(57)【要約】【課題】対物光学系のバックフォーカスを十分に確保しつつ、何れの規格の光ディスク使用時であってもコマ収差等の軸外収差の発生が抑制され、かつ高い光利用効率を達成することができる、安価かつ容易に製造が可能な光情報記録再生装置用対物光学系を提供する。【解決手段】回折構造を有する光学素子と対物レンズ、および少なくとも第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域を有した、少なくとも二種類の光路差関数で規定される、所定の条件を満たすように設計された回折構造を有する光情報記録再生装置用対物光学系を提供する。【選択図】図１
2009199707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の略平行光束の何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物光学系であって、
前記第一の波長をλ１（ｎｍ）、前記第二の波長をλ２（ｎｍ）、前記第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（ｍｍ）、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（ｍｍ）、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（ｍｍ）とすると、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０（ｍｍ）
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系は、
回折構造が設けられた面を有する対物レンズを有し、
または、
対物レンズと、該対物レンズと別個独立した光学素子と、該対物レンズおよび該光学素子の少なくとも一方の面に設けられた回折構造と、を有し、
前記回折構造は、以下の数式、
φi(h)=(Pi2×h2+Pi4×h4+Pi6×h6+Pi8×h8+Pi10×h10+Pi12×h12)miλ
（但し、
ｈは、光軸からの高さ、
Ｐｉ２、Ｐｉ４、Ｐｉ６・・・は、それぞれ第ｉの光路差関数（ｉは自然数）における、二次、四次、六次の光路差関数係数、
ｍｉは、入射光束の回折効率が最大となる第ｉの光路差関数における回折次数、
λは、前記入射光束の使用波長、
を表す）、
により表される光路差関数によって規定され、
前記回折構造は、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与する第一の領域を有し、該第一の領域において、第一の光路差関数で規定される段差と、第二の光路差関数で規定される段差を少なくとも含み、
前記第一の光路差関数で規定される段差において、前記第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ１次、０次、０次であり、前記第一の光路差関数における二次の光路差関数係数をＰ１２、前記第一の波長の光束に対する前記対物光学系の合成焦点距離をｆ１、前記第一の波長の光束に対する前記対物レンズの屈折率をｎ１、前記第三の波長の光束に対する前記対物レンズの屈折率をｎ３とすると、以下の条件（１）、
-0.36×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.80×102  ・・・（１）
を満たすように構成され、
かつ、
前記第二の光路差関数で規定される段差において、前記第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ２次、１次、１次であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の光路差関数で規定される段差は、以下の条件（２）、
0.12×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.50×102  ・・・（２）
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記回折構造は、前記第一の光路差関数と前記第二の光路差関数の少なくとも二種類の光路差関数を重ね合わせた関数により規定され、前記対物レンズまたは前記光学素子の同一の面に形成されることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記回折構造は、前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
前記第二の領域は少なくとも一種類の前記光路差関数により規定され、前記第二の領域において前記第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項５】
請求項４に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第二の領域において前記第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が５次であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項６】
請求項４に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第二の領域において前記第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が３次であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項７】
請求項４から請求項６の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記回折構造は、前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
前記第三の領域は少なくとも一種類の前記光路差関数により規定され、前記第三の領域において前記第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が１次であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項８】
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の略平行光束の何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物光学系であって、
前記第一の波長をλ１（ｎｍ）、前記第二の波長をλ２（ｎｍ）、前記第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、
前記第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第一の光ディスクの保護層をｔ１（ｍｍ）、前記第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第二の光ディスクの保護層をｔ２（ｍｍ）、前記第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる前記第三の光ディスクの保護層をｔ３（ｍｍ）とすると、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０（ｍｍ）
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、
前記対物光学系は、
同心状に複数に分割された屈折面で構成された位相シフト構造を有する対物レンズを有し、
または、
対物レンズと、該対物レンズと別個独立した光学素子と、該対物レンズおよび該光学素子の少なくとも一方の面に設けられた、同心状に複数に分割された屈折面で構成された位相シフト構造と、を有し、
前記位相シフト構造は、
互いに隣り合う前記屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する第一の段差を有する第一の位相シフト構造、および第二の段差を有する第二の位相シフト構造を少なくとも含み、
さらに、
前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与する第一の領域を有し、該第一の領域において、前記第一の段差で前記第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ１１/λ１、前記第二の段差で前記第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ２１/λ１、前記第一の段差の数をＮ１１、前記第一の波長の光束に対する前記対物光学系の合成焦点距離をｆ１、前記第一の波長の光束に対する前記対物レンズの屈折率をｎ１、前記第三の波長の光束に対する前記対物レンズの屈折率をｎ３とすると、前記第一の段差は、以下の条件（３）、（４）、
-0.92＜ΔOPD11/λ１＜-0.50  ・・・（３）
-5.00×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-0.50×102  ・・・（４）
を満たし、
かつ、前記第二の段差は、以下の条件（５）、
1.80＜｜ΔOPD21/λ１｜＜2.20  ・・・（５）
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項９】
請求項８に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第一の段差は、以下の条件（６）、
-3.50×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-1.50×102  ・・・（６）
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１０】
請求項８または請求項９の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記位相シフト構造は、前記第一の段差と前記第二の段差の少なくとも二種類の段差が、前記対物レンズまたは前記光学素子の同一の面に設けられていることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記位相シフト構造は、前記第一の領域の外側に、前記第一、第二の波長の光束をそれぞれ前記第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
前記第二の領域は、互いに隣り合う前記屈折面の境界において入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第二の領域の段差により付与される前記少なくとも一種類の光路長差の絶対値は、前記第一の波長の光束の略奇数波長分であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第二の領域の段差により付与される前記少なくとも一種類の光路長差の絶対値は、前記第一の波長の略５波長分であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記第二の領域の段差により付与される前記少なくとも一種類の光路長差の絶対値は、前記第一の波長の略３波長分であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系において、
前記位相シフト構造は、前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束を前記第一の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ前記第二の波長の光束および前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、
前記第三の領域は、互いに隣り合う前記屈折面の境界において入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、
前記第三の領域の段差により付与される前記少なくとも一種類の光路長差の絶対値は、前記第一の波長の略１波長分であることを特徴とする光情報記録再生装置用対物光学系。
【請求項１５】
記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうち何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置であって、
前記三種類の光束を照射する三つの光源と、
各光束を略平行光束に変換するカップリングレンズと、
請求項１から請求項１４の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系と
を有し、
前記第一から第三の光ディスクの保護層厚を順にｔ１〜ｔ３とすると、
ｔ１≒０．１ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置、および該装置に備えられる対物光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、従来、ＣＤやＤＶＤといった記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。また近年では、情報記録のさらなる高容量化を実現した、ＤＶＤよりも記録密度が一層高い高記録密度光ディスクが実用化されている。高記録密度光ディスクとしては、例えばＢＤ（Blu-ray Disc）やＨＤ  ＤＶＤ（High Definition DVD）等がある。このような高記録密度光ディスクは、ＤＶＤの保護層厚以下の保護層厚を有する。このように規格の異なる複数種類の光ディスクが存在するため、光情報記録再生装置、より厳密には当該装置内に備えられる対物光学系には、ユーザの利便性を鑑みて、ＣＤとＤＶＤに加えてＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の高記録密度光ディスクに対しても互換性を持つことが要求される。なお、本文において、光情報記録再生装置と記した場合には、情報の記録専用装置、情報の再生専用装置、情報の記録および再生兼用装置、の全てを含むものとする。また、互換性を持つとは、使用する光ディスクを切り替えたとしても部品を交換したりすることなく情報の記録または再生が保証されることをいう。
【０００３】
光情報記録再生装置が規格の異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を持つためには、規格が異なる光ディスクの切り替え時に、保護層の厚さによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する対物光学系の開口数（ＮＡ）を変化させて記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるようにする必要がある。一般にビームスポットは波長が短いほど小さく絞ることができる。そこで従来、光情報記録再生装置では、記録密度に応じて複数の波長のレーザー光が使い分けられる。例えばＤＶＤに対する情報の記録または再生を行うときには、記録密度が最も低い光ディスク、すなわちＣＤに対する情報の記録または再生を行うときに用いられる約７９０ｎｍの光（いわゆる近赤外レーザー光）よりも短い約６６０ｎｍの波長の光（いわゆる赤色レーザー光）が用いられる。また、ＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の高記録密度光ディスクに対する情報の記録または再生を行うときには、記録密度の高さからＤＶＤ使用時に用いられる赤色レーザー光よりもさらに短波長の光（例えば４０８ｎｍあたりのいわゆる青色レーザー光）が用いられる。
【０００４】
各々の光ディスクに対して、良好な状態で各光ディスクの記録面位置に収束させる幾つかの手段が以下の特許文献１〜３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６４４９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１３４３６６号公報
【特許文献３】特開２００６−１２３９４号公報
【０００６】
特許文献１には、対物レンズあるいはその前段に配置された光学素子の面のうち少なくとも一面において、青色レーザー光使用時において回折効率が最大となる次数が偶数次となるような回折面が設けられている対物光学系が開示されている。そして、青色レーザー光と赤色レーザー光は平行光の状態で該対物光学系に入射され、近赤外レーザー光は非平行光（発散光）の状態で該対物光学系に入射されるように構成されている。このように特許文献１の対物光学系では、回折作用と光束の発散度合いを適切に選択することにより、規格が異なる複数種類の光ディスクに対して互換性を持たせている。
【０００７】
特許文献２には、複数種類の回折面を有する対物光学素子と温度補正素子を備え、ＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等の高記録密度光ディスクを含む規格の異なる複数種類の光ディスクに対する互換性と温度特性の補正の両立を達成する対物光学系が開示されている。特許文献２では、特許文献１と異なり、青色レーザー光、赤色レーザー光、近赤外レーザー光の全ての使用波長において略平行光束が対物光学系に入射する構成が採用されている。
【０００８】
特許文献３には、異なる二つの材料の素子を接合し、その接合面に回折構造を設けた対物レンズや光学素子を有する対物光学系が開示されている。そして、各材料間の屈折率差や回折作用を利用して全てのレーザー光使用時に高い光利用効率を得ようと試みている。
【０００９】
しかし、各特許文献１〜３に記載の構成には、以下のような問題点がある。まず、特許文献１に記載の構成は、青色レーザー光において回折効率が最大となる次数を偶数次に設定した回折構造を用いるため、少なくとも一つのレーザー光使用時には必ず非平行光を入射させなくてはならない。非平行光を入射させた場合、トラッキング時等において対物レンズを光軸と直交する面内でシフトさせたときにコマ収差等の軸外収差が発生する問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の構成によれば、青色レーザー光、赤色レーザー光、近赤外レーザー光の何れの波長のレーザー光においても常に平行光が入射されるため、コマ収差等の軸外収差の発生が抑制される。ところが、このように全てのレーザー光使用時において平行光を入射させる構成を採用した場合、各レーザー光の波長と回折作用との関係上、少なくとも一つのレーザー光使用時に回折効率が低くなるといった不利な点がある。
【００１１】
また、ＣＤは他の光ディスクと比較して保護層が厚い。このため、ＣＤ使用時には作動距離、すなわち光ディスクの保護層表面と、当該保護層表面に隣接する対物レンズの面との距離が他の光ディスク使用時と比較して短くなる。従って、ＣＤ使用時における対物光学系のバックフォーカスを長くして十分な作動距離を確保する必要がある。ところが、特許文献２に記載の構成によれば、対物光学系に平行光を入射させるため、発散光を入射させる構成と比較して対物光学系のバックフォーカスが短くなる。このため、ＣＤ使用時において十分な作動距離が確保されず、対物レンズがＣＤに衝突する可能性がある。
【００１２】
特許文献３に記載の構成によれば、接合処理等の製造工程が増えるだけでなく、貼り合わせ面に適切な回折構造を配置しなければならない。そのため、非常に高い加工精度が要求され、製造コストが高くなるといった問題が生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、何れの規格の光ディスク使用時であっても対物光学系に略平行光束を入射させて使用でき、トラッキング時の軸外収差の発生を抑えつつも、対物光学系のバックフォーカスを十分に確保し、かつ高い光利用効率を達成することができる、安価かつ容易に製造が可能な光情報記録再生装置用対物光学系および該対物光学系が備えられる光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る対物光学系は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の略平行光束の何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物光学系であり、第一の波長をλ１（ｎｍ）、第二の波長をλ２（ｎｍ）、第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層をｔ１（ｍｍ）、第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層をｔ２（ｍｍ）、第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層をｔ３（ｍｍ）とすると、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０（ｍｍ）
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、対物光学系は、回折構造が設けられた面を有する対物レンズを有し、または、対物レンズと、該対物レンズと別個独立した光学素子と、該対物レンズおよび該光学素子の少なくとも一方の面に設けられた回折構造を有し、回折構造は、以下の数式、
φi(h)=(Pi2×h2+Pi4×h4+Pi6×h6+Pi8×h8+Pi10×h10+Pi12×h12)miλ
（但し、ｈは、光軸からの高さ、Ｐｉ２、Ｐｉ４、Ｐｉ６・・・は、それぞれ第ｉの光路差関数（ｉは自然数）における、二次、四次、六次の光路差関数係数、ｍｉは、入射光束の回折効率が最大となる第ｉの光路差関数における回折次数、λは、入射光束の使用波長を表す）、
により表される光路差関数によって規定され、該回折構造は、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与する第一の領域を有し、該第一の領域において、第一の光路差関数で規定される段差と、第二の光路差関数で規定される段差を少なくとも含み、第一の光路差関数で規定される段差において、第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ１次、０次、０次であり、第一の光路差関数における二次の光路差関数係数をＰ１２、第一の波長の光束に対する対物光学系の合成焦点距離をｆ１、第一の波長の光束に対する対物レンズの屈折率をｎ１、第三の波長の光束に対する対物レンズの屈折率をｎ３とすると、以下の条件（１）、
-0.36×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.80×102  ・・・（１）
を満たすように構成され、かつ、第二の光路差関数で規定される段差において、第一、第二、第三の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ２次、１次、１次であることを特徴としたものである。
【００１５】
このように構成された光情報記録再生装置用対物光学系によれば、異なる材料からなる光学部材同士を貼り合わせる等の製造工程が複雑でかつ高価な素子を用いることなく、三種類の光ディスク何れに対する情報の記録時または再生時であっても球面収差の発生を抑えつつ、高い光利用効率を確保することができる。また、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差を良好に補正するとともに、第三のレーザー光使用時における対物光学系のバックフォーカスを長くすることができる。このため、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離を十分に確保することができる。
【００１６】
ここで、第一の光路差関数で規定される段差は、以下の条件（２）、
0.12×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.50×102  ・・・（２）
を満たすことが望ましい。
【００１７】
上記回折構造は、例えば、第一の光路差関数と第二の光路差関数の少なくとも二種類の光路差関数を重ね合わせた関数により規定され、対物レンズまたは光学素子の同一の面に形成されたものとしてもよい。
【００１８】
また、上記回折構造は、好ましくは、第一の領域の外側に、第一、第二の波長の光束をそれぞれ第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、第二の領域は少なくとも一種類の光路差関数により規定され、第二の領域において第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が奇数次であるように構成される。
【００１９】
上記第二の領域において第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数は、５次または３次であることが望ましい。
【００２０】
また、上記回折構造は、好ましくは、第二の領域の外側に、第一の波長の光束を第一の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ第二の波長の光束および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有し、第三の領域は少なくとも一種類の光路差関数により規定され、第三の領域において第一の波長の光束で回折効率が最大となる回折次数が１次であるように構成される。
【００２１】
別の観点によれば、上記の課題を解決する本発明の一形態に係る対物光学系は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の略平行光束の何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光情報記録再生装置に用いられる対物光学系であり、第一の波長をλ１（ｎｍ）、第二の波長をλ２（ｎｍ）、第三の波長をλ３（ｎｍ）とすると、
λ１＜λ２＜λ３
であり、第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層をｔ１（ｍｍ）、第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層をｔ２（ｍｍ）、第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層をｔ３（ｍｍ）とすると、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
ｔ３−ｔ１≧１．０（ｍｍ）
であり、
第一の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ１、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ２、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生に必要な開口数をＮＡ３、とすると、
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
であり、対物光学系は、同心状に複数に分割された屈折面で構成された位相シフト構造を有する対物レンズを有し、または、対物レンズと、該対物レンズと別個独立した光学素子と、該対物レンズおよび該光学素子の少なくとも一方の面に設けられた、同心状に複数に分割された屈折面で構成された位相シフト構造を有し、位相シフト構造は、互いに隣り合う屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する第一の段差を有する第一の位相シフト構造、および第二の段差を有する第二の位相シフト構造を少なくとも含み、さらに、第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与する第一の領域を有し、該第一の領域において、第一の段差で第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ１１/λ１、第二の段差で第一の波長の光束に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ２１/λ１、第一の段差の数をＮ１１、第一の波長の光束に対する対物光学系の合成焦点距離をｆ１、第一の波長の光束に対する対物レンズの屈折率をｎ１、第三の波長の光束に対する対物レンズの屈折率をｎ３とすると、第一の段差は、以下の条件（３）、（４）、
-0.92＜ΔOPD11/λ１＜-0.50  ・・・（３）
-5.00×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-0.50×102  ・・・（４）
を満たし、かつ、第二の段差は、以下の条件（５）、
1.80＜｜ΔOPD21/λ１｜＜2.20  ・・・（５）
を満たすことを特徴としたものである。
【００２２】
このように構成された光情報記録再生装置用対物光学系によれば、異なる材料からなる光学部材同士を貼り合わせる等の製造工程が複雑でかつ高価な素子を用いることなく、三種類の光ディスク何れに対する情報の記録時または再生時であっても球面収差の発生を抑えつつ、高い光利用効率を確保することができる。また、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差を良好に補正するとともに、第三のレーザー光使用時における対物光学系のバックフォーカスを長くすることができる。このため、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離を十分に確保することができる。
【００２３】
第一の段差は、以下の条件（６）、
-3.50×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-1.50×102  ・・・（６）
を満たすことが望ましい。
【００２４】
上記位相シフト構造は、例えば、第一の段差と第二の段差の少なくとも二種類の段差が、対物レンズまたは光学素子の同一の面に設けられた構成であってもよい。
【００２５】
また、上記位相シフト構造は、好ましくは、第一の領域の外側に、第一、第二の波長の光束をそれぞれ第一、第二の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有するように構成される。そして、第二の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第二の領域の段差により付与される少なくとも一種類の光路長差の絶対値が第一の波長の光束の略奇数波長分であるように構成される。
【００２６】
上記第二の領域の段差により付与される少なくとも一種類の光路長差の絶対値は、第一の波長の略５波長分または略３波長分であることが望ましい。
【００２７】
また、上記位相シフト構造は、好ましくは、第二の領域の外側に、第一の波長の光束を第一の光ディスクの記録面上に収束させることに寄与し、かつ第二の波長の光束および第三の波長の光束の収束には寄与しない第三の領域を有するように構成される。そして、第三の領域は、互いに隣り合う屈折面の境界において入射光束に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有し、第三の領域の段差により付与される少なくとも一種類の光路長差の絶対値が、第一の波長の略１波長分であるように構成される。
【００２８】
また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係る光情報記録再生装置は、記録密度の異なる第一から第三の光ディスクに対して第一から第三の波長を持つ三種類の光束のうち何れかを使うことにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行うものであり、三種類の光束を照射する三つの光源と、各光束を略平行光束に変換するカップリングレンズと、上記の何れかに記載の光情報記録再生装置用対物光学系とを有し、第一から第三の光ディスクの保護層厚を順にｔ１〜ｔ３とすると、
ｔ１≒０．１ｍｍ
ｔ２≒０．６ｍｍ
ｔ３≒１．２ｍｍ
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明に係る光情報記録再生装置用対物光学系は、所定の条件を満たすように構成された回折構造または位相シフト構造を有するように構成されている。これにより、貼り合わせ素子等の複雑かつ高価な光学部材を使用することなく、何れの光ディスクに対する情報の記録時または再生時であっても球面収差の発生を良好に抑えつつ、高い光利用効率を確保することができる。また、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差を良好に補正するとともに、第三のレーザー光使用時における対物光学系のバックフォーカスを長くすることができる。このため、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離を十分に確保することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、何れの光ディスクに対する情報の記録時または再生時においても略平行光束を利用するため、トラッキング時等に起こる収差劣化も有効に避け、高い互換性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態の対物光学系および該対物光学系が搭載される光情報記録再生装置について説明する。本実施形態の光情報記録再生装置は、保護層厚、記録密度等に関する規格がそれぞれ異なる三種類の光ディスクについて互換性を有している。
【００３２】
以下では説明の便宜上、上記三種類の光ディスクのうち、例えばＢＤ等の高記録密度の光ディスクを第一の光ディスクＤ１、ＤＶＤやＤＶＤ−Ｒ等の中記録密度の光ディスクを第二の光ディスクＤ２、ＣＤやＣＤ−Ｒ等の低記録密度の光ディスクを第三の光ディスクＤ３、と記す。
【００３３】
各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層厚をそれぞれｔ１〜ｔ３とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３
【００３４】
また、各光ディスクＤ１〜Ｄ３のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるように、必要とされる開口数（ＮＡ）の値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録時または再生時に必要とされる最適な設計開口数を、それぞれＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３とすると、各ＮＡには以下のような関係がある。
ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３
【００３５】
つまり、記録密度の高い第一の光ディスクＤ１や第二の光ディスクＤ２に対する情報の記録時または再生時には、より小径なスポットの形成が要求されるため、必要なＮＡが高くなる。これに対し、最も記録密度の低い第三の光ディスクＤ３に対する情報の記録時または再生時には、必要とされるＮＡは比較的小さい。
【００３６】
上記のように記録密度が異なる各光ディスクＤ１〜Ｄ３を使用する場合、各記録密度に対応したビームスポットが得られるように、光情報記録再生装置内において、それぞれ異なる波長のレーザー光が用いられる。具体的には、第一の光ディスクＤ１に対して情報の記録または再生を行う際には、最も小径のビームスポットを第一の光ディスクＤ１の記録面上において形成するために、最も短波長（第一の波長）であるレーザー光（以下、第一のレーザー光という）を光源から照射する。また、第三の光ディスクＤ３に対して情報の記録または再生を行う際には、最も大きな径のビームスポットを第三の光ディスクＤ３の記録面上において形成するために、最も長波長（第三の波長）であるレーザー光（以下、第三のレーザー光という）を光源から照射する。そして第二の光ディスクＤ２に対して情報の記録または再生を行う際には、第二の光ディスクＤ２の記録面上において比較的小径のスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長（第二の波長）であるレーザー光（以下、第二のレーザー光という）を光源から照射する。
【００３７】
つまり、第一の波長をλ１、第二の波長をλ２、第三の波長をλ３とすると、各波長には以下の関係が成立する。
λ１＜λ２＜λ３
【００３８】
図１は、本実施形態の対物光学系３０を有する光情報記録再生装置１００の概略構成を表す模式図である。光情報記録再生装置１００は、第一のレーザー光を照射する光源１Ａ、第二のレーザー光を照射する光源１Ｂ、第三のレーザー光を照射する光源１Ｃ、回折格子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、カップリングレンズ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、ビームスプリッタ４１、４２、ハーフミラー５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、受光部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、および対物光学系３０を有する。なお、図１中一点鎖線で示すＡＸは光情報記録再生装置１００の基準軸を示す。また、実線、破線、点線で示される光束はそれぞれ、第一、第二、第三のレーザー光を示す。対物光学系３０の光軸は、通常、基準軸ＡＸと一致する。但し、トラッキング動作などにより対物光学系３０全体、または対物レンズ２０の光軸が基準軸ＡＸから外れる状態も起こり得る。
【００３９】
光情報記録再生装置１００では、上記の通り、各光ディスク使用時に必要とされるＮＡが各々異なることに対応する必要がある。そのため、光情報記録再生装置１００では、図示しないが、第一、第二、第三のレーザー光のそれぞれの光束径を規定する開口制限素子が配置されていてもよい。
【００４０】
各光ディスクＤ１〜Ｄ３は、図示しないが、それぞれ保護層、記録面を有する。なお、実際の光ディスクＤ１〜Ｄ３において、記録面は、保護層と基板層あるいはレーベル層によって挟持されている。また、情報の記録時または再生時には、何れの光ディスクも図示しないターンテーブル上にセットされ回転される。
【００４１】
図１に示されるように、各光源１Ａ〜１Ｃから照射された第一〜第三の各レーザー光束は、各回折格子２Ａ〜２Ｃ、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃ、ビームスプリッタ４１、４２を介して共通の光路に導かれ、対物光学系３０に入射する。なお本実施形態では、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃから射出されたレーザー光は、何れも平行光束に変換される。つまり、各カップリングレンズ３Ａ〜３Ｃはコリメートレンズとして機能する。このように平行光束を対物光学系３０に入射させるように構成することにより、いわゆるトラッキング動作によって対物光学系３０（または対物レンズ２０）が光軸と直交する方向に微小量移動（いわゆるトラッキングシフト）した場合であっても、コマ収差等の軸外収差が発生しない。
【００４２】
対物光学系３０を透過した各光束は、情報の記録または再生の対象となる各光ディスクＤ１〜Ｄ３の記録面近傍に収束する。記録面で反射された各レーザー光は、入射時と同一の光路を戻り、ハーフミラー５Ａ〜５Ｃを透過して受光部６Ａ〜６Ｃにより検出される。
【００４３】
光情報記録再生装置１００のように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時にそれぞれ異なる波長のレーザー光を用いる場合、対物レンズ２０の屈折率の変化や、各光ディスクＤ１〜Ｄ３の保護層の厚さの違いに起因して球面収差が変化する。各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する互換性を光情報記録再生装置１００に持たせるためには、何れの光ディスクを使用した場合に発生する球面収差も良好に補正する必要がある。また、何れの光ディスクＤ１〜Ｄ３使用時であってもＳ／Ｎ比が高く高精度な情報の記録または再生を可能にするためには、光利用効率を高くして、各光ディスクの記録面上において、より多くの光量の光により所定径のビームスポットを形成することが好ましい。上記の必要性に応えるべく、本実施形態では、対物光学系３０を以下のように構成している。
【００４４】
図１に示されるように、対物光学系３０は、光路上、各光源側から順に位相輪帯板１０、対物レンズ２０を有する。図２（ａ）〜（ｃ）は、対物光学系３０近傍を拡大して示す図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ではそれぞれ、使用される光ディスクが光ディスクＤ１、Ｄ２、Ｄ３となっている。何れの光ディスクを使用する場合であっても対物光学系３０の構成に変わりはない。
【００４５】
なお、位相輪帯板１０と対物レンズ２０は、図示省略されたレンズ枠等の部材により相対的に固定された状態で保持されている。これは、光軸方向（基準軸ＡＸ）と垂直な方向における位相輪帯板１０と対物レンズ２０との相対位置誤差に起因する収差劣化を防ぐためである。
【００４６】
図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、位相輪帯板１０は、光源側から順に第一面１１、第二面１２を有する。また、対物レンズ２０は、光源側から順に第一面２１と第二面２２を有する両凸の単レンズである。
【００４７】
位相輪帯板１０の第一面１１は、非球面である。また、対物レンズ２０の各面２１、２２も非球面である。非球面の形状は、光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ（但し、ｒは曲率半径））をＣ、円錐係数をκ、４次以上の偶数次の非球面係数をＡ２ｉ（ただしｉは２以上の整数）として、以下の数１の式で表される。対物光学系３０を構成する各部材の各面を非球面にすることにより、球面収差を適切にコントロールすることが可能になる。
【数１】
2009199707.tif 000003
【００４８】
ここで、位相輪帯板１０は、単一の材料により作製される光学素子である。詳しくは、位相輪帯板１０は、製造の容易性、効率性に鑑み、合成樹脂を用いて作製されている。以下、位相輪帯板１０に設けられる輪帯構造について詳述する。
【００４９】
輪帯構造は、位相輪帯板１０の第一面１１または第二面１２の何れか一方、或いは第一面１１および第二面１２の両面に設けられている。本実施形態では、輪帯構造は、第一面１１に設けられている。位相輪帯板１０の輪帯構造は、基準軸ＡＸを中心とした同心状に複数分割された屈折面と各屈折面の境界において光軸に沿って延びる複数の微小な段差からなる。
【００５０】
上記段差は、上記境界の内側を透過する光束と外側を透過する光束との間で所定の光路長差が生じるように設計される。このような構造を一般的に回折構造と称することができる。なお、所定の光路長差が特定の波長αのｎ倍（ｎは整数）となるように設計された輪帯構造は、ブレーズ波長αのｎ次回折構造と称することができる。ここで、該回折構造に特定の波長βの光束を透過させた際に最も回折効率が高くなる回折光の回折次数は、波長βの光束に対して与えられる光路長差を波長βで割ったときの値に最も近い整数ｍとして求まる。
【００５１】
他にも、上記境界の内側を透過する光束および外側を透過する光束間に光路長差が生じるということは、互いの位相が、該段差の作用によってずれると捉えることもできる。従って、上記輪帯構造は、入射する光束の位相をシフトする構造、つまり、位相シフト構造と称することもできる。
【００５２】
なお、上記輪帯構造（位相シフト構造）を回折構造として捉えた場合、該輪帯構造は、光路差関数φｉ（ｈ）により表すことができる。光路差関数φｉ（ｈ）は、位相輪帯板１０の回折レンズとしての機能を光軸からの高さｈにおける光路長付加量の形で表現したものである。より詳しくは、光路差関数φｉ（ｈ）は、該輪帯構造（換言すれば回折構造）における段差の設置位置を規定する関数である。光路差関数φｉ（ｈ）は、以下の式によって表される。
φi(h)=(Pi2×h2+Pi4×h4+Pi6×h6+Pi8×h8+Pi10×h10+Pi12×h12)miλ
【００５３】
上式の第ｉ（ただしｉは自然数）の光路差関数φｉ（ｈ）において、Ｐｉ２、Ｐｉ４、Ｐｉ６、・・・はそれぞれ二次、四次、六次、・・・の係数である。ｍｉは使用するレーザー光の回折効率が最大となる回折次数を、λは使用する（入射する）レーザー光の設計波長を、それぞれ表す。
【００５４】
位相輪帯板１０に設けられる輪帯構造は、上記光路差関数を一種類のみ用いるだけでなく、複数種類重ね合わせて用いることも可能である。本実施形態の輪帯構造は、二種類の光路差関数（第一の光路差関数と第二の光路差関数）を重ね合わせることにより、入射光束に対して互いの異なる光路長差を付与する二種類の段差を有している。これにより、入射光束には、二種類の光学的作用が付与される。ここで、第一の光路差関数により規定される段差を「第一の段差」、第二の光路差関数により規定される段差を「第二の段差」と記す。なお、輪帯構造は、三種類以上の光路差関数を重ね合わせて構成することも可能で、その場合はさらに複雑な光学的作用が与えられる。
【００５５】
上記輪帯構造は、回折構造として捉えられた場合には、第一の光路差関数で規定される回折構造において、第一のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が１次、第二のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が０次、第三のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が０次であり、第一の光路差関数における二次の光路差関数係数をＰ１２、第一のレーザー光に対する対物光学系３０の合成焦点距離をｆ１、第一のレーザー光に対する対物レンズ２０の屈折率をｎ１、第三のレーザー光に対する対物レンズ２０の屈折率をｎ３とすると、以下の条件（１）、
-0.36×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.80×102  ・・・（１）
を満たすように設計されている。さらに、上記輪帯構造は、第二の光路差関数で規定される回折構造において、第一のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が２次、第二のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が１次、第三のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が１次であるように設計されている。
【００５６】
このように輪帯構造を構成することにより、対物光学系３０は、第一〜第三のレーザー光使用時に常に平行光束が入射されるにも拘わらず、第一〜第三のレーザー光の何れが入射した場合であっても球面収差を良好に補正することができる。また、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差も良好に補正するとともに、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ１を十分に確保することができる。ここで、作動距離ＷＤ１は、図２（ｃ）に示されるように、第三の光ディスクＤ３使用時における対物レンズ２０の第二面２２と第三の光ディスクＤ３の表面との距離とする。
【００５７】
ところで、第三の光ディスクＤ３は他の光ディスクＤ１やＤ２と比較して保護層の厚みが厚いため、第三の光ディスクＤ３使用時には作動距離が短くなりやすい。例えば、第三の光ディスクＤ３使用時に対物光学系に発散光を入射させる場合には、対物レンズのバックフォーカスが長くなるため、十分な作動距離が必然的に確保される。従って、輪帯構造には作動距離を確保するための特別な構成は特に必要とされない。ところが、第三の光ディスクＤ３使用時に対物光学系に平行光を入射させる場合には、発散光を入射させる場合と比較して対物レンズのバックフォーカスが短くなる。これに伴って作動距離も短くなるため、ＣＤに対する情報の記録時または再生時におけるＣＤと対物レンズとの衝突が懸念される。従って、作動距離を確保するための特別な構成が輪帯構造に必要とされる。
【００５８】
このため、本実施形態では、上記のように、第一の光路差関数で規定される回折構造において、第一、第二、第三のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数がそれぞれ１次、０次、０次であり、かつ条件（１）を満たすように輪帯構造が設計されている。この結果、対物レンズ２０のバックフォーカスが延びることとなり、十分な作動距離ＷＤ１が確保できるとともに、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差も良好に補正することが可能である。
【００５９】
なお、条件（１）の上限以上になると、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差が補正不足になるとともに、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離の確保が困難となる。また、条件（１）の下限以下になると、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差が過剰補正になるとともに、上記輪帯構造の段差数の増大による光量低下が懸念される。
【００６０】
また、上記輪帯構造は、第二の光路差関数で規定される回折構造により、第一、第二、第三のレーザー光それぞれにおいて回折効率が最大となる回折次数が２次、１次、１次であるように設計されることにより、使用するレーザー光の波長が微小に変化した場合であっても球面収差の変動量を小さく抑えつつ、光利用効率を高く維持することができる。
【００６１】
また、上記輪帯構造を条件（１）だけでなくさらに以下の条件（２）を満たすように設計することにより、さらに、第一の光ディスク使用時において軸上色収差が良好に補正されるようになる。
0.12×102＜P12×f1+5.0×103×(n1-n3)＜1.50×102  ・・・（２）
【００６２】
また、上記輪帯構造は、位相シフト構造として捉えられた場合には、互いに隣り合う屈折面の境界において入射光束に対して異なる光路長差を付与する第一の段差と第二の段差を有するように構成されている。そして、上記輪帯構造は、第一の段差で第一のレーザー光に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ１１/λ１、第二の段差で第一のレーザー光に対して付与される光路長差をΔＯＰＤ２１/λ１、第一の段差の数をＮ１１、第一のレーザー光に対する対物光学系３０の合成焦点距離をｆ１、第一のレーザー光に対する対物レンズ３０の屈折率をｎ１、第三のレーザー光に対する対物レンズ２０の屈折率をｎ３とすると、第一の段差が以下の条件（３）および（４）を満たし、第二の段差が以下の条件（５）を満たすよう構成されている。
-0.92＜ΔOPD11/λ１＜-0.50  ・・・（３）
-5.00×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-0.50×102  ・・・（４）
1.80＜｜ΔOPD21/λ１｜＜2.20  ・・・（５）
【００６３】
条件（３）〜（５）を満たすように構成された上記輪帯構造は、第一〜第三のレーザー光使用時に常に平行光束が入射されるにも拘わらず、第一〜第三のレーザー光の何れが入射した場合であっても球面収差を良好に補正することができる。また、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差も良好に補正するとともに、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ１を十分に確保することができる。
【００６４】
なお、条件（３）または（５）の上限以上になると、特に第一のレーザー光使用時における光利用効率が十分に確保できず、第一の光ディスクＤ１に対する情報の高精度な記録または再生に好適ではない。また、条件（３）または（５）の下限以下になると、特に第二および第三のレーザー光使用時における光利用効率が十分に確保できず、第二、第三の光ディスクＤ２、Ｄ３に対する情報の高精度な記録または再生に好適ではない。
【００６５】
また、条件（４）の上限以上になると、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差が補正不足になるとともに、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離の確保が困難となる。また、条件（４）の下限以下になると、特に第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差が過剰補正になるとともに、上記輪帯構造の段差数の増大による光量低下が懸念される。
【００６６】
また、上記輪帯構造を条件（４）だけでなくさらに以下の条件（６）を満たすように構成することにより、さらに、第一の光ディスク使用時において軸上色収差が良好に補正されるようになる。
-3.50×102＜N11×f1-1.25×104×(n1-n3)＜-1.50×102  ・・・（６）
【００６７】
以上説明した構成の輪帯構造は、少なくとも第三のレーザー光を第三の光ディスクＤ３の記録面上に収束させることに寄与する領域、換言すれば、全てのレーザー光の収束に寄与する光軸を含む領域（以下、第一領域という）に配置されれば足りる。
【００６８】
そして、該第一領域の外側には、上記構成とは異なる輪帯構造を持つ第二領域を形成することができる。この場合、第二領域は、第一および第二のレーザー光をそれぞれ対応する光ディスクＤ１、Ｄ２の記録面上に収束させることに寄与すると同時に、第三のレーザー光の収束には寄与しない領域として形成される。つまり、第二領域は、第三のレーザー光に対する開口制限機能を持つ領域である。
【００６９】
第二領域に配置される輪帯構造は、入射するレーザー光に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有する。つまり、第二領域に配置される輪帯構造は、一種類の光路差関数により、あるいは二種類以上の光路差関数を重ね合わせて規定される。ここで、上述したような開口制限機能を実現すべく、第二領域に配置される輪帯構造は、当該輪帯構造の一種類の光路差関数により規定される段差（或いは、段差が複数種類の光路差関数により規定される場合には、そのうちの一つの光路差関数により規定される段差）により付与される光路長差の絶対値が、第一の波長λ１の奇数波長分となるように設計される。
【００７０】
例えば、第二領域には、第一のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が５次または３次となるように、第一の波長λ１の略５波長分または略３波長分に相当する光路長差を付与するような段差を持つ輪帯構造が配置される。このような輪帯構造に第三のレーザー光を入射させると、略同じ強度の二種類の回折次数光が発生し、第三の光ディスクＤ３記録面上で適切に収束しない。
【００７１】
さらに、第二領域の外側（最も外側の領域）には、第一および第二の各領域とは異なる輪帯構造を持つ第三領域を形成することができる。第三領域は、第一のレーザー光のみを第一の光ディスクＤ１の記録面上に収束させることに寄与すると同時に、第二および第三のレーザー光の収束には寄与しない領域として形成される。つまり、第三領域は、最も記録密度が高い第一の光ディスクＤ１に対する情報の記録または再生に要求されるＮＡを確保するため、第一のレーザー光の専用領域といえる。
【００７２】
第三領域に配置される輪帯構造は、第二領域と同様に、入射するレーザー光に対して少なくとも一種類の光路長差を付与する段差を有する。ここで、第三領域に第二および第三のレーザー光に対する開口制限機能を付与するために、第三領域に配置される輪帯構造は、該輪帯構造の段差により付与される光路長差の絶対値が、第二領域に配置される輪帯構造の段差により付与される光路長差の絶対値とは異なるように設計される。例えば、第三領域には、第一のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数が奇数次（例えば１次）となるように、第一の波長λ１の奇数波長分（例えば略１波長分）に相当する光路長差を付与するような段差を持つ輪帯構造が配置される。これにより、第三領域を透過するレーザー光のうち、第一のレーザー光のみが高い回折効率を得ることができ、かつ微小な波長変化に伴う球面収差の変化も低減することができる。
【００７３】
次に、以上の説明した特徴を有する対物光学系３０を搭載する光情報記録再生装置１００の具体的数値構成について４例提示する。以下に示す実施例１の光情報記録再生装置１００は、図１に示された装置である。また、実施例２〜４の光情報記録再生装置１００は、図１の光情報記録再生装置１００から位相輪帯板１０を取り除いた構成である（すなわち対物光学系３０が対物レンズ２０単体で構成されている）。実施例２〜４の光情報記録再生装置１００では、位相輪帯板１０を備えない代わりに、位相輪帯板１０に設けられた輪帯構造と同様の輪帯構造が対物レンズ２０の少なくとも一面（好ましくは第一面２１）に設けられている。このため、実施例１の対物光学系３０と、実施例２〜４の対物光学系３０は、入射光束に対して同質の光学的作用を付与することとなる。なお、各実施例１〜４において想定される各光ディスクＤ１〜Ｄ３の各ディスク厚は、ｔ１＝０．１ｍｍ、ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍである。
【実施例１】
【００７４】
実施例１の光情報記録再生装置１００に搭載される対物光学系３０は図２（ａ）〜（ｃ）に示される。ただし、以下では、提示する数値の簡略化し、特徴を明確化するため、対物光学系３０以降の数値構成のみを示す。実施例１の光情報記録再生装置１００に搭載される対物光学系３０の具体的仕様は表１に示される。
【００７５】
【表１】
2009199707.tif 000004
【００７６】
表１中、倍率の値が示されるように、光情報記録再生装置１００では、何れの光ディスク使用時であっても、レーザー光は平行光束として対物光学系３０に入射する。これにより、トラッキングした際における軸外収差の発生を有効に避けることができる。光情報記録再生装置１００の各光ディスクＤ１、Ｄ２、Ｄ３使用時における具体的数値構成は、順に表２〜表４に示される。
【００７７】
【表２】
2009199707.tif 000005
【表３】
2009199707.tif 000006
【表４】
2009199707.tif 000007
【００７８】
表２〜表４において、面番号１、２はそれぞれ位相輪帯板１０の第一面１１と第二面１２、面番号３、４はそれぞれ対物レンズ２０の第一面２１と第二面２２、面番号５、６はそれぞれ対象となる光ディスクの保護層と記録層を表す。また、ｒは光学部材の各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄは情報の記録時または再生時における光学部材厚または光学部材間隔（単位：ｍｍ）である。
【００７９】
位相輪帯板１０の第一面１１（面番号１）、対物レンズ２０の両面２１、２２（面番号３、４）は、非球面である。各面の非球面形状を規定する円錐係数κと非球面係数Ａ２ｉは表５に示される。なお、各表における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。
【００８０】
【表５】
2009199707.tif 000008
【００８１】
また、位相輪帯板１０の第一面１１は、光軸を含む第一領域、第一領域の外側に形成される第二領域、第一面１１の最も外側に位置する第三領域の３領域から構成される。第一〜第三の各領域の範囲は、光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
第一領域：０．０００≦ｈ≦１．２５０
第二領域：１．２５０＜ｈ≦１．５９０
第三領域：１．５９０＜ｈ≦２．１２５
【００８２】
詳しくは、第一領域は、何れのレーザー光に対しても収束に寄与する共用領域である。第二領域は、第一と第二のレーザー光の収束に寄与し第三のレーザー光の収束には寄与しない、換言すれば第三のレーザー光使用時における開口制限機能を持つ領域である。第三領域は、最も大きな開口数ＮＡが要求される光ディスク（ここでは第一の光ディスクＤ１）使用時に当該開口数を確保するための領域である。つまり第三領域は、第一のレーザー光の収束に寄与し第二と第三のレーザー光の収束には寄与しない、換言すれば第二と第三のレーザー光使用時における開口制限機能を持つ領域である。
【００８３】
従って各領域は、上記のような互いに異なる作用を有するために各領域独自の輪帯構造を持つ。特に、第一と第二の各領域は、二種類の異なる光路差関数によって表される輪帯構造を持つ。第一面１１の各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数Ｐｉ２は表６に、各波長のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数ｍは表７に示される。なお、表７の一行、二行の項目はそれぞれ、第一領域の第１、第２の光路差関数で規定される回折構造において、各レーザー光で回折効率が最大となる回折次数を示す。表７の三行、四行の項目はそれぞれ、第二領域の第１、第２の光路差関数で規定される回折構造において、各レーザー光で回折効率が最大となる回折次数を示す。表７の五行の項目は、第三領域の光路差関数で規定される回折構造において、各レーザー光で回折効率が最大となる回折次数を示す。
【００８４】
【表６】
2009199707.tif 000009
【表７】
2009199707.tif 000010
【００８５】
表６、表７に示されるように、第一面１１の第一、第二の各領域にはそれぞれ、第１と第２の光路差関数を重ね合わせることにより得られる形状の輪帯構造が設けられている。また、第一面１１の第三領域には、一種類の光路差関数によって得られる形状の輪帯構造が設けられている。なお、位相輪帯板１０において、上述した各条件を満足するような輪帯構造は、少なくとも共用領域である第一領域に設けられていれば十分に効果を奏する。
【００８６】
実施例１において、条件（１）および条件（２）の値（P12×f1+5.0×103×(n1-n3)）は、１０６．０５となり、条件（１）および（２）の何れも満たしている。実施例１の対物光学系３０は、条件（１）および（２）を満たすことにより、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ１の十分な確保（例えば０．２ｍｍ以上の確保）の両立を達成している。
【００８７】
実施例１の位相輪帯板１０の第一面１１の第一領域に形成される輪帯構造（位相シフト構造）は具体的には表８に示される。表８には、実施例１の位相輪帯板１０の第一面１１の第一領域に形成される各輪帯の範囲が示されている。各輪帯の番号は光軸側から順に振られており、各輪帯の範囲は光軸からの高さｈｍｉｎ〜ｈｍａｘで表されている。また、表８には、各輪帯間における光路長差ΔＯＰＤ１１/λ１、ΔＯＰＤ２１/λ１も示されている。
【００８８】
【表８】
2009199707.tif 000011
【００８９】
実施例１において、表８に示されるように、該第一領域に形成される輪帯数Ｎ１１は２３個であり、条件（４）および条件（６）の値（N11×f1-1.25×104×(n1-n3)）は、−３３２．６３となり、条件（４）および（６）の何れも満たしている。また、表８に示されるように、実施例１の対物光学系３０は、条件（３）、条件（５）の値（ΔOPD11/λ１、｜ΔOPD21/λ１｜）が、それぞれ−０．７５、−２．００となり、条件（３）および（５）も満たしている。実施例１の対物光学系３０は、条件（３）〜（６）を満たすことによっても、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ１の十分な確保の両立を達成している。
【００９０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、実施例１の光情報記録再生装置１００において、第一〜第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図３（ａ）が第一のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図３（ｂ）が第二のレーザー光使用時に発生する球面収差を、図３（ｃ）が第三のレーザー光使用時に発生する球面収差を、それぞれ表す。各収差図において、実線が設計波長での球面収差を、破線が設計波長から＋５ｎｍ変化した波長での球面収差を、それぞれ表す。なお、各図（ａ）〜（ｃ）で示す球面収差図および線種の定義は、次に説明する比較例、および後述する各実施例で提示する球面収差図に関しても同様とする。
【００９１】
図４（ａ）〜（ｃ）は、比較例の光情報記録再生装置１００において、第一〜第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。比較例は、対物光学系３０が条件（１）を満たさない点を除いては実施例１と略同一に構成された光情報記録再生装置１００を想定している。
【００９２】
図３（ａ）〜（ｃ）および図４（ａ）〜（ｃ）を比較すると、実施例１の対物光学系３０を搭載した光情報記録再生装置１００は、比較例の構成に比べて、光ディスクＤ１に対する情報の記録時または再生時に生じる軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。つまり、実施例１の光情報記録再生装置１００は、何れの光ディスク使用時であっても該光ディスクの記録面上において情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。さらに、実施例１では、第一のレーザー光使用時の光利用効率は７９．２％、第二のレーザー光使用時の光利用効率は５８．７％、第三のレーザー光使用時の光利用効率は６４．７％確保されている。このように、実施例１の対物光学系３０は、各光ディスクＤ１〜Ｄ３に対する情報の記録または再生時において優れた光学特性を有する。
【実施例２】
【００９３】
実施例２の光情報記録再生装置１００に搭載される対物光学系３０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示される。実施例２において対物光学系３０は、上述したように、位相輪帯板１０に設けられた輪帯構造と同様の輪帯構造が少なくとも一面に設けられた対物レンズ２０単体で構成される。実施例２では、該輪帯構造は、対物レンズ２０の第一面２１に設けられている。実施例２における対物光学系３０の具体的仕様、各光ディスク使用時における具体的数値構成、および非球面形状を規定する各係数、は表９から表１３に示される。
【００９４】
【表９】
2009199707.tif 000012
【表１０】
2009199707.tif 000013
【表１１】
2009199707.tif 000014
【表１２】
2009199707.tif 000015
【表１３】
2009199707.tif 000016
【００９５】
実施例２の対物レンズ２０の第一面２１は、実施例１と同様に、光軸を含む第一領域、第一領域の外側に形成される第二領域、第一面１１の最も外側に位置する第三領域の３領域から構成される。第一〜第三の各領域の範囲は、光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
第一領域：０．０００≦ｈ≦１．１６０
第二領域：１．１６０＜ｈ≦１．４７０
第三領域：１．４７０＜ｈ≦１．８７０
各領域が持つ機能は、実施例１における各領域と同質である。
【００９６】
実施例２の対物レンズ２０の第一面２１の各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数Ｐｉ２は表１４に、各波長のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数ｍは表１５に示される。
【００９７】
【表１４】
2009199707.tif 000017
【表１５】
2009199707.tif 000018
【００９８】
表１４、表１５に示されるように、第一面２１の第一、第二の各領域にはそれぞれ、第１と第２の光路差関数を重ね合わせることにより得られる形状の輪帯構造が設けられている。また、第一面１１の第三領域には、一種類の光路差関数によって得られる形状の輪帯構造が設けられている。なお、対物レンズ２０において、上述した各条件を満足するような輪帯構造は、少なくとも共用領域である第一領域に設けられていれば十分に効果を奏する。
【００９９】
実施例２において、条件（１）および条件（２）の値は、−２．５０となり、条件（１）を満たしている。このため、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ２（図５（ｃ）参照）の十分な確保の両立が達成されている。
【０１００】
実施例２の対物レンズ２０の第一面２１の第一領域に形成される輪帯構造（位相シフト構造）は具体的には表１６に示される。なお、表１６（および実施例３の表２４Ａ、２４Ｂ、実施例４の表３２Ａ、表３２Ｂ）は、実施例１の表８と同種の表であるため、各パラメータの説明は省略する。
【表１６】
2009199707.tif 000019
【０１０１】
実施例２において、表１６に示されるように、該第一領域に形成される輪帯数Ｎ１１は６２個であり、条件（４）および条件（６）の値は、−１５９．８５となり、条件（４）および（６）の何れも満たしている。また、表１６に示されるように、実施例２の対物光学系３０は、条件（３）、条件（５）の値が、それぞれ−０．６４、−１．８３となり、条件（３）および（５）も満たしている。実施例２の対物光学系３０は、条件（３）〜（６）を満たすことにより、第一の光ディスクＤ３使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ２の十分な確保の両立を達成している。
【０１０２】
図６（ａ）〜（ｃ）は、実施例２の光情報記録再生装置１００において、第一〜第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図６（ａ）〜（ｃ）によれば、実施例２の対物光学系３０を搭載した光情報記録再生装置１００は、光ディスクＤ１に対する情報の記録時または再生時に生じる軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。つまり、実施例２の光情報記録再生装置１００は、何れの光ディスク使用時であっても、該光ディスクの記録面上において情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。さらに、実施例２では、第一のレーザー光使用時の光利用効率は７１．２％、第二のレーザー光使用時の光利用効率は６３．９％、第三のレーザー光使用時の光利用効率は６９．０％確保されている。このように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３について優れた特性が得られる。
【実施例３】
【０１０３】
実施例３の光情報記録再生装置１００に搭載される対物光学系３０は、図７（ａ）〜（ｃ）に示される。実施例３において対物光学系３０は、実施例２と同様に、位相輪帯板１０に設けられた輪帯構造と同様の輪帯構造が第一面２１に設けられた対物レンズ２０単体で構成される。実施例３における対物光学系３０の具体的仕様、各光ディスク使用時における具体的数値構成、および非球面形状を規定する各係数、は表１７から表２１に示される。
【０１０４】
【表１７】
2009199707.tif 000020
【表１８】
2009199707.tif 000021
【表１９】
2009199707.tif 000022
【表２０】
2009199707.tif 000023
【表２１】
2009199707.tif 000024
【０１０５】
実施例３の対物レンズ２０の第一面２１は、実施例１や２と同様に、光軸を含む第一領域、第一領域の外側に形成される第二領域、第一面１１の最も外側に位置する第三領域の３領域から構成される。第一〜第三の各領域の範囲は、光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
第一領域：０．０００≦ｈ≦１．３１０
第二領域：１．３１０＜ｈ≦１．６５０
第三領域：１．６５０＜ｈ≦１．８７０
各領域が持つ機能は、実施例１や２における各領域と同質である。
【０１０６】
実施例３の対物レンズ２０の第一面２１の各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数Ｐｉ２は表２２に、各波長のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数ｍは表２３に示される。
【０１０７】
【表２２】
2009199707.tif 000025
【表２３】
2009199707.tif 000026
【０１０８】
表２２、表２３に示されるように、第一面２１の第一、第二の各領域にはそれぞれ、第１と第２の光路差関数を重ね合わせることにより得られる形状の輪帯構造が設けられている。また、第一面１１の第三領域には、一種類の光路差関数によって得られる形状の輪帯構造が設けられている。なお、対物レンズ２０において、上述した各条件を満足するような輪帯構造は、少なくとも共用領域である第一領域に設けられていれば十分に効果を奏する。
【０１０９】
実施例３において、条件（１）および条件（２）の値は１３６．２５であり、条件（１）および（２）の何れも満たしている。実施例３の対物光学系３０は、条件（１）および（２）を満たすことにより、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ３（図７（ｃ）参照）の十分な確保の両立を達成している。
【０１１０】
実施例３の対物レンズ２０の第一面２１の第一領域に形成される輪帯構造（位相シフト構造）は具体的には表２４Ａ、２４Ｂに示される。なお、表２４Ａ、２４Ｂは、表８や１６と同様に単一の表であるが、行数が多いため便宜上２つに分けて示している。表２４Ａの番号６９の続きは、表２４Ｂの番号７０となる。
【表２４Ａ】
2009199707.tif 000027
【表２４Ｂ】
2009199707.tif 000028
【０１１１】
実施例３において、表１６に示されるように、該第一領域に形成される輪帯数Ｎ１１は１１７個であり、条件（４）および条件（６）の値は、−４９５．７３となり、条件（４）を満たしている。また、実施例３の対物光学系３０は、条件（３）、条件（５）の値が、それぞれ−０．５３、−２．０７となり、条件（３）および（５）も満たしている。実施例３の対物光学系３０は、条件（３）〜（５）を満たすことにより、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ３の十分な確保の両立を達成している。
【０１１２】
図８（ａ）〜（ｃ）は、実施例３の光情報記録再生装置１００において、第一〜第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図８（ａ）〜（ｃ）によれば、実施例３の対物光学系３０を搭載した光情報記録再生装置１００は、光ディスクＤ１に対する情報の記録時または再生時に生じる軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。つまり、実施例３の光情報記録再生装置１００は、何れの光ディスク使用時であっても該光ディスクの記録面上において情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。さらに、実施例３では、第一のレーザー光使用時の光利用効率は６３．４％、第二のレーザー光使用時の光利用効率は６１．６％、第三のレーザー光使用時の光利用効率は８０．９％確保されている。このように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３について優れた特性が得られる。
【実施例４】
【０１１３】
実施例４の光情報記録再生装置１００に搭載される対物光学系３０は、図９（ａ）〜（ｃ）に示される。実施例４において対物光学系３０は、上述したように、位相輪帯板１０に設けられた輪帯構造と同様の輪帯構造が少なくとも一面に設けられた対物レンズ２０単体で構成される。実施例４では、該輪帯構造は、対物レンズ２０の第一面２１に設けられている。実施例４における対物光学系３０の具体的仕様、各光ディスク使用時における具体的数値構成、および非球面形状を規定する各係数、は表２５から表２９に示される。
【０１１４】
【表２５】
2009199707.tif 000029
【表２６】
2009199707.tif 000030
【表２７】
2009199707.tif 000031
【表２８】
2009199707.tif 000032
【表２９】
2009199707.tif 000033
【０１１５】
実施例４の対物レンズ２０の第一面２１は、実施例１と同様に、光軸を含む第一領域、第一領域の外側に形成される第二領域、第一面１１の最も外側に位置する第三領域の３領域から構成される。第一〜第三の各領域の範囲は、光軸からの高さ（つまり有効半径）ｈによって以下のように表される。
第一領域：０．０００≦ｈ≦１．２３０
第二領域：１．２３０＜ｈ≦１．５６０
第三領域：１．５６０＜ｈ≦１．８７０
各領域が持つ機能は、実施例１における各領域と同質である。
【０１１６】
実施例４の対物レンズ２０の第一面２１の各領域における輪帯構造を規定するための光路差関数における光路差関数係数Ｐｉ２は表３０に、各波長のレーザー光で回折効率が最大となる回折次数ｍは表３１に示される。
【０１１７】
【表３０】
2009199707.tif 000034
【表３１】
2009199707.tif 000035
【０１１８】
表３０、表３１に示されるように、第一面２１の第一、第二の各領域にはそれぞれ、第１と第２の光路差関数を重ね合わせることにより得られる形状の輪帯構造が設けられている。また、第一面１１の第三領域には、一種類の光路差関数によって得られる形状の輪帯構造が設けられている。なお、対物レンズ２０において、上述した各条件を満足するような輪帯構造は、少なくとも共用領域である第一領域に設けられていれば十分に効果を奏する。
【０１１９】
実施例４において、条件（１）および条件（２）の値は、６４．００となり、条件（１）および（２）の何れも満たしている。このため、第一の光ディスクＤ１使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ４（図９（ｃ）参照）の十分な確保の両立が達成されている。
【０１２０】
実施例４の対物レンズ２０の第一面２１の第一領域に形成される輪帯構造（位相シフト構造）は具体的には表３２に示される。なお、表３２も表２４Ａ、２４Ｂと同じく表３２Ａ、３２Ｂの２つに分けて示している。表３２Ａの番号７６の続きは、表３２Ｂの番号７７となる。
【表３２Ａ】
2009199707.tif 000036
【表３２Ｂ】
2009199707.tif 000037
【０１２１】
実施例４において、表３２に示されるように、該第一領域に形成される輪帯数Ｎ１１は９４個であり、条件（４）および条件（６）の値は、−３１０．７１となり、条件（４）および（６）の何れも満たしている。また、表３２に示されるように、実施例４の対物光学系３０は、条件（３）、条件（５）の値が、それぞれ−０．６２、−１．８２となり、条件（３）および（５）も満たしている。実施例４の対物光学系３０は、条件（３）〜（６）を満たすことにより、第一の光ディスクＤ３使用時における軸上色収差の良好な補正と、第三の光ディスクＤ３使用時における作動距離ＷＤ４の十分な確保の両立を達成している。
【０１２２】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、実施例４の光情報記録再生装置１００において、第一〜第三の各レーザー光を使用した時に発生する球面収差を表す収差図である。図１０（ａ）〜（ｃ）によれば、実施例４の対物光学系３０を搭載した光情報記録再生装置１００は、光ディスクＤ１に対する情報の記録時または再生時に生じる軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。つまり、実施例４の光情報記録再生装置１００は、何れの光ディスク使用時であっても、該光ディスクの記録面上において情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。さらに、実施例４では、第一のレーザー光使用時の光利用効率は６６．３％、第二のレーザー光使用時の光利用効率は６３．５％、第三のレーザー光使用時の光利用効率は６９．９％確保されている。このように、各光ディスクＤ１〜Ｄ３について優れた特性が得られる。
【０１２３】
以上が本発明の実施形態および該実施形態の具体的実施例の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、実施例１において輪帯構造は位相輪帯板１０の第一面１１に設けられているが、その変形例では、例えば位相輪帯板１０の第二面１２、或いはその両面に設けても、また、位相輪帯板１０だけでなく対物レンズ２０にも輪帯構造を設けてもよい。例えば、位相輪帯板１０の一方の面に第一の光路差関数で規定される回折構造を、対物レンズ２０の一方の面（好ましくは第一面２１）に第二の光路差関数で規定される回折構造を設けるといった変形例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施形態の光情報記録再生装置の概略構成を表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の対物光学系近傍の拡大図である。
【図３】実施例１の対物光学系の、第一〜第三のレーザー光を使用した際に発生する球面収差を表す収差図である。
【図４】比較例の対物光学系の、第一〜第三のレーザー光を使用した際に発生する球面収差を表す収差図である。
【図５】実施例２の対物光学系近傍の拡大図である。
【図６】実施例２の対物光学系の、第一〜第三のレーザー光を使用した際に発生する球面収差を表す収差図である。
【図７】実施例３の対物光学系近傍の拡大図である。
【図８】実施例３の対物光学系の、第一〜第三のレーザー光を使用した際に発生する球面収差を表す収差図である。
【図９】実施例４の対物光学系近傍の拡大図である。
【図１０】実施例４の対物光学系の、第一〜第三のレーザー光を使用した際に発生する球面収差を表す収差図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１Ａ、２Ａ、３Ａ  光源
１０  位相輪帯板
２０  対物レンズ
３０  対物光学系
Ｄ１〜Ｄ３  光ディスク
１００  光情報記録再生装置
【図１】
2009199707.tif 000038
【図２】
2009199707.tif 000039
【図３】
2009199707.tif 000040
【図４】
2009199707.tif 000041
【図５】
2009199707.tif 000042
【図６】
2009199707.tif 000043
【図７】
2009199707.tif 000044
【図８】
2009199707.tif 000045
【図９】
2009199707.tif 000046
【図１０】
2009199707.tif 000047