(57)【要約】【課題】  Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃとＤＶＤとを選択的に記録又は再生できる光ピックアップ装置において、性能の良い収差補正素子を求める。【解決手段】  波長が異なる第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを用いて基板厚さが異なる第１光記録媒体１と第２光記録媒体２とを選択的に記録又は再生するにあたって、とくに、第１，第２光記録媒体１,２の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折型光学素子３０と、第１光記録媒体１に対応して設計した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９内に収納した時に、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０の内周領域に形成した回折パターン部（３０ａ１）を正弦条件不満足に設計した上で、対物レンズ３１の光軸から所定量チルトした第２レーザー光Ｌ２への像高特性が小さくなるように回折型光学素子３０と対物レンズ３１との間の間隔ｋを設定する。【選択図】      図１
2006031824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第１，第２レーザー光の各平行光が選択的に入射され、且つ、前記第１レーザー光をそのまま透過させるも、前記第２レーザー光に対して内周領域に形成した回折パターン部で回折させた回折光を出射させることで、前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折型光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１レーザー光に対して正弦条件を満足させた状態で前記回折型光学素子の上方に設けられ、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に選択的に集光させる対物レンズとを少なくとも備え、
前記回折型光学素子をレンズホルダ内の下方部位に収納し、且つ、前記対物レンズを前記レンズホルダ内の上方部位に収納した時に、前記第２レーザー光に対して前記回折型光学素子の回折パターン部を正弦条件不満足に設計した上で、前記対物レンズの光軸から所定量チルトした前記第２レーザー光への像高特性が小さくなるように前記回折型光学素子と前記対物レンズとの間の間隔を設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの光軸から所定量チルトした前記第２レーザー光で前記第２光記録媒体を記録又は再生する時の波面収差の値がマレシャルクライテリオン以下になることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる第１，第２レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１，第２光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折型光学素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＣＤ，ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録又は再生できるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が盛んに行われている。
【０００４】
まず、上記したＣＤは、波長が７８０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．４５程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略１．２ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生している。
【０００５】
また、上記したＤＶＤは、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．６程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．６ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００６】
また、上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．１ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生できるように開発が進められている。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００７】
ところで、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズにより、青色光ビームに対応した基板厚さ約０．１ｍｍのＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、赤色光ビームに対応した基板厚さ約０．６ｍｍのＤＶＤとを互換記録再生可能な光ヘッド装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７１１３４号公報。
【０００８】
図２０（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズの具体例をそれぞれ示した断面図である。
【０００９】
図２０（ａ）〜（ｃ）に示した従来の光ヘッド装置における複合対物レンズ１００Ａ〜１００Ｃは、上記した特許文献１（特開２００４−７１１３４号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【００１０】
図２０（ａ）〜（ｃ）に示した如く、従来の光ヘッド装置における複合対物レンズ１００Ａ〜１００Ｃは、基板厚さが約０．１ｍｍ（０．０６ｍｍ〜０．１１ｍｍ）であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と、基板厚さが約０．６ｍｍ（０．５４ｍｍ〜０．６５ｍｍ）であるＤＶＤ２とを選択的に記録再生可能に構成されている。
【００１１】
上記した複合対物レンズ１００Ａ（又は１００Ｂもしくは１００Ｃ）では、レンズホルダ１０１内の下方部位に回折型の光学素子としてホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）が取り付けられ、且つ、レンズホルダ１０１内の上方部位に屈折型レンズとして対物レンズ１０３が取り付けられている。
【００１２】
この際、ホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）は、凹凸状（又は階段状もしくは鋸歯状）の回折格子が輪体状に複数形成されており、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録再生するための青色光ビーム１０４は回折することなく多くの光を透過し、一方、ＤＶＤ２を記録再生するための赤色光ビーム１０５に対して内周領域で回折させることで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とＤＶＤ２との基板厚さの異なりによって発生する球面収差を補正している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述した複合対物レンズ１００Ａ（又は１００Ｂもしくは１００Ｃ）において、回折型のホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）と対物レンズ１０３の相対位置に誤差があると、設計通りの波面が対物レンズ１０３に入射せず、ＤＶＤ２へ入射する波面に収差が生じ、集光特性が劣化するので、上記した複合対物レンズ１００Ａ（又は１００Ｂもしくは１００Ｃ）では、回折型のホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）と対物レンズ１０３とをレンズホルダ１０１内に一体的に固定することにより、両者の相対位置誤差の発生に対して改良を図っているものの、回折型のホログラム１０２Ａ（又は１０２Ｂもしくは１０２Ｃ）と対物レンズ１０３とをレンズホルダ１０１内でどのような間隔で取り付けるかについての具体的な開示がなく、示唆すらされていない。
【００１４】
そこで、第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と第２光記録媒体（例えばＤＶＤ）とに対応して回折型光学素子及び対物レンズを設計した時に、レンズホルダ内で回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔を最適に設定することで、第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を良好に補正できる光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、
前記第１，第２レーザー光の各平行光が選択的に入射され、且つ、前記第１レーザー光をそのまま透過させるも、前記第２レーザー光に対して内周領域に形成した回折パターン部で回折させた回折光を出射させることで、前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折型光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１レーザー光に対して正弦条件を満足させた状態で前記回折型光学素子の上方に設けられ、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に選択的に集光させる対物レンズとを少なくとも備え、
前記回折型光学素子をレンズホルダ内の下方部位に収納し、且つ、前記対物レンズを前記レンズホルダ内の上方部位に収納した時に、前記第２レーザー光に対して前記回折型光学素子の回折パターン部を正弦条件不満足に設計した上で、前記対物レンズの光軸から所定量チルトした前記第２レーザー光への像高特性が小さくなるように前記回折型光学素子と前記対物レンズとの間の間隔を設定したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、上記した請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの光軸から所定量チルトした前記第２レーザー光で前記第２光記録媒体を記録又は再生する時の波面収差の値がマレシャルクライテリオン以下になることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光ピックアップ装置によると、波長が異なる第１レーザー光と第２レーザー光とを用いて基板厚さが異なる第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と第２光記録媒体（例えばＤＶＤ）とを選択的に記録又は再生するにあたって、とくに、第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折型光学素子と、第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に対応して設計した対物レンズとをレンズホルダ内に収納した時に、第２レーザー光に対して回折型光学素子の内周領域に形成した回折パターン部を正弦条件不満足に設計した上で、対物レンズの光軸から所定量チルトした第２レーザー光への像高特性が小さくなるように回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔を設定することで、第１，第２光記録媒体に対して球面収差の発生がなく良好に記録又は再生できる。また、第１，第２レーザー光を平行光の状態で回折型光学素子に入射させているため、第１，第２レーザー光の光軸が対物レンズの光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置を組み立てる時に光軸調整が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図１９を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【００２０】
図１に示した如く、光ディスク駆動装置１０内に移動自在に設けた本発明に係る光ピックアップ装置２０は、波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１により情報信号を基板厚さが薄い信号面１ｂに超高密度に記録又は再生する第１光記録媒体（例えばＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）１と、波長λ２が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１より長く６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２により情報信号を前記した信号面１ｂよりも基板厚さが厚い信号面２ｂに高密度に記録又は再生する第２光記録媒体（例えばＤＶＤ）２と、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２のいずれかが入射するレーザービーム入射面を共通化し且つ第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。
【００２１】
尚、ここでの図示を省略するものの、第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせた組み合わせ型光記録媒体は合計のディスク基板厚さが略１．２ｍｍに形成されるものであるが、以下の説明ではＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２の個々について詳述し、組み合わせ型光記録媒体の場合はその応用であるので説明を省略する。
【００２２】
また、以下の説明では、第１，第２光記録媒体１，２として、円盤状の光ディスクに適用した場合について説明するが、これに限ることなく、カード状の光記録媒体であっても良い。
【００２３】
そして、上記した第１，第２光記録媒体１，２は、光ディスク駆動装置１０内に回転自在に設けたスピンドルモータ１１の軸に固着したターンテーブル１２上に選択的に装着されるようになっている。
【００２４】
ここで、上記した第１光記録媒体となるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１は、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｔ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板１ｃを貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。尚、以下の説明では、第１光記録媒体をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と記して説明する。
【００２５】
また、上記した第２光記録媒体となるＤＶＤ２は、ＤＶＤ規格に基づいてレーザービーム入射面２ａと信号面２ｂとの間のディスク基板厚さｔ２がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１よりも厚く略０．６ｍｍに設定されて、この上に補強板２ｃを貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。尚、以下の説明では、第２光記録媒体をＤＶＤ２と記して説明する。
【００２６】
この際、実施例では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２の各ディスク基板厚さｔ１，ｔ２が、例えば０．１ｍｍ，０．６ｍｍにそれぞれ設定されているものとする。
【００２７】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａの下方には、本発明に係る光ピックアップ装置２０がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２の径方向に移動自在に設けられている。
【００２８】
上記した光ピックアップ装置２０では、ピックアップ筐体２１内にＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射する第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）２２と、ＤＶＤ２に対応して波長が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射する第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）２３とが設けられている。
【００２９】
この際、実施例では、青色半導体レーザー２２から出射される第１レーザー光L１の基準波長λ１は例えば４０５ｎｍに設定され、一方、赤色半導体レーザー２３から出射される第２レーザー光L２の基準波長λ２は例えば６６０ｎｍに設定されているものとする。
【００３０】
まず、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して青色半導体レーザー２２側について説明すると、青色半導体レーザー２２から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がコリメータレンズ２４で平行光となり、第１レーザー光Ｌ１の平行光が偏光ビームスプリッタ２５の偏光選択性誘電体多層膜２５ａ（ｐ偏光：反射、ｓ偏光：透過）で反射されて９０°方向を転じ、この後、第１レーザー光Ｌ１は位相板２６を透過して円偏光となる。この際、第１レーザー光用の位相板２６は波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１が透過するときに（λ１）／４の位相差を与えるものである。
【００３１】
また、位相板２６を透過した第１レーザー光Ｌ１は、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａを透過する。この際、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａは、青色半導体レーザー２２から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して透過させ、且つ、赤色半導体レーザー２３から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して反射させるように膜付けされている。
【００３２】
また、ダイクロイックプリズム２７を透過した第１レーザー光Ｌ１は、立ち上げ用の平面ミラー２８で９０°光線方向を転じて、この後、第１レーザー光Ｌ１の平行光をレンズホルダ２９内の下方部位に収納した一例の回折型光学素子３０又は他例の回折型光学素子３０’に入射させて、この回折型光学素子３０（又は３０’）で回折させることなく０次光をそのまま透過させた後に、更に、レンズホルダ２９内の上方部位に収納した対物レンズ３１に入射させ、この第１レーザー光Ｌ１を対物レンズ３１で絞って得た第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に集光している。
【００３３】
この際、レンズホルダ２９内の下方部位に収納した一例の回折型光学素子３０又は他例の回折型光学素子３０’は後述するように内周領域に形成した回折パターン部の形状が異なるものであり、この実施例では一例の回折型光学素子３０又は他例の回折型光学素子３０’のいずれか一方を用いている。
【００３４】
尚、第１レーザー光Ｌ１に対する回折型光学素子３０（又は３０’）の作用についての詳細は後述する。
【００３５】
上記した対物レンズ３１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面３１ａ，３１ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例では開口数（ＮＡ）が０．８５の単玉レンズであり、且つ、後述するように回折型光学素子３０（又は３０’）側と対向する第１面３１ａ及び各光ディスク１，２側と対向する第２面３１ｂが共に非球面に形成されて、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して無限共役で最適化されている。そして、第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差が最小となる対物レンズ３１とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離は略０．５ｍｍ程度である。
【００３６】
また、レンズホルダ２９内の下方部位に収納した回折型光学素子３０（又は３０’）と、レンズホルダ２９内の上方部位に収納した対物レンズ３１とは、レンズホルダ２９内で光軸を合わせて一体化することによりコマ収差の発生を抑えており、更に、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを後述するように適切な値に設定することで、対物レンズ３１の光軸に対して僅かにチルトした第２レーザー光Ｌ２の光線が回折型光学素子３０（又は３０’）に入射した場合の波面収差（像高特性）を最良にするが、この実施例の要部となる回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１については、後で詳述する。
【００３７】
また、レンズホルダ２９の外周にはフォーカスコイル３２とトラッキングコイル３３とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ２９の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ２９がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２のフォーカス方向とトラッキング方向とに揺動可能に支持されている。
【００３８】
そして、フォーカスコイル３２とトラッキングコイル３３と不図示の永久磁石とにより、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１とがレンズホルダ２９と一体となってＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。尚、後述するＤＶＤ２の場合にも、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１とがレンズホルダ２９と一体となってＤＶＤ２のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されるものである。
【００３９】
この後、対物レンズ３１で集光した第１レーザービームによってＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００４０】
更にこの後、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂで反射された第１レーザー光Ｌ１による戻りの第１反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ３１に再入射し、この対物レンズ３１により平行光となり、回折型光学素子３０（又は３０’）を通過した後に平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａを透過し、位相板２６を透過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）となる。この際、位相板２６を透過した第１反射光は往路とは偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）であるので偏光ビームスプリッタ２５の偏光選択性誘電体多層膜２５ａを透過し、検出レンズ３４で収束光となり、第１光検出器３５に集光する。そして、第１光検出器３５でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００４１】
次に、ＤＶＤ２に対応して赤色半導体レーザー２３側について説明すると、赤色半導体レーザー２３から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がＤＶＤ用集積デバイス３６中のホログラム素子３７を通過してコリメータレンズ３９で平行光となり、この平行光が第２レーザー光用の位相板４０を透過して円偏光となる。この際、第２レーザー光用の位相板４０は波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２が透過するときに（λ２）／４の位相差を与えるものである。
【００４２】
尚、上記したＤＶＤ用集積デバイス３６は、赤色半導体レーザー２３と、この赤色半導体レーザー２３の上方に設置したホログラム素子３７と、赤色半導体レーザー２３の右方に設置した第２光検出器３８とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【００４３】
また、位相板４０を透過した第２レーザー光Ｌ２は、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａで反射して９０°光線方向を転じ、更に、立ち上げ用の平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、この後、第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折型光学素子３０（又は３０’）に入射させて、この回折型光学素子３０（又は３０’）の外周領域で対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）が０．６５相当になるように開口制限させるも、内周領域で回折させた１次光によって球面収差を補正した後に、回折された１次光が対物レンズ３１に入射され、この第２レーザー光Ｌ２を対物レンズ３１で絞って得た第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させて信号面２ｂ上に集光している。
【００４４】
尚、第２レーザー光Ｌ２に対する回折型光学素子３０（又は３０’）の作用についての詳細は後述する。
【００４５】
この後、対物レンズ３１で集光した第２レーザービームによってＤＶＤ２の信号面２ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００４６】
更にこの後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザー光Ｌ２による戻りの第２反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ３１に再入射し、１次光の第２反射光が対物レンズ３１により収束光となり、更に、回折型光学素子３０（又は３０’）により平行光となった後に平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａで反射して９０°光線方向を転じ、位相板４０を透過後に往路とは反対の直線偏光（ｓ偏光）となって、コリメータレンズ３９で収束光となり、ホログラム素子３７によって回折し、第２光検出器３８に集光する。そして、第２光検出器３８でＤＶＤ２の信号面２ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００４７】
この際、赤色半導体レーザー２３とＤＶＤ２の信号面２ｂとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を回折型光学素子３０（又は３０’）で補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ３１とＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の距離、すなわち作動距離は略０．２７ｍｍ程度である。
【００４８】
上記説明したように、ＤＶＤ２側では無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光となるので、赤色半導体レーザー２３への第２反射光が与える影響はほとんどない。
【００４９】
ここで、実施例の要部となる一例の回折型光学素子３０又は他例の回折型光学素子３０’と、対物レンズ３１とについて図２〜図６を用いて順に説明する。
【００５０】
図２（ａ）〜（ｃ）は図１に示した一例の回折型光学素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は内周側凹凸状回折パターン部の拡大図、
図３（ａ）〜（ｃ）は図１に示した他例の回折型光学素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は内周側階段状回折パターン部及び外周側凹凸状回折パターン部の拡大図、
図４はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ，ＤＶＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図、
図５は図４に示した対物レンズに第１レーザー光を入射した場合の球面収差及び正弦条件を示した図、
図６は一般的なレンズにおける正弦条件を説明するための図である。
【００５１】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例における一例の回折型光学素子３０は、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成し、且つ、対物レンズ３１（図１）と対向する上面３０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．９６ｍｍの内周領域内に内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１が凹凸リング状に形成されていると共に、この内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１の外周に隣接した外周領域で直径φ２．９６ｍｍ〜φ３．８ｍｍ内に外周側平坦部３０ａ２が上面３０ａと同じ高さで平坦に形成されている。尚、回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１は上面３０ａ側（対物レンズ側）でなく、下面３０ｂ側（半導体レーザー側）であっても良い。
【００５２】
この際、図２（ｃ）に拡大して示した如く、回折型光学素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１の凹凸はｎ段の階段構造で考えた場合に段数ｎが２段で段差数ｎ−１を１段に設定したものと等価であり、この凹凸の高さ方向の寸法は第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１＝４０５ｎｍを設計波長としている。そして、段差数ｎ−１が１段の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１は、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して回折作用が発生しないように下記の数１から求めると、全く回折せずに第１レーザー光Ｌ１の０次光をそのまま透過するようになり、この時に内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１は位相差２π（第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差）になる。
【数１】
2006031824.tif 000003
【００５３】
上記した数１中でｋ１を第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数（自然数）とすると、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１はｋ１＝１となり、且つ、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する回折型光学素子３０の屈折率Ｎ１をＮ１＝１．５３０２とした時に、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さはｄ１は、上記した数１から
ｄ１＝０．４０５／（１．５３０２−１）μｍ＝０．７６４μｍ                  となる。これにより、内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１＝０．７６４μｍは第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差が得られる値であり、従って、内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差になるように設定されることになる。
【００５４】
一方、回折型光学素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１の凹凸の半径方向の寸法は第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２＝６６０ｎｍを設計波長としている。この場合に、回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１は、後述するように赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折して出射させた１次光を対物レンズ３１（図１）を介してＤＶＤ２（図１）の信号面２ｂ上に照射した時に、この信号面２ｂ上での第２レーザー光Ｌ２のスポットが開口数（ＮＡ）＝０．６５相当になり、第２レーザー光Ｌ２の１次光の球面収差が最小となるように下記の数２に示した位相差関数Φ（ｘ）により内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離ｘにおける位相差が求まり、その位相差を２値化することによって半径方向の凹凸形状が決定する。
【数２】
2006031824.tif 000004
【００５５】
上記した数２において、回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１に対する位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ２〜Ａ８の一例を下記の表１に示す。
【表１】
2006031824.tif 000005
【００５６】
この表１に示した位相差関数係数Ａ２〜Ａ８項の値は、回折型光学素子３０と対物レンズ３１との間の間隔ｋ（図１）を２ｍｍに設定した時に、後述するように第２レーザー光Ｌ２に対して像高特性が最小となるように最適化したものである。
【００５７】
この際、位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ２項は、有限補正によって球面収差を補正するものであり、この位相差関数係数Ａ２項の値をＡ２＞０に設定すると第２レーザー光Ｌ２が回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で回折されて略平行光から拡散光として対物レンズ３１側に出射され、一方、位相差関数係数Ａ２項の値をＡ２≦０に設定すると第２レーザー光Ｌ２が回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で回折されて略平行光から収束光として対物レンズ３１側に出射されるので、この実施例では後述するように第２レーザー光L２に対して内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１を正弦条件不満足に設計するために位相差関数係数Ａ２項の値をＡ２＞０に設定している。また、位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ４項以下は、波面補正によって球面収差を補正するものである。
【００５８】
図２（ｂ）に戻り、回折型光学素子３０の下面３０ｂには、上記した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１と対向して光透過性平坦部３０ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．９６ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部３０ｂ１の外周に隣接して直径φ２．９６ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数が０．６５相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【００５９】
この際、回折型光学素子３０のうちで直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内を通過する第１レーザー光Ｌ１に対しては対物レンズ３１への開口数が０．８５相当になるようにするものであるが、後述するように対物レンズ３１の直径はφ３．７４ｍｍであり、回折型光学素子３０と対物レンズ３１とのセンターずれが最大±３μｍの公差を考えている。
【００６０】
尚、第２レーザ光用開口制限部３０ｂ２は、前記したダイクロイック膜の成膜や凹凸状回折パターン部の形成をしなくても良く、第２レーザー光Ｌ２に対して平坦な外周側平坦部３０ａ２をそのまま透過させた場合、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０の外周側平坦部３０ａ２での収差は大きく、内周領域と外周領域の波面は非連続で変化し、波面の連続性が保たれなくなり、外周光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポット形成に寄与しない。尚、以下では、第２レーザ光用開口制限部３０ｂ２にダイクロイック膜を成膜しているものとして説明する。
【００６１】
次に、図３（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例における他例の回折型光学素子３０’は、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成している点が先に図２を用いて説明した一例の回折型光学素子３０と同じであるものの、対物レンズ３１（図１）と対向する上面３０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．９６ｍｍの内周領域内に内周側階段状回折パターン部３０ａ３が階段リング状に形成されていると共に、この内周側階段状回折パターン部３０ａ３の外周に隣接した外周領域で直径φ２．９６ｍｍ〜φ３．８ｍｍ内に外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４が等ピッチで凹凸リング状に形成されている点が一例の回折型光学素子３０に対して異なるものである。尚、回折型光学素子３０’の内周側階段状回折格子パターン３０ａ３及び外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４は上面３０ａ側（対物レンズ側）でなく、下面３０ｂ側（半導体レーザー側）であっても良い。
【００６２】
この際、図３（ｃ）に拡大して示した如く、回折型光学素子３０’の上面３０ａの内周領域に形成した内周側階段状回折パターン部３０ａ３は、ミクロ的（微視的）に見ると、階段構造の段数ｎが５段であるので段差数ｎ−１は４段になっており、一方、マクロ的（巨視的）に見ると、多段ブレーズ（鋸歯状）状になっており、この階段の高さ方向の寸法は第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１＝４０５ｎｍを設計波長としている。そして、５段構造で段差数が４段である内周側階段状回折パターン部３０ａ３中の階段状凹部全体の深さを求めるにあたって、内周側階段状回折パターン部３０ａ３の段数ｎに基づいてｎ値化して一般的に表現すると、下記の数３で示すことができるが、段数ｎは３以上の整数であれば良いものである。
【００６３】
即ち、階段構造の段数がｎ段で段差数がｎ−１段である内周側階段状回折パターン部において、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する階段状回折パターン部中の階段状凹部全体の深さはｄ（ｎ−１）は、下記の数３から求めることができる。
【数３】
2006031824.tif 000006
【００６４】
そして、５段構造で段差数が４段である内周側階段状回折パターン部３０ａ３中の階段状凹部全体の深さをｄ（５−１）＝ｄ４と表示すると、１段当たりの階段状凹部の深さは（ｄ４）／４となり、これら１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４は第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差（略位相差２πの２倍）になるように設定されている。
【００６５】
一方、回折型光学素子３０’の上面３０ａの内周領域に形成した内周側階段状回折パターン部３０ａ３の階段の半径方向の寸法は第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２＝６６０ｎｍを設計波長としている。この場合に、内周側階段状回折パターン部３０ａ３の階段の半径方向も先に説明した数２及び表１を適用することで、内周側階段状回折パターン部３０ａ３の中心“Ｏ”からの半径方向の距離ｘにおける位相差が求まり、その位相差を５値化することによって半径方向の階段形状が決定する。
【００６６】
更に、回折型光学素子３０’の上面３０ａの外周領域に形成した外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４の凹凸の深さは、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１＝４０５ｎｍを設計波長としている。そして、外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４の凹部の深さは５段構造の内周側階段状回折パターン部３０ａ３中の最下段の位置から第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の略２倍相当の光路差が得られる値に設定され、且つ、外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４の凸部の高さは５段構造の階段状回折パターン部３０ａ３中の最下段の位置から第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の略６倍相当の光路差が得られる値に設定されている。この際、外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４の平均位相は第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の略４倍相当となり、全体の色収差を最も低減できる。尚、外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４全体で、内周側階段状回折格子パターン３０ａ３の略平均位相となるように、階段状としても同様の効果が得られる。
【００６７】
図３（ｂ）に戻り、回折型光学素子３０’の下面３０ｂには、上記した内周側階段状回折パターン部３０ａ３と対向して光透過性平坦部３０ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．９６ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部３０ｂ１の外周に隣接して直径φ２．９６ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数が０．６５相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。尚、この回折型光学素子３０’の場合でも第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２を形成してなくても良いものである。
【００６８】
次に、図４に示した如く、実施例の要部となる対物レンズ３１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として無限共役で最適に設計されたものであり、硝材として例えばＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いて、回折型光学素子３０(又は３０’)と対向する第１面３１ａ側を非球面に形成すると共に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２と対向する第２面３１ｂ側も非球面に形成している。
【００６９】
この際、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａとの間の作動距離ＷＤ１は略０．５ｍｍ程度であり、また、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の作動距離ＷＤ２は略０．２７ｍｍ程度である。
【００７０】
そして、対物レンズ３１の硝材にＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いた場合には、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ３が１．７６８９８５であり、また、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ４は１．７３８５３２である。
【００７１】
ここで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１によりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生するように無限共役で最適に設計した対物レンズ３１の仕様を下記の表２に示す。
【表２】
2006031824.tif 000007
【００７２】
この表２から、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１＝４０５ｎｍと同じ波長を設計波長に設定し、且つ、対物レンズ３１は開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用する。
【００７３】
次に、対物レンズ３１の第１面３１ａ及び第２面３１ｂを非球面に形成する際、下記する数４の多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数４】
2006031824.tif 000008
【００７４】
上記した数４の多項式を用いた時に、対物レンズ３１の第１面３１ａを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１２の一例を下記の表３に示す。
【表３】
2006031824.tif 000009
【００７５】
また、上記した数４の多項式を用いた時に、対物レンズ３１の第２面３１ｂを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１０の一例を下記の表４に示す。
【表４】
2006031824.tif 000010
【００７６】
更に、図２に示した一例の回折型光学素子３０又は図３に示した他例の回折型光学素子３０’と、図４に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９内に収納した時に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２に対する各光学面形成部材について下記の表５に示す。
【表５】
2006031824.tif 000011
【００７７】
この表５から、対物レンズ３１の第１面３１ａの頂点における曲率半径は１．８１２１７１ｍｍであり、第２面３１ｂの頂点における曲率半径は−６．５０７５８４ｍｍであり、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂ間のレンズ厚さが３．１０４ｍｍであり、対物レンズ３１のＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１への作動距離は０．５ｍｍであり、対物レンズ３１のＤＶＤ２への作動距離は０．２６９ｍｍである。
【００７８】
また、対物レンズ３１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応した第１レーザー光Ｌ１に対して正弦条件を満足するように設計されており、図５では対物レンズ３１の第１レーザー光Ｌ１への球面収差及び正弦条件を示している。この図５中で縦軸は第１レーザー光Ｌ１の対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）＝０．８５に対して正規化した光線高さを示し、横軸はズレ量（ｍｍ）を示している。
【００７９】
ところで、上記した正弦条件を満足している状態とは、図６に示したように、光軸からの高さｈの光線がレンズに対して光軸に平行に入射してこのレンズから出射した際の出射角度がαである時に、ｈ／ｓｉｎαが一定値を満たすことであり、正弦条件が満たされた時に有効径内の各光線の横倍率が一定と見なせるものである。
【００８０】
そして、上述した対物レンズ３１がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して正弦条件を満たしている時には、第１レーザー光Ｌ１の０次光を用いて設計しているので、図２に示した回折型光学素子３０の内周側凹凸状パターン部３０ａ１又は図３に示した回折型光学素子３０’の内周側階段状パターン部３０ａ３の形状に左右されない。
【００８１】
次に、図２に示した一例の回折型光学素子３０又は図３に示した他例の回折型光学素子３０’と、図４に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９内に収納した状態で、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２を記録又は再生する場合について図７〜図１０を用いて順に説明する。
【００８２】
図７は図２に示した一例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図８は図３に示した他例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図９は図２に示した一例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図１０は図３に示した他例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【００８３】
まず、図７に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した一例の回折型光学素子３０と対物レンズ３１とによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａとの間で作動距離ＷＤ１が０．５ｍｍ程度に設定されている状態で青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ２４（図１）で平行光にし、この平行光を回折型光学素子３０の下面３０側から入射させる際、第１レーザー光Ｌ１の平行光を下面３０の内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部３０ｂ１と、この光透過性平坦部３０ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２とをそのまま透過させた後、更に、第１レーザー光Ｌ１の平行光を回折型光学素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で回折させずに０次光をそのまま透過させ、また、上面３０ａの外周領域に形成した外周側平坦部３０ａ２をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００８４】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【００８５】
この場合には、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して回折型光学素子３０の上面３０ａに形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で回折が生じないため、回折型光学素子３０での反射並びに吸収以外の光量損失がなく（形状誤差による回折損失はあるが，詳細は後述する）、前記したように内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が０．７６４μｍに形成されている場合に、０次光の回折効率は１００％である。現時点では、波長λ１＝４０５ｎｍの青色半導体レーザー２２（図１）の出力が低いため、実施例の光ピックアップ装置２０（図１）の各光学部品においては、光量損失が少ないことが必須となっている。
【００８６】
一方、図８に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した他例の回折型光学素子３０’と対物レンズ３１とによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、回折型光学素子３０’の下面３０ｂから入射させた第１レーザー光Ｌ１の平行光を上面３０ａの内周領域及び外周領域にそれぞれ形成した内周側階段状回折パターン部３０ａ３及び外周側凹凸状回折パターン部３０ａ４で回折させずにそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００８７】
次に、図９に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した一例の回折型光学素子３０と対物レンズ３１とによりＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間で作動距離ＷＤ２が０．２６９ｍｍに設定されている状態で赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３９（図１）で平行光にし、この平行光を回折型光学素子３０の下面３０ｂ側から入射させる際、第２レーザー光Ｌ２の平行光を下面３０ｂの外周領域にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２で遮蔽して対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）が０．６５相当になるように開口制限させるも、回折型光学素子３０の下面３０ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部３０ｂ１を透過させた後、更に、第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折型光学素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００８８】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【００８９】
この場合、対物レンズ３１はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として設計されているので、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、回折型光学素子３０の上面３０ａに形成した内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して有限補正（位相差関数係数Ａ２項）と波面補正（位相差関数係数Ａ４項以下）とによって球面収差を補正しているので、ＤＶＤ２への記録又は再生に支障をきたさない。
【００９０】
一方、図１０に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した他例の回折型光学素子３０’と対物レンズ３１とによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、回折型光学素子３０’の下面３０ｂの内周領域に形成した光透過性平坦部３０ｂ１から入射させた第２レーザー光Ｌ２の平行光を上面３０ａの内周領域に形成した内周側階段状回折パターン部３０ａ３で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００９１】
上記から実施例の光ピックアップ装置２０（図１）では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１とＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２とを平行光の状態で一例の回折型光学素子３０又は他例の回折型光学素子３０’に入射させているために、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２の光軸が対物レンズ３１の光軸に対して僅かにズレた場合でもコマ収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置２０を組み立てる時に光軸調整が簡単となる。
【００９２】
次に、図２に示した一例の回折型光学素子３０又は図３に示した他例の回折型光学素子３０’と、図４に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９(図１)内に収納する場合に、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋ(図１)について、図１１〜図１９を用いて説明する。
【００９３】
図１１は対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズの偏芯時の波面収差を示した図、
図１２は対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズへの第２レーザー光の波長誤差による軸上色収差を示した図、
図１３は対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズに光軸からチルトした第２レーザー光の光線が入射したときの像高特性（波面収差）を示した図、
図１４は対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子の最小ピッチを示した図、
図１５は回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを２ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件不満足に設計した場合の収差図、
図１６は回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを２ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図、
図１７は回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを４ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件不満足に設計した場合の収差図、
図１８は回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを４ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図、
図１９は回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを１ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図である。
【００９４】
ここで、図２に示した一例の回折型光学素子３０又は図３に示した他例の回折型光学素子３０’と、図４に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９(図１)内で間隔ｋ(図１)を隔てて配置する場合に、対物レンズ３１は前述したようにＢｌｕ―ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応した第１レーザー光Ｌ１に対して正弦条件を満足するように設計されているものの、図２に示した回折型光学素子３０の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１又は図３に示した回折型光学素子３０’の内周側階段状回折パターン部３０ａ３をＤＶＤ２に対応した第２レーザー光Ｌ２に対して後述するように正弦条件が不満足になるように設計した上で、第２レーザー光Ｌ２に対して像高特性が最小となるように回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋ(図１)を求めれば良いことを見出した。以下、これについて順を追って説明する。
【００９５】
まず、図１１は、先に図４を用いて説明した対物レンズ３１が先に示した表３、表４に基づいて第１，第２面３１ａ，３１ｂ(図１，図４)を非球面に形成して第１レーザー光Ｌ１に対して正弦条件を満たして設計された状態であり、且つ、先に図２（又は図３）を用いて説明した回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１（又は内周側階段状回折パターン部３０ａ３）が後述するように第２レーザー光Ｌ２に対して正弦条件を変化させて位相差関数係数Ａ２〜Ａ８を最適に設定して設計されている状態である時に、対物レンズ３１とＤＶＤ２との間の作動距離ＷＤ２と、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋとに基づいて、回折型光学素子３０（又は３０’）の中心と対物レンズ３１の中心との位置ズレによる偏芯特性を示している。
【００９６】
ここで、波長λ２が６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折型光学素子３０（又は３０’）の下面３０ｂ（図９，図１０）に垂直に入射させる際に、回折型光学素子３０（又は３０’）の中心と対物レンズ３１の中心とが偏芯なく一致するように予め最適に設計しておき、且つ、この設計条件のもとで回折型光学素子３０（又は３０’）の中心と対物レンズ３１の中心との間で例えば仮に５μｍの偏芯量を与えた状態で、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを１ｍｍ，２ｍｍ，４ｍｍとそれぞれ変化させて、対物レンズ３１とＤＶＤ２との作動距離ＷＤ２に対する波面収差（λ２・ｒｍｓ）を求めた結果、偏芯特性は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋに依存せず、作動距離ＷＤ２で決まることが判明した。
【００９７】
次に、図１２は図１１と同様の条件で設計した回折型光学素子３０（又は３０’）及び対物レンズ３１に対して軸上色収差を示している。上記した軸上色収差とは、第２レーザー光Ｌ２の基準波長６６０ｎｍから１ｎｍ波長がずれた６６１ｎｍの場合の波面収差である。そして、ここでも回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを１ｍｍ，２ｍｍ，４ｍｍとそれぞれ変化させて、対物レンズ３１とＤＶＤ２との作動距離ＷＤ２に対する軸上色収差（λ２・ｒｍｓ）を求めた結果、軸上色収差は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋに依存せず、作動距離ＷＤ２で決まることが判明した。
【００９８】
次に、図１３は図１１と同様の条件で設計した回折型光学素子３０（又は３０’）及び対物レンズ３１に対して像高特性を示している。上記した像高特性とは、回折型光学素子３０（又は３０’）に対して、第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折型光学素子３０（又は３０’）の下面３０ｂ（図９，図１０）に垂直に入射させる際に、第２レーザー光Ｌ２の光線が垂直入射から所定量として例えば０．３°チルトした時の波面収差（λ２・ｒｍｓ）である。そして、ここでも回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを１ｍｍ，２ｍｍ，４ｍｍとそれぞれ変化させて、対物レンズ３１とＤＶＤ２との作動距離ＷＤ２に対する像高特性を示す波面収差（λ２・ｒｍｓ）を求めた結果、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋが変化した場合に像高特性が変化する。よって、像高特性は任意の作動距離ＷＤ２に対して、前記間隔ｋを適切に設定することで最良にすることが可能であることが判明した。言い換えると、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１（又は内周側階段状回折パターン部３０ａ３）を正弦条件不満足に設計した上で、対物レンズ３１の光軸から所定量（０．３°）チルトした第２レーザー光Ｌ２への像高特性が小さくなるように回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを設定すれば良いことになる。
【００９９】
上述した軸上色収差は、一般的に光ディスクに記録するシステムの場合にシステムの成否に関わる重要なファクターである。この際、光ピックアップ装置２０（図１）全体のマージンによるが、波長誤差１ｎｍの軸上色収差は、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２に対して０．０３λ２・ｒｍｓ以内、望ましくは０．０２λ２・ｒｍｓ以内に抑えることが必須である。そして、所望の軸上色収差を決める際に、例えば、本実施例では余裕をみて、１ｎｍ波長がずれたときの軸上色収差を０．０１５λ２・ｒｍｓ以内とする。この際、対物レンズ３１とＤＶＤ２との間の作動距離ＷＤ２は広いほど対物レンズ３１がＤＶＤ２に衝突する可能性が少なく、且つ、光ピックアップ装置２０（図１）を組み立て易いので、図１２から０．０１５λ２・ｒｍｓ程度の軸上色収差が得られる近傍を拡大させてシュミレーションして、作動距離ＷＤ２を０．２６９ｍｍとする。
【０１００】
そして、この作動距離ＷＤ２＝０．２６９ｍｍに対して、一義的に偏芯特性も決定される。偏芯特性は第２レーザー光Ｌ２の波長λ２に対して０．０１２λ２・ｒｍｓ以内に抑えるとすると、５μｍの偏芯時に０．０１９λ２・ｒｍｓであるので、５×０．０１２／０．０１９＝３．１５μｍ以内の偏芯公差をもって、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１の半径方向の位置決めをする。そして、前述したように、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋによって、像高特性を最良にする。この時、像高特性を最良にするには回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間隔ｋが略２ｍｍである。即ち、第２レーザー光Ｌ２の光線が０．３°チルトしたときの像高特性を０．０１２λ２・ｒｍｓ以内とすると、作動距離ＷＤ２＝０．２６９ｍｍに対して図１３中での最小の像高特性は０．００９λ２・ｒｍｓであり、前記間隔ｋは略２ｍｍであれば良い。以上の特性を満たすように回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折パターン部３０ａ１（又は内周側階段状回折パターン部３０ａ３）に対して設定したものが先に表１に示した位相差関数係数Ａ２〜Ａ８である。
【０１０１】
また、上記した作動距離ＷＤ２＝０．２６９ｍｍの場合とは異なって、図１３より対物レンズ３１とＤＶＤ２との間の作動距離ＷＤ２を後述するように０．３３１ｍｍと設定した場合には、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋ（図１）を４ｍｍとするのが像高特性が最良であり、一方、作動距離ＷＤ２を後述するように０．２４１ｍｍとした場合には回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１の間の間隔ｋを１ｍｍとするのが最良であるものの、この間隔ｋが１ｍｍの場合には狭すぎて、組立て性に難があり、望ましくない。
【０１０２】
また、第２レーザー光Ｌ２に対して像高特性が０．００１λ２・ｒｍｓずれた場合、マレシャルクライテリオン０．０７λ２・ｒｍｓ（光ピックアップ層装置全体システムとしての許容収差）に対して約１％にあたり、光ピックアップ装置２０（図１）全体としてのマージンに影響がないので、前記間隔ｋは１０％程度のずれは十分許容される。よって、ここでの回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋは１０％程度のずれを含めて最適な値に設定するものとする。これにより、対物レンズ３１の光軸から所定量（０．３°）チルトした第２レーザー光Ｌ２でＤＶＤ２を記録又は再生する時の波面収差の値がマレシャルクライテリオン以下になる。
【０１０３】
次に、図１４は図１１と同様の条件で設計した回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）に対して、最小ピッチを示している。上記した最小ピッチとは、先に示した図２（ｃ）{又は図３（ｃ）}に示したピッチＴのうち、隣接するピッチＴが緩やかに増減するときの内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）の最小長さである。そして、ここでも回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを１ｍｍ，２ｍｍ，４ｍｍとそれぞれ変化させた時に、内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）の最小ピッチは、回折型光学素子３０と対物レンズ３１との間の間隔ｋに依存せず、作動距離ＷＤ２のみで決定される。この際、先に示した表１の位相差関数係数Ａ２〜Ａ８の場合、最小ピッチは６９μｍである。
【０１０４】
この際、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）の最小ピッチは広いほど回折での損失が少なくなり、設計値に近い回折効率を得ることができる。回折型光学素子３０（又は３０’）を作製する場合に、凹凸（又は階段）のエッジが９０°の角度になれば回折損失がないが、実際は８０°程度が現実である。よって、ピッチＴが狭いほど輪帯数が多くなり、回折損失が増大する。一般に、光ピックアップ装置２０（図１）に使用するプリズムやレンズ類の光学部品はそれぞれ最大１０％程度の効率損失を見込んでいる。従って、回折型光学素子３０（又は３０’）の回折損失は設計値から１０％以下が望まれる。その回折損失を満たす輪帯幅ｗは下記の数５で表される。
【数５】
2006031824.tif 000012
【０１０５】
この際、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）の１段当たりの深さｄが深くなるほど、輪帯幅ｗを広くとることで回折損失を抑えることができる。本実施例の場合、ピッチＴを凹凸状（又は階段状）に２値化（又は５値化）しているので、輪帯幅は最小ピッチの略１／２（又は略１／５）になる。
【０１０６】
次に、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋ（図１）を
適切に設定するにあたって、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件不満足に設計するか、もしくは正弦条件満足に設計するかについて述べる。この際、無限系での正弦条件不満足量ＯＳＣは、下記の数６で求めることができ、
この数６に基づいて図１５〜図１９では第２レーザー光Ｌ２への球面収差及び正弦条件を示しており、各図中で縦軸は第２レーザー光Ｌ２の対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）＝０．６５に対して正規化した光線高さを示し、横軸はズレ量（ｍｍ）を示している。
【数６】
2006031824.tif 000013
【０１０７】
まず、図１５は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを２ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件不満足に設計した場合の収差図を示しており、この図１５から明らかなように球面収差はないが、無限共役比における正弦条件は満足していない。
【０１０８】
一方、図１６は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを上記と同様に２ｍｍに設定しているものの、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件満足に設計した場合の収差図を示しており、この図１６から明らかなように球面収差はなく、無限共役比における正弦条件は満足している。
【０１０９】
この際、下記の表６は図１５の場合と図１６の場合に対して、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）への位相差関数係数Ａ２〜Ａ８及び、そのときの諸特性を比較したものを示している。
【表６】
2006031824.tif 000014
【０１１０】
この表６から明らかなように、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件不満足に設計するか、それとも正弦条件満足に設計するかは、位相差関数係数Ａ２〜Ａ８項のうちでとくに位相差関数係数Ａ２項の値に大きく起因していることわかる。ここでは、位相差関数係数Ａ２項の値を例えば２５に設定した場合に正弦条件不満足となり、一方、位相差関数係数Ａ２項の値を例えば５０．６に設定した場合に正弦条件満足となる。尚、位相差関数係数Ａ４〜Ａ８項の値はそれぞれ表６に示している。
【０１１１】
そして、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋが２ｍｍの場合には、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）を正弦条件不満足に設計することで得られる像高特性の値が０．００９λ２・ｒｍｓとなり、正弦条件満足に設計することで得られる像高特性の値（０．０１５λ２・ｒｍｓ）よりもかなり良好になる。更に、回折型光学素子３０（又は３０’）を正弦条件不満足に設計した時の作動距離ＷＤ２の値は０．２６９ｍｍとなり、正弦条件満足に設計した時の作動距離ＷＤ２の値（０．２９７ｍｍ）よりもわずかに狭くなる。
【０１１２】
次に、図１７は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを４ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件不満足に設計した場合の収差図を示しており、この図１７から明らかなように球面収差はないが、無限共役比における正弦条件は満足していない。
【０１１３】
一方、図１８は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを上記と同様に４ｍｍに設定しているものの、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件満足に設計した場合の収差図を示しており、この図１８から明らかなように球面収差はなく、無限共役比における正弦条件は満足している。
【０１１４】
この際、下記の表７は上記した図１７及び図１８の場合に対して、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）への位相差関数係数Ａ２〜Ａ８及び、そのときの諸特性を比較したものを示している。
【表７】
2006031824.tif 000015
【０１１５】
この表７でも前記した表６と同様な傾向があり、ここでは、位相差関数係数Ａ２項の値を例えば８５に設定した場合に正弦条件不満足となり、一方、位相差関数係数Ａ２項の値を例えば１０３．５に設定した場合に正弦条件満足となる。尚、位相差関数係数Ａ４〜Ａ８項の値はそれぞれ表７に示している。
【０１１６】
そして、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋが４ｍｍの場合には、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）を正弦条件不満足に設計することで得られる像高特性の値が０．０１４λ２・ｒｍｓとなり、正弦条件満足に設計することで得られる像高特性の値（０．０２３λ２・ｒｍｓ）よりもかなり良好になるものの、間隔ｋを２ｍｍに設定した時の方が像高特性の値が最小（最良）となることがわかる。更に、回折型光学素子３０（又は３０’）を正弦条件不満足に設計した時の作動距離ＷＤ２の値は０．３３１ｍｍとなり、正弦条件満足に設計した時の作動距離ＷＤ２の値（０．０．３４９ｍｍ）よりもわずかに狭くなる。
【０１１７】
次に、図１９は回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを１ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光Ｌ２に対して回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）を正弦条件満足に設計した場合の収差図を示しており、この図１９から明らかなように球面収差はなく、無限共役比における正弦条件は満足している。
【０１１８】
この際、下記の表８は図１９の場合に対して、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）への位相差関数係数Ａ２〜Ａ８及び、そのときの諸特性を示している。
【表８】
2006031824.tif 000016
【０１１９】
この表８の場合、図１９に示すように回折型光学素子３０（又は３０’）が正弦条件を満たす時に、像高特性を最良にするものの、前述したように、間隔ｋが１ｍｍの場合には狭すぎて組立て性に難があるので望ましくない。
【０１２０】
上記の表８から位相差関数係数Ａ２項の値が０近傍からそれより小さい時、即ち、回折型光学素子３０（又は３０’）を透過後の第２レーザー光Ｌ２の光線が略平行光から収束光となって対物レンズ３１側に出射する場合に正弦条件を満たし、この時に像高特性が最良になる。一方、前記した表６及び表７に示したように位相差関数係数Ａ２項の値がＡ２>０で、位相差関数係数Ａ２項の値が大きいほど、回折型光学素子３０（又は３０’）のパワーが大きく、有限補正が主として作用し、即ち、回折型光学素子３０（又は３０’）を透過後の第２レーザ−光Ｌ２の光線が略平行光から拡散光になるほど、正弦条件の不満足量を所定程度大きくすることによって、像高特性を良くすることができる。更に、望ましくは、位相差関数係数Ａ２項の値がＡ２＞０のとき、前述した数６式の正弦条件不満足量ＯＳＣの最小値が０以上である。
【０１２１】
以上、説明してきたように、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用に設計されている対物レンズ３１に対して、ＤＶＤ２を再生、記録または消去する場合に、回折型光学素子３０（又は３０’）の内周側凹凸状回折格子パターン３０ａ１（又は内周側階段状回折格子パターン３０ａ３）への位相差関数係数Ａ２項の値をＡ２＞０に設定して正弦条件不満足に設計した上で、像高特性が最良に得られるように回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１との間の間隔ｋを適切に設定することによって調整し、他の諸特性についてはバランスを取ることが必要である。
【０１２２】
そして、光ピックアップ装置２０（図１）のマージンから望ましくは、回折型光学素子３０（又は３０’）と対物レンズ３１とに第２レーザ−光Ｌ２を入射したとき、第２レーザ−光Ｌ２の波長λ２に対して像高特性（０．３°）が０．０２λ２・ｒｍｓ以下、偏芯特性（対物レンズとの偏芯５μｍ）が０．０２λ２・ｒｍｓ以下、軸上色収差（１ｎｍ波長変化時）が０．０２λ・ｒｍｓ以下が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は図１に示した一例の回折型光学素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は内周側凹凸状回折パターン部の拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した他例の回折型光学素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は内周側階段状回折パターン部及び外周側凹凸状回折パターン部の拡大図である。
【図４】Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ，ＤＶＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図である。
【図５】図４に示した対物レンズに第１レーザー光を入射した場合の球面収差及び正弦条件を示した図である。
【図６】一般的なレンズにおける正弦条件を説明するための図である。
【図７】図２に示した一例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図８】図３に示した他例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図９】図２に示した一例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１０】図３に示した他例の回折型光学素子と、図４に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１１】対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズの偏芯時の波面収差を示した図である。
【図１２】対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズへの第２レーザー光の波長誤差による軸上色収差を示した図である。
【図１３】対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子と対物レンズに光軸からチルトした第２レーザー光の光線が入射したときの像高特性（波面収差）を示した図である。
【図１４】対物レンズとＤＶＤとの間の作動距離ＷＤ２に対する回折型光学素子の最小ピッチを示した図である。
【図１５】回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを２ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件不満足に設計した場合の収差図である。
【図１６】回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを２ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図である。
【図１７】回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを４ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件不満足に設計した場合の収差図である。
【図１８】回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを４ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図である。
【図１９】回折型光学素子と対物レンズとの間の間隔ｋを１ｍｍに設定し、且つ、第２レーザー光に対して回折型光学素子を正弦条件満足に設計した場合の収差図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は従来の光ヘッド装置において、回折型のホログラムと対物レンズからなる複合対物レンズの具体例をそれぞれ示した断面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１…第１光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、
２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
１０…光記録媒体駆動装置（光ディスク駆動装置）、
１１…スピンドルモータ、１２…ターンテーブル、
２０…光ピックアップ装置、
２１…ピックアップ筐体、
２２…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、
２３…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
２６…第１レーザー光用の位相板、
２９…レンズホルダ、
３０…一例の収差補正素子、
３０’…他例の収差補正素子、
３０ａ…上面、３０ａ１…内周側凹凸状回折パターン部、
３０ａ２…外周側平坦部、
３０ａ３…内周側階段状回折パターン部、
３０ａ４…外周側凹凸状回折パターン部、
３０ｂ…下面、３０ｂ１…光透過性平坦部、３０ｂ２…第２レーザー光用開口制限部、  ３１…対物レンズ、３１ａ…第１面、３１ｂ…第２面、
ｋ…一例の収差補正素子（又は他例の収差補正素子）と対物レンズとの間の間隔、
Ｌ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光、
Ｌ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光、
λ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光の波長、
λ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光の波長。
【図１】
2006031824.tif 000017
【図２】
2006031824.tif 000018
【図３】
2006031824.tif 000019
【図４】
2006031824.tif 000020
【図５】
2006031824.tif 000021
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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