(57)【要約】  複合光学素子は、曲面形状を有し光学的に作用する単レンズと、前記単レンズの表面に形成された第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に形成された第２の樹脂層を備え、前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層側にフレネルレンズ形状となる回折格子を有し、波長λ１の光、波長λ２の光及び波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）の３種類の光のうち、少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが略同一の値であり、他の少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが異なる値である。
2011004827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面形状を有し光学的に作用する単レンズと、
前記単レンズの表面に形成された第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の上に形成された第２の樹脂層を備え、
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層側にフレネルレンズ形状となる回折格子を有し、
波長λ１の光、波長λ２の光及び波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）の３種類の光のうち、少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが略同一の値であり、他の少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが異なる値である複合光学素子。
【請求項２】
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層側と対向する側の表面にフレネルレンズ形状となる回折格子を有する請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項３】
前記第２の樹脂層の前記第１の樹脂層側と対向する側の表面に形成された回折格子は、ブレーズ形状を複数の段差に近似した階段状の擬似ブレーズ形状を有し、
各前記段差は、前記３種類の波長の光のうち１種類の波長の略整数倍の位相差を与えるかまたは、前記３種類の波長の光のうち２種類の波長それぞれにおいて略整数倍の位相差を与える請求項２に記載の複合光学素子。
【請求項４】
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層側と対向する側の表面において、光軸を中心とした中心領域と、前記中心領域を囲む輪帯状の周辺領域を有し、
前記中心領域は曲面形状を有し、
前記周辺領域は、前記中心領域の曲面に対して位相段差またはバイナリー回折格子を有する請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項５】
前記周辺領域は、前記位相段差を有し、
前記位相段差は、複数の段差を有し、
各前記段差は、前記３種類の波長の光のうち１種類の波長の略整数倍の位相差を与えるかまたは、前記３種類の波長の光のうち２種類の波長それぞれの略整数倍の位相差を与える請求項４に記載の複合光学素子。
【請求項６】
前記周辺領域は、前記位相段差を有し、
前記位相段差は、１つの段差からなり、
前記段差は、前記波長λ３の光に対してλ３／２の奇数倍に略等しい位相差を与えるとともに、波長λ１の光および波長λ２の光に対してそれぞれの波長において略整数倍に略等しい位相差を与える請求項４に記載の複合光学素子。
【請求項７】
前記周辺領域は、前記バイナリー回折格子を有し、
前記バイナリー回折格子の深さは、前記波長λ３の光に対してλ３／２の奇数倍に略等しい位相差を与えるとともに、波長λ１の光および波長λ２の光に対してそれぞれの波長の整数倍に略等しい位相差を与える値である請求項４に記載の複合光学素子。
【請求項８】
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層側に、光軸を中心とした内部中心領域と、前記内部中心領域を囲む輪帯状の内部周辺領域を有し、
前記内部中心領域はフレネルレンズ形状となる回折格子を有し、
前記内部周辺領域は、曲面形状を有する請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項９】
前記第２の樹脂層上に、保護層が形成されている請求項１〜８いずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項１０】
前記波長λ１は、３７５〜４３５ｎｍとなる４０５ｎｍ波長帯であり、前記波長λ２は、６３０〜６９０ｎｍとなる６６０ｎｍ波長帯であり、前記波長λ３は、７５０〜８１０ｎｍとなる７８０ｎｍ波長帯である請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項１１】
４０５ｎｍ波長帯の光、６６０ｎｍ波長帯の光および７８０ｎｍ波長帯の光を出射する光源と、
前記光源から出射された各々の波長帯の光を各々の波長帯の光に対応した光ディスクの情報記録面に集光させる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合光学素子と、
前記光ディスクの情報記録面において反射された信号光を検出するための光検出器を備える光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合光学素子及び光ヘッド装置に関するものであり、特に波長の異なる情報記録媒体に用いる複合光学素子及び光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクとして、Ｂｌｕ−ｒａｙ（商品名、以下、ＢＤ）、ＤＶＤ、ＣＤが幅広く普及している。これらＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤは、記録及び再生に用いる光の波長等が異なっている。具体的には、ＢＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．１ｍｍの情報記録媒体に、波長４０５ｎｍの光源から出射された光をＮＡ（開口数）が０．８５の対物レンズにより集光させることにより情報の記録及び再生を行う。ＤＶＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が０．６ｍｍの情報記録媒体に、波長６６０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが０．６５の対物レンズにより集光させることにより情報の記録及び再生を行う。ＣＤは、基板の厚さ（カバー層の厚さ）が１．２ｍｍの情報記録媒体に、波長７８０ｎｍの光源から出射された光をＮＡが、０．４５の対物レンズにより集光し、情報の記録及び再生を行う。【０００３】
上述したＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤにおける光ディスクにおいて、１つの対物レンズにより各々の光ディスクに使用する波長の光を集光することを考えた場合、各々の光ディスクのカバー層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することができ、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるようにすることが必要となる。また、各々の光の光軸方向に平行に移動する対物レンズが、光ディスクの表面と接触することを防ぐため、対物レンズと光ディスクとの間に一定の距離を確保しながら、各光ディスクへの良好な集光特性が得られるようにする必要がある。【０００４】
これに対応するため、対物レンズに入射する各々の波長の光ごと、発散角を調整する方法がある。図１Ａ及び１Ｂは、この方法を用いた光学系についての例を模式的に示した図であり、図１ＡはＢＤ用の光学系、図１ＢはＣＤ用の光学系を示す。例えば、図１Ａに示すように、ＢＤ用の光学系においては、対物レンズ２０１をφ３ｍｍ、ＮＡ０．８５、対物レンズ２０１と光ディスク（ＢＤ）２０２との距離ＷＤ１を０．７ｍｍに設定し、ＢＤ用の波長の光２０３を無限系（発散角０°）で入射させ、カバー層２０２ａの厚さ０．１ｍｍの光ディスク２０２の情報記録面２０２ｂに集光させるものである。【０００５】
一方、同じ対物レンズ２０１を用いて、光ディスク（ＣＤ）２１２に対応させようとする場合、対物レンズ２０１に光源２１３よりＣＤ用の波長の光２１４を発散光として入射することによりカバー層２１２ａの厚さ１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤ）２１２の情報記録面２１２ｂに球面収差の補正が可能な状態で集光させることができる。しかしながら、光ディスク（ＣＤ）２１２において、対物レンズ２０１と光ディスク（ＣＤ）２１２との間の距離ＷＤ２を例えば０．３ｍｍ確保しようとした場合、光源２１３と対物レンズ２０１との間の距離Ｌが１５ｍｍ程度と短くなるため、光源２１３から光ディスク（ＣＤ）２１２の間の光路中において、他の光学部品を配置することが困難となる。また、ＢＤ及びＣＤにおいて反射した光の焦点距離も異なるので、これらの光を検出する光検出器を各々の光学系に対し設ける必要があり、光ディスクの記録及び再生を行う信号処理回路が複雑になるという問題を有している。【０００６】
このような問題に対応する方法として、特許文献１では、ＤＶＤやＣＤに対応する各々の波長の光に対しても対物レンズとしての機能を有するように、これら波長の光に対して回折作用を示す回折光学素子を光学系中に配置することで、１つの回折光学素子を用いて３つの異なる規格の光ディスクにおける情報の記録及び再生を行う光ピックアップ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特許第３９６６３０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている方法では、ＤＶＤ及びＣＤの各々の波長の光に対して独立に回折作用を与えることができるため、各々の波長の光に対し好適な発散角とし、また、球面収差を補正するような位相分布をさらに付加することができるので、ＣＤ用の光学系における対物レンズと光ディスクの間の距離を確保しながら、記録及び再生に用いられる光の波長の異なる３種類の規格の光ディスクに対して好適に光を集光させることが可能である。【０００９】
ところで、特許文献１に記載された方法では、回折光学素子を対物レンズとは別個に設置する必要があり、対物レンズ等に対し精密に位置合せを行う必要があるため、量産性が低くなるという問題点を有していた。また、ＣＤ用の光を回折させるために断面が矩形状となるバイナリー格子を用いており、そのため±１次回折光のうち一方の回折光のみを利用することから光の利用効率が低いという問題がある。【００１０】
本発明は、上記点を鑑みてなされたものであり、位置合せを行う必要がなく、光の利用効率が高く、異なる規格の光ディスクに対して好適に光を集光させることが可能な複合光学素子及び光ヘッド装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、曲面形状を有し光学的に作用する単レンズと、前記単レンズの表面に形成された第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に形成された第２の樹脂層を備え、前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層側にフレネルレンズ形状となる回折格子を有し、波長λ１の光、波長λ２の光及び波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）の３種類の光のうち、少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが略同一の値であり、他の少なくとも１種類の波長の光においては、前記第１の樹脂層の屈折率と前記第２の樹脂層の屈折率とが異なる値である複合光学素子を提供する。【００１２】
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層側と対向する側の表面にフレネルレンズ形状となる回折格子を有してもよい。【００１３】
前記第２の樹脂層の前記第１の樹脂層側と対向する側の表面に形成された回折格子は、ブレーズ形状を複数の段差に近似した階段状の擬似ブレーズ形状を有してもよく、各前記段差は、前記３種類の波長の光のうち１種類の波長の略整数倍の位相差を与えるかまたは、前記３種類の波長の光のうち２種類の波長それぞれにおいて略整数倍の位相差を与えてもよい。【００１４】
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層側と対向する側の表面において、光軸を中心とした中心領域と、前記中心領域を囲む輪帯状の周辺領域を有してもよく、前記中心領域は曲面形状を有してもよく、前記周辺領域は、前記中心領域の曲面に対して位相段差またはバイナリー回折格子を有してもよい。【００１５】
前記周辺領域は、前記位相段差を有してもよく、前記位相段差は、複数の段差を有してもよく、各前記段差は、前記３種類の波長の光のうち１種類の波長の略整数倍の位相差を与えるかまたは、前記３種類の波長の光のうち２種類の波長それぞれの略整数倍の位相差を与えてもよい。【００１６】
前記周辺領域は、前記位相段差を有してもよく、前記位相段差は、１つの段差からなってもよく、前記段差は、前記波長λ３の光に対してλ３／２の奇数倍に略等しい位相差を与えるとともに、波長λ１の光および波長λ２の光に対してそれぞれの波長において略整数倍に略等しい位相差を与えてもよい。【００１７】
前記周辺領域は、前記バイナリー回折格子を有してもよく、前記バイナリー回折格子の深さは、前記波長λ３の光に対してλ３／２の奇数倍に略等しい位相差を与えるとともに、波長λ１の光および波長λ２の光に対してそれぞれの波長の整数倍に略等しい位相差を与える値であってもよい。【００１８】
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層側に、光軸を中心とした内部中心領域と、前記内部中心領域を囲む輪帯状の内部周辺領域を有してもよく、前記内部中心領域はフレネルレンズ形状となる回折格子を有してもよく、前記内部周辺領域は、曲面形状を有してもよい。【００１９】
前記第２の樹脂層上に、保護層が形成されてもよい。【００２０】
前記波長λ１は、３７５〜４３５ｎｍとなる４０５ｎｍ波長帯であってもよく、前記波長λ２は、６３０〜６９０ｎｍとなる６６０ｎｍ波長帯であってもよく、前記波長λ３は、７５０〜８１０ｎｍとなる７８０ｎｍ波長帯であってもよい。【００２１】
また、本発明は、４０５ｎｍ波長帯の光、６６０ｎｍ波長帯の光および７８０ｎｍ波長帯の光を出射する光源と、前記光源から出射された各々の波長帯の光を各々の波長帯の光に対応した光ディスクの情報記録面に集光させる前記記載の複合光学素子と、前記光ディスクの情報記録面において反射された信号光を検出するための光検出器を備える光ヘッド装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、回折光学素子等の位置合せを行う必要がなく、光の利用効率が高く、異なる規格の光ディスクに対しても各々好適に光を集光させることが可能な複合光学素子及び光ヘッド装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】共通する対物レンズを用いて異なる光ディスクに集光させる従来の光学系の説明図
【図１Ｂ】共通する対物レンズを用いて異なる光ディスクに集光させる従来の光学系の説明図
【図２】第１の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図３】第１の実施の形態における複合光学素子の正面図
【図４】第１の実施の形態における第１の樹脂層及び第２の樹脂層における波長と屈折率との相関図
【図５】第２の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図６】第２の実施の形態における複合光学素子の正面図
【図７Ａ】第２の実施の形態における複合光学素子の説明図
【図７Ｂ】第２の実施の形態における複合光学素子の説明図
【図８】第３の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図９】第４の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１０】第５の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１１】第６の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１２】第７の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１３】第７の実施の形態における第１の樹脂層及び第２の樹脂層における波長と屈折率との相関図
【図１４】第８の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１５】第９の実施の形態における複合光学素子の断面図
【図１６】第１０の実施の形態における光ヘッド装置の構成図
【図１７】第１１の実施の形態における光ヘッド装置の構成図
【図１８】実施例１における波長と回折効率との相関図
【図１９】実施例１における波長と回折効率との相関図
【図２０】仮想的な光源から光ディスクまでの光学的位置関係の説明図
【図２１Ａ】実施例１における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２１Ｂ】実施例１における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２１Ｃ】実施例１における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２２Ａ】実施例２における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２２Ｂ】実施例２における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２２Ｃ】実施例２における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２３Ａ】実施例３における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２３Ｂ】実施例３における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２３Ｃ】実施例３における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２４Ａ】実施例４における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２４Ｂ】実施例４における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２４Ｃ】実施例４における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２５Ａ】実施例５における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２５Ｂ】実施例５における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２５Ｃ】実施例５における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２６Ａ】実施例８における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２６Ｂ】実施例８における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２６Ｃ】実施例８における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２７Ａ】実施例９における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２７Ｂ】実施例９における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２７Ｃ】実施例９における７８０ｎｍ波長光の収差図
【図２８Ａ】実施例１０における４０５ｎｍ波長光の収差図
【図２８Ｂ】実施例１０における６６０ｎｍ波長光の収差図
【図２８Ｃ】実施例１０における７８０ｎｍ波長光の収差図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、対物レンズ形状を有する単レンズを含んだ構成の複合光学素子である。
【００２６】
図２に基づき、本実施の形態における複合光学素子について説明する。図２は、本実施の形態における複合光学素子と、３種類の光ディスクについて模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子１０は、単レンズ１１の表面に第１の樹脂層１２、第１の樹脂層１２の表面に第２の樹脂層１３が形成されており、一体化した構成となっている。また、この複合光学素子１０を含んだ構成の光ヘッド装置では、不図示の光源より必要に応じて光学系等を介し、波長の異なる３種類の光線、即ち、波長λ１の光線１４、波長λ２の光線１５、波長λ３の光線１６が入射可能となるよう構成されており、各々の光が本実施の形態における複合光学素子１０を介し、各々の種類の光ディスクに集光される。
【００２７】
３種類の光ディスクは、厚さがｔ１であるカバー層１７ａと情報記録面１７ｂからなる第１の光ディスク１７と、厚さがｔ２であるカバー層１８ａと情報記録面１８ｂからなる第２の光ディスク１８と、厚さがｔ３であるカバー層１９ａと情報記録面１９ｂからなる第３の光ディスク１９である。また、第１の光ディスク１７は、波長λ１の光により情報の記録及び再生が行われるものであり、第２の光ディスク１８は、波長λ２の光により情報の記録及び再生が行われるものであり、第３の光ディスク１９は、波長λ３の光により情報の記録及び再生が行われるものである。各々の波長の光は各々の情報記録面に集光されることにより情報の記録及び再生が行われる。また、波長λ１、波長λ２、波長λ３については、λ１＜λ２＜λ３の関係にあり、各々の光ディスクのカバー層の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３については、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係にある。
【００２８】
例えば、第１の光ディスク１７はＢＤであり、波長λ１は４０５ｎｍ波長帯（３７５ｎｍ≦λ１≦４３５ｎｍ）となる光であり、第２の光ディスク１８はＤＶＤであり、波長λ２は６６０ｎｍ波長帯（６３０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ）となる光であり、第３の光ディスク１９はＣＤであり、波長λ３は７８０ｎｍ波長帯（７５０ｎｍ≦λ３≦８１０ｎｍ）となる光である。
【００２９】
尚、図２においては、第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９を示しているが、一度に記録再生を行うことが可能な光ディスクは１種類であり、３種類の第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９のうちいずれか１つについて、情報の記録及び再生が行われる。つまり、第１の光ディスク１７は、波長λ１の光線１４が入射することにより情報の記録及び再生が行われ、第２の光ディスク１８は、波長λ２の光線１５が入射することにより情報の記録及び再生が行われ、第３の光ディスク１９は、波長λ３の光線１６が入射することにより情報の記録及び再生が行われる。また、各々の第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９に光線１４、１５、１６が入射する際における開口数ＮＡの値を、各々ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３とすると、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３の関係にある。
【００３０】
本実施の形態を説明する上で、図２では、第１の光ディスク１７に入射する波長λ１の光線１４及び第３の光ディスク１９に入射する波長λ３の光線１６は、複合光学素子１０に対して平行光となる無限系で入射しており、第２の光ディスク１８に入射する波長λ２の光線１５は、複合光学素子１０に対して発散または収束しながら進行する有限系で入射している構成を示しているが、これに限らない。第３の光ディスク１９に入射する波長λ３の光線１６を複合光学素子１０に対して有限系で入射し、第２の光ディスク１８に入射する波長λ２の光線１５を複合光学素子１０に対して無限系で入射する構成でもよい。また、第２の光ディスク１８に入射する波長λ２の光線及び第３の光ディスク１９に入射するλ３の光線１６をともに複合光学素子１０に対して有限系で入射する構成としてもよい。
【００３１】
前述のとおり、本実施の形態における複合光学素子１０は、単レンズ１１の表面に第１の樹脂層１２、第１の樹脂層１２の表面に第２の樹脂層１３が形成されており、第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との接合面（界面）によって、波長λ２の光線１５及び波長λ３の光線１６が透過する領域には断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成される。図３は、本実施の形態における複合光学素子１０において、単レンズ１１に形成された第１の樹脂層１２の状態を複合光学素子１０の光軸方向より模式的に示したものである。尚、単レンズ１１としては、ガラスや樹脂材料等が用いられ、ガラスの場合、低屈折率のものが好ましく用いられ、また、樹脂材料としてプラスチックを用いる場合、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いて、プレス加工により対物レンズ等のレンズ形状に形成することができる。
【００３２】
また、第１の樹脂層１２は、光線１５よりも外側（光軸に対して周辺側）にブレーズ形状などの凹凸を有してもよく、この場合の凹凸形状は、波長λ２の光および波長λ３の光が入射する場合でも、それぞれ、第２の光ディスク１８、第３の光ディスク１９には集光しないような形状であるとよい。また、このように、光線１５よりも外側に凹凸を有する場合、第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３と、が接する表面積が増えるので、これらの樹脂同士の密着性が上がる。これより、信頼性が上がるとともに、第２の樹脂層１３を第１の樹脂層に積層する場合、この凹凸により樹脂の流動を阻害でき、樹脂の収縮による変形を抑制することができる。なお、このように、凹凸を与えることは、以降の実施の形態においても同様に用いることができる。
【００３３】
第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３は、入射する光の波長に対する屈折率、アッベ数が異なる特性を有する材料を各々用いる。図４に、第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３における波長と屈折率との関係（波長分散特性）を示す。例えば、屈折率特性１２ａは、第１の樹脂層１２における波長分散特性を示し、屈折率特性１３ａは、第２の樹脂層１３における波長分散特性を示したものである。第１の樹脂層１２の屈折率と第２の樹脂層１３の屈折率とは、波長λ１の帯域において屈折率ｎ１１で略同一の値となっている。しかしながら、波長λ２の帯域において、第１の樹脂層１２の屈折率ｎ１２であり、第２の樹脂層１３の屈折率ｎ２２であり各々異なる値となる。また、波長λ３の帯域において、第１の樹脂層１２の屈折率ｎ１３であり、第２の樹脂層１３の屈折率ｎ２３であり各々異なる値となる。ここで、波長の帯域とは、特定の波長λｘに対して、０．９７λｘ〜１．０３λｘの波長領域のことを意味するものである。尚、屈折率の値が略同一とは、特定の波長の光における、２つの樹脂材料の屈折率の差をΔｎＡとするとき、｜ΔｎＡ｜≦０．０２であるものとし、以降の実施の形態においても同様である。
【００３４】
また、図４においては、波長λ２の光及び波長λ３の光おいて、第１の樹脂層１２の屈折率に対し、第２の樹脂層１３の屈折率が高い場合について示したが、逆に、第２の樹脂層１３の屈折率に対し、第１の樹脂層１２の屈折率が高い場合についても同様の効果を得ることができる。また、以降の他の実施の形態において図４を参照する場合も、屈折率特性１２ａは、第１の樹脂層における波長分散特性を示し、屈折率特性１３ａは、第２の樹脂層における波長分散特性を示すものとする。
【００３５】
ここで、低アッベ数樹脂材料としては、芳香族系炭化水素を含む樹脂材料やＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５等の低アッベ数の無機微粒子を含有した樹脂を用いることが可能である。芳香族系炭化水素は紫外線の波長領域において吸収を有する場合があり、波長が４０５ｎｍ近傍において急峻な屈折率分散を得ることが可能である。しかしながら、４０５ｎｍの波長の光が照射された際に、劣化しやすい傾向にあり、これを避けるためにフェニルシラン構造等の４０５ｎｍの波長に対して劣化耐性のある構造を含むものであることが好ましい。
【００３６】
高アッベ数樹脂材料としては、脂肪族系炭化水素、フッ素系炭化水素、硫黄系炭化水素を用いることが可能である。また、これらの樹脂にＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の高アッベ数の無機微粒子を含むものを用いることも可能である。脂肪族系炭化水素は緩やかな屈折率分散が得られるが、屈折率が低くなる傾向にあるため、アダマンタン構造やジアマンタン構造等の材料を含めることにより屈折率を高めて、低アッベ数材料との屈折率の調整を行うことが好ましい。
【００３７】
次に、複合光学素子１０の具体的な構成について説明する。図２に示すように、第１の樹脂層１２を進行する光の方向と略平行方向に与えられる第１の樹脂層１２のブレーズの高さ（回折面におけるブレーズの高さ）ｈ１は、波長λにおける２つの樹脂の屈折率差をΔｎとした場合に、Δｎ×ｈ１／λの値が波長λ２から波長λ３の波長の帯域において略１となるように形成されている。ここで、略１であるとは、好ましくは０．５≦Δｎ×ｈ１／λ≦１．５の範囲であり、より好ましくは、０．７≦Δｎ×ｈ１／λ≦１．３の範囲である。
【００３８】
また、第１の樹脂層１２のブレーズの高さは、全面にわたってｈ１のみの値とする場合限らず、ｈ１と異なる高さの値を有するなど、不均一であってもよい。例えば、波長λ２の光の回折効率と波長λ３の光の回折効率を所定の値より変える場合、第１の樹脂層１２のブレーズの高さを２値化するなど自由に設定することができる。また、フレネルレンズ形状を有する第１の樹脂層１２の隣り合う頂点間の距離（＝フレネルピッチ）が短くなる場合、回折効率が所定の値に対して変化することがある。この場合、高さをピッチ毎に調整して、例えば、光軸を中心に周辺部に向けて、高さのグラデーションを与えることで回折効率を均一化させることもできる。また、高さを全面にわたって不均一とする場合において、所定の高さをｈ１とするとき、０．８×ｈ１≦ｈ≦１．２×ｈ１の間で高さｈの値が調整されていればよい。なお、このように、高さに不均一な分布を与えることは、以降の実施の形態においても同様に用いることができる。
【００３９】
第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３として用いることのできる樹脂材料は、上述した屈折率の関係を満たすものであればよく、熱硬化型や紫外線硬化型の樹脂材料を用いることができる。また、樹脂を含んだ材料であれば無機微粒子が混合されるようなハイブリッド材料であってもよい。また、単レンズ１１に対して、第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３を接合し、第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との界面に回折面を形成する方法としては、紫外線や熱によるインプリント法を用いることができる。
【００４０】
このようにして形成された本実施の形態における複合光学素子１０においては、波長λ１の光は第１の樹脂層１２における屈折率及び第２の樹脂層１３における屈折率が略同一の値となっているため、第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３における界面において波長λ１の光は回折されずに進行する。従って、波長λ１の光が無限系で複合光学素子１０に入射した場合、第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光させることができるよう、単レンズ１１、第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３の形状を決定する。
【００４１】
一方、波長λ３の光が無限系で入射すると、第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との界面に形成された回折格子により回折されるため、複合光学素子１０と第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保った状態で、波長λ３の光を第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂの表面に集光させることができ、かつ、第１の光ディスク１７のカバー層１７ａと第３の光ディスク１９のカバー層１９ａとの厚さの違いにより生じる球面収差の補正を行うことができる。
【００４２】
更に、本実施の形態における複合光学素子１０では、波長λ２の光を有限系で入射させ球面収差の補正を行うことにより、第２の光ディスク１８の情報記録面１８ｂに、波長λ２の光を集光させることができる。つまり、複合光学素子１０に入射する波長λ２の光の発散状態（発散角）と、入射する光を回折させて集光させる回折格子の性能（仕様）を調整することで、第２の光ディスク１８の情報記録面１８ｂに集光させることができる。
【００４３】
本実施の形態における複合光学素子１０では、上述した構成により、複合光学素子１０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保った状態で、波長λ１の光、波長λ２の光及び波長λ３の光を集光させることができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。図５に基づき本実施の形態における複合光学素子について説明する。本実施の形態における複合光学素子は、単レンズを含んだ構成のものである。
【００４５】
本実施の形態における複合光学素子２０は、単レンズ２１の表面に第１の樹脂層２２、第１の樹脂層２２の表面に第２の樹脂層２３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２３との界面によって、断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されており、第２の樹脂層２３の表面、即ち、第１の樹脂層２２と接しない面には、位相段差２４が形成されている。第１の樹脂層２２の屈折率と第２の樹脂層２３の屈折率は、波長λ１の帯域において略同一の値であり、波長λ２の帯域及び波長λ３の帯域において値が異なるものであって、図４に示すような波長分散特性を有する。また、波長λ２の光及び波長λ３の光は有限系で複合光学素子２０に入射する。尚、図６は、本実施の形態における複合光学素子２０において、第２の樹脂層２３の表面における位相段差２４が形成されている状態を光軸方向より模式的に示したものである。また、本実施形態では、第２の樹脂層２３の表面において、位相段差２４が形成された領域を周辺領域、光軸を含み位相段差２４が形成されない領域を中心領域という。
【００４６】
次に、図７Ａ及び７Ｂに基づき本実施の形態における複合光学素子２０の位相段差２４及びその効果について説明する。位相段差２４は、複合光学素子２０における残留収差の補正をするために形成されている。例えば、位相段差２４が形成されていないため、波長λ２の光が入射し、第２の光ディスクに集光した際、残留波面収差が図７Ａにおける波面収差３１のような分布を有している場合に、位相段差２４により、波面収差３１を相殺するように波面収差３２に示すような位相差を与える補正を行うことで、球面収差を低減させる。そして、図７Ｂは、波面収差３１に対して波面収差３２を差し引いた残留の波面収差３３を示したものである。尚、図７Ａ及び７Ｂは、本実施の形態における複合光学素子２０の光軸に沿った断面における波面収差を示すものであり、波面収差３１となる球面収差は光軸を中心に回転対称の分布となるように発生する。周辺領域は光軸を中心に回転対称となる輪帯状の領域となる。
【００４７】
本実施の形態における複合光学素子２０により生じる波面収差の大きさは、波長λ１の光、波長λ２の光、波長λ３の光によって異なるため、位相段差２４により特に波面収差を補正したい特定の波長の光に対してのみを対象とし、他の波長の光に対して余分な波面収差を発生させないことが好ましい。例えば、波長λ２の光についてのみ波面収差の補正をしたい場合には、位相段差２４における段差ｄ２が、以下の（１）〜（３）の数式を満たすように作製する。
【００４８】
（ｍ１−０．１）λ１≦ｄ２（ｎ２（λ１）−１）≦（ｍ１＋０．１）λ１・・（１）
（ｍ２＋０．１）λ２＜ｄ２（ｎ２（λ２）−１）＜（ｍ２＋０．９）λ２・・（２）
（ｍ３−０．１）λ３≦ｄ２（ｎ２（λ３）−１）≦（ｍ３＋０．１）λ３・・（３）
ここで、ｎ２（λ１）、ｎ２（λ２）及びｎ３（λ３）は、それぞれ、第２の樹脂層２３における波長λ１の光の屈折率、波長λ２の光の屈折率及び波長λ３の光の屈折率である。また、ｍ１、ｍ２及びｍ３は整数である。上記（１）〜（３）に記載した式を満たすように本実施の形態における複合光学素子２０を作製する。尚、段差ｄ２は、光軸に略平行な高さに相当し、図５において例として段差ｄ２の数が２つ（ステップ数＝２）となる位相段差２４としているが、波面収差３１を相殺できればステップ数が３以上であってもよい。
【００４９】
これにより、本実施の形態における複合光学素子２０では、波面（球面）収差の補正が不十分であった場合に、所定の波長における波面（球面）収差の補正をすることができ、波長λ１の光、波長λ２の光及び波長λ３の光を第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９に対し、低い波面（球面）収差量で良好に集光させることができる。また、本実施の形態では、第２の樹脂層２３の表面に位相段差２４を形成したが、第１の樹脂層２２の回折格子面に位相段差を加えた形状としてもよい。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。図８は、本実施の形態における複合光学素子４０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子４０は、単レンズ４１の表面に第１の樹脂層４２、第１の樹脂層４２の表面に第２の樹脂層４３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３との界面によって、第１の実施の形態と同様の、断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されており、後述するもう一つの回折格子と区別するため、この回折格子を第１の回折格子とする。そして、第２の樹脂層４３の表面、即ち、第１の樹脂層４３と接しない第２の樹脂層４３の表面には第２の回折格子４４が形成されている。第１の樹脂層４２の屈折率と第２の樹脂層４３の屈折率は、波長λ１の帯域において略同一の値であり、波長λ２の帯域及び波長λ３の帯域において値が異なるものであって、図４に示すような波長分散特性を有する。
【００５１】
第２の回折格子４４は第２の樹脂層４３の表面全体に形成されており、この第２の回折格子４４においても入射する光を回折させることによって、発生する収差を低減して集光性を改善することができる。つまり、第１の回折格子においても残留収差が残っている場合に、残留収差の補正を行うためのものである。樹脂層４３の表面に入射した光は、第２の回折格子４４により回折されるため進行方向が変化し、第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３との間で屈折率が異なる波長の光に対し、第１の回折格子によって回折させることによって残留収差の補正が行われ、各々の波長の光が、第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９に集光される。
【００５２】
第２の回折格子４４がブレーズ形状である場合、最大の回折効率となるのは、光軸と略平行となるブレーズ形状の高さｄ３が、以下の（４）〜（６）における式を満たす場合である。
【００５３】
（ｍ１−０．３）λ１≦ｄ３（ｎ２（λ１）−１）≦（ｍ１＋０．３）λ１・・（４）
（ｍ２−０．３）λ２≦ｄ３（ｎ２（λ２）−１）≦（ｍ２＋０．３）λ２・・（５）
（ｍ３−０．３）λ３≦ｄ３（ｎ２（λ３）−１）≦（ｍ３＋０．３）λ３・・（６）
ここで、ｎ２（λ１）、ｎ２（λ２）及びｎ３（λ３）は、それぞれ、第２の樹脂層４３における波長λ１の光の屈折率、波長λ２の光の屈折率及び波長λ３の光の屈折率である。また、ｍ１、ｍ２及びｍ３は整数である。上記（４）〜（６）における数式を満たすように本実施の形態における複合光学素子４０を作製する。
【００５４】
これにより、本実施の形態における複合光学素子４０における光の屈折、第２の樹脂層４３の表面（第２の回折格子）における光の回折、第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３との界面（第１の回折格子）における光の回折と、３つの光学特性を利用して、各々の波長の光を各々の光ディスクの情報記録面に良好に集光させるように自由度の高い設計を実現できる。
【００５５】
ここで、本実施の形態の複合光学素子４０に含まれる第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３の屈折率は、図４に示すような波長分散特性を有するものとしたので、波長λ１の光については、複合光学素子４０における光の屈折及び第２の樹脂層４３における光の回折により、第１の光ディスク１７に集光される。また、波長λ２の光については、複合光学素子４０における光の屈折、第２の回折格子における光の回折及び第１の回折格子における光の回折により、第２の光ディスク１８に集光される。また、波長λ３の光についても、複合光学素子４０における光の屈折、第２の回折格子における光の回折及び第１の回折格子における光の回折により、第３の光ディスク１９に集光される。
【００５６】
また、第２の回折格子４４の断面形状が、図８に示すようにブレーズ形状を階段状に近似した擬似ブレーズ形状である場合には、各々の波長の光に対して異なる光学作用を与えることができる。例えば、波長λ２の光に対してのみ第２の回折格子４４で回折させようとする場合、擬似ブレーズ形状の各段の段差ｄ３Ｓは、以下の（７）〜（９）の式を満たすように作製することにより、波長λ２の光に対してのみ作用し、波長λ１の光及び波長λ３の光については、第２の回折格子４４で回折されることなく透過する。
【００５７】
（ｐ１−０．１）λ１≦ｄ３Ｓ（ｎ２（λ１）−１）≦（ｐ１＋０．１）λ１・・・（７）
（ｐ２＋０．１）λ２＜ｄ３Ｓ（ｎ２（λ２）−１）＜（ｐ２＋０．９）λ２・・・（８）
（ｐ３−０．１）λ３≦ｄ３Ｓ（ｎ２（λ３）−１）≦（ｐ３＋０．１）λ３・・・（９）
また、ｐ１、ｐ２及びｐ３は整数である。これにより、第２の回折格子４４の断面形状が擬似ブレーズ形状であるとき、本実施の形態における複合光学素子４０における屈折、第２の回折格子において入射する光の波長を選択的に回折、第１の回折格子における回折と３つの光学特性を利用して、各々の波長の光を各々の光ディスクの情報記録面に良好に集光させるように自由度の高い設計を実現できる。
【００５８】
ここで、本実施の形態の複合光学素子４０に含まれる第１の樹脂層４２の屈折率と第２の樹脂層４３の屈折率は、図４に示すような波長分散特性を有するものとしたので、波長λ１の光については、複合光学素子４０における光の屈折により、第１の光ディスク１７における情報記録面１７ｂに集光される。また、波長λ２の光については、複合光学素子４０における光の屈折、第２の回折格子における光の回折及び第１の回折格子における光の回折により、第２の光ディスク１８における情報記録面１８ｂに集光される。また、波長λ３の光についても、複合光学素子４０における光の屈折、第１の回折格子における光の回折により、第３の光ディスク１９における情報記録面１９ｂに集光される。
【００５９】
本実施の形態においては、波長λ１の光は無限系で複合光学素子４０に入射することが望ましいが、波長λ２の光及び波長λ３の光は無限系、有限系のどちらで入射してもよい。本実施の形態における複合光学素子４０では、各々の波長の光に対して集光し、複合光学素子４０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保つことが可能である。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態における複合光学素子５０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子５０は、単レンズ５１の表面に第１の樹脂層５２、第１の樹脂層５２の表面に第２の樹脂層５３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層５２と第２の樹脂層５３との界面によって、第１の実施の形態と同様の断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されており、後述するもう一つの回折格子と区別するため、この回折格子を第１の回折格子とする。そして、第２の樹脂層５３の表面、即ち、第１の樹脂層５３と接しない面にはバイナリー型の第２の回折格子５４が形成されている。また、本実施形態では、第２の樹脂層５３の表面において、第２の回折格子５４が形成された領域を周辺領域、光軸を含み第２の回折格子５４が形成されない領域を中心領域という。第１の樹脂層５２の屈折率と第２の樹脂層５３の屈折率は、波長λ１の帯域において略同一の値であり、波長λ２の帯域及び波長λ３の帯域において値が異なるものであって、図４に示すような波長分散特性を有する。
【００６１】
また、本実施の形態においては、波長λ１の光は無限系で本実施の形態の複合光学素子５０に入射することが望ましく、波長λ２の光及び波長λ３の光は有限系で本実施の形態における複合光学素子５０に入射するとよい。尚、波長λ２の光と波長λ３の光のいずれか一方は無限系で複合光学素子５０に入射するものであってもよい。
【００６２】
第２の回折格子５４は第２の樹脂層５３の周辺領域に形成されており、開口の大きさを制限する作用を有するものである。第２の回折格子５４が形成された領域は、光軸を中心に回転対称となる輪帯状の領域であり、波長λ３の光が第２の回折格子５４に入射した場合、光を回折させることによって波長λ３の光に対応した第３の光ディスク１９へ集光させる光の開口を制限する。一方、波長λ１の光及び波長λ２の光は第２の回折格子５４において光は回折されることなく、それぞれ、第１の光ディスク１７及び第２の光ディスク１８の情報記録面１８ｂに集光する。つまり、波長λ３の光のうち周辺領域となる第２の回折格子５４に入射して回折した光は、第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光せず、第２の回折格子５４が形成されていない光軸を含む中心領域を透過する光のみ、第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光する。
【００６３】
第１〜第３の実施の形態では、各々の波長の光が開口制限された、所望のＮＡとなった状態で複合光学素子に入射することを前提として説明したが、本実施の形態では、このように入射する光を波長選択的に開口制限させる機能を発現する第２の回折格子５４を形成することで、複合光学素子５０を用いる光学系において、複合光学素子５０とは別に開口制限機能を発現する光学素子等を用いなくてもよい場合がある。
【００６４】
このような開口制限機能を発現するため、本実施の形態における複合光学素子５０において、第２の回折格子５４における、光軸と略平行となる高さｄ４は、以下の（１０）〜（１２）における式を満たすように作製されている。
【００６５】
（ｍ１−０．２）λ１≦ｄ４（ｎ２（λ１）−１）≦（ｍ１＋０．２）λ１・・・（１０）
（ｍ２−０．２）λ２≦ｄ４（ｎ２（λ２）−１）≦（ｍ２＋０．２）λ２・・・（１１）
（ｍ３＋０．３）λ３≦ｄ４（ｎ２（λ３）−１）≦（ｍ３＋０．７）λ３・・・（１２）
ここで、ｎ２（λ１）、ｎ２（λ２）及びｎ３（λ３）は、それぞれ、第２の樹脂層５３における波長λ１の光の屈折率、波長λ２の光の屈折率及び波長λ３の光の屈折率である。また、ｍ１、ｍ２及びｍ３は整数である。このようにすると、上記（１０）、（１１）を満足することにより、波長λ３の光の開口数（ＮＡ３）より大きい開口数で入射する波長λ１の光及び波長λ２の光は回折格子５４で回折されることなく透過し、さらに、上記（１２）を満足することにより回折格子５４に入射する波長λ３の光は±１次回折効率が最大となり直進透過する光の光量が略０（０次回折効率が略０％）となるので、第２の回折格子５４に入射した光はほとんど第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光せず、開口制限機能が向上し、好ましい。
【００６６】
これにより、本実施の形態では、各々の波長の光に対して適した開口の大きさの光を光ディスクに集光することができ、また、複合光学素子５０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保つことが可能である。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態における複合光学素子６０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子６０は、単レンズ６１の表面に第１の樹脂層６２、第１の樹脂層６２の表面に第２の樹脂層６３が形成されており一体化された構成となっている。第１の樹脂層６２と第２の樹脂層６３との界面によって、第１の実施の形態と同様の断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されており、第２の樹脂層６３の表面、即ち、第１の樹脂層６３と接しない面には位相段差６４が形成されている。また、本実施形態では、第２の樹脂層６３の表面において、位相段差６４が形成された領域を周辺領域、光軸を含み位相段差６４が形成されない領域を中心領域という。第１の樹脂層６２の屈折率と第２の樹脂層６３の屈折率は、波長λ１の帯域において略同一の値であり、波長λ２の帯域及び波長λ３の帯域において値が異なるものであって、図４に示すような波長分散特性を有する。
【００６８】
また、本実施の形態においては、波長λ１の光は無限系で本実施の形態の複合光学素子６０に入射することが望ましく、波長λ２の光及び波長λ３の光は有限系で本実施の形態における複合光学素子６０に入射するとよい。尚、波長λ２の光と波長λ３の光のいずれか一方は無限系で複合光学素子６０に入射するものであってもよい。
【００６９】
位相段差６４は第２の樹脂層６３の周辺領域に形成されており、波長λ３の光の開口の大きさを制限する作用を有するものである。位相段差６４が形成された領域は、光軸を中心に回転対称となる輪帯状の領域であり、第２の樹脂層６３に入射する波長λ３の光のうち、位相段差６４が形成された輪帯状の周辺領域と、位相段差６４が形成されていない光軸を含む中心領域との間で位相差を与える作用を有している。具体的には、波長λ３の光のみ位相段差６４により光の位相を変化させることによって、大きな収差を発生させる。発生した収差により、位相段差６４を通過した光は、第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光せず、位相段差６４が形成されていない中心領域を透過する光のみ、第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光する。したがって、複合光学素子６０を用いる光学系において、複合光学素子６０とは別に開口制限機能を有する光学素子等を用いなくてもよい場合がある。
【００７０】
これにより、波長λ１の光及び波長λ２の光は位相段差６４における収差が発生することなく、第１の光ディスク１７及び第２の光ディスク１８の情報記録面に集光し、波長λ３の光は位相段差６４に入射した光は大きな収差が発生するため、位相段差６４よりも内側の中心領域に入射した光のみが、第３の光ディスク１９の情報記録面に集光する。
【００７１】
このような開口制限機能を発現するため、本実施の形態における複合光学素子６０において、位相段差６４における光軸と略平行となる段差ｄ５は、以下の（１３）〜（１５）における式を満たすように作製されている。
【００７２】
（ｍ１−０．２）λ１≦ｄ５（ｎ２（λ１）−１）≦（ｍ１＋０．２）λ１・・・（１３）
（ｍ２−０．２）λ２≦ｄ５（ｎ２（λ２）−１）≦（ｍ２＋０．２）λ２・・・（１４）
（ｍ３＋０．３）λ３≦ｄ５（ｎ２（λ３）−１）≦（ｍ３＋０．７）λ３・・・（１５）
ここで、ｎ２（λ１）、ｎ２（λ２）及びｎ２（λ３）は、それぞれ、第２の樹脂層６３における波長λ１の光の屈折率、波長λ２の光の屈折率及び波長λ３の光の屈折率である。また、ｍ１、ｍ２及びｍ３は整数である。このように、上記（１３）、（１４）を満足することで、入射する波長λ１の光及び波長λ２の光は、位相段差６４でこれらの波長の略整数倍の位相差が与えられるので、見かけ上、位相差が発生しない状態と同じ状態で透過する。更に、上記（１５）を満足するにより位相段差６４に入射する波長λ３の光は、中心領域に対して最も大きな位相差を発生するので、位相段差６４を透過した光は光ディスク１９の情報記録面における集光性が大きく低下するので、開口制限機能が向上し、好ましい。
【００７３】
これにより、本実施の形態では、各々の波長の光に対して適した開口の大きさの光を光ディスクに集光することができ、また、複合光学素子６０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保つことが可能である。また、本実施の形態では、第２の樹脂層６３の表面に位相段差６４を形成したが、第１の樹脂層６２の回折格子面に位相段差を加えた形状としてもよい。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。
【００７４】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態における複合光学素子６５を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子６５は、単レンズ６６の表面に第１の樹脂層６７、第１の樹脂層６７の表面に第２の樹脂層６８が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層６７と第２の樹脂層６８との界面によって、第１の実施の形態と同様の断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されており、後述するもう一つの回折格子と区別するため、この回折格子を第１の回折格子とする。そして、第２の樹脂層６８の表面、即ち、第１の樹脂層６７と接しない面にはブレーズ形状の第２の回折格子６９が形成されている。また、本実施形態では、第２の樹脂層６８の表面において、第２の回折格子６９が形成された領域を周辺領域、光軸を含み第２の回折格子６９が形成されない領域を中心領域という。第１の樹脂層６７の屈折率と第２の樹脂層６８の屈折率は、波長λ１の帯域において略同一の値であり、波長λ２の帯域及び波長λ３の帯域において値が異なるものであって、図４に示すような波長分散特性を有する。
【００７５】
また、本実施の形態においては、波長λ１の光は無限系で本実施の形態の複合光学素子６５に入射することが望ましく、波長λ２の光及び波長λ３の光は有限系で本実施の形態における複合光学素子６５に入射するとよい。尚、波長λ２の光と波長λ３の光のいずれか一方は無限系で複合光学素子６５に入射するものであってもよい。
【００７６】
第２の回折格子６９は第２の樹脂層６８の周辺領域に形成されており、この周辺領域は、光軸を中心に回転対称となる輪帯状の領域である。また、第２の回折格子６９が形成される周辺領域は、任意の領域として設定することができるが、ここでは、他の波長の光に比べて開口数が大きい波長λ１の光のみ、が入射する領域に相当し、波長λ２の光および波長λ３の光は、周辺領域に入射しないものと考える。そして、波長λ１の光が中心領域および周辺領域に入射する場合、中心領域に入射する光を屈折させ、一方で周辺領域に入射する光を、第２の回折格子６９で回折させることによって波長λ１の光に対応した第１の光ディスク１７へ集光させる。また、波長λ２の光および波長λ３の光については、第１の実施の形態と同様に、それぞれ、第２の光ディスク１８、第３の光ディスク１９へ集光させる。
【００７７】
本実施の形態における複合光学素子６５では、とくに周辺領域にブレーズ形状の第２の回折格子を設けることで、開口数が大きい波長λ１の光のうち、周辺領域に入射する光を所定の回折角で回折することができる。そして、周辺領域の回折角を大きくすることで、複合光学素子６５、とくに単レンズ６６の周辺領域の形状を緩やかにすることができる。この場合、複合光学素子の加工精度が高くなり、所望の光学特性を得やすい。また、屈折と回折の色分散の方向が異なることを利用して色収差を補正するようにしてもよい。
【００７８】
〔第７の実施の形態〕
次に、第７の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態における複合光学素子７０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子７０は、単レンズ７１の表面に第１の樹脂層７２、第１の樹脂層７２の表面に第２の樹脂層７３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との界面によって、断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されている。
【００７９】
図１３に、第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３における波長と屈折率の関係（波長分散特性）を示す。屈折率特性７２ａは、第１の樹脂層７２における波長分散特性を示し、屈折率特性７３ａは、第２の樹脂層７３における波長分散特性を示したものである。図１３に示されるように、波長λ１の帯域においては、第１の樹脂層７２における屈折率はｎ１１Ｒであり、第２の樹脂層７３における屈折率はｎ２１Ｒであり異なっている。しかしながら、波長λ２の帯域においては、第１の樹脂層７２における屈折率はｎ１２Ｒであり、第２の樹脂層７３における屈折率はｎ２２Ｒであり、略同一の値となっている。また、波長λ３の帯域においては、第１の樹脂層７２における屈折率はｎ１３Ｒであり、第２の樹脂層７３における屈折率はｎ２３Ｒであり、略同一の値となっている。第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との界面によって形成されている、第１の樹脂層７２を進行する光の方向と略平行方向に与えられるブレーズ形状の高さｈ６は、第１の樹脂層７２の屈折率と第２の樹脂層７３の屈折率との差、屈折率差をΔｎ（λ１）とした場合に、（１６）における式を満たしていれば好ましく、
（ｍ１−０．５）λ１≦ｈ６Δｎ（λ１）≦（ｍ１＋０．５）λ１・・・・・（１６）
（１７）における式を満たしていればより好ましい。
【００８０】
（ｍ１−０．３）λ１≦ｈ６Δｎ（λ１）≦（ｍ１＋０．３）λ１・・・・・（１７）
尚、ｍ１は自然数である。これにより、第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との界面によって形成された回折格子において、波長λ１の光が入射した場合には光が回折し、波長λ２の光及び波長λ３の光が入射した場合には光がほぼ回折することなく透過する。また、第１の樹脂層７２のブレーズの高さは、全面にわたってｈ６のみの値に限らず、ｈ６と異なる高さの値を有するなど、不均一であってもよい。
【００８１】
本実施の形態における複合光学素子７０では、波長λ３の光が入射した場合には、複合光学素子７０と第３の光ディスク１９の間の距離を十分保った状態で、第３の光ディスク１９における情報記録面１９ｂの表面に集光するような形状で複合光学素子７０が作製されている。また、波長λ２の光が入射した場合には、第２の光ディスク１８のカバー層１８ａの厚さと第３の光ディスク１９のカバー層１９ａの厚さが相違していても、これにより生じる球面収差を補正することができるよう形成されている。また、波長λ１の光は無限系で入射した場合において、複合光学素子７０における光の屈折、第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との間に形成された回折格子による光の回折により、第１の光ディスク１７における情報記録面１７ｂに集光される。尚、第２の樹脂層７３の表面には、第２、第５の実施の形態で示したような位相段差や第３、第４の実施の形態で示したような（第２の）回折格子を設けてもよい。
【００８２】
これにより、本実施の形態では、複合光学素子７０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保った状態で各々集光することが可能である。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。また、以降の他の実施の形態において図１３を参照する場合も、屈折率特性７２ａは、第１の樹脂層における波長分散特性を示し、屈折率特性７３ａは、第２の樹脂層における波長分散特性を示すものとする。
【００８３】
〔第８の実施の形態〕
次に、第８の実施の形態について説明する。図１４は、本実施の形態における複合光学素子８０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子８０は、単レンズ８１の表面に第１の樹脂層８２、第１の樹脂層８２の表面に第２の樹脂層８３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって、光軸を含む一部の領域に断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されている。
【００８４】
本実施の形態における複合光学素子８０は、具体的に、前述の第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって、断面形状がブレーズ形状の回折格子が形成されている第１の領域７Ａと、第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって、このようなブレーズ形状の回折格子は形成されていない第２の領域７Ｂを有する。また、第１の領域７Ａは、光軸を含む円形の領域であり、第２の領域７Ｂは第１の領域７Ａの周辺部分となる輪帯状の領域である。なお、第１の領域７Ａは内部中心領域、第２の領域７Ｂは内部周辺領域ともいうこととする。
【００８５】
ここで、例えば、第２の領域７Ｂとなる周辺の領域に回折格子を形成する場合、回折格子のピッチが光軸からの距離に反比例して狭くなるので、より高い精度の製造技術が要求される。複合光学素子８０は、光軸から離れた第２の領域７Ｂに入射する波長λ１の光に対して回折ではなく、屈折のみで第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光させるための曲面形状を有するものである。つまり、第１の領域７Ａに入射する波長λ１の光は、光の屈折と光の回折によって第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光させ、第２の領域７Ｂに入射する波長λ１の光は、光の屈折によって第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光させることができる。尚、第２の領域７Ａに入射する波長λ２の光は第２の光ディスク１８の情報記録面１８ｂには集光し、波長λ３の光は第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光するように形成されている。
【００８６】
第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３とは、第７の実施形態の場合と同様に図１３に示す波長分散特性を有し、波長λ１の帯域においては、第１の樹脂層８２における屈折率と、第２の樹脂層８３における屈折率とは異なった値であるが、波長λ２の帯域においては、第１の樹脂層８２における屈折率と、第２の樹脂層８３における屈折率とは略同一の値であり、また、波長λ３の帯域においては、第１の樹脂層８２における屈折率と、第２の樹脂層８３における屈折率とは略同一の値である。第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との間に形成されている、第１の樹脂層８２に入射する光の進行方向と略平行方向に与えられるブレーズ形状の高さｈ７は、第１の樹脂層８２の屈折率と第２の樹脂層８３との屈折率差をΔｎ（λ１）とした場合に、（１８）における式を満たしていれば好ましく、
（ｍ１−０．５）λ１≦ｈ７Δｎ（λ１）≦（ｍ１＋０．５）λ１・・・・・（１８）
（１９）における式を満たしていればより好ましい。
【００８７】
（ｍ１−０．３）λ１≦ｈ７Δｎ（λ１）≦（ｍ１＋０．３）λ１・・・・・（１９）
尚、ｍ１は自然数である。尚、本実施の形態における複合光学素子８０は第１の領域７Ａでは、波長λ３の光が入射した場合には、複合光学素子８０と第３の光ディスク１９との間の距離を十分保った状態で、第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光されるよう、また、第２の領域７Ｂでは、波長λ１の光が入射した場合には、第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光されるような形状で形成されている。また、第１の樹脂層８２のブレーズの高さは、全面にわたってｈ７のみの値に限らず、ｈ７と異なる高さの値を有するなど、不均一であってもよい。
【００８８】
このように、本実施の形態における複合光学素子８０には、波長λ１の光が無限系で入射した場合、第１の領域７Ａを透過した光は第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって形成された回折格子により回折され、第１の光ディスク１７における情報記録面１７ｂに集光される。また、第２の領域７Ｂでは光が屈折されて第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光される。また、波長λ２の光及び波長λ３の光は有限系、又は無限系で本実施の形態における複合光学素子８０の第１の領域７Ａに入射し、１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって形成された回折格子により回折されることなく集光される。尚、第２の樹脂層８３の表面には、第２、第５の実施の形態で示したような位相段差や第３、第４、第６の実施の形態で示したような（第２の）回折格子を設けてもよい。
【００８９】
これにより、本実施の形態では、複合光学素子８０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保った状態で各々集光することが可能である。尚、上記以外の内容については第７の実施の形態と同様である。
【００９０】
〔第９の実施の形態〕
次に、第９の実施の形態について説明する。図１５は、本実施の形態における複合光学素子９０を模式的に示したものである。本実施の形態における複合光学素子９０は、単レンズ９１の表面に第１の樹脂層９２、第１の樹脂層９２の表面に第２の樹脂層９３が形成されており一体化した構成となっている。第１の樹脂層９２と第２の樹脂層９３との界面によって、断面形状がブレーズ形状で、第１の樹脂層９２を進行する光の方向と略平行方向に与えられる高さｈ８の回折格子が形成されている。更に、第２の樹脂層９３の表面には保護層９４が形成されている。
【００９１】
また、図４に示す波長分散特性のように、第１の樹脂層９２の屈折率と第２の樹脂層９３の屈折率とは、波長λ１の帯域の光において略同一の値であり、波長λ２の帯域の光及び波長λ３の帯域の光において異なった値となっているか、または、図１３に示す波長分散特性のように、波長λ２の帯域の光及び波長λ３の帯域の光において各々略同一の値であり、波長λ１の帯域の光において異なった値となっているものである。
【００９２】
単レンズ９１は、プレス加工により非球面形状に形成してもよく、また、研磨加工により両面を球面形状に加工してもよい。また、保護層９４は単レンズ９１と同一の材料でもよく、また異なった材料であってもよい。保護層９４は第２の樹脂層９３の上に樹脂を直接形成してもよいし、別途ガラスや樹脂をプレスしたレンズ形状のものを第２の樹脂層９３を介して接着するようなものであってもよい。
【００９３】
本実施の形態における複合光学素子９０において、図４に示す波長分散特性のように、第１の樹脂層９２の屈折率と第２の樹脂層９３の屈折率とが、波長λ１の帯域の光において略同一の値であり、波長λ２の帯域の光及び波長λ３の帯域の光において異なった値である場合について説明する。波長λ１の光が無限系で入射した場合、複合光学素子９０における光の屈折により第１の光ディスク１７の情報記録面１７ｂに集光される。また、波長λ３の光が入射した場合、複合光学素子９０における光の屈折と第１の樹脂層９２と第２の樹脂層９３との界面によって形成された回折格子による光の回折により、複合光学素子９０と第３の光ディスク１９との間の距離を十分保った状態で、波長λ３の光が第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに集光される。波長λ２の光が入射した場合、波長λ３の光とは異なった発散角で入射することにより、第３の光ディスク１９のカバー層１９ａとは異なる厚さの第２の光ディスク１８のカバー層１８ａによる球面収差を補正して、第２の光ディスク１８の情報記録面１８ｂに集光させることができる。
【００９４】
本実施の形態では、保護層９４を形成することにより第１の樹脂層９２及び第２の樹脂層９３が保護されるため、信頼性を高めることができ、また、複合光学素子８０と第１の光ディスク１７、第２の光ディスク１８及び第３の光ディスク１９との間の距離を十分に保った状態で各々集光することが可能である。また、第１の樹脂層９２のブレーズの高さは、全面にわたってｈ８のみの値に限らず、ｈ８と異なる高さの値を有するなど、不均一であってもよい。
【００９５】
尚、第２の樹脂層９３の表面には第２、第５の実施の形態で示したような位相段差や第３、第４、第６の実施の形態で示したような（第２の）回折格子を設けてもよく、さらに、第８の実施の形態に記載されているように２つの領域のうち一方の領域にのみ回折格子を形成したものであってもよい。尚、上記以外の内容については第１の実施の形態と同様である。
【００９６】
〔第１０の実施の形態〕
次に、第１０の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１〜第９の実施の形態における複合光学素子を有する光ヘッド装置である。
【００９７】
図１６に基づき本実施の形態における光ヘッド装置について説明する。本実施の形態における光ヘッド装置は、光ディスク１１０の記録及び再生を行うための光ヘッド装置であり、３種類の異なる波長の光に対応したものである。具体的には、光ディスク１１０として、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対応するものであり、それぞれ、４０５ｎｍ波長帯、６６０ｎｍ波長帯、７８０ｎｍ波長帯の光に対応したものである。
【００９８】
本実施の形態における光ヘッド装置は、４０５ｎｍ波長帯である波長λ１の光を発する第１のレーザ光源１１１、６６０ｎｍ波長帯である波長λ２の光を発する第２のレーザ光源１１２、７８０ｎｍ波長帯である波長λ３の光を発する第３のレーザ光源１１３、第１のビームスプリッタ１１４、第２のビームスプリッタ１１５、第３のビームスプリッタ１１６、コリメータレンズ１１７、複合光学素子１１８、第４のビームスプリッタ１１９、第５のビームスプリッタ１２０、第１のフォトディテクタ１２１、第２のフォトディテクタ１２２、第３のフォトディテクタ１２３を有している。尚、これらのビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ、ダイクロイックプリズムなどが用いられる。
【００９９】
尚、複合光学素子１１８は、対物レンズ機能を発現する第１〜第９の実施の形態のいずれかに記載された複合光学素子が利用できる。また、コリメータレンズ１１７は、光軸に平行に移動することにより複合光学素子１１８に入射する各々の波長の光の発散角を調節することができるものが備えられてもよい。コリメータレンズ１１７の移動には不図示のステッピングモーター等が用いられる。具体的には、各々の光源からの位置とコリメータレンズ１１７までの物体側主点の距離をｓ１とし、コリメータレンズ１１７の像側主点とコリメータレンズ１１７の像側主点とコリメータレンズ１１７による結像位置の距離をｓ２とし、コリメータレンズ１１７の焦点距離をｆとした場合に、数１に記載された式が成立する。数１における式において、ｓ２の値によってコリメータレンズ１１７に入射する光の発散角が定まるため、所望の発散角となるように、ｓ１の値、ｆの値を定めることができる。
【０１００】
【数１】
2011004827.tif 000003
【０１０１】
本実施の形態において、第１のレーザ光源１１１より発せられた波長λ１の光は、第１のビームスプリッタ１１４、第２のビームスプリッタ１１５及び第３のビームスプリッタ１１６を直進し、コリメータレンズ１１７を介し、対物レンズである複合光学素子１１８により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ１の光に対応した第１の光ディスクであるＢＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１１８及びコリメータレンズ１１７を透過した後、第３のビームスプリッタ１１６により偏向され、更に、第４のビームスプリッタ１１９及び第５のビームスプリッタ１２０を直進した後、第１のフォトディテクタ１２１に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。尚、コリメータレンズ１１７と複合光学素子１１８との間の光路中には、光の波長に対して１／４となる位相差を与える不図示の１／４波長板が備えられる。更に光路中に複合光学素子１１８に入射する角波長の光の開口数を制御する不図示の開口制限素子が備えられていてもよい。
【０１０２】
また、第２のレーザ光源１１２より発せられた波長λ２の光は、第１のビームスプリッタ１１４において偏向された後、第２のビームスプリッタ１１５及び第３のビームスプリッタ１１６を直進し、コリメータレンズ１１７を介し、対物レンズである複合光学素子１１８により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ２の光に対応した第２の光ディスクであるＤＶＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１１８及びコリメータレンズ１１７を透過した後、第３のビームスプリッタ１１６により偏向され、更に、第４のビームスプリッタ１１９を直進した後、第５のビームスプリッタ１２０により偏向されて、第２のフォトディテクタ１２２に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。
【０１０３】
また、第３のレーザ光源１１３より発せられた波長λ３の光は、第２のビームスプリッタ１１５において偏向された後、第３のビームスプリッタ１１６を直進し、コリメータレンズ１１７を介し、対物レンズである複合光学素子１１８により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ３の光に対応した第３の光ディスクであるＣＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１１８及びコリメータレンズ１１７を透過した後、第３のビームスプリッタ１１６により偏向され、更に、第４のビームスプリッタ１１９により偏向されて、第３のフォトディテクタ１２３に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。
【０１０４】
以上より、本実施の形態は、３つの異なる波長のレーザ光源、即ち、波長λ１の光を発する第１のレーザ光源１１１、波長λ２の光を発する第２のレーザ光源１１２、波長λ３の光を発する第３のレーザ光源１１３を有し、各々の光源から発射する光に対応した光ディスクの情報記録面に記録されている情報を検出することができる。
【０１０５】
〔第１１の実施の形態〕
次に、第１１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１〜第９の実施の形態のいずれかに記載された複合光学素子を有する光ヘッド装置である。
【０１０６】
図１７に基づき本実施の形態における光ヘッド装置について説明する。本実施の形態における光ヘッド装置は、光ディスク１１０の記録及び再生を行うための光ヘッド装置であり、３種類の異なる波長の光に対応したものである。具体的には、光ディスク１１０として、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対応するものであり、それぞれ、４０５ｎｍ波長帯、６６０ｎｍ波長帯、７８０ｎｍ波長帯の光に対応したものである。
【０１０７】
本実施の形態における光ヘッド装置は、４０５ｎｍ波長帯である波長λ１の光を発する第１のレーザ光源１３１、６６０ｎｍ波長帯である波長λ２の光及び７８０ｎｍ波長帯である波長λ３の光を発する第２のレーザ光源１３２、第１のビームスプリッタ１３３、第２のビームスプリッタ１３４、コリメータレンズ１３５、複合光学素子１３６、フォトディテクタ１３７を有している。尚、これらのビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタ、ダイクロイックプリズムなどが用いられる。
【０１０８】
尚、複合光学素子１３６は、対物レンズ機能を発現する第１〜第９の実施の形態のいずれかに記載された複合光学素子が利用できる。また、コリメータレンズ１３５は、光軸に平行に移動することにより複合光学素子１３６に入射する各々の波長の光に発散角を調節することができる不図示のステッピングモーター等が備えられている。本実施の形態において、第１のレーザ光源１３１より発せられた波長λ１の光は、第１のビームスプリッタ１３３及び第２のビームスプリッタ１３４を直進し、コリメータレンズ１３５を介し、対物レンズである複合光学素子１３６により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ１の光に対応した第１の光ディスクであるＢＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１３６及びコリメータレンズ１３５を透過した後、第２のビームスプリッタ１３４により偏向され、フォトディテクタ１３７に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。
【０１０９】
また、第２のレーザ光源１３２より発せられた波長λ２の光は、第１のビームスプリッタ１３３により偏向された後、第２のビームスプリッタ１３４を直進し、コリメータレンズ１３５を介し、対物レンズである複合光学素子１３６により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ２の光に対応した第２の光ディスクであるＤＶＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１３６及びコリメータレンズ１３５を透過した後、第２のビームスプリッタ１３４により偏向され、フォトディテクタ１３７に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。
【０１１０】
また、第３のレーザ光源１３２より発せられた波長λ３の光は、第１のビームスプリッタ１３３により偏向された後、第２のビームスプリッタ１３４を直進し、コリメータレンズ１３５を介し、対物レンズである複合光学素子１３６により集光され、光ディスク１１０に照射される。この際、再生される光ディスク１１０は、波長λ３の光に対応した第３の光ディスクであるＣＤである。この後、光ディスク１１０の情報記録面において反射された光は、複合光学素子１３６及びコリメータレンズ１３５を透過した後、第２のビームスプリッタ１３４により偏向され、フォトディテクタ１３７に入射し、光ディスク１１０の情報記録面に記録された信号が電気信号に変換され検出される。
【０１１１】
以上より、本実施の形態は、３つの異なる波長のレーザ光源、即ち、波長λ１の光を発する第１のレーザ光源１３１、波長λ２の光及び波長λ３の光の２種類の波長の光を発する第２のレーザ光源１３２を有し、各々の光源に対応した光ディスクの情報記録面に記録されている情報を検出することができる。特に、コリメータレンズ１３５の位置を調整して、複合光学素子１３６に入射する各々の波長の光の発散角が変えられ、さらに、複合光学素子１３６が発現する集光特性を調整することによって、光ディスク１１０で反射された、各々の波長の光を１つのフォトディテクタ１３７に共通して集光させることができる。この構成により、光学素子の部品点数が少なくでき、光ヘッド装置の小型化が実現できる。
【実施例】
【０１１２】
（実施例１）
実施例１は、第１の実施の形態に基づくものである。本実施例における複合光学素子１０は、波長λ１が４０５ｎｍ、波長λ２が６６０ｎｍ、波長λ３が７８０ｎｍの光を光ディスクに集光するものとして設計したものである。各々の波長における開口数及び入射瞳の径（単位、［ｍｍ］）は、表１に示される。尚、実施例において、第２の樹脂層１３の（空気側の）表面を第１面、単レンズ１１の光入射側の表面を第２面、複合光学素子１０の光出射側の表面を第３面と記載する場合がある。【０１１３】
【表１】
2011004827.tif 000004
【０１１４】
本実施例の複合光学素子１０は、ガラスモールド法により、単レンズ１１を所望の形状となるように作製した後、ガラス表面に形成される第１の樹脂層１２との密着性を高めるため、カップリング処理を行う。この後、インプリント法により、第１の樹脂層１２を形成する。第１の樹脂層１２は、表面がフレネルレンズ形状となるように形成される。更に、形成された第１の樹脂層１２上に第２の樹脂層１３を所望の形状となるようにモールドによって加工し形成する。【０１１５】
第１の樹脂層１２の屈折率及び第２の樹脂層１３の屈折率を表２に示す。また、第１の樹脂層１２に形成されるフレネルレンズ形状となるブレーズ型の回折格子は、波長λ２の光、即ち、６６０ｎｍの光が進行する方向に対して、高さｈ１が２５μｍとなるように形成する。【０１１６】
【表２】
2011004827.tif 000005
【０１１７】
上述した第１の樹脂層１２及び第２の樹脂層１３により形成され、高さｈ１が２５μｍであるブレーズ型の回折格子の回折効率ηは、図１８に示すようになる。即ち、４０５ｎｍ波長帯で入射した光は回折されることなく０次光を出射し、６６０ｎｍ波長帯の光及び７８０ｎｍ波長帯で入射した光は、高い−１次回折光の回折効率で出射する。尚、η０は０次回折効率、η−１は−１次回折効率、η＋１は＋１次回折効率を意味するものである。また、＋１次回折光は光軸方向に集光するように回折する光であり、−１次回折光は光軸方向と反対方向に集光するように回折する光である。尚、図１８において、η＋１はほぼゼロであるので図示していない。【０１１８】
また、複合光学素子１０の各面（第１面〜第３面）は非球面形状となっており、数２に示す式により表される。尚、第４面は、カバー層の面、第５面は情報記録面である。【０１１９】
【数２】
2011004827.tif 000006
【０１２０】
ここで、数２に示す式は、光軸方向をｚ、光軸と垂直な面内における光軸からの距離をｒ［ｍｍ］とし、複合光学素子１０の各面の光軸と交わる点をｚ＝０とした場合における非球面形状のｒ依存性を示すものである。ｃは各面頂点の曲率半径の逆数、ｋはコーニック係数、αｉ（ｉ＝１〜８）は非球面係数である。【０１２１】
表３に複合光学素子１０の各々の面の曲率半径（単位、［ｍｍ］）、面間隔（光軸における各面間の距離、単位、［ｍｍ］）および各面を構成する材料の屈折率を示す。そして、表４に、各々の波長の光について以下に定義する光学距離（単位、［ｍｍ］）を示す。尚、図２０に示すようにＬ１は、仮想的な光源１５１からコリメータレンズ１５２を介し、複合光学素子１０までの距離、Ｌ２は、複合光学素子１０から各々の光ディスクのカバー層１５３までの距離、Ｌ３は、各々の光ディスクのカバー層１５３の厚さを示すものである。また、複合光学素子１０における光軸上の単レンズ１１の厚さは、１．７５７ｍｍであり、光軸上の第２の樹脂層１３と単レンズ１１との距離は、０．０４ｍｍと設定した。尚、表４に示すＬ３に相当する各々の光ディスクのカバー層は、それぞれ、ＢＤ（４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（６６０ｎｍ）、ＣＤ（７８０ｎｍ）に対応させたものである。【０１２２】
【表３】
2011004827.tif 000007
【０１２３】
【表４】
2011004827.tif 000008
【０１２４】
第１面（第２の樹脂層１３の光軸方向からの面）及び第２面（単レンズ１１の光軸方向からの面）におけるコーニック係数、非球面係数は同じ値であり、以下の値となる。
ｋ＝−０．６３８６５６７１３
α１＝０．０
α２＝１．５６３１９５Ｅ−２
α３＝−１．０８２７０２Ｅ−２
α４＝２．８６０８４１Ｅ−２
α５＝−２．９７１４８７Ｅ−２
α６＝１．８８３７５２Ｅ−２
α７＝−６．１７６３９０Ｅ−３
α８＝７．９５１９９１Ｅ−４
また、第３面（単レンズ１１の光出射面）のコーニック係数、非球面係数は以下の値になる。
ｋ＝−３９．７６４５４４０４
α１＝０．０
α２＝１．３０９７１７Ｅ−１
α３＝−１．２１９４３４Ｅ−１
α４＝５．４６３８６３Ｅ−２
α５＝−８．９９９２７５Ｅ−３
α６＝−３．３１１１７８Ｅ−４
α７＝０
α８＝０
さらに、数３に示す数式により、位相関数φ（ｒ）により回折による光路の変化を表す。ここで、Ｍは回折次数、Ａｉ（ｉは１以上の整数）、ρは１ｍｍによって規格化されたｒの値である。【０１２５】
【数３】
2011004827.tif 000009
【０１２６】
数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで０、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで−１である。そして、Ａ１〜Ａ３の値は、
Ａ１＝−２７９．６０１６
Ａ２＝５．８２７１７
Ａ３＝６．８３８９７
となるように第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との界面の回折格子面の形状を設定する。【０１２７】
図２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡ（＝Spherical Aberration）の収差図を示したものであり、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例１における複合光学素子１０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて２１．２ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて６．２ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで９．４ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。尚、収差は、７０λｒｍｓ以下であれば、良好に光を集光することが可能となる。【０１２８】
（実施例２）
実施例２では、波長λ２の光、即ち、波長６６０ｎｍの光を無限系入射とし、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光を有限系入射とした場合における、複合光学素子について設計した。実施例１とは、入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値、及び第２面の位相関数の値が異なり、表５に入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値（単位、［ｍｍ］）を示す。【０１２９】
【表５】
2011004827.tif 000010
【０１３０】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで０、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで−１である。そして、Ａ１〜Ａ３の値は、
Ａ１＝−１７３．７４７９５８２
Ａ２＝５．８５６７０８６２８
Ａ３＝５．５０７４６９２４５
となるように第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との界面の回折格子面の形状を設定する。【０１３１】
図２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２２Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例２における複合光学素子１０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて２１．２ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて６．３ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで６．５ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１３２】
（実施例３）
実施例３では、波長λ２の光、即ち、波長６６０ｎｍの光及び、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光をともに有限系入射とした複合光学素子１０である。実施例１とは、入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値、及び第２面の位相関数の値が異なり、表６に入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値（単位、［ｍｍ］）を示す。【０１３３】
【表６】
2011004827.tif 000011
【０１３４】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで０、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで−１である。そして、Ａ１〜Ａ３の値は、
Ａ１＝−２２４．８８５８６９８
Ａ２＝５．８２１８２７３６２
Ａ３＝６．５０８９２３８４２
となるように第１の樹脂層１２と第２の樹脂層１３との界面の回折格子面の形状を設定する。【０１３５】
図２３Ａ、２３Ｂ及び２３Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例３における複合光学素子１０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて２１．２ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて５．９ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで８．８ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１３６】
（実施例４）
実施例４における複合光学素子は、第２の実施の形態に基づくものである。具体的には、第２の樹脂層２３の表面に位相段差構造を形成し、波長λ２の光、即ち、波長６６０ｎｍの光及び、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光をともに無限系入射とした複合光学素子２０である。尚、単レンズ２１は、実施例１における単レンズ１１と同じものである。また、表７に、本実施例における入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値（単位、［ｍｍ］）を示す。【０１３７】
【表７】
2011004827.tif 000012
【０１３８】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで０、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで−１である。そして、Ａ１〜Ａ３の値は、
Ａ１＝−２８３．８９０６９５９
Ａ２＝１６．８２７４６２８
Ａ３＝−０．６６０９７０４
となるように第１の樹脂層２２と第２の樹脂層２３の界面との回折格子面の形状を設定する。【０１３９】
第２の樹脂層２３の表面に形成された段差ｄ２を１．４５７μｍとすることにより、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの各々の光における空気と第２の樹脂層２３との屈折率Δｎ（λ）によって生じる位相差Δｎ（λ）ｄ２／λ（λは波長）の値を各々２、１．１８、０．９９とすることができる。つまり、４０５ｎｍの波長の光及び７８０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍となっているため、位相差の影響を受けることはないが、６６０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍とはならないため、位相差の影響を受ける。【０１４０】
この際、空気と第２の樹脂層２３との界面の位相段差の形状を以下の係数の値となるように加工する。
Ａ１＝−１３．３０７２３５３４
Ａ２＝１３．３０７２３５３４
図２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２４Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。以上より、実施例４における複合光学素子２０では、各々の波長において良好に光を集光することができる。尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１４１】
（実施例５）
実施例５における複合光学素子は、第３の実施の形態に基づくものである。具体的には、第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３との界面及び第２の樹脂層４３の（空気側の）表面にフレネルレンズ形状となる回折格子を形成し、波長λ２の光、即ち、波長６６０ｎｍの光及び、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光をともに無限系入射とした複合光学素子４０である。尚、単レンズ４１は、実施例１における単レンズ１１と同じものである。また、表８に、本実施例における入射瞳径、面間隔Ｌ１及びＬ２の値（単位、［ｍｍ］）を示す。【０１４２】
【表８】
2011004827.tif 000013
【０１４３】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで０、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで−１である。そして、Ａ１〜Ａ３の値は、
Ａ１＝−２８１．４３４８１０９
Ａ２＝１０．５７２５７５８
Ａ３＝３．５８１４８０７
となるように第１の樹脂層４２と第２の樹脂層４３との界面の回折格子面の形状を設定する。【０１４４】
次に、第２の樹脂層４３の表面に形成された段差ｄ３Ｓを１．４５７μｍのステップ数が５段の擬似ブレーズとすることにより、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの各々の波長における空気と第２の樹脂層２３との屈折率Δｎによって生じる位相差Δｎｄ３Ｓ／λ（λは波長）の値を各々２、１．１８、０．９９とすることができる。４０５ｎｍの波長の光及び７８０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍となっているため、光が回折することはないが、６６０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍とならないため光が回折する。【０１４５】
この際、空気と第２の樹脂層４３との界面の回折格子面の形状を以下の係数の値となるように加工する。
Ａ１＝−２３２．６１６９２０１５
Ａ２＝−３．１０６４８４１４
Ａ３＝−９．０８１５６９５１
図２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例５における複合光学素子４０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて２１．２ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて８．４ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで２．５ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１４６】
（実施例６）
実施例６における複合光学素子は、第４の実施の形態に基づくものである。具体的には、第２の樹脂層５３の表面の周辺領域に回折構造を形成し、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光が所定の開口数となるように、波長λ３の光が入射する径を制限する機能を有する複合光学素子５０である。尚、単レンズ５１は、実施例１における単レンズ１１と同じものである。【０１４７】
第２の樹脂層５３の周辺領域に高さｄ４の値が３．６５μｍとなるようなバイナリー回折格子を形成する。このようなバイナリー回折格子を形成することにより、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの各々の波長における空気と第２の樹脂層２３との屈折率Δｎ（λ）によって生じる位相差Δｎ（λ）ｄ４／λ（λは波長）の値を各々５．０、３．０、２．５とすることができる。４０５ｎｍの波長の光及び６６０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍となっているため、光が回折することはないが、７８０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍とならないため光が回折し、バイナリー回折格子の形成された領域の光はほぼ直進透過しない。【０１４８】
以上より、実施例６における複合光学素子５０では、各々の波長において良好に光を集光することができる。また、７８０ｎｍの波長の光の入射径を制限することができる。尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１４９】
（実施例７）
実施例７における複合光学素子は、第５の実施の形態に基づくものである。具体的には、第２の樹脂層６３の表面の周辺領域に位相段差を形成し、波長λ３の光、即ち、波長７８０ｎｍの光が所定の開口数となるように、波長λ３の光が入射する径を制限する機能を有する複合光学素子６０である。尚、単レンズ６１は、実施例１における単レンズ１１と同じものである。【０１５０】
第２の樹脂層６３の周辺領域に段差ｄ５の値が３．６５μｍとなるような溝を形成する。このような溝を形成することにより、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの各々の波長における空気と第２の樹脂層６３との屈折率Δｎ（λ）によって生じる位相差Δｎ（λ）ｄ５／λ（λは波長）の値を各々５．０、３．０、２．５とすることができる。４０５ｎｍの波長の光及び６６０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍となっているため、光が位相変化を受けることはないが、７８０ｎｍの波長の光が入射した場合には、位相差が波長の略整数倍とはならないため光が位相変化を受け、溝が形成された領域に入射する波長λ３の光は第３の光ディスク１９の情報記録面１９ｂに良好に集光されないため、実質的に開口の大きさが制限される。【０１５１】
以上より、実施例７における複合光学素子６０では、各々の波長において良好に光を集光することができる。また、７８０ｎｍの波長の光の入射径を制限することができる。【０１５２】
尚、他の条件等は実施例１と同様である。【０１５３】
（実施例８）
実施例８における複合光学素子は、第７の実施の形態に基づくものである。本実施例における複合光学素子７０は、単レンズ７１、第１の樹脂層７２及び第２の樹脂層７３から構成されており、第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との界面によって、断面形状がブレーズ形状となる回折格子が形成されている。【０１５４】
表９、表１０及び表１１に、本実施例における複合光学素子７０の形状及び屈折率等の値を示す。特に、表１０は、本実施例における入射瞳径、面間隔Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の値（単位、［ｍｍ］）を示す。尚、第１面〜第３面は、複合光学素子７０の各面、第４面は、カバー層の面、第５面は情報記録面である。【０１５５】
【表９】
2011004827.tif 000014
【０１５６】
【表１０】
2011004827.tif 000015
【０１５７】
【表１１】
2011004827.tif 000016
【０１５８】
また、表１２には、第１の樹脂層７２及び第２の樹脂層７３の屈折率を示す。尚、第１の樹脂層７２及び第２の樹脂層７３との界面が第１の樹脂層７２を進行する光の方向に対して高さｈ６が１３．５μｍのブレーズ形状となる回折格子を形成する。【０１５９】
【表１２】
2011004827.tif 000017
【０１６０】
本実施例における回折格子の回折効率ηは、図１９に示されるものとなる。即ち、４０５ｎｍ波長帯で入射した光は、高い＋１次回折光の回折効率（η＋１）で回折され、６６０ｎｍ波長帯の光及び７８０ｎｍ波長帯で入射した光は回折されることなく透過する。よって、効率よく各々の波長の光を利用することができる。尚、図１８において、η−１はほぼゼロであるので図示していない。【０１６１】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで１、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで０である。第１の樹脂層７２と第２の樹脂層７３との界面における回折格子面の位相関数の係数は、
Ａ１＝−１７５．００２４５９３
Ａ２＝−１７．３９４１８１３
Ａ３＝１０９．１４０９３４
Ａ４＝−８５．５７２６８７１
Ａ５＝２６．８３０７３０６
となる。【０１６２】
図２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２６Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例８における複合光学素子７０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて２０．９ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて１１．９ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで８．９ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。【０１６３】
（実施例９）
実施例９における複合光学素子は、第８の実施の形態に基づくものである。本実施例における複合光学素子８０は、単レンズ８１、第１の樹脂層８２及び第２の樹脂層８３から構成されており、第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面の領域の一部（光軸を含む領域）には、断面形状がブレーズ形状となる回折格子が形成されている。具体的には、第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面によって、回折格子の形成される第１の領域７Ａと、回折格子の形成されない第２の領域７Ｂを有しており、ｒ≦１．３の範囲で数４に示す数式となり、ｒ＞１．３の範囲で数５に示す数式を満たすように形成されている。【０１６４】
【数４】
2011004827.tif 000018
【０１６５】
【数５】
2011004827.tif 000019
【０１６６】
ここで、ｚ０は、ｚ０がない場合の面形状をｚ１（ｒ）、ｚ２'（ｒ）とした場合に、ｒ＝１．３における値の差ｚ０＝ｚ１（１．３）−ｚ２'（１．３）を表している。また、表１３、表１４及び表１５には、本実施例における複合光学素子８０の形状及び屈折率を示す。特に、表１４は、本実施例における入射瞳径、面間隔Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の値（単位、［ｍｍ］）を示す。なお、第２の樹脂層８３の（空気側の）表面を第１面、第１の樹脂層８２と単レンズ８１との界面を第２面、複合光学素子（単レンズ８１）の光出射側の表面を第３面とし、光軸を含む中心領域を第１の領域、第１の領域の周辺にある輪帯状の領域を第２の領域とする。尚、第４面は、カバー層の面、第５面は情報記録面である。【０１６７】
【表１３】
2011004827.tif 000020
【０１６８】
【表１４】
2011004827.tif 000021
【０１６９】
【表１５】
2011004827.tif 000022
【０１７０】
また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで１、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで０である。第１の樹脂層８２と第２の樹脂層８３との界面において第１の領域７Ａにおいてのみ形成された回折格子の位相関係の係数は、
Ａ１＝−４３６．５９０７９６
Ａ２＝−３０．２２６８２５４５
Ａ３＝２５０．５５０１４３９
Ａ４＝−２４２．３７８６５４３
Ａ５＝１０８．１２４９４５９
の値となる。【０１７１】
図２７Ａ、２７Ｂ及び２７Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例９における複合光学素子８０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて４０．３ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて７．７ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで４．５ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。尚、他の条件等は実施例８と同様である。【０１７２】
（実施例１０）
実施例１０における複合光学素子は、第９の実施の形態に基づくものである。本実施例における複合光学素子９０は、単レンズ９１、第１の樹脂層９２及び第２の樹脂層９３、さらに保護層９４から構成されている。第１の樹脂層９２と第２の樹脂層９３との界面には、断面形状がブレーズ形状となる回折格子が形成されており、単レンズ９１と第１の樹脂層９２と接する面及び、第２の樹脂層９３と保護層９４と接する面は、各々球面となっている。【０１７３】
表１６、表１７及び表１８には、本実施例における複合光学素子９０の形状及び屈折率を示す。特に、表１７は、本実施例における入射瞳径、面間隔Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の値（単位、［ｍｍ］）を示す。なお、保護層９４の（空気側の）表面を第１面、保護層９４と第２の樹脂層９３との界面を第２面、第１の樹脂層９２と単レンズ９１との界面を第３面、複合光学素子（単レンズ９１）の光出射側の表面を第４面とする。尚、第５面は、カバー層の面、第６面は情報記録面である。【０１７４】
【表１６】
2011004827.tif 000023
【０１７５】
【表１７】
2011004827.tif 000024
【０１７６】
【表１８】
2011004827.tif 000025
また、表１９には、第１の樹脂層９２と第２の樹脂層９３における各々の波長の光の屈折率を示す。【０１７７】
【表１９】
2011004827.tif 000026
【０１７８】
第１の樹脂層９２と第２の樹脂層９３との界面が第１の樹脂層９２を進行する光の方向に対して高さｈ８が２５μｍのブレーズ形状となる回折格子を形成する。また、数３に示す数式において、Ｍの値は波長４０５ｎｍで−１、波長６６０ｎｍ及び波長７８０ｎｍで０である。これにより、波長４０５ｎｍの光が入射した場合には高い屈折率となり、波長６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの光が入射した場合には高い−１次回折効率で効率よく回折させることができる。また、位相関係の係数は、
Ａ１＝−３７１．１６４７１５８
Ａ２＝５２．６７６４９９６
Ａ３＝０．２２４９３１６
の値となる。【０１７９】
図２８Ａ、２８Ｂ及び２８Ｃは、各々の波長の光における球面収差ＳＡの収差図を示したものであり、図２８Ａ、図２８Ｂ、図２８Ｃはそれぞれ、４０５ｎｍの光、６６０ｎｍの光、７８０ｎｍの光に対応するものである。そして、実施例１０における複合光学素子９０を出射する各々の波長の光の集光点、つまり、各々の光ディスクの各々の情報記録面を想定した位置における収差は、波長４０５ｎｍにおいて１４．９ｍλｒｍｓ、波長６６０ｎｍにおいて７．０ｍλｒｍｓ及び波長７８０ｎｍで６．０ｍλｒｍｓとなり、良好に光を集光することができる。【０１８０】
本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００９年７月１０日出願の日本特許出願（特願２００９-１６４２４０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１８１】
１０        複合光学素子
１１        単レンズ
１２        第１の樹脂層
１２ａ      第１の樹脂層における屈折率特性
１３        第２の樹脂層
１３ａ      第２の樹脂層における屈折率特性
１４        波長λ１の光線
１５        波長λ２の光線
１６        波長λ３の光線
１７        第１の光ディスク
１７ａ      カバー層
１７ｂ      情報記録面
１８        第２の光ディスク
１８ａ      カバー層
１８ｂ      情報記録面
１９        第３の光ディスク
１９ａ      カバー層
１９ｂ      情報記録面
１１０      光ディスク
１１１      第１のレーザ光源
１１２      第２のレーザ光源
１１３      第３のレーザ光源
１１４      第１のビームスプリッタ
１１５      第２のビームスプリッタ
１１６      第３のビームスプリッタ
１１７      コリメータレンズ
１１８      複合光学素子（対物レンズ）
１１９      第４のビームスプリッタ
１２０      第５のビームスプリッタ
１２１      第１のフォトディテクタ
１２２      第２のフォトディテクタ
１２３      第３のフォトディテクタ
【図１Ａ】
2011004827.tif 000027
【図１Ｂ】
2011004827.tif 000028
【図２】
2011004827.tif 000029
【図３】
2011004827.tif 000030
【図４】
2011004827.tif 000031
【図５】
2011004827.tif 000032
【図６】
2011004827.tif 000033
【図７Ａ】
2011004827.tif 000034
【図７Ｂ】
2011004827.tif 000035
【図８】
2011004827.tif 000036
【図９】
2011004827.tif 000037
【図１０】
2011004827.tif 000038
【図１１】
2011004827.tif 000039
【図１２】
2011004827.tif 000040
【図１３】
2011004827.tif 000041
【図１４】
2011004827.tif 000042
【図１５】
2011004827.tif 000043
【図１６】
2011004827.tif 000044
【図１７】
2011004827.tif 000045
【図１８】
2011004827.tif 000046
【図１９】
2011004827.tif 000047
【図２０】
2011004827.tif 000048
【図２１Ａ】
2011004827.tif 000049
【図２１Ｂ】
2011004827.tif 000050
【図２１Ｃ】
2011004827.tif 000051
【図２２Ａ】
2011004827.tif 000052
【図２２Ｂ】
2011004827.tif 000053
【図２２Ｃ】
2011004827.tif 000054
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
2011004827.tif 000057
【図２４Ａ】
2011004827.tif 000058
【図２４Ｂ】
2011004827.tif 000059
【図２４Ｃ】
2011004827.tif 000060
【図２５Ａ】
2011004827.tif 000061
【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
2011004827.tif 000064
【図２６Ｂ】
2011004827.tif 000065
【図２６Ｃ】
2011004827.tif 000066
【図２７Ａ】
2011004827.tif 000067
【図２７Ｂ】
2011004827.tif 000068
【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【国際調査報告】
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2011004827.tif 000074
2011004827.tif 000075
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