(57)【要約】  良好な波長特性を有し、異なる光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行いながらも、製造容易な光ピックアップ装置用の光学素子の設計方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供するために、第一基礎構造のブレーズの向きと、第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、製造しやすい単一の光路差付与構造でありながら、第一光束のｕ次回折光の光量を最も高めると共に、第一光束のｘ次回折光（但しｘは（１）式を満たす）の光量を最も高めることで、例えば第１光ディスクと第２光ディスクの保護基板厚に起因する球面収差の補正と、第１光源の光源波長の変動に起因する色収差を補正（色収差を消すこと及び所定の色収差を与えることを含む）することができ、これにより適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置用の光学素子を設計できる。
2007145202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置に用いられる光路差付与構造を有する光学素子の設計方法であって、
第一基礎構造を設計する工程と、
第二基礎構造を設計する工程と、
前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させることにより前記光路差付与構造を設計する工程と、を有し、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させて前記光路差付与構造を設計する工程において、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、
以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子の設計方法。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ              （１）
但し、ｑは０以外の整数である。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載された設計方法において、前記光ピックアップ装置は、第３光源から出射された波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束により第３光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｗ次（ｗは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｚ次（ｚは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載された設計方法であって、ｕ・λ１をλ２で割った値か、
ｕ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項４】
請求の範囲第２項に記載された設計方法であって、ｘ・λ１をλ２で割った値か、
ｘ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項５】
請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子の設計方法。
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （２）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （３）
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子の設計方法。
ｕ＝２
ｖ＝１
ｗ＝１
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
【請求項７】
請求の範囲第５項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子の設計方法。
ｕ＝５
ｖ＝３
ｗ＝２
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
【請求項８】
請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記光路差付与構造を有する前記光学素子を形成する材料のアッベ数が５０以上、６０以下であることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載された設計方法において、
第三基礎構造を設計する工程を有し、
前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させることにより前記光路差付与構造を設計する工程において、更に前記第三基礎構造を重畳させることにより、前記光路差付与構造を設計することを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１０】
請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させる際に、前記第二基礎構造の全ての段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致するように重畳させることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子の設計方法。
ｉａ  ＝  ｃ              （４）
ｊλ１＝（ｎ−１）ａ      （５）
ｉｂ＝ｄ                  （６）
但し、ｎは前記光学素子の屈折率、ｉ及びｊは０以外の整数を表し、ａ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｂ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ幅を表し、ｃ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｄ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ幅を表す。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは相似関係にあることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１３】
請求の範囲第１０項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは非相似関係にあることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１４】
請求の範囲第１０項乃至第１３項のいずれか１項に記載の設計方法において、前記光学素子に設けられた前記光路差付与構造は、前記光路差付与構造を通過した前記第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１５】
請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載の設計方法において、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させる際に、前記第二基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致しないように重畳させることを特徴とする光学素子の設計方法。
【請求項１６】
第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置に用いられる光学素子であって、
前記光学素子は、光路差付与構造を有しており、
前記光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳させた構造であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、
以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ            （１）
但し、ｑは０以外の整数である。
【請求項１７】
請求の範囲第１６項に記載された光学素子において、前記光ピックアップ装置は、第３光源から出射された波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束により第３光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であり、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｗ次（ｗは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｚ次（ｚは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
請求の範囲第１７項に記載された光学素子であって、ｕ・λ１をλ２で割った値か、ｕ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする光学素子。
【請求項１９】
請求の範囲第１７項に記載された光学素子であって、ｘ・λ１をλ２で割った値か、ｘ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする光学素子。
【請求項２０】
請求の範囲第１７項乃至第１９項のいずれか１項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （２）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （３）
【請求項２１】
請求の範囲第２０項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
ｕ＝２
ｖ＝１
ｗ＝１
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
【請求項２２】
請求の範囲第２０項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
ｕ＝５
ｖ＝３
ｗ＝２
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
【請求項２３】
請求の範囲第１６項乃至第２２項のいずれか１項に記載された光学素子において、前記光学素子を形成する材料のアッベ数が５０以上、６０以下であることを特徴とする光学素子。
【請求項２４】
請求の範囲第１６項乃至第２３項のいずれか１項に記載された光学素子において、
前記光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、更に前記第三基礎構造を重畳させた構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項２５】
請求の範囲第１６項乃至第２４項のいずれか１項に記載された光学素子において、前記光路差付与構造は、前記第二基礎構造の全ての段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致するように、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させた構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項２６】
請求の範囲第２５項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする光学素子。
ｉａ  ＝  ｃ              （４）
ｊλ１＝（ｎ−１）ａ      （５）
ｉｂ＝ｄ                  （６）
但し、ｎは前記光学素子の屈折率、ｉ及びｊは０以外の整数を表し、ａ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｂ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ幅を表し、ｃ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｄ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ幅を表す。
【請求項２７】
請求の範囲第２６項に記載された光学素子において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは相似関係にあることを特徴とする光学素子。
【請求項２８】
請求の範囲第２５項に記載された光学素子において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは非相似関係にあることを特徴とする光学素子。
【請求項２９】
請求の範囲第２５項乃至第２８項のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光路差付与構造は、前記光路差付与構造を通過した前記第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする光学素子。
【請求項３０】
請求の範囲第１６項乃至第２５項のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光路差付与構造は、前記第二基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致しないように重畳させた構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項３１】
第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置であって、
前記光ピックアップ装置は、前記第一光束を出射する第１光源と、前記第二光束を出射する第２光源と、前記第１光源及び前記第２光源から出射された前記第一光束及び前記第二光束を前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの情報記録面上に集光する集光光学系とを有し、
前記集光光学系は、光路差付与構造を有する光学素子を有し、前記光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳させた構造であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、
以下の条件式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ          （１）
但し、ｑは０以外の整数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に用いる光学素子の設計方法、光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【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高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍ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、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】
尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの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（光情報記録再生装置）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】
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／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすことが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な光学系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を集光光学系の少なくとも一つの光学素子に形成する必要がある。【０００６】
特許文献１には、光路差付与構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
【特許文献１】ヨーロッパ公開特許第１３０４６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、複数の波長の光束によって複数種の光ディスクの記録／再生を行う光ピックアップ装置において、光学系を共通化しようとする場合、例えば光ディスクの基板厚の差に応じて生じる球面収差を補正するために、波長に応じて回折効果を発揮する回折構造等の光路差付与構造を設けることが一般的に行われている。ここで、光ディスクの記録／再生に悪影響を及ぼす収差は、球面収差に限られない。例えば、温度変化等に応じて光源の波長が基準波長に対して変動したような場合、無視できない色収差が発生し、記録／再生に悪影響を与える恐れがある。即ち、波長特性が悪くなる。これに対し、色収差補正用の回折構造を、光学素子の光ディスク側等に形成することも考えられるが、それにより偏芯の問題が生じるなど光学素子の製造が困難となる恐れがある。【０００８】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、良好な波長特性を有し、異なる光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行いながらも、製造容易な光ピックアップ装置用の光学素子の設計方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求の範囲第１項に記載の光学素子の設計方法は、
第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置に用いられる光路差付与構造を有する光学素子の設計方法であって、
第一基礎構造を設計する工程と、
第二基礎構造を設計する工程と、
前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させることにより前記光路差付与構造を設計する工程と、を有し、
前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、
前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させて前記光路差付与構造を設計する工程において、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、
以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ              （１）
但し、ｑは０以外の整数である。【００１０】
本発明によれば、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させることにより、製造しやすい単一の光路差付与構造を形成することができるが、重畳により得られた光路差付与構造は、前記第一基礎構造の機能と前記第二基礎構造の機能とを併せ持つことになる。より具体的には、前記第一基礎構造について、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくなるように設計されることで、第１光ディスクと第２光ディスクの保護基板厚に起因する球面収差を補正する機能を有するようにできる。又、前記第二基礎構造について、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きくなるように設計されることで、いずれの光源波長の変動に対しても同じ方向に回折角を強めるもしくは弱めることにより、波長変動に起因する色収差を補正（色収差を消すこと及び所定の色収差を与えることを含む）する機能を有するようにできる。かかる場合、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造とを重畳させてなる前記光路差付与構造も、両方の機能を兼ね備えることとなる。【００１１】
光路差付与構造を有する光学素子について以下に記載する。光路差付与構造は、少なくとも第一基礎構造、第二基礎構造を同一面上に重畳させた構造である。「重畳」とは、文字通り重ね合わせるという意味である。本明細書において、第一基礎構造と第二基礎構造がそれぞれ他の光学面に設けられている場合や、第一基礎構造と第二基礎構造とが同一の光学面にあったとしても、それぞれ異なる領域に設けられており、重なる領域が一切ない場合は、本明細書における重畳ではない。また、本明細書において、光路差付与構造は、少なくとも２つの基礎構造が重畳していればよく、更に他の基礎構造を重畳してもよい。例えば、第一基礎構造、第二基礎構造に加えて、第三基礎構造を更に重畳させてもよいし、更に第四基礎構造を重畳させてもよい。なお、基礎構造は、全て光路差付与構造である。【００１２】
なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。なお、第一基礎構造、第二基礎構造などの基礎構造は、光軸方向から見た場合、光軸を中心とした同心円状の構造となっていることが好ましい。【００１３】
第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）は、ブレーズ型形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。  ここでいう「ブレーズ型形状が周期的に繰り返されている」とは、同一のブレーズ型形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の一単位となるブレーズ型形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「ブレーズ型形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。【００１４】
又、ベース面（例えば図１、２に示すＢ）とは、平板型の光学素子の場合は、平板面をいい、レンズの場合は、光路差付与構造の包絡面をいう。更に、「ブレーズの向きを逆にして重畳させる」とは、前記第一基礎構造のブレーズの斜めの面（例えば図１、２（ａ）に示すＣ）が、光軸直交方向内方を向いている場合（図１、２（ａ）参照）、前記第二基礎構造のブレーズは、斜めの面（例えば図１、２（ｂ）に示すＣ）が光軸直交方向外方を向く（図１、２（ｂ）参照）ようにして重畳させることを言うものとする。【００１５】
ブレーズ型形状とは、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光学素子の光軸を含む断面形状が鋸歯状の形状となっていることであり、別の言い方としては、基礎構造が、ベース面Ｂに対して直角でも平行でもない斜めの面Ｃと、斜めの面Ｃとベース面Ｂとに交差する段差Ｄとを有するということである。なお、ベース面Ｂについては、既に上述している。【００１６】
基礎構造がブレーズ型形状を有する場合、単位形状である三角形（斜めの面が曲面である場合を含む）が繰り返された形状となる。同一の三角形が繰り返されてもよいし、光軸から離れるにつれて徐々に三角形の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。但し、三角形の大きさが徐々に変化する場合であっても、三角形において、光軸方向（又は通過する光線の方向）の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。なお、ブレーズ型形状において、一つの三角形の光軸方向の長さ（三角形を通過する光線の方向の長さとしてもよい）を、ピッチ深さといい、一つの三角形のベース面に沿った方向の長さをピッチ幅という。【００１７】
また、第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）を重畳させてなる光路差付与構造の形状において、第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）のブレーズ型形状の名残が残っていてもよい。別の言い方をすると、第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）を重畳させてなる光路差付与構造が、光学素子の光路差付与構造が設けられているベース面に対して直角でもなく平行でもない、斜めの面を有していてもよい。この様な形状にすることにより、第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）において、付与することを意図していた光学機能（例えば、温度特性の向上や、波長特性の向上や、特定の波長のみ回折させるといった機能）の減少や消失をより防止することができ、重畳した光路差付与構造においても、意図していた当該光学機能を発揮することが可能となる。【００１８】
また、第一基礎構造、第二基礎構造（及び／又は後述する第三基礎構造）の中で、より大きなピッチ幅（もしくは周期の幅）を有するブレーズ型形状の基礎構造（図１、２（ｂ）参照）と、それに比して小さなピッチ幅（もしくは周期の幅）を有するブレーズ型形状の基礎構造（図１、２（ａ）参照）の少なくとも二つの基礎構造について、当該二つの基礎構造を重畳させる際に、大きなピッチ幅（もしくは周期幅）を有する基礎構造（即ち第二基礎構造）の段差（図１でベース面Ｂに対してほぼ直角な面Ｄ）の位置の少なくとも一つが、小さなピッチ幅（もしくは周期幅）を有する基礎構造（即ち第一基礎構造）の段差Ｄの位置と一致しても、しなくてもよい。第二基礎構造の全ての段差Ｄの位置が、第一基礎構造の段差Ｄの位置と一致するように重畳された光路差付与構造の例を図１（ｃ）に示す。なお、第二基礎構造のブレーズの形状と第一基礎構造のブレーズの形状が、互いに相似形である場合は、図１（ｃ）の左側の構造や、図６、図７に示す構造のように、ベース面に対し平行な面を有し、ベース面に対して斜めの面を有さない。一方で、第二基礎構造のブレーズの形状と第一基礎構造のブレーズの形状が、互いに相似形でない場合、即ち非相似である場合は、第二基礎構造の全ての段差Ｄの位置が、第一基礎構造の段差Ｄの位置が一致するように重畳したとしても、図１（ｃ）の右側の構造に示されるように、ベース面に対して斜めの面を残すこと、即ち、ブレーズ型形状の名残を残すことが可能となる。これに対し、第一基礎構造の段差Ｄの位置と少なくとも一つの第二基礎構造の段差Ｄの位置が一致しないようにすることにより、更に好ましくは第二基礎構造（図２（ｂ））の周期が、第一基礎構造（図２（ａ））の周期の整数倍に一致しないように、互いの段差Ｄの位置をずらすことにより、図２（ｃ）に示すようなブレーズ型形状の名残を残すことが可能となる。【００１９】
請求の範囲第２項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１項に記載された設計方法において、前記光ピックアップ装置は、第３光源から出射された波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束により第３光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｗ次（ｗは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｚ次（ｚは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であることを特徴とするので、３つの異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置用の光学素子を設計できる。なお、以下の２つの式のいずれか一方を満たすことが更に好ましい。
ｙ＝ｑ・ｖ  
ｚ＝ｑ・ｗ  
請求の範囲第３項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第２項に記載された設計方法であって、ｕ・λ１をλ２で割った値か、ｕ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とするので、例えばｕ・λ１をλ２で割った値であれば、前記第一基礎構造に前記第一光束と前記第二光束について同様に回折効果を発揮させ、例えばｕ・λ１をλ３で割った値であれば、前記第一基礎構造に前記第一光束と前記第三光束について同様に回折効果を発揮させることができる。【００２０】
請求の範囲第４項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第２項に記載された設計方法であって、ｘ・λ１をλ２で割った値か、ｘ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とするので、例えばｕ・λ１をλ２で割った値であれば、前記第二基礎構造に前記第一光束と前記第二光束について同様に回折効果を発揮させ、例えばｕ・λ１をλ３で割った値であれば、前記第二基礎構造に前記第一光束と前記第三光束について同様に回折効果を発揮させることができる。【００２１】
請求の範囲第５項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか１項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とするので、青紫色光、赤色光、赤外色光などを用いるのに好適である。
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （２）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （３）
請求の範囲第６項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第５項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｕ＝２
ｖ＝１
ｗ＝１
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
請求の範囲第７項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第５項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｕ＝５
ｖ＝３
ｗ＝２
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
請求の範囲第８項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記光路差付与構造を有する前記光学素子を形成する材料のアッベ数が５０以上、６０以下であることを特徴とする。【００２２】
請求の範囲第９項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載された設計方法において、
第三基礎構造を設計する工程を有し、
前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させることにより前記光路差付与構造を設計する工程において、更に前記第三基礎構造を重畳させることにより、前記光路差付与構造を設計することを特徴とするので、例えば前記第一基礎構造で第１光ディスクと第２光ディスクの保護基板厚の差に起因する球面収差を補正し、前記第三基礎構造で第１光ディスクと第３光ディスクの保護基板厚の差に起因する球面収差を補正することもできる。【００２３】
請求の範囲第１０項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させる際に、前記第二基礎構造の全ての段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致するように重畳させることを特徴とする。【００２４】
請求の範囲第１１項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１０項に記載された設計方法において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｉａ  ＝  ｃ              （４）
ｊλ１＝（ｎ−１）ａ      （５）
ｉｂ＝ｄ                  （６）
但し、ｎは前記光学素子の屈折率、ｉ及びｊは０以外の整数を表し、ａ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｂ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ幅を表し、ｃ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｄ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ幅を表す。【００２５】
請求の範囲第１２項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１１項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは相似関係にあることを特徴とするので、前記光路差付与構造は、ベース面に対して光軸方向にシフトした面（即ちベース面に対して平行な面）を有するようになるので、製造がしやすくなる。図６、７に、第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とが相似関係にあり、且つ、全ての第二基礎構造の段差の位置Ｄが、第一基礎構造の段差の位置Ｄと一致する例を示す。図６（ａ）に示す第一基礎構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は５次回折光が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は３次回折光が最も強度が高まり、波長λ３＝７８５ｎｍの第三光束は２次回折光が最も強度が高まるようになっている。一方、図６（ｂ）に示す第二基礎構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は１０次回折光が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は６次回折光が最も強度が高まり、波長λ３＝７８５ｎｍの第三光束は５次回折光が最も強度が高まるようになっている。かかる場合、第二基礎構造の全ての段差Ｄの位置が、第一基礎構造の段差Ｄの位置と一致するように重畳させると、図６（ｃ）に示すように、バイナリ型の光路差付与構造が得られる。なお、このバイナリ型の光路差付与構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は、０次回折光（透過光）が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は、０次回折光（透過光）が最も強度が高まり、波長λ３＝７８５ｎｍの第三光束は１次回折光が最も強度が高まるようになっている。【００２６】
一方、図７（ａ）に示す第一基礎構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は２次回折光が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は１次回折光が最も強度が高まり、波長λ３＝７８０ｎｍの第三光束は１次回折光が最も強度が高まるようになっている。一方、図７（ｂ）に示す第二基礎構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は１０次回折光が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は６次回折光が最も強度が高まり、波長λ３＝７８０ｎｍの第三光束は５次回折光が最も強度が高まるようになっている。かかる場合、第二基礎構造の全ての段差Ｄの位置が、第一基礎構造の段差Ｄの位置と一致するように重畳させると、図７（ｃ）に示すように、繰り返し５段の階段状の光路差付与構造が得られる。なお、階段状の光路差付与構造を通過したときに、波長λ１＝４０５ｎｍの第一光束は、０次回折光（透過光）が最も強度が高まり、波長λ２＝６５０ｎｍの第二光束は、１次回折光（透過光）が最も強度が高まり、波長λ３＝７８５ｎｍの第三光束は０次回折光（透過光）が最も強度が高まるようになっており、更に、色収差も良好に補正できる。【００２７】
請求の範囲第１３項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１０項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは非相似関係にあることを特徴とする。図１、２に、第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とが非相似関係にある例を示す。【００２８】
請求の範囲第１４項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１０項乃至第１３項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記光学素子に設けられた前記光路差付与構造は、前記光路差付与構造を通過した前記第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とするので、前記第一光束の光の利用効率を高めることができる。【００２９】
請求の範囲第１５項に記載の光学素子の設計方法は、請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載された設計方法において、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させる際に、前記第二基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致しないように重畳させることを特徴とする。【００３０】
請求の範囲第１６項に記載の光学素子は、第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の第二光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置に用いられる光学素子であって、前記光学素子は、光路差付与構造を有しており、前記光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳させた構造であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ            （１）
但し、ｑは０以外の整数である。本発明の効果は、請求の範囲第１項に記載の発明と同様である。【００３１】
請求の範囲第１７項に記載の光学素子は、請求の範囲第１６項に記載された光学素子において、前記光ピックアップ装置は、第３光源から出射された波長λ３（λ３＞λ２）の第三光束により第３光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｗ次（ｗは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第三光束のｚ次（ｚは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第２項に記載の発明と同様である。【００３２】
請求の範囲第１８項に記載の光学素子は、請求の範囲第１７項に記載された光学素子であって、ｕ・λ１をλ２で割った値か、ｕ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第３項に記載の発明と同様である。【００３３】
請求の範囲第１９項に記載の光学素子は、請求の範囲第１７項に記載された光学素子であって、ｘ・λ１をλ２で割った値か、ｘ・λ１をλ３で割った値か、少なくともいずれかの値の小数点一桁の数字が、０，１，２，８，９のいずれかであることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第４項に記載の発明と同様である。【００３４】
請求の範囲第２０項に記載の光学素子は、請求の範囲第１７項乃至第１９項のいずれか１項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１      （２）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１      （３）
本発明の効果は、請求の範囲第５項に記載の発明と同様である。【００３５】
請求の範囲第２１項に記載の光学素子は、請求の範囲第２０項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｕ＝２
ｖ＝１
ｗ＝１
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
本発明の効果は、請求の範囲第６項に記載の発明と同様である。【００３６】
請求の範囲第２２項に記載の光学素子は、請求の範囲第２０項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｕ＝５
ｖ＝３
ｗ＝２
ｘ＝１０
ｙ＝６
ｚ＝５
本発明の効果は、請求の範囲第７項に記載の発明と同様である。【００３７】
請求の範囲第２３項に記載の光学素子は、請求の範囲第１６項乃至第２２項のいずれか１項に記載された光学素子において、前記光学素子を形成する材料のアッベ数が５０以上、６０以下であることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第８項に記載の発明と同様である。【００３８】
請求の範囲第２４項に記載の光学素子は、請求の範囲第１６項乃至第２３項のいずれか１項に記載された光学素子において、前記光路差付与構造は、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造に加えて、更に前記第三基礎構造を重畳させた構造であることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第９項に記載の発明と同様である。【００３９】
請求の範囲第２５項に記載の光学素子は、請求の範囲第１６項乃至第２４項のいずれか１項に記載された光学素子において、前記光路差付与構造は、前記第二基礎構造の全ての段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致するように、前記第一基礎構造と前記第二基礎構造を重畳させた構造であることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第１１項に記載の発明と同様である。【００４０】
請求の範囲第２６項に記載の光学素子は、請求の範囲第２５項に記載された光学素子において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｉａ  ＝  ｃ              （４）
ｊλ１＝（ｎ−１）ａ      （５）
ｉｂ＝ｄ                  （６）
但し、ｎは前記光学素子の屈折率、ｉ及びｊは０以外の整数を表し、ａ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｂ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ幅を表し、ｃ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ深さを表し、ｄ（μｍ）は前記第二基礎構造のブレーズのピッチ幅を表す。本発明の効果は、請求の範囲第１０項に記載の発明と同様である。【００４１】
請求の範囲第２７項に記載の光学素子は、請求の範囲第２６項に記載の光学素子において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは相似関係にあることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第１２項に記載の発明と同様である。【００４２】
請求の範囲第２８項に記載の光学素子は、請求の範囲第２５項の光学素子において、前記第一基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状と、前記第二基礎構造のブレーズの光軸方向断面形状とは非相似関係にあることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第１３項に記載の発明と同様である。【００４３】
請求の範囲第２９項に記載の光学素子は、請求の範囲第２５項乃至第２８項のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光路差付与構造は、前記光路差付与構造を通過した前記第一光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第１２項に記載の発明と同様である。【００４４】
請求の範囲第３０項に記載の光学素子は、請求の範囲第１６項乃至第２５項のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光路差付与構造は、前記第二基礎構造の少なくとも一つの段差の位置が、前記第一基礎構造の段差の位置と一致しないように重畳させた構造であることを特徴とする。本発明の効果は、請求の範囲第１３項に記載の発明と同様である。【００４５】
請求の範囲第３１項に記載の光ピックアップ装置は、第１光源から出射された波長λ１の第一光束により第１光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能であると共に、第２光源から出射された波長λ２（λ２＞λ１）の光束により第２光ディスクに対して情報の再生及び／又は記録が可能である光ピックアップ装置であって、前記光ピックアップ装置は、前記第一光束を出射する第１光源と、前記第二光束を出射する第２光源と、前記第１光源及び前記第２光源から出射された前記第一光束及び前記第二光束を前記第１光ディスク及び前記第２光ディスクの情報記録面上に集光する集光光学系とを有し、前記集光光学系は、光路差付与構造を有する光学素子を有し、前記光路差付与構造は、第一基礎構造と第二基礎構造とを重畳させた構造であり、前記第一基礎構造は、前記第一基礎構造を通過した前記第一光束のｕ次（ｕは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｖ次（ｖ≠ｕ且つｖは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第二基礎構造は、前記第二基礎構造を通過した前記第一光束のｘ次（ｘは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第二光束のｙ次（ｙ≠ｘ且つｙは０以外の整数）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、ピッチ幅が前記第一基礎構造よりも大きいブレーズ型の光路差付与構造であり、前記第一基礎構造のブレーズの向きと、前記第二基礎構造のブレーズの向きを逆にして重畳させ、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
ｘ  ＝  ｑ  ・  ｕ          （１）
但し、ｑは０以外の整数である。本発明の効果は、請求の範囲第１項に記載の発明と同様である。【００４６】
本明細書において、第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有し、第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板と情報記録面とをし、第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有すると好ましい。特に、第１光ディスクが高密度光ディスクであり、第２光ディスクが、ＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。また、ｔ１＜ｔ２である場合は、ｔ１＝ｔ２である場合に比して、一つの集光光学系、特に単玉の対物レンズによって３つの異なる光ディスクの記録及び／又は再生を行うことはより困難であるが、本発明はそれを可能とする。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。【００４７】
本明細書においては、高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）が挙げられる。また、他の高密度光ディスクの例としては、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ  ＤＶＤ：単にＨＤともいう）が挙げられる。また、高密度光ディスクには、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜（本明細書では、保護基板は保護膜も含むものとする）を有する光ディスクや、保護基板の厚さが０の光ディスクも含まれる。また、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レーザが用いられる光磁気ディスクも含まれるものとする。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、高密度光ディスクの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。【００４８】
なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式を満たすことが好ましいが、これに限られない。【００４９】
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ  又は  ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ
本明細書において、第一光源、第二光源、第三光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。【００５０】
また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤまたはＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第一光源の第一波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第二光源の第二波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第三光源の第三波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。【００５１】
また、第一光源、第二光源、第三光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第一光源と第二光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。【００５２】
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。【００５３】
集光光学系は、対物レンズ等の光学素子を少なくとも一つ有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、集光光学系は、対物レンズの他にコリメーターレンズ等のカップリングレンズや、光学機能を有する平板光学素子等、他の光学素子を有していてもよい。なお、カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。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光学系を指す。好ましくは、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光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変異可能とされた光学系を指す。【００５４】
集光光学系で用いられる光学素子であって、光路差付与構造が設けられる光学素子は、二つ以上の複数のレンズ及び光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみでもよいが、好ましくは単玉のレンズ、又は単体の光学素子である。また、光学素子は、ガラスからなるものであってもプラスチックからなるものであっても、又は、ガラス製の光学素子の上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドの光学素子であってもよいが、単一の材料から形成されるものが好ましい。光学素子が複数のレンズからなる場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。光学素子が複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。また、光学素子がレンズである場合、屈折面が非球面であることが好ましい。また、光学素子は、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面又は平面であることが好ましい。なお、光路差付与構造が設けられている光学素子の光学面が平面である場合、ベース面とは、その平面をいい、光路差付与構造が設けられている光学素子の光学面が曲面である場合、ベース面とは、光路差付与構造の包絡面をいう。包絡面とは、ある単位領域毎に最も光軸方向に大きく出っ張っている部分をつないだ曲線をいう。単位領域としては、例えば、光軸と直行方向に０．０５ｍｍごとに分割するようにしてもよい。光路差付与構造が設けられる光学素子であって、特に好ましいものは、プラスチックからなる単玉の対物レンズか、プラスチックからなる単体の平板光学素子である。【００５５】
また、光学素子をガラス製とする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。【００５６】
ところで、ガラス製の光学素子は一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、例えば、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、光学素子をガラス製とする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。【００５７】
また、対物レンズ等の光学素子をプラスチック製とする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃−１）が−２０×１０−５乃至−５×１０−５（より好ましくは、−１０×１０−５乃至−８×１０−５）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。【００５８】
或いは、本発明の対物レンズに適した樹脂材料として、上記環状オレフィン系以外にも「アサーマル樹脂」がある。アサーマル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた樹脂材料である。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、良好な波長特性を有し、異なる光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行いながらも、製造容易な光ピックアップ装置用の光学素子の設計方法、光学素子及び光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第一基礎構造（ａ）と、第二基礎構造（ｂ）とを、段差の位置を一致させて重畳させた光路差付与構造（ｃ）を示す図である。
【図２】第一基礎構造（ａ）と、第二基礎構造（ｂ）とを、段差の位置をずらせて重畳させた光路差付与構造（ｃ）を示す図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明に係る対物レンズＯＬの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る対物レンズの設計方法を示すフローチャートである。
【図６】ブレーズ形状が相似である第一基礎構造（ａ）と、第二基礎構造（ｂ）とを、段差の位置を一致させて重畳させた光路差付与構造（ｃ）を示す図である。
【図７】ブレーズ形状が相似である第一基礎構造（ａ）と、第二基礎構造（ｂ）とを、段差の位置を一致させて重畳させた光路差付与構造（ｃ）を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＡＣ１  ２軸アクチュエータ
ＡＣ２  １軸アクチュエータ
Ｂ  ベース面
Ｃ  斜めの面
Ｃ１  中央領域
Ｃ２  周辺領域
Ｃ３  中央領域
Ｃ４  周辺領域
ＣＬ  コリメート光学系
Ｄ  段差
ＤＯＥ１  第１回折構造
ＤＯＥ２  第２回折構造
ＤＯＥ３  第３回折構造
Ｌ  ブレーズ寸法
Ｌ１  収差補正素子
Ｌ２  集光素子
ＬＤ１  青紫色半導体レーザ
ＬＤ２  赤色半導体レーザ
ＬＤ３  赤外半導体レーザ
ＭＬ  ミラー
ＯＬ  対物レンズ
ＯＬ  対物光学系
Ｐ１  プリズム
Ｐ２  プリズム
Ｐ３  プリズム
ＰＤ  光検出器
ＰＬ１  保護基板
ＰＬ２  保護基板
ＰＬ３  保護基板
ＰＵ  光ピックアップ装置
ＲＬ１  情報記録面
ＲＬ２  情報記録面
ＲＬ３  情報記録面
ＳＥ  センサー光学系
ＳＴＯ  絞り
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図３を用いて本発明による光学素子（ここでは対物レンズ）を用いた光ピックアップ装置について説明する。図３は、高密度光情報記録媒体ＢＤ（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・再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＢＤの仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護基板ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護基板ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護基板ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。但し、波長、保護基板の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。【００６３】
光ピックアップ装置ＰＵは、ＢＤ用の青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＤＶＤ用の赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）、ＣＤ用の赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、対物光学系ＯＬ、コリメート光学系ＣＬ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３、立上げミラーＭＬ、各光ディスクの情報記録面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光学系ＳＥとから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、青紫色ＳＨＧレーザを使用しても良い。【００６４】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、コリメート光学系ＣＬから青紫色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメート光学系ＣＬの位置を光軸方向に調整した後、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、図３において実線でその光線経路を描いたように、第１プリズムＰ１により反射された後、第２プリズムＰ２、及び第３プリズムＰ３を順に透過し、コリメート光学系ＣＬにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーＭＬにより反射された後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学系ＯＬによってＢＤの保護基板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ＯＬ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。なお、対物光学系ＯＬについての詳しい説明は後述する。【００６５】
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ＯＬを透過した後、立上げミラーＭＬにより反射され、コリメート光学系ＣＬを通過する際に収斂光束となる。その後、第３プリズムＰ３、第２プリズムＰ２及び第１プリズムＰ１を順に透過した後、センサー光学系ＳＥ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。光検出器ＰＤの出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。【００６６】
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、コリメート光学系ＣＬから赤色レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメート光学系ＣＬの位置を光軸方向に調整した後、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３において破線でその光線経路を構いたように、第２プリズムＰ２により反射された後、第３プリズムＰ３を透過し、コリメート光学系ＣＬにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーＭＬにより反射された後、対物光学系ＯＬによってＤＶＤの保護基板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ＯＬ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。【００６７】
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ＯＬを透過した後、立上げミラーＭＬにより反射され、コリメート光学系ＣＬを通過する際に収斂光束となる。その後、第３プリズムＰ３、第２プリズムＰ２及び第１プリズムＰ１を順に透過した後、センサー光学系ＳＥにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光画上に収束する。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。【００６８】
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、コリメート光学系ＣＬから赤外レーザ光束が平行光束の状態で射出されるように、１軸アクチュエータＡＣ２によりコリメート光学系ＣＬの位置を光軸方向に調整した後、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３において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第３プリズムＰ３により反射された後、コリメート光学系ＣＬにより平行光束に変換される。その後、立上げミラーＭＬにより反射された後、対物光学系ＯＬによってＣＤの保護基板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ＯＬ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。【００６９】
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ＯＬを透過した後、立上げミラーＭＬにより反射され、コリメート光学系ＣＬを通過する際に収斂光束となる。その後、第３プリズムＰ３、第２プリズムＰ２及び第１プリズムＰ１を順に透過した後、センサー光学系ＳＥ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。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。【００７０】
光ピックアップ装置ＰＵでは、コリメート光学系ＣＬを１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＢＤ使用時の球面収差を補正できる。かかる球面収差補正機構により、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物光学系の屈折率変化や屈折率分布、多層ディスクの情報記録眉間のフォーカスジャンプ、保護基板ＰＬ１の製造誤差による厚さばらつきや厚み分布等に起因する球面収差を補正可能である。尚、この球面収差補正機構により、ＤＶＤ使用時やＣＤ使用時の球面収差を補正しても良い。【００７１】
次に、対物光学系ＯＬの構成について説明する。図４に、本発明による対物光学系ＯＬの構成を概略的に示す。対物光学系ＯＬは、レーザ光源側から順に配置された収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２が、鏡筒（保持部材）ＨＬを介して光軸Ｘを中心とした同軸となるように保持された構成を有する。尚、収差補正素子Ｌ１が本発明の光学素子である。【００７２】
収差補正素子Ｌ１はアッベ数５０以上６０以下のプラスチック製レンズであって、光ディスク側の光学面は、開口数ＮＡ３内に相当する中央領域Ｃ１と、開口数ＮＡ３〜開口数ＮＡ１に相当する周辺領域Ｃ２とに分割されており、レーザ光源側の光学面は、開口数ＮＡ２内に相当する中央領域Ｃ３と、開口数ＮＡ２〜開口数ＮＡ１に相当する周辺領域Ｃ４とに分割されている。【００７３】
光ディスク側の光学面の中央領域Ｃ１には、第１回折構造ＤＯＥ１が形成されており、周辺領域Ｃ２には、第３回折構造ＤＯＥ３と、第４回折構造ＤＯＥ４が形成されている。第１回折構造ＤＯＥ１は、保護基板ＰＬ１と保護基板ＰＬ３の厚さの違いに起因する球面収差を補正するためのものである。第３回折構造ＤＯＥ３と、第４回折構造ＤＯＥ４は、レーザ光源が瞬間的に波長変化を起こした際に発生する色収差（デフォーカス誤差）を抑制するための回折構造である。【００７４】
また、レーザ光源側の光学面の中央領域Ｃ３には、第２回折構造（光路差付与構造ともいう）ＤＯＥ２が形成されており、周辺領域Ｃ４は、回折構造や位相構造などの微細構造が形成されない平面となっている。第２回折構造ＤＯＥ２は、保護基板ＰＬ１と保護基板ＰＬ２の厚さの違いに起因する球面収差を補正するための第一基礎構造と、レーザ光源が瞬間的に波長変化を起こした際に発生する色収差（デフォーカス誤差）を抑制するための第二基礎構造とが重畳されている。尚、第２回折構造ＤＯＥ２を波長λ１の光束が通過したときに、０次回折光が最も強度が高くなるように設計すると好ましい。【００７５】
次に、光路差付与構造の設計方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。まず、第２回折構造ＤＯＥ２を設計する例について説明する。図５において、まずステップＳ１０１で、第一基礎構造を設計する。より具体的には、図７を参照して、波長λ１の光束が通過したとき、２（＝ｕ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ２の光束が通過したとき、１（＝ｖ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ３の光束が通過したとき、１（＝ｗ）次回折光が最も光強度が高くなるように、段差Ｄの値、及び一つのブレーズの光軸直交方向の寸法（ピッチ幅Ｐ）を決定する。第一基礎構造により、ＢＤ又はＤＶＤの保護基板の厚さに起因する球面収差を補正できる。【００７６】
次に、ステップＳ１０２で、第二基礎構造を設計する。より具体的には、図７を参照して、波長λ１の光束が通過したとき、１０（＝ｘ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ２の光束が通過したとき、６（＝ｙ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ３の光束が通過したとき、５（＝ｚ）次回折光が最も光強度が高くなるように、段差Ｄの値、及び一つのブレーズの光軸直交方向の寸法（ピッチ幅Ｐ）を決定する。第二基礎構造により、レーザ光源の発振波長の変動に起因する色収差の発生を抑制できる。【００７７】
特に、以下の式を満たすように設計すると好ましい。
ｉａ  ＝  ｃ              （４）
ｊλ１＝（ｎ−１）ａ      （５）
ｉｂ＝ｄ                  （６）
ここで、ｎは対物レンズＯＬの屈折率、ｉ及びｊは０以外の整数を表し、ａ（μｍ）は第一基礎構造のブレーズのピッチ深さ（図１，２（ａ）のＤ）を表し、ｂ（μｍ）は前記第一基礎構造のブレーズのピッチ幅（図１，２（ａ）のＰ）を表し、ｃ（μｍ）は第二基礎構造のブレーズのピッチ深さ（図１，２（ｂ）のＤ）を表し、ｄ（μｍ）は第二基礎構造のブレーズのピッチ幅（図１，２（ｂ）のＰ）を表す。【００７８】
ステップＳ１０３で、決定された第一基礎構造と第二基礎構造とを第二基礎構造の全ての段差の位置が第一基礎構造の段差の位置と一致するように重畳することで、光路差付与構造即ち第２回折構造ＤＯＥ２を得ることができる（図１（ｃ）参照）。結果として得られた第２回折構造ＤＯＥ２は、前述したような図７（ｃ）に示す構造の性質を有する（図７参照）。【００７９】
尚、第１回折構造ＤＯＥ１を設けることなく、第２回折構造ＤＯＥ２で３つの異なる光ディスクの保護基板厚の差に起因する球面収差を補正する場合、第一、第二基礎構造に加えて第三基礎構造として、波長λ１の光束が通過したとき、５（＝ｕ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ２の光束が通過したとき、３（＝ｖ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ３の光束が通過したとき、２（＝ｗ）次回折光が最も光強度が高くなるように、段差Ｄの値、及び一つのブレーズの光軸直交方向の寸法（ピッチ幅Ｐ）が決定された構造を、重畳してもよい。又、第１回折構造ＤＯＥ１を、第２回折構造ＤＯＥ２に重畳しても良い。【００８０】
次に、第１回折構造ＤＯＥ１を設計する例について説明する。図５において、まずステップＳ１０１で、第一基礎構造を設計する。より具体的には、図６を参照して、波長λ１の光束が通過したとき、５（＝ｕ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ２の光束が通過したとき、３（＝ｖ）次回折光が最も光強度が高くなり、２（＝ｗ）次回折光が最も光強度が高くなるように、段差Ｄの値、及び一つのブレーズの光軸直交方向の寸法（ピッチ幅Ｐ）を決定する。第一基礎構造により、ＢＤ又はＣＤの保護基板の厚さに起因する球面収差を補正できる。【００８１】
次に、ステップＳ１０２で、第二基礎構造を設計する。より具体的には、図６を参照して、波長λ１の光束が通過したとき、１０（＝ｘ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ２の光束が通過したとき、６（＝ｙ）次回折光が最も光強度が高くなり、波長λ３の光束が通過したとき、５（＝ｚ）次回折光が最も光強度が高くなるように、段差Ｄの値、及び一つのブレーズの光軸直交方向の寸法（ピッチ幅Ｐ）を決定する。第二基礎構造により、レーザ光源の発振波長の変動に起因する色収差の発生を抑制できる。【００８２】
特に、前述の式（４）、（５）、（６）を満たすように設計すると好ましい。そして、ステップ１０３で、決定された第一基礎構造と第二基礎構造とを、第二基礎構造の全ての段差の位置が第一基礎構造の段差の位置と一致するように重畳することで、光路差付与構造即ち第１回折構造ＤＯＥ１を得ることができる。結果として得られた第１回折構造ＤＯＥ１は、図６（ｃ）に示す構造の性質を有する。
【実施例】
【００８３】
図１の光ピックアップ装置に用いることができる実施例（但し図４の対物レンズとは異なる）について説明する。なお、本実施例は、第二基礎構造の少なくとも１箇所の段差Ｄの位置が、第一基礎構造の段差Ｄの位置と一致しないように重畳された例である。表１、表２にレンズデータを示す。なお、これ以降において、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。【００８４】
対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に、表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。【００８５】
【数１】
2007145202.tif 000003
【００８６】
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、ｈは光軸からの高さである。【００８７】
また、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、表に示す係数を代入した数式で規定される。【００８８】
【数２】
2007145202.tif 000004
【００８９】
尚、λは入射光束の波長、λＢは製造波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｂ２ｉは光路差関数の係数である。【００９０】
以下の表１、表２に、レンズデータを示す。【００９１】
【表１】
2007145202.tif 000005
【００９２】
【表２】
2007145202.tif 000006
【図１】
2007145202.tif 000007
【図２】
2007145202.tif 000008
【図３】
2007145202.tif 000009
【図５】
2007145202.tif 000010
【図４】
2007145202.tif 000011
【図６】
2007145202.tif 000012
【図７】
2007145202.tif 000013
【国際調査報告】
2007145202.tif 000014
2007145202.tif 000015
2007145202.tif 000016
2007145202.tif 000017