(57)【要約】      （修正有）【課題】高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置用の回折光学素子、光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１の光ピックアップ装置ＰＵ１は、波長４００ｎｍ程度の光束を射出する第１の光源としての青紫色半導体レーザＬＤ１と第１の光ディスクＯＤ１の情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の光検出器ＰＤ１とが一体化された第１のモジュールＭＤ１、波長６５０ｎｍ程度の光束を出射する第２の光源としての赤色半導体レーザＬＤ２と第２の光ディスクＯＤ２の情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の光検出器ＰＤ２とが一体化された第２のモジュールＭＤ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＬ、絞りＳＴ、第１の対物レンズＯＢＪ１、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータＡＣ等から概略構成される。【選択図】      図３
2004326862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝４                                                  （１）
ｎ２＝２                                                                                                    （２）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （４）
２．６（μｍ）＜ｄ＜３．２（μｍ）                                            （５）
【請求項２】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たす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用の回折光学素子。
３７０（ｎｍ）＜λＢ＜４１０（ｎｍ）                      （６）
【請求項３】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
７１０（ｎｍ）＜λＢ’＜７９０（ｎｍ）                      （７）
【請求項４】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝５                                                  （８）
ｎ２＝３                                                                                                    （９）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１０）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１１）
３．３（μｍ）＜ｄ＜４．２（μｍ）                                            （１２）
【請求項５】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
３８０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （１３）
【請求項６】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項４又は５に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６９０（ｎｍ）                      （１４）
【請求項７】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝６                                                  （１５）
ｎ２＝４                                                                                                    （１６）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１７）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１８）
４．４（μｍ）＜ｄ＜５．０（μｍ）                                            （１９）
【請求項８】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たす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用の回折光学素子。
４１０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （２０）
【請求項９】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６３０（ｎｍ）                      （２１）
【請求項１０】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝７                                                  （２２）
ｎ２＝４                                                                                                    （２３）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （２４）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （２５）
４．７（μｍ）＜ｄ＜５．７（μｍ）                                            （２６）
【請求項１１】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
３８５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （２７）
【請求項１２】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
６５０（ｎｍ）＜λＢ’＜７１０（ｎｍ）                      （２８）
【請求項１３】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝８                                                  （２９）
ｎ２＝５                                                                                                    （３０）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３１）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３２）
５．６（μｍ）＜ｄ＜６．５（μｍ）                                            （３３）
【請求項１４】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
３９５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （３４）
【請求項１５】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （３５）
【請求項１６】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の回折光学素子。
ｎ１＝１０                                                （３６）
ｎ２＝６                                                                                                    （３７）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３８）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３９）
６．９（μｍ）＜ｄ＜８．１（μｍ）                                            （４０）
【請求項１７】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
３９０（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （４１）
【請求項１８】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （４２）
【請求項１９】
前記第１波長λ１は、４０５±２０ｎｍの範囲内であり、前記第２波長λ２は、６５５±２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
【請求項２０】
前記回折構造は、光軸方向断面形状が鋸歯状であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
【請求項２１】
前記回折構造は、光軸方向断面形状が階段状であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
【請求項２２】
前記回折光学素子は対物レンズであることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子。
【請求項２３】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝４                                                  （１）
ｎ２＝２                                                                                                    （２）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （４）
２．６（μｍ）＜ｄ＜３．２（μｍ）                                            （５）
【請求項２４】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の光ピックアップ装置。
３７０（ｎｍ）＜λＢ＜４１０（ｎｍ）                      （６）
【請求項２５】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の光ピックアップ装置。
７１０（ｎｍ）＜λＢ’＜７９０（ｎｍ）                      （７）
【請求項２６】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝５                                                  （８）
ｎ２＝３                                                                                                    （９）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１０）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１１）
３．３（μｍ）＜ｄ＜４．２（μｍ）                                            （１２）
【請求項２７】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２６に記載の光ピックアップ装置。
３８０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （１３）
【請求項２８】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２６又は２７に記載の光ピックアップ装置。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６９０（ｎｍ）                      （１４）
【請求項２９】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝６                                                  （１５）
ｎ２＝４                                                                                                    （１６）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１７）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１８）
４．４（μｍ）＜ｄ＜５．０（μｍ）                                            （１９）
【請求項３０】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たす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。
４１０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （２０）
【請求項３１】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２９又は３０に記載の光ピックアップ装置。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６３０（ｎｍ）                      （２１）
【請求項３２】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝７                                                  （２２）
ｎ２＝４                                                                                                    （２３）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （２４）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （２５）
４．７（μｍ）＜ｄ＜５．７（μｍ）                                            （２６）
【請求項３３】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３２に記載の光ピックアップ装置。
３８５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （２７）
【請求項３４】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３２又は３３に記載の光ピックアップ装置。
６５０（ｎｍ）＜λＢ’＜７１０（ｎｍ）                      （２８）
【請求項３５】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝８                                                  （２９）
ｎ２＝５                                                                                                    （３０）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３１）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３２）
５．６（μｍ）＜ｄ＜６．５（μｍ）                                            （３３）
【請求項３６】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３５に記載の光ピックアップ装置。
３９５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （３４）
【請求項３７】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３５又は３６に記載の光ピックアップ装置。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （３５）
【請求項３８】
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｎ１＝１０                                                （３６）
ｎ２＝６                                                                                                    （３７）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３８）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３９）
６．９（μｍ）＜ｄ＜８．１（μｍ）                                            （４０）
【請求項３９】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３８に記載の光ピックアップ装置。
３９０（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （４１）
【請求項４０】
前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする請求項３８又は３９に記載の光ピックアップ装置。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （４２）
【請求項４１】
前記第１波長λ１は、４０５±２０ｎｍの範囲内であり、前記第２波長λ２は、６５５±２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２３乃至４０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４２】
前記回折構造は、光軸方向断面形状が鋸歯状であることを特徴とする請求項２３乃至４１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４３】
前記回折構造は、光軸方向断面形状が階段状であることを特徴とする請求項２３乃至４１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４４】
前記回折光学素子は対物レンズであることを特徴とする請求項２３乃至４３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項４５】
請求項２３乃至４３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を搭載して、光情報記録媒体に対する情報の記録及び光情報記録媒体に記録された情報の再生のうち少なくとも一方を実行可能であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ装置用の回折光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関し、特に、光源波長の異なる光源から出射される光束を用いて、記録密度が異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置用の回折光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）であるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されているが、近い将来には、より高密度な次世代の光ディスクが登場することが予想される。このような次世代の光ディスクを媒体とした光ピックアップ装置の集光光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポッ卜の径を小さくすることが要求される。そのためには、光源であるレーザの短波長化が必要となる。短波長レーザ光源としてその実用化が期待されているのは、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザである。
【０００３】
一例として、開口数ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／再生を行う光ディスクでは、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。又、開口数ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録／再生を行う光ディスクでは、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。尚、本明細書においては、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生を行う光ディスクを総称して「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ。
【０００４】
ところで、このように高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤ等が販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ等に対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の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、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる集光光学系は、高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等のいずれに対しても、適切に情報を記録／再生するために所定のスポット光を確保する必要がある。
【０００５】
ここで、情報の記録及び／又は再生を行うために光源波長と記録密度が異なる複数の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、以下に述べる問題がある。まず、光源の発光波長のバラツキを考えると、いずれの波長においても色収差は小さいほど望ましいが、特に高密度ＤＶＤに使用する青色４００ｎｍ付近の短波長域では、レンズ材料の波長分散が大きくなるため、色収差の補正が必須となる。色収差を補正するためには、分散の異なる複数のレンズを組み合わせる方法と、屈折レンズの表面に輪帯状の回折構造を形成する方法とがあるが、後者の方法による方が、コスト、重量、サイズを抑えることができ、光ピックアップ装置の対物レンズとしては望ましいといえる。更に、高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等の保護層の厚さが異なっている場合、対物レンズの回折構造を用いて、異なる光ディスクにおいて球面収差を許容範囲内とすることもできる。
【０００６】
しかしながら、回折構造は波長により回折効率が異なるため、高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等との利用を考えると、使用波長の幅がかなり大きく異なるため、いずれかの波長で最適化を行うと、他の波長領域では回折効率が低下して光量損失が大きくなるという問題がある。また、屈折材料の分散（ｄｎ／ｄλ）は、従来のＤＶＤで使われる赤色６５０ｎｍ付近の波長と比べ、高光度ＤＶＤで使用される青色４００ｎｍ付近の波長で数倍に大きくなるのに対し、回折レンズのパワーは波長に比例するため、青色４００ｎｍ近傍で色収差を補正した場合、赤色６５０ｎｍでは過剰な色収差補正のため書き込み系に使えなくなるという問題がある。
【０００７】
このような問題に対し、回折構造を、従来のＤＶＤで使われる赤色６５０ｎｍ付近の波長の光束が入射した場合に、１次の回折光の回折効率が最大となり、高光度ＤＶＤで使用される青色４００ｎｍ付近の波長の光束が入射した場合に、２次の回折光の回折効率が最大となるように設計する技術や、赤色６５０ｎｍ付近の波長の光束が入射した場合に２次の回折光の回折効率が最大となり、青色４００ｎｍ付近の波長の光束が入射した場合に３次の回折光の回折効率が最大となるように設計する技術が開発されている（特許文献１参照）。かかる技術によれば、異なる回折次数で回折効率が最大となるようにすることで、波長が異なる光束を用いた場合でも、各々の波長で高い光透過量を得ることができ、更に各々の波長領域で色収差を適切に補正することができるので、高密度ＤＶＤとＤＶＤの両方に対して適切な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。
【特許文献１】
特開２００１−６０３３６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、例えば従来のＤＶＤ等の光ディスクと、高密度ＤＶＤの光ディスクとを使用する際に、それぞれ最大の回折効率を有する回折光として、１次と２次の組み合わせ、或いは２次と３次の組み合わせのごとき低次回折光の組み合わせを用いた場合、回折構造の光軸に垂直な方向の輪帯幅が小さくなりすぎ、更に有効径内の輪帯の本数が多くなりすぎるため、光学素子成形時における転写性が悪化し、光透過量が低下したり、金型加工に時間がかかり、コスト上昇を招来する恐れがある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、十分なスポット光量を確保しつつ、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置用の回折光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝４                                                  （１）
ｎ２＝２                                                                                                    （２）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （４）
２．６（μｍ）＜ｄ＜３．２（μｍ）                                            （５）
【００１１】
ある回折次数ｍとある最適化波長λＢで最適化された光軸方向断面形状が鋸歯状である回折構造を考えると、この回折構造のある回折次数ｎ、ある波長λでの回折効率ηｍ（λ）は、多少の近似を含んで以下の式で表される。
【数３】
2004326862.tif 000003
但し、αは以下の式で与えられる。
【数４】
2004326862.tif 000004
式中、ｎλは波長λにおける回折光学素子の屈折率であり、ｎλＢは波長λＢにおける回折光学素子の屈折率を表す。
【００１２】
また、この回折構造の概略拡大図である図１において、光軸方向の段差量をｄＢとすると、回折次数ｍ、最適化波長λＢ及び波長λＢにおける回折光学素子の屈折率ｎλＢには以下の関係が成り立つ。
【数５】
2004326862.tif 000005
【００１３】
図２は、横軸に光軸方向の段差量ｄＢ、縦軸に回折構造の回折効率の変化を算出した結果を示す図であり、図中のＢ４は波長４０５ｎｍの青色光束の４次回折光の回折効率、Ｒ２は波長６５５ｎｍの赤色光束の２次回折光の回折効率を表す。この回折光学素子の屈折率は４０５ｎｍにおいて１．５６０１であり、６５５ｎｍにおいて１．５４０７である。図２より段差量ｄＢを２．６５μｍから２．８μｍの間に設定することで、高密度ＤＶＤに使用する青色４０５ｎｍ付近と、ＤＶＤに使用する６５５ｎｍ付近の各々の波長領域において７０％以上という高い回折効率が得られる。また、青色４０５ｎｍの波長の光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を４以上とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、高い光透過率を得ることができるとともに、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００１４】
屈折パワーを有する屈折面上に、回折構造を形成する場合は、光軸から遠い位置にある段差ほど、その段差量と上記の「数５」式から求まる段差量との間に差が大きくなる。そのため、本明細書においては、回折構造の段差量という場合は、光軸に最も近い段差の段差量ｄを指す。
【００１５】
本明細書において、「回折構造が回折次数ｍと最適化波長λＢとで最適化されている」或いは、「回折次数ｍと最適化波長λＢとで回折構造を最適化する」とは、波長λＢの光束が入射した場合に、回折次数ｍの回折光の回折効率が理論的に１００％となるように、回折構造の段差の段差量を決定することと同義であり、このときの回折次数ｍを最適化次数と呼ぶ。
【００１６】
そして、実際に作製された回折光学素子の回折構造の最適化次数ｍと、最適化波長λＢは、光軸に最も近い段差の段差量をｄ、第ｉ波長λｉの第ｉ光束（ｉ＝１又は２）に対する回折光学素子の屈折率をＮｉとすると、
【００１７】
λＢ（μｍ）＝ｄ（μｍ）×（Ｎｉ−１）／ｍ          により求められる。ここで、ｍは、Ｙを四捨五入して得られる整数をＩＮＴ（Ｙ）とすると、
ｍ＝ＩＮＴ（Ｙ）
Ｙ＝ｄ（μｍ）×（Ｎｉ−１）／λ１（μｍ）          により算出される。
【００１８】
図２に例を挙げて説明したように、請求項１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（３）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（５）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を４とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００１９】
尚、回折構造のような微細構造を金型を用いた成形法によりレンズ面上に作製するために、請求項１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、成形時の転写性に優れるプラスチックレンズとするのが好ましい。プラスチックレンズの屈折率は一般的に１．５〜１．６の範囲内である。そこで、請求項１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子の波長λ１の第１光束に対する屈折率を（４）式のように規定した。
【００２０】
請求項２に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
３７０（ｎｍ）＜λＢ＜４１０（ｎｍ）                      （６）
【００２１】
請求項３に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
７１０（ｎｍ）＜λＢ’＜７９０（ｎｍ）                      （７）
【００２２】
請求項４に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝５                                                  （８）
ｎ２＝３                                                                                                    （９）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１０）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１１）
３．３（μｍ）＜ｄ＜４．２（μｍ）                                            （１２）
【００２３】
図２に例を挙げて説明したように、請求項４に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（１０）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（１２）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を５とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００２４】
請求項５に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項４に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
３８０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （１３）
【００２５】
請求項６に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項４又は５に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６９０（ｎｍ）                      （１４）
【００２６】
請求項７に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝６                                                  （１５）
ｎ２＝４                                                                                                    （１６）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１７）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１８）
４．４（μｍ）＜ｄ＜５．０（μｍ）                                            （１９）
【００２７】
図２に例を挙げて説明したように、請求項７に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（１７）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（１９）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を６とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００２８】
請求項８に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
４１０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （２０）
【００２９】
請求項９に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項７又は８に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６３０（ｎｍ）                      （２１）
【００３０】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝７                                                  （２２）
ｎ２＝４                                                                                                    （２３）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （２４）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （２５）
４．７（μｍ）＜ｄ＜５．７（μｍ）                                            （２６）
【００３１】
図２に例を挙げて説明したように、請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（２４）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（１６）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を７とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００３２】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１０に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
３８５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （２７）
【００３３】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
６５０（ｎｍ）＜λＢ’＜７１０（ｎｍ）                      （２８）
【００３４】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝８                                                  （２９）
ｎ２＝５                                                                                                    （３０）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３１）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３２）
５．６（μｍ）＜ｄ＜６．５（μｍ）                                            （３３）
【００３５】
図２に例を挙げて説明したように、請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（３１）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（３３）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を８とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００３６】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１３に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
３９５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （３４）
【００３７】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （３５）
【００３８】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置用の回折光学素子において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝１０                                                （３６）
ｎ２＝６                                                                                                    （３７）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３８）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３９）
６．９（μｍ）＜ｄ＜８．１（μｍ）                                            （４０）
【００３９】
図２に例を挙げて説明したように、請求項１６に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、（３８）式の関係を満たすような波長差の大きい波長λ１と波長λ２とに対して、（４０）式を満たすように光軸に最も近い段差の段差量ｄを決定することで、回折光学素子の回折作用により波長λ１付近の波長領域においてかかる回折光学素子と組み合わせて使用する対物レンズの色収差を補正しても、波長λ２付近の波長領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、波長λ１の第１光束と、波長λ２の第２光束と各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１を１０とすることで、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まり、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００４０】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１６に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、高密度ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行える。
３９０（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （４１）
【００４１】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１６又は１７に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とするので、従来のＤＶＤ等に対して情報の記録及び／又は再生を行える。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （４２）
【００４２】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発明において、前記第１波長λ１は、４０５±２０ｎｍの範囲内であり、前記第２波長λ２は、６５５±２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする。
【００４３】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、光軸方向断面形状が鋸歯状であることを特徴とする。
【００４４】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１乃至２０のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、光軸方向断面形状が階段状であることを特徴とする。
【００４５】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置用の回折光学素子は、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発明において、対物レンズであることを特徴とする。
【００４６】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝４                                                  （１）
ｎ２＝２                                                                                                    （２）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （４）
２．６（μｍ）＜ｄ＜３．２（μｍ）                                            （５）
本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明と同様である。
【００４７】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
３７０（ｎｍ）＜λＢ＜４１０（ｎｍ）                      （６）
本発明の作用効果は、請求項２に記載の発明と同様である。
【００４８】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３又は２４に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
７１０（ｎｍ）＜λＢ’＜７９０（ｎｍ）                      （７）
【００４９】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝５                                                  （８）
ｎ２＝３                                                                                                    （９）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１０）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１１）
３．３（μｍ）＜ｄ＜４．２（μｍ）                                            （１２）
本発明の作用効果は、請求項４に記載の発明と同様である。
【００５０】
請求項２７に記載の光ピックアップ装置は、請求項２６に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
３８０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （１３）
本発明の作用効果は、請求項５に記載の発明と同様である。
【００５１】
請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、請求項２６又は２７に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６９０（ｎｍ）                      （１４）
本発明の作用効果は、請求項６に記載の発明と同様である。
【００５２】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝６                                                  （１５）
ｎ２＝４                                                                                                    （１６）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （１７）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （１８）
４．４（μｍ）＜ｄ＜５．０（μｍ）                                            （１９）
本発明の作用効果は、請求項７に記載の発明と同様である。
【００５３】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置は、請求項２９に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
４１０（ｎｍ）＜λＢ＜４３０（ｎｍ）                      （２０）
本発明の作用効果は、請求項８に記載の発明と同様である。
【００５４】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置は、請求項２９または３０に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６３０（ｎｍ）                      （２１）
本発明の作用効果は、請求項９に記載の発明と同様である。
【００５５】
請求項３２に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝７                                                  （２２）
ｎ２＝４                                                                                                    （２３）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （２４）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （２５）
４．７（μｍ）＜ｄ＜５．７（μｍ）                                            （２６）
本発明の作用効果は、請求項１０に記載の発明と同様である。
【００５６】
請求項３３に記載の光ピックアップ装置は、請求項３２に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
３８５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （２７）
本発明の作用効果は、請求項１１に記載の発明と同様である。
【００５７】
請求項３４に記載の光ピックアップ装置は、請求項３２又は３３に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
６５０（ｎｍ）＜λＢ’＜７１０（ｎｍ）                      （２８）
本発明の作用効果は、請求項１２に記載の発明と同様である。
【００５８】
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝８                                                  （２９）
ｎ２＝５                                                                                                    （３０）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３１）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３２）
５．６（μｍ）＜ｄ＜６．５（μｍ）                                            （３３）
本発明の作用効果は、請求項１３に記載の発明と同様である。
【００５９】
請求項３６に記載の光ピックアップ装置は、請求項３５に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
３９５（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （３４）
本発明の作用効果は、請求項１４に記載の発明と同様である。
【００６０】
請求項３５に記載の光ピックアップ装置は、請求項３５又は３６に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
６１０（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （３５）
本発明の作用効果は、請求項１５に記載の発明と同様である。
【００６１】
請求項３８に記載の光ピックアップ装置は、
波長λ１の第１光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光源と、光軸方向の段差により分割された複数の輪帯状の回折構造を備えた回折光学素子を含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記第１光源からの第１光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１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／又は再生を行うことが可能となっており、又、前記第２光源からの第２光束を、厚さｔ２の保護層を介して第２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／又は再生を行うことが可能となっている光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子に、前記波長λ１の第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ１とし、前記波長λ２の第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数をｎ２としたときに、前記波長λ１と、前記波長λ２と、前記波長λ１の第１光束に対する前記回折光学素子の屈折率Ｎと、前記段差のうち光軸に最も近い段差の段差量ｄとが、以下の式を満たすことを特徴とする。
ｎ１＝１０                                                （３６）
ｎ２＝６                                                                                                    （３７）
１．８＞λ２／λ１＞１．３                                （３８）
１．５＜Ｎ＜１．６                                        （３９）
６．９（μｍ）＜ｄ＜８．１（μｍ）                                            （４０）
本発明の作用効果は、請求項１６に記載の発明と同様である。
【００６２】
請求項３９に記載の光ピックアップ装置は、請求項３８に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ１と最適化波長λＢで最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
３９０（ｎｍ）＜λＢ＜４２０（ｎｍ）                      （４１）
本発明の作用効果は、請求項１７に記載の発明と同様である。
【００６３】
請求項４０に記載の光ピックアップ装置は、請求項３８又は３９に記載の発明において、前記回折構造は、前記回折次数ｎ２と最適化波長λＢ’で最適化されており、以下の式を満たすことを特徴とする。
６００（ｎｍ）＜λＢ’＜６５０（ｎｍ）                      （４２）
本発明の作用効果は、請求項１８に記載の発明と同様である。
【００６４】
請求項４１に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３乃至４０のいずれかに記載の発明において、前記第１波長λ１は、４０５±２０ｎｍの範囲内であり、前記第２波長λ２は、６５５±２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする。
【００６５】
請求項４２に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３乃至４１のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、光軸方向断面形状が鋸歯状であることを特徴とする。
【００６６】
請求項４３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３乃至４１のいずれかに記載の発明において、前記回折構造は、光軸方向断面形状が階段状であることを特徴とする。
【００６７】
請求項４４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２３乃至４３のいずれかに記載の発明において、前記回折光学素子は対物レンズであることを特徴とする。
【００６８】
請求項４５に記載の光情報記録再生装置は、請求項２３乃至４３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を搭載して、光情報記録媒体に対する情報の記録及び光情報記録媒体に記録された情報の再生のうち少なくとも一方を実行可能であることを特徴とする。
【００６９】
本明細書中において、対物レンズとは、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、光情報記録媒体に対向して配置される、集光作用を有する光学素子を指す。そして、その光学素子と一体となってアクチュエータによって少なくともその光軸方向に駆動可能とされた光学素子がある場合には、それらの光学素子の集合を本明細書における対物レンズと定義する。
【００７０】
本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて情報の記録及び／又は再生を行う高密度ＤＶＤ系の光ディスクをいい、第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、記録／再生を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクをいう。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図３は、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザと、開口数ＮＡ０．６５の仕様である第１の光ディスクＯＤ１である高密度ＤＶＤ（第１光情報記録媒体ともいう）と、第２の光ディスクＯＤ２であるＤＶＤ（第２光情報記録媒体ともいう）とに対してコンパチブルに情報の記録／再生を行える、本実施の形態にかかる第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。
【００７２】
第１の光ピックアップ装置ＰＵ１は、波長４００ｎｍ程度の光束を射出する第１の光源としての青紫色半導体レーザＬＤ１と第１の光ディスクＯＤ１の情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の光検出器ＰＤ１とが一体化された第１のモジュールＭＤ１、波長６５０ｎｍ程度の光束を出射する第２の光源としての赤色半導体レーザＬＤ２と第２の光ディスクＯＤ２の情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の光検出器ＰＤ２とが一体化された第２のモジュールＭＤ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＬ、絞りＳＴ、第１の対物レンズＯＢＪ１、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータＡＣ等から概略構成される。
【００７３】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された波長４００ｎｍ程度の発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、絞りＳＴによりその光束径が規制され、第１の対物レンズＯＢＪ１によって厚さ０．６ｍｍの保護層ＰＬ１を介して、第１の光ディスクＯＤ１情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００７４】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズＯＢＪ１、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳを透過した後、第１の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより第１の対物レンズＯＢＪ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、第１の光ディスクＯＤ１に記録された情報を読みとることができる。
【００７５】
また赤色半導体レーザＬＤ２から射出された波長６５０ｎｍ程度の発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、絞りＳＴによりその光束径が規制され、第１の対物レンズＯＢＪ１によって厚さ０．６ｍｍの保護層ＰＬ２を介して、第２の光ディスクＯＤ２情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００７６】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズＯＢＪ１、絞りＳＴを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射された後、第２の光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより第１の対物レンズＯＢＪ１をフォーカシングやトラッキングさせることで、第２の光ディスクＯＤ２に記録された情報を読みとることができる。
【００７７】
また、図４は、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザと、開口数ＮＡ０．８５の仕様である第１の光ディスクＯＤ１である高密度ＤＶＤと、第２の光ディスクＯＤ２であるＤＶＤとに対してコンパチブルに情報の記録／再生を行える、本実施の形態にかかる第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。
【００７８】
第２の光ピックアップ装置ＰＵ２は、波長４００ｎｍ程度の光束を射出する第１の光源としての青紫色半導体レーザＬＤ１と第１の光ディスクＯＤ１の情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の光検出器ＰＤ１とが一体化された第１のモジュールＭＤ１、波長６５０ｎｍ程度の光束を出射する第２の光源としての赤色半導体レーザＬＤ２と第２の光ディスクＯＤ２の情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の光検出器ＰＤ２とが一体化された第２のモジュールＭＤ２、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＬ、絞りＳＴ、第２の対物レンズＯＢＪ２、フォーカシング／トラッキング用の２軸アクチュエータＡＣ等から概略構成される。
【００７９】
青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された波長４００ｎｍ程度の発散光束は、コリメートレンズＣＬにより平行光束となった後、、偏光ビームスプリッタＢＳを透過し、絞りＳＴによりその光束径が規制され、第２の対物レンズＯＢＪ２によって厚さ０．１ｍｍの保護層ＰＬ１を介して、第１の光ディスクＯＤ１情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。
【００８０】
情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズＯＢＪ２、絞りＳＴ、及び偏光ビームスプリッタＢＳを透過した後、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、第１の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより第２の対物レンズＯＢＪ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、第１の光ディスクＯＤ１に記録された情報を読みとることができる。
【００８１】
また赤色半導体レーザＬＤ２から射出された波長６５０ｎｍ程度の発散光束は、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射された後、絞りＳＴによりその光束径が規制され、第２の対物レンズＯＢＪ２によって厚さ０．６ｍｍの保護層ＰＬ２を介して、第２の光ディスクＯＤ２情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。
【００８２】
情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズＯＢＪ２、絞りＳＴを透過した後、偏光ビームスプリッタＢＳにより反射され、第２の光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより第２の対物レンズＯＢＪ２をフォーカシングやトラッキングさせることで、第２の光ディスクＯＤ２に記録された情報を読みとることができる。
【００８３】
上述した第１の光ピックアップ装置ＰＵ１、第２の光ピックアップ装置ＰＵ２において、対物レンズの光源側の光学面上には、拡大図に示すように、光軸方向断面形状が鋸歯状である複数の輪帯からなる回折構造が形成されており、隣接する輪帯を分割する光軸方向の段差のうち、光軸に最も近い段差の段差量ｄは、上記の（５）式、（１２）式、（１９）式、（２６）式、（３３）式、（４０）式のいずれかを満たすように設計されている。これにより、波長４００ｎｍ付近の青色領域において対物レンズの色収差を補正しても、波長６５０ｎｍ付近の赤色領域における対物レンズの色収差が過剰な補正となることが無く、更に、青色領域と赤色領域の各々の波長領域において高い回折効率が得られる。また、青紫色半導体レーザＬＤ１からの光束が入射した場合に発生する回折光のうち、最大の回折効率を有する回折光の回折次数ｎ１が４以上とされているため、光軸に垂直な方向の輪帯幅Ｐが大きくなるので、成形時の回折構造の転写性が高まる。更に、有効径内の輪帯の本数が少なくてすむので、金型加工に要する時間が少なくなり、その結果、回折光学素子の製造コストを削減できる。
【００８４】
尚、上述した第１の光ピックアップ装置ＰＵ１、第２の光ピックアップ装置ＰＵ２においては、対物レンズのレンズ面上に回折構造を形成する構成としたが、回折光学素子としての機能と、光源からの光束を光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光レンズとしての機能を分離した構成、すなわち、屈折レンズの光源側に回折光学素子を配置した複合型対物レンズを対物レンズとして使用してもよい。
【００８５】
また、図示は省略するが、上述した光ピックアップ装置、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、高密度ＤＶＤである第１の光ディスクと、ＤＶＤである第２の光ディスクとに対してコンパチブルに情報の記録／再生が可能な光記録再生装置を得ることができる。
【００８６】
（実施例）
次に、上述した対物レンズＯＢＪとして好適な実施例を３例提示する。何れの実施例も０．１ｍｍ又は０．６ｍｍ厚さの保護層を有し青紫色半導体レーザにより情報の記録及び／又は再生を行う高密度ＤＶＤと、０．６ｍｍの厚さの保護層を有し赤色半導体レーザにより情報の記録及び／又は再生を行うＤＶＤに兼用される光ピックアップ装置用の対物レンズである。
【００８７】
各実施例における非球面は、その面の頂点に接する平面からの変形量をＸ（ｍｍ）、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、曲率半径をｒ（ｍｍ）とするとき、次の数１で表される。ただし、κを円錐係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【数１】
2004326862.tif 000006
【００８８】
また、各実施例における回折構造は、この回折構造により透過波面に付加される光路差で表される。かかる光路差は、光軸に垂直な方向の高さをｈ（ｍｍ）、Ｂ２ｊを光路差関数係数、ｎを入射光束の回折光のうち最大の回折効率を有する回折光の回折次数とするとき、次の数２で定義される光路差関数Φｂ（ｍｍ）で表される。
【数２】
2004326862.tif 000007
【００８９】
また、各実施例のレンズデータ表において、ｆ１は高密度ＤＶＤ使用時の第１波長λ１における全系の焦点距離、ＮＡ１は高密度ＤＶＤ使用時の第１開口数、λ１は高密度ＤＶＤ使用時の設計波長である第１波長、ｍ１は高密度ＤＶＤ使用時の第１結像倍率、ｎ１は第１波長λ１が入射した場合に発生する最大の光量を有する回折光の回折次数、ｆ２はＤＶＤ使用時の第２波長λ２における全系の焦点距離、ＮＡ２はＤＶＤ使用時の第２開口数、λ２はＤＶＤ使用時の設計波長である第２波長、ｍ２はＤＶＤ使用時の第２結像倍率、ｎ２は第２波長λ２が入射した場合に発生する最大の光量を有する回折光の回折次数、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ０（ｍｍ）は物体距離、ｄ２（ｍｍ）は作動距離、ｄ３（ｍｍ）は光ディスク保護層の厚さ、Ｎλ１は第１波長λ１における屈折率、Ｎλ２は第２波長λ２における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数、λＢは回折構造の最適化波長を表す。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  ２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００９０】
［実施例１］
図５は、実施例１にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．１ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図であり、図６は、ＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。図７は、実施例１にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と５次回折光及び３次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。図８は、実施例１にかかる対物レンズと高密度ＤＶＤとを示すレンズ断面図であり、図９は、実施例１にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例１の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ２として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表１に示されている。
【表１】
2004326862.tif 000008
【００９１】
本実施例によれば、対物レンズの回折構造より発生する異なる回折次数の回折光を利用することで、高密度ＤＶＤ及びＤＶＤの双方に対して色収差補正を適切に行うことができる。又、ＤＶＤ使用時の光束を有限光束として対物レンズに入射させることで、高密度ＤＶＤとＤＶＤとで保護層が異なる場合においても、適切に球面収差補正を行うことができる。更に、図７に示すように、対物レンズの回折構造の最適化波長λＢを４０５ｎｍとすることで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束の５次回折光の回折効率を１００％とし、且つ波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束の３次回折光の回折効率を９９．９２％と高く確保することができる。かかる場合、光軸に最も近い回折構造の段差量ｄは３．６８μｍとなり、有効径内の輪帯数は２７本、光軸に垂直な方向の輪帯幅の最小値Ｐｍｉｎは１５．８μｍであり、製造が容易な回折構造となっている。
【００９２】
［実施例２］
図１０は、実施例２にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．１ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図であり、図１１は、ＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。図１２は、実施例２にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と７次回折光及び４次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。実施例２の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ２として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表２に示されている。尚、実施例２にかかる対物レンズは、実施例１にかかる対物レンズと図面上異ならないので、そのレンズ断面図は省略する。
【表２】
2004326862.tif 000009
【００９３】
本実施例によれば、対物レンズの回折構造より発生する異なる回折次数の回折光を利用することで、高密度ＤＶＤ及びＤＶＤの双方に対して色収差補正を適切に行うことができる。又、ＤＶＤ使用時の光束を有限光束として対物レンズに入射させることで、高密度ＤＶＤとＤＶＤとで保護層が異なる場合においても、適切に球面収差補正を行うことができる。更に、図１２に示すように、対物レンズの回折構造の最適化波長λＢを４００ｎｍとすることで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束の７次回折光の回折効率を９６．９６％とし、且つ波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束の４次回折光の回折効率を９５．３１％と高く確保することができる。かかる場合、光軸に最も近い回折構造の段差量ｄは５．１２μｍとなり、有効径内の輪帯数は１９本、光軸に垂直な方向の輪帯幅の最小値Ｐｍｉｎは２１．５μｍであり、製造が容易な回折構造となっている。
【００９４】
［実施例３］
図１３は、実施例３にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．６ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図であり、図１４は、ＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。図１５は、実施例３にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と８次回折光及び５次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。図１６は、実施例３にかかる対物レンズと高密度ＤＶＤとを示すレンズ断面図であり、図１７は、実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。実施例３の対物レンズは上述の対物レンズＯＢＪ１として好適なプラスチックレンズであり、その具体的なレンズデータは表３に示されている。
【表３】
2004326862.tif 000010
【００９５】
本実施例によれば、対物レンズの回折構造より発生する異なる回折次数の回折光を利用することで、高密度ＤＶＤ及びＤＶＤの双方に対して色収差補正を適切に行うことができる。更に、図１５に示すように、対物レンズの回折構造の最適化波長λＢを４０５ｎｍとすることで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１光束の８次回折光の回折効率を１００％とし、且つ波長λ２＝６５５ｎｍの第２光束の５次回折光の回折効率を８４．４２％と高く確保することができる。かかる場合、光軸に最も近い回折構造の段差量ｄは６．３０μｍとなり、有効径内の輪帯数は２３本、光軸に垂直な方向の輪帯幅の最小値Ｐｍｉｎは２３．３μｍであり、製造が容易な回折構造となっている。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、十分なスポット光量を確保しつつ、高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ等に対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置用の回折光学素子、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回折構造の一例の光軸方向拡大断面図である。
【図２】横軸に光軸方向の段差量ｄＢ、縦軸に回折構造の回折効率の変化を算出した結果を示す図である。
【図３】第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成図である。
【図４】第２の光ピックアップ装置ＰＵ２の概略構成図である。
【図５】実施例１にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．１ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図６】実施例１にかかる対物レンズによるＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図７】実施例１にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と５次回折光及び３次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例１にかかる対物レンズと高密度ＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図９】実施例１にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１０】実施例２にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．１ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図１１】実施例２にかかる対物レンズによるＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図１２】実施例２にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と７次回折光及び４次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。
【図１３】実施例３にかかる対物レンズによる高密度ＤＶＤ（保護層の厚さｔ１＝０．６ｍｍ）使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図１４】実施例３にかかる対物レンズによるＤＶＤ使用時の縦球面収差図、色収差図である。
【図１５】実施例３にかかる対物レンズの回折構造に対する入射光束の波長と８次回折光及び５次回折光の回折効率との関係を示すグラフである。
【図１６】実施例３にかかる対物レンズと高密度ＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【図１７】実施例３にかかる対物レンズとＤＶＤとを示すレンズ断面図である。
【符号の説明】
ＰＵ１  第１のピックアップ装置
ＰＵ２  第２のピックアップ装置
ＬＤ１  第１の光源（青紫色半導体レーザ）
ＬＤ２  第２の光源（赤色半導体レーザ）
ＰＤ１  第１の光検出器
ＰＤ２  第２の光検出器
ＭＤ１  第１のモジュール
ＭＤ２  第２のモジュール
ＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＣＬ  コリメートレンズ
ＳＴ  絞り
ＯＢＪ１  第１の対物レンズ
ＯＢＪ２  第２の対物レンズ
ＡＣ  アクチュエータ
ＣＤ１  第１の光ディスク（高密度ＤＶＤ）
ＣＤ２  第２の光ディスク（ＤＶＤ）
ＰＬ１，ＰＬ２  保護層
ＲＬ１，ＲＬ２  情報記録面
【図１】
2004326862.tif 000011
【図２】
2004326862.tif 000012
【図３】
2004326862.tif 000013
【図４】
2004326862.tif 000014
【図５】
2004326862.tif 000015
【図６】
2004326862.tif 000016
【図７】
2004326862.tif 000017
【図８】
2004326862.tif 000018
【図９】
2004326862.tif 000019
【図１０】
2004326862.tif 000020
【図１１】
2004326862.tif 000021
【図１２】
2004326862.tif 000022
【図１３】
2004326862.tif 000023
【図１４】
2004326862.tif 000024
【図１５】
2004326862.tif 000025
【図１６】
2004326862.tif 000026
【図１７】
2004326862.tif 000027