(57)【要約】【課題】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。【解決手段】回折光学素子２０は、光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部２０ａ１が輪帯状に形成され、且つ、内周側階段状回折パターン部２０ａ１より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部２０ａ２が内周側階段状回折パターン部２０ａ１の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、内周側階段状回折パターン部２０ａ２で第１，第２光記録媒体１，２の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、外周側平坦部２０ａ２で第１レーザー光Ｌ１に対して色収差を補正することを特徴とする。【選択図】図２
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【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、
前記第１レーザー光に対して色収差を補正するための色収差補正素子と、
前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを分離する第１，第２レーザー光分離手段と、
前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，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を少なくとも備え、
前記回折光学素子は、光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部が輪帯状に形成され、且つ、前記内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部が前記内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、前記内周側階段状回折パターン部で前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、前記外周側平坦部で前記第１レーザー光に対して色収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子は、前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λに設定した際、前記内周側階段状回折パターン部の階段の段差高さが前記設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定され、且つ、前記外周側平坦部の高さが前記内周側階段状回折パターン部を出射する際の前記第１レーザー光の平均波面値に近い値で前記設計波長λの略整数倍分の位相差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３】
基板厚さが薄い第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光と、前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体に対応して第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光とを用いて、前記第１光記録媒体と前記第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生する際に、前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子であって、
光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部が輪帯状に形成され、且つ、前記内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部が前記内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、前記内周側階段状回折パターン部で前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、前記外周側平坦部で前記第１レーザー光に対して色収差を補正することを特徴とする回折光学素子。
【請求項４】
請求項３記載の回折光学素子において、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λに設定した際、前記内周側階段状回折パターン部の階段の段差高さが前記設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定され、且つ、前記外周側平坦部の高さが前記内周側階段状回折パターン部を出射する際の前記第１レーザー光の平均波面値に近い値で前記設計波長λの略整数倍分の位相差に設定されていることを特徴とする回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板厚さが薄い第１光記録媒体に対応して波長が短い第１レーザー光と、第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体に対応して第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光とを用いて、第１光記録媒体と第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生する際に、第１レーザー光に対して色収差を補正するための色収差補正素子と、第１レーザー光と第２レーザー光とを分離する第１，第２レーザー光分離手段と、第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子と、開口数（ＮＡ）が０．７５以上である一つの対物レンズとを少なくとも備えた光ピックアップ装置及び回折光学素子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、ＤＶＤよりも情報信号を超高密度に記録又は再生できるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が盛んに行われている。
【０００４】
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。
【０００５】
一方、上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、レーザービーム入射面から略０．１ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を記録又は再生できるように開発が進められている。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００６】
ところで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの開発が進むにつれて、一つの対物レンズを用いて記録密度が超高密度であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、このＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃよりも記録密度が低いＤＶＤとを下位互換性を確保して記録又は再生できる光ピックアップ装置が開発されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１）。
【０００７】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに対して色収差を補正できる光ピックアップ装置も開発されている（例えば、特許文献２及び特許文献３）。
【０００８】
更に、一般的な光ディスクに対して色収差を補正できる光ピックアップ装置も開発されている（例えば、特許文献４）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２３６２５３号公報（第５７−５８頁、第３１図）
【特許文献２】特開２００３−２７２２１３号公報（第５−６頁、第２図）
【特許文献３】特開２００３−２７０５２５号公報（第６頁、第３図）
【特許文献４】特開平６−２５００８１号公報（第４頁、第３図）
【特許文献５】特開平６−８２７２５号公報（第２頁、第１図）
【非特許文献１】Phase Shift Element for Blu-ray Disc / DVD Compatibility, Katsuhiro Koike et. al., Technical digest for ODS 2003, WA6
【００１０】
図１２は従来例１の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図１３は従来例２の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図１４は従来例３の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図１５は従来例４の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図１６は従来例５の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図、
図１７は従来例６の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【００１１】
まず、図１２に示した従来例１の光ピックアップ装置１１０は、上記した特許文献１に開示されているものであり、特許文献１を参照して簡略に説明すると、従来例１の光ピックアップ装置１１０では、透明基板の厚さが０．１ｍｍである第１光ディスク（例えば青色レーザー使用の次世代高密度光ディスク）１０１と、透明基板の厚さが０．６ｍｍである第２光ディスク（例えばＤＶＤ）１０２とが選択的に適用可能に構成されている。
【００１２】
上記した従来例１の光ピックアップ装置１１０内には、第１光ディスク（例えば次世代高密度光ディスク）１０１に対応して波長が４００ｎｍ程度の第１レーザー光（青色レーザー光）を出射する第１半導体レーザー１１１と、第２光ディスク（例えばＤＶＤ）１０２に対応して波長が６５０ｎｍ程度の第２レーザー光（赤色レーザー光）を出射する第２半導体レーザー１１２と、第１，第２ビームスプリッタ１１３，１１４と、１次元アクチュエータ１１５によって光軸方向に移動可能なコリメータ１１６と、１／４波長板１１７と、絞り１１８と、２次元アクチュエータ１１９によって第１，第２レーザー光を第１，第２光ディスク上に結像するために開口数ＮＡが０．７以上で少なくとも１面上に回折輪帯レンズが形成された対物レンズ１２０と、第１，第２光ディスク１０１，１０２からの戻り光を検出するためのシリンドリカルレンズ１２１及び光検出器１２２とを備えている。
【００１３】
そして、第１，第２半導体レーザー１１１，１１２から出射した各発散光束は、２個の第１，第２ビームスプリッタ１１３，１１４，コリメータ１１６，１／４波長板１１７，絞り１１８を介して、第１，第２光ディスク１０１，１０２の情報記録面１０１ａ，１０２ａ上にそれぞれ選択的に集光され、各スポットを形成する。この際、第１，第２光ディスク１０１，１０２の基板厚さに誤差がある場合とか、第１，第２半導体レーザー１１１，１１２の製造誤差により各発振波長に誤差がある場合とか、集光光学系を構成するレンズに厚さの誤差がある場合に発生する球面収差をコリメータ１１６の移動により補正している。
【００１４】
更に、対物レンズ１２０は、第１半導体レーザー１１１からの光束に対して像側開口数ＮＡ１内で回折限界内となるように集光させるので、高密度な第１光ディスク１０１を再生でき、一方、第２半導体レーザー１１２からの光束に対して像側開口数ＮＡ２内で回折限界内となるように集光させるので、第２光ディスク１０２を再生できる。また、第２半導体レーザー１１２からの光束を第２光ディスク１０２の情報記録面１０２ａ上に集光させる際、対物レンズ１２０の少なくとも１面上に形成された回折輪帯レンズの作用により、像側開口数ＮＡ１からＮＡ２の領域を通過する光束をフレア成分とするので、第２半導体レーザー１１２からの光束を、ＮＡ１で決定される絞り１１８をすべて通過させても、像側開口数ＮＡ１からＮＡ２の領域を通過する光束は第２光ディスク１０２の情報記録面１０２ａ上にスポットを結ばないため、ＮＡ１とＮＡ２との開口切り替え手段を設ける必要がないように構成されている。
【００１５】
次に、図１３に示した従来例２の光ピックアップ装置１３０は、上記した非特許文献１に開示されているものであり、非特許文献１を参照して簡略に説明すると、従来例２の光ピックアップ装置１３０では、レンズホルダ１３１内に、位相光学素子（ＰＳＥ：Phase Shift Element)１３２と、開口数（ＮＡ）が０．８５である対物レンズ１３３とが取り付けられており、４０５ｎｍの波長に対応したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、６５０ｎｍの波長に対応したＤＶＤとを選択的に適用可能に構成されており、位相光学素子１３２でＢｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃとＤＶＤとの基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正できるようになっている。
【００１６】
ここで、上記した位相光学素子（ＰＳＥ：Phase Shift Element)１３２は、内周に階段状回折パターン部１３２ａが形成され、この階段状回折パターン部１３２ａの外周に平坦部１３２ｂが形成されている。
【００１７】
そして、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに対して波長が４０５ｎｍの第１レーザー光を位相光学素子１３２の階段状回折パターン部１３２ａと平坦部１３２ｂとをそのまま透過させて対物レンズ１３３によりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ上に集光させる一方、ＤＶＤに対して波長が６５０ｎｍの第２レーザー光を位相光学素子１３２の階段状回折パターン部１３２ａのみを透過させてこの階段状回折パターン部１３２ａで球面収差を補正しながら対物レンズ１３３によりＤＶＤ上に集光させている。
【００１８】
次に、図１４に示した従来例３の光ピックアップ装置１４０は、上記した特許文献２に開示されているものであり、特許文献２を参照して簡略に説明すると、従来例３の光ピックアップ装置１４０では、凹レンズ１４１Ａと凸レンズ１４１Ｂとからなるビームエキスパンダー１４１と、凹レンズ１４２Ａと凸レンズ１４２Ｂと凹レンズ１４２Ｃとを貼り合わせて形成されて色収差補正手段となるトリプレット１４２と、開口数が０．７以上である対物レンズ１４３とで構成されており、波長が４０３ｎｍ前後のレーザー光Ｌに対応したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１に対して球面収差と色収差とを補正できるようになっている。
【００１９】
ここで、上記したビームエキスパンダー１４１は、２枚のレンズ１４１Ａ，１４１Ｂの間隔を調整することで光の平行度を変化させて、対物レンズ１４３の球面収差を補正している。また、上記したトリプレット１４２は、対物レンズ１４３の色収差により生じる焦点方向の誤差成分を補正している。
【００２０】
次に、図１５に示した従来例４の光ピックアップ装置１５０は、上記した特許文献３に開示されているものであり、特許文献３を参照して簡略に説明すると、従来例４の光ピックアップ装置１５０では、凹レンズ１５１Ａとフレネルレンズ１５１Ｂとからなるビームエキスパンダー１５１と、開口数が０．７以上である対物レンズ１５２とで構成されており、波長が４０５ｎｍ前後のレーザー光Ｌに対応したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１に対して球面収差と色収差とを補正できるようになっている。
【００２１】
ここで、上記したビームエキスパンダー１５１は、２枚のレンズ１５１Ａ，１５１Ｂの間隔を調整することで光の平行度を変化させて、対物レンズ１５２の球面収差を補正している。また、ビームエキスパンダー１５１中のフレネルレンズ１５１Ｂは、アナログ的なブレーズ１５１Ｂａ（又は階段状のブレーズ）が形成されており、凹レンズ１５１Ａに対して凸レンズとしての機能を有するものであって、その焦点距離は対物レンズ１５２の色収差により生じる焦点方向の誤差成分を補正できるようになっている。
【００２２】
次に、図１６に示した従来例５の光ピックアップ装置１６０は、上記した特許文献４に開示されているものであり、特許文献４を参照して簡略に説明すると、従来例５の光ピックアップ装置１６０では、正レンズ１６１Ａと負レンズ１６１Ｂとからなる色収差補正素子１６１と、対物レンズ１６２とで構成されており、色収差補正素子１６１中の正レンズ１６１Ａと負レンズ１６１Ｂとの貼り合わせ面を非球面に形成することで、光ディスク１０３に対して色収差補正素子１６１で波長変化による球面収差を補正することができるようになっている。
【００２３】
次に、図１７に示した従来例６の光ピックアップ装置１７０は、上記した特許文献５に開示されているものであり、特許文献５を参照して簡略に説明すると、従来例６の光ピックアップ装置１７０では、光入射端面１７１ａ，光出射端面１７１ｂの少なくとも一方に、光軸に対して垂直な平面を同心円状の輪帯として階段状に形成した色収差補正素子１７１と、対物レンズ１７２とで構成されており、光ディスク１０３に対して単一の色収差補正素子１７１で色収差を補正できるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上記した従来例１の光ピックアップ装置１１０では、開口数ＮＡが０．７以上で少なくとも１面上に回折輪帯レンズが形成された対物レンズ１２０によって、透明基板の厚さが０．１ｍｍである第１光ディスク１０１と、透明基板の厚さが０．６ｍｍである第２光ディスク１０２とを選択的に適用可能に構成されているものの、対物レンズ１２０の少なくとも１面上に形成した回折輪帯レンズはピッチが狭くなり、対物レンズ１２０の加工が困難であり、レンズ性能に悪影響を及ぼす危険性がある。
【００２５】
また、上記した従来例２の光ピックアップ装置１３０では、位相光学素子１３２と、開口数ＮＡが０．８５である対物レンズ１３３とで４０５ｎｍの波長に対応したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと、６５０ｎｍの波長に対応したＤＶＤとを選択的に適用可能に構成されているものの、位相光学素子１３２の内周に形成した階段状回折パターン部１３２ａで第２レーザー光に対して球面収差が補正されるものの、内周に形成した階段状回折パターン部１３２ａと外周に形成した平坦部１３２ｂとをそのまま透過する第１レーザー光では、波長誤差が生じた時に外周が平坦であるためにＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃへの球面収差補正が不十分である。
【００２６】
また、上記した従来例３の光ピックアップ装置１４０では、ビームエキスパンダー１４１と、トリプレット１４２と、開口数が０．７以上である対物レンズ１４３とで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１に対して球面収差及び色収差の補正が可能なものの、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１とＤＶＤ（図示せず）とを下位互換性を確保して記録又は再生することに対して考慮されていない。また、色収差補正手段となるトリプレット１４２は、光学全体で軸上色収差を過剰に補正出来るように設計する必要があるため、貼り合わせ面の曲率半径が小さくなり、加工が難しい。更に、ビームエキスパンダー１４１により球面収差を補正する場合に、ビームエキスパンダー１４１の間隔を変化させれば良いものの、球面収差の補正に要する時間がかなりかかってしまう。
【００２７】
また、上記した従来例４の光ピックアップ装置１５０では、ブレーズを有するビームエキスパンダー１５１だけで球面収差及び色収差の補正が可能であるので、従来例３よりも部品点数を削減してもＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１に対して同等の性能が得られるものの、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１０１とＤＶＤ（図示せず）とを下位互換性を確保して記録又は再生することに対して考慮されていない。また、ビームエキスパンダー１５１中のフレネルレンズ１５１Ｂにアナログ的なブレーズ１５１Ｂａ（又は階段状のブレーズ）を形成する時にピッチが狭くなり加工が難しい。
【００２８】
また、上記した従来例５の光ピックアップ装置１６０では、色収差補正素子１６１に波長変化による球面収差を補正する機能を持たせているものの、この色収差補正素子１６１は正レンズ１６１Ａと負レンズ１６１Ｂの貼り合わせ面が非球面であるために、色収差補正素子１６１を製造することが困難である。
【００２９】
また、上記した従来例６の光ピックアップ装置１７０では、階段状に形成した色収差補正素子１７１により光ディスク１０３に対して色収差を補正できるので、超高密度なＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃにも適用可能であるものの、Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃとＤＶＤとを下位互換性を確保して記録又は再生することに対して考慮されていない。
【００３０】
そこで、一つの対物レンズを用いて記録密度が超高密度である第１光記録媒体（例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と、この第１光記録媒体よりも記録密度が低い第２光記録媒体（例えば、ＤＶＤ）とを下位互換性を確保して記録又は再生でき、波長変化が生じた場合の球面収差の変動が少なく、且つ、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに対して同時に用いられる色収差補正素子の設計を製造しやすい方向へ導き、更に、素子数の増加を伴わない光ピックアップ装置及び回折光学素子が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
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、
前記第１レーザー光に対して色収差を補正するための色収差補正素子と、
前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを分離する第１，第２レーザー光分離手段と、
前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子と、
第１光記録媒体用として開口数（ＮＡ）が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１，第２面のうち少なくとも一方の面が非球面に形成されて、前記第１，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を少なくとも備え、
前記回折光学素子は、光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部が輪帯状に形成され、且つ、前記内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部が前記内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、前記内周側階段状回折パターン部で前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、前記外周側平坦部で前記第１レーザー光に対して色収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３２】
また、第２の発明は、上記した第１の発明の光ピックアップ装置において、
前記回折光学素子は、前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λに設定した際、前記内周側階段状回折パターン部の階段の段差高さが前記設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定され、且つ、前記外周側平坦部の高さが前記内周側階段状回折パターン部を出射する際の前記第１レーザー光の平均波面値に近い値で前記設計波長λの略整数倍分の位相差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。
【００３３】
また、第３の発明は、基板厚さが薄い第１光記録媒体に対応して波長が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光と、前記第１光記録媒体よりも基板厚さが厚い第２光記録媒体に対応して第１レーザー光よりも波長が長い第２レーザー光とを用いて、前記第１光記録媒体と前記第２光記録媒体とを選択的に記録又は再生する際に、前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子であって、
光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部が輪帯状に形成され、且つ、前記内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部が前記内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、前記内周側階段状回折パターン部で前記第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、前記外周側平坦部で前記第１レーザー光に対して色収差を補正することを特徴とする回折光学素子である。
【００３４】
更に、第４の発明は、上記した第３の発明の回折光学素子において、
前記第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λに設定した際、前記内周側階段状回折パターン部の階段の段差高さが前記設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定され、且つ、前記外周側平坦部の高さが前記内周側階段状回折パターン部を出射する際の前記第１レーザー光の平均波面値に近い値で前記設計波長λの略整数倍分の位相差に設定されていることを特徴とする回折光学素子である。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１記載の光ピックアップ装置及び請求項３記載の回折光学素子によると、とくに、回折光学素子は、光軸が通る中心点を中心とした所定径の内周領域内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部が輪帯状に形成され、且つ、内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部が内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成されることで、内周側階段状回折パターン部で第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正すると共に、外周側平坦部で第１レーザー光に対して色収差を補正しているので、第１光記録媒体と、第２光記録媒体と、第１，第２光記録媒体を組み合わせた組み合わせ型光記録媒体とを良好に記録又は再生できると共に、色収差補正素子の設計を製造しやすい方向へ導くことができる。
【００３６】
また、請求項２記載の光ピックアップ装置及び請求項４記載の回折光学素子によると、とくに、回折光学素子は、第１レーザー光の基準波長λ１と同じ値の波長を設計波長λに設定した際、内周側階段状回折パターン部の階段の段差高さが設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定され、且つ、外周側平坦部の高さが内周側階段状回折パターン部を出射する際の第１レーザー光の平均波面値に近い値で設計波長λの整数倍分の位相差に設定されているので、性能の良い回折光学素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置及び回折光学素子の一実施例を図１乃至図１１を参照して詳細に説明する。
【００３８】
本発明に係る光ピックアップ装置は、一つの対物レンズを用いて記録密度が超高密度である第１光記録媒体（例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と、この第１光記録媒体よりも記録密度が低い第２光記録媒体（例えば、ＤＶＤ）とを下位互換性を確保して記録又は再生する際に、第１レーザー光に対して色収差を補正するための色収差補正素子と、第１レーザー光と第２レーザー光とを分離する第１，第２レーザー光分離手段と、第１，第２光記録媒体の基板厚さの異なりによって生じる球面収差を補正するための回折光学素子と、次世代光ディスク規格の第１光記録媒体に対応して設計し且つ開口数（ＮＡ）が０．７５以上である対物レンズとを少なくとも備え、とくに、回折光学素子は対物レンズと対向する上面の内周領域に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部を輪帯状に形成し、且つ、内周側階段状回折パターン部より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部を内周側階段状回折パターン部の高さよりも低い高さで輪帯状に形成することで、内周側階段状回折パターン部で第２レーザー光に対して球面収差を補正する一方、外周側平坦部で第１レーザー光に対して色収差を補正することを特徴とするものである。
【実施例】
【００３９】
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【００４０】
図１に示した如く、本発明に係る実施例の光ピックアップ装置１０は、基準波長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１と、基準波長λ２が第１レーザー光Ｌ１の基準波長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第１光記録媒体１の信号面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。
【００４１】
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、以下の説明では第１，第２光記録媒体１，２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。
【００４２】
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。
【００４３】
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５内に回転自在に設けたスピンドルモータ６の軸に固着したターンテーブル７上に選択的に装着されるようになっている。
【００４４】
ここで、上記した第１光記録媒体となるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１は、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｄ１が略０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍに薄く設定されて、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。尚、以下の説明では、第１光記録媒体をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と記す。
【００４５】
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ｄ２がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１よりも厚く０．６ｍｍに設定されて、この上に補強板（図示せず）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。
【００４６】
尚、この実施例では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２の各ディスク基板厚さｄ１，ｄ２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。
【００４７】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａ又はＤＶＤ２のレーザービーム入射面２ａの下方には、本発明に係る光ピックアップ装置１０がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２の径方向に移動自在に設けられている。
【００４８】
上記した本発明に係る光ピックアップ装置１０内には、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して基準波長λ１が４５０ｎｍ以下の第１レーザー光Ｌ１を出射するための第１レーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）１１と、ＤＶＤ２に対応して基準波長λ２が６５０ｎｍ前後の第２レーザー光Ｌ２を出射するためにＤＶＤ用集積デバイス３０内の第２レーザー光源（以下、赤色半導体レーザーと記す）３１とが設けられている。
【００４９】
尚、この実施例では、青色半導体レーザー１１から出射される第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１は例えば４０８ｎｍに設定され、また、赤色半導体レーザー３１から出射される第２レーザー光Ｌ２の基準波長λ２は例えば６５５ｎｍに設定されているものとする。
【００５０】
まず、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応する青色半導体レーザー１１側について説明すると、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１は直線偏光の発散光であり、この発散光が回折格子（グレーティング）１２に入射され、この回折格子１２内に形成された凹凸状格子（図示せず）のピッチと傾斜の角度に応じて０次回折光と±１次回折光とからなる３本のビーム（以下、３ビームと記す）に分離された後に、３ビームが偏光ビームスプリッタ１３に入射される。
【００５１】
尚、この実施例では、回折格子１２により３ビームを生成しているが、回折格子１２を設けない構成もあり、この場合には青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１を１ビームのままで偏光ビームスプリッタ１３に直接入射させれば良い。
【００５２】
上記した偏光ビームスプリッタ１３は、回折格子１２からの３ビームを透過させ、且つ、後述するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１からの反射光を反射させて略９０°方向を転じさせるために偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａが膜付けされている。
【００５３】
この後、偏光ビームスプリッタ１３内の半透過反射誘電体多層膜１３ａを透過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、コリメータレンズ１４で平行光に変換されて、球面収差補正手段１５に入射される。
【００５４】
上記した球面収差補正手段１５は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のディスク基板厚さｄ１のバラツキとか、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１の波長誤差などに伴って青色半導体レーザー１１とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂとの間に配置された光学系によって発生する球面収差を補正するものであり、青色半導体レーザー１１側に設けた凹レンズ（負レンズ）１５Ａと、後述の対物レンズ２１側に設けた凸レンズ（正レンズ）１５Ｂと、凸レンズ１５Ｂを光軸方向に沿って変位させるアクチュエータ１５Ｃとから構成されている。そして、凸レンズ１５Ｂをアクチュエータ１５Ｃによって凹レンズ１５Ａに対して光軸方向に変位させ、凹レンズ１５Ａと凸レンズ１５Ｂとの間隔を制御して、対物レンズ２１に入射する３ビームの平行度を調整して、対物レンズ２１の倍率誤差による球面収差を発生させて他の球面収差と相殺することで球面収差が零になるように補正するものである。尚、凹レンズ（負レンズ）１５Ａを凸レンズ１５Ｂに対して光軸方向に変位させる方法でも良い。
【００５５】
尚、球面収差補正手段として、この実施例では凹レンズ１５Ａと凸レンズ１５Ｂとアクチュエータ１５Ｃとの組み合わせを用いたが、これに代えて液晶素子などを用いた波面変調素子を適用することも可能である。
【００５６】
この後、球面収差補正手段１５を通った第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、波長板１６を透過する際に、第１レーザー光Ｌ１による３ビームに対して、波長板の進相軸と遅相軸に対応する偏光成分に、略１／４波長（９０°）の位相差を与えて円偏光に変換した後に、色収差補正素子１７に入射する。
【００５７】
上記した色収差補正素子１７は、一方の面が平坦面で他方の面が凹球面に形成された凹レンズ１７Ａと、両面共に凸球面に形成された凸レンズ１７Ｂと、一方の面が凹球面で他方の面が平坦面に形成された凹レンズ１７Ｃとを貼り合わせて形成されており、第１レーザー光Ｌ１に対して色収差を補正する機能を有している。
【００５８】
尚、この実施例では、上記したような色収差補正素子１７を用いているが、これに代えて先に図１７を用いて従来例６で述べたような光入射端面，光出射端面の少なくとも一方に、光軸に対して垂直な平面を同心円状の輪帯として階段状に形成した回折型の色収差補正素子を適用しても良い。また、この同心円上の輪帯は屈折面（曲面）の上に形成しても良い。
【００５９】
尚更に、基準波長λ１が４０８ｎｍである第１レーザー光Ｌ１に対して、数ｎｍの波長誤差がある時に、色収差を最小にすることが重要である。そこで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して色収差を測定する場合には、第１レーザー光Ｌ１の波長が例えば４１１ｎｍである青色半導体レーザー１１を用いて測定すれば良い。
【００６０】
そして、色収差補正素子１７を通過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、第１，第２レーザー光分離手段となるダイクロイックプリズム１８を通過する。このダイクロイックプリズム１８は、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１を透過させる一方、赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２に対して反射させて略９０°方向を転じさせるために波長選択性を有する半透過反射ダイクロイック膜１８ａが膜付けされている。
【００６１】
この後、ダイクロイックプリズム１８内の半透過反射ダイクロイック膜１８ａを透過した第１レーザー光Ｌ１による３ビームは、レンズホルダ１９内の下方部位に取り付けた本発明に係る回折光学素子２０を平行光のままで直進してレンズホルダ１９内の上方部位に取り付けた対物レンズ２１に入射し、この対物レンズ２１で絞り込んだ第１レーザービーム（３ビーム）がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザー入射面１ａから入射して信号面１ｂに集光される。
【００６２】
この際、上記した本発明に係る回折光学素子２０は、後述するように対物レンズ２１と対向する上面２０ａの内周領域に後述する非球面多項式による非球面と、後述する位相関数によって求めた位相関数曲線に基づいた回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部２０ａ１を輪帯状に形成し、且つ、内周側階段状回折パターン部２０ａ１より外周側の外周領域に回折パターン部のない外周側平坦部２０ａ２を輪帯状に形成した状態で、レンズホルダ１９内の下方部位に対物レンズ２１と光軸を一致させて取り付けられている。そして、青色半導体レーザー１１から出射した第１レーザー光Ｌ１に対して回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１と、外周側平坦部２０ａ２とを平行光のまま透過させた後に、第１レーザー光Ｌ１を対物レンズ２１に入射させている。
【００６３】
尚、上記した回折光学素子２０は、実施例の要部を構成するものであり、この回折光学素子２０の形状と、回折光学素子２０による第１レーザー光Ｌ１に対する動作については後で詳述する。
【００６４】
また、上記した対物レンズ２１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する第１面２１ａ，第２面２１ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例では開口数（ＮＡ）が０．８５でアプラナートな特性、又は、アプラナートに近い特性を持った単玉レンズを用いている。尚、ここで言うアプラナートとは、軸上の球面収差を完全に補正しつつ正弦条件（軸外でコマ収差を発生しない条件）を満足したものである。
【００６５】
また、レンズホルダ１９の外周にはフォーカスコイル２２とトラッキングコイル２３とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ１９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１９と一体に回折光学素子２０と対物レンズ２１とがＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のフォーカス方向とトラッキング方向とに制御されている。
【００６６】
尚、後述するＤＶＤ２の場合にも、回折光学素子２０と対物レンズ２１とがレンズホルダ１９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。
【００６７】
この後、対物レンズ２１で絞り込んだ第１レーザービーム（３ビーム）をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に集光し、第１レーザービームによって信号面１ｂへの再生、記録、または消去が行われる。
【００６８】
更にこの後、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂで反射された第１レーザービームによる戻りの第１反射光は、上記とは逆に対物レンズ２１に再入射して、回折光学素子２０，ダイクロイックプリズム１８，色収差補正素子１７，波長板１６，球面収差補正手段１５，コリメータレンズ１４を順に通過して、偏光ビームスプリッタ１３内の偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａで反射されて略９０°方向を転じた後にシリンドリカルレンズ２４を介して第１光検出器２５に集光する。そして、第１光検出器２５でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂを再生した時のトラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号，メインデータ信号を検出している。
【００６９】
次に、ＤＶＤ２に対応する赤色半導体レーザー３１側について説明すると、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合には、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する際に用いた球面収差補正手段１５及び色収差補正素子１７を用いない光学系になっている。
【００７０】
尚、球面収差補正手段１５と色収差補正素子１７は、上記ではＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する光学系のみに配置されているが、これに限らず、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合でも、その両者１５，１７を含んだ光学系として構成することも可能である。この場合には第２レーザー光Ｌ２に対して収差が小さくなるように球面収差補正手段１５を制御するか、又は、球面収差補正手段１５及び色収差補正素子１７に入射する第２レーザー光Ｌ２の平行度を適切に設定して収差を小さくすれば良い。
【００７１】
ここで、ＤＶＤ用集積デバイス３０は、赤色半導体レーザー３１と、赤色半導体レーザー３１の右方に設置した第２光検出器３２とが不図示の半導体基板上に一体化されており、且つ、赤色半導体レーザー３１の上方にホログラム素子３３が設置されている。
【００７２】
尚、この実施例ではＤＶＤ用集積デバイス３０を用いているが、これに限ることなく、図示を省略するが赤色半導体レーザーからの第２レーザー光をビームスプリッタで分離させる構成でも良い。
【００７３】
ここで、赤色半導体レーザー３１から出射した第２レーザー光Ｌ２は直線偏光の発散光であり、この発散光がホログラム素子３３を通過する。この後、ホログラム素子３３を通過した第２レーザー光Ｌ２は、コリメータレンズ３４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３５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３５は第２レーザー光Ｌ２が透過する時に、その進相軸と遅相軸の間に略（λ２）／４の位相差を与えて円偏光に変換するものである。
【００７４】
更に、位相板３５を通った第２レーザー光Ｌ２の平行光は、ダイクロイックプリズム１８内の波長選択性を有する半透過反射ダイクロイック膜１８ａで反射されて略９０°光線方向を転じた後、第２レーザー光Ｌ２に対して回折光学素子２０により対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように開口を制限させると共に、第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１で回折させて球面収差を補正しながら第２レーザー光Ｌ２の回折光を対物レンズ２１に入射させている。
【００７５】
尚、回折光学素子２０による第２レーザー光Ｌ２に対する動作については後で詳述する。
【００７６】
この後、対物レンズ２１で絞り込んだ第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、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。
【００７７】
更にこの後、ＤＶＤ２の信号面２ｂで反射された第２レーザービームによる戻りの第２反射光は、上記とは逆に対物レンズ２１に再入射し、回折光学素子２０を経てダイクロイックプリズム１８内の半透過反射ダイクロイック膜１８ａで反射されて略９０°光線方向を転じた後、第２レーザー光用の位相板３５，コリメータレンズ３４を順に通過して、ホログラム素子３３によって回折されて、第２光検出器３２に集光する。そして、第２光検出器３２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。
【００７８】
ここで、実施例における主要な光学系の仕様を順に説明する。
【００７９】
まず、対物レンズ２１の仕様を下記の表１に示す。
【表１】
2005209298.tif 000003
【００８０】
次に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する際の光学面形成部材の一覧について下記の表２に示す。
【表２】
2005209298.tif 000004
【００８１】
次に、ＤＶＤ２を記録又は再生する際の光学面形成部材の一覧について下記の表３に示す。
【表３】
2005209298.tif 000005
【００８２】
また、表２又は表３中に示した色収差補正素子１７，回折光学素子２０，対物レンズ２１，Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１，ＤＶＤ２に用いた各材料の各波長に対する屈折率を下記の表４に示す。
【表４】
2005209298.tif 000006
【００８３】
次に、表２又は表３中に示した回折光学素子２０の第２面を非球面に形成する際、下記する数１の非球面多項式を用いて非球面を表すものとする。尚、回折光学素子２０の第２面は、後述するように内周側階段状回折パターン部２０ａ１として形成されている。
【数１】
2005209298.tif 000007
【００８４】
上記した数１の非球面多項式を用いた時に、回折光学素子の第２面を非球面に形成するための非球面係数Ａ４〜Ａ８の一例を下記の表５に示す。
【表５】
2005209298.tif 000008
【００８５】
また、表２又は表３中に示した回折光学素子２０の第２面を回折面に形成する際に用いる位相関数Φ（ｈ）を下記の数２に示す。尚、回折光学素子２０の第２面は、後述するように内周側階段状回折パターン部２０ａ１として形成されている。
【数２】
2005209298.tif 000009
【００８６】
また、上記した位相関数Φ（ｈ）中の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８の一例を下記の表６に示す。
【表６】
2005209298.tif 000010
【００８７】
次に、対物レンズ２１中で回折光学素子２０と対向する第１面２１ａと、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２と対向する第２面２１ｂとを非球面に形成する際、下記する数３の非球面多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数３】
2005209298.tif 000011
【００８８】
上記した数３の非球面多項式を用いた時に、対物レンズ２１の第１面２１ａを非球面に形成するための非球面係数Ａ’４〜Ａ’１２の一例を下記の表７に示す。
【表７】
2005209298.tif 000012
【００８９】
また、上記した数３の非球面多項式を用いた時に、対物レンズ２１の第２面２１ｂ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８に示す。
【表８】
2005209298.tif 000013
【００９０】
以下、先に表２で示した各光学面形成部材について順を追って、先に説明した図１と、新たな図２〜図５とを用いて説明する。
【００９１】
図２は本発明に係る回折光学素子を説明するための縦断面図、
図３は本発明に係る回折光学素子を一部変形させた変形例を示した縦断面図、
図４は本発明に係る回折光学素子の内周側階段状回折パターン部を作製する際に用いられる位相関数Φ（ｈ）により求めた位相関数曲線を説明するための図、
図５は図４で得られた位相関数曲線と表５の非球面係数とに基づいて回折光学素子の内周側階段状回折パターン部の階段を設計波長λの略１倍分の位相差で階段状に区分けした時の段差高さを示した図である。
【００９２】
まず、色収差補正素子１７は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する光学系中にのみに配置され、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対して色収差を補正する機能を備えており、凹レンズ１７Ａと凸レンズ１７Ｂと凹レンズ１７Ｃとを貼り合わせて形成する際に、先の表２に示したように凹レンズ１７Ａと凸レンズ１７Ｂの貼り合わせ面が球面で半径４．５ｍｍに設定され、且つ、凸レンズ１７Ｂと凹レンズ１７Ｃの貼り合わせ面が球面で半径−４．５ｍｍに設定されている。この際、凹レンズ１７Ａ及び凹レンズ１７ＣはＳ−ＴＩＨ１１（ＯＨＡＲＡ製光学ガラス）を用い、凸レンズ１７ＢはＳ−ＬＡＨ５３（ＯＨＡＲＡ製光学ガラス）を用いている。
【００９３】
次に、図２に示した如く、実施例の要部となる回折光学素子２０は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１と、ＤＶＤ２との基板厚さの異なりにより発生する球面収差を補正する機能を備えている。
【００９４】
上記した回折光学素子２０は、光透過性を有する透明なＢＫ７（ホウケイ酸クラウンガラス…ＨＯＹＡ製光学ガラス）とか、石英基板とか、透明樹脂などを用いて一体的に形成されており、この実施例では先の表２に示したようにＢＫ７を用いている。
【００９５】
また、回折光学素子２０は、対物レンズ２１（図１）と対向する上面２０ａ側で光軸が通る中心点“０”を中心にした所定の内周領域径φＤ１内に非球面と回折面とを合成して階段状に突出させた内周側階段状回折パターン部２０ａ１が輪帯状（リング状）に形成され、且つ、この内周側階段状回折パターン部２０ａ１より外側で少なくとも所定の外周領域径φＤ２内に回折パターン部のない外周側平坦部２０ａ２が内周側階段状回折パターン部２０ａ１の高さよりも低い高さで輪帯状（リング状）に形成されており、内周側階段状回折パターン２０ａ１でＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が補正でき、且つ、外周側平坦部２０ａ２でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対して色収差に関する補正ができるようになっている。この際、内周側階段状回折パターン部２０ａ１が形成される所定の内周領域径φＤ１はφ２．２ｍｍに設定され、且つ、外周側平坦部２０ａ２が形成される所定の外周領域径φＤ２はφ３．０ｍｍに設定され、先に表１で示したように対物レンズ２１（図１）の瞳径がφ３．０ｍｍであるので、この瞳径の全面をカバーできるようになっている。更に、回折光学素子２０の下面２０ｂから内周側階段状回折パターン部２０ａ１の階段の最上段までの合計厚みＴが先に示した表２から１ｍｍに設定されている。
【００９６】
より具体的に説明すると、まず、回折光学素子２０の内周領域に形成した内周側階段状回折パターン部２０ａ１は、先に数１で示した非球面多項式に先の表５で示した非球面係数Ａ４〜Ａ８を代入して非球面を求めると共に、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１と同じ値（４０８ｎｍ）の波長を設計波長λとして、先に数２で示した位相関数Φ（ｈ）に先の表４で示した２次から８次の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を代入して図４に示した位相関数曲線を求めて、この内周側位相関数曲線中で半径が１．２ｍｍの範囲以内の曲線に基づいて階段の段差高さを設計波長λの略ｍ（但し、ｍは自然数）倍分の位相差に設定して回折面を求め、最終的に非球面と回折面とを合成して光軸が通る中心点“０”を中心にした複数段の階段を対物レンズ２１側に向けて突出形成している。
【００９７】
この際、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１は、非球面と回折面でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対して球面収差が最小となり、且つ、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１に対しては何等の作用もしないように階段の段差高さが設定されている一方、ＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が補正できるように階段の半径方向のピッチが設定されている。
【００９８】
即ち、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１の実際の形状は、ｍを自然数として、設計波長λの略整数倍となる位相幅で、離散値（量子化）した階段形態となり、これにより階段の段差高さは光路長の差が設計波長λ（４０８ｎｍ）の、略ｍ倍分の位相差となる高さとする。こうすると、実質的に回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１を透過した基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して波面は変化が生じず、第１レーザー光Ｌ１の波長が変化した場合は、位相構造に応じた波面変化が生じる。
【００９９】
例えば、図４に示した位相関数曲線において、横軸を回折光学素子２０の半径と等価な光軸からの高さｈ（ｍｍ）で示し、且つ、縦軸を２πラジアンを１波長（１λ）とした位相（λ）で示した際に、連続的なスムーズな位相関数曲線の値を、離散的な値に近似させる場合に、両者の誤差（量子化誤差と言える）は、波面の誤差となり、主として回折損失になる。具体的には光透過率が多少下がるのであるが、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応した第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１の近傍では、波長の変化範囲が小さいことから、この低下は小さく実用上問題はない。また、波面誤差によって対物レンズ２１の作るスポットへの影響は、輪帯構造がかなり細かいため、高次成分の収差と見なすことができるため、ほとんど生じず、無視することができる。
【０１００】
この際、上記したｍの値を例えば１に設定すると、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１中で階段の段差高さが設計波長λの略１倍分の位相差に設定され、且つ、位相関数曲線と１λ，２λ，３λ，……の横線とが交差する点の間の距離で階段の半径方向のピッチが設定されて、１次構造の内周側階段状回折パターン部２０ａ１が得られる。
【０１０１】
そして、回折光学素子２０にＢＫ７を用いた時に、このＢＫ７に対して基準波長λ１が４０８ｎｍである第１レーザー光Ｌ１への屈折率は先に示した表４から１．５２９８１６６７であるので、内周側階段状回折パターン部２０ａ１中で階段の段差高さが設計波長λの略１倍分の位相差に設定された時に、階段の段差高さは、
０．４０８／（１．５２９８１６６７−１）＝０．７７μｍとなり、図５に拡大した形状で階段の高さと半径方向のピッチとが決定される。
【０１０２】
この実施例では内周側階段状回折パターン部２０ａ１の全体高さが例えば設計波長λに対して略７倍分の位相差の階段として形成されている。そして、内周側階段状回折パターン部２０ａ１の階段の段差高さは、第１レーザー光Ｌ１が入射した時に略１００％の回折効率が得られるようになっている。
【０１０３】
次に、回折光学素子２０の外周領域に形成した外周側平坦部２０ａ２は、内周側階段状回折パターン部２０ａ１の高さより低い高さで、且つ、内周側階段状回折パターン部２０ａ１の階段の最下部よりも例えば略２λ分の位相差だけ高さを高く設定して平坦面に形成されており、これによりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対して色収差に関する補正ができるようになっているが、この理由については後で述べる。
【０１０４】
また、回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２と対向する下面２０ｂの外周領域内には、必要に応じて第２レーザー光Ｌ２に対して対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように制限するための第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１がダイクロイック膜を用いてリング状に成膜されており、この第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１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１１（図１）から出射した基準波長λ１＝４０８ｎｍ±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３１（図１）から出射した基準波長λ２＝６５５ｎｍ±１０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を遮光する特性を有している。従って、回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ専用領域になっており、ＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２に対して何等の作用も働かないようになっている。
【０１０５】
尚、回折光学素子２０の下面２０ｂに第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１を成膜しない場合には、ＤＶＤ用の第２レーザー光Ｌ２が外周側平坦部２０ａ２をそのまま透過するものの、この第２レーザー光Ｌ２はＤＶＤ２の信号面２ｂ上でスポットを形成できないので何等の支障も生じない。
【０１０６】
更に、図３に示した如く、本発明に係る回折光学素子２０を一部変形させた変形例の回折光学素子２０’では、回折光学素子２０に対して外周側平坦部２０ａ２上に、例えば、可視光で屈折率が２．２程度と高いＺｎＳ膜２０ａ２１を厚めに成膜し、且つ、ＺｎＳ膜２０ａ２１は吸湿性があるので、その上に可視光で屈折率が１．３８程度のＭｇＦ２膜２０ａ２２を薄めに積層してコーティングしている。そして、ＺｎＳ膜２０ａ２１とＭｇＦ２膜２０ａ２２とを合わせて設計波長λの略２倍分の位相差となる厚さに設定することで、図２の回折光学素子２０と等価の回折光学素子２０’となり、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１に対して色収差に関する補正ができるようになっている。この際、ＺｎＳ膜２０ａ２１とＭｇＦ２膜２０ａ２２とを、回折光学素子２０’の下面２０ｂの外周領域に成膜しても構わない。
【０１０７】
更に、回折光学素子２０の上面２０ａ及び／又は下面２０ｂ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。
【０１０８】
ここで、再び図１に戻り、実施例の要部となる対物レンズ２１は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として設計されたものであり、硝材として例えば先の表２に示したようにＮＢＦ１（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いて、回折光学素子２０と対向する第１面２１ａを先に数３で示した非球面多項式に先の表７で示した非球面係数Ａ’４〜Ａ’１２を代入して非球面に形成すると共に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１又はＤＶＤ２と対向する第２面２１ｂも先に数３で示した非球面多項式に先の表８で示した非球面係数Ａ’４〜Ａ’１０を代入して非球面に形成している。
【０１０９】
また、基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１によりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生するように無限共役で最適に設計した対物レンズ２１は、先の表１に示したように、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１を例えば４０８ｎｍに設定し、且つ、開口数（ＮＡ）が０．８５であり、焦点距離が１．７６４７ｍｍであり、入射瞳直径（瞳径）が３．０ｍｍのものを使用している。  この際、先の表２に示したように、対物レンズ２１の第１面２１ａの頂点における曲率半径は１．４５６１１２ｍｍであり、第２面２１ｂの頂点における曲率半径は−５．１５２９６８ｍｍであり、対物レンズ２１のレンズ厚さが２．４７２９０８ｍｍである。また、対物レンズ２１のＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１への作動距離は先の表２に示したように０．４００９５２ｍｍであり、一方、対物レンズ２１のＤＶＤ２への作動距離は先の表３に示したように０．１５６６８９ｍｍである。
【０１１０】
ここで、実施例における光学系を用いた時の動作について説明する。  
図６はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの光路図、
図７はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの縦収差図、
図８は回折光学素子の外周側平坦部に入射した第１レーザー光の基準波長が変化した場合の回折光学素子全体の波面収差値を示した図、
図９は回折光学素子の波面収差を示した図、
図１０はＤＶＤでの光路図、
図１１はＤＶＤでの縦収差図である。
【０１１１】
まず、実施例において、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの光路図を図６に示すと共に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの縦収差図を図７にそれぞれ示す。
【０１１２】
即ち、図６に示した光学系によりＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生する場合には、青色半導体レーザー１１（図１）側に凹レンズ１７Ａと凸レンズ１７Ｂと凹レンズ１７Ｃとを貼り合わせて形成した色収差補正素子１７が配置されている。
【０１１３】
そして、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した第１レーザー光Ｌ１をコリメータレンズ１４（図１）で平行光にし、この第１レーザー光Ｌ１の平行光を色収差補正素子１７を介して回折光学素子２０の下面２０ｂの内周領域及び外周領域に入射させている。ここで、回折光学素子２０の下面２０ｂには、外周領域にダイクロイック膜を用いて第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１がリング状に成膜されているものの、第１レーザー光Ｌ１を下面２０ｂの内周領域と第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１とをそのまま透過させた後、更に、上面２０ａに形成した内周側階段状回折パターン部２０ａ１と外周側平坦部２０ａ２とをそのまま透過させ、平行光のままで対物レンズ２１の第１面２１ａに入射させている。
【０１１４】
この際、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１は、先に図２を用いて説明したように、内周側階段状回折パターン部２０ａ１の階段の段差高さが設計波長λの略１倍分の位相差（又は略ｍ倍分の位相差…図示せず）に設定されているので、第１レーザー光Ｌ１に対して何等も作用せずに０次回折光を対物レンズ２１に入射させ、一方、外周側平坦部２０ａ２は基準波長λ１が４０８ｎｍの第１レーザー光Ｌ１に対して波面変化が生じないものの、基準波長λ１に対して僅かに変化した波長に対して色収差を補正している。
【０１１５】
尚、図３に示した変形例の回折光学素子２０’の場合も、第１レーザー光Ｌ１に対して回折光学素子２０と同様に作用する。
【０１１６】
そして、対物レンズ２１で絞った第１レーザービームをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のレーザービーム入射面１ａから入射させてディスク基板厚さが０．１ｍｍの信号面１ｂ上に集光している。
【０１１７】
この場合、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１での縦収差図を物レンズ２１への開口数（ＮＡ）＝０．８５に相当する光線高さである１．５ｍｍの光線高さまでに亘って図７に示す。この図７において、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１が４０８ｎｍである場合に加えて、基準波長λ１から僅かに変化して４１１ｎｍである場合の縦収差も描いてある。軸上光線の結像位置の差が軸上色収差であり、４１１ｎｍでの縦収差の曲がりが波長誤差による球面収差を表している。
【０１１８】
とくに、回折光学素子２０は外周領域に外周側平坦部２０ａ２を設けているので、第１レーザー光Ｌ１の波長が４０８ｎｍである時には何ら影響が無く、一方、４１１ｎｍにおいては色収差が補正されている。
【０１１９】
ここで、実施例におけるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの光路図の効果を説明するにあたって、比較例として回折光学素子を設けない時に色収差補正素子の貼り合わせ面を設定すると、凹レンズと凸レンズと凹レンズとを貼り合わせて形成した際に貼り合わせ面の半径が±３．８ｍｍとなり、この±３．８ｍｍの半径はかなり深い形状をしていて、かなり製作しにくい色収差補正素子であると言える。
【０１２０】
これに対して、実施例では、回折光学素子２０を設けているので、色収差補正素子１７の貼り合わせ面の半径は先の表２に示したように±４．５ｍｍであり、上記した比較例と比較すると、色収差補正素子１７の貼り合わせ面の半径を約２０％程度緩和することができる。従って、ここで示した色収差補正素子１７の貼り合わせ面の半径の緩和は、色収差補正素子１７の製作がし易くなり非常に有効である。
【０１２１】
ここで、上記した回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１は、階段状となっているため、基準波長以外の波長のレーザー光の場合は、波面の誤差となり、主として回折損失になる。具体的には透過率が多少下がるが、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１の近傍では、波長の変化範囲が小さいことから、この低下は小さく実用上問題はない。ＤＶＤ２においては、より大きな光量的に数１０％のオーダーの回折損失が生じるが、これは考慮した設計で充分補える範囲である。
【０１２２】
そして、先に図２（又は図３）を用いて説明した回折光学素子２０（又は２０’）の内周側階段状回折パターン部２０ａ１で階段の深さが最も深いところと浅いところでは７λ分の位相差であるため、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１＝４０８ｎｍが、１％（±４ｎｍ）変化した場合、内周側階段状回折パターン部２０ａ１を通った第１レーザー光Ｌ１は７％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。
【０１２３】
ところで、ＤＶＤ２での球面収差を考えなくてよい回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２は、位相構造に制約はない。回折光学素子２０の作製の容易性から外周側平坦部２０ａ２は平坦にするのが望ましい。
【０１２４】
そして、回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２で与える位相差は、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１の略整数倍分の位相差であれば波面に影響を与えない。一方、第１レーザー光Ｌ１の基準波長λ１の略整数倍分の位相差でない場合に、外周側平坦部２０ａ２を通った第１レーザー光Ｌ１は内周側階段状回折パターン部２０ａ１を通った第１レーザー光Ｌ１との間に波面変化が生じる。そこで、波長変化による影響を最小化するように外周側平坦部２０ａ２の構造を定める必要がある。
【０１２５】
図８は、第１レーザー光Ｌ１の波長が基準波長λ１＝４０８ｎｍから１％（４ｎｍ）、２％（８ｎｍ）変化した場合に、外周側平坦部２０ａ２の位相差を変化させ、内周側階段状回折パターン部２０ａ１と外周側平坦部２０ａ２とを合わせた回折光学素子２０全体の波面収差を示している。
【０１２６】
この図８から本実施例の場合、回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２の位相構造を設計波長λの略２倍分の位相差とするのが最も望ましく、内周側階段状回折パターン部２０ａ１と合わせて波面収差を最小にでき、波長が１％ずれたときに生じる波面収差は０．０１４λｒｍｓである。外周側平坦部２０ａ２の位相構造はこれに限定されることなく、波面収差にそれほど差のない設計波長λの略１倍分の位相差や略３倍分の位相差であっても良い。また、最適な位相構造は波長変化に依存しない。
【０１２７】
また、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１の位相構造によって、回折光学素子２０全体の波面収差を低減する外周側平坦部２０ａ２の位相構造が変化する。最も全体の波面収差を小さくするためには、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１に任意の波長のレーザー光が入射したとき、発生する球面収差をＷ４０、デフォーカスによる軸上色収差をＷ２０とすると、下記の数４を満たす波面収差となるように外周側平坦部２０ａ２の位相構造を決めることである。
【数４】
2005209298.tif 000014
【０１２８】
ここで、図９は上記した数４で表される波面収差を簡易的に示したものであり、数４中で、ａをディスク基板厚さで決まる一定値、ｂを任意の値とした時に、ｂの値のみを変化させときの波面変化を示している。そして、図９に示したように、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１で生じる平均波面値で外周側平坦部２０ａ２の位相構造を決めることで、任意の波長のレーザー光が入射した場合に、回折光学素子２０全体の波面収差を最小にできる。
【０１２９】
より具体的には、図９において、任意の波長のレーザー光としてＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の第１レーザー光Ｌ１を回折光学素子２０に入射させた時に、ａ＞ｂの場合には、回折光学素子２０の外周側平坦部２０ａ２の高さが内周側階段状回折パターン部２０ａ１を出射する際の第１レーザー光Ｌ１の平均波面値Ｗ１に近い値で設計波長λの略整数倍分の位相差に設定されており、ａ＝ｂの場合には、内周側階段状回折パターン部２０ａ１を出射する際の第１レーザー光Ｌ１の平均波面値Ｗ２に近い値で設計波長λの略整数倍分の位相差に設定されており、更に、ａ＜ｂの場合には、内周側階段状回折パターン部２０ａ１を出射する際の第１レーザー光Ｌ１の平均波面値Ｗ３に近い値で設計波長λの略整数倍分の位相差に設定されている。
【０１３０】
このような位相構造の回折光学素子２０により、第１レーザー光Ｌの基準波長λ１では波面収差が生じず、波長がずれた場合であっても色収差を最小に低減することができる。この位相差を与える方法（位相構造）としては、外周領域の深さで制御するのが簡便である。
【０１３１】
尚、本発明の趣旨を逸脱しないものであれば、本実施例に限定されることなく、回折次数は他の次数であっても良い。
【０１３２】
次に、実施例において、ＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、ＤＶＤでの光路図を図１０に示すと共に、ＤＶＤでの縦収差図を図１１に示す。
【０１３３】
即ち、図１０に示した光学系によりＤＶＤ２を記録又は再生する場合に、赤色半導体レーザー３１（図１）側には色収差補正素子が配置されてなく、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した第２レーザー光Ｌ２をコリメータレンズ３４（図１）で平行光にし、この第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折光学素子２０の下面２０ｂの外周領域に形成した第２レーザー光用開口制限部２０ｂ１により遮光して対物レンズ２１への開口数（ＮＡ）が０．６相当になるように制限させると共に、第２レーザー光Ｌ２の平行光を回折光学素子２０の下面２０ｂの内周領域のみに入射させている。この後、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１で回折させた１次回折光により球面収差を補正しながら対物レンズ２１の第１面２１ａに入射させている。
【０１３４】
そして、対物レンズ２１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。
【０１３５】
この場合、対物レンズ２１はＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として設計されているので、赤色半導体レーザー３１（図１）から出射した波長λ２が６５５ｎｍの第２レーザー光Ｌ２に対して球面収差が大きくなるものの、回折光学素子２０の内周側階段状回折パターン部２０ａ１により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。
【０１３６】
更に、図１１で示したＤＶＤでの縦収差図では対物レンズ２１の瞳径である光線高さ１．５ｍｍまで示している。この図１１より明らかなように、ＤＶＤ２の場合には光線高さの高い点においては、球面収差が残留している。しかし、この高さの光線はφ２．２ｍｍより外側（ＮＡ０．６以上）の領域なので、ＤＶＤ２においては、不要であるから問題ない。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した図である。
【図２】本発明に係る回折光学素子を説明するための縦断面図である。
【図３】本発明に係る回折光学素子を一部変形させた変形例を示した縦断面図である。
【図４】本発明に係る回折光学素子の内周側階段状回折パターン部を作製する際に用いられる位相関数Φ（ｈ）により求めた位相関数曲線を説明するための図である。
【図５】図４で得られた位相関数曲線と表５の非球面係数とに基づいて回折光学素子の内周側階段状回折パターン部の階段を設計波長λの略１倍分の位相差で階段状に区分けした時の段差高さを示した図である。
【図６】Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの光路図である。
【図７】Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃでの縦収差図である。
【図８】回折光学素子の外周側平坦部に入射した第１レーザー光の基準波長が変化した場合の回折光学素子全体の波面収差値を示した図である。
【図９】回折光学素子の波面収差を示した図である。
【図１０】ＤＶＤでの光路図である。
【図１１】ＤＶＤでの縦収差図である。
【図１２】従来例１の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図１３】従来例２の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図１４】従来例３の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図１５】従来例４の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図１６】従来例５の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【図１７】従来例６の光ピックアップ装置の光学系を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１…第１光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
２…第２光記録媒体（ＤＶＤ）、２ａ…レーザービーム入射面、２ｂ…信号面、
５…光ディスク駆動装置、６…スピンドルモータ、７…ターンテーブル、
１０…本発明に係る光ピックアップ装置、
１１…第１レーザー光源（青色半導体レーザー）、
１２…回折格子（グレーティング）、１３…偏光ビームスプリッタ、
１４…コリメータレンズ、
１５…球面収差補正手段、
１５Ａ…凹レンズ、１５Ｂ…凸レンズ、１５Ｃ…アクチュエータ、
１６…波長板、
１７…色収差補正素子、
１７Ａ…凹レンズ、１７Ｂ…凸レンズ、１７Ｃ…凹レンズ、
１８…第１，第２レーザー光分離手段（ダイクロイックプリズム）、
１９…レンズホルダ、
２０…本発明に係る回折光学素子、２０ａ…上面、
２０ａ１…内周側階段状回折パターン部、
２０ａ２…外周側平坦部、
２０ｂ…下面，２０ｂ１…第２レーザー光用開口制限部、
２０’…本発明に係る変形例の回折光学素子、
２０ａ２１…ＺｎＳ膜、２０ａ２２…ＭｇＦ２膜、
２１…対物レンズ、
２２…フォーカスコイル、２３…トラッキングコイル、
２４…シリンドリカルレンズ、２５…第１光検出器、
３０…ＤＶＤ用集積デバイス、３１…第２レーザー光源（赤色半導体レーザー）、
３２…第２光検出器、３３…ホログラム素子、
Ｌ１，Ｌ２…第１，第２レーザー光、
λ１，λ２…第１，第２レーザー光の各基準波長、
λ…回折光学素子の設計波長、
ｄ１，ｄ２…第１，第２光記録媒体の基板厚さ。
【図１】
2005209298.tif 000015
【図２】
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【図３】
2005209298.tif 000017
【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】
2005209298.tif 000022
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005209298.tif 000026
【図１３】
2005209298.tif 000027
【図１４】
2005209298.tif 000028
【図１５】
2005209298.tif 000029
【図１６】
2005209298.tif 000030
【図１７】
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