(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学系であって、
前記対物光学系は、第１収差補正素子と、第２収差補正素子と、該第１収差補正素子及び該第２収差補正素子を通過した前記第１光束乃至前記第３光束を、それぞれ、前記第１光ディスク乃至前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズとから構成され、
前記第１収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１が以下の（１）式を満たす材料から形成される第１位相構造を有し、前記第２収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２が以下の（２）式を満たす材料から形成される第２位相構造を有する対物光学系。
４０≦νｄ１≦８０                                              （１）
２０≦νｄ２＜４０                                              （２）
【請求項２】
前記第１収差補正素子が有する前記第１位相構造は、ｄ線における屈折率ｎｄ１が以下の（３）式を満たす樹脂から形成され、前記第２収差補正素子が有する前記第２位相構造は、ｄ線における屈折率ｎｄ２が以下の（４）式を満たす樹脂から形成される請求項１に記載の対物光学系。
１．４８≦ｎｄ１＜１．５７                                            （３）
１．５７≦ｎｄ２≦１．６５                                            （４）
【請求項３】
前記第１位相構造は、前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正する請求項１に記載の対物光学系。
【請求項４】
前記第２位相構造は、前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第３波長λ３の差に起因する球面収差を補正する請求項１に記載の対物光学系。
【請求項５】
前記第１位相構造は前記第１収差補正素子の表面に形成され、前記第２位相構造は前記第２収差補正素子の表面に形成されている請求項１に記載の対物光学系。
【請求項６】
厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、
第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、
第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、
請求項１に記載の対物光学系と、を備え、
前記第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置、及び前記光ピックアップ装置を前記光情報記録媒体の半径方向に移動させる移動装置を搭載した光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、青紫色レーザ光源を使用することで記録密度を高めた高密度光ディスク、ＤＶＤ（赤色レーザ光源を使用）、及びＣＤ（赤外レーザ光源を使用）に対して互換性を有する光ピックアップ装置及びこのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特開２００４−０７９１４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８４２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７７１４号公報
【０００３】
特許文献１の数値実施例７には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では２次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では１次回折光を発生させるような回折構造を設けて、この回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差を補正し、更に、ＣＤに対する情報の記録／再生時には発散光束を対物レンズに入射させることで、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する対物レンズが開示されている。【０００４】
この対物レンズでは、何れの波長領域においても回折効率を高く確保できるものの、ＣＤに対する情報の記録／再生時において、赤外レーザ光束の発散度合いが強くなりすぎて、対物レンズがトラッキングした際のコマ収差発生が大きくなりすぎるため、ＣＤに対して良好な記録／再生特性が得られない、という課題がある。【０００５】
また、特許文献２の数値実施例３には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では３次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では２次回折光を発生させるような回折構造を設けて、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した対物レンズが開示されている。【０００６】
この対物レンズでは、回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差、更には、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正可能であるものの、青紫色レーザ光束の３次回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の２次回折光の回折効率が７０％程度と低いため、光ディスクに対する記録／再生速度の高速化に対応出来ない、光検出器での検出信号のＳ／Ｎ比が低いため良好な記録／再生特性が得られない、レーザ光源に印加する電圧が高くなるためレーザ光源の寿命が短くなる、という課題がある。【０００７】
特許文献１に記載の対物レンズにおいて、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚みの差による球面収差を補正できない理由、或いは、特許文献２に記載の対物レンズにおいて、青紫波長領域の３次回折光の回折効率と、赤外波長領域の２次回折光の回折効率が低くなってしまう理由として、高密度光ディスクに使用する青紫色レーザ光源の波長に対して、ＣＤに使用する赤外レーザ光源の波長が略２倍であるために、回折構造により発生する回折光の青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、回折光の回折効率が互いにトレードオフの関係にあることが挙げられる。【０００８】
即ち、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の回折光の回折効率を共に高く確保した場合に相当する特許文献１の数値実施例７の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とが略一致してしまうので、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正できないことになる。【０００９】
一方、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とに差を持たせた場合に相当する特許文献２の数値実施例３の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と赤外レーザ光束の回折効率とが共に低くなってしまうことになる。【００１０】
尚、特許文献１及び２に記載されている回折構造だけでなく、特許文献３に記載されているような位相補正器（本明細書中では、光路差付与構造という）を使用する技術においても、回折構造と同じように、光路差付与構造による青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、光路差付与構造の透過率は、互いにトレードオフの関係にある。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる対物光学系、この対物光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
項１記載の構成は、第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学系であって、前記対物光学系は、第１収差補正素子と、第２収差補正素子と、該第１収差補正素子及び該第２収差補正素子を通過した前記第１光束乃至前記第３光束を、それぞれ、前記第１光ディスク乃至前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズとから構成され、前記第１収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１が以下の（１）式を満たす材料から形成される第１位相構造を有し、前記第２収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２が以下の（２）式を満たす材料から形成される第２位相構造を有する。
【００１３】
４０≦νｄ１≦８０                                              （１）
２０≦νｄ２＜４０                                              （２）
（１）式及び（２）式を満たすようなアッベ数を有する材料により第１位相構造と第２位相構造を構成すると、従来技術では困難であった、青紫色レーザ光束と赤色レーザ光束と赤外レーザ光束の何れの波長の光束に対しても高い透過率を維持しながら、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの間の相互互換を実現出来る。
【００１４】
（１）式の下限を超えて第１位相構造のアッベ数が小さくなると、第３波長λ３に対する第１位相構造の透過率は高くなるが、第２波長λ２に対する第１位相構造の透過率が低くなるため好ましくない。一方、アッベ数が（１）式の上限を超えて大きい材料は製造が困難になるため現実的ではない。
【００１５】
また、（２）式の上限を超えて第１位相構造のアッベ数が大きくなると、第２波長λ２に対する第２位相構造の透過率は高くなるが、第３波長λ３に対する第２位相構造の透過率が低くなるため好ましくない。一方、アッベ数が（２）式の下限を超えて小さい材料は製造が困難になるため現実的ではない。
【００１６】
尚、本明細書においては、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスクや、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚さが０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤの如き、青紫色レーザ光源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、「ＨＤ」で略記する。上述したブルーレイディスクＨＤ  ＤＶＤ以外にも、光磁気ディスクや、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ゼロの光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
【００１７】
また、本明細書においては、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）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（コンパクトディスク）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。
【００１８】
また、本明細書において、「対物レンズ」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光束を、光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する集光レンズを指す。
【００１９】
更に、本明細書において、「対物光学系」とは、上述の集光レンズと、この集光レンズ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第１収差補正素子及び第２収差補正素子とから構成される光学系を指す。
【００２０】
また、本明細書において、「位相構造」とは、光軸方向の段差を複数有し、入射光束に対して光路差（位相差）を付加する構造の総称である。この段差により入射光束に付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。このような位相構造の具体的な例としては、上記の段差が光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置された回折構造や、上記の段差が光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置された光路差付与構造（位相差付与構造ともいう）である。
【００２１】
位相構造は図７（ａ）乃至１２（ｂ）に概略的に示すように様々な断面形状をとり得る。図７（ａ）、７（ｂ）は鋸歯状である場合であり、図８（ａ）、８（ｂ）は全ての段差が同じ方向とされた階段状である場合であり、図９（ａ）、９（ｂ）は段差の方向が途中で反対となる階段状である場合である。図１０（ａ）、１０（ｂ）は断面形状が複数のレベル面１２を含む階段状とされたパターン１１を同心円状に配列し、所定のレベル面の個数（図１０（ａ）、１０（ｂ）では５レベル面）毎に、そのレベル面数に対応した段数分（図１０（ａ）、１０（ｂ）では４段）の高さだけ段をシフトさせた場合である。
【００２２】
図７（ａ）、７（ｂ）では各鋸歯の向きが同一である場合を示し、図１０（ａ）、１０（ｂ）では断面形状が階段状とされた各パターンの向きが同一である場合を示したが、図１１（ａ）、１１（ｂ）や図１２（ａ）、１２（ｂ）のように、位相反転部分ＰＲや、位相反転部分ＰＲよりも光軸に近い側にある鋸歯とは向きが反対の鋸歯や、位相反転部分ＰＲよりも光軸に近い側にあるパターンとは向きが反対のパターンを含む場合もある。なお、図７（ａ）乃至１２（ｂ）は、各構造を平面上に形成した場合を示した場合であるが、各構造は球面上或いは非球面上に形成しても良い。また、図１０（ａ）、１０（ｂ）や１２（ａ）、１２（ｂ）では、所定のレベル面数を５としているが、これに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図３】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図４】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図５】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図６】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図７】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図８】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図９】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図１０】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図１１】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図１２】位相構造の構成の一例を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図１３】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい形態を説明する。【００２５】
項２記載の構成は、項１に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子が有する前記第１位相構造は、ｄ線における屈折率ｎｄ１が以下の（３）式を満たす樹脂から形成され、前記第２収差補正素子が有する前記第２位相構造は、ｄ線における屈折率ｎｄ２が以下の（４）式を満たす樹脂から形成される。【００２６】
１．４８≦ｎｄ１＜１．５７                                            （３）
１．５７≦ｎｄ２≦１．６５                                            （４）
一般的に、光学素子用の樹脂は、ｄ線（５８７．６ｎｍ）における屈折率ｎｄが１．４８乃至１．６５の間に分布しており、ｎｄが高くなる程分散が大きくなる（アッベ数が小さくなる）傾向がある。従って、項２に記載の構成のように、第１位相構造と第２位相構造をともに樹脂製とする場合は、（３）式及び（４）式を満たすようなｎｄを有する材料により構成することで、項１と同様の作用効果を達成できる。【００２７】
項３記載の構成は、項１又は２に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正する。【００２８】
項３にあるように、第１収差補正素子に形成した（１）式又は（３）式を満たす材料から構成される第１位相構造により、高密度光ディスクとＤＶＤとの相互互換を取ることにより、青紫色レーザ光束と赤色レーザ光束の両方の光束に対して高い透過率を維持しながら、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正することが可能となる。【００２９】
尚、第１位相構造を、回折構造としても良いし光路差付与構造としても良い。【００３０】
項４記載の構成は、項３に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折する回折構造である。【００３１】
特に、第１位相構造を項４にあるような第２光束のみを選択的に回折する回折構造とすることで、第２光束に対する収差を独立に制御することが可能となり、高密度光ディスクとＤＶＤの両方に対して良好な集光特性が得られる。【００３２】
項５記載の構成は、項４に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面の個数Ａ毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造である。【００３３】
具体的には、項５にあるような構成とすることで、項４にあるような回折特性を第１位相構造に持たせることが可能となる。【００３４】
また、第１光源として設計波長からずれた光源を使用する場合には、各パターンを構成する各々の段差により付加される光路差は、波長の整数倍から僅かにずれるため、１つのパターン内では局所的な球面収差が発生することになるが、レベル面数に対応した段数分の高さだけ段がシフトされた部分で、局所的な球面収差を持つ波面が途切れることになるので、巨視的な波面は平坦となる。このように、第１位相構造をレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造とすることで第１光源の発振波長の個体差に対する公差を緩和できる。【００３５】
なお、本明細書においては、これ以降、第１光束乃至第３光束のうち、１つの光束を選択的に回折させる特性を有する回折構造を、「波長選択回折構造」とよぶ。【００３６】
項６記載の構成は、項５に記載の対物光学系において、前記所定のレベル面の個数Ａは、４、５、６の何れかであって、前記階段の１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１の２倍である。【００３７】
より具体的には、項６に記載のような構成とすることで、項４にあるような回折特性を第１位相構造に持たせることが可能になるとともに、３つの光束に対して高い透過率が確保できる。３つの光束に透過率を最も高く確保するためには、所定のレベル面の個数Ａを５とするのが好ましい。【００３８】
ここで、第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を選択的に回折させる波長選択回折構造（第１位相構造）について、回折光発生の原理を説明する。以下の説明では、第１波長λ１を高密度光ディスクＨＤの記録・再生波長である４０５ｎｍとし、第２波長λ２をＤＶＤの記録・再生波長である６５５ｎｍとし、第３波長λ３をＣＤの記録・再生波長である７８５ｎｍとする。ここで、第１位相構造は以下の（８）式〜（１３）式を満たす必要がある。【００３９】
Ｌ１＝Δ１・（ｎ１１−１）／λ１                                    （８）
Ｍ１＝Δ１・（ｎ１２−１）／λ２                                    （９）
Ｎ１＝Δ１・（ｎ１３−１）／λ３                                  （１０）
φ（Ｍ１）＝ＩＮＴ（Ａ・Ｍ１）−（Ａ・Ｍ１）                    （１１）
−０．４＜φ（Ｍ１）＜０．４                                    （１２）
Ｌ１＝２                                                        （１３）
Ａ＝４、５、６の何れか                                          （１４）
ＩＮＴ（Ｘ）：Ｘに最も近い整数
但し、
Δ１：第１位相構造の前記各パターンを構成する各段差の光軸方向の深さ
ｎ１１：第１波長λ１に対する第１位相構造を形成する材料の屈折率
ｎ１２：第２波長λ２に対する第１位相構造を形成する材料の屈折率
ｎ１３：第３波長λ３に対する第１位相構造を形成する材料の屈折率
Ａ：第１位相構造の各パターン内に形成されたレベル面の個数
Ｌ１、Ｍ１、Ｎ１はそれぞれ、第１位相構造の各パターン内に形成された各段差により第１光束、第２光束、及び第３光束に対して付加される波長単位の光路差である。Ｌ１を２とする場合には、段差Δ１により第１光束に対して付加される光路差Ｌ１は、第１波長λ１の２倍となるため、隣接するレベル面同士を通過する第１光束の波面は丁度２波長分だけずれてつながる。従って、第１光束は、第１位相構造により回折作用をうけることなく、１００％の透過率でもってそのまま透過する。また、第１位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ１が上述の（１）式を満たす材料から形成する場合には、段差Δ１により第３光束に対して付加される光路差Ｎ１は、第３波長λ３の１倍に極めて近くなるので、隣接するレベル面同士を通過する第３光束の波面は１波長分だけずれてつながる。従って、第３光束も、第１位相構造により回折作用をうけることなく、ほぼ１００％の透過率でもってそのまま透過する。一方、段差Δ１により第２光束に対して付加される光路差Ｍ１は、第２波長λ２の約１．２倍になるので、隣接するレベル面同士を通過する第２光束の波面は１．２波長分だけずれることになるが、光学的に等位相となる１波長分の波面のずれを除いた実質的な波面のずれは０．２波長である。ここで、各パターンを５つのレベル面により構成すると、各パターンの両端での波面のずれは約１波長（＝０．２波長×５）になるため、第２光束は約８７％の高い回折効率でもって１次方向に回折する（１次回折）。上記の（１２）式は、第２光束の１次回折光の回折効率を高めるための条件式であり、（１２）式を満足するように、各パターン内に形成されたレベル面の個数Ａを決定することで第２光束の１次回折光の回折効率を十分に確保することが可能となる。第１位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ１が上述の（１）式を満たす材料から形成する場合には、Ａ＝４、５、６の何れでも（１２）式を満たすことが可能であるが、（１２）式の値が０に最も近いのはＡ＝５の場合であり、この時に第２光束の１次回折光の回折効率は最も高くなる。【００４０】
尚、上記の波長選択回折構造において、第２光束の回折光の回折効率は、波長選択回折構造が形成される材料のｄ線におけるアッベ数νｄ１にのみに依存し、ｄ線における屈折率ｎｄ１には依存しない。従って、屈折率ｎｄ１に関しては比較的自由度があるが、屈折率ｎｄ１の値が小さくなるほど各段差の光軸方向の深さｄ１が深くなり、階段形状を精度良く製造することが困難になるため、同じアッベ数νｄ１を有する材料が複数ある場合には、ｎｄ１が最も大きい材料を選択するのが好ましい。【００４１】
項７記載の構成は、項３に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記第１光束が入射した場合にはα１次の回折光を発生し、前記第２光束が入射した場合にはβ１（β１＜α１）次の回折光を発生し、前記第３光束が入射した場合にはγ１（γ１≦β１）次の回折光を発生する回折構造である。【００４２】
第１位相構造により、高密度光ディスクとＤＶＤとの相互互換を取るためには、項４に記載の回折特性の他に、項７にあるような回折特性を第１位相構造に持たせても良い。このような回折特性を持たせることにより、３つの光束に対して高い透過率を確保出来る。尚、このような回折特性を有する回折構造は、光軸を含む断面形状が鋸歯型或いは階段型となる。光軸を含む断面形状が鋸歯型となる場合は、第１位相構造が形成された光学面の屈折パワーと第１位相構造の回折パワーの絶対値が互いに異なる場合であり、光軸を含む断面形状が階段型となる場合は、第１位相構造が形成された光学面の屈折パワーと第１位相構造の回折パワーの符号が互いに逆で、かつ絶対値が互いに同じ場合である。【００４３】
項８記載の構成は、項７に記載の対物光学系において、前記回折次数α１は偶数である。【００４４】
特に、第３光束の透過率を第１位相構造で確保するためには、第１光束の回折次数α１を偶数とすることが好ましい。具体的には、各波長の光束の回折次数の組合せとして、（α１，β１，γ１）＝（２，１，１）、（８，５，４）の何れかの組合せを使用するのが好ましく、これによりｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差を良好に補正することが可能となる。尚、回折次数の組合せとして（α１，β１，γ１）＝（２，１，１）の組合せを使用する場合には第１位相構造の製造波長λＢをλ１より短い波長とするのが好ましく、（α１，β１，γ１）＝（８，５，４）の組合せを使用する場合には第１位相構造の製造波長λＢをλ１より長い波長とするのが好ましい。これにより各波長の光束の回折効率を高く確保できる。【００４５】
項９記載の構成は、項１乃至８の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第２位相構造は、前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正する。【００４６】
項９にあるように、第２収差補正素子に形成した（２）式又は（４）式を満たす材料から構成される第２位相構造により、高密度光ディスクとＣＤとの相互互換を取ることにより、青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束の両方の光束に対して高い透過率を維持しながら、ｔ１とｔ３の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正することが可能となる。【００４７】
尚、第２位相構造を、回折構造としても良いし光路差付与構造としても良い。【００４８】
項１０記載の構成は、項９に記載の対物光学系において、前記第２位相構造は、前記第１光束及び前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折する回折構造である。【００４９】
特に、第２位相構造を項１０にあるような第３光束のみを選択的に回折する回折構造とすることで、第３光束に対する収差を独立に制御することが可能となり、高密度光ディスクとＣＤの両方に対して良好な集光特性が得られる。【００５０】
項１１記載の構成は、項１０に記載の対物光学系において、前記第２位相構造は、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面の個数Ｂ毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造である。【００５１】
具体的には、項１１にあるような構成とすることで、項１０にあるような回折特性を第２位相構造に持たせることが可能となる。【００５２】
また、第２位相構造をレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造とすることで、項５記載の構成と同様に、第１光源の発振波長の個体差に対する公差を緩和できる。【００５３】
項１２記載の構成は、項１１に記載の対物光学系において、前記所定のレベル面の個数Ｂは、３、４の何れかであって、前記階段の１つの段差により生じる光路差は前記第１波長λ１の７倍である。【００５４】
より具体的には、項１２に記載のような構成とすることで、項１０にあるような回折特性を第２位相構造に持たせることが可能になるとともに、３つの光束に対して高い透過率が確保できる。３つの光束に対する透過率を最も高く確保するためには、第２位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ２が２５＜νｄ２＜４０を満たす材料から形成する場合には、所定のレベル面の個数Ｂを３とし、第２位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ２が２０≦νｄ２≦２５を満たす材料から形成する場合には、所定のレベル面の個数Ｂを４とするのが好ましい。【００５５】
ここで、第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を選択的に回折させる波長選択回折構造（第２位相構造）について、回折光発生の原理を説明する。以下の説明では、第１波長λ１を高密度光ディスクＨＤの記録・再生波長である４０５ｎｍとし、第２波長λ２をＤＶＤの記録・再生波長である６５５ｎｍとし、第３波長λ３をＣＤの記録・再生波長である７８５ｎｍとする。ここで、第１位相構造は以下の（１５）式〜（２１）式を満たす必要がある。【００５６】
Ｌ２＝Δ２・（ｎ２１−１）／λ１                                      （１５）
Ｍ２＝Δ２・（ｎ２２＾−１）／λ２                                    （１６）
Ｎ２＝Δ２・（ｎ２３−１）／λ３                                      （１７）
φ（Ｎ２）＝ＩＮＴ（Ｂ・Ｎ２）−（Ｂ・Ｎ２）                        （１８）
−０．４＜φ（Ｎ２）＜０．４                                        （１９）
Ｌ２＝７                                                            （２０）
Ｂ＝３、４の何れか                                                  （２１）
ＩＮＴ（Ｘ）：Ｘに最も近い整数
但し、
Δ２：第２位相構造の前記各パターンを構成する各段差の光軸方向の深さ
ｎ２１：第１波長λ１に対する第２位相構造が形成された材料の屈折率
ｎ２２：第２波長λ２に対する第２位相構造が形成された材料の屈折率
ｎ２３：第３波長λ３に対する第２位相構造が形成された材料の屈折率
Ｂ：第２位相構造の各パターン内に形成されたレベル面の個数
Ｌ２、Ｍ２、Ｎ２はそれぞれ、第２位相構造の各パターン内に形成された各段差により第１光束、第２光束、及び第３光束に対して付加される波長単位の光路差である。Ｌ２を７とする場合には、段差Δ２により第１光束に対して付加される光路差Ｌ２は、第１波長λ１の７倍となるため、隣接するレベル面同士を通過する第１光束の波面は丁度７波長分だけずれてつながる。従って、第１光束は、第１位相構造により回折作用をうけることなく、１００％の透過率でもってそのまま透過する。また、第２位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ２が上述の（２）式を満たす材料から形成する場合には、段差Δ２により第２光束に対して付加される光路差Ｍ２は、第２波長λ２の４倍に極めて近くなるので、隣接するレベル面同士を通過する第２光束の波面は４波長分だけずれてつながる。従って、第２光束も、第２位相構造により回折作用をうけることなく、ほぼ１００％の透過率でもってそのまま透過する。一方、段差Δ２により第３光束に対して付加される光路差Ｎ２は、第３波長λ３の約３．３倍になるので、隣接するレベル面同士を通過する第３光束の波面は３．３波長分だけずれることになるが、光学的に等位相となる３波長分の波面のずれを除いた実質的な波面のずれは０．３波長である。ここで、各パターンを３つ、又は４つのレベル面により構成すると、各パターンの両端での波面のずれは約１波長（＝０．３波長×３、又は、＝０．３波長×４）になるため、第３光束は７０〜８０％の高い回折効率でもって１次方向に回折する（１次回折）。上記の（１９）式は、第３光束の回折光の回折効率を高めるための条件式であり、（１９）式を満足するように、各パターン内に形成されたレベル面の個数Ｂを決定することで第３光束の１次回折光の回折効率を十分に確保することが可能となる。第２位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ２が２５＜νｄ２＜４０を満たす材料から形成する場合には、（１２）式の値が０に最も近いのはＢ＝３の場合であり、第２位相構造をｄ線におけるアッベ数νｄ２が２０≦νｄ２≦２５を満たす材料から形成する場合には、（１２）式の値が０に最も近いのはＢ＝４の場合であり、この時に第３光束の１次回折光の回折効率は最も高くなる。【００５７】
尚、上記の波長選択回折構造において、第３光束の１次回折光の回折効率は、波長選択回折構造が形成される材料のｄ線におけるアッベ数νｄ２にのみに依存し、ｄ線における屈折率ｎｄ２には依存しない。従って、屈折率ｎｄ２に関しては比較的自由度があるが、屈折率ｎｄ２の値が小さくなるほど各段差の光軸方向の深さｄ２が深くなり、階段形状を精度良く製造することが困難になるため、同じアッベ数νｄ２を有する材料が複数ある場合には、ｎｄ２が最も大きい材料を選択するのが好ましい。【００５８】
項１３記載の構成は、項９に記載の対物光学系において、前記第２位相構造は、前記第１光束が入射した場合にはα２次の回折光を発生し、前記第２光束が入射した場合にはβ２（β２＜α２）次の回折光を発生し、前記第３光束が入射した場合にはγ２（γ２≦β２）次の回折光を発生する回折構造である。【００５９】
第２位相構造により、高密度光ディスクとＣＤとの相互互換を取るためには、項１０に記載の回折特性の他に、項１３にあるような回折特性を第２位相構造に持たせても良い。このような回折特性を持たせることにより、３つの光束に対して高い透過率を確保出来る。尚、このような回折特性を有する回折構造は、光軸を含む断面形状が鋸歯型或いは階段型となる。【００６０】
項１４記載の構成は、項１３に記載の対物光学系において、前記回折次数α２は奇数である。【００６１】
特に、第３光束の透過率を第２位相構造で確保するためには、第１光束の回折次数α２を奇数とすることが好ましい。具体的には、各波長の光束の回折次数の組合せとして、（α２，β２，γ２）＝（５，３，２）、（７，４，３）、（９，５，４）の何れかの組合せを使用するのが好ましく、これによりｔ１とｔ３の差に起因する球面収差を補正することが可能となる。更に、第３光ディスクに対して情報の記録・再生を行う際の対物光学系の倍率を−０．２から０の範囲内とすると、より良好にｔ１とｔ３の差に起因する球面収差を補正することができる。【００６２】
尚、上記の組合せの回折次数を各波長の光束に対して利用する場合には、第２位相構造の製造波長λＢをλ１より短い波長とすると各波長の光束の回折効率を高く確保できる。【００６３】
紫色レーザ光束（第１光束）の回折次数を奇数とすることで青紫色レーザ光束の回折角と赤外レーザ光束の回折角とに差を持たせた場合に相当する特許文献２の数値実施例３の対物レンズでは、ｄ線におけるアッベ数が５５程度の比較的低分散の材料を使用しているため、両波長の光束の回折効率がともに低いが、本発明による対物光学系では、第２位相構造の材料として（２）式を満たすような高分散性を有する材料を使用しているので、紫色レーザ光束（第１光束）の回折次数を奇数として場合でも両波長の光束の回折効率をともに高く確保できる。【００６４】
項１５記載の構成は、項１乃至１４の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子は、互いに接合されて成る。【００６５】
項１６記載の構成は、項１乃至１４の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子は、互いに離間されて成る。【００６６】
項１７記載の構成は、項１乃至１６の何れか一項に記載の対物光学系において、少なくとも前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子の何れか一方は、第３位相構造を有する。【００６７】
項１７に記載のように第３位相構造を前記第１収差補正素子及び前記第２収差補正素子の何れかの光学面に形成することで、対物光学系のそれぞれの光束に対する集光特性をより良好なものにすることができる。この第３位相構造は回折構造であっても良いし、光路差付与構造であっても良い。また、第３位相構造により補正する収差は、例えば、第１波長λ１の微小変化に伴う色収差であっても良いし、温度変化に伴う対物レンズの屈折率変化により発生する球面収差であっても良い。【００６８】
また、光ピックアップ装置では、対物光学系からの反射光による影響で、光検出器によるフォーカス信号やトラッキング信号の検出が不安定になる場合がある。【００６９】
このような不具合を回避するためには、本発明における対物光学系において、最もレーザ光源側にある光学面上に、第１乃至第３位相構造のうち、何れかの位相構造が形成されているのが好ましい。【００７０】
これにより、最もレーザ光源側にある光学面による反射光は、回折作用を受けるため、光軸とは所定の角度を持った方向に回折していく。この結果、反射光が光検出器の受光面に入射することを防ぐことができ、安定した検出特性が得られる。【００７１】
項１８記載の構成は、項１７に記載の対物光学系において、前記第３位相構造は、前記第１波長λ１が±５ｎｍ以内で波長変化した際に前記対物光学系で発生する近軸像点位置の移動を抑制する機能を有する。【００７２】
項１８記載の構成によれば、第３位相構造に第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での近軸像点位置の移動を抑制する機能を持たせることで、再生から記録に切り替える際の第１光源の出力の変化に伴って瞬時的に波長変化（モードホップ）が起きた場合でも、集光スポットが大きくならず、常に良好な集光状態を維持することが可能となる。【００７３】
項１９記載の構成は、項１７又は１８に記載の対物光学系において、前記第３位相構造は、前記第１波長λ１が±５ｎｍ以内で波長変化した際に前記対物光学系で発生する球面収差の変化を抑制する機能を有する。【００７４】
項１９記載の構成によれば、第３位相構造に第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での球面収差の変化を抑制する機能を持たせることで、第１光源の発振波長の個体差に対する公差を緩和することが可能となり、第１光源の選別が不要となるので、光ピックアップ装置の低コスト化を達成できる。【００７５】
項２０記載の構成は、項１７乃至１９の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第３位相構造は、前記対物光学系の屈折率変化に起因する球面収差の変化を抑制する機能を有する。【００７６】
周知のように、屈折率変化に伴う球面収差の増大は対物レンズのＮＡの４乗に比例して大きくなるため、対物レンズを温度変化に伴う屈折率変化が大きい樹脂製とする場合はかかる球面収差の増大に対する対策が必須となる。また、ＮＡ０．８５の対物レンズでは、樹脂と比べて温度変化に伴う屈折率変化が小さいガラス製であっても、温度変化に伴う球面収差の増大が無視できない場合がある。項２０記載の構成によれば、かかる温度変化に伴う球面収差の増大を第３位相構造により補正することで、使用可能な温度範囲の広い対物光学系を提供することが可能となる。【００７７】
項２１記載の構成は、項１７乃至２０の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第３位相構造は、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子のうち、何れか一方に形成される。【００７８】
項２２記載の構成は、項２１に記載の対物光学系において、前記第３位相構造は、前記第１収差補正素子に形成され、前記第１光束に対して、前記第１波長λ１の１０倍の光路差を付加させめる。【００７９】
項２２に記載のように、第３位相構造を第１収差補正素子に形成し、この第３位相構造により第１光束に対して付加される光路差が、第１波長λ１の１０倍となるように設計しておくと、第２光束に対して付加される光路差が第２波長λ２の略６倍、第３光束に対して付加される光路差が第３波長λ３の略５倍となるため、何れの光束の回折光の透過率を十分高く確保することが可能である。
項２３記載の構成は、項１乃至２２の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造は、ともに樹脂から形成される。【００８０】
収差補正素子の材料としては、あらゆる光学ガラスや光学樹脂が適用可能であるが、微細な構造である位相構造を形状誤差少なく形成するためには、溶融状態での粘性が小さい材料、つまり樹脂が適している。また樹脂は、ガラスに比べて低コストで軽量である。特に、収差補正素子に樹脂を用いて軽量化すれば、光ディスクの記録／再生時における光ピックアップ装置のフォーカス、トラッキング制御を行う駆動力が少なくてすむ。【００８１】
尚、第１位相構造と第２位相構造をともに樹脂から形成する場合には、第１位相構造を日本ゼオン社製のゼオネックス（登録商標）や三井化学社製のアペル（登録商標）等に代表される環状ポレオレフィン系樹脂から形成するのが好ましく、第２位相構造を紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂、或いは大阪ガスケミカル社製のＯＫＰ４等に代表されるフルオレン系ポリエステル樹脂を使用するのが好ましい。【００８２】
項２４記載の構成は、項１乃至２３の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造のうち、何れか一方は紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成される。【００８３】
第２位相構造を、樹脂基板やガラス基板上に形成した樹脂層の表面上にして所謂ハイブリッド構造の第２収差補正素子を作製する場合に、その材料としては、項２４に記載のような紫外線硬化樹脂、又は熱硬化性樹脂が製造上適している。【００８４】
また、位相構造その表面上に形成した収差補正素子を作製する方法として、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、樹脂基板上やガラス基板上に直接位相構造を形成する方法を用いてもよいが、位相構造を形成したモールド（金型）を作製して、そのモールドのレプリカとして表面に位相構造が形成された収差補正素子を得る、所謂モールド成形が大量生産には適している。尚、位相構造が形成されたモールドを作製する方法としては、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して回折構造を形成する方法でもよいし、精密旋盤により回折構造を機械加工する方法でもよい。【００８５】
項２５記載の構成は、項２４に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造のうち、紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成される位相構造は、前記第２位相構造である。【００８６】
紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂は、その製造過程においてｄ線におけるアッベ数νｄを制御し最適なアッベ数νｄを得るのが比較適容易である。従って、アッベ数νｄの許容幅が小さい第２位相構造を紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成するのが好ましい。【００８７】
項２６記載の構成は、項２４又は２５に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造のうち、紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成される位相構造はガラス基板上に形成される。【００８８】
紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂は、ガラス基板との接着性に比較的優れる。従がって、第１位相構造と第２位相構造のうち、紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成される位相構造をガラス基板上に形成することで、金型と位相構造とを離型する際の、位相構造の変形等を抑制することができ、形状誤差による収差発生や回折効率低下が小さくなる。【００８９】
項２７記載の構成は、項１乃至２６の何れか一項に記載の対物光学系において、前記対物レンズは、前記ｔ１と前記第１波長λ１との組合せに対して球面収差補正が最適化される。【００９０】
対物レンズは、第１波長λ１と第１光ディスクの保護層の厚さｔ１に対して球面収差補正が最小となるように、その非球面形状が決定されているのが好ましい。本構成においては、第１波長λ１の集光性能は対物レンズによって決まる。従って、項２７のように、第１波長λ１と第１保護層の厚さｔ１に対して球面収差補正が最小となるように、対物レンズの非球面形状を決定しておくことで、最も厳しい波面精度が要求される第１光束の集光性能を出しやすくなる。ここで、「対物レンズは、前記ｔ１と前記第１波長λ１との組み合わせに対して球面収差補正が最適化された」とは、対物レンズと第１光ディスクの保護層を介して第１光束を集光させた場合の波面収差が０．０５λ１ＲＭＳ以下であることをいうものとする。【００９１】
項２８記載の構成は、項１乃至２７の何れか一項に記載の対物光学系において、以下の（５）式乃至（７）式を満たす。【００９２】
３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍ                                        （５）
１．５＜λ２／λ１＜１．７                                            （６）
１．８＜λ３／λ１＜２．１                                            （７）
項２９記載の構成は、項４乃至６の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記第２光束を発散させる作用を有する。【００９３】
第１位相構造により、第２光束を発散させることにより、第２光ディスクに対して記録／再生を行う際の作動距離を十分に確保することが可能となる。【００９４】
項３０記載の構成は、項１０乃至１２の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第２位相構造は、前記第３光束を発散させる作用を有する。【００９５】
第２位相構造により、第３光束を発散させることにより、第３光ディスクに対して記録／再生を行う際の作動距離を十分に確保することが可能となる。【００９６】
尚、項２９及び３０記載の構成において、第１位相構造（又は、第２位相構造）により第２光束（又は、第３光束）を発散させるとは、これら位相構造により入射光束に対して付加される光路差を後述の［光路差関数］で表した場合に、回折次数Ｍ、２次の回折面係数Ｂ２により−２・Ｍ・Ｂ２で定義される回折構造の近軸パワーの符号が負であることと同義である。【００９７】
項３１記載の構成は、項７又は８に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記第１波長λ１が±５ｎｍ以内で波長変化した際に前記対物光学系で発生する近軸像点位置の移動を抑制する機能を有する。【００９８】
光軸を含む断面形状が鋸歯型或いは階段型となる回折構造では、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正する機能のほかに、第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での近軸像点位置の移動を抑制する機能も持たせることが可能である。項３１記載の構成によれば、再生から記録に切り替える際の第１光源の出力の変化に伴ってモードホップが起きた場合でも、集光スポットが大きくならず、常に良好な集光状態を維持することが可能となる。【００９９】
項３２記載の構成は、項１乃至３１の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子の少なくとも一方は、前記第１波長λ１に対して負の近軸パワーを有する。【０１００】
項３２記載のように、前記第１収差補正素子及び前記第２収差補正素子の少なくとも一方の第１波長λ１に対する近軸パワー（回折パワーと屈折パワーとの合成パワー）を負とすると、光ディスクに対する記録／再生時の作動距離を大きく確保することが可能となる。この場合、対物レンズの設計倍率は負であることが好ましく、更には、第１波長λ１と第１光ディスクの保護層の厚さｔ１に対して球面収差補正が最小となるように、その非球面形状が決定されているのがより好ましい。【０１０１】
項３３記載の構成は、項１乃至３２の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１光束乃至前記第３光束は全て前記第１収差補正素子及び前記第２収差補正素子に対して平行光束の状態で入射する。【０１０２】
項３３に記載の構成によれば、対物光学系がトラッキング駆動した場合でも物点位置が変化しないので、いずれの波長の光束に対しても良好なトラッキング特性が得られる。【０１０３】
項３４記載の構成は、項１に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１が（１）式を満たすとともに第１位相構造を有し、前記第２収差補正素子は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２が（２）式を満たすとともに第２位相構造を有する。【０１０４】
項３５記載の構成は、項２に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子は、ｄ線における屈折率ｎｄ１が（３）式を満たすとともに第１位相構造を有し、前記第２収差補正素子は、ｄ線における屈折率ｎｄ２が（４）式を満たすとともに第２位相構造を有する。【０１０５】
項３６記載の構成は、項１乃至３５の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子は前記第１波長λ１に対して正の近軸パワーを有し、前記第２収差補正素子は前記第１波長λ１に対して負の近軸パワーを有する。【０１０６】
項３６記載の構成によれば、正レンズである第１収差補正素子と負レンズである第２収差補正素子の分散の差を利用して、第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での近軸像点位置の移動を抑制することができるので、再生から記録に切り替える際の第１光源の出力の変化に伴ってモードホップが起きた場合でも、集光スポットが大きくならず、常に良好な集光状態を維持することが可能となる。【０１０７】
項３７記載の構成は、項３６記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子は互いに接合されて成り、前記第１収差補正素子と前記第２収差補正素子の接合面は、前記第２収差補正素子側に凸の形状を有することを特長とする。【０１０８】
より良好に第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での近軸像点位置の移動を抑制するためには、項３７に記載のように、第１収差補正素子と第２収差補正素子を互いに接合する構成とするのが好ましい。【０１０９】
項３８記載の構成は、項２４記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造のうち、紫外線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂から形成された位相構造の表面には、非加熱反射防止コートが形成されている。【０１１０】
項３８記載の構成によれば、耐熱性が比較的低い紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂から形成された位相構造の表面に反射防止コートを形成することが可能となるので、第１収差補正素子及び前記第２収差補正素子の透過率を向上させることが可能となる。【０１１１】
項３９記載の構成は、項２３記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、環状ポレオレフィン系樹脂から形成され、前記第２位相構造は、フルオレン系ポリエステル樹脂から形成されている。【０１１２】
項３９記載の構成によると、環状ポレオレフィン系樹脂から形成することで第１位相構造に対して低分散性を与えることができ、フルオレン系ポリエステル樹脂から形成することで第２位相構造に対して高分散性を与えることができるので、何れの波長の光束に対しても高い透過率（回折効率）を確保することが可能となる。尚、環状ポレオレフィン系樹脂として日本ゼオン社製のゼオネックス（登録商標）や三井化学社製のアペル（登録商標）等を使用し、フルオレン系ポリエステル樹脂として大阪ガスケミカル社製のＯＫＰ４等を使用するのが好ましく、これにより金型を用いた成形法によりそれぞれの位相構造を製造することが可能となるので量産に適している。【０１１３】
項４０記載の構成は、項４乃至６の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１位相構造が形成された光学面は、光軸を含む第１中央領域と、該第１中央領域を囲む第１周辺領域とに分割され、前記第１位相構造は、前記第１中央領域に形成される。【０１１４】
項４０に記載の構成によれば、第１中央領域を第２光ディスクに対して情報の記録／再生を行うのに必要な開口数（ＮＡ２）内に相当する領域とすることで、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差をＮＡ２内（第１中央領域）だけで補正し、ＮＡ２より外側の領域（第１周辺領域）ではかかる球面収差が補正されないようにすることが可能となる。これにより、ＮＡ２より外側の領域を通過する第２波長λ２の光束をスポット形成に寄与しないフレア成分とすることができるので、本発明による対物光学系に対して、第２波長λ２の光束に対応した開口制限機能を持たせることが可能となる。【０１１５】
項４１記載の構成は、項４０に記載の対物光学系において、前記第１周辺領域の少なくとも一部には、この部分を通過する前記第２光束の集光位置を制御するための第４位相構造が形成され、該第４位相構造は、前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を回折する回折構造である。【０１１６】
項４１に記載の構成によれば、第１中央領域に形成した第１位相構造の第２波長λ２に対する回折パワーと、第１周辺領域に形成した第４位相構造の第２波長λ２に対する回折パワーを異ならしめることにより、第４位相構造を通過する第２光束が集光する位置や球面収差量を任意に制御することができる。このとき、光検出器による第２光束のフォーカスエラー信号の検出特性が最良となるように第４位相構造を設計することで、第２光ディスクに対する情報の記録／再生時の対物光学系のフォーカシング特性を向上させることが可能となる。【０１１７】
尚、必ずしも、第１周辺領域内全体で第２光束の集光位置や球面収差量を制御する必要はなく、第４位相構造が第２周辺領域に形成されていないとした場合に、フォーカスエラー信号の検出特性に悪影響を及ぼす部分のみで第２光束の集光位置や球面収差量を制御すればよい。そのため、必ずしも、第４位相構造を第１周辺領域全体に形成する必要はなく、これにより、第４位相構造が形成される範囲が不必要に広くならずにすむので、第１光束や第３光束の透過率を向上させることが可能となる。【０１１８】
項４２記載の構成は、項１０乃至１２の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第２位相構造が形成された光学面は、光軸を含む第２中央領域と、該第２中央領域を囲む第２周辺領域とに分割され、前記第２位相構造は、前記第２中央領域に形成される。【０１１９】
項４２に記載の構成によれば、第２中央領域を第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行うのに必要な開口数（ＮＡ３）内に相当する領域とすることで、ｔ１とｔ３の差に起因する球面収差をＮＡ３内（第２中央領域）だけで補正し、ＮＡ３より外側の領域（第２周辺領域）ではかかる球面収差が補正されないようにすることが可能となる。これにより、ＮＡ３より外側の領域を通過する第３波長λ３の光束をスポット形成に寄与しないフレア成分とすることができるので、本発明による対物光学系に対して、第３波長λ３の光束に対応した開口制限機能を持たせることが可能となる。【０１２０】
項４３記載の構成は、項４２に記載の対物光学系において、前記第２周辺領域の少なくとも一部には、この部分を通過する前記第３光束の集光位置を制御するための第５位相構造が形成され、該第５位相構造は、前記第１光束及び前記第２光束を回折せず、前記第３光束を回折する回折構造である。【０１２１】
項４３に記載の構成によれば、項４１に記載の構成と同様に、第５位相構造を通過する第３光束が集光する位置や球面収差量を任意に制御することができるので第３光ディスクに対する情報の記録／再生時の対物光学系のフォーカシング特性を向上させることが可能となる。【０１２２】
項４４記載の構成は、項１乃至４３の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１波長λ１に対するバックフォーカスｆＢ１と前記第２波長λ２に対するバックフォーカスｆＢ２との差と、前記第１波長λ１に対するバックフォーカスｆＢ１と前記第２波長λ３に対するバックフォーカスｆＢ３との差が何れも０．２ｍｍ以下である。【０１２３】
項４４に記載の構成によれば、第１光ディスク乃至第３光ディスクに対する情報の記録・再生時における作動距離の差が小さくなるので、対物光学系のフォーカシング用のアクチュエータのストロークが小さくてすみ、アクチュエータの小型化が実現できる。尚、ここでいう「第ｉ波長λｉに対するバックフォーカスｆＢｉ」とは、第ｉ光ディスクの情報記録面上に第ｉ光束が合焦した際の、対物光学系と第ｉ光ディスクとの光軸上の間隔のことを指す。【０１２４】
項４５記載の構成は、項１１又は１２に記載の対物光学系において、前記第２位相構造の前記パターンの最小幅ΛＭの前記第１波長λ１に対する比ΛＭ／λ１が２５以上である。【０１２５】
項４５に記載の構成によれば、第１波長λ１に対して第２位相構造の前記パターンの最小幅ΛＭが十分に大きく確保されるので、第１波長λ１の回折効率のベクトル計算値が高くなるとともに、第２位相構造の形状誤差による回折効率低下が小さくなる。【０１２６】
項４６記載の構成は、項１乃至４５の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１位相構造は、前記第１収差補正素子の表面に形成され、前記第２位相構造は、前記第２収差補正素子の表面に形成されている。【０１２７】
項４６記載の構成によると、第１位相構造と第２位相構造はともに空気との界面に形成されることになるので、第１収差補正素子を透過した第１光束の波面と、第２収差補正素子を透過した第１光束の波面は、それぞれ透過率が高い状態となる。従って、第１光束用の干渉計により、それぞれの収差補正素子の波面収差評価を行うことが可能であるので、それぞれの収差補正素子を製造する際の性能出しが容易になる。【０１２８】
項４７記載の構成は、項５に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造は、何れも平面上に形成される。【０１２９】
項４８記載の構成は、項１１に記載の対物光学系において、前記第１位相構造と前記第２位相構造は、何れも平面上に形成される。【０１３０】
項４７および４８記載の構成によると、第１位相構造や第２位相構造の製造が容易になる。【０１３１】
項４９記載の構成は、項１乃至４８の何れか一項に記載の対物光学系において、前記第１収差補正素子及び前記第２収差補正素子と、前記対物レンズとは、相対的な位置関係が普遍となるように保持部材により保持されている。【０１３２】
項４９記載の構成によると、対物光学系がトラッキングした場合でも第１収差補正素子及び第２収差補正素子と対物レンズの光軸がずれることがないので、コマ収差の発生がなく良好なトラッキング特性が得られる。【０１３３】
項５０記載の構成は、第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うために第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を射出する第３光源と、請求の範囲第１乃至４９項に記載の対物光学系と、を備え、
前記第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置である。【０１３４】
項５０によれば、項１乃至４９のいずれか一項と同様の効果を有する光ピックアップ装置を得られる。【０１３５】
項５１記載の構成は、項５０に記載の光ピックアップ装置、及び前記光ピックアップ装置を前記光情報記録媒体の半径方向に移動させる移動装置を搭載した光ディスクドライブ装置である。【０１３６】
項５１によれば、項５０と同様の効果を有する光ディスクドライブ装置を得られる。
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の対物光学系及びこの対物光学系を用いた光ピックアップ装置について説明する。【０１３７】
図１は、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０８ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５８ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５０である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。【０１３８】
光ピックアップ装置ＰＵは、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、第１収差補正素子Ｌ１、第２収差補正素子Ｌ２と、第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２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対物レンズＯＬとから構成された対物レンズユニットＯＵ（対物光学系）、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、近軸における屈折力が負である第１レンズＥＸＰ１と近軸における屈折力が正である第２レンズＥＸＰ２とから構成されたエキスパンダーレンズＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２コリメートレンズＣＯＬ２、第３コリメートレンズＣＯＬ３、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＨＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。【０１３９】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、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、まず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偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径された後、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズユニットＯＵによってＨＤの保護層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。対物レンズユニットＯＵ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。【０１４０】
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、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。【０１４１】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、発光点ＥＰ１を発光させる。発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１において破線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径され、対物レンズユニットＯＵによってＤＶＤの保護層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。対物レンズユニットＯＵ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。【０１４２】
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、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ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。【０１４３】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第１レンズＥＸＰ１と第２レンズＥＸＰ２の間隔がＨＤに対する情報の記録／再生時によりも狭くなるように、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に第１レンズＥＸＰ１を駆動させた後、発光点ＥＰ２を発光させる。発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により緩い発散光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径されるとともに発散光束に変換され、対物レンズユニットＯＵによってＣＤの保護層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。対物レンズユニットＯＵ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。【０１４４】
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、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ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。【０１４５】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図２に概略的に示すように、それぞれ樹脂製の第１位相構造ＰＳ１と樹脂製の第２位相構造ＰＳ２を有し、互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び樹脂製の第２収差補正素子Ｌ２と、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。【０１４６】
なお、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２の製造方法としては、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２をモールド成形で製造し、その後、互いの収差補正素子を接合する方法であっても良いし、あるいは、モールド成形で製造した何れか一方の収差補正素子上に、紫外線硬化性樹脂を塗布し、この紫外線硬化性樹脂の表面に位相構造が形成されたモールドを押し当て、紫外線を照射することにより位相構造を転写する方法であっても良い。紫外線硬化性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂をしても良い。【０１４７】
また、本実施の形態では、第１位相構造ＰＳ１と第２位相構造ＰＳ２をともに樹脂製としたが、何れか一方の収差補正素子をガラス製とし、もう一方を樹脂製としても良い。ガラス製の位相構造を有する収差補正素子の製造方法としては、モールド成形であっても良いし、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して回折構造を形成する方法であっても良い。ガラス製の位相構造を有する収差補正素子をモールド成形により製造する場合には、モールドの寿命を延ばし、回折構造の転写性を向上させるために、溶融状態での粘性が小さく、且つ、ガラス転移点Ｔｇが４５０℃以下のガラスを使用するのが好ましい。このようがガラスとしては、例えば、株式会社住田光学ガラス製の「Ｋ−ＰＧ３２５」や「Ｋ−ＰＧ３７５」がある。なお、樹脂製の位相構造を有する収差補正素子とガラス製の位相構造を有する収差補正素子を接合する方法としては、樹脂製の位相構造を有する収差補正素子をモールド成形で製造し、その後、ガラス製の位相構造を有する収差補正素子と接合する方法であっても良いし、ガラス製の位相構造を有する収差補正素子上に紫外線硬化性樹脂を塗布し、この紫外線硬化性樹脂の表面に位相構造が形成されたモールドを押し当て、紫外線を照射することにより位相構造を転写する方法であっても良い。紫外線硬化性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂をしても良い。【０１４８】
また、本実施の形態では、対物レンズＯＬをガラス製としたが、これに限らず、樹脂製としても良い。この場合に対物レンズＯＬに使用する樹脂として、ポレオレフィン系の樹脂が好ましい。【０１４９】
また、対物レンズＯＬに使用する材料として、母体となる樹脂中に平均粒子直径が３０ｎｍ以下の無機粒子を分散させた材料を使用しても良い。母体となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率の符号とは逆符号の屈折率変化率をもつ無機粒子を混成することで、樹脂の成形性を有しながら、温度変化に伴う屈折率変化率の絶対値が小さい材料を得ることができるので、対物レンズＯＬの温度変化に伴う球面収差変化を小さいものとすることが可能となる。【０１５０】
また、第１位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６．４、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５０９１４０であり、第２位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２２．８、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６３８０００である。【０１５１】
また、第１収差補正素子Ｌ１の光源側の光学面には第１位相構造ＰＳ１が形成されており、第２収差補正素子Ｌ２の光ディスク側の光学面には第２位相構造ＰＳ２が形成されている。【０１５２】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。【０１５３】
階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５５７μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０８ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率である。【０１５４】
段差Δ１により第１光束に付加される光路差Ｌ１は２×λ１であるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０１５５】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎ１は１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０１５６】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍ１は１．２０×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５８ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２０となる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相差は５×２π×０．２０＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０１５７】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０１５８】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．５％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０１５９】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。【０１６０】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．１４４μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２収差補正素子の屈折率である。【０１６１】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差Ｌ２は７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０１６２】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差Ｍ２は３．９７×λ２≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。【０１６３】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差Ｎ２は３．２８×λ３≒３．２５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２５となる。１つの鋸歯は４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相差は４×２π×０．２５＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０１６４】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０１６５】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９４．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は７８．２％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０１６６】
以上説明したように、第１収差補正素子Ｌ１を（１）式又は（３）式を満たす材料から構成し、第１位相構造ＰＳ１により、ＨＤとＤＶＤとの相互互換を取ることにより、青紫色レーザ光束と赤色レーザ光束の両方の光束に対して高い透過率を確保することが可能となり、更に、第２収差補正素子Ｌ２を（２）式又は（４）式を満たす材料から構成し、第２位相構造ＰＳ２により、ＨＤとＣＤとの相互互換を取ることにより、青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束の両方の光束に対して高い透過率を確保することが可能となる。【０１６７】
また、第１位相構造ＰＳ１は、ＤＶＤの開口数ＮＡ２内にのみ形成されているので、ＮＡ２より外側の領域を通過する光束はＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上でフレア成分となり、ＤＶＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。【０１６８】
また、第２位相構造ＰＳ２は、ＣＤの開口数ＮＡ３内にのみ形成されているので、ＮＡ３より外側の領域を通過する光束はＣＤの情報記録面ＲＬ３上でフレア成分となり、ＣＤに対する開口制限が自動的に行われる構成となっている。【０１６９】
なお、ビームエキスパンダーＥＸＰの負レンズＥＸＰ１を１軸アクチュエータＵＡＣにより光軸方向に駆動させることで、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。負レンズＥＸＰ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、第１光源ＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズ系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、高密度光ディスクの保護層の製造誤差による厚みばらつきや厚み分布、等である。【０１７０】
なお、負レンズＥＸＰ１の代わりに、第１コリメートレンズＣＯＬ１を光軸方向に駆動させる構成としても、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。【０１７１】
また、本実施の形態においては、第１の発光点ＥＰ１と第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、更にＨＤ用の波長４０８ｎｍのレーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットを用いても良い。あるいは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの３つのレーザ光源を１つの筐体内に納めたＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットを用いても良い。【０１７２】
また、本実施の形態においては、光源と光検出器ＰＤとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。【０１７３】
また、本実施形態においては、互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、対物レンズＯＬとを鏡枠Ｂを介して一体化したが、互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、対物レンズＯＬを一体化する場合には、第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように鏡枠Ｂを介する方法以外に、互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、対物レンズＯＬとのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。【０１７４】
また、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する方法として、上述のようにレンズを光軸方向に駆動させる方法以外に、液晶を利用した位相制御素子を用いても良い。かかる位相制御素子により球面収差を補正する方法は公知であるので、ここでは詳細な説明は割愛する。【０１７５】
なお、球面収差補正時のトラッキング駆動で発生するコマ収差を抑制するためには、対物レンズユニットＯＵと位相制御素子とを一体化する構成とするのが好ましい。【０１７６】
このように互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。【０１７７】
本実施の形態は、対物レンズユニットＯＵにおいて、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを離間して構成した点に特徴を有する。【０１７８】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図３に概略的に示すように、樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と、樹脂製の第２位相構造ＰＳ２を有する第２収差補正素子Ｌ２と、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを互いに離間させた状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。【０１７９】
第１位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６．４、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５０９１４０であり、第２位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２７．０、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６０７０００である。【０１８０】
また、第１収差補正素子Ｌ１の光源側の光学面には第１位相構造ＰＳ１が形成されており、第２収差補正素子Ｌ２の光ディスク側の光学面には第２位相構造ＰＳ２が形成されている。【０１８１】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）とを有し、階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５４４μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０５ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率である。【０１８２】
第１位相構造ＰＳ１により第１光束に付加される光路差Ｌ１は２×λ１であるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０１８３】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎ１は０．９９×λ３≒１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０１８４】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍ１は１．１９×λ２≒１．２０×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２０となる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相差は５×２π×０．２０＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０１８５】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０１８６】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．３％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９９．２％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０１８７】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束乃至第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状となっている。【０１８８】
階段構造の各段差Δ２は、Δ１＝７・λＢ／（ｎλＢ−１）＝４．３０２μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎλＢは波長λＢ（本実施の形態ではλＢ＝４００ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率（本実施の形態ではｎλＢ＝１．６５０８７５）である。【０１８９】
第２位相構造ＰＳ２を通過することで、第１光束の７次回折光、第２光束の４次回折光、第３光束の３次回折光が発生する。【０１９０】
第２位相構造ＰＳ２を通過する際に第１光束に付加される光路差は６．８９×λ１≒７×λ１であり、第１光束の７次回折光が最大の回折効率を有する。【０１９１】
また、第２位相構造ＰＳ２を通過する際に第２光束に付加される光路差は３．９４×λ２≒４×λ２であり、第２光束の４次回折光が最大の回折効率を有する。【０１９２】
また、第２位相構造ＰＳ２を通過する際に第３光束に付加される光路差は３．２５×λ３≒３×λ３であり、第３光束の３次回折光が最大の回折効率を有する。【０１９３】
これにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するようになっている。【０１９４】
尚、第２位相構造ＰＳ２で発生する第１光束の７次回折光の回折効率は９６．０％、第２光束の４次回折光の回折効率は９９．０％、第３光束の３次回折光の回折効率は８１．２％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０１９５】
また、第２位相構造ＰＳ２の第１波長に対する近軸回折パワーと、第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面の第１波長に対する近軸屈折パワーを逆符号とし、かつその絶対値を同じとすることで、第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面を通過する第１光束の光束径が変わらないようにしている。
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。【０１９６】
本実施の形態は、対物レンズユニットＯＵにおいて、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを離間して構成し、更に、第３位相構造ＰＳ３を第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面に設けた点に特徴を有する。【０１９７】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図４に概略的に示すように、樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と、樹脂製の第２位相構造ＰＳ２を有する第２収差補正素子Ｌ２と、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。【０１９８】
また、第１位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６．４、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５０９１４０であり、第２位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２７．０、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６０７０００である。【０１９９】
また、第１収差補正素子Ｌ１の光源側の光学面には第１位相構造ＰＳ１が形成されており、第２収差補正素子Ｌ２の光ディスク側の光学面には第２位相構造ＰＳ２が形成されており、第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面には第３位相構造ＰＳ３が形成されている。【０２００】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。【０２０１】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）とを有し、階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５４４μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０５ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率である。【０２０２】
第１位相構造ＰＳ１により第１光束に付加される光路差Ｌ１は２×λ１であるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２０３】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎ１は０．９９×λ３≒１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２０４】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍ１は１．１９×λ２≒１．２０×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２０となる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相差は５×２π×０．２０＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２０５】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２０６】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．３％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９９．２％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２０７】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では３レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては２段シフトさせた構造）となっている。【０２０８】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．３７１μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２収差補正素子の屈折率である。【０２０９】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差Ｌ２は７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２１０】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差Ｍ２は４．０１×λ２≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。【０２１１】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差Ｎ２は３．３０×λ３≒３．３３×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．３３となる。１つの鋸歯は３分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相差は３×２π×０．３３＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２１２】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２１３】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９９．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は６６．６％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２１４】
第３位相構造ＰＳ３は第１光束乃至第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状となっている。この第３位相構造ＰＳ３は、第１波長λ１の微小変化に伴う近軸像点位置の移動と、球面収差の変化を抑制するための構造である。【０２１５】
階段構造の各段差Δ３は、Δ１＝１０・λ１／（ｎ１−１）＝７．７１９μｍを満たす高さに設定されている。【０２１６】
第３位相構造ＰＳ３を通過することで、第１光束の１０次回折光、第２光束の６次回折光、第３光束の５次回折光が発生する。【０２１７】
第３位相構造ＰＳ３を通過する際に第１光束に付加される光路差は１０．０×λ１であり、第１光束の１０次回折光が最大の回折効率を有する。【０２１８】
また、第３位相構造ＰＳ３を通過する際に第２光束に付加される光路差は５．９７×λ２≒６×λ２であり、第２光束の６次回折光が最大の回折効率を有する。【０２１９】
また、第３位相構造ＰＳ３を通過する際に第３光束に付加される光路差は４．９５×λ３≒５×λ３であり、第３光束の５次回折光が最大の回折効率を有する。【０２２０】
尚、第３位相構造ＰＳ３で発生する第１光束の１０次回折光の回折効率は１００％、第２光束の６次回折光の回折効率は９９．７％、第３光束の５次回折光の回折効率は９９．１％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２２１】
また、第３位相構造ＰＳ３の第１波長に対する近軸回折パワーと、第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面の第１波長に対する近軸屈折パワーを逆符号とし、かつその絶対値を同じとすることで、第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面を通過する第１光束の光束径が変わらないようにしている。【０２２２】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。【０２２３】
本実施の形態は、対物レンズユニットＯＵにおいて、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを離間して構成し、ガラス基板ＧＬ上に紫外線硬化性樹脂製の第２位相構造ＰＳ２を形成することで第２収差補正素子Ｌ２を構成し、さらに、第１収差補正素子Ｌ１の第１波長λ１に対する近軸パワーを負とした点に特徴を有する。【０２２４】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図５に概略的に示すように、樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と、ガラス基板ＧＬ上に樹脂製の第２位相構造ＰＳ２が形成された構成を有する第２収差補正素子Ｌ２と、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。【０２２５】
また、第１位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６．４、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５０９１４０であり、第２位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２３．０、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６００００である。【０２２６】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。【０２２７】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）とを有し、階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．５５７μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０８ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率である。【０２２８】
第１位相構造ＰＳ１により第１光束に付加される光路差Ｌ１は２×λ１であるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２２９】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎ１は１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２３０】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍ１は１．２０×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５８ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２０となる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相差は５×２π×０．２０＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２３１】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２３２】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．５％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２３３】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では３レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては２段シフトさせた構造）となっている。【０２３４】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．４１０μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２収差補正素子の屈折率である。【０２３５】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差Ｌ２は７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２３６】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差Ｍ２は３．９７×λ２≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。【０２３７】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差Ｎ２は３．２８×λ３≒３．２５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２５となる。１つの鋸歯は４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相差は４×２π×０．２５＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２３８】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２３９】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９５．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は７７．５％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２４０】
また、本実施の形態の対物光学系ＯＵは、第１収差補正素子Ｌ１の第１波長λ１に対する近軸パワーを負となっており、対物レンズＯＬに対して各波長の光束が発散光束の状態で入射する構成を有する。これにより保護層が厚いＣＤに対する記録／再生時の作動距離を十分に確保している。尚、対物レンズＯＬの設計倍率は負とされており、この設計倍率は対物レンズＯＬに入射する第１光束の発散度に相当している。【０２４１】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。【０２４２】
本実施の形態は、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６７の規格の高密度光ディスクＨＤ（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ）とＤＶＤとＣＤとに対して互換性を有する対物レンズユニットＯＵであり、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合して構成し、第１位相構造ＰＳ１を断面形状が鋸歯形状である回折構造とした点に特徴を有する。【０２４３】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図６に概略的に示すように、それぞれ樹脂製の第１位相構造ＰＳ１と樹脂製の第２位相構造ＳＰ２を有する、互いに接合された第１収差補正素子Ｌ１及び第２収差補正素子Ｌ２と、樹脂製の対物レンズＯＬが、それぞれのフランジ部同士ＦＬ１、ＦＬ２を嵌合固定することで同軸で一体化された構成を有する。【０２４４】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束乃至第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が鋸歯状となっている。この第１位相構造ＰＳ１は、第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差と、第１波長λ１の微小変化に伴う近軸像点位置の移動を補正するための構造である。【０２４５】
第１位相構造ＰＳ１の各段差Δ１は、Δ１＝８・λ１／（ｎ１−１）＝７．０４２μｍを満たす高さに設定されており（本実施の形態ではλ１＝４０７ｎｍ）、第１位相構造ＰＳ１を通過することで、第１光束の８次回折光、第２光束の５次回折光、第３光束の４次回折光が発生する。【０２４６】
第１位相構造ＰＳ１を通過する際に第１光束に付加される光路差は８．０×λ１であり、第１光束の８次回折光が最大の回折効率を有し、第１位相構造ＰＳ１を通過する際に第２光束に付加される光路差は４．８１×λ２≒５×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、第２光束の５次回折光が最大の回折効率を有し、第１位相構造ＰＳ１を通過する際に第３光束に付加される光路差は３．９９×λ３≒４×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であり、第３光束の４次回折光が最大の回折効率を有する。【０２４７】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の８次回折光の回折効率は１００％、第２光束の５次回折光の回折効率は８９．１％、第３光束の４次回折光の回折効率は１００％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２４８】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。【０２４９】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．３９６μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２収差補正素子の屈折率である。【０２５０】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差Ｌ２は７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２５１】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差Ｍ２は３．９８×λ２≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。【０２５２】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差Ｎ２は３．２７×λ３≒３．２５×λ２であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２５となる。１つの鋸歯は４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相差は４×２π×０．２５＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２５３】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２５４】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９７．５％、第３光束の１次回折光の回折効率は７９．６％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。
［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。【０２５５】
本実施の形態は、対物レンズユニットＯＵにおいて、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合して構成し、その接合面を第２収差補正素子Ｌ２側に凸形状とし、更に、第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面の周辺領域ＰＡ（第２周辺領域）に第５位相構造ＰＳ５を形成した点に特徴を有する。【０２５６】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図１３に概略的に示すように、樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と、樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２と、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラス製の対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合した状態で嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。【０２５７】
また、第１位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ１＝５６、ｄ線における屈折率ｎｄ１＝１．５５００００であり、第２位相構造は、ｄ線におけるアッベ数νｄ２＝２３．０、ｄ線における屈折率ｎｄ２＝１．６３００００である。【０２５８】
また、第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面には第１位相構造ＰＳ１が形成されており、第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面の中央領域ＣＡ（第２中央領域）には第２位相構造ＰＳ２が形成されており、中央領域ＣＡを囲む周辺領域ＰＡ（第２周辺領域）には第５位相構造ＰＳ５が形成されている。【０２５９】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）となっている。【０２６０】
第１位相構造ＰＳ１は第１光束及び第３光束を回折せず、第２光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では５レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては４段シフトさせた構造）とを有し、階段構造の各段差Δ１は、Δ１＝２・λ１／（ｎ１−１）＝１．４２９を満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１（本実施の形態ではλ１＝４０５ｎｍ）における第１収差補正素子Ｌ１の屈折率である。【０２６１】
第１位相構造ＰＳ１により第１光束に付加される光路差Ｌ１は２×λ１であるので、第１光束は第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２６２】
また、段差Δ１により第３光束に付加される光路差Ｎ１は０．９９×λ３≒１×λ３（本実施の形態ではλ３＝７８５ｎｍ）であるので、第３光束も第１位相構造ＰＳ１により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２６３】
一方、段差Δ１により第２光束に付加される光路差Ｍ１は１．１９×λ２≒１．２０×λ２（本実施の形態ではλ２＝６５５ｎｍ）であり、段差Δ１の前後のレベル面を通過する第２光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２０となる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相差は５×２π×０．２０＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２６４】
このように、第１位相構造ＰＳ１は第２光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２６５】
尚、第１位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の１次回折光の回折効率は８７．３％、第３光束の０次回折光（透過光）の回折効率は９９．１％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２６６】
第２位相構造ＰＳ２は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。【０２６７】
階段構造の各段差Δ２は、Δ２＝７・λ１／（ｎ１−１）＝４．１５９μｍを満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１は波長λ１における第２収差補正素子の屈折率である。【０２６８】
段差Δ２により第１光束に付加される光路差Ｌ２は７×λ１であるので、第１光束は第２位相構造ＰＳ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。【０２６９】
また、段差Δ２により第２光束に付加される光路差Ｍ２は３．９５×λ２≒４×λ２であるので、第２光束も第２位相構造ＰＳ２によりほとんど作用を受けずにそのまま透過する。【０２７０】
一方、段差Δ２によりにより第３光束に付加される光路差Ｎ２は３．２５×λ３であり、段差Δ２の前後のレベル面を通過する第３光束の位相差（光学的に等位相となる２πの整数倍分を差し引いた位相差）は２π×０．２５となる。１つの鋸歯は４分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第３光束の位相差は４×２π×０．２５＝２πとなり、１次回折光が発生する。【０２７１】
このように、第２位相構造ＰＳ２は第３光束のみを選択的に回折させることにより、ＨＤの保護層厚さとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する。【０２７２】
尚、第２位相構造ＰＳ１で発生する第１光束の０次回折光（透過光）の回折効率は１００％、第２光束の０次回折光（透過光）の回折効率は８８．８％、第３光束の１次回折光の回折効率は８１．０％であり、何れの光束に対しても高い回折効率を得ている。【０２７３】
第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面の中央領域ＣＡは、開口数ＮＡ３内に相当する領域であり、周辺領域ＰＡは開口数ＮＡ３より外側に相当する領域であって、周辺領域ＰＡには、この領域を通過する第３光束の集光位置を制御するための構造である第５位相構造ＰＳ５が形成されている。第５位相構造ＰＳ５は第１光束及び第２光束を回折せず、第３光束を回折するものであり、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面（本実施の形態では４レベル面）の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた構造（本実施の形態においては３段シフトさせた構造）となっている。第５位相構造ＰＳ５による回折光発生の原理は第２位相構造ＰＳ２と同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。【０２７４】
第５位相構造ＰＳ５が形成されていない場合、周辺領域ＰＡを通過する第３光束は大きな球面収差を有するフレア成分となるが、このフレア成分は第２位相構造ＰＳ２により形成される集光スポット上に重なるように集光するため、第３光束に対するフォーカス引き込み動作に悪影響を及ぼす虞がある。第４位相構造ＰＳ４は、周辺領域ＰＡを通過する第３光束をアンダー側（集光位置が対物レンズユニットＯＵに近づく方向）に集光するフレア成分にさせる機能を有しており、これにより第３光束に対して良好なフォーカス引き込み動作特性を得ることが可能となる。【０２７５】
また、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２の接合面を第２収差補正素子Ｌ２側に凸形状としたことで、第１波長λ１±５ｎｍの波長領域での近軸像点位置の移動を抑制しているので、再生から記録に切り替える際の第１光源の出力の変化に伴ってモードホップが起きた場合でも、集光スポットが大きくならず、常に良好な集光状態を維持することが可能となる。
【実施例】
【０２７６】
次に、図２に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例１）を例示する。【０２７７】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに接合された構成を有し、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＬＡＣ１３０）であるが、樹脂レンズとしても良い。【０２７８】
本実施例のレンズデータを表１−１、１−２に示す。本数値実施例では、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２により入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。【０２７９】
【表１−１】
0004483864.tif 000002
【０２８０】
【表１−２】
0004483864.tif 000003
【０２８１】
尚、本実施例を含めて、後述する実施例２乃至実施例４、実施例７、実施例８における、ＨＤの開口数ＮＡ１は０．８５であり、ＤＶＤの開口数ＮＡ２は０．６５であり、ＣＤの開口数ＮＡ３は０．５１である。【０２８２】
本実施例においては、第１収差補正素子Ｌ１の近軸屈折パワーを負とし、対物レンズＯＬに対して発散光束が入射する構成とすることで、保護層が厚いＤＶＤやＣＤに対する作動距離を十分に確保している。本実施例のような負・正構成の対物光学系は、焦点距離が小さくなった場合でも、ＤＶＤやＣＤに対する作動距離の確保という点で有利である。従って、本実施例の対物光学系は、スリムタイプの光ピックアップ装置に最適である。【０２８３】
表１−１、１−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０８、ｎ６５８、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０８ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５８ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。また、１０のべき乗数（例えば  ２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば  ２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。【０２８４】
第１収差補正素子Ｌ１の光源側の光学面（第１面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
［光路差関数］
φ＝Ｍ×λ／λＢ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
λＢ：製造波長
Ｍ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０：回折面係数
尚、本明細書においては、光軸から離れる方向に回折させる回折構造の近軸パワーを負（第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２に対して平行光束の状態で入射する光束が発散していく方向）とし、光軸に近づく方向に回折させる回折構造の近軸パワーを正（第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２に対して平行光束の状態で入射する光束が収束していく方向）としている。【０２８５】
次に、図３に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例２）を例示する。【０２８６】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２互いに離間して配置された構成を有し、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。【０２８７】
本実施例のレンズデータを表２−１、２−２に示す。【０２８８】
【表２−１】
0004483864.tif 000004
【０２８９】
【表２−２】
0004483864.tif 000005
【０２９０】
表２−１、２−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０２９１】
第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面（第３面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）、光ディスク側の光学面（第６面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０２９２】
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表２−１、２−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０２９３】
次に、図４に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例３）を例示する。【０２９４】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに離間して配置された構成を有し、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、樹脂レンズとしても良い。【０２９５】
本実施例のレンズデータを表３−１、３−２に示す。【０２９６】
【表３−１】
0004483864.tif 000006
【０２９７】
【表３−２】
0004483864.tif 000007
【０２９８】
表３−１、３−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０２９９】
第１収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面（第２面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）、光ディスク側の光学面（第６面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３００】
また、第１位相構造ＰＳ１乃至第３位相構造ＰＳ３は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表３−１、３−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３０１】
次に、図５に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例４）を例示する。【０３０２】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに離間して配置された構成を有し、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、樹脂レンズとしても良い。【０３０３】
本実施例においては、第１収差補正素子Ｌ１の近軸屈折パワーを負とし、対物レンズＯＬに対して発散光束が入射する構成とすることで、保護層が厚いＤＶＤやＣＤに対する作動距離を十分に確保している。本実施例のような負・正構成の対物光学系は、焦点距離が小さくなった場合でも、ＤＶＤやＣＤに対する作動距離の確保という点で有利である。従って、本実施例の対物光学系は、スリムタイプの光ピックアップ装置に最適である。【０３０４】
本実施例のレンズデータを表４−１、４−２に示す。【０３０５】
【表４−１】
0004483864.tif 000008
【０３０６】
【表４−２】
0004483864.tif 000009
【０３０７】
表４−１、４−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０８、ｎ６５８、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０８ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５８ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０３０８】
第１収差補正素子Ｌ１の光源側の光学面（第４面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第６面）、光ディスク側の光学面（第７面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３０９】
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表４−１、４−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３１０】
次に、図６に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例５）を例示する。【０３１１】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造ＰＳ２を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに接合された構成を有し、対物レンズＯＬは樹脂レンズである。
尚、本実施例を含めて、後述する実施例６における、ＨＤの開口数ＮＡ１は０．６７であり、ＤＶＤの開口数ＮＡ２は０．６５であり、ＣＤの開口数ＮＡ３は０．５１である。【０３１２】
本実施例のレンズデータを表５−１、５−２に示す。【０３１３】
【表５−１】
0004483864.tif 000010
【０３１４】
【表５−２】
0004483864.tif 000011
【０３１５】
表５−１、５−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０７、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０７ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０３１６】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３１７】
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表５−１、５−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３１８】
次に、図６に示した対物レンズユニットＯＵの変形例である数値実施例（実施例６）を例示する。本実施例の対物レンズユニットＯＵは、図６に示した対物レンズユニットＯＵの第１位相構造ＰＳ１で発生する各波長の光束の回折光の回折次数を、第１光束に対しては２次回折光、第２光束に対しては１次回折光、第３光束に対しては１次回折光、とした点に特徴を有する。【０３１９】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに接合された構成を有し、対物レンズＯＬは樹脂レンズである。【０３２０】
本実施例のレンズデータを表６−１、６−２に示す。【０３２１】
【表６−１】
0004483864.tif 000012
【０３２２】
【表６−２】
0004483864.tif 000013
【０３２３】
表６−１、６−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０７、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０７ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０３２４】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３２５】
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表６−１、６−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３２６】
次に、図１３に示した対物レンズユニットＯＵの変形例である数値実施例（実施例７）を例示する。本実施例の対物レンズユニットＯＵは、図３に示した対物レンズユニットＯＵの第２収差補正素子Ｌ２の光束入射面と光束射出面とを入れ替えて、第１収差補正素子Ｌ１と第２収差補正素子Ｌ２とを接合させた構成を有する。また、第２位相構造ＰＳ２を通過することで、第１光束の５次回折光、第２光束の３次回折光、第３光束の２次回折光が発生する。【０３２７】
第１位相構造ＰＳ１と第２位相構造ＰＳ２はともに樹脂製であり、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。【０３２８】
本実施例のレンズデータを表７−１、７−２に示す。【０３２９】
【表７−１】
0004483864.tif 000014
【０３３０】
【表７−２】
0004483864.tif 000015
【０３３１】
表７−１、７−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０３３２】
第２収差補正素子Ｌ２の光ディスク側の光学面（第３面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３３３】
また、第１位相構造ＰＳ１及び第２位相構造ＰＳ２は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表７−１、７−２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３３４】
次に、図１３に示した対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例８）を例示する。【０３３５】
樹脂製の第１位相構造ＰＳ１を有する第１収差補正素子Ｌ１と樹脂製の第２位相構造を有する第２収差補正素子Ｌ２は互いに接合された構成を有し、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＬＡＣ１３０）であるが、樹脂レンズとしても良い。【０３３６】
本実施例のレンズデータを表８−１、８−２に示す。【０３３７】
【表８−１】
0004483864.tif 000016
【０３３８】
【表８−２】
0004483864.tif 000017
【０３３９】
表８−１、８−２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。【０３４０】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。【０３４１】
また、第１位相構造ＰＳ１、第２位相構造ＰＳ２、及び第４位相構造ＰＳ４は、各位相構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表７中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。【０３４２】
尚、第２収差補正素子Ｌ２の光源側の光学面（第１面）において、中央領域ＣＡ（第２位相構造ＰＳ２が形成された範囲）はφ２．３３ｍｍ内の領域であり、周辺領域ＰＡ（第５位相構造ＰＳ５が形成された範囲）はφ２．３３ｍｍより外側の領域である。【０３４３】
表９に上記各実施例における数値データの一覧を示す。なお、表中のλｉはＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの設計波長（ｎｍ）、ｆｉはＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの対物レンズユニット全系の焦点距離（ｍｍ）、ＮＡｉはＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの開口数、ＳＴＯはＨＤの入射瞳径（ｍｍ）を示す。【０３４４】
【表９】
0004483864.tif 000018
【産業上の利用可能性】
【０３４５】
本発明によれば、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる対物光学系、この対物光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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