(57)【要約】【課題】青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３種類のディスクに対して適切な開口制限を行うことができる回折光学素子及び当該回折光学素子を備えた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】本発明の光ピックアップ装置ＰＵ１は、第１光束乃至第３光束の共通光路中に配置される回折光学素子を備え、当該回折光学素子の光学面が第１〜第３領域に分割され、第２領域と第３領域にそれぞれ第１回折構造と第２回折構造を備える。第１領域を通過した第１〜第３光束は、それぞれ所定の光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、第２領域を通過した第１光束と第２光束も集光スポットを形成し、第２領域を通過した第３光束は集光スポットを形成せず、第３領域を通過した第１光束と第２光束のうちいずれか一方は集光スポットを形成し、他方の光束及び第３領域を通過した第３光束は、集光スポットを形成しない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定厚みの保護基板を有する光ディスクの情報記録面への情報の記録及び／又は前記情報記録面からの情報の再生を行うべく、光源から射出された光束を前記保護基板を介して前記情報記録面上に集光スポットを形成する光ピックアップ装置であって、：
保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、
保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、
保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、
回折光学素子と、前記回折光学素子を通過した前記第１光束乃至第３光束をそれぞれ前記第１光ディスク乃至第３光ディスクに集光させる集光素子とを有する対物光学系と、を備え、
前記回折光学素子の光学面には、
光軸を中心とする第１領域と；
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第１回折構造を備える環状の第２領域と；
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第２回折構造を備える環状の第３領域と；を有し、
前記第１領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、
前記第２領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する一方、前記第３光束は、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成せず、
前記第３領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のいずれか一方の光束は、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、他方の光束及び前記第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しないよう構成することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１回折構造は前記第２領域を通過する前記第３光束に対して回折作用を与え、
前記第２回折構造は前記第３領域を通過する前記他方の光束に対して回折作用を与えるよう構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束及び第２光束に対して実質的に位相差を与えないように構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第３領域を通過する前記一方の光束に対して実質的に位相差を与えないように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
１．９×ｄ≦ｄ２≦２．１×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、Ｍ２＝２
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
所定厚みの保護基板を有する光ディスクの情報記録面への情報の記録及び/又は前記情報記録面からの情報の再生を行うべく、光源から射出された光束を前記保護基板を介して前記情報記録面上に集光スポットを形成する光ピックアップ装置であって、：
保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、
保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、
保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、
回折光学素子と、前記回折光学素子を通過した前記第１光束乃至第３光束をそれぞれ前記第１光ディスク乃至第３光ディスクに集光させる集光素子とを有する対物光学系と、を備え、
前記回折光学素子の光学面には、
光軸を中心とする第１回折構造を備える第１領域と；
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第２回折構造を備える環状の第２領域と；
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成される環状の第３領域と；を有し、
前記第１領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、
前記第２領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する一方、前記第３光束は、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成せず、
前記第３領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のいずれか一方の光束は、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、他方の光束及び前記第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しないよう構成することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成されることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１回折構造は前記第１領域を通過する前記第２光束に対して回折作用を与え、
前記第２回折構造は前記第２領域を通過する前記第２光束及び第３光束に対して回折作用を与えるよう構成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第１領域を通過する前記第１光束及び第３光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
４．８×ｄ≦ｄ２≦５．２×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、２≦Ｍ２≦５
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第２領域が、光軸を中心とする同心円状であって光軸に近い方の第２Ａ領域と遠い方の第２Ｂ領域の少なくとも二つの領域に区分され、
前記第２Ａ領域に形成される前記第２回折構造の形状と前記第２Ｂ領域に形成される前記第２回折構造の形状とが異なるように構成されていることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記波長λ１乃至波長λ３は下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ
６２０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ
７５０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ
【請求項１７】
前記回折光学素子は前記対物光学系を構成するレンズであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、
前記第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、
前記第３領域を通過する第２光束に回折作用を与えるよう構成することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
０．７５≦ＮＡ１≦０．９０
０．６０≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【請求項２０】
前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
０．６５≦ＮＡ１≦０．７０
０．６０≦ＮＡ２≦０．６３
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【請求項２１】
前記対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、
前記第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ２×ＮＡ２＞ｆ１×ＮＡ１＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、
前記第３領域を通過する第１光束に回折作用を与えるよう構成することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。
０．６４≦ＮＡ１≦０．６５
０．６４≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【請求項２３】
波長λ１の第１光束を集光素子により集光させて保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生を行い、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生を行い、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用回折光学素子であって、
当該光学回折素子の光学面が、
光軸を中心とする領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する第１領域と、
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに、第１回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する一方、前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第２領域と、
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに、第２回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束のうちいずれか一方の光束が、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する様な特性を有する一方、他方の光束及び前記第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第３領域と、を備えることを特徴とする光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２４】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成される特性を有することを特徴とする請求項２３に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２５】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される特性を有することを特徴とする請求項２３に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２６】
前記第１回折構造は前記第２領域を通過する前記第３光束に対して回折作用を与え、
前記第２回折構造は前記第３領域を通過する前記他方の光束に対して回折作用を与える特性を有することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２７】
前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束及び第２光束に対して実質的に位相差を与えないように構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第３領域を通過する前記一方の光束に対して実質的に位相差を与えないように構成されていることを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２８】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
１．９×ｄ≦ｄ２≦２．１×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項２９】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、Ｍ２＝２
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３０】
波長λ１の第１光束を集光素子により集光させて保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生を行い、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生を行い、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用回折光学素子であって、
当該光学回折素子の光学面が、
光軸を中心とする第１回折構造を備える領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する第１領域と、
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成された第２回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する様な特性を有する一方、前記第３光束が、前記集光素子により前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第２領域と、
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成された環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のうちいずれか一方の光束は、前記集光素子により所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する一方、他方の光束及び前記第３光束は、前記集光素子によりそれぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第３領域と、を備えることを特徴とする光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３１】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成される特性を有することを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３２】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される特性を有することを特徴とする請求項３０に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３３】
前記第１回折構造は前記第１領域を通過する前記第２光束に対して回折作用を与え、
前記第２回折構造は前記第２領域を通過する前記第２光束及び第３光束に対して回折作用を与える特性を有することを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３４】
前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第１領域を通過する前記第１光束及び第３光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成されていることを特徴とする請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３５】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
４．８×ｄ≦ｄ２≦５．２×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項３４に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３６】
前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、２≦Ｍ２≦５
を満たすように構成されていることを特徴とする請求項３４に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３７】
前記第２領域が、光軸を中心とする同心円状であって光軸に近い方の第２Ａ領域と遠い方の第２Ｂ領域の少なくとも二つの領域に区分され、
前記第２Ａ領域に形成される前記第２回折構造の形状と前記第２Ｂ領域に形成される前記第２回折構造の形状とが異なるように構成されていることを特徴とする請求項３０〜３６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
【請求項３８】
前記波長λ１乃至波長λ３は下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２３〜３７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ
６２０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ
７５０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ
【請求項３９】
前記第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２３〜３８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
０．７５≦ＮＡ１≦０．９０
０．６０≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【請求項４０】
前記第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２３〜３８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
０．６５≦ＮＡ１≦０．７０
０．６０≦ＮＡ２≦０．６３
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【請求項４１】
前記第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、下記を満たすように構成されていることを特徴とする請求項２３〜３８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置用回折光学素子。
０．６４≦ＮＡ１≦０．６５
０．６４≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用回折光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５nmのレーザ光源が実用化されつつある。
これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、また、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００３】
ところで、このような高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
【０００４】
各光ディスクには情報の記録／再生に必要な開口数が設定されているので、光ピックアップ装置に互換性を持たせるには、所望の開口数を得るための開口制限手段を設ける必要がある。
開口制限手段としては、例えば、絞りを用いて機械的に光線を遮断する方法、光線の透過率に関する波長選択性を有するダイクロイックフィルタを用いる方法、液晶による位相制御素子を用いる方法、あるいはこれらを組み合わせる方法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１には、光軸を中心とした同心円状の領域（中央領域）にホログラムを形成し、中央領域の周囲（周辺領域）に回折格子を形成した光学素子と、屈折型の対物レンズとを別体に備える光ピックアップ装置が開示されている。
この装置は、中央領域においてＤＶＤ用の波長６３５ｎｍの光束を透過させる一方でＣＤ用の波長７８０ｎｍの光束を回折させ、周辺領域において波長６３５ｎｍの光束を透過させる一方で波長７８０ｎｍの光束を回折により実質的に遮断する。このように、波長６３５ｎｍの光束を全て対物レンズに入射させ、波長７８０ｎｍの光束のうち中央領域を通過する光束のみを発散するように回折させて対物レンズに入射させることにより、一つの対物レンズでＤＶＤとＣＤの２種類の光ディスクに対して情報の記録／再生を行うものである。
【特許文献１】国際公開第９８／１９３０３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された装置は、二種類の波長の光束のうち一方の光束をホログラム光学素子で回折させ、他方の光束を透過させた後、対物レンズを介して所定の光ディスク上に集光させるものである。
従って、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３種類の光ディスク間で互換を実現するために、ＣＤの記録／再生に利用される光束の波長（７８０ｎｍ近傍）が、高密度光ディスクの記録／再生に利用される光束の波長（４００ｎｍ近傍）に対して約２倍となっていることに起因して、高密度光ディスク用の光束とＣＤ用の光束に対して共に最適な回折作用を付与できるような回折構造の設計は困難であるという問題を解消する必要があることから、上記特許文献の技術をそのまま３種類の光ディスク間での互換性実現のための技術として用いることは困難である。
【０００７】
また、上記ダイクロイックフィルタを用いる場合でも、波長が異なる３種類の光束に対して適切に開口制限を行うことができる薄膜形成は困難であり、また、コストが増大するという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３種類のディスクに対して適切な開口制限を行うことができる回折光学素子及び当該回折光学素子を備えた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】
【０００９】
本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ブルーレイディスク。以下、ＢＤ。）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
【００１０】
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。
また、本明細書において、「対物光学系」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は集光素子のみから構成されていても良い。
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学系となる。
【００１１】
以上の課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、所定厚みの保護基板を有する光ディスクの情報記録面への情報の記録及び／又は前記情報記録面からの情報の再生を行うべく、光源から射出された光束を前記保護基板を介して前記情報記録面上に集光スポットを形成する光ピックアップ装置であって、：
保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生に用いられる波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、
保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、
保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、
回折光学素子と、前記回折光学素子を通過した前記第１光束乃至第３光束をそれぞれ前記第１光ディスク乃至第３光ディスクに集光させる集光素子とを有する対物光学系と、を備え、
前記回折光学素子の光学面には、
光軸を中心とする第１領域と；
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第１回折構造を備える環状の第２領域と；
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第２回折構造を備える環状の第３領域と；を有し、
前記第１領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、
前記第２領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する一方、前記第３光束は、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成せず、
前記第３領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のいずれか一方の光束は、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、他方の光束及び前記第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しないよう構成することを特徴とする。
【００１２】
前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されるか、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される事が好ましい。
このように、同一の光学素子に形成されることで、別の光学素子に形成されることに比べ、組み立て調整等の手間が省けることや、省スペース化などが可能となる。
【００１３】
また前記第１回折構造は前記第２領域を通過する前記第３光束に対して回折作用を与え、前記第２回折構造は前記第３領域を通過する前記他方の光束に対して回折作用を与える事が好ましい。
このように、回折作用により集光スポットを形成しないようにすることで開口制限をすることができる。
また、回折作用によりフレア化することで、フレア光の形状に自由度をもたせることが可能となり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００１４】
そして、このように第２領域に第１回折構造を形成し、第３領域に第２回折構造を設け、第１回折構造及び第２回折構造を通過する第３光束を第３光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とすることにより当該第３光束が集光スポットを形成しないため、結果として光ピックアップ装置に第３光束に関する開口制限機能を持たせることできる。
また、第２回折構造を通過する第２光束を第２光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とすることにより、当該第２光束が集光スポットを形成しないため、結果として光ピックアップ装置に第２光束に関する開口制限機能を持たせることができる。
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００１５】
また前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束及び第２光束に対して実質的に位相差を与えないように構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第３領域を通過する前記一方の光束に対して実質的に位相差を与えないように構成されている事が好ましい。
こうすることで任意の波長の光束にのみ回折作用を与えることが可能となる。
【００１６】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
１．９×ｄ≦ｄ２≦２．１×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。
一方第２回折構造は、第１光束及び第３光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第２光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の異なる光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００１７】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、Ｍ２＝２
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。一方、第２回折構造では、第１光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第２光束及び第３光束には位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の同一の光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００１８】
また本発明の別の光ピックアップ装置は、所定厚みの保護基板を有する光ディスクの情報記録面への情報の記録及び/又は前記情報記録面からの情報の再生を行うべく、光源から射出された光束を前記保護基板を介して前記情報記録面上に集光スポットを形成する光ピックアップ装置であって、：
保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、
保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、
保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられる波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、
回折光学素子と、前記回折光学素子を通過した前記第１光束乃至第３光束をそれぞれ前記第１光ディスク乃至第３光ディスクに集光させる集光素子とを有する対物光学系と、を備え、
前記回折光学素子の光学面には、
光軸を中心とする第１回折構造を備える第１領域と；
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに第２回折構造を備える環状の第２領域と；
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成される環状の第３領域と；を有し、
前記第１領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、
前記第２領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び前記第２光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する一方、前記第３光束は、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成せず、
前記第３領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のいずれか一方の光束は、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成し、他方の光束及び前記第３光束は、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しないよう構成することを特徴とする。
【００１９】
このように第１領域ＡＲＥＡ１に第１回折構造を形成し、第２領域に第２回折構造を設け、第１回折構造及び第２回折構造を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので集光スポットを形成せず、結果として光ピックアップ装置に第３光束に関する開口制限機能を持たせることできる。
また、第３領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので集光スポットを形成せず、結果として光ピックアップ装置に第２光束に関する開口制限機能を持たせることができる。
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００２０】
また前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されるか、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される事が好ましい。
このように、同一の光学素子に形成されることで、別の光学素子に形成されることに比べ、組み立て調整等の手間が省けることや、省スペース化などが可能となる。
【００２１】
また前記第１回折構造は前記第１領域を通過する前記第２光束に対して回折作用を与え、前記第２回折構造は前記第２領域を通過する前記第２光束及び第３光束に対して回折作用を与える事が好ましい。
このように、第１回折構造を有することで、第２光束の球面収差補正等が可能となり、互換における倍率関係（第１波長、第２波長共に無限光が対物光学素子に入射する等）の自由度を増すことが可能となる。
【００２２】
また前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第１領域を通過する前記第１光束及び前記第３光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成されている事が好ましい。
こうすることで任意の波長の光束にのみ回折作用を与えることが可能となる。
【００２３】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
４．８×ｄ≦ｄ２≦５．２×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。
一方第２回折構造は、第１光束及び第３光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第２光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の異なる光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００２４】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、２≦Ｍ２≦５
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。一方、第２回折構造では、第１光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第２光束及び第３光束には位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の同一の光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００２５】
また前記光ピックアップ装置の前記第２領域は、光軸を中心とする同心円状であって光軸に近い方の第２Ａ領域と遠い方の第２Ｂ領域の少なくとも二つの領域に区分され、
前記第２Ａ領域に形成される前記第２回折構造の形状と前記第２Ｂ領域に形成される前記第２回折構造の形状とが異なる事が好ましい。
このように、領域を分けることにより、フレア光の形状に自由度をもたせることが可能となり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００２６】
また使用される前記波長λ１乃至波長λ３は下記の
３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ
６２０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ
７５０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ
を満たすことが好ましい。
【００２７】
また、前記回折光学素子は前記対物光学系を構成するレンズである事が好ましい。
【００２８】
また前記対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、前記第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、
前記第３領域を通過する第２光束に回折作用を与えるように構成する事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第２光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００２９】
なお前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記の
０．７５≦ＮＡ１≦０．９０
０．６０≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たすことが好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第２光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００３０】
もしくは前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記の
０．６５≦ＮＡ１≦０．７０
０．６０≦ＮＡ２≦０．６３
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たす事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第２光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００３１】
また前記対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、
前記第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ２×ＮＡ２＞ｆ１×ＮＡ１＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、
前記第３領域を通過する第１光束に回折作用を与えるように構成することが好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第１光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００３２】
なお前記開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は下記の
０．６４≦ＮＡ１≦０．６５
０．６４≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たす事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第１光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の光ピックアップ装置用回折光学素子は、波長λ１の第１光束を集光素子により集光させて保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生を行い、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生を行い、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用回折光学素子であって、
当該光学回折素子の光学面が、
光軸を中心とする領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する第１領域と、
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに、第１回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する一方、前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第２領域と、
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成されるとともに、第２回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束の内、前記第１光束及び第２光束のうちいずれか一方の光束が、所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する様な特性を有する一方、他方の光束及び前記第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第３領域と、を備えることを特徴とする。
このように第２領域に第１回折構造を形成し、第３領域に第２回折構造を設け、第１回折構造及び第２回折構造を通過する第３光束を第３光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とすることにより集光スポットを形成しないような特性とするため、結果として光ピックアップ装置に第３光束に関する開口制限機能を持たせることできる。
また、第２回折構造を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とすることにより集光スポットを形成しないような特性とするため、結果として光ピックアップ装置に第２光束に関する開口制限機能を持たせることができる。
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００３４】
なお前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されるか、前記単一光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される事が好ましい。
このように、同一の光学素子に形成されることで、別の光学素子に形成されることに比べ、組み立て調整等の手間が省けることや、省スペース化などが可能となる。
【００３５】
また前記第１回折構造は前記第２領域を通過する前記第３光束に対して回折作用を与え、前記第２回折構造は前記第３領域を通過する前記他方の光束に対して回折作用を与えるような構成である事が好ましい。
このように、回折作用により集光スポットを形成しないようにすることで開口制限をすることができる。
また、回折作用によりフレア化することで、フレア光の形状に自由度をもたせることが可能となり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００３６】
また前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束及び前記第２光束に対して実質的に位相差を与えないように構成され、前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第３領域を通過する前記一方の光束に対して実質的に位相差を与えないように構成されている事が好ましい。
こうすることで任意の波長の光束にのみ回折作用を与えることが可能となる。
【００３７】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
１．９×ｄ≦ｄ２≦２．１×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。
一方第２回折構造は、第１光束及び第３光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第２光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の異なる光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００３８】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、Ｍ２＝２
を満たす事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。一方、第２回折構造では、第１光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第２光束及び第３光束には位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の同一の光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００３９】
また本発明の別の光ピックアップ装置用回折光学素子にあっては、波長λ１の第１光束を集光素子により集光させて保護基板厚ｔ１を有する第１光ディスクの記録及び/又は再生を行い、波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ２（ｔ２≧ｔ１）を有する第２光ディスクの記録及び／又は再生を行い、波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を用いて前記集光素子により集光させて保護基板厚ｔ３（ｔ３＞ｔ２）を有する第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置用回折光学素子であって、
当該光学回折素子の光学面が、
光軸を中心とする第１回折構造を備える領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１光束乃至第３光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する第１領域と、
前記第１領域よりも光軸と垂直方向外側に形成された第２回折構造を備える環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束が、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する様な特性を有する一方、前記第３光束が、前記集光素子により前記第３光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第２領域と、
前記第２領域よりも光軸と垂直方向外側に形成された環状の領域であって、当該領域及び前記集光素子を通過した前記第１乃至第３光束の内、前記第１光束と前記第２光束のうちいずれか一方の光束は、前記集光素子により所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する特性を有する一方、他方の光束及び前記第３光束は、前記集光素子によりそれぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成しない特性を有する第３領域と、を備えることを特徴とする。
このように第１領域ＡＲＥＡ１に第１回折構造を形成し、第２領域に第２回折構造を設け、第１回折構造及び第２回折構造を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので集光スポットを形成しない特性とするため、結果として光ピックアップ装置に第３光束に関する開口制限機能を持たせることできる。
また、第３領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので集光スポットを形成しない特性とするため、結果として光ピックアップ装置に第２光束に関する開口制限機能を持たせることができる。
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００４０】
また前記回折光学素子は単一の光学素子からなり、前記単一の光学素子の一方の光学面に前記第２領域と前記第３領域が形成されるか、もしくは前記単一光学素子の一方の光学面に前記第２領域が形成され、他方の光学面に前記第３領域が形成される事が好ましい。
このように、同一の光学素子に形成されることで、別の光学素子に形成されることに比べ、組み立て調整等の手間が省けることや、省スペース化などが可能となる。
【００４１】
また前記第１回折構造は前記第１領域を通過する前記第２光束に対して回折作用を与え、前記第２回折構造は前記第２領域を通過する前記第２光束及び第３光束に対して回折作用を与える事が好ましい。
このように、第１回折構造を有することで、第２光束の球面収差補正等が可能となり、互換における倍率関係（第１波長、第２波長共に無限光が対物光学素子に入射する等）の自由度を増すことが可能となる。
【００４２】
また前記第１回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第１領域を通過する前記第１光束及び前記第３光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成され、
前記第２回折構造は、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした輪帯を複数形成することで構成され、且つ前記第２領域を通過する前記第１光束に対して実質的に位相差を与えないよう構成されている事が好ましい。
こうすることで任意の波長の光束にのみ回折作用を与えることが可能となる。
【００４３】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
４．８×ｄ≦ｄ２≦５．２×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たす構成である事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。
一方第２回折構造は、第１光束及び第３光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、実質的に位相差が生じないので回折されず、第２光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の異なる光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００４４】
また前記回折光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、前記第２回折構造における前記段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、２≦Ｍ２≦５
を満たす構成である事が好ましい。
このような不等式を満たす構成にした場合、第１回折構造では、第１光束及び第２光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第３光束に対してのみ位相差が与えられ、回折作用が付与される。一方、第２回折構造では、第１光束に対して略整数倍の光路差が与えられることになり、位相差が生じないので回折されず、第２光束及び第３光束には位相差が与えられ、回折作用が付与されることになる。なお、この効果は、第１回折構造と第２回折構造が回折光学素子の同一の光学面に形成されているときに特に顕著となる。
【００４５】
また前記別の光ピックアップ装置用回折光学素子の前記第２領域が、光軸を中心とする同心円状であって光軸に近い方の第２Ａ領域と遠い方の第２Ｂ領域の少なくとも二つの領域に区分され、前記第２Ａ領域に形成される前記第２回折構造の形状と前記第２Ｂ領域に形成される前記第２回折構造の形状とが異なる事が好ましい。
このように、領域を分けることにより、フレア光の形状に自由度をもたせることが可能となり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００４６】
なお本発明の回折光学素子に用いられる前記波長λ１乃至波長λ３は下記の
３７０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍ
６２０ｎｍ≦λ２≦６９０ｎｍ
７５０ｎｍ≦λ３≦８２０ｎｍ
を満たす事が好ましい。
【００４７】
また前記第1光ディスク、第2光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、下記の
０．７５≦ＮＡ１≦０．９０
０．６０≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たす事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第２光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００４８】
もしくは前記第1光ディスク、第2光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき下記の
０．６５≦ＮＡ１≦０．７０
０．６０≦ＮＡ２≦０．６３
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たす事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第２光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００４９】
もしくは前記第1光ディスク、第2光ディスク、第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき下記の
０．６４≦ＮＡ１≦０．６５
０．６４≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たす事が好ましい。
このように、回折作用により第３領域において第１光束をフレア化することができる。
また、回折作用を有することで設計に自由度があり、フレア光の光情報記録面の反射によるノイズを低減することが可能となる。
【００５０】
なお、ここでいう「回折作用を与える」とは、ブラッグ条件を満たすことと同義である。すなわち、入射する光束の波長との関係で絶対値が１以上の特定回折次数の光を他の回折次数の光（０次も含む）と比べて高い回折効率で発生させることをいい、特に回折効率が２５％以上で発生させることをいう。
また、「フレア成分（フレア光）」とは、所定の情報記録面上での記録又は再生に必要なスポット形成に寄与しないような作用が及ぼされた所定開口数以上の光束のことであり、例えばＣＤの記録又は再生の場合にあっては当該ＣＤの記録又は再生に必要な開口数０〜０．４３ｏｒ０．４５よりも高開口数に対応する入射光束に対して、波面収差が０．０７λｒｍｓ（この場合、λはＣＤ使用波長）以上の収差を生じさせている光束を指す。「フレア化」とは入射光束をこのような収差を生じさせる光束として情報記録面に対して照射させる様な特性とする事をいう。
【００５１】
またここでいう「実質的に位相差を与えない」とは、具体的には、階段構造による位相差のズレが±０．２πの範囲内のことをいうものとする。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３種類のディスクに対して適切な開口制限を行うことができる回折光学素子及び当該回折光学素子を備えた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】
【００５３】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
[第１の実施の形態]
図１は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第１の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．０８７５ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６０であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．４５である。
【００５４】
第１光ディスク〜第３光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ３）は、ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系ＯＢＪの倍率（第１倍率Ｍ１〜第３倍率Ｍ３）は、Ｍ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝０となっている。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。
【００５５】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１光検出器ＰＤ１、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２及びＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２光検出器ＰＤ２、光学面上に回折構造が形成された回折光学素子Ｌ１とこの回折光学素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面非球面の集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１〜第４偏光ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ４、第１〜第３コリメートレンズＣＯＬ１〜ＣＯＬ３、負レンズＥ１と正レンズＥ２とから構成されるビームエキスパンダーＥＸＰ、第１センサーレンズＳＥＮ１、第２センサーレンズＳＥＮ２等から概略構成されている。
【００５６】
光ピックアップ装置ＰＵ１において、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、ビームエキスパンダーＥＸＰ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５７】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２、ビームエキスパンダーＥＸＰを通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差を与えられ、第３コリメートレンズＣＯＬ３により収斂光束に変換され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５８】
また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まず赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、図１において点線でその光線経路を描いたように、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物対物光学系ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５９】
また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、図１において点線でその光線経路を描いたように、第３偏光ビームスプリッタで反射され、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物対物光学系ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物光学系ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学系ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００６０】
次に、対物光学系ＯＢＪの構成について説明する。回折光学素子Ｌ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．５のプラスチックレンズであり、λ１に対する屈折率は１．５２４２、λ２に対する屈折率は１．５０６４、λ３に対する屈折率は１．５０５０である。また、集光素子Ｌ２は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．３のプラスチックレンズである。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する回折光学素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。
尚、回折光学素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。
【００６１】
回折光学素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）は、図２に示すように、ＮＡ３内の領域に対応した光軸を中心とする同心円状であって光軸Ｌを含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって第１領域ＡＲＥＡ１よりも外側の領域に形成されると共に第１回折構造１０を備える第２領域ＡＲＥＡ２と、ＮＡ１内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって第１領域ＡＲＥＡ１よりも外側の領域に形成されると共に第２回折構造２０を備える第３領域ＡＲＥＡ３とに分割されている。
【００６２】
なお、ＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤの高密度ディスク開口径＞ＤＶＤの開口径の場合には、対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ１×ＮＡ１＞ｆ２×ＮＡ２＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、第３領域を通過する第２光束に回折作用を与えることとなる。
【００６３】
このときの開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は、例えば、
０．７５≦ＮＡ１≦０．９０
０．６０≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たすものが挙げられる。
【００６４】
また、開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は、
０．６５≦ＮＡ１≦０．７０
０．６０≦ＮＡ２≦０．６３
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たすものでも良い。
【００６５】
また、ＤＶＤの開口径＞ＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤの高密度ディスク開口径の場合には、対物光学系の波長λ１，λ２，λ３に対する焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３とし、第１光ディスク，第２光ディスク，第３光ディスクの記録又は再生に必要な開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３としたとき、
ｆ２×ＮＡ２＞ｆ１×ＮＡ１＞ｆ３×ＮＡ３
を満たし、第３領域を通過する第１光束に回折作用を与えることとなる。
【００６６】
このときの開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は、例えば、
０．６４≦ＮＡ１≦０．６５
０．６４≦ＮＡ２≦０．７０
０．４３≦ＮＡ３≦０．５５
を満たすものが挙げられる。
【００６７】
第１回折構造１０及び第２回折構造２０としては、図３に模式的に示すように、所定数の段部１１と不連続部位１２とからなる階段構造を内部に有する光軸Ｌを中心とした同心円状の輪帯１３を周期的に形成することで構成されるもの（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）や、図４に模式的に示すように、複数の輪帯１５から構成され、光軸Ｌを含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図５に模式的に示すように、段差１６の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１７から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものが挙げられる。尚、図３乃至図５は、各回折構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各回折構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。
【００６８】
本実施の形態においては、第２領域ＡＲＥＡ２に形成される第１回折構造１０と第３領域ＡＲＥＡ３に形成される第２回折構造２０は共に図３に示したような回折構造ＨＯＥにより構成されている。
具体的には、回折光学素子Ｌ１の波長λ１に対する屈折率をｎ１、第１回折構造１０における段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、第２回折構造２０における段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４
１．９×ｄ≦ｄ２≦２．１×ｄ、４≦Ｍ２≦６
を満たすように段差量ｄ１、ｄ２、不連続部位の数Ｍ１、Ｍ２が設定されており、図２に示すように、Ｍ１とＭ２は共に２となっている。
【００６９】
段部の光軸方向の段差量ｄ１及び不連続部位の数Ｍ１が上記範囲内を満たすように設定された第１回折構造１０に対して、波長λ１の第１光束及び波長λ２の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間ではλ１（μｍ）及びλ２（μｍ）の略整数倍の光路差が発生し、第１光束及び第２光束は実質的に位相差が与えられないので、回折されずにそのまま透過し、集光素子Ｌ２に至るようになっている（本明細書においては「０次回折光」という。）。
【００７０】
また、ＣＤに対する情報の記録・再生には、第３光束のうち第１領域ＡＲＥＡ１を通過した光束を利用するので、第１回折構造１０が設けられている第２領域ＡＲＥＡ２を通過した第３光束は不要光となる。そこで、第１回折構造１０を通過した第３光束がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光しないように、第１回折構造１０により回折作用を与え、これにより発生する異次の回折光のうち比較的高い回折効率（例えば３０％以上）を持つ回折光をフレア化させるようになっている。なお、複数の回折光（例えば＋１次と−１次の回折光）がほぼ同じ回折効率（例えば４０％程度）を有する場合があるが、このような場合には、回折効率が高い複数の回折光の全てあるいはＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光するおそれがある回折光をフレア化することになる。
【００７１】
また、段部の光軸方向の段差量ｄ２及び不連続部位の数Ｍ２が上記範囲内を満たすように設定された第２回折構造２０に対して、波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間ではλ１（μｍ）の略整数倍の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので０次回折光としてそのまま透過し、集光素子Ｌ２に至るようになっている。
【００７２】
また、ＤＶＤ及びＣＤに対する情報の記録・再生には、第２回折構造２０が設けられている第３領域ＡＲＥＡ３を通過した第２光束及び第３光束は不要光となる。そこで、第２回折構造２０を通過した第２光束及び第３光束がＤＶＤ及びＣＤの情報記録面ＲＬ２及びＲＬ３上に集光しないように、第２回折構造２０により回折作用を与え、これにより発生する異次の回折光のうち比較的高い回折効率（例えば３０％以上）を持つ回折光をフレア化させるようになっている。なお、複数の回折光（例えば＋１次と−１次の回折光）がほぼ同じ回折効率（例えば４０％程度）を有する場合があるが、このような場合には、回折効率が高い複数の回折光全てあるいはＤＶＤ及びＣＤの情報記録面ＲＬ２及びＲＬ３上に集光するおそれがある回折光をフレア化することになる。
なお、第１〜第３光束は第１領域ＡＲＥＡ１においては回折作用を受けず、そのまま通過する。
【００７３】
そして、第１領域ＡＲＥＡ１を通過した第１光束〜第３光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する。
また、第２領域ＡＲＥＡ２を通過した第１光束と第２光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、それぞれ所定の光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する。
【００７４】
また、第３領域ＡＲＥＡ３を通過した第１光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成する。
本実施の形態の回折光学素子Ｌ１では、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）を、第１領域ＡＲＥＡ１〜第３領域ＡＲＥＡ３に分割して、第２領域ＡＲＥＡ２に第１回折構造１０を形成し、第３領域ＡＲＥＡ３に第２回折構造２０を形成するものとしたが、これに限らず、図６に示すように、入射面Ｓ１を第１領域ＡＲＥＡ１と第２領域ＡＲＥＡ２に分割して、第２領域ＡＲＥＡ２に第１回折構造１０を形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２（出射面）に第３領域ＡＲＥＡ３を設け、この第３領域ＡＲＥＡ３に第２回折構造２０を形成した場合してもよい。
【００７５】
このように、第１回折構造１０と第２回折構造２０とを異なる光学面に設ける場合には、第１回折構造１０における段部の光軸方向の段差量ｄ１、不連続部位の数Ｍ１（整数）、第２回折構造２０における段部の光軸方向の段差量ｄ２、不連続部位の数Ｍ２（整数）は、
４．８×ｄ≦ｄ１≦５．２×ｄ、２≦Ｍ１≦４、
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、Ｍ２＝２
の範囲内とすることが好ましい。
本実施の形態に示したように、第１回折構造１０が形成される第２領域ＡＲＥＡ２と第２回折構造２０が形成される第３領域ＡＲＥＡ３とを回折光学素子Ｌ１の同一の光学面（例えば入射面）に形成することにより、出射面側に、各光束の波長差に起因した色収差補正用の構造や温度変化に伴う球面収差変化を補正する構造を別途設けることができる。
【００７６】
本実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ１によれば、ＮＡ２に対応する第２領域ＡＲＥＡ２に第１回折構造１０を形成し、ＮＡ１内に対応する領域に第２回折構造２０を設け、第１回折構造１０及び第２回折構造２０を通過する第３光束を、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので、対物光学系ＯＢＪにＮＡ３に関する開口制限機能を持たせることできる。
また、第２回折構造２０を通過する第２光束を、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので、対物光学系ＯＢＪにＮＡ２に関する開口制限機能を持たせることができる。
【００７７】
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００７８】
[第２の実施の形態]
本実施の形態における光ピックアップ装置の構成は、上記第１の実施の形態における光ピックアップ装置の構成とほぼ同様であり、回折光学素子Ｌ１の構造が異なるので、以後、回折光学素子Ｌ１の構造について説明する。
【００７９】
回折光学素子Ｌ１の入射面Ｓ１は、図７に示すように、ＮＡ３内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって光軸Ｌを含むと共に第１回折構造１０を備える第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって第１領域ＡＲＥＡ１よりも外側の領域に形成されると共に第２回折構造２０を備える第２領域ＡＲＥＡ２と、ＮＡ１内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって第１領域ＡＲＥＡ１よりも外側の領域に形成される第３領域ＡＲＥＡ３とに区分されている。
第２領域ＡＲＥＡ２は、更に、光軸Ｌを中心とする同心円状であって光軸に近い方の第２Ａ領域と遠い方の第２Ｂ領域の二つの領域に分割されており、第２Ａ領域に形成される第２回折構造２０の形状と第２Ｂ領域に形成される第２回折構造２０の形状とが異なるように設計されている。
【００８０】
具体的には、第１回折構造１０及び第２回折構造２０としては、図３に模式的に示したような回折構造ＨＯＥが形成されており、回折光学素子Ｌ１の波長λ１に対する屈折率をｎ１、第１回折構造１０における段部の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をＭ１（整数）、第２回折構造２０における段部の光軸方向の段差量をｄ２、不連続部位の数をＭ２（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
１．９×ｄ≦ｄ１≦２．１×ｄ、４≦Ｍ１≦６
０．９×ｄ≦ｄ２≦１．１×ｄ、２≦Ｍ２≦５
を満たすように段差量ｄ１、ｄ２、不連続部位の数Ｍ１、Ｍ２が設定されており、図７に示すように、Ｍ１＝５、第２Ａ領域におけるＭ２＝３、第２Ｂ領域におけるＭ２＝５となっている。
【００８１】
段部の光軸方向の段差量ｄ１及び不連続部位の数Ｍ１が上記範囲内を満たすように設定された第１回折構造１０に対して、波長λ１の第１光束及び波長λ３の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間ではλ１（μｍ）及びλ３（μｍ）の略整数倍の光路差が発生し、第１光束及び第３光束は実質的に位相差が与えられないので回折されず０次回折光としてそのまま透過し、集光素子Ｌ２に至るようになっている。
一方、第１回折構造１０に対して、波長λ２の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間で発生する光路差により第２光束は回折し、第２光束のうち最も高い回折効率を有する回折光がＤＶＤの情報記録面上に集光するようになっている。
【００８２】
また、段部の光軸方向の段差量ｄ２及び不連続部位の数Ｍ２が上記範囲内を満たすように設定された第２回折構造２０に対して、波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間ではλ１（μｍ）の略整数倍の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので０次回折光としてそのまま透過し、集光素子Ｌ２に至るようになっている。
一方、第２回折構造２０に対して、波長λ２の第２光束及び波長λ３の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間で発生する光路差により第２光束及び第３光束は回折し、第２光束の最も高い回折効率を有する回折光がＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に集光し、第３光束の回折光がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光しないように、この回折光をフレア化させるようになっている。
【００８３】
なお、第３領域ＡＲＥＡ３を通過する第１〜第３光束のうち第２光束と第３光束は、それぞれ所定の光ディスク上に集光しないように、集光素子Ｌ２により屈折作用を受け、フレア化されるようになっている。
そして、第１領域ＡＲＥＡ１を通過した第１光束〜第３光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、それぞれ所定の前記光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する。
【００８４】
また、第２領域ＡＲＥＡ２を通過した第１光束と第２光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、それぞれ所定の光ディスクの情報記録面上に集光スポットを形成する。
また、第３領域ＡＲＥＡ３を通過した第１光束は、回折光学素子Ｌ１を通過した後、集光素子Ｌ２において屈折作用を受け、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成する。
【００８５】
本実施の形態に示した光ピックアップ装置によれば、ＮＡ３に対応する第１領域ＡＲＥＡ１に第１回折構造１０を形成し、ＮＡ２内に対応する領域に第２回折構造２０を設け、第１回折構造１０及び第２回折構造２０を通過する第３光束を、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので、対物光学系ＯＢＪにＮＡ３に関する開口制限機能を持たせることできる。
【００８６】
また、第３領域ＡＲＥＡ３を通過する第２光束を、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上へのスポット形成に寄与しないフレア成分とするので、対物光学系ＯＢＪにＮＡ２に関する開口制限機能を持たせることができる。
従って、３種類の光ディスク間で互換性を有する光ピックアップ装置において、開口制限手段として、例えば、ダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を用いる必要が無くなるので、光ピックアップ装置の製造コストを抑えることができる。
【００８７】
また、第２領域ＡＲＥＡ２が第２Ａ領域と第２Ｂ領域の二領域に分割され、第２Ａ領域に形成される第２回折構造２０の形状と第２Ｂ領域に形成される第２回折構造２０の形状とが異なるように設計する。これにより、第１領域ＡＲＥＡ１から第２Ａ領域にかけて第３光束の縦球面収差を不連続なものとすることができるので、第２光検出器ＰＤ２における第３光束の反射光の検出精度を向上させることができる。
【００８８】
なお、図示は省略するが、第２Ａ領域を出射面Ｓ２側に設けてもよく、この場合でも、第１領域ＡＲＥＡ１から第２Ａ領域にかけて第３光束の縦球面収差を不連続なものとすることができ、第２光検出器ＰＤ２における第３光束の反射光の検出精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、光ピックアップ装置の構成としては、図１に示したものに限らず、例えば、図８に示すような構成など、適宜変更可能である。
図８に示す光ピックアップ装置ＰＵ２は、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第２光源）と、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成された高密度光ディスクＨＤ／ＤＶＤ用レーザモジュールＬＭ１、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）と光検出器ＰＤ３とが一体化されたＣＤ用モジュールＭＤ１、その光学面上に位相構造としての回折構造が形成された収差補正素子Ｌ１とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた集光素子Ｌ２とから構成された対物光学系ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、カップリングレンズＣＵＬ、ビーム整形素子ＳＨとから構成されている。
また、上記実施の形態においては、回折光学素子が対物光学系の一部を構成するものとしたが、これに限らず、対物光学系とは別体に配置されるものとしてもよい。
また、上記実施の形態では、回折光学素子Ｌ１の光学面（入射面Ｓ１及び出射面Ｓ２）が平面形状であり、平面形状の光学面に第１回折構造１０及び第２回折構造２０を形成した場合に、段部の光軸方向の段差量ｄ１及びｄ２が上記範囲内であることが好ましいとしたが、上述のように、第１回折構造１０及び第２回折構造２０を球面や非球面の光学面上に形成しても良く、例えば、回折光学素子Ｌ１の光学面が入射光に対して所定角度以上（例えば１０度以上）傾斜する場合には、第１回折構造１０及び第２回折構造２０に入射する光束の光路長が、ｄ１及びｄ２に関する上記範囲内となるように設計することが好ましい。
【実施例】
【００９０】
次に、実施例１について説明する。
本実施例は、図１に示したような光ピックアップ装置ＰＵ１を用いて、図６に示したような、回折光学素子の入射面（第１面）Ｓ１を、第１領域ＡＲＥＡ１（光軸からの高さｈが０．００ｍｍ≦ｈ＜１．２７ｍｍ）と第２領域ＡＲＥＡ２（１．２７ｍｍ≦ｈ）に分割して、第２領域ＡＲＥＡ２に第１回折構造１０を形成し、回折光学素子の出射面（第２面）Ｓ２に第３領域ＡＲＥＡ３（１．６３５ｍｍ≦ｈ）を設け、この第３領域ＡＲＥＡ３に第２回折構造２０を形成している。なお、第１領域ＡＲＥＡ１は屈折面となっている。
【００９１】
第１回折構造及び第２回折構造としては、図３に模式的に示したような、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした同心円状の輪帯を周期的に形成した回折構造ＨＯＥが形成されている。
表１にレンズデータを示す。
【００９２】
【表１】
2005259332.tif 000003
表１中のｒｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。
【００９３】
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＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．３０ｍｍ、像側開口数ＮＡ１＝０．８５、結像倍率ｍ＝０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＝２．３７ｍｍ、像側開口数ＮＡ２＝０．６５、結像倍率ｍ＝−１／１３．２５に設定されており、第３光源から出射される波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．３８ｍｍ、像側開口数ＮＡ３＝０．５０、結像倍率ｍ＝−１／８．１４に設定されている。
また、第１回折構造の不連続部位の数Ｍ１＝２、第２回折構造の不連続部位の数Ｍ２＝２となっている。
【００９４】
回折光学素子の入射面（第１面）及び出射面（第２面）、集光素子の入射面（第３面）及び出射面（第４面）は、それぞれ数１式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【数１】
2005259332.tif 000004
【００９５】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数である。
【００９６】
また、第１回折構造及び第２回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。
【００９７】
【数２】
2005259332.tif 000005
Ｂ２ｉは光路差関数の係数である。
第１回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ１は、λ１×５波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより波長λ２の第２光束には約３波長分の光路差が与えられるが、波長λ１の第１光束と波長λ２の第２光束に対しては位相の変化量が少なく、回折作用が生じない。波長λ３の第３光束に対してのみ約０．５波長分（π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【００９８】
また、第２回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ２は、λ１×４波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第２光束にはは約２波長分の光路差が与えられるが、第１光束及び第３光束に対しては位相の変化量が少なく、回折作用が生じない。第２光束に対してのみ約０．５波長分（π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【００９９】
図９は、第１光束（ＢＤ）、第２光束（ＤＶＤ）及び第３光束（ＣＤ）の縦球面収差図である。
図９より、第１〜第３光束の全てにおいて、必要開口数内で縦球面収差が抑制されていると共に、第２光束と第３光束では、光軸からの高さが必要開口数を超える領域で縦球面収差が不連続となり、対物光学系が良好な開口制限機能を有することが分かる。
【０１００】
次に、実施例２について説明する。
本実施例は、図１に示したような光ピックアップ装置ＰＵ１を用いて、図７に示したような、回折光学素子の入射面（第１面）Ｓ１を、第１領域ＡＲＥＡ１（０．００ｍｍ≦ｈ＜１．１７ｍｍ）と第２Ａ領域（１．１７ｍｍ≦ｈ≦１．４４ｍｍ）と第２Ｂ領域（１．４４ｍｍ≦ｈ＜１．５４ｍｍ）と第３領域ＡＲＥＡ３（１．５４ｍｍ≦ｈ）に分割して、第１領域ＡＲＥＡ１に第１回折構造１０を形成し、第２Ａ領域と第２Ｂ領域に第２回折構造２０を形成している。なお、第３領域ＡＲＥＡ３は屈折面となっている。また、回折光学素子の入射面Ｓ１と出射面Ｓ２は共に平面状となっている。
【０１０１】
第１回折構造及び第２回折構造としては、図３に模式的に示したような、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした同心円状の輪帯を周期的に形成した回折構造ＨＯＥが形成されている。
表２にレンズデータを示す。
【０１０２】
【表２】
2005259332.tif 000006
【０１０３】
表２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＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．３０ｍｍ、像側開口数ＮＡ１＝０．８５、結
像倍率ｍ＝０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＝２．３７ｍｍ、像側開口数ＮＡ２＝０．８５、結像倍率ｍ＝０に設定され
ており、第３光源から出射される波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．３８ｍｍ、像側開口数ＮＡ３＝０．４５、結像倍率ｍ＝−１／８．１４に設定されている。
また、第１回折構造の不連続部位の数Ｍ１＝５、第２回折構造のうち第２Ａ領域における不連続部位の数Ｍ２＝３、第２Ｂ領域における不連続部位の数Ｍ２＝５となっている。
【０１０４】
集光素子の入射面（第３面）及び出射面（第４面）は、それぞれ上記数１式に表２に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０１０５】
また、第１回折構造及び第２回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は上記数２式の光路差関数に、表２に示す係数を代入した数式で規定される。
第１回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ１は、λ１×２波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第３光束には約１波長分の光路差が与えられるので、第１光束と第３光束に対しては位相の変化量が少なく、回折作用が生じない。第２光束に対してのみ約０．２波長分（０．４π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【０１０６】
また、第２Ａ領域の第２回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ２は、λ１×１波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第１光束は位相が変化せず、回折作用が生じない。第２光束に対しては約０．４波長分（０．８π）の位相差が与えられ、第３光束に対しては約０．５波長分（π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
また、第２Ｂ領域の第２回折構造２０の段部の光軸方向の段差量ｄ２は、λ１×２波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第３光束には約１波長分の光路差が与えられるので、第１光束と第３光束は位相が変化せず、回折作用が生じない。第２光束に対しては約０．２波長分（０．４π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【０１０７】
図１０は、第１光束（ＢＤ）、第２光束（ＤＶＤ）及び第３光束（ＣＤ）の縦球面収差図である。
図１０より、第１〜第３光束の全てにおいて、必要開口数内で縦球面収差が抑制されていると共に、第２光束と第３光束では、光軸からの高さが必要開口数を超える領域で縦球面収差が不連続となり、対物光学系が良好な開口制限機能を有することが分かる。
【０１０８】
次に、実施例３について説明する。
本実施例は、図１に示したような光ピックアップ装置ＰＵ１を用いて、図１１に示したような、回折光学素子の入射面（第１面）Ｓ１を、第１領域ＡＲＥＡ１（０．００ｍｍ≦ｈ＜１．６４４ｍｍ）と第２領域ＡＲＥＡ２（１．６４４ｍｍ≦ｈ＜１．９０２ｍｍ）と第３領域ＡＲＥＡ３（１．９０２ｍｍ≦ｈ）に分割して、第２領域ＡＲＥＡ２に第１回折構造１０を形成し、第３領域ＡＲＥＡ３に第２回折構造２０を形成している。なお、第１領域ＡＲＥＡ１は屈折面となっている。
【０１０９】
第１回折構造及び第２回折構造としては、図３に模式的に示したような、所定数の段部と不連続部位とからなる階段構造を内部に有する光軸を中心とした同心円状の輪帯を周期的に形成した回折構造ＨＯＥが形成されている。
表３にレンズデータを示す。
【０１１０】
【表３】
2005259332.tif 000007
【０１１１】
表３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＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝３．０５ｍｍ、像側開口数ＮＡ１＝０．６５、結像倍率ｍ＝１／８２．６４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＝３．１６ｍｍ、像側開口数ＮＡ２＝０．６５、結像倍率ｍ＝−１／１６６．２８に設定されており、第３光源から出射される波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝３．１７ｍｍ、像側開口数ＮＡ３＝０．５０、結像倍率ｍ＝−１／１７．２７に設定されている。
また、第１回折構造の不連続部位の数Ｍ１＝２、第２回折構造の不連続部位の数Ｍ２＝３となっている。
【０１１２】
集光素子の入射面（第３面）及び出射面（第４面）は、それぞれ上記数１式に表３に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０１１３】
また、第１回折構造及び第２回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は上記数２式の光路差関数に、表３に示す係数を代入した数式で規定される。
第１回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ１は、λ１×３波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第２光束には約２波長分の光路差が与えられるので、第１光束と第２光束に対しては位相の変化量が少なく、回折作用が生じない。第３光束に対してのみ約０．５波長分（π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【０１１４】
また、第２回折構造の段部の光軸方向の段差量ｄ２は、λ２×１波長分の光路差が与えられるよう設定されており、これにより第２光束は位相が変化せず、回折作用が生じない。第１光束に対しては約０．４波長分（０．８π）の位相差が与えられ、第３光束に対しては約０．５波長分（π）の位相差が与えられ、回折作用が生じる。
【０１１５】
図１２は、第１光束（ＨＤ  ＤＶＤ）、第２光束（ＤＶＤ）及び第３光束（ＣＤ）の縦球面収差図である。
図１２より、第１〜第３光束の全てにおいて、必要開口数内で縦球面収差が抑制されていると共に、第１光束と第３光束では、光軸からの高さが必要開口数を超える領域で縦球面収差が不連続となり、対物光学系が良好な開口制限機能を有することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図２】回折光学素子の一例を示す側面図である。
【図３】回折光学素子の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図４】回折光学素子の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図５】回折光学素子の一例を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図６】回折光学素子の一例を示す側面図である。
【図７】回折光学素子の一例を示す側面図である。
【図８】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図９】実施例１における縦球面収差図である。
【図１０】実施例２における縦球面収差図である。
【図１１】回折光学素子の一例を示す側面図である。
【図１２】実施例３における縦球面収差図である。
【符号の説明】
【０１１７】
ＡＲＥＡ１  第１領域
ＡＲＥＡ２  第２領域
ＡＲＥＡ３  第３領域
ＬＤ１  第１光源
ＬＤ２  第２光源
ＬＤ３  第３光源
Ｌ１  回折光学素子
Ｌ２  集光素子
ＯＢＪ  対物光学系
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＰＵ２  光ピックアップ装置
１０  第１回折構造
２０  第２回折構造
【図１】
2005259332.tif 000008
【図２】
2005259332.tif 000009
【図３】
2005259332.tif 000010
【図４】
2005259332.tif 000011
【図５】
2005259332.tif 000012
【図６】
2005259332.tif 000013
【図７】
2005259332.tif 000014
【図８】
2005259332.tif 000015
【図９】
2005259332.tif 000016
【図１０】
2005259332.tif 000017
【図１１】
2005259332.tif 000018
【図１２】
2005259332.tif 000019