(57)【要約】   【課題】     位相構造を有し、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを含む、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対物光学系を搭載した光ピックアップ装置であって、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及び対物光学素子を提供する。   【解決手段】   ＢＤ用の第１光束又はＤＶＤ用の第２光束を入射した対物光学素子ＯＬに、温度変化に起因して屈折率変化が生じた場合、それに応じて温度補正素子であるビームエキスパンダＥＸＰのレンズＬ１をアクチュエータＡＣ２により光軸方向に移動させことで、発生する球面収差を補正することができる。 【選択図】      図１
2006134366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を保護基板の厚さがｔ１である第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板の厚さがｔ１（ｔ１≦ｔ２）である第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための集光光学系と、を有し、前記光源からの光束を前記集光光学系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面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、 
前記集光光学系は、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、光源側に第１位相構造、光情報記録媒体側に第２位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、単玉の対物光学素子と、 
少なくとも前記第１光源からの出射光束を無限平行光で前記対物光学素子に入射させるとともに、前記第２光源および第３光源からの出射光束を無限平行光または弱有限発散光で前記対物光学素子に入射させるために、前記第１乃至第３光源毎に独立または共通して用いられるカップリングレンズと、 
少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に配置される温度補正素子と、を有し、 
前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用のみか、あるいは該屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする光ピックアップ装置。 
【請求項２】
前記温度補正素子は、少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることによって、温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３】
前記温度補正素子は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する光学機能面を有することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４】
前記温度補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５】
前記温度補正素子は、前記第１光源乃至前記第３光源からの光束のいずれか少なくとも２つが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項６】
前記温度補正素子は、ビームエキスパンダ光学系を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項７】
波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を保護基板の厚さがｔ１である第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板の厚さがｔ１（ｔ１≦ｔ２）である第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための集光光学系と、を有し、前記光源からの光束を前記集光光学系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面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、 
前記集光光学系は、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、光源側に第１位相構造、光情報記録媒体側に第２位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、単玉の対物光学素子と、 
少なくとも前記第１光源からの出射光束を無限平行光で前記対物光学素子に入射させるとともに、前記第２光源および第３光源からの出射光束を無限平行光または弱有限発散光で前記対物光学素子に入射させるために、前記第１乃至第３光源毎に独立または共通して用いられるカップリングレンズと、 
少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に配置される近軸の色収差補正素子と、を有し、 
前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用のみか、あるいは該屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする光ピックアップ装置。 
【請求項８】
前記色収差補正素子は、少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることによって、色収差を補正することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項９】
前記色収差補正素子は、色収差を補正する光学機能面を有することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０】
前記色収差補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１】
前記色収差補正素子は、前記第１光源乃至前記第３光源からの光束のいずれか少なくとも２つが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２】
前記色収差補正素子は、ビームエキスパンダ光学系を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１３】
前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該第１位相構造の各パターン内の段差によりλ１の光束に付加される光路差は、λ１の整数倍であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１４】
前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１５】
前記第１位相構造は、光路差付与構造であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１６】
前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該第２位相構造の各パターン内の段差によりλ１の光束に付加される光路差は、λ１の整数倍であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１７】
前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１８】
前記第２位相構造は、光路差付与構造であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１９】
前記第１位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ３の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ２の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ２の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ３の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２０】
前記第１位相構造と前記第２位相構造が、重畳型回折構造である場合において、前記重畳型回折構造のパターンにおける段差により、前記波長λ１の光束に付加される光路差は、前記波長λ１の整数倍であることを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２１】
前記第１位相構造と前記第２位相構造の各パターンに形成されたレベル面は、ベース非球面に沿って形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記第１位相構造と前記第２位相構造のベース非球面は、前記波長λ１の光束を用いて前記厚さｔ１の保護基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う際に球面収差が最適となるように形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２３】
前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の材料から形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は２であることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２４】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２５】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成され、第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２６】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造は前記第１材料と前記第２材料の界面に形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３、４、５のいずれかであることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２７】
前記第１位相構造と前記第２位相構造が形成された光学面は、光軸を含む中央領域と、中央領域を囲む周辺領域とに分割されており、前記第１位相構造と前記第２位相構造は、それぞれ中央領域に形成されていることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２８】
前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に偶数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ２の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ３の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項２９】
前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に８次、６次、２次のいずれかの次数の回折光を発生することを特徴とする請求項２８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３０】
前記第２位相構造が、重畳型回折構造である場合において、前記重畳型回折構造のパターンにおける段差により、前記波長λ１の光束に付加される光路差は、前記波長λ１の整数倍であることを特徴とする請求項２９に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３１】
前記第２位相構造の各パターンに形成されたレベル面は、ベース非球面に沿って形成されていることを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３２】
前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の材料から形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は２であることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３３】
前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３４】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成され、第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３５】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第１材料と前記第２材料の界面に形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３、４、５のいずれかであることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３６】
前記第２位相構造が形成された光学面は、光軸を含む中央領域と、中央領域を囲む周辺領域とに分割されており、前記第２位相構造は、それぞれ中央領域に形成されていることを特徴とする請求項２８〜３５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３７】
前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に偶数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に奇数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３８】
前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に８次、６次、２次のいずれかの次数の回折光を発生し、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に９次、７次、５次、３次のいずれかの次数の回折光を発生することを特徴とする請求項３７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項３９】
前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成されていることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４０】
前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成されていることを特徴とする請求項３７又は３８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４１】
前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用のみによって、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用および前記第１位相構造による作用によって、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用および前記第２位相構造による作用によって、前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４２】
前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束に対して、ｎ１次の回折光を生じ、前記波長λ２の光束に対して、ｎ２次の回折光を生じ、前記波長λ３の光束に対して、ｎ３次の回折光を生じ、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束に対して、ｍ１次の回折光を生じ、前記波長λ２の光束に対して、ｍ２次の回折光を生じ、前記波長λ３の光束に対して、ｍ３次の回折光を生じることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ただし、ｎ１〜ｎ３、ｍ１〜ｍ３は自然数、ｎ１≠ｎ２、ｎ１≠ｎ３、ｍ１≠ｍ２、ｍ１≠ｍ３）である。 
【請求項４３】
前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４４】
前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１は、０．１ｍｍ又は０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４５】
前記波長λ２の光束を用いて前記第２光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記対物光学素子の温度変化に起因する屈折率変化に基づく球面収差を補正する温度補正素子を設けたことを特徴とする請求項１〜４４に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４６】
前記対物光学素子は、低融点ガラス製であることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４７】
前記対物光学素子は、樹脂製であることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４８】
前記対物光学素子は、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする請求項１〜４５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項４９】
前記樹脂は、直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させていることを特徴とする請求項４７又は４８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５０】
前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項４９に記載の光ピックアップ装置。 
│Ａ│  ＜  ８  ×  １０−５ 
ただし、Ａは次式で示される値； 
【数１】
2006134366.tif 000016
【請求項５１】
前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項５０に記載の光ピックアップ装置。 
│Ａ│  ＜  ６  ×  １０−５
【請求項５２】
前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項５０又は５１に記載の光ピックアップ装置。 
０  ＜  Ａ  ＜  ８  ×  １０−４
【請求項５３】
前記粒子は無機材料であることを特徴とする請求項４９〜５２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５４】
前記無機材料が酸化物であることを特徴とする請求項５３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５５】
前記酸化物が飽和酸化状態であることを特徴とする請求項５４に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５６】
前記樹脂中に酸化防止剤が添加されていることを特徴とする請求項４９〜５５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５７】
前記樹脂と前記粒子との体積比が、９：１ないし３：２であることを特徴とする請求項４９〜５６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 
【請求項５８】
第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から出射される第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、 
前記対物光学素子は、前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、第１位相構造と第２位相構造の２つの位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子であり、 
前記第１光束乃至前記第３光束の何れか１つの光束の光利用効率が５０％以下であることを特徴とする対物光学素子。 
【請求項５９】
前記光利用効率が５０％以下となる光束は前記第３波長であって、前記第１光束及び前記第２光束の光利用効率がともに７５％以上であることを特徴とする請求項５８に記載の対物光学素子。 
【請求項６０】
前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする請求項５８又は５９に記載の対物光学素子。 
【請求項６１】
前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とする請求項６０に記載の対物光学素子。 
【請求項６２】
前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする請求項６１に記載の対物光学素子。 
【請求項６３】
前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項５８又は５９に記載の対物光学素子。 
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２≧ｄｏｒ３ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【請求項６４】
前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であり、前記回折次数ｄｏｒ３が１であることを特徴とする請求項６３に記載の対物光学素子。 
【請求項６５】
前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする請求項５８乃至６４の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項６６】
前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、５×λ１であることを特徴とする請求項６５に記載の対物光学素子。 
【請求項６７】
前記所定のレベル面数は２であることを特徴とする請求項６６に記載の対物光学素子。
【請求項６８】
前記第３光束が前記重畳型回折構造に入射した場合に、その光量の殆どは２つの回折光に分配され、前記対物光学素子は前記２つの回折光のうち、焦点位置が前記対物光学素子から遠い方の回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項６７に記載の対物光学素子。 
【請求項６９】
前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１’、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２’、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３’としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１’次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２’次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３’次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項５８乃至６４の何れか一項に記載の対物光学素子。 
ｄｏｒ１’＞ｄｏｒ２’≧ｄｏｒ３’ 
但し、ｄｏｒ１’は奇数である。 
【請求項７０】
前記回折次数ｄｏｒ１’が３であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が２であり、前記回折次数ｄｏｒ３’が２であることを特徴とする請求項６９に記載の対物光学素子。 
【請求項７１】
前記第１位相構造は光源側の光学面上に形成され、前記第２位相構造は光情報記録媒体側の光学面上に形成されたことを特徴とする請求項５８乃至７０の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項７２】
前記第１波長に対する設計倍率をｍ１、前記第２波長に対する設計倍率をｍ２、前記第３波長に対する設計倍率をｍ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項５８乃至７１の何れか一項に記載の対物光学素子。 
ｍ１＝ｍ２＝０ 
−０．１５≦ｍ３≦０ 
【請求項７３】
転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項７４】
樹脂製であることを特徴とする請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項７５】
ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項７６】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする請求項７４又は７５に記載の対物光学素子。 
【請求項７７】
第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、 
前記対物光学素子は、前記第１乃及び第２光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、第１位相構造と第２位相構造の２つの位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子であり、 
前記保護基板厚ｔ１と前記保護基板厚ｔ２の違いに起因する球面収差、又は、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の違いに起因する球面収差のうち、少なくとも一方を前記第１位相構造で補正し、 
前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを前記第２位相構造で補正することを特徴とする対物光学素子。 
【請求項７８】
前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする請求項７７に記載の対物光学素子。 
【請求項７９】
前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とする請求項７８に記載の対物光学素子。 
【請求項８０】
前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする請求項７９に記載の対物光学素子。
【請求項８１】
前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項７７に記載の対物光学素子。 
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【請求項８２】
前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であることを特徴とする請求項８１に記載の対物光学素子。 
【請求項８３】
前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１’、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１’次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２’次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項７７乃至８２の何れか一項に記載の対物光学素子。 
ｄｏｒ１’＞ｄｏｒ２’ 
【請求項８４】
前記回折次数ｄｏｒ１’が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が１であることを特徴とする請求項８３に記載の対物光学素子。 
【請求項８５】
前記回折次数ｄｏｒ１’が５であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が３であることを特徴とする請求項８３に記載の対物光学素子。 
【請求項８６】
前記回折次数ｄｏｒ１’が１０であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が６であることを特徴とする請求項８３に記載の対物光学素子。 
【請求項８７】
前記第２位相構造は、光路差付与構造であり、ｎを自然数としたとき、該光路差付与構造により前記第１光束に付加される光路差は前記第１波長λ１の５ｎ倍であり、該光路差付与構造により前記第２光束に付加される光路差は前記第２波長λ２の３ｎ倍であることを特徴とする請求項７７乃至８２の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項８８】
前記第１位相構造は光源側の光学面上に形成され、前記第２位相構造は光情報記録媒体側の光学面上に形成されたことを特徴とする請求項７７乃至８７の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項８９】
前記第１波長に対する設計倍率をｍ１、前記第２波長に対する設計倍率をｍ２、前記第３波長に対する設計倍率をｍ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする請求項７７乃至８８の何れか一項に記載の対物光学素子。 
ｍ１＝ｍ２＝０ 
【請求項９０】
転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項９１】
樹脂製であることを特徴とする請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項９２】
ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の対物光学素子 
【請求項９３】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする請求項９１又は９２に記載の対物光学素子。 
【請求項９４】
第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から出射される第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置において、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、前記保護基板厚ｔ１と前記保護基板厚ｔ２の違いに起因する球面収差、又は、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の違いに起因する球面収差のうち、少なくとも一方を補正するための位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子と、 
前記第１乃至第３光束の共通光路中に配置された回折光学素子であって、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造であって、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造が形成された回折光学素子と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 
【請求項９５】
前記位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする請求項９４に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項９６】
前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とする請求項９５に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項９７】
前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする請求項９６に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項９８】
前記位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする請求項９４に記載の光ピックアップ装置。
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２≧ｄｏｒ３ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【請求項９９】
前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であり、前記回折次数ｄｏｒ３が１であることを特徴とする請求項９８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１００】
前記位相構造は、前記対物光学素子の光源側の光学面上に形成されたことを特徴とする請求項９４乃至９９の何れか一項に記載の対物光学素子。 
【請求項１０１】
前記第１光束と前記第２光束はともに前記対物光学素子に対して平行光束の状態で入射することを特徴とする請求項９４乃至１００の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０２】
前記対物光学素子は、転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする請求項９４乃至１０１の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０３】
前記対物光学素子は、樹脂製であることを特徴とする請求項９４乃至１０１の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０４】
前記対物光学素子は、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に位相構造が形成されていることを特徴とする請求項９４乃至１０１の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０５】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする請求項１０３又は１０４に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０６】
前記対物光学素子は、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを補正するための位相構造をさらに有することを特徴とする請求項９４乃至１０５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０７】
前記第３光束は、前記回折光学素子の重畳型回折構造により発散光束に変換された後、前記対物光学素子に入射することを特徴とする請求項９４乃至１０６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０８】
前記回折光学素子に形成された前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数は４０から８０の範囲内であって、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、５×λ１であることを特徴とする請求項１０７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１０９】
前記重畳型回折構造の前記所定のレベル面数は２であることを特徴とする請求項１０８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１０】
前記回折光学素子に形成された前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数は２０から４０の範囲内であって、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、７×λ１であることを特徴とする請求項１０７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１１】
前記回折光学素子の重畳型回折構造において、前記所定のレベル面数は３又は４であることを特徴とする請求項１１０に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１２】
前記回折光学素子は、ｄ線におけるアッベ数が４５から６５の範囲内であって、且つｄ線における屈折率が１．４５から１．５５の範囲内である材料Ｃと、ｄ線におけるアッベ数が２０から４０の範囲内であって、且つｄ線における屈折率が１．５５から１．７０の範囲内である材料Ｄとを光軸方向に積層した構成を有し、前記重畳型回折構造は、前記材料Ｃと前記材料Ｄの境界面に形成されたことを特徴とする請求項１０７に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１３】
前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とする請求項１１２に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１４】
前記回折光学素子の重畳型回折構造において、前記所定のレベル面数は５又は６であることを特徴とする請求項１１３に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１５】
前記回折光学素子は、前記第１光束の発散角を変換して前記対物光学素子に入射させるカップリング光学素子であることを特徴とする請求項９４乃至１１４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１６】
前記回折光学素子は、前記第１光束の光束径を変換して前記対物光学素子に入射させるビームエキスパンダー光学系であることを特徴とする請求項９４乃至１１５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１７】
前記対物光学素子は、前記回折光学素子と一体となってトラッキング駆動を行うことを特徴とする請求項９４乃至１１６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１８】
前記光ピックアップ装置は、前記第１光源と前記対物光学素子の間の光路中に配置され、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する前記対物光学素子の最良像点移動を補正するための回折構造が形成された色収差補正光学素子を有することを特徴とする請求項９４乃至１１７の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１１９】
前記色収差補正光学素子は、前記回折光学素子と同一の光学素子であることを特徴とする請求項１１８に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２０】
前記光ピックアップ装置は、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に前記対物光学素子で発生する球面収差、環境温度が変化した際に前記対物光学素子で発生する球面収差のうち、少なくとも一方を補正するための球面収差補正機構を有することを特徴とする請求項９４乃至１１９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２１】
前記球面収差補正機構は、光軸方向に移動することで前記対物光学素子への光束の入射角を変化させることが可能な移動光学素子と、該移動光学素子を光軸方向に移動するためのアクチュエータとを有することを特徴とする請求項１２０に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２２】
前記移動光学素子は、前記回折光学素子であることを特徴とする請求項１２１に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２３】
前記球面収差補正機構は、液晶素子であることを特徴とする請求項１２２に記載の光ピックアップ装置。 
【請求項１２４】
前記対物光学素子を振り子駆動するアクチュエータをさらに有し、前記第３光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う際に、前記対物光学素子のトラッキング駆動に追従して、前記アクチュエータにより前記対物光学素子を振り子駆動することを特徴とする請求項９４乃至１２３の何れか一項に記載の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、異なる種類の光情報記録媒体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及び対物光学素子に関する。 
【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、第２高調波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）の対物レンズを使用する場合で、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、対物レンズの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の対物レンズ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系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系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する位相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、位相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、対物レンズと位相構造を形成した光学素子とを光軸方向に接合した構造であるために比較的大型で重く、トラッキングやフォーカシング時にそれを駆動するアクチュエータの負担が大となり、従って大型のアクチュエータを用いなくてはならず、光ピックアップ装置のコンパクト化や省エネが図れないという問題がある。 
【０００８】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、位相構造を有し、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを含む、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対物光学系を搭載した光ピックアップ装置であって、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及び対物光学素子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】
【０００９】
本明細書においては、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レーザを使用する光ディスク（光情報記録媒体ともいう）を総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが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）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが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）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、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レーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。 
【００１０】
更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列光ディスクの総称である。記録密度は、高密度光ディスクが最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。 
【００１１】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を保護基板の厚さがｔ１である第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板の厚さがｔ１（ｔ１≦ｔ２）である第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための集光光学系と、を有し、前記光源からの光束を前記集光光学系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面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、 
前記集光光学系は、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、光源側に第１位相構造、光情報記録媒体側に第２位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、単玉の対物光学素子と、 
少なくとも前記第１光源からの出射光束を無限平行光で前記対物光学素子に入射させるとともに、前記第２光源および第３光源からの出射光束を無限平行光または弱有限発散光で前記対物光学素子に入射させるために、前記第１乃至第３光源毎に独立または共通して用いられるカップリングレンズと、 
少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に配置される温度補正素子と、を有し、 
前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用のみか、あるいは該屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする。 
【００１２】
ここで、ＢＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＢＤとＤＶＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差と、ＢＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。 
【００１３】
一方、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤとＣＤとに対して情報の記録／再生を可能とするためには、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤの使用波長の違いに起因する球面収差と、ＨＤ  ＤＶＤとＣＤの保護層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する必要がある。 
【００１４】
このように、高密度光ディスクであるＢＤとＨＤ  ＤＶＤの何れを用いる場合においても、ＤＶＤ及びＣＤとの下位互換を実現するためには、２種類の球面収差を補正する必要があるため、対物光学素子には少なくとも２つの位相構造を設けている。 
【００１５】
又、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクに対して安定して記録／再生を行うためには、集光光学系の球面収差を適切に補正しておかなくてはならない。つまり、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを共通の対物光学系を用いて互換可能に情報の記録／再生を行うために、上述した２種類の球面収差の補正と、波長λ１の光束を用いた場合における温度変化に起因した屈折率変化（温度特性という）に基づく球面収差の補正とを両立させることが望まれているのである。 
【００１６】
ところが、更に温度特性による球面収差の補正機能を対物光学素子に持たせるのは、以下の２つの理由から現実的ではない。 
（１）  対物光学素子に、上述の２種類の球面収差を補正するための２つの位相構造を形成した場合、それらに加えて温度特性を補正するための位相構造を更に設けると、それぞれの波長のレーザ光束が通過する位相構造の数が多くなるため、形状誤差による透過率低下が大きな問題を招くこととなる。 
（２）  光情報記録媒体間の球面収差を補正するための位相構造に、青紫色領域の温度特性を補正するための機能を持たせることも可能であるが、かかる場合には、位相構造の形状が微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響がより大きくなる。一方、位相構造の形状が微細にならないように設計を行ったとしても、光情報記録媒体間の球面収差補正機能、或いは、青紫色領域の球面収差補正機能が不十分になるため、光情報記録媒体間の互換性と温度特性の補正の両立が達成出来ない恐れがある。 
【００１７】
そこで、本発明においては、少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に温度補正素子を配置することで、単玉の対物光学素子を用いたとしても、光情報記録媒体間の互換性と温度特性の補正の両立を図り、３種類の異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしているのである。 
【００１８】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１の発明において、前記温度補正素子は、少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることによって、温度変化に起因して発生する球面収差を補正することを特徴とする。 
【００１９】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１の発明において、前記温度補正素子は、温度変化に起因して発生する球面収差を補正する光学機能面を有することを特徴とする。光学機能面としては、例えば位相構造を設けた光学面などがある。 
【００２０】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１の発明において、前記温度補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする。 
【００２１】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記温度補正素子は、前記第１光源乃至前記第３光源からの光束のいずれか少なくとも２つが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする。 
【００２２】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記温度補正素子は、ビームエキスパンダ光学系を含むことを特徴とする。 
【００２３】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、前記第１光束を保護基板の厚さがｔ１である第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第２光束を保護基板の厚さがｔ１（ｔ１≦ｔ２）である第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、前記第３光束を保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させるための集光光学系と、を有し、前記光源からの光束を前記集光光学系を介して前記光情報記録媒体の情報記録面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、 
前記集光光学系は、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、光源側に第１位相構造、光情報記録媒体側に第２位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、単玉の対物光学素子と、 
少なくとも前記第１光源からの出射光束を無限平行光で前記対物光学素子に入射させるとともに、前記第２光源および第３光源からの出射光束を無限平行光または弱有限発散光で前記対物光学素子に入射させるために、前記第１乃至第３光源毎に独立または共通して用いられるカップリングレンズと、 
少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に配置される近軸の色収差補正素子と、を有し、 
前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用のみか、あるいは該屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の有する屈折作用と、前記第１位相構造および前記第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする。 
【００２４】
上述したように、第１乃至第３光情報記録媒体について情報の記録及び／又は再生を行うために共通して用いる対物光学系においては、２種類の球面収差を補正しなくてはならないが、良好な互換性を対物光学素子に持たせるためには最低２つの位相構造を対物光学素子に形成することが望ましい。 
【００２５】
一方、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクに対して安定して記録／再生を行うためには、集光光学系の色収差を適切に補正しておかなくてはならない。つまり、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを共通の対物光学素子を用いて互換可能に情報の記録／再生を行うために、２種類の球面収差の補正と青紫色領域の色収差の補正とを両立させることが望まれているのである。 
【００２６】
ところが、更に色収差補正機能を対物光学素子に持たせるのは、以下の２つの理由から現実的ではない。 
（１）  対物光学素子に、上述の２種類の球面収差を補正するための２つの位相構造を形成した場合、それらに加えて色収差を補正するための位相構造を更に設けると、それぞれの波長のレーザ光束が通過する位相構造の数が多くなるため、形状誤差による透過率低下が大きな問題を招くこととなる。 
（２）  光情報記録媒体間の球面収差を補正するための位相構造に、青紫色領域の色収差を補正するための機能を持たせることも可能であるが、かかる場合には、位相構造の形状が微細になるため、回折パターンの形状誤差による回折効率の低下の影響がより大きくなる。一方、位相構造の形状が微細にならないように設計を行ったとしても、光情報記録媒体間の球面収差補正機能、或いは、青紫色領域の色収差補正機能が不十分になるため、光情報記録媒体間の互換性と色収差の補正の両立が達成出来ない恐れがある。 
【００２７】
そこで、本発明においては、少なくとも前記第１光源から出射された光束が通過して前記対物光学素子に至るまでの光路中に近軸の色収差補正素子を配置することで、単玉の対物光学素子を用いたとしても、光情報記録媒体間の互換性と青紫領域の色収差の補正の両立を図り、３種類の異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしているのである。 
【００２８】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７の発明において、前記色収差補正素子は、少なくとも一つの光学素子を光軸方向に移動させることによって、色収差を補正することを特徴とする。 
【００２９】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項７の発明において、前記色収差補正素子は、色収差を補正する光学機能面を有することを特徴とする。 
【００３０】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記色収差補正素子は、前記第１光源からの光束のみが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする。 
【００３１】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記色収差補正素子は、前記第１光源乃至前記第３光源からの光束のいずれか少なくとも２つが通過するカップリングレンズを含むことを特徴とする。 
【００３２】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記色収差補正素子は、ビームエキスパンダ光学系を含むことを特徴とする。 
【００３３】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１２のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該第１位相構造の各パターン内の段差によりλ１の光束に付加される光路差は、λ１の整数倍であることを特徴とする。「重畳型回折構造」とは、少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも１つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、当該不連続な段差が設けられた輪帯が連続的に配された構造をいう。重畳型回折構造は、マルチレベル構造、ＤＯＥ構造ともいい、例えば回折構造は、光学素子の光学機能面が光軸を中心とした複数の輪帯に分割されていて、この輪帯がそれぞれ鋸歯状に形成されているものであるが、この１つの鋸歯部に、さらに所定数の階段形状を設けている構造である。これにより、光学素子に波長選択性を持った回折作用を与えることができる。なお階段形状の段数や階段の高さ、幅などは、適宜設計可能である。具体的には、特開平９−３０６０１８号に記載されている。 
【００３４】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１２のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であることを特徴とする。「鋸歯状回折構造」とは、例えば少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも１つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、光軸方向断面が鋸歯状の構造をいう。 
【００３５】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１２のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、光路差付与構造であることを特徴とする。光路差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ）構造、位相構造ともいう。 
【００３６】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１５のいずれかの発明において、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該第２位相構造の各パターン内の段差によりλ１の光束に付加される光路差は、λ１の整数倍であることを特徴とする。 
【００３７】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１５のいずれかの発明において、前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であることを特徴とする。 
【００３８】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１５のいずれかの発明において、前記第２位相構造は、光路差付与構造であることを特徴とする。 
【００３９】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ３の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ２の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ２の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ３の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする。 
【００４０】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１９の発明において、前記第１位相構造と前記第２位相構造が、重畳型回折構造である場合において、前記重畳型回折構造のパターンにおける段差により、前記波長λ１の光束に付加される光路差は、前記波長λ１の整数倍であることを特徴とする。 
【００４１】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０の発明において、前記第１位相構造と前記第２位相構造の各パターンに形成されたレベル面は、ベース非球面に沿って形成されていることを特徴とする。 
【００４２】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項２１の発明において、前記第１位相構造と前記第２位相構造のベース非球面は、前記波長λ１の光束を用いて前記厚さｔ１の保護基板を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う際に球面収差が最適となるように形成されていることを特徴とする。 
【００４３】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０〜２２のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の材料から形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は２であることを特徴とする。 
【００４４】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０〜２２のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする。 
【００４５】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０〜２２のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成され、第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする。 
【００４６】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０〜２２のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第１位相構造の各パターン内のレベル面数は５であり、前記第２位相構造は前記第１材料と前記第２材料の界面に形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３、４、５のいずれかであることを特徴とする。 
【００４７】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１９〜２６のいずれかの発明において、前記第１位相構造と前記第２位相構造が形成された光学面は、光軸を含む中央領域と、中央領域を囲む周辺領域とに分割されており、前記第１位相構造と前記第２位相構造は、それぞれ中央領域に形成されていることを特徴とする。 
【００４８】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に偶数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、入射した波長λ１の光束と波長λ２の光束に対して回折効果を発揮せず、入射した波長λ３の光束に対して回折効果を発揮し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする。 
【００４９】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、請求項２８の発明において、前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に８次、６次、２次のいずれかの次数の回折光を発生することを特徴とする。 
【００５０】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、請求項２９の発明において、前記第２位相構造が、重畳型回折構造である場合において、前記重畳型回折構造のパターンにおける段差により、前記波長λ１の光束に付加される光路差は、前記波長λ１の整数倍であることを特徴とする。 
【００５１】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０の発明において、前記第２位相構造の各パターンに形成されたレベル面は、ベース非球面に沿って形成されていることを特徴とする。 
【００５２】
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０又は３１の発明において、前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の材料から形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は２であることを特徴とする。 
【００５３】
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０又は３１の発明において、前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする。 
【００５４】
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０又は３１の発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成され、第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３又は４であることを特徴とする。 
【００５５】
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、請求項３０又は３１の発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第１材料と前記第２材料の界面に形成され、前記第２位相構造の各パターン内のレベル面数は３、４、５のいずれかであることを特徴とする。 
【００５６】
請求項３６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０〜３５のいずれかの発明において、前記第２位相構造が形成された光学面は、光軸を含む中央領域と、中央領域を囲む周辺領域とに分割されており、前記第２位相構造は、それぞれ中央領域に形成されていることを特徴とする。 
【００５７】
請求項３７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１８の発明において、前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に偶数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第２光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ２の厚さに起因する球面収差、或いは第１光源からの光束の波長λ１と、第２光源からの光束の波長λ２との波長差に起因する球面収差を補正し、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に奇数次数の回折光を発生し、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１と、前記第３光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ３の厚さに起因する球面収差を補正することを特徴とする。 
【００５８】
請求項３８に記載の光ピックアップ装置は、請求項３７の発明において、前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に８次、６次、２次のいずれかの次数の回折光を発生し、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束が入射した際に９次、７次、５次、３次のいずれかの次数の回折光を発生することを特徴とする。 
【００５９】
請求項３９に記載の光ピックアップ装置は、請求項３７又は３８の発明において、前記対物光学素子は、対物レンズはアッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の材料から形成されていることを特徴とする。 
【００６０】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置は、請求項３７又は３８の発明において、前記対物光学素子は、アッベ数νｄが４０〜８０の範囲内の第１材料と、アッベ数νｄが２０〜４０の範囲内の第２材料が光軸方向に接合された構成を有し、前記第１位相構造は前記第１材料の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第２材料の表面に形成されていることを特徴とする。 
【００６１】
請求項４１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、前記第１光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用のみによって、前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第２光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用および前記第１位相構造による作用によって、前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成され、 
前記第３光源から出射された光束は、前記非球面の屈折作用および前記第２位相構造による作用によって、前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポット形成されることを特徴とする。 
【００６２】
請求項４２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、前記第１位相構造は、前記波長λ１の光束に対して、ｎ１次の回折光を生じ、前記波長λ２の光束に対して、ｎ２次の回折光を生じ、前記波長λ３の光束に対して、ｎ３次の回折光を生じ、 
前記第２位相構造は、前記波長λ１の光束に対して、ｍ１次の回折光を生じ、前記波長λ２の光束に対して、ｍ２次の回折光を生じ、前記波長λ３の光束に対して、ｍ３次の回折光を生じることを特徴とする。ただし、ｎ１〜ｎ３、ｍ１〜ｍ３は自然数、ｎ１≠ｎ２、ｎ１≠ｎ３、ｍ１≠ｍ２、ｍ１≠ｍ３）である。 
【００６３】
請求項４３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４２のいずれかの発明において、前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであることを特徴とする。 
【００６４】
請求項４４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４３のいずれかの発明において、前記第１光情報記録媒体の保護基板の厚さｔ１は、０．１ｍｍ又は０．６ｍｍであることを特徴とする。 
【００６５】
請求項４５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４４のいずれかの発明において、前記波長λ２の光束を用いて前記第２光情報記録媒体の情報記録面に情報の記録及び／又は再生を行う際に、前記対物光学素子の温度変化に起因する屈折率変化に基づく球面収差を補正する温度補正素子を設けたことを特徴とする。 
【００６６】
請求項４６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４５のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、低融点ガラス製であることを特徴とする。 
【００６７】
請求項４７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４５のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、樹脂製であることを特徴とする。 
【００６８】
請求項４８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４５のいずれかの発明において、前記対物光学素子は、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする。 
【００６９】
請求項４９に記載の光ピックアップ装置は、請求項４７又は４８の発明において、前記樹脂は、直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させていることを特徴とする。 
【００７０】
請求項５０に記載の光ピックアップ装置は、請求項４９の発明において、前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする。 
│Ａ│  ＜  ８  ×  １０−５ 
ただし、Ａは次式で示される値； 
【００７１】
【数２】
2006134366.tif 000003
【００７２】
屈折率の温度変化について説明する。屈折率の温度変化は、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度ｔで微分することにより、上式２で表される。 
【００７３】
樹脂素材の場合は一般に第１項に比べて第２項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。たとえばＰＭＭＡ樹脂の場合、線膨張係数αは７×１０−５であり、上記式に代入すると、−１．２×１０−４となり、実測値とおおむね一致する。 
【００７４】
ここで、本発明では、微粒子、好ましくは無機微粒子を樹脂中に分散させることにより、実質的に上記式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。 
【００７５】
具体的には、従来は−１．２×１０−４程度であった変化を、絶対値で１０×１０−５未満に抑えることが好ましい。そして好ましくは８×１０−５未満、さらに好ましくは６×１０−５未満にすることが、光学設計、あるいは光学素子として好ましい。 
【００７６】
また第２項の寄与をさらに大きくして、当初の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって、屈折率が低下するのではなく、逆に屈折率が増加するような素材を得ることもできる。 
【００７７】
請求項５１に記載の光ピックアップ装置は、請求項５０の発明において、前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする。 
│Ａ│  ＜  ６  ×  １０−５
【００７８】
請求項５２に記載の光ピックアップ装置は、請求項５０又は５１の発明において、前記対物光学素子は、以下の条件を満たすことを特徴とする。 
０  ＜  Ａ  ＜  ８  ×  １０−４
【００７９】
請求項５３に記載の光ピックアップ装置は、請求項４９〜５２のいずれかの発明において、前記粒子は無機材料であることを特徴とする。 
【００８０】
請求項５４に記載の光ピックアップ装置は、請求項５３の発明において、前記無機材料が酸化物であることを特徴とする。 
【００８１】
請求項５５に記載の光ピックアップ装置は、請求項５４の発明において、前記酸化物が飽和酸化状態であることを特徴とする。 
【００８２】
請求項５６に記載の光ピックアップ装置は、請求項４９〜５５のいずれかの発明において、前記樹脂中に酸化防止剤が添加されていることを特徴とする。 
【００８３】
請求項５７に記載の光ピックアップ装置は、請求項４９〜５６のいずれかの発明において、前記樹脂と前記粒子との体積比が、９：１ないし３：２であることを特徴とする。 
【００８４】
請求項５８に記載の対物光学素子は、第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から出射される第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、 
前記対物光学素子は、前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、第１位相構造と第２位相構造の２つの位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子であり、 
前記第１光束乃至前記第３光束の何れか１つの光束の光利用効率が５０％以下であることを特徴とする。 
【００８５】
前記対物光学素子を１群構成とすることで、製造工程の簡略化、低コスト化、軽量化により、前記対物光学素子を駆動するためのアクチュエータの小型化が達成できる。また、第１位相構造で第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体との互換をとり、第２位相構造で第２光情報記録媒体と第３光情報記録媒体との互換をとり、更に、３つの光束のうち、何れか１つの光束の光利用効率を５０％以下とすることで、３つの波長間の倍率の差を小さく出来る。 
【００８６】
尚、ここでいう「光利用効率」とは、本発明の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１位相構造と第２位相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。 
【００８７】
請求項５９に記載の対物光学素子は、請求項５８に記載の発明において、前記光利用効率が５０％以下となる光束は前記第３波長であって、前記第１光束及び前記第２光束の光利用効率がともに７５％以上であることを特徴とする。 
【００８８】
光利用効率が５０％以下となる光束を第３波長とすると、第１波長λ１が第３波長λ３の略２倍の関係になる場合（例えば、第１波長λ１が青紫色波長であって、第３波長λ３が赤外波長である場合）においても、位相構造の作用により第３光束に対する球面収差を補正することが可能となるので、第３光情報記録媒体に対する記録／再生特性を向上できる。また、第１光束及び第２光束の光利用効率がともに７５％以上であるので、記録密度が大きく記録速度の高速化が要求される第１光情報記録媒体や第２光情報記録媒体への高速書き込みにも対応可能な対物光学素子を提供できる。 
【００８９】
請求項６０に記載の対物光学素子は、請求項５８又は５９に記載の発明において、前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする。 
【００９０】
第１位相構造として請求項６０に記載のような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造を使用すると、第２光束の位相を独立に制御できるので、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能である。結果として、第２光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供できる。 
【００９１】
請求項６１に記載の対物光学素子は、請求項６０に記載の発明において、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とするので、重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の２倍に相当する深さに設定することで、何れの波長の光束に対しても高い回折効率（透過率）を確保できる。 
【００９２】
請求項６２に記載の対物光学素子は、請求項６１に記載の発明において、前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする。重畳型回折構造では回折作用を受ける光束の回折効率は、１つ分の段差だけでなく、レベル面数にも依存する。このレベル面数を５に設定することで第２光束の回折効率を最大にすることが可能となる。 
【００９３】
請求項６３に記載の対物光学素子は、請求項５８又は５９に記載の発明において、前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。 
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２≧ｄｏｒ３ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【００９４】
第１位相構造として請求項６３に記載のような回折次数の波長選択性を有する鋸歯型回折構造を使用しても良く、何れの波長の光束に対して高い回折効率を有するとともに、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能となる。 
【００９５】
請求項６４に記載の対物光学素子は、請求項６３に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であり、前記回折次数ｄｏｒ３が１であることを特徴とする。第１光束の回折次数ｄｏｒ１を２とし、第２光束の回折次数ｄｏｒ２を１とし、第３光束の回折次数ｄｏｒ３を１とすると、第２光束に対する球面収差の補正特性を最良にすることができる。 
【００９６】
請求項６５に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至６４の何れか一項に記載の発明において、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする。 
【００９７】
第１位相構造として請求項６５に記載のような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造を使用すると、第３光束の位相を独立に制御できるので、第３光束に対する球面収差を良好に補正可能である。結果として、第３光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供できる。 
【００９８】
請求項６６に記載の対物光学素子は、請求項６５に記載の発明において、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、５×λ１であることを特徴とする。 
【００９９】
重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の５倍に相当する深さに設定すると、この段差により第２光束に付加される光路差は第２波長λ２の３倍となる。これにより、第１光束及び第２光束の透過率を向上することが可能となり、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体への高速書き込みにも対応可能な対物光学素子を提供できる。 
【０１００】
請求項６７に記載の対物光学素子は、請求項６６に記載の発明において、前記所定のレベル面数は２であることを特徴とする。重畳型回折構造のレベル面数を２に設定することで、第３光束の回折効率は４０％程度となり、３つの波長間の倍率の差を小さく保持しつつ、第３光束に対する球面収差を補正することが可能となる。これにより、３つの波長の光束間で対物光学素子以外の光学素子も共通化することができ、光ピックアップ装置の小型化や低コスト化を達成できる。 
【０１０１】
請求項６８に記載の対物光学素子は、請求項６７に記載の発明において、前記第３光束が前記重畳型回折構造に入射した場合に、その光量の殆どは２つの回折光に分配され、前記対物光学素子は前記２つの回折光のうち、焦点位置が前記対物光学素子から遠い方の回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。このようにレベル面数が設定された重畳型回折構造では、第３光束の光量の殆どは±１次回折光に振り分けられる。この２つの回折光のうち、焦点位置が対物光学素子から遠い方の回折光の球面収差を補正するように重畳型回折構造の回折ピッチを決定すると、第３光情報記録媒体に対する作動距離を十分に確保可能となる。 
【０１０２】
請求項６９に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至６４の何れか一項に記載の発明において、前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１’、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２’、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３’としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１’次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２’次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３’次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。 
ｄｏｒ１’＞ｄｏｒ２’≧ｄｏｒ３’ 
但し、ｄｏｒ１’は奇数である。 
【０１０３】
第２位相構造として請求項６９に記載のような回折次数の波長選択性を有する鋸歯型回折構造を使用しても良く、第１光束及び第２光束に対して高い回折効率を有するとともに、第３光束に対する球面収差を良好に補正可能となる。結果として、第３光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供できる。 
【０１０４】
請求項７０に記載の対物光学素子は、請求項６９に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１’が３であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が２であり、前記回折次数ｄｏｒ３’が２であることを特徴とする。第１光束の回折次数ｄｏｒ１’を３とし、第２光束の回折次数ｄｏｒ２’を２とし、第３光束の回折次数ｄｏｒ３’を１とすると、第３光束の回折効率は４５％程度となり、３つの波長間の倍率の差を小さく保持しつつ、第３光束に対する球面収差を補正することが可能となる。これにより、３つの波長の光束間で対物光学素子以外の光学素子も共通化することができ、光ピックアップ装置の小型化や低コスト化を達成できる。 
【０１０５】
請求項７１に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至７０の何れか一項に記載の発明において、前記第１位相構造は光源側の光学面上に形成され、前記第２位相構造は光情報記録媒体側の光学面上に形成されたことを特徴とする。これにより、補正する球面収差量が、第２位相構造よりも多い第１位相構造の輪帯ピッチを大きく確保することが可能となる。 
【０１０６】
請求項７２に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至７１の何れか一項に記載の発明において、前記第１波長に対する設計倍率をｍ１、前記第２波長に対する設計倍率をｍ２、前記第３波長に対する設計倍率をｍ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。 
ｍ１＝ｍ２＝０ 
−０．１５≦ｍ３≦０ 
【０１０７】
以上の式を満たすことで、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体に対する記録／再生時のトラッキング駆動により発生するコマ収差をゼロにすることができるとともに、第３光束に対する球面収差を良好に補正することが可能となる。 
【０１０８】
請求項７３に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の発明において、転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする。かかる低融点ガラスを用いることで、成形金型の長寿命化を図れるとともに、溶融時の粘性が低いので成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。このような転移点Ｔｇが４００℃以下の低融点ガラスとしては、住田光学社製のＫ−ＰＧ３２５，Ｋ−ＰＧ３７５がある。 
【０１０９】
請求項７４に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の発明において、樹脂製であることを特徴とする。前記対物光学素子に樹脂を用いることにより、安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量であるので、フォーカス駆動やトラッキング駆動用のアクチュエータの消費電力が少なくて済み、アクチュエータを小型にできる。また、溶融状態の粘性が低いので、成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。 
【０１１０】
請求項７５に記載の対物光学素子は、請求項５８乃至７２の何れか一項に記載の発明において、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする。ガラスの母材を用いることで、温度特性に優れる対物光学素子を提供できる。尚、樹脂層として使用する材料としては、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が製造上適している。 
【０１１１】
請求項７６に記載の対物光学素子は、請求項７４又は７５に記載の発明において、温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする。 
【０１１２】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を樹脂中に分散させると、樹脂の成形性を維持しつつ、温度変化に伴う屈折率変化が小さい材料が得られる。これにより、成形により安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量、且つ温度変化に伴う屈折率変化が小さい対物光学素子を提供することができる。 
【０１１３】
請求項７７に記載の対物光学素子は、第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置の対物光学素子において、 
前記対物光学素子は、前記第１乃及び第２光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、第１位相構造と第２位相構造の２つの位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子であり、 
前記保護基板厚ｔ１と前記保護基板厚ｔ２の違いに起因する球面収差、又は、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の違いに起因する球面収差のうち、少なくとも一方を前記第１位相構造で補正し、 
前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを前記第２位相構造で補正することを特徴とする。 
【０１１４】
前記対物光学素子を１群構成とすることで、製造工程の簡略化、低コスト化、軽量化によるアクチュエータの小型化が達成できる。また、第１位相構造で第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体との互換をとり、第２位相構造で前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを補正することで第１光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供することが可能になる。 
【０１１５】
請求項７８に記載の対物光学素子は、請求項７７に記載の発明において、前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする。 
【０１１６】
第１位相構造として請求項７８に記載のような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造を使用すると、第２光束の位相を独立に制御できるので、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能である。結果として、第２光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供できる。 
【０１１７】
請求項７９に記載の対物光学素子は、請求項７８に記載の発明において、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とするので、重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の２倍に相当する深さに設定することで、何れの波長の光束に対しても高い回折効率（透過率）を確保できる。 
【０１１８】
請求項８０に記載の対物光学素子は、請求項７９に記載の発明において、前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする。重畳型回折構造では回折作用を受ける光束の回折効率は、１つ分の段差だけでなく、レベル面数にも依存する。このレベル面数を５に設定することで第２光束の回折効率を最大にすることが可能となる。 
【０１１９】
請求項８１に記載の対物光学素子は、請求項７７に記載の発明において、前記第１位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。 
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【０１２０】
第１位相構造として請求項８１に記載のような回折次数の波長選択性を有する鋸歯型回折構造を使用しても良く、何れの波長の光束に対して高い回折効率を有するとともに、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能となる。 
【０１２１】
請求項８２に記載の対物光学素子は、請求項８１に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であることを特徴とする。第１光束の回折次数ｄｏｒ１を２とし、第２光束の回折次数ｄｏｒ２を１とすると、第２光束に対する球面収差の補正特性を最良にすることができる。 
【０１２２】
請求項８３に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８２の何れか一項に記載の発明において、前記第２位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１’、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１’次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２’次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。 
ｄｏｒ１’＞ｄｏｒ２’ 
【０１２３】
第２位相構造として請求項８３に記載のような回折次数の波長選択性を有する鋸歯型回折構造を使用すると、第１光束及び第２光束に対して高い回折効率を確保できる。具体的には、請求項８４から請求項８６に記載のような回折次数の組み合わせを使用すると良い。 
【０１２４】
請求項８４に記載の対物光学素子は、請求項８３に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１’が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が１であることを特徴とする。 
【０１２５】
請求項８５に記載の対物光学素子は、請求項８３に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１’が５であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が３であることを特徴とする。 
【０１２６】
請求項８６に記載の対物光学素子は、請求項８３に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１’が１０であり、前記回折次数ｄｏｒ２’が６であることを特徴とする。 
【０１２７】
請求項８７に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８２の何れか一項に記載の発明において、前記第２位相構造は、光路差付与構造であり、ｎを自然数としたとき、該光路差付与構造により前記第１光束に付加される光路差は前記第１波長λ１の５ｎ倍であり、該光路差付与構造により前記第２光束に付加される光路差は前記第２波長λ２の３ｎ倍であることを特徴とする。 
【０１２８】
第２位相構造として請求項１１０に記載のような付加光路差の波長選択性を有する光路差付与構造を使用してよい。一般的に、光路差付与構造は鋸歯型回折構造よりも輪帯ピッチを大きく確保することが可能であるので、光利用効率が高い対物光学素子を提供可能である。 
【０１２９】
請求項８８に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８７の何れか一項に記載の発明において、前記第１位相構造は光源側の光学面上に形成され、前記第２位相構造は光情報記録媒体側の光学面上に形成されたことを特徴とする。これにより、補正する球面収差量が、第２位相構造よりも多い第１位相構造の輪帯ピッチを大きく確保することが可能となる。 
【０１３０】
請求項８９に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８８の何れか一項に記載の発明において、前記第１波長に対する設計倍率をｍ１、前記第２波長に対する設計倍率をｍ２、前記第３波長に対する設計倍率をｍ３としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。 
ｍ１＝ｍ２＝０ 
【０１３１】
以上の式を満たすことで、第１光情報記録媒体及び第２光情報記録媒体に対する記録／再生時のトラッキング駆動により発生するコマ収差をゼロにすることができる。 
【０１３２】
請求項９０に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の発明において、転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする。かかる低融点ガラスを用いることで、成形金型の長寿命化を図れるとともに、溶融時の粘性が低いので成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。このような転移点Ｔｇが４００℃以下の低融点ガラスとしては、住田光学社製のＫ−ＰＧ３２５，Ｋ−ＰＧ３７５がある。 
【０１３３】
請求項９１に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の発明において、樹脂製であることを特徴とする。前記対物光学素子に樹脂を用いることにより、安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量であるので、フォーカス駆動やトラッキング駆動用のアクチュエータの消費電力が少なくて済み、アクチュエータを小型にできる。また、溶融状態の粘性が低いので、成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。 
【０１３４】
請求項９２に記載の対物光学素子は、請求項７７乃至８９の何れか一項に記載の発明において、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に前記第１位相構造又は前記第２位相構造が形成されていることを特徴とする。ガラスの母材を用いることで、温度特性に優れる対物光学素子を提供できる。尚、樹脂層として使用する材料としては、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が製造上適している。 
【０１３５】
請求項９３に記載の対物光学素子は、請求項９１又は９２に記載の発明において、温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする。 
【０１３６】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を樹脂中に分散させると、樹脂の成形性を維持しつつ、温度変化に伴う屈折率変化が小さい材料が得られる。これにより、成形により安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量、且つ温度変化に伴う屈折率変化が小さい対物光学素子を提供することができる。   
【０１３７】
請求項９４に記載の光ピックアップ装置は、第１光源から出射される第１波長λ１の第１光束を、保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第２光源から出射される第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を、保護基板厚ｔ２（ｔ１≦ｔ２）の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行い、第３光源から出射される第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を、保護基板厚ｔ３（ｔ２＜ｔ３）の第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットを形成することにより、情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置において、 
前記第１乃至第３光情報記録媒体に対して共通に用いられる対物光学素子であって、前記保護基板厚ｔ１と前記保護基板厚ｔ２の違いに起因する球面収差、又は、前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の違いに起因する球面収差のうち、少なくとも一方を補正するための位相構造を有するとともに、少なくとも一面が非球面である、１群構成の対物光学素子と、 
前記第１乃至第３光束の共通光路中に配置された回折光学素子であって、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造であって、前記第１光束と前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造が形成された回折光学素子と、を有することを特徴とする。 
【０１３８】
対物光学素子に、第１光情報記録媒体と第２光情報記録媒体との互換機能と、第１光情報記録媒体と第３光情報記録媒体との互換機能の両方を持たせると、３種類の光情報記録媒体への記録／再生に対応できる高機能な対物光学素子を得られるものの、対物光学素子の構成が複雑になるため、重量や製造コストが増大する。通常、光ピックアップ装置では、アクチュエータにより対物光学素子を高速駆動するため、アクチュエータの大型化や発熱量の増大に繋がる、という観点から対物光学素子の重量の増大は問題となる。また、対物光学素子の構成が複雑となると、必然的に対物光学素子の外径が大きくなるため、薄型の光ピックアップ装置には搭載できないという問題が生じる。 
【０１３９】
そこで、本発明の光ピックアップ装置は、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体との互換機能を対物光学素子に持たせて、前記第１光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体との互換機能を回折光学素子に持たせるようにした。これにより、前記対物光学素子を１群構成にすることが可能となり、前記対物光学素子の製造工程の簡略化、低コスト化、軽量化、小径化が達成できる。 
【０１４０】
また、前記回折光学素子に前記第１光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体との互換機能を持たせる場合には、第３光束のみを選択的に回折させる回折特性を持たせるのが、設計特性上最も好ましい。具体的には、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造とすると、かかる回折特性を持たせることが可能となる。 
【０１４１】
請求項９５に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４に記載の発明において、前記位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造であり、該重畳型回折構造は、前記第１光束と前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有することを特徴とする。 
【０１４２】
第１位相構造として請求項９５に記載のような回折作用の波長選択性を有する重畳型回折構造を使用すると、第２光束の位相を独立に制御できるので、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能である。結果として、第２光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる光ピックアップ装置を提供できる。 
【０１４３】
請求項９６に記載の光ピックアップ装置は、請求項９５に記載の発明において、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とする。 
【０１４４】
重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の２倍に相当する深さに設定することで、何れの波長の光束に対しても高い回折効率（透過率）を確保できる。 
【０１４５】
請求項９７に記載の光ピックアップ装置は、請求項９６に記載の発明において、前記所定のレベル面数は５であることを特徴とする。重畳型回折構造では回折作用を受ける光束の回折効率は、１つ分の段差だけでなく、レベル面数にも依存する。このレベル面数を５に設定することで第２光束の回折効率を最大にすることが可能となる。 
【０１４６】
請求項９８に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４に記載の発明において、前記位相構造は、鋸歯状回折構造であり、前記第１光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ１、前記第２光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ２、前記第３光束が前記鋸歯回折構造に入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数をｄｏｒ３としたとき、以下の式を満たすとともに、前記対物光学素子は、前記第１光束の前記ｄｏｒ１次回折光を前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第２光束の前記ｄｏｒ２次回折光を前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させ、前記第３光束の前記ｄｏｒ３次回折光を前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることを特徴とする。 
ｄｏｒ１＞ｄｏｒ２≧ｄｏｒ３ 
但し、ｄｏｒ１は偶数である。 
【０１４７】
第２位相構造として請求項９８に記載のような回折次数の波長選択性を有する鋸歯型回折構造を使用しても良く、第１光束及び第３光束に対して高い回折効率を有するとともに、第２光束に対する球面収差を良好に補正可能となる。結果として、第２光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供できる。 
【０１４８】
請求項９９に記載の光ピックアップ装置は、請求項９８に記載の発明において、前記回折次数ｄｏｒ１が２であり、前記回折次数ｄｏｒ２が１であり、前記回折次数ｄｏｒ３が１であることを特徴とする。これにより第２光束に対する球面収差の補正特性を最良にすることができる。 
【０１４９】
請求項１００に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至９９のいずれかに記載の発明において、前記位相構造は、前記対物光学素子の光源側の光学面上に形成されたことを特徴とする。これにより、補正する球面収差量が、第２位相構造よりも多い第１位相構造の輪帯ピッチを大きく確保することが可能となる。 
【０１５０】
請求項１０１に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１００のいずれかに記載の発明において、前記第１光束と前記第２光束はともに前記対物光学素子に対して平行光束の状態で入射することを特徴とするので、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体に対する記録／再生時のトラッキング駆動により発生するコマ収差をゼロにすることができる。 
【０１５１】
請求項１０２に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１０１のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、転移点Ｔｇが４００℃以下である低融点ガラス製であることを特徴とする。かかる低融点ガラスを用いることで、成形金型の長寿命化を図れるとともに、溶融時の粘性が低いので成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。このような転移点Ｔｇが４００℃以下の低融点ガラスとしては、住田光学社製のＫ−ＰＧ３２５，Ｋ−ＰＧ３７５がある。 
【０１５２】
請求項１０３に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１０１のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、樹脂製であることを特徴とする。前記対物光学素子に樹脂を用いることにより、安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量であるので、フォーカス駆動やトラッキング駆動用のアクチュエータの消費電力が少なくて済み、アクチュエータを小型にできる。また、溶融状態の粘性が低いので、成形により位相構造を良好に転写することが可能になる。 
【０１５３】
請求項１０４に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１０１のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、ガラス製のレンズの表面に、樹脂層を貼り合わせてなり、前記樹脂層の表面に位相構造が形成されていることを特徴とする。ガラスの母材を用いることで、温度特性に優れる対物光学素子を提供できる。尚、樹脂層として使用する材料としては、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が製造上適している。 
【０１５４】
請求項１０５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０３又は１０４に記載の発明において、温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を前記樹脂中に分散させていることを特徴とする。 
【０１５５】
温度変化に伴う屈折率変化率の符号が前記樹脂とは反対であって、直径が３０ｎｍ以下である粒子を樹脂中に分散させると、樹脂の成形性を維持しつつ、温度変化に伴う屈折率変化が小さい材料が得られる。これにより、成形により安定した性能で安価に大量生産することが可能となるとともに、軽量、且つ温度変化に伴う屈折率変化が小さい対物光学素子を提供することができる。 
【０１５６】
請求項１０６に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１０５のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを補正するための位相構造をさらに有することを特徴とする。 
【０１５７】
前記第１位相構造で第１光情報記録媒体と第３光情報記録媒体との互換をとり、前記第２位相構造で前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する球面収差、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する最良像点移動、環境温度が変化した際に発生する球面収差のうち、少なくとも１つを補正することで第１光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる対物光学素子を提供することが可能になる。 
【０１５８】
請求項１０７に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１０６の何れか一項に記載の発明において、前記第３光束は、前記回折光学素子の重畳型回折構造により発散光束に変換された後、前記対物光学素子に入射することを特徴とする。前記第３光束を前記回折光学素子の重畳型回折構造により発散光束に変換して、前記対物光学素子に入射させることで、保護基板厚ｔ１と保護基板厚ｔ３の違いに起因する球面収差を補正することが可能となる。 
【０１５９】
請求項１０８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、前記回折光学素子に形成された前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数は４０から８０の範囲内であって、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、５×λ１であることを特徴とする。 
【０１６０】
前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数が４０から８０の範囲内である場合には、前記重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の５倍に相当する深さに設定すると、この段差により第２光束に付加される光路差は第２波長λ２の３倍となる。これにより、前記回折光学素子の第１光束及び第２光束に対する透過率を向上することが可能となり、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体への高速書き込みにも対応可能な光ピックアップ装置を提供できる。 
【０１６１】
請求項１０９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０８に記載の発明において、前記重畳型回折構造の前記所定のレベル面数は２であることを特徴とする。前記重畳型回折構造のレベル面数を２に設定することで、前記第３光束の回折効率の設計値を最大にできる。 
【０１６２】
請求項１１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０７に記載の発明において、前記回折光学素子に形成された前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数は２０から４０の範囲内であって、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、７×λ１であることを特徴とする。 
【０１６３】
前記重畳型回折構造のｄ線におけるアッベ数が２０から４０の範囲内である場合には、前記重畳型回折構造の１つ分の段差を、光路差換算で第１波長λ１の７倍に相当する深さに設定すると、この段差により第２光束に付加される光路差は第２波長λ２の４倍となる。これにより、前記回折光学素子の第１光束及び第２光束に対する透過率を向上することが可能となり、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体への高速書き込みにも対応可能な光ピックアップ装置を提供できる。 
【０１６４】
請求項１１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１０の発明において、前記回折光学素子の重畳型回折構造において、前記所定のレベル面数は３又は４であることを特徴とする。前記重畳型回折構造のレベル面数を３又は４に設定することで、第３光束の回折効率の設計値を最大にできる。 
【０１６５】
請求項１１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１０７の発明において、前記回折光学素子は、ｄ線におけるアッベ数が４５から６５の範囲内であって、且つｄ線における屈折率が１．４５から１．５５の範囲内である材料Ｃと、ｄ線におけるアッベ数が２０から４０の範囲内であって、且つｄ線における屈折率が１．５５から１．７０の範囲内である材料Ｄとを光軸方向に積層した構成を有し、前記重畳型回折構造は、前記材料Ｃと前記材料Ｄの境界面に形成されたことを特徴とする。 
【０１６６】
前記回折光学素子を請求項１１２に記載のような構成とすると、何れの波長の光束に対しても透過率（回折効率）が高い回折光学素子が得られるので、何れの光情報記録媒体への高速書き込みにも対応可能な光ピックアップ装置を提供できる。 
【０１６７】
請求項１１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１２に記載の発明において、前記重畳型回折構造の１つ分の段差により前記第１光束に付加される光路差は、２×λ１であることを特徴とするので、それぞれの波長の光束の透過率（回折効率）の設計値を最大にできる。 
【０１６８】
請求項１１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１３に記載の発明において、前記回折光学素子の重畳型回折構造において、前記所定のレベル面数は５又は６であることを特徴とするので、それぞれの波長の光束の透過率（回折効率）の設計値を最大にできる。 
【０１６９】
請求項１１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１１４の何れか一項に記載の発明において、前記回折光学素子は、前記第１光束の発散角を変換して前記対物光学素子に入射させるカップリング光学素子であることを特徴とする。第１光束の発散角を変換して前記対物光学素子に入射させるカップリング光学素子に、回折光学素子の機能を持たせることで、光ピックアップ装置の部品点数を削減できる。 
【０１７０】
請求項１１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１１５の何れか一項に記載の発明において、前記回折光学素子は、前記第１光束の光束径を変換して前記対物光学素子に入射させるビームエキスパンダー光学系であることを特徴とする。第１光束の光束径を変換して前記対物光学素子に入射させるビームエキスパンダー光学系に、回折光学素子の機能を持たせることで、光ピックアップ装置の部品点数を削減できる。 
【０１７１】
請求項１１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１１６の何れか一項に記載の発明において、前記対物光学素子は、前記回折光学素子と一体となってトラッキング駆動を行うことを特徴とする。前記第３光情報記録媒体に対する記録／再生時のトラッキング駆動により発生するコマ収差をゼロにすることができるので、良好なトラッキング特性が得られる。 
【０１７２】
請求項１１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１１７の何れか一項に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１光源と前記対物光学素子の間の光路中に配置され、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に発生する前記対物光学素子の最良像点移動を補正するための回折構造が形成された色収差補正光学素子を有することを特徴とするので、前記第１光情報記録媒体に対する記録／再生特性に優れる光ピックアップ装置を提供することが可能になる。 
【０１７３】
請求項１１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１１８に記載の発明において、前記色収差補正光学素子は、前記回折光学素子と同一の光学素子であることを特徴とする。前記第１光情報記録媒体と前記第３光情報記録媒体との互換機能を有する回折光学素子に、色収差補正素子の機能を持たせることで、光ピックアップ装置の部品点数を削減できる。 
【０１７４】
請求項１２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１１９の何れか一項に記載の発明において、前記光ピックアップ装置は、前記第１波長λ１が±１０ｎｍの範囲内で変化した際に前記対物光学素子で発生する球面収差、環境温度が変化した際に前記対物光学素子で発生する球面収差のうち、少なくとも一方を補正するための球面収差補正機構を有することを特徴とするので、前記第１光源の発振波長に対する公差を広げることができ、また、使用可能な温度範囲を広げることが可能となる。 
【０１７５】
請求項１２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２０の記載の発明において、前記球面収差補正機構は、光軸方向に移動することで前記対物光学素子への光束の入射角を変化させることが可能な移動光学素子と、該移動光学素子を光軸方向に移動するためのアクチュエータとを有することを特徴とするので、前記移動光学素子を光軸方向に移動させて球面収差を補正する場合は、球面収差の補正範囲を広く確保できる。 
【０１７６】
請求項１２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２１の記載の発明において、前記移動光学素子は、前記回折光学素子であることを特徴とするので、前記第１光情報記録媒体と第前記３光情報記録媒体との互換機能を有する前記回折光学素子を、光軸方向に移動させることで、光ピックアップ装置の部品点数を削減できる。 
【０１７７】
請求項１２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２２に記載の発明において、前記球面収差補正機構は、液晶素子であることを特徴とする。前記液晶素子により球面収差を補正する場合は、可動部がなくて済むので光ピックアップ装置の小型化に有利である。 
【０１７８】
請求項１２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項９４乃至１２３の何れか一項に記載の発明において、前記対物光学素子を振り子駆動するアクチュエータをさらに有し、前記第３光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う際に、前記対物光学素子のトラッキング駆動に追従して、前記アクチュエータにより前記対物光学素子を振り子駆動することを特徴とするので、前記第３光情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う際に、前記対物光学素子の傾きにより発生するコマ収差と、前記対物光学素子のトラッキング駆動により発生するコマ収差を相殺することで、常に良好なトラッキング特性が得られる。 
【０１７９】
本明細書中において、対物光学素子とは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指すものとする。 
【発明の効果】
【０１８０】
本発明によれば、位相構造を有し、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤを含む、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対物光学系を搭載した光ピックアップ装置であって、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及び対物光学素子を得ることができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０１８１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本実施の形態にかかる光ピックアップ装置について説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。 
【０１８２】
図１は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。 
【０１８３】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ１（第２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３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭ、ＢＤ用の光検出器ＰＤ、入射したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面であって光源側に第１位相構造、光ディスク側に第２位相構造を設けた対物光学素子ＯＬ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、第１乃至第３光束が共通して通過する共通光路内に配置され、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされた第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２とから構成されたビームエキスパンダーＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、１／４波長板ＱＷＰ、情報記録面ＲＬ１からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮ、第１光束のみが通過する専用光路内に配置され第１光束を平行光束に変換する第１コリメータＣＯＬ１、第２光束と第３光束を平行光束に変換する第２コリメータＣＯＬ２とから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。 
【０１８４】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザＬＤを発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、図１において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射された後、コリメータにより平行光束に変換され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、１／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物光学素子ＯＬに平行光の状態で入射した後、そこからＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。このとき、対物光学素子ＯＬの非球面の有する屈折作用のみか、あるいは該屈折作用と、第１位相構造および第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによってＢＤの情報記録面ＲＬ１に集光スポット形成されるようになっている。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０１８５】
情報記録面ＲＬ１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ＯＬ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。 
【０１８６】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第２光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１において破線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射された後、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学素子ＯＬに平行光の状態で入射した後、そこからＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。このとき、対物光学素子ＯＬの非球面の有する屈折作用と、第１位相構造および第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによってＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に集光スポット形成されるようになっている。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０１８７】
情報記録面ＲＬ２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ＯＬ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、プリズム内で２回反射された後、第１の受光部ＤＳ１に収束する。そして、第１の受光部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。 
【０１８８】
また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第３光束が射出されるように、レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、プリズムＰＳで反射された後、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径された後、１／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学素子ＯＬに平行光又は弱有限発散光の状態で入射した後、そこからＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。このとき、対物光学素子ＯＬの非球面の有する屈折作用と、第１位相構造および第２位相構造の少なくとも一方によって与えらえる光学作用との組合せによってＣＤの情報記録面ＲＬ３に集光スポット形成されるようになっている。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０１８９】
情報記録面ＲＬ３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ＯＬ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光部ＤＳ２に収束する。そして、第２の受光部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。 
【０１９０】
尚、本実施の形態において、ＢＤ用の第１光束又はＤＶＤ用の第２光束を入射した対物光学素子ＯＬに、温度変化に起因して屈折率変化が生じた場合、それに応じて温度補正素子であるビームエキスパンダＥＸＰのレンズＬ１をアクチュエータＡＣ２により光軸方向に移動させことで、発生する球面収差を補正することができる。 
【０１９１】
或いは、本実施の形態において、対物光学素子ＯＬに、ＢＤ用の第１光束が入射した場合に、色収差補正素子であるビームエキスパンダＥＸＰのレンズＬ１をアクチュエータＡＣ２により光軸方向に移動させことで、発生する色収差を補正することができる。 
【０１９２】
このような温度補正素子又は色収差補正素子は、ビームエキスパンダＥＸＰに限らず、第１コリメータＣＯＬ１としても良い。かかる場合、第１コリメータＣＯＬ１を光軸方向に移動しても良いが、その光学面に位相構造を設けることで、温度変化に起因した屈折率変化に基づく球面収差や色収差を補正することができる。 
【０１９３】
上述した対物光学素子ＯＬは、ガラスもしくは、直径が３０ｎｍ以下の酸化物を分散させた樹脂を用いて形成されると好ましい。 
【０１９４】
一般に、透明な樹脂材料に微粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粉末を透過光束の波長より小さい大きさにすることにより、散乱が事実上発生しないようにできることがわかってきた。 
【０１９５】
さてプラスティック樹脂（単に樹脂ともいう）は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が生じないようにすることも知られている。本発明の光学素子は、母材となる樹脂に３０ナノメートル以下、好ましくは２０ナノメートル以下、さらに好ましくは１０〜１５ナノメートルの無機粒子を分散させた材料で形成されている。このため、屈折率の温度依存性が無いか、あるいはきわめて低い光学素子を提供できる。 
【０１９６】
たとえば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させている。母材となるプラスティックは、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。 
【０１９７】
後述するように、樹脂と粒子との混合・分散は、光学素子の射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合・分散した後は、光学素子に成形される迄、冷却・固化されないことが好ましい。 
【０１９８】
なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。 
【０１９９】
比率では、上記の例では８０：２０、すなわち４：１であるが、９０：１０（９：１）から６０：４０（３：２）までの間で適宜調整可能である。９：１よりも少ないと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に３：２を越えると樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。 
【０２００】
微粒子は無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。 
【０２０１】
無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスティック樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく、また酸化物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザー光を照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。 
【０２０２】
また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。ちなみに、母材となるプラスティック樹脂は、特願2002-308933号、特願2002-309040号、特願2002-308964号等に記載されているような樹脂を適宜好ましく採用することができる。 
【０２０３】
次に、本実施の形態の対物光学素子を成形する方法について説明する。先に述べたとおり、プラスティック樹脂中に粒子を分散させる技術については、粒子に電荷を持たせるといった方法が知られている。 
【０２０４】
たとえば、ペレット状のプラスティック樹脂をチャンバーに充填しておき、このチャンバー内に粒子を注入・分散させ、このチャンバー内を加熱して、プラスティック樹脂を溶融させる。こうすると、分散しておいた粒子が溶融したプラスティック樹脂中に分散される。この際、沈殿を防止するために攪拌したり、電界・磁界をかけたり、超音波を付与することも可能である。 
【０２０５】
また、溶融させたプラスティック樹脂を射出成形する際に、インラインミキサーなどを用いて粒子を添加するといった方法も考えられる。この場合はライン上で螺旋状に混合されるので、分散状態を好ましく作り出すことが可能である。 
【０２０６】
ここで、微粒子を分散させたプラスティック樹脂を、一端冷却・固化させたのち、再度溶融させて射出成形すると、再加熱・再溶融によって、分散状態が変化したり、粒子周辺の樹脂に微小な焼けが発生する可能性があるので、好ましくない。特に焼けが生じた場合、焼けの部位によって光線透過率が低下してしまい、光学素子として使用できなくなる恐れがある。 
【０２０７】
したがって、一度プラスティック樹脂を溶融させ、かつ粒子を分散させたら、溶融かつ分散した状態を保持したまま、成形品を得ることが好ましい。即ち、溶融した状態のプラスティック樹脂中に、直径が３０ナノメートル以下の粒子を分散させた後、溶融状態を保ったまま金型内に流入させて、成形品を得ることが好ましい。 
【０２０８】
以上の実施の形態では、高密度光ディスクの例としてＢＤをあげたが、ＨＤ  ＤＶＤであっても、同様にして互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える。又、以下に述べる実施例１〜４では、対物レンズの周辺領域が、回折構造のない非球面であって、所定波長の光束が通過するときは、屈折作用のみによりフレア光を発生させて適切な集光スポットを形成するようにしているが、フレア光の悪影響を回避し開口制限を積極的に行うために、実施例５のように、ここに回折構造を設けることもできる。 
【０２０９】
（実施例１） 
次に、実施例について説明する。実施例１は、図１に示す光ピックアップ装置に好適な対物光学素子のものである。実施例１のレンズデータを表１に示す。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）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。 
【０２１０】
【表１】
2006134366.tif 000004
【０２１１】
本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造に、重畳型回折構造を用いている。尚、対物光学素子の光学面は、それぞれ数３式に、表１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。 
【０２１２】
【数３】
2006134366.tif 000005
【０２１３】
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。 
【０２１４】
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４式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。 
【０２１５】
【数４】
2006134366.tif 000006
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。 
【０２１６】
（実施例２） 
実施例２は、図１に示す光ピックアップ装置に好適な対物光学素子のものである。実施例２のレンズデータを表２に示す。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造に、ブレーズ型回折構造を用いており、第２位相構造に、重畳型回折構造を用いている。 
【０２１７】
【表２】
2006134366.tif 000007
【０２１８】
（実施例３） 
実施例３は、図１に示す光ピックアップ装置と同じ構成であるが、ＢＤの代わりにＨＤ  ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に好適な対物光学素子のものである。実施例３のレンズデータを表３に示す。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造に、重畳型回折構造を用いている。 
【０２１９】
【表３】
2006134366.tif 000008
【０２２０】
（実施例４） 
実施例４は、図１に示す光ピックアップ装置と同じ構成であるが、ＢＤの代わりにＨＤ  ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に好適な対物光学素子のものである。実施例４のレンズデータを表４に示す。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造に、ブレーズ型回折構造を用いており、第２位相構造に、重畳型回折構造を用いている。 
【０２２１】
【表４】
2006134366.tif 000009
【０２２２】
（実施例５） 
実施例５は、図１に示す光ピックアップ装置と同じ構成であるが、ＢＤの代わりにＨＤ  ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に好適な対物光学素子のものである。実施例５のレンズデータを表５に示す。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造に、重畳型回折構造を用いている。 
【０２２３】
【表５】
2006134366.tif 000010
【０２２４】
［第２の実施の形態］ 
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図２を用いて本発明の対物光学素子及びこの対物光学素子を用いた光ピックアップ装置について説明する。 
【０２２５】
図２は、高密度光ディスクＢＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。ＢＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。 
【０２２６】
光ピックアップ装置ＰＵ２は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭ、ＢＤ用の光検出器ＰＤ、対物光学素子ＯＬ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、カップリング光学素子又は移動光学素子であるコリメータＣＯＬ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮ、１／４波長板ＱＷＰ、ＢＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、ＤＶＤとＣＤの開口制限を行う波長選択フィルタＷＦとから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。 
【０２２７】
光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメータＣＯＬから第１光束が平行光束の状態で射出されるようにコリメータＣＯＬの位置を、図２で実線の位置になるよう１軸アクチュエータＡＣ２により調整する。その後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。図２において実線でその光線経路を描いたように、青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換された後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、波長選択フィルタＷＦを透過した後、対物光学素子ＯＬによってＢＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０２２８】
情報記録面ＲＬ１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ＯＬ、絞りＳＴＯを透過した後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより再び円偏光から直線偏光に変換され、コリメータＣＯＬにより収斂光束にされ、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。 
【０２２９】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメータＣＯＬから第２光束が平行光束の状態で射出されるようにコリメータＣＯＬの位置を、図２で点線の位置になるよう１軸アクチュエータＡＣ２により調整する。このときのコリメータＣＯＬの位置は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合よりも対物光学素子ＯＬに近い位置である。その後、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。図２において破線でその光線経路を描いたように、第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、プリズムＰＳ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換された後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより直線偏光から円偏光に変換され、波長選択フィルタＷＦにより光束径が規制された後、対物光学素子ＯＬによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０２３０】
情報記録面ＲＬ１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ＯＬ、波長選択フィルタＷＦを透過した後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより再び円偏光から直線偏光に変換され、コリメータＣＯＬにより収斂光束にされ、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第１の受光部ＤＳ１上に収束する。そして、第１の受光部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。 
【０２３１】
また、光ピックアップ装置ＰＵ２において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメータＣＯＬがＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合と同じ位置（図２で点線の位置）となるように１軸アクチュエータＡＣ２により調整する。その後、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。図２において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、プリズムＰＳ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、コリメータＣＯＬにより発散光束に変換された後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより直線偏光から円偏光に変換され、波長選択フィルタＷＦにより光束径が規制された後、対物光学素子ＯＬによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学素子ＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。 
【０２３２】
情報記録面ＲＬ１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ＯＬ、波長選択フィルタＷＦを透過した後、１／４波長板ＱＷＰを通過することにより再び円偏光から直線偏光に変換され、コリメータＣＯＬにより収斂光束にされ、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、プリズムＰＳ内で２回反射した後、第２の受光部ＤＳ２上に収束する。そして、第２の受光部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。 
【０２３３】
本実施形態における対物光学素子ＯＬは、両面が非球面とされ、光源側の非球面上に鋸歯状回折構造が形成されている。この鋸歯状回折構造は、ＢＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いに起因する球面収差を補正するための位相構造であり、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数ｄｏｒ１は２とされ、第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数ｄｏｒ２は１とされ、第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち最大の回折光量を有する回折次数ｄｏｒ３は１とされ、製造波長（ブレーズ化波長λＢ）は４０５ｎｍとされている。 
【０２３４】
このように回折次数の波長依存性が決定された鋸歯状回折構造の回折効率は、第１光束に対しては１００％、第２光束に対しては８８．３％、第３光束に対しては１００％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率を有している。 
【０２３５】
また、本実施形態におけるコリメータＣＯＬは、両面が非球面とされ、光ディスク側の非球面上に重畳型回折構造が形成されている。この重畳型回折構造は、第１光束と第２光束を回折せず、第３光束を回折させるような回折作用の波長選択性を有し、１つ分の段差は光路差換算で第１波長λ１の７倍に相当する深さに設定されており、各パターン内に形成されたレベル面数は４とされ、レベル面数４に対応した３段分の高さだけ段をシフトさせた構造である。 
【０２３６】
コリメータＣＯＬの第１波長λ１に対する屈折率は１．６４９２３１であるので、１つ分の段差Δ１は、Δ１＝７・０．４０５／（１．６４９２３１−１）＝４．３６７μｍである。 
【０２３７】
段差Δ１により第１光束に付加される光路差Ｌは、第１波長λ１の２倍であるので、第１光束は重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。 
【０２３８】
また、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍは、コリメータＣＯＬの第２波長λ２に対する屈折率が１．５９２６７５であるので、Ｍ＝４．３６７×（１．５９２６７５−１）／０．６５５＝３．９５であり、第２波長λ２のほぼ４倍となり、第２光束も重畳型回折構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。 
【０２３９】
一方、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎは、コリメータＣＯＬの第３波長λ３に対する屈折率が１．５８３８３３であるので、Ｎ＝４．３６７×（１．５８３８３３−１）／０．７８５＝３．２４であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２４となる。１つのパターン内のレベル面数は４であるので、パターン１つ分ではちょうど第３光束の位相差は４×２π×０．２４≒２πとなり、１次回折光が発生する。 
【０２４０】
このように、重畳型回折構造は第３光束のみを選択的に回折させることにより、コリメータＣＯＬに入射した第３光束を発散光束に変換して、ＢＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。 
【０２４１】
尚、重畳型回折構造で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は８８．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は８１．０％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。 
【０２４２】
尚、コリメータＣＯＬを１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。コリメータＣＯＬの位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、第１光源ＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズ系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、高密度光ディスクの保護層の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。 
【０２４３】
又、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する方法として、上述のようにレンズを光軸方向に駆動させる方法以外に、液晶を利用した位相制御素子を用いても良い。かかる位相制御素子により球面収差を補正する方法は公知であるので、ここでは詳細な説明は割愛する。 
【０２４４】
又、本実施の形態においては、ＤＶＤ／ＣＤ用レーザモジュールＬＭと、青紫色半導体レーザＬＤ１別々に用いる構成としたが、これに限らず、それぞれの波長の光束を射出する発光点を１つのチップ上に形成した光源や、それぞれの波長の光束を射出する光源を１つの筐体内に納めた光源を用いても良い。 
【０２４５】
又、２軸アクチュエータＡＣ１の替わりに、対物光学素子ＯＬを振り子駆動可能な３アクチュエータを使用し、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う際に、対物光学素子ＯＬのトラッキング駆動に追従して対物光学素子ＯＬを振り子駆動させる構成とすると、対物光学素子ＯＬの傾きにより発生するコマ収差と、対物光学素子のトラッキング駆動により発生するコマ収差を相殺することで、常に良好なトラッキング特性が得られる。この場合は、対物光学素子ＯＬのトラッキング駆動の方向と量を検出して、振り子駆動の方向と量を決定する為の検出手段を有するのが好ましい。 
【０２４６】
（実施例６） 
次に、実施例について説明する。実施例６は、図２に示す光ピックアップ装置を、ＢＤ及びＤＶＤについて情報記録及び／又は再生を可能とした場合における好適な対物光学素子のものである。本実施例の対物光学素子は、第１位相構造に重畳型回折構造を用い、第２位相構造にブレーズ型（鋸歯型）回折構造を用いている。実施例６のレンズデータを表６に示す。 
【０２４７】
【表６】
2006134366.tif 000011
【０２４８】
（実施例７） 
実施例７は、図２に示す光ピックアップ装置を、ＢＤ及びＤＶＤについて情報記録及び／又は再生を可能とした場合における好適な対物光学素子のものである。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造にブレーズ型（鋸歯型）回折構造を用いている。実施例７のレンズデータを表７に示す。 
【０２４９】
【表７】
2006134366.tif 000012
【０２５０】
（実施例８） 
実施例８は、図２に示す光ピックアップ装置を、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤについて情報記録及び／又は再生を可能とした場合における好適な対物光学素子のものである。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造にブレーズ型（鋸歯型）回折構造を用いている。実施例８のレンズデータを表８に示す。 
【０２５１】
【表８】
2006134366.tif 000013
【０２５２】
（実施例９） 
実施例９は、図２に示す光ピックアップ装置を、ＨＤ  ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤについて情報記録及び／又は再生を可能とした場合における好適な対物光学素子のものである。本実施例の対物光学素子は、第１位層構造及び第２位層構造にブレーズ型（鋸歯型）回折構造を用いている。実施例９のレンズデータを表９に示す。 
【０２５３】
【表９】
2006134366.tif 000014
【０２５４】
（実施例１０） 
実施例１０は、図２に示す光ピックアップ装置の対物光学素子とコリメータとから構成される光学系として最適なものである。本実施例の対物光学素子には位相構造としてブレーズ型（鋸歯型回折構造）が形成されており、コリメータには重畳型回折構造が形成されている。実施例１０のレンズデータを表１０に示す。 
【０２５５】
【表１０】
2006134366.tif 000015
【図面の簡単な説明】
【０２５６】
【図１】第１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。
【図２】第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０２５７】
ＡＣ１ ２軸アクチュエータ 
ＡＣ２ １軸アクチュエータ 
ＢＳ１ 偏光ビームスプリッタ 
ＢＳ２ 偏光ビームスプリッタ 
ＣＬ１ レンズ 
ＣＯＬ  コリメータ 
ＣＯＬ１ 第１コリメータ 
ＣＯＬ２ 第２コリメータ 
ＤＳ１ 第１受光部 
ＤＳ２ 第２受光部 
ＥＰ１ 第１発光点 
ＥＰ２ 第１発光点 
ＥＸＰ ビームエキスパンダ 
Ｌ１ レンズ 
Ｌ２ レンズ 
ＬＤ 青紫色半導体レーザ 
ＬＭ レーザモジュール 
ＯＬ 対物光学素子 
ＰＤ 光検出器 
ＰＬ１ 保護層 
ＰＬ２ 保護層 
ＰＬ３ 保護層 
ＰＳ プリズム 
ＰＵ１ 光ピックアップ装置 
ＱＷＰ １／４波長板 
ＲＬ１ 情報記録面 
ＲＬ２ 情報記録面 
ＲＬ３ 情報記録面 
ＳＥＮ センサーレンズ 
ＷＦ  波長選択フィルタ 
【図１】
2006134366.tif 000017
【図２】
2006134366.tif 000018