(57)【要約】  本発明は、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができ、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置を提供する。  ＢＤ使用時に、第一光束は無限平行光束の状態で対物光学素子ＯＢＪに入射するが、ＤＶＤ使用時における第二光束とＣＤ使用時における第三光束又は、有限発散光束の状態で対物光学素子ＯＢＪに入射させる。これにより、ＤＶＤ、ＣＤの互換使用時に必要な収差補正量を小さく抑えることができ、光路差付与構造の輪帯ピッチを大きくする（回折のパワーを小さくする）ことで、対物光学素子ＯＢＪを成形する金型の製造誤差や転写誤差の寄与度を小さく抑えることができる。更に、第三光束が集光する位置が対物光学素子ＯＢＪより遠ざかることとなり、ワーキングディスタンスを長く確保でき、または、光路差付与構造の輪帯ピッチを小さくできる。
2009051019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、
第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、
第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、
前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有する光ピックアップ装置であって、
前記光ピックアップ装置は、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行い、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【請求項２】
以下の式（１）を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ピックアップ装置。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．２５          （１）
【請求項３】
前記第二光束と前記第三光束とが共通して通過するコリメートレンズが設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第二光源と前記第三光源とがユニット化されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第一ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットが、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第二ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットは、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、三つの領域を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記対物光学素子は、プラスチックレンズであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、
第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、
第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源とを有し、前記第一光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第二光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第三光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの惰報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第一ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【請求項１３】
以下の式（１）を満たすことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．２５          （１）
【請求項１４】
前記第二光束と前記第三光束とが共通して通過するコリメートレンズが設けられていることを特徴とする請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項１５】
前記第二光源と前記第三光源とがユニット化されていることを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項１６】
前記第一ベストフォーカスを形成する位置において前記対物光学素子を通過した前記第三光束によって形成されるスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項１７】
前記対物光学素子は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有することを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項１８】
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項１９】
前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１８項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項２０】
前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１９項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項２１】
前記対物光学素子は、プラスチックレンズであることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項２２】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２〈ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録再生装置であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域に第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域に第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【請求項２３】
前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項２４】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【請求項２５】
前記第二光路差付与構造は、少なくとも前記第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であって、
前記第五基礎構造は、前記第五基礎構造を通過した前記第一光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第六基礎構造は、前記第六基礎構造を通過した前記第一光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする請求の範囲第２４項又は第２５項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする請求の範囲第２４項〜第２６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２８】
前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２９】
前記第一光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、さらに第三基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であり、
前記第三基礎構造は、前記第三基礎構造を通過した前記第一光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第七基礎構造は、前記第七基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第２４項〜２８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項３０】
前記第二光路差付与構造は、前記第一基礎構造、前記第五基礎構造又は前記第六基礎構造のいずれか一つに加えて、前記第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であって、
前記第四基礎構造は、前記第四基礎構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３１】
前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、
前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第三光路差付与構造は、少なくとも前記第三基礎構造、前記第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造であることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３２】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源とを有し、前記第一光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第二光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第三光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物光学素子。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【請求項３３】
前記第二光路差付与構造は、少なくとも前記第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であって、
前記第五基礎構造は、前記第五基礎構造を通過した前記第一光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第六基礎構造は、前記第六基礎構造を通過した前記第一光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３４】
前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする請求の範囲第３２項又は第３３項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３５】
前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする請求の範囲第３２項〜第３４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３６】
前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３７】
前記第一光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、さらに第三基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であり、
前記第三基礎構造は、前記第三基礎構造を通過した前記第一光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第七基礎構造は、前記第七基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第３２項〜第３６項のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３８】
前記第二光路差付与構造は、前記第一基礎構造、前記第五基礎構造又は前記第六基礎構造のいずれか一つに加えて、前記第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であって、
前記第四基礎構造は、前記第四基礎構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第３７項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項３９】
前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、
前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第三光路差付与構造は、少なくとも前記第三基礎構造、前記第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造であることを特徴とする請求の範囲第３８項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。
【請求項４０】
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録媒体再生装置であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置、光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、非線形光学効果を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物光学素子を使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物光学素子のＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。 【０００３】
尚、ＮＡ０．８５の対物光学素子を使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。 【０００４】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。 【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学素子を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物光学素子を得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を対物光学系に形成する必要がある。 【０００６】
特許文献１には、光路差付与構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。 
【特許文献１】ヨーロッパ公開特許第１３０４６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、上記の特許文献１に記載された、３つの異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に使用している対物光学素子は、光ピックアップ装置の設計仕様によっては、記録及び／又は再生に用いられる光量が不足する恐れがあるか、又は、ＣＤのトラッキングを行う際にトラッキング用のセンサに不要光が悪影響を及ぼし、ＣＤのトラッキングを正確に行うことが困難になる場合があるという問題がある。【０００８】
一方、対物光学素子に光路差付与構造を設けて、これを通過したＣＤ用の光束における第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとの光量を調整することで、ＣＤ使用時のトラッキング特性を向上させようとする試みもある。しかしながら、このような光路差付与構造を設けると輪帯ピッチが短くなりすぎて、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度が高くなり、光の利用効率が低下して、情報記録面上で十分なスポット強度が得られないという問題がある。【０００９】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、対物光学素子として単玉のレンズに光路差付与構造を形成した場合でも、光の利用効率を高めることが出来、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置であって、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するために、請求の範囲第１項記載の光ピックアップ装置は、
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、
第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、
第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、
前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有する光ピックアップ装置であって、
前記光ピックアップ装置は、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行い、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００１１】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
本発明によれば、（４）式を満たすよう、少なくとも前記第三光束を有限発散光束の状態で前記対物光学素子に入射するようにすれば、保護基板厚さの異なる光ディスクの互換使用時に必要な収差補正量を小さく抑えることができる為、その分、光路差付与構造の輪帯ピッチを大きくする（即ち回折のパワーを小さくする）ことで、前記対物光学素子を成形する金型の製造誤差や転写誤差の寄与度を小さく抑えることが出来、設計に近い光の利用効率を確保できる。更に、（４）式を満たすようにすれば、ｍ３＝０の場合と比較し、前記第三光束が集光する位置が前記対物光学素子より遠ざかることとなり、ワーキングディスタンスを長く確保できる。或いは、ワーキングディスタンスを同じとすれば、その分だけパワーが不要となり、光路差付与構造の輪帯ピッチを大きくできるという効果もある。【００１２】
又、（５）式を満たすようにすることで、前記第二光束と前記第三光束の倍率を略同一とすることが出来、これにより例えば前記第二光源と前記第三光源とを共通のパッケージに収容した２波長レーザー等を使用することで、光ピックアップ装置のコンパクト化を図ることが出来、或いは前記第二光束と前記第三光束とが共通して入射するコリメートレンズの移動距離を小さく抑えて、更に光ピックアップ装置のコンパクト化を図れる。【００１３】
請求の範囲第２項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項に記載の発明において、以下の式（１‘）を満たすことを特徴とする。【００１４】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．２５          （１‘）
請求の範囲第３項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項又は第２項に記載の発明において、前記第二光束と前記第三光束とが共通して通過するコリメートレンズが設けられていることを特徴とする。【００１５】
請求の範囲第４項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の発明において、前記第二光源と前記第三光源とがユニット化されていることを特徴とする。【００１６】
請求の範囲第５項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする。【００１７】
請求の範囲第６項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の発明において、前記第一ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットが、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、前記第二ベストフォーカスにおいて前記第三光束が形成する前記スポットは、前記第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことを特徴とする。【００１８】
請求の範囲第７項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、三つの領域を有することを特徴とする。【００１９】
請求の範囲第８項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする。【００２０】
請求の範囲第９項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする。【００２１】
請求の範囲第１０項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。【００２２】
請求の範囲第１１項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１０項に記載の発明において、前記対物光学素子は、プラスチックレンズであることを特徴とする。【００２３】
請求の範囲第１２項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、
第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、
第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源とを有し、前記第一光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第二光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第三光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物光学素子であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの惰報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第一ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、
前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００２４】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
請求の範囲第１３項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項に記載の発明において、以下の式（１‘）を満たすことを特徴とする。【００２５】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．２５          （１‘）
請求の範囲第１４項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項又は第１３項に記載の発明において、前記第二光束と前記第三光束とが共通して通過するコリメートレンズが設けられていることを特徴とする。【００２６】
請求の範囲第１５項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項〜第１４項のいずれかに記載の発明において、前記第二光源と前記第三光源とがユニット化されていることを特徴とする。【００２７】
請求の範囲第１６項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項〜第１５項のいずれかに記載の発明において、前記第一ベストフォーカスを形成する位置において前記対物光学素子を通過した前記第三光束によって形成されるスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする。【００２８】
請求の範囲第１７項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項〜第１６項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有することを特徴とする。【００２９】
請求の範囲第１８項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１７項に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光することを特徴とする。【００３０】
請求の範囲第１９項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項〜第１８項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする。【００３１】
請求の範囲第２０項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第１２項〜第１９項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。【００３２】
請求の範囲第２１項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第２０項に記載の発明において、前記対物光学素子は、プラスチックレンズであることを特徴とする。【００３３】
請求の範囲第２２項記載の光情報記録再生装置は、
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２〈ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録再生装置であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域に第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域に第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子の前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束によって第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスとが形成され、前記第一ベストフォーカスの光量及び前記第二ベストフォーカスの光量は、前記第三光束が形成する他のいかなるスポットの光量よりも大きく、前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスは、以下の式（１）を満たすと共に、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００３４】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５          （１）
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｆ［ｍｍ］：前記第一光路差付与構造を通過した前記第三光束が、前記第一ベストフォーカスを形成する時の、前記対物光学素子の前記第三光束の焦点距離
Ｌ［ｍｍ］：前記第一ベストフォーカスと前記第二ベストフォーカスの間の距離
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
請求の範囲第２３項記載の光情報記録再生装置は、請求の範囲第２２項に記載の発明において、前記対物光学素子を通過した前記第三光束が前記第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸方向から見た際に、スポットの中心から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部、光量密度が前記スポット中心部より低いスポット中間部、光量密度が前記スポット中間部よりも高く前記スポット中心部よりも低いスポット周辺部とが形成され、
前記スポット中心部が前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、前記スポット中間部及び前記スポット周辺部は前記第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられず、
前記対物光学素子の前記第二光路差付与構造を通過した前記第三光束によって、前記第３光ディスクの情報記録面上で前記スポット周辺部が形成されることを特徴とする。【００３５】
請求の範囲第２４項記載の光ピックアップ装置は、
第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００３６】
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
請求の範囲第２５項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２４項に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、少なくとも前記第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であって、
前記第五基礎構造は、前記第五基礎構造を通過した前記第一光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第六基礎構造は、前記第六基礎構造を通過した前記第一光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。【００３７】
請求の範囲第２６項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２４項又は第２５項に記載の発明において、前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする。【００３８】
請求の範囲第２７項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２４項〜第２６項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。【００３９】
請求の範囲第２８項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２７項に記載の発明において、前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする。【００４０】
請求の範囲第２９項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２４項〜第２８項のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、さらに第三基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であり、
前記第三基礎構造は、前記第三基礎構造を通過した前記第一光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第七基礎構造は、前記第七基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。【００４１】
請求の範囲第３０項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第２９項に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第一基礎構造、前記第五基礎構造又は前記第六基礎構造のいずれか一つに加えて、前記第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であって、
前記第四基礎構造は、前記第四基礎構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。【００４２】
請求の範囲第３１項記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第３０項に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、
前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第三光路差付与構造は、少なくとも前記第三基礎構造、前記第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造であることを特徴とする。【００４３】
請求の範囲第３２項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源とを有し、前記第一光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第二光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第三光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物光学素子において、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００４４】
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
請求の範囲第３３項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３２項に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、少なくとも前記第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であって、
前記第五基礎構造は、前記第五基礎構造を通過した前記第一光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第六基礎構造は、前記第六基礎構造を通過した前記第一光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。【００４５】
請求の範囲第３４項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３２項又は第３３項に記載の発明において、前記対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きいことを特徴とする。【００４６】
請求の範囲第３５項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３２項〜第３４項のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、単玉レンズであることを特徴とする。【００４７】
請求の範囲第３６項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３５項に記載の発明において、前記対物光学素子がプラスチックレンズであることを特徴とする。【００４８】
請求の範囲第３７項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３２項〜第３６項のいずれかに記載の発明において、前記第一光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、さらに第三基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であり、
前記第三基礎構造は、前記第三基礎構造を通過した前記第一光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第七基礎構造は、前記第七基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする。【００４９】
請求の範囲第３８項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３７項に記載の発明において、前記第二光路差付与構造は、前記第一基礎構造、前記第五基礎構造又は前記第六基礎構造のいずれか一つに加えて、前記第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造であって、
前記第四基礎構造は、前記第四基礎構造を通過した前記第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であることを特徴とする請求の範囲第３７項に記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子。【００５０】
請求の範囲第３９項記載の光ピックアップ装置用の対物光学素子は、請求の範囲第３８項に記載の発明において、前記対物光学素子の光学面は、前記周辺領域の周りに第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、
前記対物光学素子の前記最周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第三光路差付与構造は、少なくとも前記第三基礎構造、前記第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造であることを特徴とする。【００５１】
請求の範囲第４０項記載の光情報記録再生装置は、第一波長λ１の第一光束を射出する第一光源と、第二波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束を射出する第二光源と、第三波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束を射出する第三光源と、前記第一光束を厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物光学素子と、を有し、前記第一光束を前記第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第二光束を前記第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記第三光束を前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置を有する光情報記録媒体再生装置であって、
前記対物光学素子の光学面は、中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域の少なくとも二つの領域を有し、前記中央領域は第一光路差付与構造を有し、前記周辺領域は第二光路差付与構造を有し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記中央領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第三光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物光学素子は、前記対物光学素子の前記周辺領域を通過する前記第一光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第二光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳してなる構造であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、更に倍率に関して以下の式（２）〜（５）を満たすことを特徴とする。【００５２】
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
−０．０２＜ｍ２−ｍ３≦０．０２    （５）
但し、
ｍ１：前記第一光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ２：前記第二光束に対する前記対物光学素子の倍率
ｍ３：前記第三光束に対する前記対物光学素子の倍率
本発明の光ピックアップ装置は、第一光源、第二光源、第三光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第一光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。【００５３】
第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクが高密度光ディスクであり、第２光ディスクが、ＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。また、ｔ１＜ｔ２である場合は、ｔ１＝ｔ２である場合に比して、単玉の対物光学素子によって３つの異なる光ディスクの記録及び／又は再生を行いつつ、第３光ディスクの記録再生時のトラッキング特性を良好にすることはより困難であるが、本発明はそれを可能とする。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。【００５４】
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、他の高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ：単にＨＤともいう）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜（本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする）を有する光ディスクや、保護基板の厚さが０の光ディスクも含まれる。また、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物光学素子により情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。【００５５】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（６）、（７）、（８）を満たすことが好ましいが、これに限られない。【００５６】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ  又は  ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ  （６）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ    （７）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ    （８）
本明細書において、第一光源、第二光源、第三光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第一光源から出射される第一光束の第一波長λ１、第二光源から出射される第二光束の第二波長λ２（λ２＞λ１）、第三光源から出射される第三光束の第三波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（９）、（１０）を満たすことが好ましい。【００５７】
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （９）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （１０）
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤまたはＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第一光源の第一波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第二光源の第二波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第三光源の第三波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。【００５８】
また、第二光源および第三光源をユニット化することが好ましい。更に、第二光源、第三光源に加えて、第一光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第二光源と第三光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。【００５９】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。【００６０】
集光光学系は、対物光学素子を有する。集光光学系は、対物光学素子のみを有していても良いが、集光光学系は、対物光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメートレンズは、カップリングレンズの一種で、コリメートレンズに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物光学素子とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変位可能とされた光学系を指す。対物光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉の対物光学素子のみでもよいが、好ましくは単玉の対物光学素子である。また、対物光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。また、対物光学素子は、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物光学素子は、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。【００６１】
また、対物光学素子をガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。【００６２】
ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物光学素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学素子を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物光学素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。【００６３】
また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃-1）が−２０×１０-5乃至−５×１０-5（より好ましくは、−１０×１０-5乃至−８×１０-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物光学素子をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。【００６４】
対物光学素子について、以下に記載する。対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。更に好ましくは、対物光学素子の少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有する。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光ディスクに対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。中央領域は、対物光学素子の光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物光学素子の中央領域には第一光路差付与構造が設けられ、周辺領域には第二光路差付与構造が設けられている。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に第三光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。【００６５】
第一光路差付与構造は、対物光学素子の中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第一光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第二光路差付与構造は、対物光学素子の周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第二光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第三光路差付与構造は、対物光学素子の最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第三光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。【００６６】
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。【００６７】
光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。
また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。最も一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状が鋸歯状である場合である。平面の光学素子に光路差付与構造を設けた場合に断面が階段状に見えるものも、非球面レンズ面等に同様の光路差付与構造を設けた場合は、図２（ａ）のような鋸歯状の断面形状と捉えることができる。従って、本明細書でいう鋸歯状の断面形状には、階段状の断面形状も含まれるものとする。また、段差の向きの異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳することによって、図２（ｂ）に示すようなバイナリ構造の光路差付与構造を得ることも可能である。本明細書の第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造は、その断面形状を異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよいし、鋸歯上の光路差付与構造を重畳してできるバイナリ構造の光路差付与構造に、さらに鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよい。例えば、図２（ｃ）は鋸歯状の形状とバイナリ構造を重畳した構造であり、図２（ｄ）は細かい鋸歯状の構造と荒い鋸歯状の構造を重畳した構造である。【００６８】
ここで光路差付与構造を重畳するとは、複数の光路差付与構造のそれぞれの光軸方向の変位量を足し合わせた変位量を有する光路差付与構造を、光学面の所定の領域上に設けることをいう。【００６９】
また、対物光学素子の中央領域に設けられる第一光路差付与構造と、対物光学素子の周辺領域に設けられる第二光路差付与構造は、対物光学素子の異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造は、対物光学素子の光ディスク側の面よりも、対物光学素子の光源側の面に設けられることが好ましい。【００７０】
対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第一光束、第二光束及び第三光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第二光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物光学素子は、対物光学素子の第一光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第三光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第一光路差付与構造は、第一光路差付与構造を通過した第一光束及び第二光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第一光路差付与構造は、第一光路差付与構造を通過した第一光束及び第三光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第三光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。【００７１】
また、対物光学素子の第一光路差付与構造を通過した第三光束によって、第三光束が形成するスポットのうち光量が最も多くなる第一ベストフォーカスと、第三光束が形成するスポットのうち光量が第一ベストフォーカスの次に大きくなる第二ベストフォーカスとが形成される。尚、好ましくは、第一ベストフォーカスにおいて対物光学素子の第一光路差付与構造を通過した第三光束によって、第三光束が形成するスポットのスポット径が最も小さくなる事が好ましく、第二ベストフォーカスにおいて、第三光束が形成するスポットのスポット径が第一ベストフォーカスの次に小さくなる事が好ましい。なお、ビームウェストが、あるデフォーカスの範囲で極小となる点をベストフォーカスとする事が好ましい。つまり、好ましくは、第三光束において、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる点が、少なくとも２点存在するということである。また、第一ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率と、第二ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率の差が２０％以下である場合に、本発明の効果がより顕著となる。【００７２】
尚、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットは、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第一ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第二ベストフォーカスにおいて第三光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるような態様に用いられてもよい。なお、第一光路差付与構造が、対物光学素子の光源側の面に設けられている場合、第二ベストフォーカスの方が、第一ベストフォーカスに比して対物光学素子に近い方が好ましい。【００７３】
さらに、第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスは、下記の式（１）を満たす。【００７４】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５              （１）
但し、ｆ［ｍｍ］は第一光路差付与構造を通過し、第一ベストフォーカスを形成する第三光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第一ベストフォーカスと第二ベストフォーカスの間の距離を指す。【００７５】
なお、下記の式（１‘）を満たすことがより好ましい。【００７６】
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．２５              （１‘）
この式を満たすことにより、より輪帯ピッチ幅を広げられ、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度を低くできるため、光の利用効率を高めることができ、情報記録面上でより高いスポット強度を得る事が可能となる。【００７７】
また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．６３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。  【００７８】
式（１）や式（１‘）を満たすことにより、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に、第三光束のうち第３光ディスクの記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。【００７９】
また、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第一光束及び第二光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物光学素子は、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第二光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第二光路差付与構造は、第二光路差付与構造を通過した第一光束及び第二光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第一光束と第二光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。【００８０】
また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第三光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子の第二光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図６に示すように、対物光学素子を通過した第三光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物光学素子の周辺領域に設けられた第二光路差付与構造を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成する。なお、ここでいう第三光束の集光スポット又はスポットは、第一ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。また、対物光学素子を通過した第二光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。【００８１】
また、第二光路差付与構造は、第二光路差付与構造を通過した第一光束及び第二光束に対して、第一光源又は第二光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することが好ましい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第一光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第二光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第一光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。また、第二光束が波長λ２より±５ｎｍ変化した際に、第二光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第二光束の球面収差の変動を補償し、第２光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００２λ２ｒｍｓ以上、０．０３λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。これにより、光源であるレーザの波長の製造誤差や個体差による波長のバラつきに起因する収差を補正することができる。【００８２】
対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子は、対物光学素子の最周辺領域を通過する第一光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、最周辺領域を通過した第一光束において、第１光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。【００８３】
また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第二光束は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第二光束及び第三光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第三光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。また、対物光学素子が最周辺領域を有する場合、対物光学素子の最周辺領域を通過する第二光束は、第２光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。言い換えると、対物光学素子の最周辺領域を通過した第二光束は、第２光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。【００８４】
最周辺領域が第三光路差付与構造を有する場合、第三光路差付与構造が、第三光路差付与構造を通過した第一光束に対して、第一光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以下の変動を指す。例えば、第一光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第三光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第一光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。【００８５】
なお、第一光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造を重畳してなる構成であってもよい。また、第二光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造と、より荒い（ピッチの大きい）鋸歯状の回折構造を重畳してなる構成であってもよい。第一光路差付与構造又は第二光路差付与構造が当該重畳構造の場合、当該鋸歯状の回折構造（第二光路差付与構造の場合、荒くない（ピッチの小さい）方の回折構造）については、第一光束の第一波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するようにし、それにより第一光束は波面の位相に変化を生じないようにしてもよい。更に、第三光束の第三波長λ３が、第一光束の第一波長のほぼ偶数倍の波長であるときは、整数倍の光路差を付与されることになり、同様に波面の位相に変化を生じないことになる。この様な構成により、第一光束と第三光束は、当該回折構造によって集光に影響を及ぼされることがないという利点がある。なお、偶数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、（２ｎ−０．１）×λ１以上、（２ｎ＋０．１）×λ１以下の範囲を言う。【００８６】
なお、第一光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造と第二基礎構造とを重ね合わせた構造としてもよい。【００８７】
第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第一光束及び第三光束を、波面が略そろった状態で射出し、第一基礎構造を通過した第二光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第一基礎構造は、第一基礎構造を通過した第二光束の回折角を、第一光束及び第三光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、第一基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。【００８８】
また、第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第一光束及び第二光束を、波面が略そろった状態で射出し、第一基礎構造を通過した第三光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第二基礎構造は、第二基礎構造を通過した第三光束の回折角を、第一光束及び第二光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であると好ましい。また、第二基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。さらに、第二基礎構造の形状は、例えば図２（ｂ）に示すようなバイナリ状の形状である事が好ましい。【００８９】
また、第二光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。なお、第二光路差付与構造は、第一基礎構造、第五基礎構造及び第六基礎構造のうち２つ以上を重畳させる構成ではないことが好ましい。第二光路差付与構造が、少なくとも第一基礎構造を有する場合、第一光路差付与構造と同一の基礎構造を有するので、設計を行いやすくなるため、好ましい。【００９０】
第五基礎構造は、第五基礎構造を通過した第一光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、第五基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略０．６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略０．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。【００９１】
第六基礎構造は、第六基礎構造を通過した第一光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、第六基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．９波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．６波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。【００９２】
対物光学素子が、プラスチックレンズである場合、第一光路差付与構造は、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とすることが好ましい。より具体的には、第一基礎構造と第二基礎構造とに加えて、第三基礎構造又は第七基礎構造を重ね合わせた、三重の重畳構造とすることが好ましい。更に好ましくは、第一基礎構造と第二基礎構造に加えて、第三基礎構造を重ね合わせた構造である。【００９３】
なお、第三基礎構造は、第三基礎構造を通過した第一光束の１０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の６次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第三基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１０波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。第七基礎構造は、第七基礎構造を通過した第一光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第七基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。また、第三基礎構造及び第七基礎構造は、温度が上昇し、第一光源、第二光源及び第三光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、第三基礎構造に比べて、第七基礎構造の方が、段差の深さを浅くすることが出来る。また、第三基礎構造及び第七基礎構造は、第一基礎構造、第二基礎構造、第五基礎構造及び第六基礎構造と異なる母非球面（ベース面）に設けられていることが好ましい。第三基礎構造及び第七基礎構造は、入射した光束に対して上述した光路差を与えつつ、第三基礎構造及び第七基礎構造が、できるだけ入射した光束の向きに影響を与えないように設定された母非球面（ベース面）に設けられている事が好ましい。更には、第三基礎構造及び第七基礎構造は、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造である事が好ましい。（つまり、段々深くなっていき、あるところを境に浅くなる構造である事が好ましい。）
また、対物光学素子が、プラスチックレンズである場合、第二光路差付与構造は、第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第一基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。【００９４】
第四基礎構造は、第四基礎構造を通過した第一光束の５次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第二光束の３次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第三光束の３次及び２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。なお、第三光束において３次の回折光量の方が、２次の回折光量よりも若干大きいことが好ましい。第四基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。また、第三基礎構造及び第四基礎構造及び第七基礎構造は、温度が上昇し、第一光源、第二光源及び第三光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することが出来、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、第三基礎構造に比べて、第四基礎構造や第七基礎構造の方が、段差の深さを浅くすることが出来る。また、第三基礎構造、第四基礎構造及び第七基礎構造は、第一基礎構造、第二基礎構造、第五基礎構造及び第六基礎構造と異なる母非球面（ベース面）に設けられていることが好ましい。第三基礎構造、第四基礎構造及び第七基礎構造は、入射した光束に対して上述した光路差を与えつつ、第三基礎構造、第四基礎構造及び第七基礎構造が、できるだけ入射した光束の向きに影響を与えないように設定された母非球面（ベース面）に設けられている事が好ましい。更には、第三基礎構造、第四基礎構造及び第七基礎構造は、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造である事が好ましい。（つまり、段々深くなっていき、あるところを境に浅くなる構造である事が好ましい。）
さらに、対物光学素子がプラスチックレンズである場合、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有することが好ましい。この場合、第三光路差付与構造は、少なくとも第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。好ましくは、第四基礎構造を有する構造である。【００９５】
次に、対物光学素子が、ガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、第一光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。【００９６】
また、対物光学素子が、ガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、第二光路差付与構造は、第一基礎構造、第五基礎構造又は第六基礎構造のいずれか一つに加えて、第三基礎構造又は第四基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第一基礎構造と第四基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。【００９７】
さらに、対物光学素子がガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、屈折面である最周辺領域を有することが好ましい。【００９８】
また、対物光学素子がプラスチックレンズである場合、第一光路差付与構造は段差を有する同心円状の輪帯構造であり、第一光路差付与構造の段差量は、以下のｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのうち、少なくとも２種類の段差量を有することが好ましい。【００９９】
０．９・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＡ（μｍ）＜１．５・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝            （１７）
０．９・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＢ（μｍ）＜１．５・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝                （１８）
０．９・５λＢ／（ｎ−１）＜ｄＣ（μｍ）＜１．５・５λＢ／（ｎ−１）    （１９）
０．９・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＤ（μｍ）＜１．５・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝                （２０）
尚、上記式（１７）は、下の式（１７）’であることが好ましい。
０．９５・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＡ（μｍ）＜１．４・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝        （１７）’
また、上記式（１７）は、下の式（１７）’’であることがさらに好ましい。【０１００】
１．０・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝≦ｄＡ（μｍ）＜１．３・｛１５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝        （１７）’’
尚、上記式（１８）は、下の式（１８’）であることが好ましい。
０．９５・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＢ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝        （１８’）’
また、上記式（１８）は、下の式（１８’’）’’であることがさらに好ましい。
１．０・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝≦ｄＢ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ−１）＋２λＢ’／（ｎ’−１）｝        （１８’’）’’
尚、上記式（１９）は、下の式（１９）’であることが好ましい。
０．９５・５λＢ／（ｎ−１）＜ｄＣ（μｍ）＜１．４・５λＢ／（ｎ−１）  （１９’）’
また、上記式（１９）は、下の式（１９）’’であることがさらに好ましい。
１．０・５λＢ／（ｎ−１）≦ｄＣ（μｍ）＜１．３・５λＢ／（ｎ−１）  （１９’’）’’
尚、上記式（２０）は、下の式（２０）’であることが好ましい。
０．９５・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝＜ｄＤ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝      （２０’）’
また、上記式（２０）は、下の式（２０）’’であることがさらに好ましい。
１．０・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝≦ｄＤ（μｍ）＜１．３・｛５λＢ／（ｎ−１）―２λＢ’／（ｎ’−１）｝        （２０’’）’’
但し、λＢは第一光束の設計波長（μｍ）を表す。λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４１０（μｍ）以下の任意の値を表す。ｎは波長λＢにおける光学素子の屈折率を表す。ｎ’は波長λＢ’における光学素子の屈折率を表す。【０１０１】
なお、便宜上、λＢは、設計波長がわからない場合、光ピックアップ装置に搭載されている第一光源の波長（μｍ）、即ち、使用波長と同一であるとみなしてもよい。また、λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４０５（μｍ）以下の任意の値であることが好ましい。更に好ましくは、λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４００（μｍ）以下の任意の値である。【０１０２】
尚、段差量とは、光路差付与構造の段差の光軸方向の長さをいう。例えば光路差付与構造が図７で示すような構造である場合、段差量とは、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４のそれぞれの長さをいう。「第一光路差付与構造の段差量は、以下のｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのうち、少なくとも２種類の段差量を有する」とは、第一光路差付与構造の全ての段差の中の少なくとも１つの段差ｘの段差量がｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤのいずれか１つを満たし、少なくとも他の一つの段差ｙの段差量がｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤのいずれかであって、段差ｘとは異なるものを満たしていることをいう。【０１０３】
第一光路差付与構造の全ての段差において、ｄＡ、ｄＢ、ｄＣ、ｄＤ以外の段差量は有さないことが好ましい。また、金型の製造を容易にしたり、金型の転写性を良好にする観点から、段差の段差量は大きすぎない方が好ましい。従って、第一光路差付与構造の全ての段差において、ｄＣとｄＤ以外の段差量は有さないことが更に好ましい。【０１０４】
また、少なくとも第一光路差付与構造のピッチ幅は全て６μｍより大きい事が好ましい。この構造により、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度を低くできるため、光の利用効率を高めることができ、情報記録面上でより高いスポット強度を得る事が可能となる。さらに好ましくは、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造の全てのピッチ幅が６μｍより大きい事である。尚、ピッチ幅とは、輪帯構造の、光学素子の光軸と直交方向の幅をいう。例えば、光路差付与構造が図７で示すような構造である場合、ピッチ幅とは、ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４のそれぞれの長さをいう。【０１０５】
尚、第一光路差付与構造のピッチ幅は全て７μｍより大きい事が好ましく、さらに好ましくは１０μｍ以上である。また、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造の全てのピッチ幅が７μｍより大きい事が好ましく、さらに好ましくは１０μｍ以上である。また、全てのピッチ幅が１００μｍより小さい事が好ましい。【０１０６】
輪帯数の観点からは、対物光学素子の輪帯数が１４０以下である事が好ましく、更に好ましくは１２０以下である。このように輪帯数をできるだけ少なくする事により、輪帯の角の数を減らすことができるため、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度を低くできるため、光の利用効率を高めることができ、情報記録面上でより高いスポット強度を得る事が可能となる。【０１０７】
第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．８以上、０．９以下であることか、又は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。【０１０８】
対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界は、第三光束の使用時において０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界は、第二光束の使用時において０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。対物光学素子の最外周の外側の境界は、第一光束の使用時において０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物光学素子の最外周の外側の境界が、ＮＡ１に相当する部分に形成されていることである。【０１０９】
対物光学素子を通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第三光束の使用時において０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。また、対物光学素子を通過した第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合にも、球面収差が少なくとも一箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第二光束の使用時において０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１・ＮＡ２以下）の範囲に存在することが好ましい。【０１１０】
また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物光学素子を通過した第三光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。また、対物光学素子を通過した第二光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ１では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ２では縦球面収差の絶対値が０．００５μｍ以下であることが好ましい。【０１１１】
また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第二、第３光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率は第一光束重視とするのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第二、第３光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率は、第二、第三光束重視とし、周辺領域の回折効率は第二光束重視とするのが好ましい。【０１１２】
何れの場合でも、下記条件式（１１）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第一光束の回折効率を高く確保することが可能となる。【０１１３】
η１１≦η２１        （１１）
但し、η１１は中央領域における第一光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第一光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第二、第三波長の光束重視とした場合には、中央領域の第一光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第一光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。【０１１４】
なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。（１）同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第一及び第二光路差付与構造が形成されない対物光学素子の透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
（２）第一及び第二光路差付与構造を有する対物光学素子の透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
（３）上記（２）の結果を（１）の結果で割った値を各領域の回折効率とする。【０１１５】
また、第一光束乃至第三光束の何れか二つの光束の光利用効率が８０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、８０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、８０％以下（または４０％以上、７０％以下）とする光束は、第三光束であることが好ましい。【０１１６】
なお、ここでいう光利用効率とは、第一光路差付与構造及び第二光路差付与構造が形成された対物光学素子（第三光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第一光路差付与構造、第二光路差付与構造及び第三光路差付与構造が形成されない対物光学素子により、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ‘の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。【０１１７】
また、第一光路差付与構造を通過した第三光束において、最大の光量となる回折次数の回折光の光量と、次に大きな光量となる回折次数の回折光の光量の差、即ち、第一ベストフォーカスを形成する回折光の光量と、第二ベストフォーカスを形成する回折光の光量の差が、０％以上、２０％以下である場合、特に第３光ディスクにおけるトラッキング特性を良好に保つことが困難であるが、本発明は、そのような状況においても、トラッキング特性を良好にすることを可能とする。【０１１８】
第一光束における対物光学素子の倍率ｍ１が、下記の式（２）を満たすことが好ましい。この式（２）を満たすことにより、第一光束におけるコマ収差や非点収差の発生を抑えるが可能となる。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１          （２）
より好ましくは、下記の式（２‘）を満たすことである。更に好ましくは、ｍ１＝０である。
−０．００２＜ｍ１＜０．００２          （２‘）
また、第二光束における対物光学素子の倍率ｍ２が、下記の式（３）を満たすことが好ましい。
−０．０５＜ｍ２≦０．００２          （３）
第二光束を平行光又は略平行光として対物光学素子に入射させる場合、倍率ｍ２が、下記の式（３‘）を満たすことが好ましい。【０１１９】
−０．００２＜ｍ２＜０．００２          （３‘）
一方、第二光束を発散光として対物光学素子に入射させる場合、倍率ｍ２が、下記の式（３‘’）を満たすことが好ましく、より好ましくは下記の式（３‘’‘）を満たすことである。【０１２０】
−０．０５＜ｍ２＜−０．００２          （３‘’）
−０．０２≦ｍ２≦−０．００５          （３‘’‘）
また、第三光束における対物光学素子の倍率ｍ３が、下記の式（４）を満たすことが好ましい。
−０．０５＜ｍ３＜０．００          （４）
さらに、倍率ｍ３が、下記の式（４‘’）を満たすことが好ましく、より好ましくは下記の式（４‘’‘）を満たすことである。【０１２１】
−０．０５＜ｍ３＜−０．００２          （４‘’）
−０．０２≦ｍ３≦−０．００５          （４‘’‘）
特に式（４‘’‘）を満たし、且つ、対物光学素子の最小のピッチ幅が６μｍより大きい場合は、第三光束の発散度が適度であるため、レンズシフトが起きた際に大きなコマが発生してしまうことを防止でき、且つ、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度を低くできるため、光の利用効率を高めることができるという非常に好ましい態様となる。この時、既に上述した式（１’）を満たすことが更に好ましい。【０１２２】
また、式（５）を満たすことにより第二光束と第三光束においてコリメートレンズ又はカップリングレンズを共通化できるため好ましい。特に、第二光源と第三光源とがユニット化されている際に好ましい。
−０．０２＜ｍ２−ｍ３＜０．０２          （５）
第二光源と第三光源がユニット化されている場合、より好ましくは、式（５‘）を満たすことである。更に、第二光源と第三光源がユニット化されている場合、上述の式（３’‘’）と式（５‘’‘）を共に満たすことが好ましい。
−０．００２＜ｍ２−ｍ３＜０．００２          （５‘）
また、以下の式（５‘’）を満たすことが好ましい。より好ましくは、式（５‘’‘）を満たすことである。
０．００５＜ｍ１−ｍ３＜０．０５          （５‘’）
０．００５＜ｍ１−ｍ３＜０．０２５                （５‘’‘）
また、対物光学素子を単玉のプラスチックレンズとする場合、波長特性を多少犠牲にしても、温度特性を良好にすることが好ましい。特に、波長特性と温度特性で良好なバランスを保つことが好ましい。さらに好ましくは、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の温度特性を良好にすることである。この様な特性を満たすために、下記の条件式（１２）及び（１３）を満たすことが好ましい。【０１２３】
＋０．０００４５≦δＳＡＴ１／ｆ（WFEλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００２７  （１２）
−０．０４５≦δＳＡλ／ｆ（WFEλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦  −０．００４５  （１３）
但し、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物光学素子のδＳＡ３／δＴを表す。使用波長とは、対物光学素子を有する光ピックアップ装置で用いられている光源の波長をいう。好ましくは、使用波長は、４００ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下の範囲の波長であって、対物光学素子を介して、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行うことができる波長である。使用波長を上述のように設定できない場合は、４０５ｎｍを使用波長として、対物光学素子のδＳＡＴ１及び後述するδＳＡＴ２、δＳＡＴ３を求めてもよい。即ち、δＳＡＴ１は、使用波長（波長変動なし）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。なお、ＷＦＥは、３次球面収差が波面収差で表現されていることを示している。また、δＳＡλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のδＳＡ３／δλを表す。即ち、δＳＡλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の波長変化率（波長特性）を指す。尚、環境温度は室温である事が好ましい。室温とは、１０℃以上、４０℃以下であり、好ましくは、２５℃である。ｆは、第一光束の使用波長（好ましくは４０５ｎｍ）における対物光学素子の焦点距離を指す。【０１２４】
より好ましくは、下記の条件式（１２‘）を満たすことである。【０１２５】
＋０．０００９１≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１８  
（１２‘）
さらに好ましくは、下記の条件式（１２‘’）を満たすことである。
＋０．００１３≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１６  
（１２‘’）
好ましくは、下記の条件式（１２‘’‘）を満たすことである。
｜δＳＡＴ１｜（ＷＦＥλｒｍｓ／℃）≦  ０．００２  （１２’’’）
また、好ましくは、下記の条件式（１３‘）を満たすことであり、更に好ましくは下記の条件式（１３“）を満たすことである。【０１２６】
−０．０３２  ≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦  −０．００９１  
（１３‘）
−０．０１５  ≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦  −０．０１１  （１３’’）
また、好ましくは、下記の条件式（１３’’’）を満たすことであり、更に好ましくは下記の条件式（１３’’’’）を満たすことである。
０．０１≦｜δＳＡλ｜（ＷＦＥλｒｍｓ／ｎｍ）＜０．１  （１３’’’）
０．０２≦｜δＳＡλ｜（ＷＦＥλｒｍｓ／ｎｍ）＜０．１  （１３’’’’）
更に言えば、対物光学素子の温度変化に伴う屈折率変化による球面収差の変化を、温度変化に伴う第一波長の波長変化により補正するような球面収差の波長依存性を対物光学素子有することが好ましい。好ましくは、以下の条件式（１４）を満たすことである。【０１２７】
０≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１３６  （１４）
但し、δＳＡＴ２は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）（好ましくは４０５ｎｍ）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の前記対物光学素子のδＳＡ３／δＴを表す。即ち、δＳＡＴ２は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物光学素子の３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。【０１２８】
より好ましくは、下記の条件式（１４‘）を満たすことである。【０１２９】
０≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９３  （１４‘）
さらに好ましくは、下記の条件式（１４’’）を満たすことである。
＋０．０００７≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９  （１４’’）
また、光ピックアップ装置の集光光学系がコリメータレンズ等のカップリングレンズを有し、そのカップリングレンズがプラスチックレンズである場合、以下の条件式（１５）を満たすことが好ましい。【０１３０】
０≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９１  （１５）
但し、δＳＡＴ３は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）（好ましくは４０５ｎｍ）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のカップリングレンズと対物光学素子を含んだ光学系全体のδＳＡ３／δＴを表す。即ち、δＳＡＴ３は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の光学系全体の３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。【０１３１】
より好ましくは、下記の条件式（１５‘）を満たすことである。【０１３２】
０≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００４５  （１５‘）
さらに好ましくは、下記の条件式（１５’’）を満たすことである。
＋０．００００５≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００３  （１５’’）
対物光学素子が、温度特性補正構造を有することにより、上記の条件式（１２）乃至（１５）を満たすようにすることが好ましい。例えば、第一光路差付与構造が、少なくとも第三基礎構造又は第七基礎構造を有する構造である場合、上記の条件式（１２）乃至（１５）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行なうことなく実現することができるため好ましい。また、第二光路差付与構造が、少なくとも第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造である場合も、上記の条件式（１２）、（１２’）、（１３）、（１３’）、（１３’’）、（１４）、（１４’）、（１４’‘）、（１５）、（１５’）、（１５’‘）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行うことなく実現することができるため好ましい。また、対物光学素子が、周辺領域の周りに、第三光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、第三光路差付与構造が、少なくとも第三基礎構造、第四基礎構造又は第七基礎構造のいずれか一つを有する構造である場合も、上記の条件式（１２）、（１２）’、（１３）、（１３’）、（１３’’）、（１４）、（１４’）、（１４’‘）、（１５）、（１５’）、（１５’‘）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行うことなく実現することができるため好ましい。【０１３３】
また、第一光束に対する対物光学素子の像側開口数（ＮＡ）が０．８以上、０．９以下である場合に、上記条件式（１２）、（１２‘）、（１３）、（１３’）、（１３“）、（１４）、（１４‘）、（１４’‘）、（１５）、（１５’）、（１５’‘）を満たした際の効果がより顕著となる。【０１３４】
また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．００ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．４ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下（ｔ１＜ｔ２である場合は、０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下が好ましい）であることが好ましい。【０１３５】
対物光学素子の入射瞳径は、第１光ディスクを用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ以下であることが好ましい。【０１３６】
本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。【０１３７】
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。【０１３８】
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。【０１３９】
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【０１４０】
本発明によれば、対物光学素子として単玉のレンズに光路差付与構造を形成した場合でも、光の利用効率を高めることが出来、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置であって、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置、対物光学素子及び光情報記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例を、光軸方向から見た図である。
【図２】本発明に係る対物光学素子ＯＢＪに設けられる光路差付与構造の幾つかの例（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明に係る対物光学素子ＯＢＪの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施例１のＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）〜（ｃ）である。
【図６】本発明に係るスポットの形状を示した図である。
【図７】光路差付与構造の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４２】
ＡＣ  二軸アクチュエータ
ＰＰＳ  偏光ダイクロイックプリズム
ＣＬ  コリメートレンズ
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ
ＬＭ  レーザモジュール
ＯＢＪ  対物光学素子
ＰＬ１  保護基板
ＰＬ２  保護基板
ＰＬ３  保護基板
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＲＬ１  情報記録面
ＲＬ２  情報記録面
ＲＬ３  情報記録面
ＣＮ  中央領域
ＭＤ  周辺領域
ＯＴ  最周辺領域
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。【０１４４】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍのレーザ光束（第一光束）を射出する第一半導体レーザＬＤ１（第一光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第一の受光素子ＰＤ１とが一体化された、レーザモジュールＬＭ等を有する。【０１４５】
また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第二光束）を射出する第二半導体レーザＥＰ１（第二光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第三光束）を射出する第三半導体レーザＥＰ２（第三光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第二の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第三の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。即ち、第二光源と第三光源とがユニット化されている。【０１４６】
図１及び図４に示されるように、本実施の形態の対物光学素子ＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。なお、図１及び図４の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。【０１４７】
ここで、ＢＤ使用時に、第一光束は無限平行光束の状態で対物光学素子ＯＢＪに入射するが、ＤＶＤ使用時における第二光束とＣＤ使用時における第三光束又は、有限発散光束の状態で対物光学素子ＯＢＪに入射するようになっている。これにより、ＢＤとは保護基板厚さの異なる光ディスクＤＶＤ、ＣＤの互換使用時に必要な収差補正量を小さく抑えることができる為、その分、後述するように光学面に形成された光路差付与構造の輪帯ピッチを大きくする（即ち回折のパワーを小さくする）ことで、対物光学素子ＯＢＪを成形する金型の製造誤差や転写誤差の寄与度を小さく抑えることが出来、設計に近い光の利用効率を確保できる。更に、第三光束が集光する位置が対物光学素子ＯＢＪより遠ざかることとなり、ワーキングディスタンスを長く確保できる。或いは、ワーキングディスタンスを同じとすれば、その分だけパワーが不要となり、光路差付与構造の輪帯ピッチを小さくできるという効果もある。【０１４８】
尚、本実施の形態では２レーザ１パッケージであるレーザモジュールＬＭを用いているために、それから出射される第二光束と第三光束の倍率がほぼ等しくすることができるが、例えば光ディスクの種類に応じてコリメートレンズＣＬを光軸方向に変位させることで、ＤＶＤ使用時には無限平行光束（又は有限発散光束）、ＣＤ使用時には有限発散光束（又は無限平行光束）を対物光学素子ＯＢＪに入射させることもできる。【０１４９】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第一光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しないλ／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。【０１５０】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しないλ／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第一の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第一の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子ＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１５１】
赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第二光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより有限発散光束とされた後、図示しないλ／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＪＴに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。【０１５２】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しないλ／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第二の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第二の受光素子ＤＳ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１５３】
赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第三光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより有限発散光束とされた後、図示しないλ／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物光学素子ＯＪＴに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。【０１５４】
情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しないλ／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第三の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第三の受光素子ＤＳ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１５５】
青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された第一光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第一光路差付与構造、周辺領域の第二光路差付与構造及び最周辺領域は、第一光束の球面収差を適正に補正し、保護基板の厚さｔ１のＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤色半導体レーザＥＰ１から出射された第二光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第一光路差付与構造、周辺領域の第二光路差付与構造は、ＢＤとＤＶＤの保護基板の厚さの差異及び第一光束と第二光束の波長の差異に起因して発生する第二光束の球面収差を適正に補正し、最周辺領域の第三光路差付与構造は第二光束をＤＶＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ２のＤＶＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤外半導体レーザＥＰ２から出射された第三光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、中央領域の第一光路差付与構造は、ＢＤとＣＤの保護基板の厚さの差異及び第一光束と第三光束の波長の差異に起因して発生する第三光束の球面収差を適正に補正し、周辺領域の第二光路差付与構造及び最周辺領域の第三光路差付与構造は第三光束をＣＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ３のＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。また、中央領域の第一光路差付与構造は、記録再生に用いられる第三光束の必要光の集光スポットと、第三光束の不要光の集光スポットとを適正な距離だけ離し、それにより、ＣＤを用いた際のトラッキング特性も良好にする。加えて、周辺領域の第二光路差付与構造は、第一光束及び第二光束に対して、レーザの製造誤差等の理由によって波長が基準波長からずれた際に、スフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することができる。
【実施例】
【０１５６】
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。以下の実施例１において、対物光学素子は、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物光学素子の光学面の中央領域ＣＮの全面には、第一光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第二光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第三光路差付与構造が形成されている。【０１５７】
また、実施例１において、第一光路差付与構造は、第一基礎構造、第二基礎構造に加えて、第三基礎構造が重畳された構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。鋸歯状の回折構造である第一基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。また、バイナリ構造である第二基礎構造は、所謂、波長選択回折構造であり、第１光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。鋸歯状の回折構造である第三基礎構造は、第１光束の１０次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。第一基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である。第二基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である。第三基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１０波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略５波長分の光路差を与えるような段差量である。尚、第三基礎構造は、第一基礎構造及び第二基礎構造とは基準となる母非球面が異なる。【０１５８】
また、実施例１において、第一光路差付与構造は、図２（ｃ）に示すように、中央領域の光軸側の領域においては、段差が光軸側を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、中央領域の周辺領域側の領域においては、段差が光軸側とは逆を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、その間には、鋸歯状の構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている。この遷移領域は、回折構造により透過波面に付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。【０１５９】
実施例１において、第二光路差付与構造は、第一基礎構造と第四基礎構造を重畳した構造となっており、鋸歯状の回折構造とより荒い鋸歯状の回折構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図２（ｄ）で示されているような形状である。鋸歯状の回折構造である第一基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。第四基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２．５波長分の光路差を与えるような段差量である。尚、第四基礎構造は、第一基礎構造とは基準となる母非球面が異なる。また、第一光路差付与構造における第三基礎構造と第二光路差付与構造における第四基礎構造は連続して設けられている。第一光路差付与構造における第三基礎構造は、光軸から離れるに従ってその深さが深くなっていき、第一光路差付与構造と第二光路差付与構造との境から、今度は、第二光路差付与構造における第四基礎構造は、光軸から離れるに従って、その深さが浅くなっていく構造となっている。また、荒い鋸歯状の回折構造である第四基礎構造は、第１光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の３次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の３次及び２次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするように設計されている。なお、図２（ｃ）及び図２（ｄ）では、理解しやすいように断面の形状が誇張して描かれている。【０１６０】
実施例１において、第三光路差付与構造は、第四基礎構造のみを有する構造となっており、一種類の鋸歯状の回折構造のみを有する形状となっている。第三光路差付与構造における第四基礎構造は、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造ではない。【０１６１】
表１にレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。【０１６２】
対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。【０１６３】
【数１】
2009051019.tif 000003
【０１６４】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。【０１６５】
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。 【０１６６】
【数２】
2009051019.tif 000004
【０１６７】
尚、λは入射光束の波長、λBは製造波長（ブレーズ化波長）、dorは回折次数、Ｃ2iは光路差関数の係数である。
＜実施例１＞
以下の表１に、実施例１のレンズデータを示す。また、図５において、実施例１の縦球面収差図を示す。同図（ａ）はＢＤ側縦球面収差図、同図（ｂ）はＤＶＤ側縦球面収差図、同図（ｃ）はＣＤ側縦球面収差図をそれぞれ表す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＮＡ０．８５またはΦ３．７４ｍｍを表す。ＢＤ使用時の対物光学素子の倍率ｍ１＝０であり、ＤＶＤ使用時の対物光学素子の倍率ｍ２＝−１／１００であり、ＣＤ使用時の対物光学素子の倍率ｍ３＝−１／９１であり、よってｍ２−ｍ３＝０．００１である。ｍ１−ｍ３＝０．０１である。なお、実施例１において、Ｌ＝０．５６ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．５６／２．５＝０．２２４である。また、最小ピッチ幅は６．５μｍであり、第１、第２、第３光束の全てにおいて平行光を用いる場合に比して最小ピッチ幅を広げることが可能となっている。従って、対物光学素子を成形する金型の製造誤差や素材の転写誤差の寄与度を低くできるため、光の利用効率を高めることができ、情報記録面上でより高いスポット強度を得る事が可能となる。【０１６８】
【表１】
2009051019.tif 000005
【図４】
2009051019.tif 000006
【図１】
2009051019.tif 000007
【図２】
2009051019.tif 000008
【図３】
2009051019.tif 000009
【図５】
2009051019.tif 000010
【図６】
2009051019.tif 000011
【図７】
2009051019.tif 000012
【国際調査報告】
2009051019.tif 000013
2009051019.tif 000014