(57)【要約】【課題】  超高密度光ディスクとＤＶＤとを選択的に記録又は再生できる光ピックアップ装置において、性能の良い収差補正素子を求める。【解決手段】  超高密度光ディスク１を記録又は再生するために波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射する青色半導体レーザー２２と、記録密度が低いＤＶＤ２を記録又は再生するために第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光Ｌ２を出射する赤色半導体レーザー２３と、超高密度光ディスク用として設計した開口数（ＮＡ）が０．７５以上である対物レンズ３１と、第１レーザー光Ｌ１をそのまま透過させた後に対物レンズ３１に入射させる一方、第２レーザー光Ｌ２に対して開口制限し且つ第２レーザー光Ｌ２をＤＶＤ２に対して収差を補正するように回折させた後に対物レンズ３１に入射させる収差補正素子３０とを備えた光ピックアップ装置２０Ａである。【選択図】      図１
2005011481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズと、
前記第１，第２レーザー光源側に、円形状の光透過性平坦部とリング状の第２レーザー光用開口制限部とが中心部から外周部に向かって形成され、且つ、前記対物レンズ側の内周領域に回折格子パターン部が形成されると共にこの回折格子パターン部の外側が平坦にされた収差補正素子とを少なくとも備え、
前記収差補正素子は、平行光の状態で入射させた前記第１レーザー光を前記光透過性平坦部及び前記第２レーザー光用開口制限部をそのまま透過させた後に、前記回折格子パターン部で回折させることなく透過させて０次光を前記対物レンズに入射させ、
また、平行光の状態で入射させた前記第２レーザー光を前記第２レーザー光用開口制限部で遮蔽して前記対物レンズへの開口数を所定数に制限すると共に前記光透過性平坦部を透過させた後に、前記回折格子パターン部で回折させることで前記第２レーザー光に対して球面収差を補正した１次光を前記対物レンズに入射させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズと、
前記第１，第２レーザー光源側が平坦に形成され、且つ、前記対物レンズ側の内周領域に回折格子パターン部が形成されると共にこの回折格子パターン部の外側が平坦に形成された収差補正素子とを少なくとも備え、
前記収差補正素子は、平行光の状態で入射させた前記第１レーザー光を前記回折格子パターン部で回折させることなく透過させて０次光を前記対物レンズに入射させ、
また、平行光の状態で入射させた前記第２レーザー光のうちで前記回折格子パターン部内に入射した前記第２レーザー光のみを回折させることで前記第２レーザー光に対して球面収差を補正した１次光を前記対物レンズに入射させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが前記第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、前記第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが前記第１レーザー光の波長相当に等しい光路差になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、階段状凹部全体の深さが前記第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、前記第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、１段当たりの前記階段状凹部の深さが前記第１レーザー光の波長の２倍相当の光路差になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６記載の光ピックアップ装置において、
前記階段状回折格子パターン部の外側に外周平坦部が形成され、且つ、前記回折格子パターン部中の階段状凹部最下段の位置から前記外周平坦部の表面までの高さが前記第１レーザー光の波長の（ｎ−１）倍相当の光路差になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを回転自在なターンテーブル上に選択的に装着して、光ピックアップ装置で前記第１光記録媒体の信号面又は前記第２光記録媒体の信号面に情報信号を記録又は再生する光記録媒体駆動装置において、
請求項１〜請求項７のうちいずれか１項記載の光ピックアップ装置を適用すると共に、前記収差補正素子と前記対物レンズとを光軸を合わせてレンズホルダ内に収納して、前記レンズホルダが前記第１，第２光記録媒体のフォーカス方向及びトラッキング方向に揺動可能に支持されていることを特徴とする光記録媒体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる第１，第２レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１，第２光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための収差補正素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報とか音声情報やコンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、且つ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に市販されているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、ＣＤ，ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録又は再生できる超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の開発が盛んに行われている。
【０００４】
まず、上記したＣＤは、波長が７８０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．４５程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略１．２ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生している。
【０００５】
また、上記したＤＶＤは、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．６程度の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．６ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生している。この際、ＤＶＤの記録容量はＣＤよりも６〜８倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で４．７ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００６】
また、上記した超高密度光ディスクは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．１ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生できるように開発が進められている。この際、超高密度光ディスクの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００７】
ところで、既に市販されているＣＤ，ＤＶＤの２種類の光ディスクに対して一つの対物レンズを共用し、波長が６５０ｎｍ前後のレーザー光を全て透過させてＤＶＤを記録又は再生する一方、波長が７８０ｎｍ前後のレーザー光を外周部で遮蔽し且つ内周部で回折してＣＤを記録又は再生するための光学素子を備えた光ピックアップ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１０５９４３号公報（第４−６頁、第１図，第１０−１１図）。
【０００８】
図２７は従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図、
図２８は図２７に示した第２の光学素子を説明するための図であり、（ａ）はＤＶＤを記録又は再生する場合を示し、（ｂ）はＣＤを記録又は再生する場合を示した図である。
【０００９】
図２７及び図２８に示した従来の光ピックアップ装置１１０は、上記した特許文献１（特開２０００−１０５９４３号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【００１０】
図２７に示した如く、従来の光ピックアップ装置１１０は、ＤＶＤ１０１に対応して波長が６５０ｎｍのレーザー光Ｌａを出射する第１の半導体レーザー１１１と、ＣＤ１０２に対応して波長が７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂを出射する第２の半導体レーザー１１２と、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａと波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂとの光軸ずれを補正する第１の光学素子１１３と、第１の光学素子１１３での位相差を補正する補正板１１４と、第１，第２の半導体レーザー１１１，１１２から出射した各レーザー光Ｌａ，Ｌｂを透過させ且つＤＶＤ１０１の信号面１０１ａ又はＣＤ１０２の信号面１０２ａで反射された各反射光を略９０°方向を変えるように反射させるハーフミラー１１５と、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａと波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂとをそれぞれ平行光にするコリメーターレンズ１１６と、コリメーターレンズ１１６を通過した波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａを対物レンズ１１８に入射させる一方、コリメーターレンズ１１６を通過した波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂを外周部で遮光し且つ内周部で回折して対物レンズ１１８に入射させる第２の光学素子１１７と、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａと波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂとをそれぞれ絞ってＤＶＤ１０１の信号面１０１ａ又はＣＤ１０２の信号面１０２ａに集光させる対物レンズ１１８と、ＤＶＤ１０１又はＣＤ１０２からの各反射光をｓ偏光成分のみのレーザー光とｐ偏光成分のみのレーザー光とｓ偏光成分とｐ偏光成分とが混在したレーザー光とに分離するウォラストンプリズム１１９と、ウォラストンプリズム１１９からのｓ偏光成分のみのレーザー光とｐ偏光成分のみのレーザー光とｓ偏光成分とｐ偏光成分とが混在したレーザー光とを検出する光検出器１２０とを備えている。
【００１１】
ここで、上記した各構成部材のうちでとくに第２の光学素子１１７は、図２８（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、外周部１１７ａと内周部１１７ｂとから構成されている。そして、第２の光学素子１１７の外周部１１７ａは、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａを、そのまま全面的に透過し、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂのみを光軸の外側に回折し、対物レンズ１１８に入射させない機能を有している。一方、第２の光学素子１１７の内周部１１７ｂは、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａを、そのまま全面的に透過し、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂのみを回折して対物レンズ１１８に入射させる機能を有している。
【００１２】
この際、第２の光学素子１１７の断面構造は、外周部１１７ａは凹凸状パターン構造であり、内周部１１７ｂは大きくは三角形状であり、三角形の斜面に相当する部分は複数段の階段状パターン構造である。
【００１３】
そして、図２８（ａ）に示した如く、一つの対物レンズ１１８によりＤＶＤ１０１を記録又は再生する場合に、波長６５０ｎｍのレーザー光Ｌａは第２の光学素子１１７によって何ら影響を受けることなく、そのまま透過し、対物レンズ１１８に入射し、対物レンズ１１８で絞り込まれてディスク基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ１０１の信号面１０１ａ上に焦点を結ぶ。
【００１４】
一方、図２８（ｂ）に示した如く、一つの対物レンズ１１８によりＣＤ１０２を記録又は再生する場合に、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂのうち、第２の光学素子１１７の外周部１１７ａに入射する部分は凹凸状の回折格子により光軸の外側に大きく回折され、対物レンズ１１８には入射しない。また、第２の光学素子１１７の内周部１１７ｂに入射するレーザー光Ｌｂは三角形状の複数段の階段状パターン構造により外側に回折を受けるが、外周部１１７ａの如く大きな回折を受けず、対物レンズ１１８に入射する。従って、第２の光学素子１１７の内周部１１７ｂにのみ入射するレーザー光Ｌｂだけが対物レンズ１１８に到達し、この対物レンズ１１８により絞り込まれてディスク基板厚さ１．２ｍｍのＣＤ１０２の信号面１０２上に焦点を結ぶ。
【００１５】
即ち、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂは第２の光学素子１１７の外周部１１７ａにより実質的に遮光され、且つ、内周部１１７ｂにより回折を受けて、対物レンズ１１８に入射する。この際、対物レンズ１１８がディスク基板厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ用に対応して設計されているため、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂの外周部を遮光しただけでは、厚さ１．２ｍｍのディスク基板に入射した場合に収差が発生するので、この収差を小さくするためである。従って、波長７８０ｎｍのレーザー光Ｌｂに対して対物レンズ１１８の実効的開口数が０．４５になるように第２の光学素子１１７の内周部１１７ｂの直径、回折を起こさせる三角形状の大きさが決定される。また、記録再生可能なＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）への信号記録を考慮した場合には、対物レンズ１１７の実効的開口数は０．５０が適しているため第２の光学素子１１７の内周部１１７ｂの直径は、対物レンズ１１８の実効的開口数が０．４５〜０．５０になるように決定される旨が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、従来の光ピックアップ装置１１０によれば、ＤＶＤ用に対応して設計した一つの対物レンズ１１８と、第１，第２の光学素子１１３，１１７とを用いてＤＶＤ１０１とＣＤ１０２とを選択的に記録又は再生することが可能であるものの、従来の光ピックアップ装置１１０では開発途中の超高密度光ディスクに対して何等の考慮もされていないことは明白である。
【００１７】
一方、超高密度光ディスクの開発が進むにつれて、超高密度光ディスクとＤＶＤとを共用して記録又は再生できる光ピックアップ装置及び光ディスク駆動装置も当然要求されるものであり、更に、超高密度光ディスクとＣＤとを共用して記録又は再生できる光ピックアップ装置及び光ディスク駆動装置の可能性も有り得る。
【００１８】
そこで、第１光記録媒体（超高密度光ディスク）に対応して開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズが必要であり、且つ、第１光記録媒体よりも記録密度が低い第２光記録媒体（ＤＶＤ又はＣＤなどの光ディスク）も同じ対物レンズを用い、更に、第１光記録媒体用である第１レーザー光をそのまま透過させた後に対物レンズに入射させる一方、第２光記録媒体用である第２レーザー光を回折させて収差を補正した後に対物レンズに入射させる収差補正素子を新たに設計する必要があり、これらの要求を満たした光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置（光ディスク駆動装置）が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズと、
前記第１，第２レーザー光源側に、円形状の光透過性平坦部とリング状の第２レーザー光用開口制限部とが中心部から外周部に向かって形成され、且つ、前記対物レンズ側の内周領域に回折格子パターン部が形成されると共にこの回折格子パターン部の外側が平坦にされた収差補正素子とを少なくとも備え、
前記収差補正素子は、平行光の状態で入射させた前記第１レーザー光を前記光透過性平坦部及び前記第２レーザー光用開口制限部をそのまま透過させた後に、前記回折格子パターン部で回折させることなく透過させて０次光を前記対物レンズに入射させ、
また、平行光の状態で入射させた前記第２レーザー光を前記第２レーザー光用開口制限部で遮蔽して前記対物レンズへの開口数を所定数に制限すると共に前記光透過性平坦部を透過させた後に、前記回折格子パターン部で回折させることで前記第２レーザー光に対して球面収差を補正した１次光を前記対物レンズに入射させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２０】
また、第２の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に記録又は再生する光ピックアップ装置において、
前記第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射させる第１レーザー光源と、
前記第２光記録媒体に対応して前記第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射させる第２レーザー光源と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，第２レーザー光を前記第１，第２光記録媒体の各信号面に集光させる対物レンズと、
前記第１，第２レーザー光源側が平坦に形成され、且つ、前記対物レンズ側の内周領域に回折格子パターン部が形成されると共にこの回折格子パターン部の外側が平坦に形成された収差補正素子とを少なくとも備え、
前記収差補正素子は、平行光の状態で入射させた前記第１レーザー光を前記回折格子パターン部で回折させることなく透過させて０次光を前記対物レンズに入射させ、
また、平行光の状態で入射させた前記第２レーザー光のうちで前記回折格子パターン部内に入射した前記第２レーザー光のみを回折させることで前記第２レーザー光に対して球面収差を補正した１次光を前記対物レンズに入射させることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２１】
また、第３の発明は、上記した第１又は第２の発明の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが前記第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、前記第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２２】
また、第４の発明は、上記した第１又は第２の発明の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが前記第１レーザー光の波長相当に等しい光路差になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２３】
また、第５の発明は、上記した第１又は第２の発明の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、階段状凹部全体の深さが前記第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、前記第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２４】
また、第６の発明は、上記した第１又は第２の発明の光ピックアップ装置において、
前記回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、１段当たりの前記階段状凹部の深さが前記第１レーザー光の波長の２倍相当の光路差になるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２５】
また、第７の発明は、上記した第５又は第６の発明の光ピックアップ装置において、  前記階段状回折格子パターン部の外側に外周平坦部が形成され、且つ、前記回折格子パターン部中の階段状凹部最下段の位置から前記外周平坦部の表面までの高さが前記第１レーザー光の波長の（ｎ−１）倍相当の光路差になるよう設定されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２６】
更に、第８の発明は、第１光記録媒体と、前記第１光記録媒体よりも記録密度が低く且つ前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体と、前記第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを回転自在なターンテーブル上に選択的に装着して、光ピックアップ装置で前記第１光記録媒体の信号面又は前記第２光記録媒体の信号面に情報信号を記録又は再生する光記録媒体駆動装置において、
上記した第１〜第７の発明のいずれかの光ピックアップ装置を適用すると共に、前記収差補正素子と前記対物レンズとを光軸を合わせてレンズホルダ内に収納して、前記レンズホルダが前記第１，第２光記録媒体のフォーカス方向及びトラッキング方向に揺動可能に支持されていることを特徴とする光記録媒体駆動装置である。
【発明の効果】
【００２７】
以上詳述した本発明に係る光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置において、請求項１記載の光ピックアップ装置によると、第１光記録媒体を記録又は再生するために波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光を出射する第１レーザー光源と、第１光記録媒体より記録密度が低い第２光記録媒体を記録又は再生するために第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光を出射する第２レーザー光源と、第１光記録媒体用として設計した開口数（ＮＡ）が０．７５以上である対物レンズと、第１レーザー光をそのまま透過させた後に対物レンズに入射させる一方、第２レーザー光に対して対物レンズへの開口を制限し且つ第２レーザー光を第２光記録媒体に対して収差を補正するように回折させた後に対物レンズに入射させる収差補正素子とを備えているので、第１，第２光記録媒体に対してバランス性能の取れた収差補正素子を得ることができ、且つ、第１，第２光記録媒体を良好に記録又は再生できる。また、第１，第２レーザー光を平行光の状態で収差補正素子に入射させているため、第１，第２レーザー光の光軸が対物レンズの光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置を組み立てる時に光軸調整が容易となる。
【００２８】
また、請求項２記載の光ピックアップ装置によると、上記した請求項１記載の効果と同等の効果が得られる他に、とくに、収差補正素子のうちで第１，第２レーザー光源側が平坦に形成され、且つ、対物レンズ側の内周領域に回折格子パターン部が形成されているために、収差補正素子の一部簡素化を図ることができ、これにより収差補正素子を安価に作製することができる。
【００２９】
また、請求項３記載によると、上記した請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されているため、第１，第２レーザー光に対して共に高効率でバランスの良い回折効率が得られる。
【００３０】
また、請求項４記載によると、上記した請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、回折格子パターン部は、凹凸状に形成された凹凸状回折格子パターン部が、凹凸の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成され、且つ、凹部の深さが第１レーザー光の波長相当に等しい光路差になるように設定されているため、第１レーザー光に対して最大回折効率が得られると共に第２レーザー光に対しても良好な回折効率が得られる。
【００３１】
また、請求項５記載によると、上記した請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、階段状凹部全体の深さが第１レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さと、第２レーザー光に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定されているため、上記した請求項３記載と略同様に、第１，第２レーザー光に対して共に高効率でバランスの良い回折効率が得られる。
【００３２】
また、請求項６記載によると、上記した請求項１又は請求項２記載の光ピックアップ装置において、回折格子パターン部は、ｎ（但し、ｎは３以上の自然数）段以上の階段凹状に形成された階段状回折格子パターン部が、階段状凹部の周期を内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成され、且つ、１段当たりの階段状凹部の深さが第１レーザー光の波長の２倍相当の光路差になるように設定されているため、上記した請求項４記載と略同様に、第１レーザー光に対して最大回折効率が得られると共に第２レーザー光に対しても良好な回折効率が得られる。
【００３３】
また、請求項７記載によると、上記した請求項５又は請求項６記載の光ピックアップ装置において、階段状回折格子パターン部の外側に外周平坦部が形成され、且つ、回折格子パターン部中の階段状凹部最下段の位置から外周平坦部の表面までの高さが第１レーザー光の波長の（ｎ−１）倍相当の光路差になるように設定されているため、第１レーザー光に対して色収差の低減を図ることができる。
【００３４】
更に、請求項８記載の光記録媒体駆動装置によると、第１光記録媒体と、第１光記録媒体よりも記録密度が低い第２光記録媒体と、第１，第２光記録媒体の各信号面を組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを光ピックアップ装置で選択的に記録又は再生するにあたって、上記した請求項１〜請求項７記載のうちいずれか１項記載の光ピックアップ装置を適用すると共に、収差補正素子と対物レンズとを光軸を合わせてレンズホルダ内に収納して、レンズホルダが第１，第２光記録媒体のフォーカス方向及びトラッキング方向に揺動可能に支持されているため、第１，第２光記録媒体に対してバランス性能の取れた収差補正素子を得ることができ、且つ、コマ収差の発生を抑えた上で第１，第２光記録媒体を良好に記録又は再生できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置の一実施例を図１乃至図２６を参照して詳細に説明する。
【００３６】
本発明に係る光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置は、波長が異なる第１，第２レーザー光を用いて基板厚さが異なる第１，第２光記録媒体を選択的に記録又は再生する際に、次世代光ディスク規格の第１光記録媒体（超高密度光ディスク：Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に対応して設計した一つの対物レンズと、この対物レンズを用いた時に第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための収差補正素子とを少なくとも備えたことを特徴とするものである。
【実施例１】
【００３７】
図１は本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置の全体構成を示した図である。
【００３８】
図１に示した如く、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置２０Ａ及びこの光ピックアップ２０Ａを適用した光記録媒体駆動装置（以下、光ディスク駆動装置と記す）１０Ａは、波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１により情報信号を基板厚さが薄い信号面１ｂに超高密度に記録又は再生する第１光記録媒体（超高密度光ディスク：Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）１と、波長λ２が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１より長く６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２により情報信号を前記した信号面１ｂよりも基板厚さが厚い信号面２ｂに高密度に記録又は再生する第２光記録媒体（ＤＶＤ）２と、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２のいずれかが入射するレーザービーム入射面を共通化し且つ第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。
【００３９】
尚、ここでの図示を省略するものの、第１，第２光記録媒体１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせた組み合わせ型光記録媒体は合計のディスク基板厚さが略１．２ｍｍに形成されるものであるが、以下の説明では超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２の個々について詳述し、組み合わせ型光記録媒体の場合はその応用であるので説明を省略する。
【００４０】
また、以下の説明では、第１，第２光記録媒体１，２として、円盤状の光ディスクに適用した場合について説明するが、これに限ることなく、カード状の光記録媒体であっても良い。
【００４１】
そして、上記した第１，第２光記録媒体１，２は、光ディスク駆動装置１０Ａ内に回転自在に設けたスピンドルモータ１１の軸に固着したターンテーブル１２上に選択的に装着されるようになっている。
【００４２】
ここで、上記した第１光記録媒体となる超高密度光ディスク（Ｂｌｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）１は、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｔ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板１ｃを貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。尚、以下の説明では、第１光記録媒体を超高密度光ディスク１と記す。
【００４３】
また、上記した第２光記録媒体となるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）２は、ＤＶＤ規格に基づいてレーザービーム入射面２ａと信号面２ｂとの間のディスク基板厚さｔ２が超高密度光ディスク１よりも厚く０．６ｍｍに設定されて、この上に補強板２ｃを貼り合せて合計厚さが略１．２ｍｍに形成されている。尚、以下の説明では、第２光記録媒体をＤＶＤ２と記す。
【００４４】
尚、この実施例１では、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２の各ディスク基板厚さｔ１，ｔ２が、例えば０．１ｍｍ，０．６ｍｍにそれぞれ設定されているものとする。
【００４５】
また、超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａの下方には、本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置２０Ａが超高密度光ディスク１又はＤＶＤ２の径方向に移動自在に設けられている。
【００４６】
上記した光ピックアップ装置２０Ａでは、ピックアップ筐体２１内に超高密度光ディスク１に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射する第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）２２と、ＤＶＤ２に対応して波長が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射する第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）２３とが設けられている。
【００４７】
尚、この実施例１では、青色半導体レーザー２２から出射される第１レーザー光の波長λ１は例えば４０５ｎｍに設定され、一方、赤色半導体レーザー２３から出射される第２レーザー光の波長λ２は例えば６６０ｎｍに設定されているものとする。
【００４８】
まず、超高密度光ディスク１に対応して青色半導体レーザー２２側について説明すると、青色半導体レーザー２２から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がコリメータレンズ２４で平行光となり、第１レーザー光Ｌ１の平行光が偏光ビームスプリッタ２５の偏光選択性誘電体多層膜２５ａ（ｐ偏光：反射、ｓ偏光：透過）で反射されて９０°方向を転じ、この後、第１レーザー光Ｌ１は位相板２６を透過して円偏光となる。この際、第１レーザー光用の位相板２６は波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１が透過するときに（λ１）／４の位相差を与えるものである。
【００４９】
また、位相板２６を透過した第１レーザー光Ｌ１は、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａを透過する。この際、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａは、青色半導体レーザー２２から出射された波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して透過させ、且つ、赤色半導体レーザー２３から出射された波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して反射させるように膜付けされている。
【００５０】
また、ダイクロイックプリズム２７を透過した第１レーザー光Ｌ１は、立ち上げ用の平面ミラー２８で９０°光線方向を転じて、この後、第１レーザー光Ｌ１の平行光をレンズホルダ２９内の下方部位に収納した収差補正素子３０に入射して、この収差補正素子３０で回折させることなく０次光をそのまま透過させた後に、更に、レンズホルダ２９内の上方部位に収納した対物レンズ３１に入射させ、この第１レーザー光Ｌ１を対物レンズ３１で絞って得た第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に集光している。
【００５１】
尚、第１レーザー光Ｌ１に対する収差補正素子３０の作用についての詳細は後述する。
【００５２】
この際、対物レンズ３１は、超高密度光ディスク用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面３１ａ，３１ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例１では開口数（ＮＡ）が０．８５の単玉レンズであり、且つ、後述するように収差補正素子３０側と対向する第１面３１ａ及び各光ディスク１，２側と対向する第２面３１ｂが共に非球面に形成されて、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して無限共役で最適化されている。そして、第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差が最小となる対物レンズ３１と超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間の距離、すなわち作動距離は０．５ｍｍ程度である。
【００５３】
また、レンズホルダ２９内の下方部位に収納した収差補正素子３０と、レンズホルダ２９内の上方部位に収納した対物レンズ３１とは、レンズホルダ２９内で光軸を合わせて一体化することによりコマ収差の発生を抑えており、実施例１の要部となる収差補正素子３０と対物レンズ３１については、後で詳述する。
【００５４】
また、レンズホルダ２９の外周にはフォーカスコイル３２とトラッキングコイル３３とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ２９の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ２９が超高密度光ディスク１又はＤＶＤ２のフォーカス方向とトラッキング方向とに揺動可能に支持されている。
【００５５】
そして、フォーカスコイル３２とトラッキングコイル３３と不図示の永久磁石とにより、収差補正素子３０と対物レンズ３１とがレンズホルダ２９と一体となって超高密度光ディスク１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。尚、後述するＤＶＤ２の場合にも、収差補正素子３０と対物レンズ３１とがレンズホルダ２９と一体となってＤＶＤ２のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されるものである。
【００５６】
この後、対物レンズ３１で集光した第１レーザービームによって超高密度光ディスク１の信号面１ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００５７】
更にこの後、超高密度光ディスク１の信号面１ｂで反射された第１レーザー光Ｌ１による戻りの第１反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ３１に再入射し、この対物レンズ３１により平行光となり、収差補正素子３０を通過した後に平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａを透過し、位相板２６を透過して往路とは偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）となる。この際、位相板２６を透過した第１反射光は往路とは偏光方向が直交した直線偏光（ｓ偏光）であるので偏光ビームスプリッタ２５の偏光選択性誘電体多層膜２５ａを透過し、シリンドリカルレンズ３４で収束光となり、第１光検出器３５に集光する。そして、第１光検出器３４で超高密度光ディスク１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００５８】
次に、ＤＶＤ２に対応して赤色半導体レーザー２３側について説明すると、赤色半導体レーザー２３から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２は直線偏光（ｐ偏光）の発散光であり、この発散光がＤＶＤ用集積デバイス３６中のホログラム素子３７を通過してコリメータレンズ３９で平行光となり、この平行光が第２レーザー光用の位相板４０を透過して円偏光となる。この際、第２レーザー光用の位相板４０は波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２が透過するときに（λ２）／４の位相差を与えるものである。
【００５９】
尚、上記したＤＶＤ用集積デバイス３６は、赤色半導体レーザー２３と、この赤色半導体レーザー２３の上方に設置したホログラム素子３７と、赤色半導体レーザー２３の右方に設置した第２光検出器３８とを不図示の半導体基板上で一体化したものである。
【００６０】
また、位相板４０を透過した第２レーザー光Ｌ２は、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａで反射して９０°光線方向を転じ、更に、立ち上げ用の平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、この後、第２レーザー光Ｌ２の平行光を収差補正素子３０に入射して、この収差補正素子３０の外周領域で対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させるも、内周領域で回折させた１次光によって球面収差を補正した後に、回折された１次光による拡散光が対物レンズ３１に入射され、この第２レーザー光Ｌ２を対物レンズ３１で絞って得た第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させて信号面２ｂ上に集光している。
【００６１】
尚、第２レーザー光Ｌ２に対する収差補正素子３０の作用についての詳細は後述する。
【００６２】
この後、対物レンズ３１で集光した第２レーザービームによってＤＶＤ２の信号面２ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００６３】
更にこの後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザー光Ｌ２による戻りの第２反射光は往路と反対回りの円偏光となって対物レンズ３１に再入射し、１次光の第２反射光が対物レンズ３１により収束光となり、更に、収差補正素子３０により平行光となった後に平面ミラー２８で９０°光線方向を転じ、ダイクロイックプリズム２７のダイクロイック膜２７ａで反射して９０°光線方向を転じ、位相板４０を透過後に往路とは反対の直線偏光（ｓ偏光）となって、コリメータレンズ３９で収束光となり、ホログラム素子３７によって回折し、第２光検出器３８に集光する。そして、第２光検出器３８でＤＶＤ２の信号面２ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００６４】
この際、赤色半導体レーザー２３とＤＶＤ２の信号面２ｂとの間の光軸上に配置された集光光学系によって発生する球面収差を収差補正素子３０で補正しているが、この球面収差が最小となった時に、対物レンズ３１とＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の距離、すなわち作動距離は０．３５ｍｍ程度である。
【００６５】
上記説明したように、ＤＶＤ２側では無偏光光学系であるが、往路と直交した直線偏光となるので、赤色半導体レーザー２３への第２反射光が与える影響はほとんどない。
【００６６】
ここで、実施例１の要部となる収差補正素子３０と対物レンズ３１について図２〜図９を用いて順に説明する。
【００６７】
図２（ａ）〜（ｃ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法１を説明するための工程図、
図３（ａ）〜（ｆ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法２を説明するための工程図、
図４（ａ）〜（ｅ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法３を説明するための工程図、
図５は図１に示した実施例１における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の拡大図、
図６は超高密度光ディスク用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、超高密度光ディスク，ＤＶＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図、
図７は図５に示した収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図８は図５に示した収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図９は凹凸状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さとの関係を示した図である。
【００６８】
ここで、実施例１の要部となる収差補正素子３０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示した作製方法１、又は、図３（ａ）〜（ｆ）に示した作製方法２、もしくは、図４（ａ）〜（ｅ）に示した作製方法３のうちでいずれかの方法を用いて作製している。
【００６９】
まず、収差補正素子３０の作製方法１を説明すると、図２（ａ）に示した露光工程では、後述する収差補正素子３０の凹凸状回折格子パターン部に対応したマスクを電子線描画装置により作製し、このマスクを例えば光透過性を有する石英基板上に成膜したレジストと対向させ、マスクの上方からＵＶ光を照射して、マスクの開口孔を通ったＵＶ光でレジストを露光する。次に、図２（ｂ）に示した現像工程では、ＵＶ光で露光したレジスト部位を除去して石英基板の一部を露出させると共に、石英基板上でＵＶ光を露光していないレジスト部位を残す。次に、図２（ｃ）に示したエッチング／レジスト除去工程では、石英基板を露出させた部位をエッチング液を用いてエッチングし、この後、石英基板上に残ったレジストを除去すると、石英基板上に凹凸状回折格子パターン部が形成され、石英基板を用いた収差補正素子３０が作製される。この際、１枚の石英基板で多数個の収差補正素子３０を作製できるようにマスクを予め作製し、エッチング／レジスト除去工程が終了した段階で石英基板から多数個の収差補正素子３０をカッティングすれば、１枚の石英基板で多数個の収差補正素子３０が作製でき、収差補正素子３０のコストを抑えることができる。
【００７０】
次に、収差補正素子３０の作製方法２を説明すると、光透過性を有する石英基板に代えて不透明なＳｉ基板を用いて、図３（ａ）〜（ｃ）までの工程は上記した図２（ａ）〜（ｃ）までと同じ工程を経て、Ｓｉ基板上に凹凸状回折格子パターン部を形成する。この後、図３（ｄ）に示したスタンパ作製工程では、電鋳加工により凹凸状回折格子パターン部を反転させたニッケルスタンパを作製する。次に、図３（ｅ）に示した転写工程では、ニッケルスタンパを用いて成形加工により溶融した透明樹脂にニッケルスタンパの凹凸状回折格子パターン部を転写する。次に、図３（ｆ）に示したスタンパ剥離工程では、透明樹脂からニッケルスタンパを剥離すると、Ｓｉ基板上に形成した凹凸状回折格子パターン部と同じ凹凸状回折格子パターン部が形成され、透明樹脂を用いた収差補正素子３０を何回も繰り返し作製することができ、材料費が安価な透明樹脂を用いて収差補正素子３０のコストを更に抑えることができる。
【００７１】
更に、収差補正素子３０の作製方法３を説明すると、図４（ａ）に示した粗加工工程では、凹凸状回折格子パターン部を反転させた金型を作製するために、金属製の金型素材を用いており、この際、金型素材の中心軸を中心にして金型素材を矢印イ方向に回転させ、且つ、金型素材の上面側でダイヤモンド砥石を矢印ロ方向に回転させながら、ダイヤモンド砥石で凹部をリング状に研削加工する。次に、図４（ｂ）に示した加工層形成工程では、図４（ａ）で研削した金型素材の凹部内にスパッタ又はメッキにより金属膜を堆積させて凹部加工層を形成する。この後、図４（ｃ）に示した精密切削加工工程では、金型素材を矢印イ方向に回転させながら、図４（ｂ）で形成した凹部加工層内をダイヤモンドバイトにより精密切削加工を行い、凹凸状回折格子パターンを有する金型を作製する。次に、図４（ｄ）に示した転写工程では、溶融した透明樹脂に金型の凹凸状回折格子パターン部を転写する。次に、図４（ｅ）に示した金型剥離工程では、透明樹脂を金型から剥離すると、金型と反対の凹凸状回折格子パターン部が形成され、透明樹脂を用いた収差補正素子３０を作製することができる。この場合にも、金型を用いて収差補正素子３０を何回も繰り返し作製することができるので、材料費が安価な透明樹脂を用いた収差補正素子３０のコストを更に抑えることができる。
【００７２】
そして、この実施例１では、上記の作製方法１を適用し、硝材として図２に示した石英基板を用いずに、例えば厚さが０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて収差補正素子３０を図５（ａ）〜（ｃ）に示した形状で作製している。
【００７３】
即ち、図５（ａ），（ｂ）に示した如く、実施例１における収差補正素子３０は、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成し、且つ、対物レンズ３１（図１）と対向する上面３０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．４３ｍｍの内周領域内に凹凸状回折格子パターン部３０ａ１が形成されていると共に、この凹凸状回折格子パターン部３０ａ１の外周に隣接した外周領域は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面３０ａとなっている。
【００７４】
また、図５（ｃ）に拡大して示した如く、収差補正素子３０の上面３０ａに凹凸状に形成した凸状回折格子パターン部３０ａ１は、凹凸の繰り返し周期Ｔが内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようしてリング状に複数形成されていると共に、この凹凸は後述する実施例２に対して階段構造の段数ｎが２段で段差数ｎ−１を１段に設定したものと等価である。
【００７５】
図５（ａ），（ｂ）に戻り、収差補正素子３０の下面３０ｂには、上記した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１と対向して光透過性平坦部３０ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．４３ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部３０ｂ１の外周に隣接して直径φ２．４３ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を０．６相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【００７６】
この際、収差補正素子３０の下面３０ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２は、波長選択性を有するダイクロイック膜により青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍ±８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を透過し、且つ、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を遮蔽する特性を有している。
【００７７】
尚、収差補正素子３０の下面３０ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２としてダイクロイック膜を成膜せずに、これに代えて同様の性能を有し、且つ、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１とは凹凸寸法が異なる凹凸状の回折格子を外周領域にリング状に形成しても良い。
【００７８】
更に、収差補正素子３０の上面３０ａ及び下面３０ｂに、反射率が０．５％以下の反射防止膜（図示せず）を成膜することで光透過率が９８％以上になっている。
【００７９】
従って、収差補正素子３０は、第１，第２レーザー光源２２，２３側の下面３０ｂに円形状の光透過性平坦部３０ｂ１と、リング状の第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２とを中心部から外周部に向かって順に形成し、且つ、対物レンズ３１側の上面３０ａの内周領域に回折格子パターン部３０ａ１を形成すると共にこの回折格子パターン部３０ａ１の外側を平坦に形成している。
【００８０】
この際、収差補正素子３０の硝材にＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いた場合には、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ１が１．５３０２であり、また、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ２は１．５１４２である。
【００８１】
また、図５（ｃ）に拡大して示した如く、収差補正素子３０の上面３０ａの内周領域において、段差数が１段の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１は、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して回折作用が発生しないように下記の数１から求めると、全く回折せずに第１レーザー光Ｌ１の０次光をそのまま透過するようになる。即ち、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が位相差２π（第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差）の整数倍の時、０次回折効率が１００％となる。
【数１】
2005011481.tif 000003
【００８２】
上記した数１中でｋ１を第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数（自然数）とすると、後述する図９中のＱ線上で第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１はｋ１＝１となり、且つ、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する収差補正素子３０の屈折率Ｎ１をＮ１＝１．５３０２とした時に、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さはｄ１は、上記した数１から          ｄ１＝０．４０５／（１．５３０２−１）μｍ＝０．７６３μｍ                  となる。これにより、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１＝０．７６３μｍは第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差が得られる値であり、従って、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差になるように設定されることになる。
【００８３】
一方、第２レーザー光Ｌ２の１次光の対する凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さはｄ１’は、下記の数２から求められるが、これについては後で詳述する。
【数２】
2005011481.tif 000004
【００８４】
更に、収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１は、後述するように赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折させて得た１次光を対物レンズ３１（図１）を介してＤＶＤ２（図１）の信号面２ｂ上に照射した時に、この信号面２ｂ上での第２レーザー光Ｌ２のスポットが開口数（ＮＡ）＝０．６相当になり、第２レーザー光Ｌ２の１次光の球面収差が最小となるように下記の数３に示した位相差関数Φ（ｘ）により凹凸状回折格子パターン部３０ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離ｘにおける位相差が求まり、その位相差を２値化することによって半径方向の２段の凹凸形状が決定する。
【数３】
2005011481.tif 000005
【００８５】
上記した数３において、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１に対する位相差関数Φ（ｘ）中の位相差関数係数Ａ２〜Ａ８の一例を下記の表１に示す。
【表１】
2005011481.tif 000006
【００８６】
次に、図６に示した如く、実施例１の要部となる対物レンズ３１は、超高密度光ディスク用として設計されたものであり、硝材として例えばＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いて、収差補正素子３０と対向する第１面３１ａ側を非球面に形成すると共に、超高密度光ディスク１又はＤＶＤ２と対向する第２面３１ｂ側も非球面に形成している。
【００８７】
この際、対物レンズ３１の第２面３１ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間の作動距離ＷＤ１は０．５ｍｍ程度であり、また、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間の作動距離ＷＤ２は０．３５ｍｍ程度である。
【００８８】
そして、対物レンズ３１の硝材にＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いた場合には、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ３が１．７６８９８５であり、また、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ４は１．７３８５３２である。
【００８９】
ここで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１により超高密度光ディスク１を記録又は再生するように無限共役で最適に設計した対物レンズ３１の仕様を下記の表２に示す。
【表２】
2005011481.tif 000007
この表２から、青色半導体レーザー２２（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１の設計波長λ１を例えば４０５ｎｍに設定し、且つ、対物レンズ３１は開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用する。
【００９０】
次に、対物レンズ３１の第１面３１ａ及び第２面３１ｂを非球面に形成する際、下記する数４の多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数４】
2005011481.tif 000008
【００９１】
上記した数４の多項式を用いた時に、対物レンズ３１の第１面３１ａを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１２の一例を下記の表３に示す。
【表３】
2005011481.tif 000009
【００９２】
また、上記した数４の多項式を用いた時に、対物レンズ３１の第２面３１ｂを非球面に形成するための非球面係数Ｂ４〜Ｂ１０の一例を下記の表４に示す。
【表４】
2005011481.tif 000010
【００９３】
更に、図５に示した収差補正素子３０と、図６に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９内に収納した時に、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２に対する各光学面形成部材について下記の表５に示す。
【表５】
2005011481.tif 000011
この表５から、収差補正素子３０の厚さは０．９２５ｍｍであり、収差補正素子３０と対物レンズ３１との間の空間は４．０ｍｍである。また、対物レンズ３１の第１面３１ａの頂点における曲率半径は１．８１２１７１ｍｍであり、第２面３１ｂの頂点における曲率半径は−６．５０７５８４ｍｍであり、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂ間のレンズ厚さが３．１０４ｍｍであり、対物レンズ３１の超高密度光ディスク１への作動距離は０．５ｍｍであり、対物レンズ３１のＤＶＤ２への作動距離は０．３５ｍｍである。
【００９４】
次に、図５に示した収差補正素子３０と、図６に示した対物レンズ３１とをレンズホルダ２９内に収納した状態で、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２を記録又は再生する場合について図７，図８を用いて順に説明する。
【００９５】
まず、図７に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した収差補正素子３０と対物レンズ３１とにより超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合に、対物レンズ３１の第２面３１ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間で作動距離ＷＤ１が０．５ｍｍ程度に設定されている状態で青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ２４（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子３０の下面３０側から入射させる際、第１レーザー光Ｌ１の平行光を下面３０の内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部３０ｂ１と、この光透過性平坦部３０ｂ１の外側にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２とをそのまま透過させた後、更に、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００９６】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【００９７】
この場合には、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折が生じないため、収差補正素子３０での反射並びに吸収以外の光量損失がなく、前記したように凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が０．７６３μｍに形成されている場合に、０次光の回折効率は１００％である。現時点では、波長λ１＝４０５ｎｍの青色半導体レーザー２２（図１）の出力が低いため、実施例１の光ピックアップ装置２０Ａの各光学部品においては、光量損失が少ないことが必須となっている。
【００９８】
次に、図８に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した収差補正素子３０と対物レンズ３１とによりＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間で作動距離ＷＤ２が０．３５ｍｍ程度に設定されている状態で赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３９（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子３０の下面３０ｂ側から入射させる際、第１レーザー光Ｌ１の平行光を下面３０ｂの外周領域にダイクロイック膜を用いてリング状に成膜した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２で遮蔽して対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させるも、収差補正素子３０の下面３０ｂの内周領域に円形状に形成した光透過性平坦部３０ｂ１を透過させた後、更に、第１レーザー光Ｌ１の平行光を収差補正素子３０の上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【００９９】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１００】
この場合、対物レンズ３１は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して波面補正を行うことによって球面収差を補正しているので、ＤＶＤ２への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１０１】
上記から実施例１の光ピックアップ装置２０Ａでは、超高密度光ディスク用の第１レーザー光Ｌ１とＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２とを平行光の状態で収差補正素子３０に入射させているために、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２の光軸が対物レンズ３１の光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置２０Ａを組み立てる時に光軸調整が簡単となる。
【０１０２】
ここで、レンズホルダ２９内に収納した収差補正素子３０と対物レンズ３１とにより超高密度光ディスク１又はＤＶＤ２を選択的に記録又は再生する場合に、図５（ｃ）に示したように収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹凸の周期Ｔが波長に比べて十分大きく、薄い素子とみなせる時に、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１を透過した後のｍ次回折効率ηｍはスカラー理論を用いて、下記の数５で表される。
【数５】
2005011481.tif 000012
この際、数５中の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹凸の周期Ｔは、計算を容易にするために一定な値として計算しているものであるが、前述したように凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹凸の周期Ｔは内周から外周に向かうにつれて徐々に狭くなるように形成されている。
【０１０３】
次に、図９は超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２とを収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１に入射させた時に、第１レーザー光Ｌ１の０次光の回折効率と第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率とを上記した数５を用いて、算出した結果を表している。
【０１０４】
ここで、前述したように、収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１＝０．７６３μｍは、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対応して設計した値である。この凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１＝０．７６３μｍは、前述の数１を用いて説明したように、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差になるように設定されている。従って、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当の光路差に等しい場合、第１レーザー光Ｌ１の０次光の回折効率は図９中のＱ線上で１００％となる。
【０１０５】
一方、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が０．７６３μｍである時に、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の回折効率は３７．１％である。
【０１０６】
上記に対して、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の回折効率が最大となる条件を求めると、図９中のＰ線上で凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１’が０．６４２μｍとなり、この時に第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の最大回折効率は４０．５％である。
【０１０７】
一方、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対して凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１’が０．６４２μｍである時には、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する０次光の回折効率は７７．２％となる。
【０１０８】
上記から超高密度光ディスク１と、ＤＶＤ２の両方を記録又は再生するシステムが成立するためには、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２とに対して共に収差補正素子３０上での高い回折効率が得られることが望ましい。この際、ＤＶＤ用となる波長λ２が６６０ｎｍ程度の赤色半導体レーザー２３（図１）は高出力のものが量産できるようになってきているとはいうものの、少しでも高い回折効率が望ましい。一方、超高密度光ディスク用となる波長λ１が４０５ｎｍ程度の青色半導体レーザー２２（図１）は低出力ではあるが、１００％の回折効率が必須ではなく、多少の回折効率の低下は許容される。例えば、超高密度光ディスク１での回折効率は７０％以上を確保しつつ、若干の犠牲を払い、ＤＶＤ２で最大回折効率に近く、高い回折効率を保った、バランスの取れた設計が求められる。
【０１０９】
上記条件を考慮すると、収差補正素子３０の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１，（ｄ１’）は、第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間（図９中のＰ線とＱ線とに挟まれた区間）になるように設定すると、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して回折効率が７７％以上得られ、且つ、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して回折効率が３７％以上得られる。即ち、図９中のＰ線とＱ線とに挟まれた区間で、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１，（ｄ１’）を第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当に等しい光路差になるように設定することが望ましい。
【０１１０】
そして、上記した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１を作製する時に、１０ｎｍ程度の深さ誤差が生じる場合があっても、図９中のＰ線とＱ線とに挟まれた区間（波長λ１に対して、位相差１．６８πから２πの範囲）であれば、共に高い回折効率を確保できる。
【０１１１】
更に、収差補正素子３０の上面３０ａに形成し凹凸状回折格子パターン部３０ａ１は、階段構造の段数が２段で段差数が１段の凹凸構造であるので、第２レーザー光Ｌ２の１次光と対称に−１次光や高次光が発生するが、第２レーザー光Ｌ２の１次光以外の回折光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上には結像しないので、影響はほとんどない。
【０１１２】
また、図９において、波長λ１の第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して凹凸状回折格子パターン部３０ａ１の回折効率が最大となる時の凹部の深さｄ１ｑはＱ線上にあるので、先に説明した数１中で第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１にｋ＝１を代入すれば、下記の数６で表される。
【数６】
2005011481.tif 000013
【０１１３】
一方、波長λ２の第１レーザー光Ｌ２の１次光に対して凹凸状回折格子パターン部３０ａ１の回折効率が最大となる時の凹部の深さｄ１’ｐはＰ線上にあるので、先に説明した数２中で第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する周期係数ｋ２にｋ２＝１を代入すれば、下記の数７で表される。
【数７】
2005011481.tif 000014
【０１１４】
ここで、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の範囲を４０３ｎｍ以上４１５ｎｍ以下とし、且つ、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２の範囲を６４０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下とし、この時に第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して収差補正素子３０の硝材の各屈折率Ｎ１，Ｎ２が下記の表６の通りである場合に、それぞれの最大回折効率が得られる凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１ｑ，ｄ１’ｐは下記の表６のように表される。
【表６】
2005011481.tif 000015
この表６において、例えば、収差補正素子３０の硝材の屈折率が第１レーザー光Ｌ１に対してＮ１＝１．４であり、第２レーザー光Ｌ２に対してＮ２＝１．３９である時に、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さはｄ１’ｐ＝０．８２１μｍ以上、ｄ１ｑ＝１．０３８μｍ以下であれば第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の回折効率のバランスをとることができる。図９からも明らかなように、ｄ１ｑ，ｄ１’ｐ付近では、それぞれの回折効率の変化が緩やかである。
【０１１５】
また、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１が４０３ｎｍ〜４１５ｎｍ、且つ、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２が６４０ｎｍ〜６６０ｎｍで、この時に第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して収差補正素子３０の硝材の各屈折率Ｎ１，Ｎ２が下記の表７の通りである場合に、ｄ１’ｐとｄ１ｑの深さを最大幅で取り、その時の回折効率を下記の表７に示す。
【表７】
2005011481.tif 000016
この表７から明らかなように、上記した波長範囲の時に、ｄ１’ｐとｄ１ｑの間（波長λ１に対して位相差２πから２πより僅かに短い範囲）で収差補正素子３０の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１，（ｄ１’）を設定することで、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２ともに最大回折効率付近の変化が緩やかなところを使えるため、収差補正素子３０は第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して共に高効率でバランスの良い回折効率が得られる。即ち、収差補正素子３０の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１は、凸部のパターンを通る光と凹部のパターンを通る光との位相差が２πもしくは２πより僅かに短くなるように設定すれば良い。
【０１１６】
次に、実施例１の光ピックアップ装置２０Ａにおいて、収差補正素子３０の下面３０ｂの外周領域に形成した第２レーザー光用開口制限部３０ｂ２を削除して、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’を適用した場合について、先に説明した図１と、新たな図１０〜図１２とを用いて説明する。
【０１１７】
図１０は実施例１における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の拡大図、
図１１は図１０に示した変形例の収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図、
図１２は図１０に示した変形例の収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【０１１８】
実施例１の光ピックアップ装置２０Ａにおいて、先に説明した収差補正素子３０に代えて一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’は、図１に示したように、レンズホルダ２９内の下方部位に収納されており、この収差補正素子３０’の上方部位に対物レンズ３１が収納されている。
【０１１９】
即ち、図１０（ａ），（ｂ）に示した如く、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’は、先に図５（ａ），（ｂ）を用いて説明した収差補正素子３０と同様に、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成し、且つ、対物レンズ３１（図１）と対向する上面３０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．４３ｍｍの内周領域内に凹凸状回折格子パターン部３０ａ１が形成されていると共に、この凹凸状回折格子パターン部３０ａ１の外周に隣接した外周領域は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面３０ａとなっている。
【０１２０】
また、図１０（ｃ）に拡大して示した如く、収差補正素子３０’の上面３０ａに凹凸状に形成した凸状回折格子パターン部３０ａ１は、凹凸の繰り返し周期Ｔが内周部から外周部に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにしてリング状に複数形成されていると共に、段差数が１段の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１は、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して回折作用が発生しないように前記した数１から求めると、全く回折せずに第１レーザー光Ｌ１の０次光をそのまま透過するようになっている。即ち、凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が位相差２πの整数倍の時、０次回折効率が１００％となり、前記した数１中で第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１をｋ１＝１とした場合に、収差補正素子３０’の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１は０．７６３μｍとなっている。
【０１２１】
一方、先に説明した収差補正素子３０に対して異なる点を説明すると、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’の下面３０ｂは平坦に形成されているだけであり、第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を制限するための第２レーザー光用開口制限部が成膜されていないので、一部簡素化が図られた変形例の収差補正素子３０’を安価に製作できるものである。
【０１２２】
ここで、図１１に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した変形例の収差補正素子３０’と対物レンズ３１とにより超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合に、対物レンズ３１の第２面３１ｂと超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａとの間で作動距離ＷＤ１が０．５ｍｍ程度に設定されている状態で青色半導体レーザー２２（図１）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ２４（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子３０’の下面３０ｂ側から入射させて、第１レーザー光Ｌ１の平行光を上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１２３】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第１レーザービームを超高密度光ディスク１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂに集光している。
【０１２４】
この場合には、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して収差補正素子３０’の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折が生じないため、収差補正素子３０’での反射並びに吸収以外の光量損失がなく、前記したように凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１が０．７６３μｍの場合に、０次光の回折効率は１００％である。
【０１２５】
次に、図１２に示した如く、レンズホルダ２９内に収納した変形例の収差補正素子３０’と対物レンズ３１とによりＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、対物レンズ３１の第２面３１ｂとＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａとの間で作動距離ＷＤ２が０．３５ｍｍ程度に設定されている状態で赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３９（図１）で平行光にし、この平行光を収差補正素子３０’の下面３０ｂ側に入射させている。
【０１２６】
ここで、収差補正素子３０’の下面３０ｂ側に入射させた平行光のうちで上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１より外側でφ２．４３ｍｍ以上の外周領域の平行光は凹凸状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面３０ａの外周領域をそのまま透過させているので、収差補正素子３０’上での周辺部の収差は大きく、内周と外周の波面は非連続で変化し、波面の連続性が保たれなくなり、外周光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポット形成に寄与しない。言い換えると、前述したように、収差補正素子３０’の上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１はＤＶＤ２に対して対物レンズ３１への開口数が０．６相当になるように形成されているため、第２レーザー光Ｌ２による外周の平行光は凹凸状回折格子パターン部３０ａ１を通過しないのでＤＶＤ２に対して対物レンズ３１への開口数が制限された状態でスポット形成に寄与しない。
【０１２７】
一方、収差補正素子３０’の下面３０ｂ側に入射させた平行光のうちで上面３０ａの内周領域に形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１より内側でφ２．４３ｍｍ以内の内周領域の平行光のみを凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１２８】
そして、対物レンズ３１の第１，第２面３１ａ，３１ｂで絞った第２レーザービームをＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａから入射させてディスク基板厚さが０．６ｍｍの信号面２ｂ上に集光している。
【０１２９】
この場合、対物レンズ３１は超高密度光ディスク用として設計されているので、赤色半導体レーザー２３（図１）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、収差補正素子３０’の上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１で第２レーザー光Ｌ２に対して波面補正を行うことによって球面収差を補正しているので、ＤＶＤ２への記録又は再生に支障をきたさない。
【０１３０】
そして、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’を用いた場合でも、超高密度光ディスク用の第１レーザー光Ｌ１とＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２とを平行光の状態で収差補正素子３０’の下面３０ｂに入射させているために、先に説明した収差補正素子３０と同様に、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２の光軸が対物レンズ３１の光軸に対して僅かにズレた場合でも球面収差の悪化が少なくなると共に、光ピックアップ装置２０Ａを組み立てる時に光軸調整が簡単となる。
【０１３１】
更に、一部簡素化を図った変形例の収差補正素子３０’でも、上面３０ａに形成した凹凸状回折格子パターン部３０ａ１中の凹部の深さｄ１，（ｄ１’）を、先に図９を用いて説明したと同様に、波長λ１が４０５ｎｍである第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、波長λ２が６６０ｎｍである第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間になるように設定することで、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２を良好に記録又は再生できる。
【実施例２】
【０１３２】
図１３は本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置の全体構成を示した図、
図１４（ａ），（ｂ）は図１３に示した位相板を拡大して示した側面図，正面図、
図１５は図１３に示した実施例２における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図１６は実施例２における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図１７は４段構造の階段状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さとの関係を示した図である。
【０１３３】
図１３に示した本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置２０Ｂ及びこの光ピックアップを適用した光記録媒体駆動装置（以下、光ディスク駆動装置と記す）１０Ｂは、先に図１を用いて説明した本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置２０Ａ及びこの光ピックアップを適用した光ディスク駆動装置１０Ａに対して第１レーザー光用の位相板２６と第２レーザー光用の位相板４０とを削除し、これらに代えて第１，第２レーザー光共用の位相板４１を立ち上げ用の平面ミラー２８の上方に設置すると共に、実施例１における収差補正素子３０（又は収差補正素子３０’）の凹凸状回折格子パターン部３０ａ１に代えて、収差補正素子４２（又は収差補正素子４２’）の内周領域に４段構造で階段状に凹ませ且つ中心“Ｏ”を中心にしてリング状に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１が異なるだけであり、ここでは、実施例１と同じ構成部材に対しては同一の符号を付して図１３に示し、且つ、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
【０１３４】
また、本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置２０Ｂ及びこの光ピックアップを適用した光ディスク駆動装置１０Ｂも、実施例１と同様に、超高密度光ディスク１と、超高密度光ディスク１より記録密度が低いＤＶＤ２と、両光ディスク１，２の各信号面１ｂ，２ｂを組み合わせて一体的に積層した組み合わせ型光記録媒体とを選択的に適用可能に開発したものである。この際、超高密度光ディスク用に設計した対物レンズ３１は、実施例１と同じ仕様であるので説明を省略する。
【０１３５】
ここで、実施例１と異なる点を説明すると、上記した位相板４１は平面ミラー２８で９０°光線方向を転じた後に設けることで、青色半導体レーザー２２から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と、赤色半導体レーザー２３から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２とに対して共用することができ、これによって、ダイクロイックプリズム２７と平面ミラー２８の偏光特性の乱れを考慮する必要がなくなり、且つ、実施例１よりも位相板の個数を削減できる。但し、位相板４１を平面ミラー２８の後に入れるため、第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２の両波長に対応した位相特性を維持しなければならない。
【０１３６】
この際、図１４（ａ），（ｂ）に示した如く、位相板４１の外形形状は、５ｍｍ角の単板であり、且つ、位相差を与える有効径がφ４．５ｍｍであり、厚さが０．５８３ｍｍであり、光軸方位が４５°である。また、位相板４１の硝材は水晶を用いており、波長λ１の常光の屈折率ｎｏ１＝１．５５７０６７，異常光の屈折率ｎｅ１＝１．５６６６１５、波長λ２の常光の屈折率ｎｏ２＝１．５４１７７２，異常光の屈折率ｎｅ２＝１．５５０７８４である。そして、位相板４１は、上記した厚さで且つ上記した屈折率の時に、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して０．２５λ１の位相差を与える一方、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して０．２６λ２の位相差を与える。
【０１３７】
従って、位相板４１は波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１と、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２とに対して、略１／４波長の位相板となる。即ち、位相板４１に対して、波長λ１で直線偏光が入射したとき円偏光、波長λ２で直線偏光が入射したとき略円偏光を出射する。このような位相板４１によって、偏光特性に乱れのなく且つ１個の位相板４１で超高密度光ディスク１とＤＶＤ２とに共用できる光ディスク駆動装置１０Ｂ（図１３）が実現できる。また、位相板４１が単板であるので、コストを低く抑えることができる。
【０１３８】
次に、図１５（ａ）〜（ｃ）に示した如く、実施例２の要部となる収差補正素子４２は、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成している点が先に図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した実施例１の収差補正素子３０と同じであるものの、対物レンズ３１（図１３）と対向する上面４２ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．４３ｍｍの内周領域内に階段状回折格子パターン部４２ａ１が４段の段数で上面４２ａ対して階段凹状に凹ませ且つリング状（輪帯状）に形成されていると共に、この階段状回折格子パターン部４２ａ１の外周に隣接した外周領域は階段状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面４２ａとなっている。
【０１３９】
上記した収差補正素子４２の階段状回折格子パターン部４２ａ１は、ミクロ的（微視的）に見ると、階段構造の段数ｎが４段であるので段差数ｎ−１は３段になっており、一方、マクロ的（巨視的）に見ると、階段状凹部の繰り返し周期Ｔが内周から外周に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成されていることで多段ブレーズ（鋸歯状）状の回折格子として構成されている。
【０１４０】
この際、４段構造で段差数が３段である階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さを求めるにあたって、階段状回折格子パターン部４２ａ１の段数ｎに基づいてｎ値化して一般的に表現すると、下記の数８，数９で示すことができる。
【０１４１】
即ち、階段構造の段数がｎ段で段差数がｎ−１段である階段状回折格子パターン部において、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さはｄ（ｎ−１）は、下記の数８から求めることができる。
【数８】
2005011481.tif 000017
一方、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さはｄ（ｎ−１）’は、下記の数９から求めることができる。
【数９】
2005011481.tif 000018
そして、４段構造で段差数が３段である階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ（４−１），ｄ（４−１）’をｄ３，ｄ３’とそれぞれ表示すると、１段当たりの階段状凹部の深さは（ｄ３）／３，（ｄ３）’／３となり、これら１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３，（ｄ３）’／３は後述するように第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差（略位相差２πの２倍の整数倍）になるように設定されている。尚、１段当たりの階段状凹部の深さは１段当たりの段差の寸法でもある。
【０１４２】
また、収差補正素子４２の下面４２ｂには、上記した階段状回折格子パターン部４２ａ１と対向して光透過性平坦部４２ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．４３ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部４２ｂ１の外周に隣接して直径φ２．４３ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を０．６相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【０１４３】
この際、収差補正素子４２の下面４２ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２は、波長選択性を有するダイクロイック膜により青色半導体レーザー２２（図１３）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍ±８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を透過し、且つ、赤色半導体レーザー２３（図１３）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を遮蔽する特性を有している。
【０１４４】
尚、収差補正素子４２の下面４２ｂに形成した第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２としてダイクロイック膜を成膜せずに、これに代えて同様の性能を有し、且つ、階段状回折格子パターン部４２ａ１とは異なる凹凸状の回折格子を外周領域にリング状に形成しても良い。
【０１４５】
更に、収差補正素子４２の上面４２ａ及び下面４２ｂに、反射率が０．５％以下の反射防止膜（図示せず）を成膜することで光透過率が９８％以上になっている。
【０１４６】
従って、収差補正素子４２は、第１，第２レーザー光源２２，２３側の下面４２ｂに円形状の光透過性平坦部４２ｂ１と、リング状の第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２とを中心部から外周部に向かって順に形成し、且つ、対物レンズ３１側の上面４２ａの内周領域に４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１を形成すると共にこの階段状回折格子パターン部４２ａ１の外側を平坦に形成している。
【０１４７】
この際、収差補正素子４２の作製方法は、先に説明した図２（ａ）〜（ｃ）、又は、図３（ａ）〜（ｆ）、もしくは、図４（ａ）〜（ｅ）のプロセス（工程）を複数回繰り返すことにより作製できる。例えば、図２又は図３の作製方法を用いて４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１を作製する場合に、プロセスを最低２回繰り返すことにより作製できる。
【０１４８】
また、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１の階段状凹部の形状は、先に説明した数３中でｘを階段状回折格子パターン部４２ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離と変更して適用すると共に、数８，数９及び表１を適用して算出すれば良い。
【０１４９】
また、収差補正素子４２の硝材として実施例１と同様にＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いた場合に、青色半導体レーザー２２（図１３）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する屈折率Ｎ１は１．５３０２であり、赤色半導体レーザー２３（図１３）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する屈折率Ｎ２は１．５１４２である。
【０１５０】
そして、上記した収差補正素子４２により超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合には、実施例１で図７を用いて説明したと略同様に、青色半導体レーザー２２（図１３）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ２４（図１３）で平行光にし、この平行光を下面４２ｂ側から入射させる際、第１レーザー光Ｌ１の平行光を下面４２ｂの内周領域及び外周領域に形成した円形状の光透過性平坦部４２ｂ１及びリング状の第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２をそのまま透過させた後、更に、第１レーザー光Ｌ１の平行光を上面４２ａの内周領域に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１で回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１５１】
一方、上記した収差補正素子４２によりＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、実施例１で図８を用いて説明したと略同様に、赤色半導体レーザー２３（図１３）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３９（図１３）で平行光にし、この平行光を下面４２ｂ側から入射させる際、第２レーザー光Ｌ２の平行光を下面４２ｂの外周領域に形成したリング状の第２レーザー光用開口制限部４２ｂ２で遮蔽して対物レンズ３１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口制限させるも、下面４２ｂの内周領域に形成した円形状の光透過性平坦部４２ｂ１を透過させた後、更に、第２レーザー光Ｌ２の平行光を上面４２ａの内周領域に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１５２】
尚、実施例２においても、上記した収差補正素子４２に対して一部簡素化を図って、図１６（ａ）〜（ｃ）に示したような収差補正素子４２’を用いても良い。この収差補正素子４２’は、上面４２ａに４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１が形成されているものの、下面４２ｂは第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を制限するための第２レーザー光用開口制限部が成膜されずに平坦に形成されているだけである。
【０１５３】
従って、上記した変形例の収差補正素子４２’により超高密度光ディスク１を記録又は再生する場合には、実施例１で図１１を用いて説明したと略同様に、青色半導体レーザー２２（図１３）から出射した波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ２４（図１３）で平行光にし、この平行光を下面４２ｂ側から入射させて、上面４２ａの内周領域に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１で回折させずに０次光をそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１５４】
一方、上記した変形例の収差補正素子４２’によりＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、実施例１で図１２を用いて説明したと略同様に、赤色半導体レーザー２３（図１３）から出射した波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３９（図１３）で平行光にし、この平行光を下面４２ｂ側から入射させている。
【０１５５】
ここで、収差補正素子４２’の下面４２ｂ側に入射させた平行光のうちで上面４２ａの内周領域に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１より外側でφ２．４３ｍｍ以上の外周領域の平行光は階段状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面４２ａの外周領域をそのまま透過させているので、収差補正素子４２’上での周辺部の収差は大きく、内周と外周の波面は非連続で変化し、波面の連続性が保たれなくなり、外周光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポット形成に寄与しない。
【０１５６】
一方、収差補正素子４２’の下面４２ｂ側に入射させた平行光のうちで上面４２ａの内周領域に形成した階段状回折格子パターン部４２ａ１より内側でφ２．４３ｍｍ以内の内周領域の平行光のみを階段状回折格子パターン部４２ａ１で回折させた１次光によって球面収差を補正して、回折させて得た１次光による拡散光を対物レンズ３１の第１面３１ａに入射させている。
【０１５７】
尚更に、実施例２における収差補正素子４２又は変形例の収差補正素子４２’を、先に説明した実施例１の光ピックアップ装置２０Ａ（図１）及び光ディスク駆動装置１０Ａ（図１）に適用することも可能である。
【０１５８】
ここで、図１７は実施例２における収差補正素子４２又は変形例の収差補正素子４２’に、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１が入射したときのマクロな構造の０次光の回折効率と、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２が入射したときの１次光の回折効率とを、先に説明した数５中でＴを階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部の周期と変更して、算出した結果を表している。
【０１５９】
上記した４段構造の収差補正素子４２，４２’は、前述したようにマクロ的に見ると階段状回折格子パターン部４２ａ１が多段ブレーズ状の回折格子によって構成されている。この際、回折構造を論じる場合は、どの構造に対してかを明確にしないと混乱が生じる。以下については、マクロな構造の回折次数と回折効率を論じる。
【０１６０】
尚、４段構造で段差数が３段である階段状回折格子パターン部４２ａ１において、１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３，（ｄ３）’／３が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差である場合に、波長λ１の２次回折光の波面をつなげたものが平面波になるが、マクロの構造で考えると、出射波面は平行になる。以降の説明で、１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３，（ｄ３）’／３が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の場合は、マクロ構造と考え、この２次回折光を０次回折光として表現する。
【０１６１】
ここで、図１７より、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３が最小であり、且つ、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して１００％の回折効率が得られる時に上記した階段状凹部全体の深さｄ３は図１７中のＵ線上で２．２８９μｍであり、これに伴って、１段あたりの深さ（ｄ３）／３が０．７６３μｍとなるので第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当の光路差に等しい時である。しかしながら、この時に波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する回折効率が５．６％と極めて低く、階段状凹部全体の深さｄ３が２．２８９μｍの前後の寸法では第２レーザー光の１次光の回折効率が低くＤＶＤ２の再生でさえ不可能である。
【０１６２】
そこで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して１００％の回折効率が得られ、且つ、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３がその次に深い深さは、図１７中のＶ線上で４．５７８μｍである。この時に、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率は６７．１％である。実施例１と比べれば格段に波長λ２の第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率が向上しているといえるが、先に説明した数５中でＴを階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部の周期と変更した時に、波長λ２の第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する最大回折効率は８１．１％であるので、さらに向上の余地がある。
【０１６３】
そして、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３が４．５７８μｍの時には、１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３が１．５２６μｍであるので、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差に等しい時である。この際、ミクロな構造に対しては第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の位相差であるから、２次回折光が平面波を形成して、マクロな構造の０次回折効率が１００％となる。
【０１６４】
上記に対して、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の回折効率が略最大となる条件を求めると、図１７中のＷ線上で４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３’が４．７７６μｍとなり、且つ、第２レーザー光Ｌ２に対する１次光の最大回折効率は８０．７％である。一方、上記した深さｄ３’が４．７７６μｍである時には、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対する０次光の回折効率は７０％となる。
【０１６５】
従って、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３，（ｄ３’）を４．７７６μｍより少し浅めに設計すると、波長λ１の第１レーザー光Ｌ１の０次光の回折効率と、波長λ２の第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率のバランスが良くなる。これに伴って、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３，（ｄ３’）は、第１レーザー光Ｌ１に対して略最大回折効率が得られる深さと、第２レーザー光Ｌ２に対して略最大回折効率が得られる深さとの間の区間で、且つ、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光に対しての回折効率が８０％以上得ら、且つ、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光に対しての回折効率が６７％以上得られように設定すれば良く、上記に相当する区間は図１７中のＶ線とＷ線とに挟まれた区間となる。
【０１６６】
上記から、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１はミクロ的に見た時に第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差で１段あたりの深さ（ｄ３）／３とし、マクロに的に見た時に第２レーザー光Ｌ２の波長λ２で高効率となるように多段ブレーズに近い構造にしている。
【０１６７】
この際、収差補正素子４２，４２’の階段状回折格子パターン部４２ａ１は４段構造であるので、実施例１の２段構造のように第２レーザー光Ｌ２の１次光と−１次光とが対称にならずに−１次光の効率が低く、高次回折光もまた効率が低く、不要光は更に少ない。無論、第２レーザー光Ｌ２の１次光以外の回折光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上には結像しないので、影響はない。
【０１６８】
尚、収差補正素子４２，４２’において、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ３，（ｄ３’）を更に深くして超高密度光記録媒体１とＤＶＤ２のバランスの良い回折効率が得られるようにすることは理論上可能であるが、図２又は図３もしくは図４による収差補正素子の作製方法を適用しているので、上記した階段状凹部全体の深さｄ３，（ｄ３’）は６μｍ以下が望ましい。
【０１６９】
また、図１７は階段状回折格子パターン部４２ａ１の階段の段数ｎを４値化した時の回折効率の一例を示したものであるが、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１において、Ｖ線上の階段状凹部全体の深さｄ３ｖ（λ１のとき０次回折効率が最大となる深さ）は、先に説明した数８中で段数ｎをｎ＝４とし、且つ、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１がＶ線上ではｋ１＝２となるので、これらを数８に代入すれば、下記の数１０のように表される。
【数１０】
2005011481.tif 000019
【０１７０】
一方、４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１において、Ｗ線上の階段状凹部全体の深さｄ３’ｗは、先に説明した数９中で段数ｎをｎ＝４とし、且つ、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する周期係数ｋ２がＷ線上ではｋ２＝５となるので、これらを数９に代入すれば、下記の数１１のように表される。
【数１１】
2005011481.tif 000020
この際、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の範囲を４０３ｎｍ以上４１５ｎｍ以下、且つ、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２の範囲を６４０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下とし、この時に第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して収差補正素子４２の硝材の各屈折率Ｎ１，Ｎ２が下記の表８の通りである場合に、それぞれの最大回折効率が得られるＶ線，Ｗ線上の階段状凹部全体の深さｄ３ｖ，ｄ３’ｗは下記の表８のように表される。
【表８】
2005011481.tif 000021
この表８中において、例えば、収差補正素子４２，４２’の硝材の屈折率が第１レーザー光Ｌ１に対してＮ１＝１．５であり、第２レーザー光Ｌ２に対してＮ２＝１．４９である時に、階段状回折格子パターン部４２ａ１の階段状凹部全体の深さはｄ３ｖ＝４．８３６μｍ以上、ｄ３’ｗ＝５．０５１μｍ以下であれば回折効率のバランスを取ることができる。図１７からも明らかなように、ｄ３ｖ，ｄ３’ｗ付近では、それぞれの回折効率の変化が緩やかである。
【０１７１】
また、表８における各屈折率Ｎ１，Ｎ２で、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１が４０３ｎｍ〜４１５ｎｍ、且つ、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２が６４０ｎｍ〜６６０ｎｍで、この時に第１，第２レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して収差補正素子４２，４２’の硝材の各屈折率Ｎ１，Ｎ２が下記の表９の通りである場合に、ｄ３ｖとｄ３’ｗの深さを最大幅で取り、そのときの回折効率を下記の表９に示す。
【表９】
2005011481.tif 000022
この表９から明らかなように、上記波長範囲のとき、前記ｄ３ｖとｄ３ｗの間で４段構造の階段状回折格子パターン部４２ａ１の階段状凹部全体の深さｄ３，（ｄ３’）を設定することで、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２ともに最大回折効率付近の変化が緩やかなところを使えるため、高効率でバランスの良い回折効率とすることができる。特に、収差補正素子４２，４２’は屈折率の高い硝材を使うことで、超高密度光ディスク１，ＤＶＤ２ともに高効率が得られる。
【実施例３】
【０１７２】
図１８は実施例３における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図１９は実施例３における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図２０は５段構造の階段状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さとの関係を示した図である。
【０１７３】
実施例３では、図１８（ａ）〜（ｃ）に示した収差補正素子５０、又は、図１９（ａ）〜（ｃ）に示した変形例の収差補正素子５０’以外の光ピックアップ装置の構造、及び光記録媒体駆動装置については実施例１又は実施例２と同じであるので、詳細な説明を省略する。これらの収差補正素子５０，５０’も実施例１の光ピックアップ装置２０Ａ及び光ディスク駆動装置１０Ａ、又は、実施例２の光ピックアップ装置２０Ｂ及び光ディスク駆動装置１０Ｂに適用可能である。
【０１７４】
図１８（ａ）〜（ｃ）に示した如く、実施例３の要部となる収差補正素子５０は、光透過性を有する厚さ０．９２５ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状を５ｍｍ角の正方形に形成している点が先に図５（ａ）〜（ｃ），図１５（ａ）〜（ｃ）用いて説明した実施例１，２の収差補正素子３０，４２と同じであるものの、実施例１，２の収差補正素子３０，４２に対して異なる点について述べると、対物レンズ３１（図１，図１３）と対向する上面５０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．４３ｍｍの内周領域内に階段状回折格子パターン部５０ａ１が５段の段数で上面５０ａ対して階段凹状に凹ませ且つリング状（輪帯状）に形成されていると共に、この階段状回折格子パターン部５０ａ１の外周に隣接した外周領域は階段状回折格子パターン部が形成されていない平坦な上面５０ａとなっている。
【０１７５】
上記した収差補正素子５０の階段状回折格子パターン部５０ａ１は、ミクロ的（微視的）に見ると、階段構造の段数ｎが５段であるので段差数ｎ−１は４段になっており、一方、マクロ的（巨視的）に見ると、階段状凹部の繰り返し周期Ｔが内周から外周に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成されていることで多段ブレーズ（鋸歯状）状の回折格子として構成されている。
【０１７６】
この際、５段構造で段差数が４段である階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さを求めるにあたって、先に説明した数８と数９とを用いることで、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４と、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４’とを求めることができる。
【０１７７】
そして、５段構造で段差数が４段である階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４，ｄ４’とすると、１段当たりの階段状凹部の深さは（ｄ４）／４，（ｄ４’）／４となり、この１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４，（ｄ４’）／４は後述するように第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差になるように設定されている。
【０１７８】
また、収差補正素子５０の下面５０ｂには、上記した階段状回折格子パターン部５０ａ１と対向して光透過性平坦部５０ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．４３ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成され、且つ、光透過性平坦部５０ｂ１の外周に隣接して直径φ２．４３ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を０．６相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部５０ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。
【０１７９】
尚、この実施例３においても、上記した収差補正素子５０に対して一部簡素化を図って、図１９（ａ）〜（ｃ）に示したような収差補正素子５０’を用いても良い。この収差補正素子５０’は、上面５０ａに５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１が形成されているものの、下面５０ｂは第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を制限するための第２レーザー光用開口制限部が成膜されずに平坦に形成されているだけである。
【０１８０】
この際、収差補正素子５０，５０’の作製方法は、先に説明した図２（ａ）〜（ｃ）、又は、図３（ａ）〜（ｆ）、もしくは、図４（ａ）〜（ｅ）のプロセス（工程）を複数回繰り返すことにより作製できる。例えば、図２又は図３の作製方法を用いて５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１を作製する場合に、最低３回プロセスを繰り返すことにより作製できる。
【０１８１】
また、５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１の階段状凹部の形状は、先に説明した数３中でｘを階段状回折格子パターン部５０ａ１の中心“Ｏ”からの半径方向の距離と変更して適用すると共に、数８，数９及び表１を適用して算出すれば良い。
【０１８２】
そして、上記した収差補正素子５０，５０’の動作は、先に実施例２で説明した収差補正素子４２，４２’の動作と同じであるので、ここでの説明を省略する。
【０１８３】
ここで、図２０は実施例３における収差補正素子５０又は変形例の収差補正素子５０’に、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１が入射したときのマクロな構造の０次光の回折効率と、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２が入射したときの１次光の回折効率とを、先に説明した数５中でＴを階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部の周期と変更して、算出した結果を表している。
【０１８４】
上記した５段構造の収差補正素子５０又は変形例の収差補正素子５０’は、前述したようにマクロ的に見ると多段ブレーズ状の回折格子によって構成されている。以下の説明においては、マクロな構造の回折次数と回折効率を論じる。従って、実施例２の４段構造の場合と同様に、５段構造で段差数が４段である階段状回折格子パターン部５０ａ１において、１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４，（ｄ４）’／４が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差である場合に、波長λ１の２次回折光の波面をつなげたものが平面波になるが、マクロの構造で考えると、出射波面は平行になる。以降の説明で、１段当たり階段状凹部の深さ（ｄ４）／４，（ｄ４）’／４が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の略２倍相当の場合は、マクロ構造と考え、この２次回折光を０次回折光として表現する。
【０１８５】
ここで、図２０より、５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４が最小であり、且つ、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して１００％の回折効率が得られる時に上記した階段状凹部全体の深さｄ４は図２０中のＹ線上で３．０６μｍであり、これに伴って、１段あたりの深さ（ｄ４）／４が０．７６５μｍとなるので第１レーザー光Ｌ１の波長λ１相当の光路差に等しい時である。しかしながら、この時に波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する回折効率が０％と極めて低く、階段状凹部全体の深さｄ４が３．０６μｍの前後の寸法では第２レーザー光の１次光の回折効率が低くＤＶＤ２の再生でさえ不可能である。
【０１８６】
そこで、波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して１００％の回折効率が得られ、且つ、５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４がその次に深い深さは、図２０中のＺ線上で階段状凹部全体の深さｄ４ｚ＝６．１２μｍである。この時に、波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率は８７．１％である。先に説明した実施例２の場合と比べると、第２レーザー光Ｌ２の１次光の回折効率が向上していて、先に説明した数５中でＴを階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部の周期と変更した時に、波長λ２の第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する最大回折効率は８７．５％であるので、上記した深さｄ４ｚ＝６．１２μｍ近傍（Ｚ線近傍）であれば、波長λ２の１次光の回折効率も略最大に得ることができる。
【０１８７】
そして、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対して５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４（＝ｄ４ｚ）が６．１２μｍの時には、１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４が１．５３μｍであるので、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差に略等しい時である。この際、ミクロな構造に対しては第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の位相差であるから、２次回折光が平面波を形成して、マクロな構造の０次回折効率が１００％となる。
【０１８８】
図２０は階段状回折格子パターン部５０ａ１の階段の段数ｎを５値化した時の回折効率の一例を示したものであるが、５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１においてＺ線上の階段状凹部全体の深さｄ４ｚは、先に説明した数８中で段数ｎをｎ＝５とし、且つ、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する周期係数ｋ１がＺ線上ではｋ１＝２となるので、これらを数８に代入すれば、下記の数１２のように表される。
【数１２】
2005011481.tif 000023
上記から、５段構造の階段状回折格子パターン部５０ａ１はミクロ的に見た時に第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差で１段あたりの深さ（ｄ４）／４とし、マクロ的に見た時に第２レーザー光Ｌ２の波長λ２で高効率となるように多段ブレーズに近い構造にしている。この際、５段構造の場合は、１段あたりの深さ（ｄ４）／４が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差の時に、第２レーザー光Ｌ２の波長λ２の１次光の回折効率も略最大となるので、実施例１、実施例２のように波長λ１の０次光と波長λ２の１次光とのバランスを考える必要がない。
【０１８９】
更に、収差補正素子５０，５０’は５段構造であるので、実施例１の２段構造のように第２レーザー光Ｌ２の１次光と−１次光とが対称にならずに−１次光の効率が低く、高次回折光もまた効率が低く、不要光はさらに少ない。無論、第２レーザー光Ｌ２の１次光以外の回折光はＤＶＤ２の信号面２ｂ上には結像しないので、影響はない。
【実施例４】
【０１９０】
図２１は実施例４における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図２２は実施例４において、５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図２３は実施例４において、４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図２４は実施例４における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図、
図２５は５段構造の収差補正素子により色収差を補正する場合、外周領域の波面位相と波面収差との関係を示した図、
図２６は４段構造の収差補正素子により色収差を補正する場合、外周領域の波面位相と波面収差との関係を示した図である。
【０１９１】
実施例４では、図２１（ａ）〜（ｃ）及び図２２に示した５段構造の収差補正素子６０、又は、図２３に示した４段構造の収差補正素子６１、もしくは、図２４（ａ）〜（ｃ）に示した５段構造で変形例の収差補正素子６０’以外の光ピックアップ装置の構造、及び光記録媒体駆動装置については実施例１又は実施例２と同じであるので、詳細な説明を省略する。これらの収差補正素子６０，６１，６０’も実施例１の光ピックアップ装置２０Ａ及び光ディスク駆動装置１０Ａ、又は、実施例２の光ピックアップ装置２０Ｂ及び光ディスク駆動装置１０Ｂに適用可能である。
【０１９２】
図２１（ａ）〜（ｃ）に示した如く、実施例４の要部となる収差補正素子６０は、光透過性を有する厚さ１．０ｍｍのＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス）を用いて、外形形状が５ｍｍ角の正方形に形成されている。
【０１９３】
また、収差補正素子６０は、対物レンズ３１（図１３）と対向する上面５０ａ側で中心“Ｏ”を中心にした直径φ２．４３ｍｍの内周領域内に階段状回折格子パターン部５０ａ１が上面５０ａに対して上方に突出されて５段の段数で階段状凹部がリング状（輪帯状）に形成されていると共に、この階段状回折格子パターン部５０ａ１の外周に隣接して直径φ２．４３ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に外周平坦部６０ａ２が上面６０ａよりも僅かに上方に突出してリング状に形成され、この外周平坦部６０ａ２の外側は平坦な上面６０ａとなっている。
【０１９４】
上記した収差補正素子６０の階段状回折格子パターン部６０ａ１は、ミクロ的（微視的）に見ると、階段構造の段数ｎが５段であるので段差数ｎ−１は４段になっており、一方、マクロ的（巨視的）に見ると、階段状凹部の繰り返し周期Ｔが内周から外周に向かうにつれて徐々に狭まくなるようにリング状に複数形成されていることで多段ブレーズ（鋸歯状）状の回折格子として構成されている。
【０１９５】
この際、５段構造で段差数が４段である階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部全体の深さを求めるにあたって、実施例３と同様に先に説明した数８と数９とを用いることで、第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４と、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４’とを求めることができる。
【０１９６】
そして、５段構造で段差数が４段である階段状回折格子パターン部５０ａ１中の階段状凹部全体の深さｄ４，ｄ４’とすると、１段当たりの階段状凹部の深さは（ｄ４）／４，（ｄ４’）／４となり、この１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４，（ｄ４’）／４は実施例３と同様に第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差になるように設定されている。
【０１９７】
また、上記した収差補正素子６０の外周平坦部６０ａ２の一例は、図２２（ａ）に拡大して示したように、５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１と一体に形成されており、且つ、５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部最下段の位置から外周平坦部６０ａ２の表面（上面）までの高さが第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の４（ｎ−１＝４）倍相当の光路差になるように設定されて、収差補正素子６０が第１レーザー光Ｌ１に対して色収差の低減を図るように形成されている。
【０１９８】
また、上記した収差補正素子６０の外周平坦部６０ａ２の他例は、図２２（ｂ）に拡大して示したように、５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１とは別体であるコーティング膜により形成されており、このコーティング膜は、例えば、可視光に対して屈折率が２．２程度と高いＺｎＳ膜６０ａ２１を厚めに成膜し、且つ、ＺｎＳ膜６０ａ２１は吸湿性があるのでこのＺｎＳ膜６０ａ２１上に可視光に対して屈折率が１．３８程度のＭｇＦ２膜６０ａ２２を薄めに積層してコーティングしている。そして、段数ｎが５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部最下段の位置からＺｎＳ膜６０ａ２１とＭｇＦ２膜６０ａ２２とによる外周平坦部６０ａ２の表面（上面）までの高さが第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の４（ｎ−１＝４）倍相当の光路差になるように設定されて、収差補正素子６０が第１レーザー光Ｌ１に対して色収差の低減を図るように形成されている。尚、外周平坦部６０ａ２となるコーティング膜は単層でも２層以上の多層でも構わない。
【０１９９】
上記では、収差補正素子６０の階段状回折格子パターン部６０ａ１がｎ＝５（５値）の場合を説明したが、ｎは３以上の整数であればよい。
【０２００】
例えば、５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１を形成した収差補正素子６０に代えて、図２３（ａ），（ｂ）に拡大して示したように、４段構造で段差数が３段である階段状回折格子パターン部６１ａ１と外周平坦部６１ａ２とを形成した収差補正素子６１を適用した場合には、先に説明した数８，数９から第１レーザー光Ｌ１の０次光に対する階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部全体の深さをｄ３とし、第２レーザー光Ｌ２の１次光に対する階段状回折格子パターン部６０ａ１中の階段状凹部全体の深さをｄ３’とすると、１段当たりの階段状凹部の深さは（ｄ３）／３，（ｄ３’）／３となり、この１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３，（ｄ３’）／３が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当の光路差になるように設定されている。
【０２０１】
この際、図２３（ａ）に拡大して示したように、収差補正素子６１の階段状回折格子パターン部６１ａ１と外周平坦部６１ａ２とを一体に形成した場合には、段数ｎが４段構造の階段状回折格子パターン部６１ａ１中の階段状凹部最下段の位置から外周平坦部６１ａ２の表面（上面）までの高さが第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の３（ｎ−１＝３）倍相当の光路差になるように設定されて、収差補正素子６１が第１レーザー光Ｌ１に対して色収差の低減を図るように形成されている。
【０２０２】
一方、図２３（ｂ）に拡大して示したように、収差補正素子６１の階段状回折格子パターン部６１ａ１と外周平坦部６１ａ２とを別体に形成した場合には、段数ｎが４段構造の階段状回折格子パターン部６１ａ１中の階段状凹部最下段の位置からＺｎＳ膜６１ａ２１とＭｇＦ２膜６１ａ２２とによる外周平坦部６１ａ２の表面（上面）までの高さが第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の３（ｎ−１＝３）倍相当の光路差になるように設定されて、収差補正素子６１が第１レーザー光Ｌ１に対して色収差の低減を図るように形成されている。
【０２０３】
再び、図２１（ａ）〜（ｃ）に戻り、収差補正素子６０の下面６０ｂには、上面６０ａ側の階段状回折格子パターン部６０ａ１と対向して光透過性平坦部６０ｂ１が中心“Ｏ”を中心にして直径φ２．４３ｍｍ以内の内周領域に円形状に形成されていると共に、上面６０ａ側の外周平坦部６０ａ２と対向し且つ光透過性平坦部６０ｂ１の外周に隣接して直径φ２．４３ｍｍ以上で直径φ３．８ｍｍ以下の外周領域内に第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を０．６相当になるように制限する第２レーザー光用開口制限部６０ｂ２がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されている。この際、先に図２２（ｂ）を用いて説明したＺｎＳ膜６０ａ２１とＭｇＦ２膜６０ａ２２とによる外周平坦部６０ａ２を上面６０ａ側に形成せずに、下面６０ｂの第２レーザー光用開口制限部６０ｂ２に、ＺｎＳ膜６０ａ２１とＭｇＦ２膜６０ａ２２とを追加して成膜することで、第１レーザー光Ｌ１に対して色収差を低減する構造を兼用できる。
【０２０４】
尚、この実施例４においても、上記した収差補正素子６０に対して一部簡素化を図って、図２４（ａ）〜（ｃ）に示したような収差補正素子６０’を用いても良い。この収差補正素子６０’は、上面６０ａ側に５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１と外周平坦部６０ａ２とが形成されているものの、下面６０ｂは第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ３１への開口数を制限するための第２レーザー光用開口制限部が成膜されずに平坦に形成されているだけである。勿論、図２３（ａ），（ｂ）に示した４段構造の収差補正素子６１でも、上記と同様に一部簡素化した変形例の収差補正素子（６１’…図示せず）を形成することができる。
【０２０５】
また、５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１、又は、４段構造の階段状回折格子パターン部６１ａ１の階段状凹部の形状は、先に説明した数３中でｘを階段状回折格子パターン部６０ａ１（又は６１ａ１）の中心“Ｏ”から半径方向の距離と変更して適用すると共に、数８，数９及び表１を適用して算出すれば良い。
【０２０６】
そして、上記した収差補正素子６０，６０’，６１，（６１’…図示せず）の動作は、先に説明した実施例２の収差補正素子４２，４２’、又は、実施例３の収差補正素子５０，５０’の動作と同じであるので、ここでの説明を省略する。
【０２０７】
更に、実施例４における５段構造の収差補正素子６０又は変形例の収差補正素子６０’に、超高密度光ディスク用である波長λ１＝４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１が入射したときのマクロな構造の０次光の回折効率と、ＤＶＤ用である波長λ２＝６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２が入射した時の１次光の回折効率は、先に実施例３で図２０を用いて説明した場合と同じであるので説明を省略する。
【０２０８】
一方、４段構造の収差補正素子６１の場合の回折効率も、先に実施例２で図１７を用いて説明した場合と同じであるので説明を省略する。
【０２０９】
ここで、上記した５段構造の収差補正素子６０，６０’において、上面６０ａ側に形成した５段構造の階段状回折格子パターン部６０ａ１は１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ４）／４，（ｄ４’）／４が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当であるから、階段状回折格子パターン部６０ａ１を通った第１レーザー光Ｌ１は、位相の最も進むところと位相の最も遅れたところで、ミクロな構造で考えると１０波長の位相差がでる。この際、基準波長が４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１であれば、位相差が整数倍であるので波面に変化は生じない。しかしながら、第１レーザー光Ｌ１の波長λ１が、略１％（±４ｎｍ）程度変化した場合、階段状回折格子パターン部６０ａ１を通った第１レーザー光Ｌ１は１０％の位相差を生じ、これは波長変化による色収差の影響が大きいことを意味する。勿論、４段構造の収差補正素子６１，（６１’…図示せず）でも階段状回折格子パターン部６１ａ１は１段当たりの階段状凹部の深さ（ｄ３）／３，（ｄ３’）／３が第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の２倍相当であるから、上記と同様である。
【０２１０】
また、上記した５段構造の収差補正素子６０，６０’の上面６０ａ側に形成した外周平坦部６０ａ２で与える位相差は、基準波長が４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１の整数倍の位相差であれば０次光の回折効率に影響を与えないため、先に図２２（ａ）又は図２２（ｂ）で前述したように、階段状回折格子パターン部６０ａ１に対して位相差を第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の４倍相当に設定することで、図２５に示したように色収差を低減できる。
【０２１１】
即ち、図２５に示したように、５段構造の収差補正素子６０，６０’により色収差を補正する場合、横軸に外周平坦部６０ａ２の位相［λ１］を示し、縦軸に波面収差［λ１・ｒｍｓ］を示した時に、第１レーザー光Ｌ１の波長１が基準波長４０５ｎｍに対して○印で示したように１％（４ｎｍ）変化した時と、□印で示したように２％（８ｎｍ）変化した場合に、階段状回折格子パターン部６０ａ１に対して、先に図２２（ａ）又は図２２（ｂ）で前述した外周平坦部６０ａ２の位相差を変化させて、階段状回折格子パターン部６０ａ１と外周平坦部６０ａ２とを合わせた収差補正素子６０の波面収差を示している。
【０２１２】
図２５より、収差補正素子６０，６０’の外周平坦部６０ａ２の位相差によって、収差補正素子６０，６０’全体の波面収差が変化するが、この時に外周平坦部６０ａ２の位相差を第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の４倍相当の光路差になるように設定した時に、収差補正素子６０，６０’全体の色収差を最も低減できることがわかる。
【０２１３】
尚、図２６に示したように、５段構造の収差補正素子６０に代えて４段構造の収差補正素子６１，（６１’…図示せず）により色収差を補正する場合、横軸に外周平坦部６１ａ２の位相［λ１］を示し、縦軸に波面収差［λ１・ｒｍｓ］を示した時に、上記と同様に、先に図２３（ａ）又は図２３（ｂ）で前述した外周平坦部６１ａ２の位相差によって、収差補正素子６１，（６１’）全体の波面収差が変化するが、この時に外周平坦部６１ａ２の位相差を第１レーザー光Ｌ１の波長λ１の３倍相当の光路差になるように設定した時に、収差補正素子６１，（６１’）全体の色収差を最も低減できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】本発明に係る実施例１の光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置の全体構成を示した図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法１を説明するための工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法２を説明するための工程図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は図１に示した実施例１における収差補正素子の作製方法３を説明するための工程図である。
【図５】図１に示した実施例１における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の拡大図である。
【図６】超高密度光ディスク用として無限共役に最適化された対物レンズを用いて、超高密度光ディスク，ＤＶＤを記録又は再生する場合を拡大して示した図である。
【図７】図５に示した収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図８】図５に示した収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図９】凹凸状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さとの関係を示した図である。
【図１０】実施例１における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は凹凸状回折格子パターン部の拡大図である。
【図１１】図１０に示した変形例の収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、超高密度光ディスクを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１２】図１０に示した変形例の収差補正素子と、図６に示した対物レンズとにより、ＤＶＤを記録又は再生する場合を模式的に示した図である。
【図１３】本発明に係る実施例２の光ピックアップ装置及び光記録媒体駆動装置の全体構成を示した図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は図１３に示した位相板を拡大して示した側面図，正面図である。
【図１５】図１３に示した実施例２における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図１６】実施例２における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図１７】４段構造の階段状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さとの関係を示した図である。
【図１８】実施例３における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図１９】実施例３における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図２０】５段構造の階段状回折格子パターン部に、波長λ１，λ２の第１，第２レーザー光が入射した時の各回折効率と、階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さとの関係を示した図である。
【図２１】実施例４における収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図２２】実施例４において、５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図２３】実施例４において、４段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図２４】実施例４における収差補正素子に対して一部簡素化を図った変形例の収差補正素子を説明するための図であり、（ａ）は上面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は５段構造の階段状回折格子パターン部の拡大図である。
【図２５】５段構造の収差補正素子により色収差を補正する場合、外周領域の波面位相と波面収差との関係を示した図である。
【図２６】４段構造の収差補正素子により色収差を補正する場合、外周領域の波面位相と波面収差との関係を示した図である。
【図２７】従来の光ピックアップ装置の一例を示した構成図である。
【図２８】図２７に示した第２の光学素子を説明するための図であり、（ａ）はＤＶＤを記録又は再生する場合を示し、（ｂ）はＣＤを記録又は再生する場合を示した図である。
【符号の説明】
【０２１５】
１…第１光記録媒体（超高密度光ディスク）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、
２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
１０Ａ…実施例１の光記録媒体駆動装置（光ディスク駆動装置）、
１０Ｂ…実施例２の光記録媒体駆動装置（光ディスク駆動装置）、
１１…スピンドルモータ、１２…ターンテーブル、
２０Ａ…実施例１の光ピックアップ装置、
２０Ｂ…実施例２の光ピックアップ装置、
２１…ピックアップ筐体、
２２…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、
２３…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
２６…第１レーザー光用の位相板、
２９…レンズホルダ、
３０…実施例１における収差補正素子、
３０’…実施例１における変形例の収差補正素子、
３０ａ…上面、３０ａ１…凹凸状回折格子パターン部、
３０ｂ…下面、３０ｂ１…光透過性平坦部、３０ｂ２…第２レーザー光用開口制限部、  ３１…対物レンズ、３１ａ…第１面、３１ｂ…第２面、
４０…第２レーザー光用の位相板、
４１…第１，第２レーザー光共用の位相板、
４２…実施例２における収差補正素子、
４２’…実施例２における変形例の収差補正素子、
４２ａ…上面、４２ａ１…階段状回折格子パターン部、
４２ｂ１…光透過性平坦部、４２ｂ２…第２レーザー光用開口制限部、
５０…実施例３における収差補正素子、
５０’…実施例３における変形例の収差補正素子、
５０ａ…上面、５０ａ１…階段状回折格子パターン部、
５０ｂ１…光透過性平坦部、５０ｂ２…第２レーザー光用開口制限部、
６０…実施例４における収差補正素子、
６０’…実施例４における変形例の収差補正素子、
６０ａ…上面、６０ａ１…階段状回折格子パターン部、６０ａ２…外周平坦部、
６０ａ２１…ＺｎＳ膜、６０ａ２２…ＭｇＦ２膜、
６０ｂ１…光透過性平坦部、６０ｂ２…第２レーザー光用開口制限部、
６１…実施例４における他例の収差補正素子、
６１ａ…上面、６１ａ１…階段状回折格子パターン部、６１ａ２…外周平坦部、
６１ａ２１…ＺｎＳ膜、６１ａ２２…ＭｇＦ２膜、
ｄ１…凹凸状回折格子パターン部中の凹部の深さ、
ｄ３…４段構造の階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さ、
ｄ４…５段構造の階段状回折格子パターン部中の階段状凹部全体の深さ、
Ｌ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光、
Ｌ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光、
λ１…青色半導体レーザーから出射した第１レーザー光の波長、
λ２…赤色半導体レーザーから出射した第２レーザー光の波長。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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