(57)【要約】【課題】アクチュエータが追従できないような瞬間的な波長飛び時にも問題なく記録・再生可能な色収差を有し、且つ集光スポットのスポット径及びセンサーの読み取り信号に生じる悪影響を抑えることができる回折光学素子及びこの回折光学素子を備える光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】本発明の回折光学素子６０は回折構造５０を備え、波長λ１の光束の回折光のうち、第１光情報記録媒体３１に利用される回折光の回折次数をｍとすると、ｍ次の回折光の回折効率Ｅが下記の式（１）を満たし、（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌ[ｍｍ]が下記の式（２）を満たす。２０％≦Ｅ≦９０％                 （１）０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２   （２）【選択図】図１
2005216419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光束を保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置に用いられる回折光学素子において、
前記回折光学素子の少なくとも一つの光学面であって光軸を含む領域に回折構造が形成され、
前記波長λ１の光束が前記回折構造から回折作用を受けることにより発生する複数の回折次数の回折光のうち、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に利用される回折光の回折次数をｍとすると、
前記ｍ次の回折光の回折効率Ｅが下記の式（１）を満たし、
（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、前記ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌ[ｍｍ]が下記の式（２）を満たすことを特徴とする回折光学素子。
２０％≦Ｅ≦９０％                 （１）
０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２   （２）
但し、ｍは正の整数、ｆ[ｍｍ]は前記ｍ次の回折光に対する前記回折光学素子の前記波長λ１の光束に対する焦点距離を指し、また、ｍ＝１の場合における（ｍ−１）次の回折光、即ち０次の回折光とは、前記回折構造により実質的な光路差を与えられず、回折することなくそのまま当該回折構造を透過する光束を指す。
【請求項２】
請求項１に記載の回折光学素子において、
０．００３≦Ｌ／ｆ≦０．０３２
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回折光学素子において、
前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、
前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なることを特徴とする回折光学素子。
【請求項４】
請求項３に記載の回折光学素子において、
前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、
前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置に対して対物レンズ側であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記回折効率が高い方の回折光の回折次数が（ｍ−１）次であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項６】
請求項５に記載の回折光学素子において、
（ｍ−１）次の回折光の近軸集光位置がｍ次の回折光の近軸集光位置より像点側であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
ｍ＝２であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
１ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍ
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記ｍ次の回折光により前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△ｆＢが、
｜△ｆＢ｜≦０．０００１ｍｍ
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記光ピックアップ装置が、更に波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ２（０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、
前記回折光学素子が前記波長λ１の光束と前記波長λ２の光束の共通光路中に配置され、
７５０ｎｍ≦λ１≦８５０ｎｍ
１．１ｍｍ≦ｔ１≦１．３ｍｍ
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回折光学素子において、
前記光ピックアップ装置が、更に波長λ３（３８０ｎｍ≦λ３≦４５０ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ３（０ｍｍ＜ｔ３≦０．７ｍｍ）の第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第３光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、
前記回折光学素子が、前記波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束の共通光路中に配置されることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回折光学素子において、
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回折光学素子において、
前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとを組み合わせた合成光学系の、前記波長λ１の光束が入射した場合に生じる前記ｍ次の回折光に対する光学系倍率Ｍが、
−１／１０≦Ｍ≦０
を満たすことを特徴とする回折光学素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子は対物レンズであることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
対物レンズの光源側の入射面に対面して配置されることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズが２枚の光学素子を組み合わせて構成されており、前記回折光学素子が、前記２枚の光学素子のうちの一方であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとが連結部材を介して一体に形成されており、光軸方向に一体に移動可能であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
前記回折構造の光軸を含む断面形状は鋸歯形状であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の回折光学素子において、
プラスチック製であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２０】
波長λ１の光束を保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置において、
少なくとも一つの光学面であって光軸を含む領域に回折構造が形成された回折光学素子を備え、
前記波長λ１の光束が前記回折構造から回折作用を受けることにより発生する複数の回折次数の回折光のうち、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に利用される回折光の回折次数をｍとすると、
前記ｍ次の回折光の回折効率Ｅが下記の式（１）を満たし、
（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、前記ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌ[ｍｍ]が下記の式（２）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
２０％≦Ｅ≦９０％                 （１）
０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２   （２）
但し、ｍは正の整数、ｆ[ｍｍ]は前記ｍ次の回折光に対する前記回折光学素子の前記波長λ１の光束に対する焦点距離を指し、また、ｍ＝１の場合における（ｍ−１）次の回折光、即ち０次の回折光とは、前記回折構造により実質的な光路差を与えられず、回折することなくそのまま当該回折構造を透過する光束を指す。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置において、
０．００３≦Ｌ／ｆ≦０．０３２
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、
前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、
前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置に対して対物レンズ側であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折効率が高い方の回折光の回折次数が（ｍ−１）次であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置において、
（ｍ−１）次の回折光の近軸集光位置がｍ次の回折光の近軸集光位置より像点側であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２６】
請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
ｍ＝２であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２７】
請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
１ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍ
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２８】
請求項２０〜２７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記ｍ次の回折光により前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△ｆＢが、
｜△ｆＢ｜≦０．０００１ｍｍ
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２９】
請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置が、更に波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ２（０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、
前記回折光学素子が前記波長λ１の光束と前記波長λ２の光束の共通光路中に配置され、
７５０ｎｍ≦λ１≦８５０ｎｍ
１．１ｍｍ≦ｔ１≦１．３ｍｍ
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置が、更に波長λ３（３８０ｎｍ≦λ３≦４５０ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ３（０ｍｍ＜ｔ３≦０．７ｍｍ）の第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第３光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、
前記回折光学素子が、前記波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束の共通光路中に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の光ピックアップ装置において、
０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍ
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとを組み合わせた合成光学系の、前記波長λ１の光束が入射した場合に生じる前記ｍ次の回折光に対する光学系倍率Ｍが、
−１／１０≦Ｍ≦０
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３３】
請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子が対物レンズであることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３４】
請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子が対物レンズの光源側の入射面に対面して配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３５】
請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズが２枚の光学素子を組み合わせて構成されており、前記回折光学素子が、前記２枚の光学素子のうちの一方であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３６】
請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとが連結部材を介して一体に形成されており、光軸方向に一体に移動可能であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３７】
請求項２０〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折構造の光軸を含む断面形状は鋸歯形状であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３８】
請求項２０〜３７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子がプラスチック製であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子及びこの回折光学素子を備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤ（デジタルヴァーサタイルディスク）やＣＤ（コンパクトディスク）等の光ディスクや、波長４００ｎｍ程度の青色レーザー光を用いることにより記録密度を高め、記憶容量を大きくしたいわゆる高密度光ディスク等の各種光ディスクに対する情報の記録・再生に用いられる光ピックアップ装置においては、光ディスクに用いる光束の光量確保や収差補正を目的として、光学系を構成する光学素子の光学面に回折構造を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示された技術は、高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスク間で互換性を有するものであり、各光ディスクに用いる光束の光量を確保しつつ、波長や保護基板厚の差に起因して発生する球面収差を補正すべく、光ピックアップ装置を構成する光学素子の光学面に回折構造を設けるものである。
【特許文献１】特開２００２−２９８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、光束が回折構造を通過する際には複数の回折次数の回折光が発生し、これら回折光のうち、回折効率が最も高い回折光を利用して光ディスクの記録・再生を行なっているが、回折効率が低く利用に供されない残りの回折光（以下、「不要回折光」という。）が、光ピックアップ装置の動作に悪影響を与えるという問題がある。
具体的には、不要回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置と、利用に供される回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置とが重なる場合には、光ディスクの情報記録面上における集光スポットのスポット径が拡がり、見かけの開口数ＮＡが低下するという問題がある。特に、不要回折光の近軸集光位置が、利用に供される回折光の近軸集光位置と重なる場合には、両回折光の位相が集光スポットにおいて一致することになり、スポット径拡大の問題がより顕著となる。
【０００４】
また、不要回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置が、利用に供される回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置に対して近接している場合には、光ディスクの情報記録面で反射した不要回折光が、反射光検出用のセンサーに入り込むことがあり、ＲＦ信号にノイズが混じり、記録・再生信号の読み取り誤差が生じる。ＲＦ信号とは、非点収差法によるフォーカス検出に利用される信号であり、ベストフォーカス位置からのずれ（△ｆＢ）に対するセンサーからの戻り特性を示したものである。このＲＦ信号の線型性
を利用してフォーカス検出を行なっている。
また、回折光の近軸集光位置の光軸方向の間隔は回折のパワーに依存するため、使用するレーザー光束の色収差に影響する。
また、特許文献１に開示された技術では、不要回折光の近軸集光位置と、利用に供される回折光の近軸集光位置とが離れすぎており、モードホップ等の波長変化時における集光スポットの収差に悪影響が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、アクチュエータが追従できないような瞬間的な波長飛び時にも問題なく記録・再生可能な色収差を有し、且つ集光スポットのスポット径及びセンサーの読み取り信号に生じる悪影響を抑えることができる回折光学素子及びこの回折光学素子を備える光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、波長λ１の光束を保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置に用いられる回折光学素子において、前記回折光学素子の少なくとも一つの光学面であって光軸を含む領域に回折構造が形成され、前記波長λ１の光束が前記回折構造から回折作用を受けることにより発生する複数の回折次数の回折光のうち、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に利用される回折光の回折次数をｍとすると、前記ｍ次の回折光の回折効率Ｅが下記の式（１）を満たし、（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、前記ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌ[ｍｍ]が下記の式（２）を満たすことを特徴とする。
２０％≦Ｅ≦９０％                 （１）
０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２   （２）
但し、ｍは正の整数、ｆ[ｍｍ]は前記ｍ次の回折光に対する前記回折光学素子の前記波長λ１の光束に対する焦点距離を指し、また、ｍ＝１の場合における（ｍ−１）次の回折光、即ち０次の回折光とは、前記回折構造により実質的な光路差を与えられず、回折することなくそのまま当該回折構造を透過する光束を指す。
【０００７】
本明細書中において「集光スポット」とは、対物レンズによって集光される光の波面収差が最も小さくなるデフォーカス位置によって形成されるスポットを指す。
また、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で、最も光情報記録媒体に近い位置において、光情報記録媒体と対向して配置される集光作用を有する光学素子を指す。
また、対物レンズとしては、単一のレンズ（単玉）のみで構成されているものに限定されず、複数のレンズを光軸方向に組み合わせて構成されるレンズ群をまとめたものであってもよい。
【０００８】
また、光情報記録媒体とはＣＤ、ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＭＤ、ＭＯ、高密度光ディスク等の所定の波長の光束を用いて情報の再生及び／又は記録を行なう一般的な光ディスクを指す。
また、高密度光ディスクとは、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称するものであり、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスクの他に、ＮＡ０．６５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（ＡＯＤ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、Ｌ／ｆを０．００１６以上とすることにより、（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光、即ち、不要回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、利用に供されるｍ次の回折光の近軸集光位置とが光軸上で一致せず、離れた状態とすることができ、ｍ次の回折光の回折効率が、不要回折光のうち回折効率が高い方の回折光の回折効率と比較してほぼ同程度の大きさである場合でも、集光スポットのスポット径の拡大を防止できる。
また、Ｌ／ｆを０．０３２以下とすることにより、ｍ次の回折光により第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△ｆＢ（色収差）を小さい値に抑えることができ、モードホ
ップ時における対物レンズのフォーカス特性に悪影響が生じる事態を防止できる。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回折光学素子において、０．００３≦Ｌ／ｆ≦０．０３２を満たすことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の回折光学素子において、前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なることを特徴とする。
本明細書において、「回折光が光軸と交わる位置」とは、図６に示すように、回折光学素子が対物レンズである場合には、対物レンズの光学面上に形成された回折構造によって回折作用を受けた所定次数の回折光が、対物レンズを通過して光軸ｌと交差する点の集合により形成される範囲Ｂを指す。
第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に利用されるｍ次の回折光は、光軸ｌ上であって、第１光情報記録媒体の情報記録面Ｒ上の一点に収束し、集光スポットＰを形成するが、第１光情報記録媒体に利用されない他の次数の回折光（例えば、（ｍ＋１）次の回折光）は、図６に示すように、光軸ｌ上の一点には収束しないように設計されている。
【００１１】
そして、請求項３に記載の発明のように、不要回折光のうち回折効率が高い方の回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置（図６に示すＢ）が、ｍ次の回折光が対物レンズを通過して光軸と交わる位置（図６に示す集光スポットＰ）とは異なるように設計することにより、集光スポットのスポット径の拡大を防止できるとともに、情報記録面Ｒで反射した不要回折光が、波長λ１の光束の反射光の検出器（センサー）に入り込むことを防止できるので、デフォーカス量に対するＲＦ信号の線型性を保ち、対物レンズのフォーカス特性に悪影響が生じることを防止できる。
【００１２】
図７は、図６の状態を縦球面収差図で示すものである。
線Ｌ１はｍ次の回折光の縦球面収差を示し、線Ｌ２は（ｍ＋１）次の回折光の縦球面収差を示す。このように、「回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なる」とは、「両回折光の縦球面収差を示す２本の線Ｌ１とＬ２とが交差しない」と言い換えることもできる。例えば、線Ｌ３のように、その一部において線Ｌ１と交差する場合には、集光スポットのスポット径の拡大を招くことになる。なお、線Ｌ２は（ｍ−１）次の回折光の縦球面収差であってもよい。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の回折光学素子において、前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置に対して対物レンズ側であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、通常、フォーカス検出では、対物レンズは遠い側から光情報記録媒体に近づくため、回折効率の高い回折光がセンサーに入り込むことなくベストフォーカス位置に合わせることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記回折効率が高い方の回折光の回折次数が（ｍ−１）次であることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の回折光学素子において、（ｍ−１）次の回折光の近軸集光位置がｍ次の回折光の近軸集光位置より像点側であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回折光学素子において、ｍ＝２であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回折光学素子において、１ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍを満たすことを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記ｍ次の回折光により前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△ｆＢが、｜△
ｆＢ｜≦０．０００１ｍｍを満たすことを特徴とする。
請求項９に記載の発明によれば、モードホップが生じた場合における集光スポットの光軸方向の変動量を小さくすることができる。
例えば光源のモードホップ時のような、波長がλからλ´に短時間で変化した場合、トラッキング追従が間に合わないことから、波長変動前におけるデフォーカス位置で光信号制御を行うことになる。従って、波長変動前後における対物レンズのデフォーカス位置変動が大きい場合、つまり、上記｜△ｆB｜の値が０．０００１ｍｍ以上の場合、波面収差
の劣化が大きくなり、光信号の制御に不都合が生じるおそれがある。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記光ピックアップ装置が、更に波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ２（０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、前記回折光学素子が前記波長λ１の光束と前記波長λ２の光束の共通光路中に配置され、
７５０ｎｍ≦λ１≦８５０ｎｍ
１．１ｍｍ≦ｔ１≦１．３ｍｍ
を満たすことを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、第１光情報記録媒体としてのＣＤと第２光情報記録媒体としてのＤＶＤとの間で互換性を有する光ピックアップ装置を得られる。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の回折光学素子において、前記光ピックアップ装置が、更に波長λ３（３８０ｎｍ≦λ３≦４５０ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ３（０ｍｍ＜ｔ３≦０．７ｍｍ）の第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第３光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、前記回折光学素子が、前記波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束の共通光路中に配置されることを特徴とする。
請求項１１記載の発明によれば、第１光情報記録媒体としてのＣＤと第２光情報記録媒体としてのＤＶＤと第３光情報記録媒体としての高密度光ディスクの間で互換性を有する光ピックアップ装置を得られる。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項１１に記載の回折光学素子において、０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とする。
請求項１２記載の発明によれば、高密度光ディスクとしてＡＯＤを用いることができる。
請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の回折光学素子において、前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとを組み合わせた合成光学系の、前記波長λ１の光束が入射した場合に生じる前記ｍ次の回折光に対する光学系倍率Ｍが、−１／１０≦Ｍ≦０を満たすことを特徴とする。
３種類の光情報記録媒体を同じ回折光学素子で互換するには、異なる３つの波長のうち２つの波長の光束に対しては回折を利用して互換し、残りの１つの波長の光束に対しては回折光学素子への入射角度を他の２つの波長の光束と異ならせることで達成できる。請求項１３に記載の発明によれば、波長λ２とλ３の光束に対して合成光学系の光学系倍率Ｍがほぼ０であるので、光ピックアップ装置のコンパクト化や、比較的波長が短いために誤差要因に対してより敏感な収差特性を有する波長λ２とλ３の光束に対してトラッキング特性等が良好なものになる等の利点がある。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の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１４に記載の発明によれば、対物レンズと回折光学素子とを共通化することで、光ピックアップ装置を構成する光学素子の部品点数を削減できる。
請求項１５記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、対物レンズの光源側の入射面に対面して配置されることを特徴とする。
本明細書において、「対物レンズの光源側の入射面に対面して」とは、回折光学素子と対物レンズの間に、他の光学素子を何ら介在させない状態を指す。
【００２０】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズが２枚の光学素子を組み合わせて構成されており、前記回折光学素子が、前記２枚の光学素子のうちの一方であることを特徴とする。
請求項１７記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとが連結部材を介して一体に形成されており、光軸方向に一体に移動可能であることを特徴とする。
請求項１８記載の発明は、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の回折光学素子において、前記回折構造の光軸を含む断面形状は鋸歯形状であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１９記載の発明は、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の回折光学素子において、プラスチック製であることを特徴とする。
請求項１９記載の発明によれば、回折光学素子の製造コストを抑えることができる。
【００２２】
請求項２０記載の発明は、波長λ１の光束を保護基板厚ｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができる光ピックアップ装置において、少なくとも一つの光学面であって光軸を含む領域に回折構造が形成された回折光学素子を備え、前記波長λ１の光束が前記回折構造から回折作用を受けることにより発生する複数の回折次数の回折光のうち、前記第１光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録に利用される回折光の回折次数をｍとすると、前記ｍ次の回折光の回折効率Ｅが下記の式（１）を満たし、（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、前記ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌ[ｍｍ]が下記の式（２）を満たすことを特徴とする。
２０％≦Ｅ≦９０％                 （１）
０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２   （２）
但し、ｍは正の整数、ｆ[ｍｍ]は前記ｍ次の回折光に対する前記回折光学素子の前記波長λ１の光束に対する焦点距離を指し、また、ｍ＝１の場合における（ｍ−１）次の回折光、即ち０次の回折光とは、前記回折構造により実質的な光路差を与えられず、回折することなくそのまま当該回折構造を透過する光束を指す。
【００２３】
請求項２１記載の発明は、請求項２０に記載の光ピックアップ装置において、０．００３≦Ｌ／ｆ≦０．０３２を満たすことを特徴とする。
請求項２２記載の発明は、請求項２０又は２１に記載の光ピックアップ装置において、前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なることを特徴とする。
請求項２３記載の発明は、請求項２２に記載の光ピックアップ装置において、前記回折効率が高い方の回折光が光軸と交わる位置が、前記ｍ次の回折光が光軸と交わる位置に対して対物レンズ側であることを特徴とする。
【００２４】
請求項２４記載の発明は、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折効率が高い方の回折光の回折次数が（ｍ−１）次であることを特徴とする。
請求項２５記載の発明は、請求項２４に記載の光ピックアップ装置において、（ｍ−１）次の回折光の近軸集光位置がｍ次の回折光の近軸集光位置より像点側であることを特徴とする。
請求項２６記載の発明は、請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、ｍ＝２であることを特徴とする。
【００２５】
請求項２７記載の発明は、請求項２０〜２６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、１ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍを満たすことを特徴とする。
請求項２８記載の発明は、請求項２０〜２７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記ｍ次の回折光により前記第１光情報記録媒体の情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△
ｆＢが、｜△ｆＢ｜≦０．０００１ｍｍを満たすことを特徴とする。
請求項２９記載の発明は、請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置が、更に波長λ２（６００ｎｍ≦λ２≦７００ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ２（０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ）の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第２光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、前記回折光学素子が前記波長λ１の光束と前記波長λ２の光束の共通光路中に配置され、
７５０ｎｍ≦λ１≦８５０ｎｍ
１．１ｍｍ≦ｔ１≦１．３ｍｍ
を満たすことを特徴とする。
【００２６】
請求項３０記載の発明は、請求項２９に記載の光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置が、更に波長λ３（３８０ｎｍ≦λ３≦４５０ｎｍ）の光束を保護基板厚ｔ３（０ｍｍ＜ｔ３≦０．７ｍｍ）の第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることにより前記第３光情報記録媒体に対する情報の再生及び／又は記録を行うことができ、前記回折光学素子が、前記波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束の共通光路中に配置されることを特徴とする。
請求項３１記載の発明は、請求項３０に記載の光ピックアップ装置において、０．５ｍｍ≦ｔ３≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とする。
【００２７】
請求項３２記載の発明は、請求項３１に記載の光ピックアップ装置において、前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとを組み合わせた合成光学系の、前記波長λ１の光束が入射した場合に生じる前記ｍ次の回折光に対する光学系倍率Ｍが、−１／１０≦Ｍ≦０を満たすことを特徴とする。
請求項３３記載の発明は、請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折光学素子が対物レンズであることを特徴とする。
請求項３４記載の発明は、請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折光学素子が対物レンズの光源側の入射面に対面して配置されることを特徴とする。
【００２８】
請求項３５記載の発明は、請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズが２枚の光学素子を組み合わせて構成されており、前記回折光学素子が、前記２枚の光学素子のうちの一方であることを特徴とする。
請求項３６記載の発明は、請求項２０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折光学素子と前記光ピックアップ装置に含まれる対物レンズとが連結部材を介して一体に形成されており、光軸方向に一体に移動可能であることを特徴とする。
請求項３７記載の発明は、請求項２０〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折構造の光軸を含む断面形状は鋸歯形状であることを特徴とする。
請求項３８記載の発明は、請求項２０〜３７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記回折光学素子がプラスチック製であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、アクチュエータが追従できないような瞬間的な波長飛び時にも問題なく記録・再生可能な色収差を有し、且つ集光スポットのスポット径及びセンサーの読み取り信号に生じる悪影響を抑えることができる回折光学素子及びこの回折光学素子を備える光ピックアップ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態においては、光ピックアップ装置１０が、波長λ１（７８５ｎｍ）、波長λ２（６５５ｎｍ）、波長λ３（４０７ｎｍ）の各光束を出射する第１〜第３光源１１〜１３を備えている。
【００３１】
そして、これら各光束を利用して、保護基板３１ａの厚さｔ１（１．２ｍｍ）の第１光情報記録媒体３１（本実施の形態においてはＣＤ）、保護基板３２ａの厚さｔ２（０．６ｍｍ）の第２光情報記録媒体３２（本実施の形態においてはＤＶＤ）、保護基板３３ａの厚さｔ３（０．６ｍｍ）の第３光情報記録媒体３３（本実施の形態においては高密度光ディスクとしてのＡＯＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行なう、３種類の光ディスク間での互換性を有する構成となっている。
【００３２】
なお、図１には、保護基板厚ｔ２とｔ３がほぼ等しいＤＶＤの保護基板３２ａとＡＯＤの保護基板３３ａを同じ図で示している。また、図２においては、便宜上、ＣＤとＤＶＤとＡＯＤを同じ図で示している。
【００３３】
光ピックアップ装置１０は、半導体レーザ光源（第１〜第３光源）１１〜１３、第１、第２コリメートレンズ１４、１５、カップリングレンズ１６、第１〜第４ビームスプリッタ１７〜２０、回折構造５０を備えると共に各光ディスクの情報記録面に対向して配置される単玉の対物レンズ４０（回折光学素子）、対物レンズ４０を所定の方向に移動させる２次元アクチュエータ（図示せず）、センサーレンズ２１、回折板２２、各光ディスクからの反射光を検出する第１〜第３光検出器２３〜２５、波長λ３の光束の光束径を規制するダイクロイックフィルターＡＰ等から概略構成される。
なお、本実施の形態においては、対物レンズ４０が回折光学素子としての機能も備えるものとするが、これに限らず、図２に示すように、対物レンズ４０の入射面の直前に、回折構造５０を備える回折光学素子６０を別体に配置する構成であってもよく、この場合、ダイクロイックフィルターＡＰを、回折光学素子６０と対物レンズ４０の間に配置しても良い。
また、図示は省略するが、対物レンズが２枚の光学素子を組み合わせて構成されており、回折光学素子が、これら２枚の光学素子のうちの一方を構成するものとしてもよく、また、回折光学素子の周縁部から対物レンズ側に延びるフランジ（連結部材）を設け、このフランジを介して回折光学素子と対物レンズとが一体に形成され、これらをアクチュエータにより光軸方向に一体に移動可能な構成としても良い。
【００３４】
また、図示は省略するが、第１光検出器２３と第１光源１１、第２光検出器２４と第２光源１２又は第３光検出器２５と第３光源１３とを一体に構成し、ＣＤ、ＤＶＤ又はＡＯＤの情報記録面で反射した波長λ１、λ２又はλ３の光束が、復路において往路と同一の光路を辿ってホログラム素子に至り、このホログラム素子によりその進路を変更されて、光検出器に入射するいわゆるホロレーザーユニットを用いても良い。また、第１光源〜第３光源１１〜１３のうちの２つの光源又は３つ全ての光源を１つの筐体内に格納することで一体化（ユニット化）したパッケージ光源を用いても良い。
【００３５】
本実施の形態においては、波長λ１の光束は発散光として対物レンズ４０に入射し、波長λ２及びλ３の各光束が、第１及び第２コリメートレンズ１４、１５で平行光とされて対物レンズ４０に入射する構成となっている。
【００３６】
なお、波長λ１〜λ３の全光束を対物レンズ４０に対して光学系倍率がほぼ等しい発散光又は収束光として入射させてもよい。
【００３７】
このように構成された光ピックアップ装置１０の動作については周知であるため詳しい説明は省略するが、第３光源１３から出射された波長λ３の光束は、第１ビームスプリッタ１７を通過して第１コリメートレンズ１４において平行光化され、第３、第４ビームスプリッタ１９、２０を通過する。そして、ダイクロイックフィルターＡＰを通過した後、詳しい説明は後述するが、対物レンズ４０の入射面４１には回折構造５０が形成されており、波長λ１の光束は対物レンズ４０の入射面４１及び出射面４２で屈折作用を受けると共に入射面４１において回折作用を受けて出射される。
【００３８】
対物レンズ４０から出射される回折光のうち所定次数の回折光は、ＡＯＤ３１の情報記録面上に集光し、光軸ｌ上にスポットＰを形成する。そして、スポットＰに集光した波長λ１の光束は情報記録面で情報ピットにより変調されて反射される。反射した光束は再び対物レンズ４０、ダイクロイックフィルターＡＰ、第４、第３ビームスプリッタ２０、１９、第１コリメートレンズ１４を通過して、第１ビームスプリッタ１７で反射して分岐される。
そして、分岐された波長λ１の光束はセンサーレンズ２１を経て第３光検出器２５に入射する。第３光検出器２５は入射光のスポットを検出して信号を出力し、その出力された信号を用いてＡＯＤ３１に記録された情報の読み取り信号を得るようになっている。
【００３９】
また、第３光検出器２５上でのスポットの形状変化や位置変化による光量変化等を検出して合焦検出やトラック検出が行われる。この検出結果に基づいて２次元アクチュエータは波長λ３の光束が情報記録面上に正確にスポットを形成するように、対物レンズ４０をフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させる。
【００４０】
第２光源１２から出射される波長λ２の光束は、第２ビームスプリッタ１８を通過して第２コリメートレンズ１５において平行光化され、第３ビームスプリッタ１９で反射され、第４ビームスプリッタ２０、ダイクロイックフィルターＡＰを通過して、対物レンズ４０に至る。そして、対物レンズ４０の入射面４１及び出射面４２で屈折作用を受けると共に入射面４１において回折作用を受けて出射される。
【００４１】
そして、対物レンズ４０から出射される回折光のうち所定次数の回折光は、ＤＶＤ３２の情報記録面上に集光し、光軸ｌ上にスポットＰを形成する。そして、スポットＰに集光した波長λ１の光束は情報記録面で情報ピットにより変調されて反射される。反射した光束は再び対物レンズ４０、ダイクロイックフィルターＡＰ、第４ビームスプリッタ２０を通過して、第３ビームスプリッタ１９で反射して分岐される。
そして、分岐された波長λ２の光束は第２コリメートレンズ１５を通過して、第２ビームスプリッタ１８で反射して分岐され、センサーレンズ２１を経て第２光検出器２４に入射する。以下は波長λ３の光束と同様である。
【００４２】
第１光源１１から出射された波長λ１の光束は、ビームスプリッタの代わりに設けられた回折板２２を通過して、カップリングレンズ１６において発散角が変更され、第４ビームスプリッタ２０で反射され、ダイクロイックフィルターＡＰにより光束径が規制され、対物レンズ４０に至る。そして、対物レンズ４０の入射面４１及び出射面４２で屈折作用を受けると共に入射面４１において回折作用を受けて出射される。
対物レンズ４０から出射される回折光のうち所定次数の回折光（本実施の形態においては回折次数ｍ＝２）は、ＣＤ３３の情報記録面上に集光し、光軸ｌ上にスポットＰを形成する。そして、スポットＰに集光した波長λ３の光束は情報記録面で情報ピットにより変調されて反射される。反射した光束は再び対物レンズ４０、ダイクロイックフィルターＡＰを通過して、第４ビームスプリッタ２０で反射して分岐される。
そして、分岐された波長λ３の光束は第３コリメートレンズ１６を通過して、回折板２２を通過する際に進路を変更され、第１光検出器２３に入射する。以下は波長λ３の光束と同様である。
【００４３】
図３に示すように、対物レンズ４０は入射面４１と出射面４２の両面が非球面かつ凸面のプラスチック製の単レンズである。
入射面５１のほぼ全域に回折構造５０が形成されており、出射面５２は屈折面となっている。
本実施の形態においては、入射面５１が、光軸ｌを含むと共に光軸ｌからの高さがｈ以下の領域である中央領域Ａ１と、光軸ｌからの高さがｈ以上であり中央領域Ａ１の周囲を覆う周辺領域Ａ２とに区分されている。中央領域Ａ１はＡＯＤの開口数ＮＡ３（０．６５）に対応する領域である。
【００４４】
中央領域Ａ１及び周辺領域Ａ２に形成されている回折構造５０は、光軸ｌを中心としたほぼ同心円状の複数の回折輪帯５１から構成されており、この回折輪帯５１により通過光束に対して回折作用を与えるようになっている。
なお、回折輪帯５１の形状及び設計手法については周知であるため説明及び図示を省略する。
【００４５】
そして、ダイクロイックフィルターＡＰを通過する際にその光束径を規制された後、中央領域Ａ１の一部を通過する波長λ１の光束は、中央領域Ａ１の回折輪帯５１により回折作用を受け、そのうち２次の回折光がＣＤの情報記録面上に集光スポットを形成することで、ＣＤに対する情報の記録及び／又は再生に利用されることになる。
【００４６】
また、中央領域Ａ１を通過する波長λ２及びλ３の光束は、中央領域Ａ１の回折輪帯５１により回折作用を受け、そのうち所定の回折次数の回折光がＤＶＤ及びＡＯＤの情報記録面上に集光スポットを形成することでＤＶＤ及びＡＯＤに対する情報の記録及び／又は再生に利用されることになる。
さらに、周辺領域Ａ２を通過する波長λ２の光束は、周辺領域Ａ２の回折輪帯５１により回折作用を受け、そのうち所定の回折次数の回折光がＤＶＤの情報記録面上に集光スポットを形成することでＤＶＤに対する情報の記録及び／又は再生に利用される。
一方、周辺領域Ａ２を通過する波長λ３の光束は、周辺領域Ａ２の回折輪帯５１により回折作用を受けてフレア化され、ＡＯＤに対する情報の記録及び／又は再生に利用されない。
【００４７】
本発明においては、中央領域Ａ１を通過する波長λ１の光束のうち最大の回折効率を有する回折次数ｍ次（本実施の形態においては２次）の回折光の回折効率Ｅが、２０％≦Ｅ≦９０％（式１）の範囲内であり、（ｍ＋１）次（本実施の形態においては３次）の回折光と（ｍ−１）次（本実施の形態においては１次）の回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌが、０．００１６≦Ｌ／ｆ≦０．０３２（式２）を満たすようになっている。但し、ｍは正の整数、ｆは波長λ１の光束のｍ次の回折光に対する対物レンズの焦点距離を指す。
【００４８】
このように、Ｌ／ｆを０．００１６以上（好ましくは０．００３以上）とすることにより、（ｍ＋１）次の回折光と（ｍ−１）次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光（例えば（ｍ＋１）次の回折光）、即ち、不要回折光のうち回折効率が高い方の回折光の近軸集光位置と、利用に供されるｍ次の回折光の近軸集光位置とが光軸上で一致せず、離れた状態とすることができ、集光スポットのスポット径の拡大を防止できる。
【００４９】
また、回折効率が高い方の不要回折光が光軸と交わる位置が、ｍ次の回折光が光軸と交わる位置とは異なるようになっている。
これにより、集光スポットのスポット径の拡大を防止できるとともに、ＣＤの情報記録面で反射した不要回折光が、第１光検出器２３に入り込むことを防止できるので、デフォーカス量に対するＲＦ信号の線型性を保ち、対物レンズ４０のフォーカス特性に悪影響が生じることを防止できる。
【００５０】
また、Ｌ／ｆを０．０３２以下とすることにより、ｍ次の回折光によりＣＤの情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量△ｆＢを小さい値に抑えることができ、モードホップ時における対物レンズ
４０のフォーカス特性に悪影響が生じる事態を防止できる。
なお、△ｆＢは｜△ｆＢ｜≦０．０００１ｍｍの範囲内とすることが望ましく、ｆは１
ｍｍ≦ｆ≦４ｍｍの範囲内とすることが望ましい。
なお、回折効率が高い方の不要回折光の近軸集光位置と、ｍ次の回折光の近軸集光位置との距離Ｌを上記式２の範囲内とすることにより、回折効率が低い方（例えば（ｍ−１）次の回折光）を原因とするスポット径の拡大等の不具合も防止できる。
【００５１】
なお、波長λ１の光束のｍ次回折光を用いることにより回折効率が低下し、ＣＤに対する情報の再生及び／又は記録に必要な光量を得られない場合には、波長λ１の光束を出射する第１光源１１の出力を他の光源の出力よりも大きくしたり、あるいは、第１光検出器２３のセンサー感度を上げたり、信号処理を工夫することでＣＤ側の光量の低下を補う構成にしてもよい。
【００５２】
また、回折構造５０としては、例えば、図４に示すようなものであっても良い。図４に示す回折構造５０は、光軸ｌを中心とした複数の輪帯面５２を光軸ｌにほぼ平行な段差５３を介して連続させた複数の段差構造から構成されている。
各輪帯面５２は光軸ｌから離れるに従って光源側（前方）に突出するように形成されており、各輪帯面５２に入射する光束に対して所定の光路差を付与することにより、各光束に位相差が生じ、結果として各輪帯面５２を通過した光束の位相が、情報記録面上でほぼ揃うようになっている。なお、各段差５３の形状は母非球面Ｓに対する光軸ｌ方向への変位量で規定することができる。
【００５３】
また、回折構造５０を対物レンズ４０の入射面４１と出射面４２のいずれか一方又は両面に設けても良い。
また、ＡＯＤとして、光源側から光軸ｌ方向に順に厚さｔ３の保護基板と第１情報記録面と中間層と第２情報記録面とを積層して構成されるいわゆる２層ディスクを用いても良い。
また、本実施の形態においては、光ピックアップ装置１０が高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスク間で互換性を有し、波長λ１の光束を利用するＣＤに関して、回折効率及びＬ／ｆが上記式１及び式２を満たすものとしたが、これに限らず、いずれか２種類の光ディスク間で互換性を有するものとし、これら２種類の光ディスクのうちの一方の光ディスクに関して、回折効率及びＬ／ｆが上記式１及び式２を満たす構成としたり、あるいは、光ピックアップ装置がいずれか１種類の光ディスクのみを記録・再生可能なものとし、この光ディスクに関して、回折効率及びＬ／ｆが上記式１及び式２を満たす構成としてもよい。
【実施例】
【００５４】
次に、実施例について説明する。
本実施例においては、対物レンズの入射面及び出射面がそれぞれ非球面形状とされており、入射面がｈ＜２．０１５ｍｍの中央領域とｈ≧２．０１５ｍｍの周辺領域とに区分されると共に入射面に回折構造としての光軸を中心とした鋸歯状の複数の回折輪帯が形成されている。
表１、表２に対物レンズのレンズデータを示す。
【００５５】
【表１】
2005216419.tif 000003
【表２】
2005216419.tif 000004
【００５６】
表１に示すように、本実施例の光ピックアップ装置は、第１光源から出射される波長λ１＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ1＝３．１２ｍｍ、像側開口数ＮＡ１＝０．５１、結像倍率ｍ１＝−１／４２．６に設定されており、第２光源から出射される波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ2＝３．２０ｍｍ、像側開口数ＮＡ２＝０．６５、結像倍率ｍ２＝０に設定されており、第３光源から出射される波長λ３＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ3＝３．１０ｍｍ、像側開口数ＮＡ３＝０．６５、結像倍率ｍ３＝０に設定されている。
【００５７】
表１中の面番号２と２´は対物レンズの入射面の中央領域Ａ１と周辺領域Ａ２を示し、面番号３は対物レンズの出射面を示す。また、ｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸ｌ方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。
【００５８】
第２面、第２´面、第３面は、それぞれ次式（数１）に表１及び表２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸ｌの周りに軸対称な非球面に形成されている。
【００５９】
【数１】
2005216419.tif 000005
【００６０】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸ｌ方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数である。
【００６１】
また、回折輪帯による各波長の光束に対して与えられる光路長は数２の光路差関数に、表２に示す係数を代入した数式で規定される。
【００６２】
【数２】
2005216419.tif 000006
ここで、Ｃ2iは光路差関数の係数であり、ブレーズ化波長λB＝１ｍｍとなっている。
表１に示すように、第２面の回折構造により回折作用を受ける波長λ１の光束のｎ１＝２次の回折光がＣＤ用として利用され、第２面の回折構造により回折作用を受ける波長λ２の光束のｎ２＝２次の回折光と第２´面の回折構造により回折作用を受ける波長λ２の光束のｎ´２＝１次の回折光がＤＶＤ用として利用され、第２面の回折構造により回折作用を受ける波長λ３の光束のｎ３＝３次の回折光がＡＯＤ用として利用されるようになっている。
【００６３】
また、表３に示すように、波長λ１の光束の２次の回折光が最大の回折効率（４６．１％）を有し、波長λ１の光束の１次（ｍ−１）の回折光と３次（ｍ＋１）次の回折光の回折効率は、それぞれ３５．２％と４．７％となっている。従って、１次の回折光と３次の回折光のうち回折効率が高い方の回折光は１次の回折光となり、Ｌは０．０２１ｍｍ、Ｌ／ｆ1＝０．０２１ｍｍ／３．１２ｍｍ＝０．００６７となる。
また、２次の回折光によりＣＤの情報記録面上に形成される集光スポットにおける１ｎｍの波長変化に対する光軸方向の波面収差最小位置変化量｜△ｆＢ｜は、０．００００３
ｍｍである。
【表３】
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図５は、ＣＤに利用される２次の回折光（使用回折光）と不要回折光としての１次の回折光の縦球面収差図である。
図５より、１次の回折光が光軸と交わる位置と、２次の回折光が光軸と交わる位置とが異なっていることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図２】光ピックアップ装置の構成を示す平面図である。
【図３】対物レンズの構造を示す要部横断面図である。
【図４】対物レンズの構造を示す要部横断面図である。
【図５】使用回折光と不要回折光の縦球面収差量を示すグラフである。
【図６】「回折光が光軸と交わる位置」を説明するための図面である。
【図７】「回折光が光軸と交わる位置」を説明するための縦球面収差図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  光ピックアップ装置
１１  第１光源
１２  第２光源
１３  第３光源
４０  対物レンズ
５０  回折構造
６０  回折光学素子
【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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