１のグレーティング１３９と、第２の光源部１６２とビームスプリッタ１６３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１６５とを有する。
【０２９０】
また、光ピックアップ１６０は、コリメータレンズ１４２と、１／４波長板１４３と、立ち上げミラー１４４と、光検出器１４５と、マルチレンズ１４６とを有するとともに、このコリメータレンズ１４２を光軸方向に駆動するコリメータレンズ駆動手段１６６とを有する。コリメータレンズ駆動手段１６６は、コリメータレンズ１４２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１４２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、所望の状態で回折光学素子１３５及び対物レンズ１３４へ各光ビームを入射させて、球面収差を低減すること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。
【０２９１】
以上のように構成された光ピックアップ１６０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１０３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１６４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１０３と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０２９２】
本発明を適用した光ピックアップ１６０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１３４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の一方の面に設けられる回折部１５０とを備え、回折部１５０が、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３を有し、第１乃至第３の回折領域１５１，１５２，１５３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１３４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１３４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１６０は、その他の上述した光ピックアップ１０３と同様の効果を有している。
【０２９３】
さらに、光ピックアップ１６０は、第２及び第３の出射部を共通の光源部１６２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。
【０２９４】
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１０３，１６０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１３４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１３４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。
【０２９５】
＜４＞光ピックアップの第３の実施の形態（図３７〜図７０）
次に、上述した光ディスク装置１に用いられる本発明に係る光ピックアップの第３の実施の形態として、本発明を適用した光ピックアップ２０３について、図３７〜図７０を用いて詳しく説明する。この光ピックアップ２０３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。
【０２９６】
尚、ここで説明する第３の実施の形態としての光ピックアップ２０３は、上述した光ピックアップ３，１０３と同様の課題を解決するとともに、これに加えてさらに以下の課題を解決するものであり、より有利な効果を得るための構成を備えるものである。まず、第１に、より光利用効率を高めることを実現したいという要請に対応できるとともに、適切な第３の波長の作動距離を保持しつつ、第１の波長に対する焦点距離を短くしたいという課題を解決でき、この点において、上述した光ピックアップ３よりさらに優れている。そして、第２に、より不要光入射を低減させたいという要請に対応できるとともに、第１及び第３の波長の選択する回折次数を変えることにより作動距離と焦点距離をより適切なものにしたいという課題を解決でき、この点において、上述した光ピックアップ１０３よりさらに優れている。
【０２９７】
本発明を適用した光ピックアップ２０３は、図３７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２３１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２３２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２３３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２３４とを備える。
【０２９８】
また、光ピックアップ２０３は、第２及び第３の出射部と対物レンズ２３４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２３６と、第１のビームスプリッタ２３６と対物レンズ２３４との間に設けられ、第１のビームスプリッタ２３６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２３７と、第２のビームスプリッタ２３７と対物レンズ２３４との間に設けられ、第２のビームスプリッタ２３７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２３８とを有する。
【０２９９】
さらに、光ピックアップ２０３は、第１の光源部２３１の第１の出射部と第２のビームスプリッタ２３７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２３９と、第２の光源部２３２の第２の出射部と第１のビームスプリッタ２３６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２４０と、第３の光源部２３３の第３の出射部と第１のビームスプリッタ２３６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２４１とを有する。
【０３００】
また、光ピックアップ２０３は、第３のビームスプリッタ２３８と対物レンズ２３４との間に設けられ、第３のビームスプリッタ２３８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２４２と、コリメータレンズ２４２と対物レンズ２３４との間に設けられ、コリメータレンズ２４２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２４３と、対物レンズ２３４と１／４波長板２４３との間に設けられ、対物レンズ２３４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２３４の光軸方向に光ビームを出射させる立ち上げミラー２４４とを有する。
【０３０１】
さらに、光ピックアップ２０３は、第３のビームスプリッタ２３８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２４５と、第３のビームスプリッタ２３８と光検出器２４５との間に設けられ、第３のビームスプリッタ２３８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２４５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２４６とを有する。
【０３０２】
第１の光源部２３１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２３２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２３３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２３１，２３２，２３３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。
【０３０３】
対物レンズ２３４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２３４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２３４は、光検出器２４５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２３４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２５０を対物レンズとは別体の光学素子（回折光学素子２３５Ｂ）に設ける場合（図６９参照）には、対物レンズ２３４Ｂ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２３４Ｂと一体となるように後述の回折光学素子２３５Ｂ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２３４Ｂ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２３５Ｂに設けた回折部２５０の後述の作用効果を適切に発揮することができる。
【０３０４】
また、対物レンズ２３４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２５０が設けられており、この回折部２５０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２３４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２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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２３４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２５０による回折機能とを兼ね備えるものである。
【０３０５】
ここで、回折部２５０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２５０が屈折力を有する対物レンズ２３４Ｂと別体の回折光学素子２３５Ｂに設けられていた場合（図６９参照）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２３４Ｂとともに用いられ、回折部２５０を有する回折光学素子２３５Ｂは、例えば、図３８（ａ）に示すように、回折部２５０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２３４Ｂ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２３４Ｂ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３８（ｂ）に示すように、回折部２５０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２３４Ｂ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２３４Ｂ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３８（ｃ）に示すように、回折部２５０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２３４Ｂ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２３４Ｂ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２３４Ｂ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２５０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３８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２５０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２５０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２３４の一方の面に一体に設けた回折部２５０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２５０の回折力と、対物レンズ２３４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。
【０３０６】
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次数を正の次数とし、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次数を負の次数とする。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次数を正の次数とする。
【０３０７】
具体的に、図３９（ａ）及び図３９（ｂ）に示すように、対物レンズ２３４の入射側の面に設けられた回折部２５０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。）２５１と、第１の回折領域２５１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。）２５２と、第２の回折領域２５２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。）２５３とを有する。
【０３０８】
内輪帯である第１の回折領域２５１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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３０９】
また、第１の回折領域２５１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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３１０】
また、第１の回折領域２５１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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３１１】
このように、第１の回折領域２５１は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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２５１を通過して所定の次数の回折光とされた各波長の光ビームが対物レンズ２３４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２５１及び後述で詳細に説明する第２及び第３の回折領域２５２，２５３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。
【０３１２】
具体的には、第１の回折領域２５１は、図３９及び図４０（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。）が半径方向に連続して形成されている。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。
【０３１３】
また、この基準面は、対物レンズ２３４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２５１には、実際には図３９（ａ）に示すように、対物レンズ２３４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４０（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３９（ａ）〜図３９（ｃ）及び後述の図４７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２５０を対物レンズと別体の光学素子（後述の回折光学素子２３５Ｂ）に設けた場合には、図３９（ａ）〜図３９（ｃ）に示す形状が、当該回折光学素子２３５Ｂの断面形状となる。また、この図３９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３９等は拡大断面を示すものである。
【０３１４】
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４０（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４０（ｂ）、図４０（ｃ）及び後述の図４７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４０（ａ）〜図４０（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。
【０３１５】
尚、第１の回折領域２５１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４０（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４０（ｂ）及び図４０（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。
【０３１６】
例えば、第１の回折領域２５１の回折構造は、図４０（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２５１ｓ１，２５１ｓ２，２５１ｓ３，２５１ｓ４を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、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２５１ｆ１，２５１ｆ２，２５１ｆ３，２５１ｆ４，２５１ｆ５を有して形成されている。
【０３１７】
また、第１の回折領域２５１は、通過する第１の波長の光ビームの次数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。
【０３１８】
このように、第１の回折領域２５１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。
【０３１９】
ここで、第１の回折領域２５１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２５１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。
【０３２０】
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２５１における回折次数は、対物レンズ２３４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次数とする必要がある。一般的に、第１の回折領域２５１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、以下の条件式（１）（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）  ・・・（１）
ここで、内輪帯としての第１の回折領域２５１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４１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２３４は、図４１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。
【０３２１】
尚、図４１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２５０が設けられた対物レンズ２３４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２３４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２５０を対物レンズとは別体の光学素子（回折光学素子２３５Ｂ、図６９参照）に設ける場合には、対物レンズ２３４Ｂ及び回折光学素子２３５Ｂ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６９では回折光学素子２３５Ｂ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。
【０３２２】
この点について、この補正の概念を示す図４２を用いて説明する。具体的には、対物レンズ２３４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４２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４２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。
【０３２３】
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。
【０３２４】
また、上述の関係式と密接に関係する図４１を用いて説明したプロットＰλ１，Ｐλ２，Ｐλ３を考慮すると、各次数ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉの間には、各次数の絶対値が３次程度の範囲にあるとすれば、次の式（２Ａ）又は式（２Ｂ）の関係式を満足させる必要がある。
ｋ１ｉ≦ｋ２ｉ≦ｋ３ｉ  ・・・（２Ａ）
ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ≧ｋ３ｉ  ・・・（２Ｂ）
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２３４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。
【０３２５】
対物レンズ２３４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２５０による回折力を有している。この対物レンズ２３４の回折部２５０の回折による焦点距離ｆｄｉｆは、以下の式（３）に従い算出できることが知られている。式（３）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、式（３）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。
【０３２６】
【数１】
2010170694.tif 000008
【０３２７】
式（３）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、式（４）の関係により算出される。
【０３２８】
【数２】
2010170694.tif 000009
【０３２９】
このような式（３）及び式（４）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４３に示す。図４３中横軸は、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４３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の式（４）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４３より、ｆ３を２．５ｍｍ以上とするためには、次式（５Ａ）の関係が成立することとなる。よって、上述した式（２Ｂ）の関係から、次式（５Ｂ）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  ・・・（５Ａ）
ｋ１ｉ≧ｋ２ｉ＞ｋ３ｉ  ・・・（５Ｂ）
さらに、この式（５Ｂ）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、式（５Ｂ）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４３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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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２５１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。
【０３３３】
さらに、第１の回折領域２５１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）。
【０３３４】
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６のＩ１〜Ｉ４に示す。また、表６には、併せて上述した図４１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６に示す。すなわち、この乖離量Δは、後述の図４８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４１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４８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６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。
【０３３５】
【表６】
2010170694.tif 000010
【０３３６】
次に、第１の回折領域２５１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４４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４４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。
【０３３７】
具体的に、図４４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４４（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４４（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４４（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４４（ａ）〜図４４（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４４（ａ）に示すように、ｅｆｆ１＝０．８１、図４４（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２＝０．６２で、図４４（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４４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。
【０３３８】
第１の回折領域２５１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４４並びに後述の図４５及び図５４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。
【０３３９】
この第１の回折領域２５１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４４と比較するために、参考例として図４５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４５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４５（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４５（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４５（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４５（ａ）〜図４５（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４５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４４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４５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。
【０３４０】
すなわち、第１の回折領域２５１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、正規光となる次数と、不要光となる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４４（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４４（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。
【０３４１】
次に、第１の回折領域２５１等における「ピッチ設計」について説明する。回折構造のピッチ設計において、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、その位相は、位相差関数係数Ｃｎを用いて、次式（６）のように表すことができる。尚、式（６）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、設計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。
【０３４２】
【数３】
2010170694.tif 000011
【０３４３】
この式（６）中の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、φは、設計波長λ０における位相を表しているので、φ’＝φ−ｎλ０の関係式により得られるφ’と、このφの与える位相とはその与える影響が全く同一である。上述の関係式により得られるφ’は、換言すると、図４６（ｂ）に示すように、例えば図４６（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φ’から決定されるものであり、具体的には、図４６（ｃ）に示すように、このφ’の形状に沿うように決定されることとなる。尚、図４６（ａ）〜図４６（ｃ）中の横軸は、半径方向の位置を示すものであり、図４６（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４６（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４６（ｃ）中の縦軸は、溝深さｄを示すものである。ここで、図４６（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２５１等のように、階段形状を採用する場合には、図４６（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。
【０３４４】
尚、上述では、第１の回折領域２５１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４０（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４６（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２５２も同様である。
【０３４５】
中輪帯である第２の回折領域２５２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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３４６】
また、第２の回折領域２５２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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３４７】
また、第２の回折領域２５２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２３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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２５２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２３４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２５２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２３４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。
【０３４８】
このように、第２の回折領域２５２は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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２５２を通過して所定の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２３４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。
【０３４９】
また、第２の回折領域２５２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２５２を通過して対物レンズ２３４を介して第３の光ディスクの信号記録面に集光しない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２５２を通過した第３の波長の光ビームが対物レンズ２３４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２５２を通過して対物レンズ２３４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。
【０３５０】
ところで、上述した第１の回折領域２５１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２３４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２５１の外側に形成される第２の回折領域２５２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２３４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２５１，２５２を備える回折部２５０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２５０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。
【０３５１】
具体的には、第２の回折領域２５２は、図３９及び図４０（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のブレーズ形状となるように形成されている。
【０３５２】
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次数の光ビームが支配的となるような回折構造であればよく、例えば、輪帯の断面形状が、図４７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の階段形状が半径方向に連続して形成された回折領域２５２Ｂが形成されるように構成してもよい。
【０３５３】
図４７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２５２Ｂ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の階段形状が半径方向に連続して形成されている。尚、ここで、第２の回折領域２５２Ｂは、第１の回折領域２５１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２５１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４７に示す第２の回折領域２５２Ｂ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２５２Ｂｓ１，２５２Ｂｓ２，２５２Ｂｓ３，２５２Ｂｓ４，２５２Ｂｓ５を有する階段部が半径方向に連続して形成されており、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２５２Ｂｆ１，２５２Ｂｆ２，２５２Ｂｆ３，２５２Ｂｆ４，２５２Ｂｆ５，２５２Ｂｆ６を有して形成されている。
【０３５４】
また、第２の回折領域２５２は、通過する第１の波長の光ビームの次数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。
【０３５５】
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、上述の式（１）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が式（１）を満たす場合には、第３の波長の次数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。
【０３５６】
換言すると、第２の回折領域２５２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２３４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、この式（１）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２３４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。
【０３５７】
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式（１）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。
【０３５８】
その一方で、この第１の観点のように、式（１）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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
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。
【０３６１】
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２５２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７に示す。ここで、表７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７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７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を有する回折次数次数を「ｋ３ｍ’」として示している。また、表７には、各波長の次数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７及び後述の表８中の次数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７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。
【０３６２】
【表７】
2010170694.tif 000012
【０３６３】
この表７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７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。
【０３６４】
また、第１乃至第３の観点を満たす、第２の回折領域２５２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８のＭＣ１，ＭＤ１に示す。ここで、表８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８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７で説明したのと同様である。
【０３６５】
【表８】
2010170694.tif 000013
【０３６６】
この表８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８で示した例では、乖離量Δ又は乖離量Δ’が表７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’で且つある程度の剥離量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。
【０３６７】
以上のように、内輪帯としての第２の回折領域２５２は、上述したような第１乃至第４の観点から、上述したような内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。
【０３６８】
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２５２に換えて、階段形状の第２の回折領域２５２Ｂ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。
【０３６９】
ここで、第２の回折領域２５２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２５１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２５２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２５２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２３４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２３４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４８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２５２に形成された回折構造により第３の波長の当該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。
【０３７０】
外輪帯である第３の回折領域２５３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２３４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次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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。
【０３７１】
また、第３の回折領域２５３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２３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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２５３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２３４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２５３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２３４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。
【０３７２】
また、第３の回折領域２５３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２３４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次数以外の次数の回折光が支配的となるように、すなわち、他の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２５３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２３４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２５３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２３４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。
【０３７３】
このように、第３の回折領域２５３は、上述の各波長の光ビームに対して上述の所定の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２５３を通過して所定の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２３４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。
【０３７４】
また、第３の回折領域２５３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２５３を通過して対物レンズ２３４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２５３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２３４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２５３を通過して対物レンズ２３４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２５３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２５２とともに、開口制限を行うよう機能することができる。
【０３７５】
ところで、上述した第２の回折領域２５２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２３４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２５２の外側に形成される第３の回折領域２５３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２３４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２５２，２５３を備える回折部２５０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２５０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。
【０３７６】
また、第３の回折領域２５３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２３４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２５３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２３４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２５３を備える回折部２５０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２５３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２５３の外側の領域を透過した０次光は、対物レンズ２３４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２３４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２５３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２３４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２５０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。
【０３７７】
具体的には、第３の回折領域２５３は、図３９及び図４０（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。
【０３７８】
外輪帯である、第３の回折領域２５３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次数について述べる。
【０３７９】
第３の回折領域２５３が、通過する第１の波長の光ビームの次数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の波長の次数と回折効率だけを考慮すればよい。
【０３８０】
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。
【０３８１】
以上のような観点から、第３の回折領域２５３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。
【０３８２】
ここで、第３の回折領域２５３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２５１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２５３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２５３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２３４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。
【０３８３】
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２３４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２３４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２３４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。
【０３８４】
具体的には、図４９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２５３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。
【０３８５】
以下に、上述した内輪帯である第１の回折領域２５１と、中輪帯である第２の回折領域２５２と、外輪帯である第３の回折領域２５３とを有する回折部２５０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９及び後述の表１０に示す。尚、表９は、回折部２５０の実施例１を示すものであり、表１０は、回折部２５０の実施例２を示すものであり、表９及び表１０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２３４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２３４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２３４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９及び表１０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。
【０３８６】
【表９】
2010170694.tif 000014
【０３８７】
ここで、表９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９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４４を用いて上述したのでここでは詳細な説明は省略する。
【０３８８】
また、実施例１の中輪帯においては、表９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４８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。
【０３８９】
次に、この実施例１の中輪帯について図５０（ａ）〜図５０（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図５０（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５０（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５０（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５０（ａ）〜図５０（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５０（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９６であり、図５０（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．９３であり、図５０（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。
【０３９０】
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×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４８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４８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４８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５０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。
【０３９１】
また、実施例１の外輪帯においては、表９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４９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４９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。
【０３９２】
次に、この実施例１の外輪帯について図５１（ａ）〜図５１（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図５１（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５１（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５１（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５１（ａ）〜図５１（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５１（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、１．０であり、図５１（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５１（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。
【０３９３】
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４９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４９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４９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５１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５１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。
【０３９４】
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。
【０３９５】
次に、表１０に示す実施例２について説明する。
【０３９６】
【表１０】
2010170694.tif 000015
【０３９７】
実施例２の内輪帯においては、表１０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。
【０３９８】
次に、この実施例２の内輪帯について図５２（ａ）〜図５２（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図５２（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５２（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５２（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５２（ａ）〜図５２（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５２（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９８であり、図５２（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．７８であり、図５２（ｃ）に示すように、ｅｆｆ３は、０．３９である。
【０３９９】
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（１）（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５５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４２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。
【０４００】
実施例２の中輪帯においては、表１０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５６参照）ため、結像には寄与しない。
【０４０１】
次に、この実施例２の中輪帯について図５３（ａ）〜図５３（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図５３（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５３（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５３（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５３（ａ）〜図５３（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５３（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、０．９６であり、図５３（ｂ）に示すように、ｅｆｆ２は、０．８１であり、図５３（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。
【０４０２】
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５６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５６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５６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５３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。
【０４０３】
また、実施例２の外輪帯においては、表１０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５７参照）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。
【０４０４】
次に、この実施例２の外輪帯について図５４（ａ）〜図５４（ｃ）を用いて、さらに具体的に説明する。図５４（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５４（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５４（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５４（ａ）〜図５４（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５４（ａ）に示すように、ｅｆｆ１は、１．０であり、図５４（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５４（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。
【０４０５】
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５７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５７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５７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５４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５４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。
【０４０６】
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、上述した式（５Ｂ）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。
【０４０７】
次に、この実施例１及び実施例２について、作動距離及び焦点距離の観点から確認する。以下の表１１、表１２に、それぞれ表９、表１０に示した実施例１，２の各波長及び対応する光ディスクに対する光学特性を示す。尚、表１１は、実施例１に対応し、表１２は、実施例２に対応するものである。また、表１１及び表１２には、各波長の光ビーム及び対応する光ディスクに対する、対物レンズの「焦点距離」、「ＮＡ」、「有効径」、「倍率」、「作動距離」を示すとともに、光ディスクの「保護層厚さ」及び対物レンズの「軸上厚さ」を示すものとする。
【０４０８】
【表１１】
2010170694.tif 000016
【０４０９】
【表１２】
2010170694.tif 000017
【０４１０】
表１１，表１２に示すように、実施例１及び実施例２の回折部は、上述したように要求される第１の波長に対する「焦点距離」を２．２以下にすることができるとともに、第３の波長の光ビームを用いる場合の「作動距離」を０．４０以上とすることができる。
【０４１１】
以上のように、実施例１及び実施例２の回折部は、製造上有利な構成で、且つ不要光の問題も解消でき、各波長に対する対物レンズの焦点距離や作動距離の条件も所望のものにできるとともに、各波長に対して所定の開口制限と所望の回折効率を得ることができる。
【０４１２】
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２５１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２５２，２５２Ｂ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２５３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。
【０４１３】
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。
【０４１４】
また、以上で説明した第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３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２５３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２５１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２５２，２５２Ｂ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５８を用いて後述する。
【０４１５】
以上のような構成とされた第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３を有する回折部２５０は、第１の回折領域２５１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２３４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２３４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２５２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２３４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２３４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２５３を通過する第１の波長の光ビームを対物レンズ２３４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２３４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。
【０４１６】
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２３４の一面に設けられた回折部２５０は、それぞれの領域（第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３）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２３４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２３４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。
【０４１７】
また、上述したような第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３からなる回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択されて支配的とされて対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４１８】
また、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択されて対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４１９】
また、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、第１の回折領域２５１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２５３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２５０を有する対物レンズ２３４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。また、かかる回折部２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４２０】
また、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、対物レンズ２３４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４１，図４２及び図５５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２５１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。さらに、かかる回折部２５０を有する対物レンズ２３４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４８、図４９、図５６、図５７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２５０を有する対物レンズ２３４は、対物レンズ２３４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。
【０４２１】
尚、後述のように回折部２５０が対物レンズと別体の回折光学素子２３５Ｂ（図６９参照）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。
【０４２２】
さらに、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択されて支配的とされて対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４２３】
さらに、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域２５２により選択されて支配的とされて対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４２４】
さらに、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域２５２により選択されて支配的とされて対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４２５】
さらに、上述したような回折部２５０を有する対物レンズ２３４は、内輪帯としての第１の回折領域２５１により選択される回折次数（ｋ１ｉ，ｋ２ｉ，ｋ３ｉ）を上述のような次数としたときに、中輪帯としての第２の回折領域２５２により選択されて支配的とされて対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５２を有する対物レンズ２３４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２５０を有する対物レンズ２３４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。
【０４２６】
また、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３を有する回折部２５０は、第２及び第３の回折領域２５２，２５３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２５１を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ２３４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２５１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。
【０４２７】
また、回折部２５０は、第３の回折領域２５３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２５１，２５２を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ２３４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２５１，２５２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。
【０４２８】
また、回折部２５０は、第３の回折領域２５３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２３４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２５１，２５２，２５３を通過した部分の光ビームのみを対物レンズ２３４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２５１，２５２，２５３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。
【０４２９】
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２３４の一面に設けられた回折部２５０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２３４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２５０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。
【０４３０】
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２３４を構成すればよい。
【０４３１】
ここで、上述した回折部２５０の第３の回折領域２５３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５８を用いて説明する。すなわち、図５８を用いて、第１、第２の回折領域２５１，２５２に加えてかかる第２の回折領域２５２の外側に非球面連続面として形成された第３の領域２７３を有する回折部２７０を用いた例について説明する。尚、回折部２７０は、上述した回折部２５０の第３の回折領域２５３に相当する部分に第３の領域２７３を有することを除いては、上述した回折部２５０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２７０においても、上述したように第２の回折領域２５２に換えて第２の回折領域２５２Ｂを用いるように構成してもよい。
【０４３２】
回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃは、回折部２５０を有する場合と同様に、この回折部２７０により、複数の回折領域２５１，２５２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２３４Ｃ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２７３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２３４Ｃ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２７０を有する対物レンズ２３４Ｃ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２７０を有する対物レンズ２３４Ｃ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２７０による回折機能とを兼ね備えるものである。
【０４３３】
具体的に、図５８（ａ）及び図５８（ｂ）に示すように、対物レンズ２３４Ｃの入射側の面に設けられた回折部２７０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）２５１と、第１の回折領域２５１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）２５２と、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（以下、「外輪帯」ともいう。）２７３とを有する。
【０４３４】
外輪帯である第３の領域２７３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。
【０４３５】
また、第３の領域２７３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２７３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２７３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。
【０４３６】
また、第３の領域２７３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２７３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２７３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か、又は、発散させて集光させない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。
【０４３７】
このように、第３の領域２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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２７３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。
【０４３８】
具体的に、第３の領域２７３は、次式（７）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２５１，２５２についても、回折構造が形成される基準面が、この次式（７）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２５０の第３の回折領域２５３についても、回折構造が形成される基準面が、この次式（７）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。この式（７）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２７３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）を示し、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・は、非球面係数を示す。
【０４３９】
【数４】
2010170694.tif 000018
【０４４０】
また、式（７）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２５３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２７３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５９のように示されることとなる。尚、図５９中、Ｓｕ２−１は、内輪帯２５１の基準面である２−１面を示し、Ｓｕ２−２は、中輪帯２５２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、式（７）中のｚである半径方向の位置毎のサグ量を示す。また、図５９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５９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。
【０４４１】
さらに、図３９及び図５８で説明した内輪帯である第１の回折領域２５１や、中輪帯である第２の回折領域２５２や、図３９で説明した外輪帯である第３の回折領域２５３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、次式（８）によって表される。式（８）は、位相差関数係数Ｃｉを用いたものであり、式（８）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、設計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。
【０４４２】
【数５】
2010170694.tif 000019
【０４４３】
次に、第１及び第２の回折領域２５１，２５２と第３の領域２７３とを有する回折部２７０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５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２５１，２５２，２５３を有する回折部２５０の実施例３，４についても併せて説明する。以下、かかる実施例として、表１３で示される実施例３、表１４で示される実施例４、表１５で示される実施例５について説明する。
【０４４４】
後述で示す表１３〜表１５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５９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１３〜１５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、設計波長（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１５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、上述の式（７）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。また、各実施例において示す縦収差図の説明については、図２６を用いて上述したとおりである。
【０４４５】
まず、表１３で示される実施例３について説明する。かかる実施例３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３に対応する縦収差図を図６０〜図６２に示す。この図６０〜図６２並びに後述の図６３〜６８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。
【０４４６】
【表１３】
2010170694.tif 000020
【０４４７】
実施例３においては、図６０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６１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６１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６２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。
【０４４８】
次に、表１４で示される実施例４について説明する。この実施例４に対応する縦収差図を図６３〜図６５に示す。かかる実施例４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。
【０４４９】
【表１４】
2010170694.tif 000021
【０４５０】
実施例４において、図６３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６４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４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６５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。  
次に、表１５で示される実施例５について説明する。この実施例５に対応する縦収差図を図６６〜図６８に示す。かかる実施例５は、第３の領域２７３を有する回折部２７０に対応するものである。
【０４５１】
【表１５】
2010170694.tif 000022
【０４５２】
実施例５において、図６６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６７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６８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５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。
【０４５３】
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２５１，２５２と、第３の領域２７３を有する回折部２７０は、第１の回折領域２５１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２３４Ｃ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２３４Ｃ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２５２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２３４Ｃ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２３４Ｃ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２７３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。
【０４５４】
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２３４Ｃの一面に設けられた回折部２７０は、それぞれの領域（第１、第２の回折領域２５１，２５２、第３の領域２７３）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２３４Ｃ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２３４Ｃ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。
【０４５５】
また、対物レンズ２３４Ｃの一面に設けられた回折部２７０と、この回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃとは、第１及び第２の回折領域２５１，２５２の機能や、第３の領域２７３の機能により、上述した回折部２５０やこれを有する対物レンズ２３４と同様の機能、効果を有する。すなわち、回折部２７０及び対物レンズ２３４Ｃは、第１及び第２の回折領域２５１，２５２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。
【０４５６】
さらに、回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃ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２７３を有し、この第３の領域２７３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。
【０４５７】
また、上述では、図６９（ａ）に示すように、対物レンズ２３４の入射側の面に、３つの回折領域２５１，２５２，２５３からなる回折部２５０等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２３４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２５１，２５２，２５３を有する回折部２５０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６９（ｂ）に示すように、上述した対物レンズ２３４から回折部２５０を除いたようなレンズ曲面のみを有する対物レンズ２３４Ｂと、回折部２５０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２３５Ｂ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６９（ａ）に示す対物レンズ２３４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６９（ｂ）に示すような別体の回折光学素子２３５Ｂを設ける場合には、対物レンズ２３４Ｂ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２３５Ｂ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６９（ｂ）に示すような対物レンズ２３４Ｂ及び回折光学素子２３５Ｂは、集光光学デバイスとして上述した対物レンズ２３４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２３４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６９（ａ）に示すように１つの素子（対物レンズ２３４）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２５０を対物レンズ２３４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２５０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２３４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２５０を一体化した対物レンズ２３４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６９を用いて説明した変形例については、回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃについても同様である。すなわち、回折部２７０は、対物レンズ２３４Ｃ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２７３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２５１，２５２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２５１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２５２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２７３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。
【０４５８】
対物レンズ２３４と第３のビームスプリッタ２３８との間に設けられたコリメータレンズ２４２は、第２のビームスプリッタ２３７で光路を合成され、第３のビームスプリッタ２３８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２４３及び対物レンズ２３４側に出射させる。尚、コリメータレンズ２４２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２３４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２３４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２３４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４１及び図４２を用いて上述した通りである。
【０４５９】
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２３２とコリメータレンズ２４２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２３３とコリメータレンズ２４２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２３４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２４２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２３４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２３４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。
【０４６０】
マルチレンズ２４６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２３４、立ち上げミラー２４４、１／４波長板２４３、及びコリメータレンズ２４２を経由して、第３のビームスプリッタ２３８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２４５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２４６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。
【０４６１】
光検出器２４５は、マルチレンズ２４６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。
【０４６２】
以上のように構成された光ピックアップ２０３は、光検出器２４５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２３４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２３４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。
【０４６３】
光ピックアップ２０３は、対物レンズ２３４の一方の面に設けられ、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３を有する回折部２５０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。
【０４６４】
また、上述の光ピックアップ２０３を構成する、図６９（ａ）に示した回折部２５０を有する対物レンズ２３４と、図６９（ｂ）を用いて説明した回折部２５０を有する回折光学素子２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂと、図５８を用いて説明した回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃ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２３４、２３４Ｃ又は回折光学素子２３５Ｂの一方の面に設けられる回折部２５０、２７０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２３４、対物レンズ２３４Ｂ又は対物レンズ２３４Ｃを用いる光ピックアップの３波長互換を可能とする。
【０４６５】
また、図６９（ｂ）を用いて説明した回折部２５０を有する回折光学素子２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂは、例えば、回折部２５０が設けられた回折光学素子２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂを一体となるように、対物レンズ２３４Ｂ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２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂ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２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂ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２３５Ｂ及び対物レンズ２３４Ｂ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。
【０４６６】
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３７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。
【０４６７】
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２３１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。
【０４６８】
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２３９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２３７に入射される。第２のビームスプリッタ２３７に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面２３７ａで反射され、第３のビームスプリッタ２３８側に出射される。
【０４６９】
第３のビームスプリッタ２３８に入射された第１の波長の光ビームは、そのミラー面２３８ａを透過されて、コリメータレンズ２４２側に出射され、コリメータレンズ２４２により発散角を変換されて略平行光とされ、１／４波長板２４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー２４４で反射されて対物レンズ２３４側に出射される。
【０４７０】
対物レンズ２３４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２５０の第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３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２３４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２５１，２５２，２５３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２３４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。
【０４７１】
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２３４、立ち上げミラー２４４、１／４波長板２４３，コリメータレンズ２４２を経由して、第３のビームスプリッタ２３８のミラー面２３８ａにより反射されて光検出器２４５側に出射される。
【０４７２】
第３のビームスプリッタ２３８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２４６により光検出器２４５に受光面に集束されて検出される。
【０４７３】
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。
【０４７４】
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２３２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。
【０４７５】
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２４０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２３６に入射される。第１のビームスプリッタ２３６に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面２３６ａを透過され、第２のビームスプリッタ２３７のミラー面２３７ａも透過され、第３のビームスプリッタ２３８側に出射される。
【０４７６】
第３のビームスプリッタ２３８に入射された第２の波長の光ビームは、そのミラー面２３８ａを透過されて、コリメータレンズ２４２側に出射され、コリメータレンズ２４２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２４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー２４４で反射されて対物レンズ２３４側に出射される。
【０４７７】
対物レンズ２３４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２５０の第１及び第２の回折領域２５１，２５２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２３４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２５１，２５２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２５３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。
【０４７８】
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。
【０４７９】
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。
【０４８０】
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２３３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。
【０４８１】
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２４１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２３６に入射される。第１のビームスプリッタ２３６に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面２３６ａで反射され、第２のビームスプリッタ２３７のミラー面２３７ａを透過され、第３のビームスプリッタ２３８側に出射される。
【０４８２】
第３のビームスプリッタ２３８に入射された第３の波長の光ビームは、そのミラー面２３８ａを透過されて、コリメータレンズ２４２側に出射され、コリメータレンズ２４２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２４３に所定の位相差を付与され、立ち上げミラー２４４で反射されて対物レンズ２３４側に出射される。
【０４８３】
対物レンズ２３４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２５０の第１の回折領域２５１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２３４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２５１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２５２，２５３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。
【０４８４】
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。
【０４８５】
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２４２により発散角を変換され対物レンズ２３４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２４２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２３４に入射するように構成してもよい。
【０４８６】
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２３４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２３４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２３４に入射するように構成してもよい。
【０４８７】
本発明を適用した光ピックアップ２０３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２３４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２３４の一方の面に設けられる回折部２５０とを備え、回折部２５０が、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３を有し、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３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２３４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２３４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。
【０４８８】
すなわち、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２５０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２３４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。
【０４８９】
そして、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、内輪帯としての第１の回折領域２５１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。
【０４９０】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、内輪帯としての第１の回折領域２５１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。
【０４９１】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２５１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。
【０４９２】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、対物レンズ２３４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２５３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。
【０４９３】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、内輪帯としての第１の回折領域２５１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。
【０４９４】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２５２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。
【０４９５】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２５２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。
【０４９６】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、対物レンズ２３４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２５１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。
【０４９７】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、対物レンズ２３４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２０３は、３波長互換の際の共通の対物レンズ２３４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２３４、回折光学素子２３５Ｂ）の一面に設けた回折部２５０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２０３は、上述のように回折部２５０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２５０を対物レンズ２３４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。
【０４９８】
さらに、本発明を適用した光ピックアップ２０３は、上述した図６９（ａ）及び図６９（ｂ）に示すように、対物レンズ２３４又は回折光学素子２３５Ｂの一面に設けられた回折部２５０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。
【０４９９】
また、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２３４Ｃ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２３４Ｃの一方の面に設けられる回折部２７０とを備え、回折部２７０が、第１、第２の領域としての第１、第２の回折領域２５１，２５２と、第３の領域２７３とを有し、第１及び第２の回折領域２５１，２５２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２７３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２３４Ｃ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２３４Ｃ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。
【０５００】
すなわち、本発明を適用した光ピックアップ２０３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２７０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２３４Ｃ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。
【０５０１】
また、回折部２７０及び対物レンズ２３４Ｃを有する本発明を適用した光ピックアップ２０３は、対物レンズ２３４Ｃの一面に設けられた回折部２７０と、この回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃとが、上述したような、第１及び第２の回折領域２５１，２５２の機能や、第３の領域２７３の機能を有することにより、上述した回折部２５０及び対物レンズ２３４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２７０及び対物レンズ２３４Ｃを有する光ピックアップ２０３は、第１及び第２の回折領域２５１，２５２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。
【０５０２】
さらに、回折部２７０及び対物レンズ２３４Ｃを有する本発明を適用した光ピックアップ２０３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２７３を有し、この第３の領域２７３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。
【０５０３】
また、上述では、光ピックアップ２０３において、第１の光源部２３１に第１の出射部を設け、第２の光源部２３２に第２の出射部を設け、第３の光源部２３３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。
【０５０４】
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７０に示す光ピックアップ２６０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。
【０５０５】
本発明を適用した光ピックアップ２６０は、図７０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２６１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２６２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２３４とを備える。尚、ここで説明する光ピックアップ２６０においても、集光光学デバイスとして回折部２５０を有する対物レンズ２３４を用いるものとして説明するが、これに換えて図６９（ｂ）に示すような対物レンズ２３４Ｂと、回折部２５０を有する回折光学素子２３５Ｂとからなる集光光学デバイスや、図５８に示すような回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃ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５８に示すような回折部２７０を有する対物レンズ２３４Ｃからなる集光光学デバイスを以下で説明する図７０に示すような光ピックアップ２６０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２３４Ｃの作用効果を有する。
【０５０６】
また、光ピックアップ２６０は、第１の光源部２６１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２６２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２６３と、上述の第３のビームスプリッタ２３８と同様の機能を有するビームスプリッタ２６４とを有する。
【０５０７】
さらに、光ピックアップ２６０は、第１のグレーティング２３９と、第２の光源部２６２とビームスプリッタ２６３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２６５とを有する。
【０５０８】
また、光ピックアップ２６０は、コリメータレンズ２４２と、１／４波長板２４３と、立ち上げミラー２４４と、光検出器２４５と、マルチレンズ２４６とを有するとともに、このコリメータレンズ２４２を光軸方向に駆動するコリメータレンズ駆動手段２６６とを有する。コリメータレンズ駆動手段２６６は、コリメータレンズ２４２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２４２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２３４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。
【０５０９】
以上のように構成された光ピックアップ２６０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２０３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２６４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２０３と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０５１０】
本発明を適用した光ピックアップ２６０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２３４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２３４の一方の面に設けられる回折部２５０とを備え、回折部２５０が、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３を有し、第１乃至第３の回折領域２５１，２５２，２５３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２３４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２３４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２６０は、その他の上述した光ピックアップ２０３と同様の効果を有している。
【０５１１】
さらに、光ピックアップ２６０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。
【０５１２】
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２０３，２６０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２３４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２３４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。
【符号の説明】
【０５１３】
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、  ９  サーボ制御部、  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、  ３５  回折光学素子、  ３６  第１のビームスプリッタ、  ３７  第２のビームスプリッタ、  ３８  第３のビームスプリッタ、  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、  １０３  光ピックアップ、  １３１  第１の光源部、  １３２  第２の光源部、  １３３  第３の光源部、  １３４  対物レンズ、  １３５  回折光学素子、  １３６  第１のビームスプリッタ、  １３７  第２のビームスプリッタ、  １３８  第３のビームスプリッタ、  １３９  第１のグレーティング、  １４０  第２のグレーティング、  １４１  第３のグレーティング、  １４２  コリメータレンズ、  １４３  １／４波長板、  １４４  立ち上げミラー、  １４５  光検出器、  １４６  マルチレンズ、  １５０  回折部、  １５１  第１の回折領域、  １５２  第２の回折領域、  １５３  第３の回折領域、  ２０３  光ピックアップ、  ２３１  第１の光源部、  ２３２  第２の光源部、  ２３３  第３の光源部、  ２３４  対物レンズ、  ２３６  第１のビームスプリッタ、  ２３７  第２のビームスプリッタ、  ２３８  第３のビームスプリッタ、  ２３９  第１のグレーティング、  ２４０  第２のグレーティング、  ２４１  第３のグレーティング、  ２４２  コリメータレンズ、  ２４３  １／４波長板、  ２４４  立ち上げミラー、  ２４５  光検出器、  ２４６  マルチレンズ、  ２５０  回折部、  ２５１  第１の回折領域、  ２５２  第２の回折領域、  ２５３  第３の回折領域
【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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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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