JP4573211B2 - Objective optical element and optical pickup device - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、光源波長の異なる３つの光源から出射される光束を用いて、３つ以上の異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device, and in particular, information can be recorded and / or reproduced on three or more different optical information recording media using light beams emitted from three light sources having different light source wavelengths. The present invention relates to an optical pickup device.

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５nmのレーザ光源が実用化されつつある。   In recent years, in an optical pickup device, a laser light source used as a light source for reproducing information recorded on an optical disc and recording information on the optical disc has been shortened. For example, a blue-violet semiconductor laser, A laser light source having a wavelength of 405 nm such as a blue-violet SHG laser that performs wavelength conversion of an infrared semiconductor laser using harmonic generation is being put into practical use.

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。   When these blue-violet laser light sources are used, when an objective lens having the same numerical aperture (NA) as that of a DVD (digital versatile disk) is used, it is possible to record information of 15 to 20 GB on an optical disk having a diameter of 12 cm. When the NA of the objective lens is increased to 0.85, 23 to 25 GB of information can be recorded on an optical disk having a diameter of 12 cm. Hereinafter, in this specification, an optical disk and a magneto-optical disk using a blue-violet laser light source are collectively referred to as a “high density optical disk”.

ところで、このような高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスク、ＤＶＤ及びＣＤの３種類の光ディスク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。   By the way, simply saying that information can be appropriately recorded / reproduced with respect to such a high-density optical disc cannot be said to have sufficient value as a product of an optical disc player / recorder. In light of the reality that DVDs and CDs (compact discs) on which a wide variety of information is recorded are currently being sold, it is not possible to record / reproduce information on high-density optical discs. Similarly, making it possible to appropriately record / reproduce information on DVDs and CDs leads to an increase in commercial value as an optical disc player / recorder for high-density optical discs. From such a background, an optical pickup device mounted on an optical disc player / recorder for high density optical discs is suitable while maintaining compatibility with any of the three types of optical discs, high density optical discs, DVDs and CDs. It is desired to have a performance capable of recording / reproducing information.

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手法として、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ものが考えられるが、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。   As a technique for appropriately recording / reproducing information while maintaining compatibility with both high-density optical discs and DVDs, and even CDs, optical systems for high-density optical discs and optical systems for DVDs and CDs are used. It is possible to selectively switch the system according to the recording density of the optical disk for recording / reproducing information. However, since a plurality of optical systems are required, it is disadvantageous for miniaturization and the cost increases.

そこで、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のが好ましいといえる。又、光ディスクに対向して配置される対物光学系を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。   Therefore, in order to simplify the configuration of the optical pickup device and reduce the cost, the optical system for high-density optical discs and the optical system for DVDs and CDs must be shared in compatible optical pickup devices. It can be said that it is preferable to reduce the number of optical components constituting the optical pickup device as much as possible. In addition, it is most advantageous to simplify the configuration of the optical pickup device and to reduce the cost to make the objective optical system arranged facing the optical disc in common.

しかるに、光ピックアップ装置において共通の対物光学素子を用いて互換を実現しようとする場合、それぞれの光ディスクに用いられる光源波長や保護基板厚が異なるため、光ディスクの情報記録面上に良好に収差補正のなされた集光スポットを形成するためには何らかの工夫が必要となる。   However, when compatibility is to be realized by using a common objective optical element in the optical pickup device, the light source wavelength used for each optical disc and the thickness of the protective substrate are different, so that aberration correction is satisfactorily performed on the information recording surface of the optical disc. In order to form the focused spot made, some device is required.

一つの収差補正の態様としては、対物光学素子に入射される光束の発散度合いを変えることが考えられる。かかる収差補正の態様によれば、対物光学素子に入射する光束の発散度合いに応じて、軸外特性が悪化（発散度合いが大きくなるほどトラッキング時にレンズシフトした際のコマ収差が大きく発生）し好ましくないという問題がある。   As one aspect of aberration correction, it is conceivable to change the divergence degree of the light beam incident on the objective optical element. According to such an aberration correction mode, the off-axis characteristics are deteriorated according to the divergence degree of the light beam incident on the objective optical element (the larger the divergence degree is, the more coma aberration occurs when the lens is shifted during tracking), which is not preferable. There is a problem.

別の収差補正の態様としては、対物光学素子の光学面に、回折作用を与える回折構造を設けることである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２９８４２２号公報 Another aspect of aberration correction is to provide a diffractive structure that gives a diffractive action on the optical surface of the objective optical element (for example, see Patent Document 1).
JP 2002-298422 A

ところが、かかる従来技術の技術によれば、対物光学素子に入射する光束が異なる２つの波長である場合には、いずれの光束に対しても良好に球面収差補正を行えるが、異なる３つの波長である光束について、いずれの光束に対しても良好に球面収差補正を行うことは困難である。   However, according to the prior art, when the light beams incident on the objective optical element have two different wavelengths, the spherical aberration can be corrected satisfactorily for any of the light beams, but at three different wavelengths. It is difficult to satisfactorily correct spherical aberration for any light beam.

より具体的に説明すると、例えば高密度光ディスク／ＤＶＤ／ＣＤに使用される光束の波長は、それぞれλ１＝４００ｎｍ程度、λ２＝６５５ｎｍ程度、λ３＝７８５程度となっており、ここでλ１：λ３≒１：２であるため、特許文献１に記載されたようなブレーズ形状の回折構造では、回折効率が最大となる回折次数の比がλ１：λ３＝２：１となる（例えばλ１が６次のときλ３が３次）。また、回折の効果は波長×回折次数の差と回折輪帯のピッチで決まるため、波長λ１とλ３の回折次数が２：１のときは、λ１×２−λ３×１の値が小さくなるため、例えば、ブレーズ化波長を波長λ１の偶数倍に近い値として回折構造を設計した場合、波長λ１の光束と波長λ３の光束における相互の回折作用が小さくなり、同じ対物光学素子を用いて高密度光ディスクとＣＤに対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生を行うことが困難となる。   More specifically, for example, the wavelengths of light beams used for high density optical disc / DVD / CD are about λ1 = 400 nm, λ2 = 655 nm, and λ3 = 785, respectively, where λ1: λ3≈ Since the ratio is 1: 2, in the blazed diffraction structure as described in Patent Document 1, the ratio of the diffraction orders that maximizes the diffraction efficiency is λ1: λ3 = 2: 1 (for example, λ1 is 6th order). When λ3 is third order). Further, since the effect of diffraction is determined by the difference of the wavelength × diffraction order and the pitch of the diffraction zone, when the diffraction orders of the wavelengths λ1 and λ3 are 2: 1, the value of λ1 × 2-λ3 × 1 is small. For example, when the diffractive structure is designed with the blazed wavelength set to a value close to an even multiple of the wavelength λ1, the mutual diffractive action between the light beam with the wavelength λ1 and the light beam with the wavelength λ3 becomes small, and the high density using the same objective optical element It becomes difficult to record and / or reproduce information on the optical disc and the CD, respectively.

一方、波長×回折次数の差が小さい場合であっても、小さい回折作用を利用することで互換を達成することが理論上は可能であるが、この場合、回折輪帯のピッチを小さくする必要があり、それにより光量の低下、レンズの製造が難しくなる、レーザ光源の出力変化等による数ｎｍ程度の微小範囲内での波長変動によって収差が大きく発生する等の問題が生じてしまう。   On the other hand, even if the difference between the wavelength and the diffraction order is small, it is theoretically possible to achieve compatibility by using a small diffraction action, but in this case, it is necessary to reduce the pitch of the diffraction zone. As a result, problems such as a decrease in the amount of light, difficulty in manufacturing a lens, and a large aberration due to a wavelength variation within a few nanometers due to a change in the output of the laser light source occur.

本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、異なる３つの波長である光束を入射させた場合でも、良好な球面収差補正を行える対物光学素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an objective optical element that can correct spherical aberration even when light beams having three different wavelengths are incident. .

請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１（３７０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、波長λ２（６２０ｎｍ＜λ２＜６９０ｎｍ）の第２光源と、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍ）の第３光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置の対物光学素子であって、
前記対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記対物光学素子を介して、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記対物光学素子を介して、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記対物光学素子は、前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与え、波長λ１、λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を与える第１光路差付与構造と、前記波長λ１の光束、前記波長λ２の光束、及び前記波長λ３の光束に対して光路差を与える第２光路差付与構造とを備えており、
前記第２光路差付与構造は鋸歯状の構造であり、
前記波長λ１の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＬ（Ｌ＝２Ｎであって、Ｎは整数）次の回折光の回折効率が最大となり、前記波長λ２の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＭ（Ｍは整数）次の回折光の回折効率が最大となり、前記波長λ３の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＮ次の回折光の回折効率が最大となることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 1 includes a first light source having a wavelength λ1 (370 nm <λ1 <450 nm), a second light source having a wavelength λ2 ( 620 nm <λ2 <690 nm ), and a wavelength λ3 ( 750 nm <λ3 <830 nm ). Objective optical element of an optical pickup device having the third light source and a condensing optical system including the objective optical element,
Recording and / or reproducing information by focusing the light beam from the first light source on the information recording surface of the first optical information recording medium through the protective layer having a thickness of t1 through the objective optical element. Information recording on the second optical information recording medium through the protective layer having a thickness of t2 (t1 ≦ t2), and the light beam from the second light source through the objective optical element. It is possible to record and / or reproduce information by condensing on the surface, and the light flux from the third light source is passed through the objective optical element to a thickness t3 (t2 <t3). It is possible to record and / or reproduce information by focusing on the information recording surface of the third optical information recording medium through the protective layer of
The objective optical element gives a first optical path difference that gives a substantial phase change to the light flux of wavelength λ3 and gives an optical path difference that does not give a substantial phase change to the light flux of wavelengths λ1 and λ2. A structure, and a second optical path difference providing structure that provides an optical path difference for the light flux having the wavelength λ1, the light flux having the wavelength λ2, and the light flux having the wavelength λ3 ,
The second optical path difference providing structure is a sawtooth structure,
When the light beam having the wavelength λ1 passes through the second optical path difference providing structure, the diffraction efficiency of the diffracted light of L (L = 2N, N is an integer) order is maximized, and the light beam having the wavelength λ2 is the first light beam. The diffraction efficiency of M (M is an integer) order diffracted light is maximized when passing through the two optical path difference providing structure, and the Nth order diffracted light when the light beam having the wavelength λ3 passes through the second optical path difference providing structure. The diffraction efficiency is maximized .

本発明によれば、例えば単一の回折構造を用いて、３つの異なる波長の光束全てに対して、適切な情報の記録及び／又は再生を行えるように収差補正を行うことが困難であることに鑑み、本発明では、前記第１光路差付与構造を用いて、予め前記波長λ３の光束に対してのみ実質的な位相の変化を与えるよう光路差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行い、更に前記第２光路差付与構造を用いて、前記波長λ１，λ２の光束に対して主として光路差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行うことにより、それぞれの光路差付与構造における負担を軽減し、トータルで３つの異なる波長の光束全てに対して収差補正を行うことで、適切な情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。   According to the present invention, it is difficult to perform aberration correction so that appropriate information can be recorded and / or reproduced for all three light beams having different wavelengths, for example, using a single diffractive structure. In view of the above, in the present invention, spherical aberration or wavefront aberration is corrected by giving an optical path difference in advance so as to give a substantial phase change only to the light beam having the wavelength λ3 by using the first optical path difference providing structure. Further, by using the second optical path difference providing structure, correction of spherical aberration or wavefront aberration is performed by mainly giving an optical path difference with respect to the light beams having the wavelengths λ1 and λ2. Thus, by performing aberration correction for all three light beams having different wavelengths, appropriate information can be recorded and / or reproduced.

請求項２に記載の対物光学素子は、請求項１に記載の発明において、前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、前記対物光学素子の結像倍率がほぼ同じであるように構成されていることを特徴とする。「ほぼ同じ結像倍率」とは、波長λ２の光束に対して、他の波長の光束の結像倍率の差が±０．００８以内であることをいうものとする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an objective optical element according to the first aspect of the present invention, wherein information is reproduced from the first optical information recording medium, the second optical information recording medium, and the third optical information recording medium. When performing recording, the objective optical element is configured to have substantially the same imaging magnification. “Substantially the same imaging magnification” means that the difference in imaging magnification of light beams of other wavelengths is within ± 0.008 with respect to the light beams of wavelength λ2.

請求項３に記載の対物光学素子は、請求項２に記載の発明において、前記結像倍率が０であることを特徴とする。全ての波長において平行光束が前記対物光学素子に入射するようにすると、前記対物光学素子の軸外特性が向上し、例えばトラック方向に前記対物光学素子がシフトした場合でも、コマ収差や非点収差の発生を抑えることができる。また、複数の光源が１パッケージ化された光源の使用が可能となり、光ピックアップ装置の部品点数の削減、小型化及び低コスト化を実現できる。   An objective optical element according to a third aspect is the invention according to the second aspect, wherein the imaging magnification is zero. When a parallel light beam is incident on the objective optical element at all wavelengths, the off-axis characteristics of the objective optical element are improved. For example, even when the objective optical element is shifted in the track direction, coma and astigmatism. Can be suppressed. Further, it is possible to use a light source in which a plurality of light sources are packaged, so that the number of parts of the optical pickup device can be reduced, and the size and cost can be reduced.

請求項４に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、回折構造であることを特徴とするが、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅ）等でも良い。   The objective optical element according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the first optical path difference providing structure is a diffractive structure, but NPS (Non-Periodic) Surface) or the like.

請求項５に記載の対物光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、所定数の溝からなる不連続部位を光軸を中心として同心円状に周期的に形成することで構成され、前記溝の深さが、前記不連続部位を通過する前記波長λ１及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化が無いように設定され、且つ前記不連続部位を通過する前記波長λ３の光束に対しては実質的な位相の変化があるよう設定されていることを特徴とするので、かかる位相の変化を与えることで、収差補正を行うことができる。階段形状の段差の大きさ、段数を所定の段差とすることで、特定の波長に対して回折作用を有することが可能となる。尚、「実質的な位相の変化がない」とは、全く位相の変化がない場合のみを指すわけではなく、±０．２π以内の位相の変化（望ましくは０．１π以内）であれば含むものとする。また、「実質的な位相の変化がある」とは±０．２πを越える位相の変化を含むものとする。   The objective optical element according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the first optical path difference providing structure is a concentric circle with a discontinuous portion consisting of a predetermined number of grooves as a center around the optical axis. The depth of the groove is set so that there is no substantial phase change with respect to the light fluxes having the wavelength λ1 and the wavelength λ2 that pass through the discontinuous portion. In addition, since the light flux having the wavelength λ3 passing through the discontinuous portion is set so as to have a substantial phase change, aberration correction can be performed by giving such a phase change. It can be carried out. By setting the size and the number of steps in the staircase shape to a predetermined level, it becomes possible to have a diffractive action for a specific wavelength. Note that “substantially no phase change” does not mean only the case where there is no phase change, but includes any phase change within ± 0.2π (preferably within 0.1π). Shall be. Further, “substantial phase change” includes a phase change exceeding ± 0.2π.

請求項６に記載の対物光学素子は、請求項５に記載の発明において、前記第１光路差付与構造が形成されている光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１光路差付与構造における前記溝の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をｍ１（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．７×ｄ≦ｄ１≦５．３×ｄ （１）
２≦ｍ１≦５ （２）
を満たすことを特徴とする。例えばｍ１＝２と、分割数が少なくなれば、前記対物光学素子を製造しやすいという利点がある。 The objective optical element according to claim 6 is the objective optical element according to claim 5, wherein the refractive index for the wavelength λ1 of the optical element on which the first optical path difference providing structure is formed is n1, and the first optical path difference is provided. When the step amount in the optical axis direction of the groove in the structure is d1, the number of discontinuous portions is m1 (integer), and d = λ1 / (n1-1),
4.7 * d <= d1 <= 5.3 * d (1)
2 ≦ m1 ≦ 5 (2)
It is characterized by satisfying. For example, if m1 = 2 and the number of divisions is reduced, there is an advantage that the objective optical element can be easily manufactured.

すなわち、波長λ１の回折効率が最大となる回折次数を偶数となるようにすれば、前記第２光路差付与構造を通過する波長λ１、λ３の光束はともに回折効率が高くなり、一方、第１光路差付与構造では、波長λ３にのみ整数倍でない波長差を付与（他の２波長には整数倍の波長差を付与）することで、前記第１光路差付与構造を通過することにより、補正不足となった波長の光束の収差補正を行うことができる。 That is , if the diffraction order at which the diffraction efficiency of the wavelength λ1 is maximized is an even number, the light beams of the wavelengths λ1 and λ3 that pass through the second optical path difference providing structure have high diffraction efficiency, while the first In the optical path difference providing structure, a wavelength difference that is not an integral multiple is given only to the wavelength λ3 (an integral multiple wavelength difference is given to the other two wavelengths), thereby correcting by passing through the first optical path difference providing structure. It is possible to correct the aberration of the light flux having the insufficient wavelength.

請求項７に記載の対物光学素子は、請求項1〜６のいずれかに記載の発明において、Ｌ＝２、Ｍ＝１、Ｎ＝１であることを特徴とする。 An objective optical element according to a seventh aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, L = 2, M = 1, and N = 1.

請求項８に記載の対物光学素子は、請求項1〜６のいずれかに記載の発明において、Ｌ＝６、Ｍ＝４、Ｎ＝３であることを特徴とする。 The objective optical element according to an eighth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, L = 6, M = 4, and N = 3.

請求項９に記載の対物光学素子は、請求項1〜６のいずれかに記載の発明において、Ｌ＝８、Ｍ＝５、Ｎ＝４であることを特徴とする。 An objective optical element according to a ninth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, L = 8, M = 5, and N = 4.

請求項１０に記載の対物光学素子は、請求項1〜６のいずれかに記載の発明において、Ｌ＝１０、Ｍ＝６、Ｎ＝５であることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 10 is the invention according to claim 1, characterized in that L = 10, M = 6, a N = 5.

請求項１１に記載の対物光学素子は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記第２光路差付与構造を通過する前記波長λ１の前記Ｌ次回折光、前記波長λ２の前記Ｍ次回折光、及び前記波長λ３の前記Ｎ次回折光の回折効率を、それぞれη１、η２及びη３としたとき、η１＞８０％、η２＞７０％及びη３＞８０％であることを特徴とする。光ディスクの再生／記録に不要な光束、即ち光ディスクの再生／記録に使用しない回折効率の低い光束が増えると、信号にノイズが多くなりＳ／Ｎが悪くなる。そのため、Ｓ／Ｎがより良くなるよう、回折効率η１、η２ができるだけ高い光束とすることが好ましい。例えば、対物光学素子を透過した入射光が情報記録面で反射され、再び対物光学素子を透過する際の回折効率が５０％以上あることが好ましい。更に、第１光路差付与構造により、λ３のＮ次回折光に対して回折作用が生じる際の効率低下が見込まれる為、回折効率η３については、できるだけ高い光束とすることが好ましい。 The objective optical element according to claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the L-order diffracted light of the wavelength λ1 to pass through the second optical path difference providing structure, the M of the wavelength λ2 When the diffraction efficiencies of the next-order diffracted light and the N-th order diffracted light having the wavelength λ3 are η1, η2 and η3, respectively, η1> 80%, η2> 70% and η3> 80%. When a light beam unnecessary for reproduction / recording of the optical disk, that is, a light beam with low diffraction efficiency that is not used for reproduction / recording of the optical disk increases, noise increases in the signal and S / N deteriorates. For this reason, it is preferable to use a luminous flux having as high a diffraction efficiency η1 and η2 as possible so as to improve the S / N ratio. For example, it is preferable that the incident light transmitted through the objective optical element is reflected by the information recording surface and has a diffraction efficiency of 50% or more when transmitted through the objective optical element again. Furthermore, since the first optical path difference providing structure is expected to reduce the efficiency when diffractive action occurs with respect to the Nth-order diffracted light of λ3, it is preferable that the diffraction efficiency η3 be as high as possible.

請求項１２に記載の対物光学素子は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は光源側に配置される第１光学素子と、光情報記録媒体側に配置される第２光学素子の２つの素子で構成されることを特徴とする。前記対物光学素子を２つ以上の光学素子から構成することで、補正機能の自由度が大きくなり、設計、性能上で有利になるが、前記対物素子は単一の素子から形成されていても良い。 The objective optical element according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11 , wherein the objective optical element is disposed on the first optical element disposed on the light source side and on the optical information recording medium side. The second optical element is composed of two elements. By configuring the objective optical element from two or more optical elements, the degree of freedom of the correction function is increased, which is advantageous in terms of design and performance. However, the objective element may be formed from a single element. good.

請求項１３に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、前記第１光学素子に前記第１光路差付与構造を、前記第２光学素子に前記第２光路差付与構造を備えることを特徴とする。１つの光学素子に１つの光路差付与構造を設けることで、１つ光学素子に２つの回折構造を設ける場合に比べ、光学素子単体の成形誤差の許容範囲を大きくすることが可能となる。 The objective optical element according to a thirteenth aspect is the invention according to the twelfth aspect , wherein the first optical element is provided with the first optical path difference providing structure, and the second optical element is provided with the second optical path difference providing structure. It is characterized by that. By providing one optical path difference providing structure in one optical element, it becomes possible to increase the allowable range of the molding error of the optical element alone, compared to the case where two diffractive structures are provided in one optical element.

請求項１４に記載の対物光学素子は、請求項１２に記載の発明において、前記第１光学素子の１面に前記第１光路差付与構造を、他面に前記第２光路差付与構造を備えることを特徴とする。ガラスレンズ等の回折形状を作ることが困難である対物レンズを第２光学素子とした場合に、有効な構成である。 The objective optical element according to claim 14 is the invention according to claim 12 , wherein the first optical path difference providing structure is provided on one surface of the first optical element, and the second optical path difference providing structure is provided on the other surface. It is characterized by that. This is an effective configuration when an objective lens such as a glass lens that is difficult to produce a diffractive shape is used as the second optical element.

請求項１５に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記第１光学素子の光源側の光学面に前記第１光路差付与構造が設けられていることを特徴とする。例えば溝状の光路差付与構造は、鋸歯状の光路差付与構造に比べ光軸方向の段差量が大きくなり、斜入射による光線のケラレが生じる。これにより回折効率の低下が生じる。それを低減するためには波長λ１、λ２、λ３の光束が、ほぼ同じ発散度で入射される位置に溝状の構造を設けることが望ましいのである。 The objective optical element according to claim 15 is the invention according to any one of claims 12 to 14 , wherein the first optical path difference providing structure is provided on the optical surface on the light source side of the first optical element. It is characterized by. For example, the groove-shaped optical path difference providing structure has a larger step amount in the optical axis direction than the sawtooth optical path difference providing structure, and vignetting occurs due to oblique incidence. This causes a decrease in diffraction efficiency. In order to reduce this, it is desirable to provide a groove-like structure at a position where light beams of wavelengths λ1, λ2, and λ3 are incident with substantially the same divergence.

請求項１６に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１５のいずれかに記載の発明において、前記第１光学素子の前記波長λ１に対する焦点距離をｆ１１、前記第２光学素子の焦点距離をｆ１２としたとき、
｜ｆ１２／ｆ１１｜＜０．１ 且つ ｜１／ｆ１１｜＜０．０２ （６）
を満たすことを特徴とする。前記第１光学素子のパワーを弱くすることで、２つの光学素子間の取付け誤差を抑えることができ、それにより組み立てが比較的簡単になる。 The objective optical element according to claim 16 is the invention according to any one of claims 12 to 15 , wherein the focal length of the first optical element with respect to the wavelength λ1 is f11, and the focal length of the second optical element is f12. When
| F12 / f11 | <0.1 and | 1 / f11 | <0.02 (6)
It is characterized by satisfying. By reducing the power of the first optical element, it is possible to suppress an attachment error between the two optical elements, thereby making assembly relatively easy.

請求項１７に記載の対物光学素子は、請求項１２〜１６のいずれかに記載の発明において、前記第１光学素子の少なくとも１面は近軸の曲率半径がほぼ無限大であることを特徴とする。前記第１光学素子のパワーを弱くすることで、２つの光学素子間の取付け誤差を抑えることができ、それにより組み立てが比較的簡単になる。本明細書において「ほぼ無限大」とは、光軸上での曲率半径が２００ｍｍ以上であることを指すものである。より好ましい曲率半径は５００ｍｍ以上であり、更に平面であることがより好ましい。 The objective optical element according to claim 17 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 12 to 16 , at least one surface of the first optical element has a paraxial radius of curvature of almost infinite. To do. By reducing the power of the first optical element, it is possible to suppress an attachment error between the two optical elements, thereby making assembly relatively easy. In this specification, “almost infinite” means that the radius of curvature on the optical axis is 200 mm or more. A more preferable radius of curvature is 500 mm or more, and a more preferable plane is more preferable.

請求項１８に記載の対物光学素子は、請求項１〜１７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子は第３光路差付与構造を備え、前記第３光路差付与構造は、光軸方向の断面形状が階段形状で光軸を中心とする複数の輪帯から構成され、前記波長λ１の入射光束が前記各輪帯を通過する際に波長λ１のＰ倍の光路差を付与し、前記波長λ２の入射光束が前記各輪帯を通過する際に波長λ２のＱ倍の光路差を付与するように設定され（Ｐ、Ｑは自然数）、Ｐ＝５、Ｑ＝３又はＰ＝８、Ｑ＝５或いはＰ＝１０、Ｑ＝６であることを特徴とする。本明細書において、「Ｐ倍」、「Ｑ倍」とは、単にその値だけを示すのではなく、例えばその値から±０．１２の範囲にあるものも含むものとする。 The objective optical element according to claim 18 is the invention according to any one of claims 1 to 17 , wherein the objective optical element includes a third optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure has an optical axis. The cross-sectional shape of the direction is a stepped shape and is composed of a plurality of annular zones centering on the optical axis, and when the incident light flux with the wavelength λ1 passes through each annular zone, an optical path difference of P times the wavelength λ1 is given, It is set so as to give an optical path difference of Q times the wavelength λ2 when the incident light beam having the wavelength λ2 passes through each ring zone (P and Q are natural numbers), and P = 5, Q = 3 or P = 8 , Q = 5 or P = 10 and Q = 6. In this specification, “P-fold” and “Q-fold” do not simply indicate the values, but also include those within the range of ± 0.12 from the values, for example.

前記第３光路差付与構造は、前記第１、第２光路差付与構造により生じうる数ｎｍの波長変動による収差発生を低減させるために設ける。ここで、光が光学面に垂直に入射した場合、回折構造を通過する波長λ１、λ２の光の屈折は下記の式（６）（７）の差で表される。
−ｎ１×ｓｉｎθ１＝λ１／ｐ （６）
−ｎ２×ｓｉｎθ２＝（Ｑ／Ｐ）×λ２／ｐ （７）
ｎ１、ｎ２：それぞれ波長λ１、λ２での光学素子の屈折率
θ１、θ２：それぞれ波長λ１、λ２の出射角
Ｐ、Ｑ ：それぞれ波長λ１、λ２の回折次数
ｐ ：回折輪帯のピッチ The third optical path difference providing structure is provided in order to reduce the occurrence of aberration due to a wavelength variation of several nm that can be generated by the first and second optical path difference providing structures. Here, when light is incident perpendicularly to the optical surface, the refraction of light having wavelengths λ1 and λ2 that pass through the diffractive structure is expressed by the difference between the following equations (6) and (7).
−n1 × sin θ1 = λ1 / p (6)
−n2 × sin θ2 = (Q / P) × λ2 / p (7)
n1, n2: Refractive indices θ1, θ2 of the optical elements at wavelengths λ1, λ2, respectively: Emission angles P, Q of the wavelengths λ1, λ2, respectively: Diffraction orders p of the wavelengths λ1, λ2, respectively: Pitch of the diffraction zone

波長変化＞＞屈折率変化であるから、回折構造による屈曲（出射角）は波長の変化に依存しており、回折構造を備えた対物レンズでは、波長差を利用して収差補正を可能としている。例えばλ１＝４０５ｎｍ、λ２＝６５５ｎｍとしたとき、Ｐ＝１、Ｑ＝１であればλ１、（Ｑ／Ｐ）×λ２の差は２５０ｎｍであるが、Ｐ＝５、Ｑ＝３では−１２ｎｍ、Ｐ＝８、Ｑ＝５では４ｎｍ、Ｐ＝１０、Ｑ＝６では−１２ｎｍとなり、波長λ１、λ２間での回折作用が等しくなり、相互の回折作用がほとんどないものとして扱える。これを利用し、各波長での数ｎｍ程度の波長変動の補正を可能とする。これ以外の回折次数だと、狙い通りの補正が難しい場合もある。   Since wavelength change >> refractive index change, bending (exit angle) due to the diffractive structure depends on the wavelength change, and the objective lens having the diffractive structure can correct the aberration by utilizing the wavelength difference. . For example, when λ1 = 405 nm and λ2 = 655 nm, the difference between λ1 and (Q / P) × λ2 is 250 nm when P = 1 and Q = 1, but −12 nm when P = 5 and Q = 3, When P = 8 and Q = 5, the wavelength is 4 nm, and when P = 10 and Q = 6, the wavelength is -12 nm. The diffraction effects between the wavelengths λ1 and λ2 are equal and can be handled as having almost no mutual diffraction effect. By utilizing this, it is possible to correct a wavelength variation of about several nanometers at each wavelength. If the diffraction order is other than this, correction as intended may be difficult.

請求項１９に記載の対物光学素子は、請求項１８に記載の発明において、前記第１光路差付与構造を、第１の光路差関数φ₁（ｈ）を用いて、
φ₁（ｈ）＝（Ａ₂×ｈ²＋Ａ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ａ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｍ
（ｈ：光軸からの高さ、Ａ_2i：光路差関数の係数、ｉ：自然数、λ：ブレーズ化波長）と表し、
前記第３光路差付与構造を、第２の光路差関数φ（ｈ）を用いて、
φ（ｈ）＝（Ｂ₂×ｈ²＋Ｂ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ｂ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｐ
（ｈ：光軸からの高さ、Ｂ_2i：光路差関数の係数、ｉ：自然数、λ：ブレーズ化波長）と表し、
前記第１光情報記録媒体側の開口数となる光軸からの高さをｈｍａｘとしたときに、係数Ａ₂＝０を代入した場合に得られるφ₁（ｈｍａｘ）と、係数Ｂ₂＝０を代入した場合に得られるφ（ｈｍａｘ）とは符号が異なることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 19 is the objective optical element according to claim 18 , wherein the first optical path difference providing structure is formed using a _first optical path difference function φ ₁ (h).
φ ₁ (h) = (A ₂ × h ² + A ₄ × h ⁴ +... + A _2i × h ²ⁱ ) × λ × M
(H: height from the optical axis, A _2i : coefficient of optical path difference function, i: natural number, λ: blazed wavelength)
Using the second optical path difference function φ (h), the third optical path difference providing structure is
φ (h) = (B ₂ × h ² + B ₄ × h ⁴ +... + B _2i × h ²ⁱ ) × λ × P
(H: height from the optical axis, B _2i : coefficient of optical path difference function, i: natural number, λ: blazed wavelength)
Φ ₁ (hmax) obtained when substituting coefficient A ₂ = 0 and coefficient B ₂ = 0, where hmax is the height from the optical axis serving as the numerical aperture on the first optical information recording medium side. The sign is different from φ (hmax) obtained when substituting.

請求項２０に記載の対物光学素子は、請求項１９に記載の発明において、前記第１の光路差関数の係数Ａ₂≠０であることを特徴とする。 An objective optical element according to a twentieth aspect is characterized in that, in the invention according to the nineteenth aspect , the coefficient A ₂ ≠ 0 of the first optical path difference function.

請求項２１に記載の対物光学素子は、請求項１９又は２０に記載の発明において、前記第２の光路差関数の係数Ｂ₂≠０であることを特徴とする。 The objective optical element according to claim 21 is characterized in that, in the invention according to claim 19 or 20 , the coefficient B ₂ ≠ 0 of the second optical path difference function.

請求項２２に記載の対物光学素子は、請求項１〜２１のいずれかに記載の発明において、前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合における、前記Ｎ次の回折光の光束の焦点位置と、（Ｎ±１）次の光束の焦点位置とは、光軸方向に０．０１ｍｍ以上離れて集光することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 22 is the Nth-order in the case where information is reproduced and / or recorded on the third optical information recording medium according to any one of claims 1 to 21. The focal position of the light beam of the diffracted light and the focal position of the (N ± 1) -order light beam are condensed at a distance of 0.01 mm or more in the optical axis direction.

請求項２３に記載の対物光学素子は、請求項１〜２２のいずれかに記載の発明において、前記対物光学素子の光学面の少なくとも１つは、波長に応じた開口制限機能を有することを特徴とする。 The objective optical element according to claim 23 is the invention according to any one of claims 1 to 22 , wherein at least one of the optical surfaces of the objective optical element has an aperture limiting function according to a wavelength. And

請求項２４に記載の対物光学素子は、請求項２３に記載の発明において、前記開口制限機能は、特定波長のみを透過するダイクロイックフィルタの機能であることを特徴とする。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the invention according to the twenty- third aspect, the aperture limiting function is a function of a dichroic filter that transmits only a specific wavelength.

請求項２５に記載の対物光学素子は、請求項２４に記載の発明において、前記開口制限機能は、回折構造により所定の波長の光束をフレア化する機能であることを特徴とする。 An objective optical element according to a twenty-fifth aspect is the invention according to the twenty-fourth aspect , wherein the aperture limiting function is a function of flaring a light beam having a predetermined wavelength by a diffractive structure.

請求項２６に記載の対物光学素子は、請求項２５に記載の発明において、前記対物光学素子の少なくともひとつの光学面は光軸を含み光軸を中心とする同心円状の中央領域と、前記中央領域の周辺に位置し、前記所定の波長の光束をフレア化する回折構造を有する周辺領域の少なくとも２つの領域を備え、前記周辺領域を通過した前記波長λ３の光束はフレア化されることを特徴とする。 An objective optical element according to a twenty-sixth aspect is the invention according to the twenty-fifth aspect, wherein at least one optical surface of the objective optical element includes an optical axis, a concentric central region centered on the optical axis, and the central It is provided with at least two regions of a peripheral region located at the periphery of the region and having a diffraction structure for flaring the light beam of the predetermined wavelength, and the light beam of the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region is flared. And

本明細書において、「フレア成分（フレア光）」とは、所定の情報記録面上での記録又は再生に必要なスポット形成に寄与しないような作用が及ぼされた所定開口数以上の光束のことであり、例えばＣＤの記録又は再生の場合にあっては当該ＣＤの記録又は再生に必要な開口数が０〜０．４３もしくは０．４５よりも高開口数に対応する入射光束に対して、波面収差が０．０７λｒｍｓ（この場合、λはＣＤ使用波長）以上の収差を生じさせる光束を指す。「フレア化」とは入射光束をこのような収差を生じさせる光束として情報記録面に対して照射させる様な特性とする事を言う。 In this specification, “flare component (flare light)” refers to a light flux having a predetermined numerical aperture or more that has an effect that does not contribute to spot formation necessary for recording or reproduction on a predetermined information recording surface. For example, in the case of recording or reproducing a CD, the numerical aperture necessary for recording or reproducing the CD is 0 to 0.43 or 0.45 or higher than the incident light beam corresponding to a numerical aperture higher than 0.45. It refers to a light beam that causes an aberration of which the wavefront aberration is 0.07λrms (in this case, λ is the CD use wavelength) or more. “Flare” means to make the incident light beam have such a characteristic as to irradiate the information recording surface as a light beam causing such aberration.

請求項２７に記載の対物光学素子は、請求項２６に記載の発明において、前記中央領域には前記第１光路差付与構造を有することを特徴とする。 An objective optical element according to a twenty-seventh aspect is the invention according to the twenty-sixth aspect , wherein the central region has the first optical path difference providing structure.

請求項２８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜２７のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする。 An optical pickup device according to a twenty-eighth aspect is characterized by using the objective optical element according to any one of the first to twenty-seventh aspects.

本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。   In this specification, the objective optical element is, in a narrow sense, a light collecting action arranged to face the optical information recording medium at the position closest to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device. In a broad sense, it refers to an optical element that can be actuated at least in the optical axis direction by an actuator.

本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ）の他に、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ブルーレイディスク、以下ではＢＤともいう）も含むものとする。第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。尚、本明細書中、保護層の厚さというときは、厚さ０ｍｍも含めるものとする。   In this specification, the first optical information recording medium is a standard in which information is recorded / reproduced by an objective optical element having an NA of 0.65 to 0.67, and the thickness of the protective layer is about 0.6 mm. In addition to optical discs (for example, HD DVD), standard optical discs (for example, Blu-ray discs, etc.) in which information is recorded / reproduced by an objective optical element with NA of 0.85 and the thickness of the protective layer is about 0.1 mm. BD). The second optical information recording medium includes various DVD optical disks such as DVD-RAM, DVD-R, and DVD-RW, which are also used for reproduction / recording, in addition to DVD-ROM and DVD-Video used exclusively for reproduction. The third optical information recording medium is a CD-type optical disc such as CD-R or CD-RW. In this specification, the thickness of the protective layer includes a thickness of 0 mm.

本発明によれば、異なる３つの波長である光束を入射させた場合でも、良好な球面収差補正を行える対物光学素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an objective optical element that can perform excellent spherical aberration correction even when light beams having three different wavelengths are incident.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、高密度光ディスクＨＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ
（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える第１の光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０７ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．６５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、第２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、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a high-density optical disk HD (first optical disk), DVD (second optical disk), and CD.
It is a figure which shows schematically the structure of 1st optical pick-up apparatus PU which can record / reproduce information appropriately with respect to any (3rd optical disk). The optical specifications of the high-density optical disc HD are the first wavelength λ1 = 407 nm, the thickness t1 = 0.6 mm of the first protective layer PL1, and the numerical aperture NA1 = 0.65. The optical specification of the DVD is the second The wavelength λ2 = 655 nm, the thickness t2 of the second protective layer PL2 = 0.6 mm, the numerical aperture NA2 = 0.65, and the optical specifications of the CD are the third wavelength λ3 = 785 nm and the thickness of the third protective layer PL3. The length t3 = 1.2 mm and the numerical aperture NA3 = 0.51.

光ピックアップ装置ＰＵは、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザ（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザ（第３光源）とを１つのパッケージに収容したレーザユニット２Ｌ１Ｐ、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１光検出器ＰＤ１、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２及びＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２光検出器ＰＤ２、収差補正素子Ｌ１（第１光学素子）とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面非球面の集光素子Ｌ２（第２光学素子）とから構成された対物光学素子ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１〜第４偏光ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ４、第１〜第３コリメートレンズＣＯＬ１〜ＣＯＬ３、第１センサーレンズＳＥＮ１、第２センサーレンズＳＥＮ２等から概略構成されている。   The optical pickup device PU is a blue-violet semiconductor laser LD1 (first light source) that emits a laser beam (first beam) of 408 nm that is emitted when information is recorded / reproduced with respect to the high-density optical disk HD. And a red semiconductor laser (second light source) that emits a laser beam (second beam) of 658 nm that is emitted when information is recorded / reproduced, and 785 nm that is emitted when information is recorded / reproduced on a CD. A laser unit 2L1P that accommodates an infrared semiconductor laser (third light source) that emits a laser beam (third beam) in a single package, and a first beam that receives a reflected beam from the information recording surface RL1 of the high-density optical disk HD. Photodetector PD1, second photodetector PD2 that receives the reflected light beam from DVD information recording surface RL2 and CD information recording surface RL3, aberration correction element L1 ( 1 optical element) and a double-sided aspherical condensing element L2 (second optical element) having a function of condensing the laser beam transmitted through the aberration correcting element L1 on the information recording surfaces RL1, RL2, and RL3. The objective optical element OBJ, the biaxial actuator AC1, the stop STO corresponding to the numerical aperture NA1 of the high-density optical disc HD, the first to fourth polarizing beam splitters BS1 to BS4, the first to third collimating lenses COL1 to COL3, the first The sensor lens SEN1, the second sensor lens SEN2, and the like are roughly configured.

光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光ディスクＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ１の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。   When information is recorded / reproduced with respect to the high-density optical disk HD in the optical pickup device PU, the blue-violet semiconductor laser LD1 is caused to emit light as shown by the solid line in FIG. The divergent light beam emitted from the blue-violet semiconductor laser LD1 is converted into a parallel light beam by the first collimating lens COL1, and then transmitted through the first polarizing beam splitter BS1 and transmitted through the second polarizing beam splitter BS2. The diameter of the light beam is regulated by the stop STO, and becomes a spot formed on the information recording surface RL1 via the first protective layer PL1 by the objective optical element OBJ. The effect of the objective optical element OBJ on the light flux having the wavelength λ1 will be described later. The objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed around the objective optical element OBJ.

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、再び対物光学素子ＯＢＪ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差を与えられ、第３コリメートレンズＣＯＬ３により収斂光束に変換され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＨＤに記録された情報を読み取ることができる。   The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL1 passes through the objective optical element OBJ and the second polarizing beam splitter BS2 again, is reflected by the first polarizing beam splitter BS1, and is astigmatized by the sensor lens SEN1. Aberration is given, it is converted into a convergent light beam by the third collimating lens COL3, and converges on the light receiving surface of the first photodetector PD1. The information recorded on the high density optical disk HD can be read using the output signal of the first photodetector PD1.

また、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、まずレーザユニット２Ｌ１Ｐの第２光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図１において点線でその光線経路を描いたように、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ２の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。   When recording / reproducing information with respect to a DVD, first, the second light source of the laser unit 2L1P is caused to emit light. The divergent light beam emitted from the laser unit 2L1P passes through the third polarizing beam splitter and the fourth polarizing beam splitter as depicted by the dotted line in FIG. 1, and is converted into a parallel light beam by the second collimating lens COL2. After that, the light is reflected by the second polarizing beam splitter BS2 and becomes a spot formed on the information recording surface RL2 by the objective optical element OBJ via the second protective layer PL2. The effect of the objective optical element OBJ on the light flux with wavelength λ2 will be described later. The objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed around the objective optical element OBJ. The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL2 passes again through the objective optical element OBJ, is reflected by the second polarization beam splitter BS2, is converted to a convergent light beam by the second collimating lens COL2, and is converted into a fourth polarization beam. Reflected by the splitter BS4, given astigmatism by the second sensor lens SEN2, and converges on the light receiving surface of the second photodetector PD2. And the information recorded on DVD can be read using the output signal of 2nd photodetector PD2.

また、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、レーザユニット２Ｌ１Ｐの第３光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図示していないが、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ３の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。   When recording / reproducing information on / from a CD, the third light source of the laser unit 2L1P is caused to emit light. Although not shown, the divergent light beam emitted from the laser unit 2L1P passes through the third polarization beam splitter and the fourth polarization beam splitter, and is converted into a parallel light beam by the second collimating lens COL2, and then the second polarization beam splitter. It is reflected by BS2 and becomes a spot formed on the information recording surface RL3 via the third protective layer PL3 by the objective optical element OBJ. Note that the effect of the objective optical element OBJ on the light flux having the wavelength λ3 will be described later. The objective optical element OBJ performs focusing and tracking by a biaxial actuator AC1 disposed around the objective optical element OBJ. The reflected light beam modulated by the information pits on the information recording surface RL3 again passes through the objective optical element OBJ, is reflected by the second polarization beam splitter BS2, is converted to a convergent light beam by the second collimating lens COL2, and is converted into a fourth polarization beam. Reflected by the splitter BS4, given astigmatism by the second sensor lens SEN2, and converges on the light receiving surface of the second photodetector PD2. And the information recorded on CD can be read using the output signal of 2nd photodetector PD2.

次に、対物光学素子ＯＢＪの構成について説明する。図２は、対物光学素子ＯＢＪの概略断面図であり、光学面形状は誇張して描かれている。対物光学素子ＯＢＪは、収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とからなる。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。収差補正素子L１と集光素子L２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。   Next, the configuration of the objective optical element OBJ will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the objective optical element OBJ, and the optical surface shape is exaggerated. The objective optical element OBJ includes an aberration correction element L1 and a condensing element L2. Although illustration is omitted, there is a flange portion formed integrally with the optical function portion around each optical function portion (the region of the aberration correction element L1 and the condensing element L2 through which the first light beam passes). And it integrates by joining some flange parts. When integrating the aberration correction element L1 and the condensing element L2, they may be integrated via a separate lens frame.

収差補正素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）は、図２に示すように、ＮＡ３内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって光軸Ｌを含む第１領域（中央領域）Ａ１と、第１領域Ａ１よりも外側の領域に形成される同心円状の第２領域（周辺領域）Ａ２とに区分されている。そして、第１領域Ａ１には第１光路差付与構造としての第１回折構造１０が形成されている。   As shown in FIG. 2, the optical surface S1 (incident surface) of the aberration correction element L1 on the semiconductor laser light source side is concentric with the optical axis L corresponding to the region in NA3 as the center, and includes the optical axis L. The region is divided into a first region (central region) A1 and a concentric second region (peripheral region) A2 formed in a region outside the first region A1. A first diffraction structure 10 as a first optical path difference providing structure is formed in the first region A1.

第１回折構造１０は、同じ深さｄ１の光軸を中心とした同心円状の複数の溝（不連続部）１１からなり、第２回折構造２０は、所定数の段部２１と不連続部位２２とからなる階段構造を内部に有する光軸Ｌを中心とした同心円状の輪帯２３を周期的に形成した構造からなる。   The first diffractive structure 10 includes a plurality of concentric grooves (discontinuous portions) 11 centered on the optical axis having the same depth d1, and the second diffractive structure 20 includes a predetermined number of step portions 21 and discontinuous portions. In this structure, concentric annular zones 23 centering on the optical axis L having a staircase structure formed of 22 are periodically formed.

第１回折構造１０としては、図２に示したもの以外にも、例えば図３に模式的に示すような階段状の構成であっても良い。   The first diffractive structure 10 may have a stepped configuration as schematically shown in FIG. 3, for example, other than that shown in FIG.

第１回折構造１０は、溝１１を通過する波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束のうち、波長λ３の光束に対してのみ実質的に位相差を与え、波長λ１とλ２の光束に対しては実質的に位相差を与えないように設定されている。波長λ３の光束は実質的に位相差を与えられることにより回折作用を受けるので、これにより発生する波長λ３の回折光のうち、最も高い回折効率を有する回折光をＣＤの情報記録及び／又は再生に利用できる。   The first diffractive structure 10 substantially gives a phase difference only to the light beam of wavelength λ3 among the light beams of wavelength λ1, wavelength λ2 and wavelength λ3 passing through the groove 11, and to the light beams of wavelength λ1 and λ2. Is set so as not to substantially give a phase difference. The light beam having the wavelength λ3 is subjected to a diffraction effect by being substantially given a phase difference, so that the diffracted light having the highest diffraction efficiency among the diffracted light having the wavelength λ3 generated thereby is recorded and / or reproduced on the CD. Available to:

具体的には、第１回折構造１０が形成されている収差補正素子Ｌ１の波長λ１の光束に対する屈折率をｎ１、第１回折構造１０における溝１１の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をｍ１（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．７×ｄ≦ｄ１≦５．３×ｄ （１）
２≦ｍ１≦５ （２）
を満たすように設計されている。 Specifically, the refractive index of the aberration correction element L1 on which the first diffractive structure 10 is formed with respect to the light beam having the wavelength λ1 is n1, the step amount in the optical axis direction of the groove 11 in the first diffractive structure 10 is d1, and the discontinuity. When the number of sites is m1 (integer) and d = λ1 / (n1-1),
4.7 * d <= d1 <= 5.3 * d (1)
2 ≦ m1 ≦ 5 (2)
Designed to meet.

これにより、第１回折構造１０の段差ｄ１は波長λ１のほぼ整数倍の深さに設定されることになる。段差ｄ１の深さがこのように設定された溝構造に対して、波長λ１の光束が入射した場合、隣接する段差間ではλ１のほぼ整数倍の光路差が発生することになり、波長λ１の光束には実質的に位相差が与えられないことになるので、波長λ１の入射光束は第１回折構造１０において回折されずにそのまま透過する。また、この回折構造に対して、波長λ２の光束が入射した場合、実質的に位相差が与えられず、同様にそのまま透過する。   As a result, the level difference d1 of the first diffractive structure 10 is set to a depth that is substantially an integral multiple of the wavelength λ1. When a light beam having the wavelength λ1 is incident on the groove structure in which the depth of the step d1 is set in this way, an optical path difference that is an integer multiple of λ1 occurs between adjacent steps, and the wavelength λ1 Since the phase difference is not substantially given to the light beam, the incident light beam having the wavelength λ1 is transmitted without being diffracted by the first diffractive structure 10. In addition, when a light beam having a wavelength λ2 is incident on this diffractive structure, substantially no phase difference is given, and the light is transmitted as it is.

一方、波長λ３の入射光束に対しては溝の深さと不連続部位の数に応じた位相差が生じるので、回折作用を利用して、例えば、高い回折効率を有する波長λ３の回折光を利用してＣＤに対する情報の記録／再生を行なうことができると共に、ＣＤの色収差の補正や温度変化に伴う球面収差の補正を行なうことができる。   On the other hand, a phase difference corresponding to the depth of the groove and the number of discontinuous portions occurs with respect to the incident light beam having the wavelength λ3. Therefore, for example, diffracted light having the wavelength λ3 having high diffraction efficiency is used by using the diffraction action. Thus, it is possible to record / reproduce information with respect to the CD, and it is possible to correct the chromatic aberration of the CD and the spherical aberration accompanying the temperature change.

また、ＣＤに対する情報の記録・再生には、波長λ３の光束のうち第１領域Ａ１を通過した光束のみを利用するので、第２領域Ａ２を通過した波長λ３の光束は不要光となる。そこで、第２領域Ａ２を通過した波長λ３の光束がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光しないように、第２領域Ａ２に形成した回折構造により回折作用を与え、これにより発生する異次の回折光のうち比較的高い回折効率（例えば３０％以上）を持つ回折光をフレア化させることもできる。これにより、対物光学素子ＯＢＪにＮＡ３に関する開口制限機能を持たせることができると共に、かかる回折構造により、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にかけて波長λ３の光束の縦球面収差を不連続なものとすることができ、第２光検出器ＰＤ２における波長λ３の光束の反射光の検出精度を向上させることができる。   For recording / reproducing information with respect to the CD, only the light beam having passed through the first area A1 out of the light flux having the wavelength λ3 is used, so that the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the second area A2 becomes unnecessary light. Therefore, the diffraction structure formed in the second area A2 is given a diffractive action so that the light beam having the wavelength λ3 that has passed through the second area A2 is not condensed on the information recording surface RL3 of the CD. Of the diffracted light, diffracted light having a relatively high diffraction efficiency (for example, 30% or more) can be flared. As a result, the objective optical element OBJ can have an aperture limiting function related to NA3, and the diffraction structure allows the longitudinal spherical aberration of the light beam having the wavelength λ3 to be discontinuous from the first region A1 to the second region A2. This can improve the detection accuracy of the reflected light of the light beam having the wavelength λ3 in the second photodetector PD2.

なお、波長λ３の複数の回折光（例えば＋１次と−１次の回折光）がほぼ同じ回折効率（例えば４０％程度）を有する場合があるが、このような場合には、回折効率が高い複数の回折光の全てあるいはＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光するおそれがある回折光をフレア化することになる。   A plurality of diffracted lights (for example, + 1st order and -1st order diffracted lights) of wavelength λ3 may have substantially the same diffraction efficiency (for example, about 40%). In such a case, the diffraction efficiency is high. All of the plurality of diffracted lights or diffracted light that may be condensed on the information recording surface RL3 of the CD is flared.

一方、収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面Ｓ２（出射面）には、第３光路差付与構造４０が形成されている。第３光路差付与構造４０は、図２に示したような、段差１６の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１７から構成され、光軸Ｌを含む断面形状が階段形状となっており、波長λ１及び波長λ２の入射光束に対して実質的に位相差を与えないようになっている。   On the other hand, a third optical path difference providing structure 40 is formed on the optical surface S2 (outgoing surface) on the optical disc side of the aberration correction element L1. As shown in FIG. 2, the third optical path difference providing structure 40 includes a plurality of annular zones 17 in which the direction of the step 16 is the same within the effective diameter, and the cross-sectional shape including the optical axis L is a stepped shape. Thus, the phase difference is not substantially given to the incident light beams having the wavelengths λ1 and λ2.

具体的には、第３光路差付与構造４０は、波長λ１の入射光束が前記各輪帯１７を通過する際に波長λ１のＰ倍の光路差を付与し、前記波長λ２の入射光束が前記各輪帯を通過する際に波長λ２のＱ倍の光路差を付与するように設定されており、光路差関数φ（ｈ）を用いると、
φ（ｈ）＝（Ｂ₂×ｈ²＋Ｂ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ｂ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｐ
で規定され、係数Ｂ２＝０を代入した場合に、φ（ｈｍａｘ）＞０となるように設計されている。但し、ｈは光軸からの高さ、Ｂ_2iは光路差関数の係数、ｉは自然数、λはブレーズ化波長、ｈｍａｘは高密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１となる光軸Ｌからの高さとする。 Specifically, the third optical path difference providing structure 40 provides an optical path difference of P times the wavelength λ1 when the incident light flux with the wavelength λ1 passes through each annular zone 17, and the incident light flux with the wavelength λ2 is It is set to give an optical path difference of Q times the wavelength λ2 when passing through each annular zone, and using the optical path difference function φ (h),
φ (h) = (B ₂ × h ² + B ₄ × h ⁴ +... + B _2i × h ²ⁱ ) × λ × P
And is designed so that φ (hmax)> 0 when the coefficient B2 = 0 is substituted. However, h is the height from the optical axis, B _2i is the coefficient of the optical path difference function, i is a natural number, λ is the blazed wavelength, and hmax is the height from the optical axis L at which the numerical aperture NA1 of the high-density optical disc HD is obtained. .

ＰとＱの組合せとしては、（Ｐ，Ｑ）＝（５，３）、（８，５）、（１０，６）のいずれかとなる。   The combination of P and Q is (P, Q) = (5, 3), (8, 5), or (10, 6).

尚、第１回折構造１０を、第１の光路差関数φ₁（ｈ）を用いて、
φ₁（ｈ）＝（Ａ₂×ｈ²＋Ａ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ａ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｍ
（ｈ：光軸からの高さ、Ａ_2i：光路差関数の係数、ｉ：自然数、λ：ブレーズ化波長）と表したとき、高密度ディスクＨＤ側の開口数となる光軸からの高さをｈｍａｘとしたときに、係数Ａ₂＝０を代入した場合に得られるφ₁（ｈｍａｘ）と、係数Ｂ₂＝０を代入した場合に得られるφ（ｈｍａｘ）とは符号が異なっている。 Note that the first diffractive structure 10 is expressed by using the _first optical path difference function φ ₁ (h),
φ ₁ (h) = (A ₂ × h ² + A ₄ × h ⁴ +... + A _2i × h ²ⁱ ) × λ × M
When expressed as (h: height from the optical axis, A _2i : coefficient of optical path difference function, i: natural number, λ: blazed wavelength), the height from the optical axis that is the numerical aperture on the high density disc HD side. Is set to hmax, φ ₁ (hmax) obtained when the coefficient A ₂ = 0 is substituted and φ (hmax) obtained when the coefficient B ₂ = 0 is substituted have different signs.

波長λ１及び波長λ２の光束が第２光路差付与構造４０が形成された光学面（本実施の形態においては出射面Ｓ２）に対して垂直に入射した場合、波長λ１及びλ２の光束の回折構造による光の入射角の違いは下記の式（６）（７）の差で表される。
−ｎ１×ｓｉｎθ１＝Ｐ×λ１／ｐ （６）
−ｎ２×ｓｉｎθ２＝Ｑ×λ２／ｐ （７）
ｎ１、ｎ２：波長λ１、λ２での収差補正素子Ｌ１の屈折率
θ１、θ２：波長λ１、λ２の出射角
ｐ ：回折輪帯のピッチ When the light beams having the wavelengths λ1 and λ2 are incident on the optical surface (the output surface S2 in the present embodiment) on which the second optical path difference providing structure 40 is formed perpendicularly, the diffraction structure of the light beams having the wavelengths λ1 and λ2 The difference in the incident angle of light due to is expressed by the difference of the following formulas (6) and (7).
−n1 × sin θ1 = P × λ1 / p (6)
−n2 × sin θ2 = Q × λ2 / p (7)
n1, n2: Refractive index of the aberration correction element L1 at wavelengths λ1, λ2 θ1, θ2: outgoing angles of wavelengths λ1, λ2 p: pitch of diffraction ring zone

一般的に、光学素子の屈折力に対して与える影響は、波長変化に起因するものの方が、光学素子自体の屈折率の変化に起因するものよりも大きいことが知られており、本実施の形態においては、第３光路差付与構造４０による屈曲（出射角）は波長λ１及び波長λ２の波長変化に依存している。   In general, it is known that the effect on the refractive power of the optical element is greater due to the change in wavelength than that due to the change in the refractive index of the optical element itself. In the embodiment, the bending (emission angle) by the third optical path difference providing structure 40 depends on the wavelength change of the wavelengths λ1 and λ2.

例えば、波長λ１＝４０５ｎｍ、波長λ２＝６５５ｎｍとしたとき、（Ｐ，Ｑ）＝（１，１）であればλ１と（Ｑ／Ｐ）×λ２との差は２５０ｎｍとなり、回折作用による各光束の出射角の差が大きくなるが、（Ｐ，Ｑ）＝（５，３）では−１２ｎｍ、（Ｐ，Ｑ）＝（８，５）では４ｎｍ、（Ｐ，Ｑ）＝（１０，６）では−１２ｎｍと小さくなる。従って、（Ｐ，Ｑ）＝（５，３）、（８，５）、（１０，６）のいずれかの組み合わせとすることにより、回折作用による各光束の出射角はほぼ等しくなり、相互の回折作用は実質的にほとんど無いものとして扱うことが可能となる。そこで、上述のように、φ（ｈｍａｘ）＞０となるように第３光路差付与構造を設計することで、波長λ１とλ２の光束に数ｎｍ程度の波長変動が生じた場合に第２光路差付与構造である第２回折構造５０及び第１回折構造１０により発生する収差を第２光路差付与構造４０で低減させることができる。   For example, when the wavelength λ1 = 405 nm and the wavelength λ2 = 655 nm, if (P, Q) = (1,1), the difference between λ1 and (Q / P) × λ2 is 250 nm, and each light flux due to diffraction action Although the difference in the emission angle of (P, Q) = (5,3) is −12 nm, (P, Q) = (8,5) is 4 nm, (P, Q) = (10,6) Then, it becomes as small as -12 nm. Therefore, by using any combination of (P, Q) = (5, 3), (8, 5), and (10, 6), the emission angles of the light beams due to the diffraction action become substantially equal, It becomes possible to treat that there is substantially no diffraction effect. Therefore, as described above, when the third optical path difference providing structure is designed so that φ (hmax)> 0, the second optical path is obtained when a wavelength variation of about several nanometers occurs in the light fluxes with wavelengths λ1 and λ2. The aberration generated by the second diffractive structure 50 and the first diffractive structure 10 that are the difference providing structure can be reduced by the second optical path difference providing structure 40.

集光素子Ｌ２の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）には、図２に示すように、第２回折構造５０が形成されている。第２回折構造５０は、複数の輪帯１５から構成され、光軸Ｌを含む断面形状が鋸歯形状となっている。   A second diffractive structure 50 is formed on the optical surface S1 (incident surface) of the condensing element L2 on the semiconductor laser light source side, as shown in FIG. The second diffractive structure 50 includes a plurality of annular zones 15 and has a sawtooth shape in cross section including the optical axis L.

収差補正素子Ｌ１を通過した波長λ１、λ２及びλ３の各光束は、第２回折構造５０により回折作用を受け、これにより生じる波長λ１の光束のＬ次回折光（Ｌは偶数）は、集光素子Ｌ２の出射面Ｓ２において屈折作用を受けた後、高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に集光スポットを形成し、波長λ２の光束のＭ次回折光（Ｍは整数）は、集光素子Ｌ２の出射面において屈折作用を受けた後、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に集光スポットを形成し、波長λ３の光束のＮ次回折光（Ｎは整数）は、集光素子Ｌ２の出射面において屈折作用を受けた後、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光スポットを形成するようになっている。   The light beams having wavelengths λ1, λ2, and λ3 that have passed through the aberration correction element L1 are diffracted by the second diffractive structure 50, and the L-order diffracted light (L is an even number) of the light beam having the wavelength λ1 generated thereby After being refracted on the exit surface S2 of L2, a condensing spot is formed on the information recording surface RL1 of the high-density optical disc HD, and the M-order diffracted light (M is an integer) of the light flux with wavelength λ2 Then, a condensing spot is formed on the information recording surface RL2 of the DVD, and the Nth order diffracted light (N is an integer) of the light beam having the wavelength λ3 is refracted on the exit surface of the condensing element L2. After receiving the action, a condensing spot is formed on the information recording surface RL3 of the CD.

換言すると、第２回折構造５０は、波長λ１の光束のＬ次回折光が高密度光ディスクＨＤの情報記録面ＲＬ１上に良好な集光スポットを形成するように収差補正を行ない、波長λ２の光束のＭ次回折光が、第１回折構造１０を通過する際に与えられる位相差によりＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に良好な集光スポットを形成するよう収差補正を行い、波長λ３の光束のＮ次回折光がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に良好な集光スポットを形成するように収差補正を行なうように設計されている。   In other words, the second diffractive structure 50 corrects the aberration so that the L-order diffracted light of the light beam having the wavelength λ1 forms a good condensing spot on the information recording surface RL1 of the high-density optical disk HD. Aberration correction is performed so that a good condensing spot is formed on the information recording surface RL2 of the DVD by the phase difference given when the Mth order diffracted light passes through the first diffractive structure 10, and the Nth order diffracted light of the light beam having the wavelength λ3. Is designed to correct aberrations so as to form a good focused spot on the information recording surface RL3 of the CD.

即ち、波長λ１の回折効率が最大となる回折次数を偶数となるようにすれば、第２回折構造５０を通過する波長λ１、λ３の光束はともに回折効率が高くなり、一方、第１回折構造１０では、波長λ３にのみ整数倍でない波長差を付与（他の２波長には整数倍の波長差を付与）することで、前記第１回折構造を通過することで、補正不足となった波長の光束の収差補正を行うことができる。このようなＬ、Ｍ及びＮの組み合わせとしては、（Ｌ，Ｍ，Ｎ）＝（２，１，１）、（６，４，３）、（８，５，４）、（１０，６，５）が挙げられる。   That is, if the diffraction order that maximizes the diffraction efficiency of the wavelength λ1 is an even number, both the light beams of the wavelengths λ1 and λ3 that pass through the second diffractive structure 50 have high diffraction efficiency, while the first diffractive structure. 10, a wavelength that has not been corrected by passing through the first diffraction structure by giving a wavelength difference that is not an integral multiple only to the wavelength λ3 (by giving an integer multiple wavelength difference to the other two wavelengths). The aberration correction of the luminous flux can be performed. Examples of such combinations of L, M, and N include (L, M, N) = (2, 1, 1), (6, 4, 3), (8, 5, 4), (10, 6, 5).

また、上記Ｌ次、Ｍ次及びＮ次の回折光の回折効率をそれぞれη１、η２及びη３としたとき、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとＣＤと間で互換を達成するためには、η１＞８０％、η２＞７０％及びη３＞８０％を満たす回折効率を有すると好ましい。   Further, when the diffraction efficiencies of the L-order, M-order, and N-order diffracted light are η1, η2, and η3, respectively, in order to achieve compatibility between the high-density optical disc HD, DVD, and CD, η1> 80 %, Η2> 70% and η3> 80% are preferable.

なお、本実施の形態では、対物光学素子ＯＢＪを収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とからなる２群構成とした。これにより、回折パワーや屈折パワーを２つの光学素子に分担させることができ、設計の自由度が向上するという利点があるが、これに限らず、対物光学素子ＯＢＪを単玉のレンズで構成し、このレンズの入射面と出射面に上記光路差付与構造や回折構造を設けても良い。   In the present embodiment, the objective optical element OBJ has a two-group configuration including the aberration correction element L1 and the condensing element L2. Thereby, the diffractive power and the refractive power can be shared by the two optical elements, and there is an advantage that the degree of freedom in design is improved. However, the present invention is not limited to this, and the objective optical element OBJ is configured by a single lens. The optical path difference providing structure and the diffractive structure may be provided on the entrance surface and the exit surface of the lens.

また、収差補正素子Ｌ１に第２回折構造５０と第１回折構造１０を設けてもよく、この場合、集光素子Ｌ２をガラスレンズとすることができるので、温度変化による収差の発生を抑制できる。   In addition, the second diffractive structure 50 and the first diffractive structure 10 may be provided in the aberration correcting element L1, and in this case, since the condensing element L2 can be a glass lens, generation of aberration due to temperature change can be suppressed. .

また、本実施の形態のように、収差補正素子Ｌ１の入射Ｓ１に第１回折構造１０を設けることが好ましい。第１回折構造１０を、光軸に直交する段部から形成すれば、鋸歯状の構造に比べて、光軸Ｌ方向の段差量が大きくなり、光束の斜入射によるケラレが生じて回折効率の低下がおきるので、これを防止すべく、各光束が平行光として入射する面に第１回折構造１０を設けることが望ましいためである。   Further, as in the present embodiment, it is preferable to provide the first diffractive structure 10 at the incident S1 of the aberration correction element L1. If the first diffractive structure 10 is formed from a step portion orthogonal to the optical axis, the step amount in the optical axis L direction is larger than that of the sawtooth structure, and vignetting due to oblique incidence of the light flux occurs, resulting in a diffraction efficiency. This is because it is desirable to provide the first diffractive structure 10 on the surface where each light beam enters as parallel light in order to prevent this.

また、収差補正素子Ｌ１の焦点距離をｆ１１、集光素子Ｌ２の焦点距離をｆ１２としたとき、｜ｆ１２／ｆ１１｜＜０．１ 且つ ｜１／ｆ１１｜＜０．０２を満たすように、あるいは、収差補正素子Ｌ１の少なくとも１面の近軸における曲率半径がほぼ無限大となるようにレンズ設計を行なうことが好ましい。このように収差補正素子Ｌ１の屈折力を弱くすることで、収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２との組み付け誤差を抑えることができる。また、光学面の形状が略平面となるので、第１回折構造１０や第２回折構造５０などを光学面上に形成しやすくなる。   Further, when the focal length of the aberration correcting element L1 is f11 and the focal length of the light condensing element L2 is f12, | f12 / f11 | <0.1 and | 1 / f11 | <0.02 are satisfied, or It is preferable to design the lens so that the radius of curvature of the paraxial axis of at least one surface of the aberration correction element L1 is almost infinite. As described above, by reducing the refractive power of the aberration correction element L1, an assembly error between the aberration correction element L1 and the condensing element L2 can be suppressed. In addition, since the shape of the optical surface is substantially flat, the first diffractive structure 10, the second diffractive structure 50, and the like can be easily formed on the optical surface.

また、ＣＤに対して情報の再生及び／又は記録を行う場合における、Ｎ次回折光の焦点位置と、（Ｎ±１）次回折光の焦点位置とを、光軸Ｌ方向に０．０１ｍｍ以上離すことが好ましい。   Further, when reproducing and / or recording information on a CD, the focal position of the Nth order diffracted light and the focal position of the (N ± 1) th order diffracted light are separated by 0.01 mm or more in the optical axis L direction. Is preferred.

また、対物光学素子ＯＢＪを構成する光学素子にダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を取り付けることで、対物光学素子に開口制限機能を持たせることにしても良い。なお、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。   Further, the objective optical element may have an aperture limiting function by attaching a dichroic filter or a liquid crystal phase control element to the optical element constituting the objective optical element OBJ. Although not shown, the optical pickup device PU shown in the above embodiment, the rotation drive device that rotatably holds the optical disc, and the control device that controls the drive of these various devices are installed, so An optical information recording / reproducing apparatus capable of executing at least one of information recording and information reproduction on an optical disk can be obtained.

（実施例１）
次に、実施例について説明する。本実施例は、図２に示すように、対物光学素子ＯＢＪが収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の２群で構成されており、収差補正素子Ｌ１の入射面Ｓ１（第３面）は平面で、出射面Ｓ２（第４面）は非球面で構成されており、集光素子Ｌ２の入射面Ｓ１（第４面）と出射面Ｓ２（第５面）は非球面で構成されている。 Example 1
Next, examples will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the objective optical element OBJ is composed of two groups of an aberration correcting element L1 and a condensing element L2, and the incident surface S1 (third surface) of the aberration correcting element L1 is a flat surface. Thus, the emission surface S2 (fourth surface) is formed of an aspheric surface, and the incident surface S1 (fourth surface) and the output surface S2 (fifth surface) of the light collecting element L2 are formed of an aspheric surface.

収差補正素子Ｌ１の入射面Ｓ１には、第１回折構造１０（第１位相差構造）が形成されており、収差補正素子Ｌ１の出射面Ｓ２には、第３光路差付与構造が形成されており、集光素子Ｌ２の入射面Ｓ１には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の第２回折構造５０（第２位相差構造）が形成されている。表１にレンズデータを示す。表１中のＲｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。 A first diffraction structure 10 (first phase difference structure) is formed on the incident surface S1 of the aberration correction element L1, and a third optical path difference providing structure is formed on the exit surface S2 of the aberration correction element L1. The second diffractive structure 50 (second phase difference structure) having a sawtooth cross section including the optical axis is formed on the incident surface S1 of the light condensing element L2. Table 1 shows lens data. In Table 1, Ri is the radius of curvature, di is the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface, and ni is the refractive index of each surface. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 ⁻³ ) is represented using E (for example, 2.5 × E-3).

尚、集光素子の入射面（第４面）及び出射面（第５面）は、それぞれ数１式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。   Incidentally, the entrance surface (fourth surface) and the exit surface (fifth surface) of the light condensing element are axially symmetric around the optical axis, which are defined by mathematical formulas obtained by substituting the coefficients shown in Table 1 into Formula 1. It is formed as an aspherical surface.

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、Ａ_2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。 Here, X (h) is an axis in the optical axis direction (the light traveling direction is positive), κ is a conical coefficient, A _2i is an aspherical coefficient, and h is a height from the optical axis.

また、第１回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。   Further, the optical path length given to the light flux of each wavelength by the first diffractive structure is defined by a mathematical formula obtained by substituting the coefficient shown in Table 1 into the optical path difference function of Formula 2.

Ｂ_2iは光路差関数の係数である。実施例１の光路差関数を波長４１０ｎｍとし、８次回折でブレーズ化した場合、η１＝９２％（８次回折光）、η２＝８６％（５次回折光）、η３＝９４％（４次回折光）となる光ピックアップ装置を設計することができる。

B _2i is a coefficient of the optical path difference function. When the optical path difference function of Example 1 is set to a wavelength of 410 nm and blazed by 8th order diffraction, η1 = 92% (8th order diffracted light), η2 = 86% (5th order diffracted light), η3 = 94% (4th order diffracted light) An optical pickup device can be designed.

図４は、実施例１における波長λ１の光束光束（ＨＤ）、波長λ２の光束（ＤＶＤ）及び波長λ３の光束（ＣＤ）の縦球面収差図であり、縦軸にＤＶＤ開口径を１とした場合のＮＡ、横軸にＳＡ（ｍｍ）をとって示しており、点線は各光ディスクにおける必要開口径である。図５は、実施例１における波長変動時の波面収差特性を示す図である。   FIG. 4 is a longitudinal spherical aberration diagram of the luminous flux (HD) with the wavelength λ1, the luminous flux (DVD) with the wavelength λ2 and the luminous flux (CD) with the wavelength λ3 in Example 1, and the DVD aperture diameter is 1 on the vertical axis. The NA in this case is shown with SA (mm) on the horizontal axis, and the dotted line is the required opening diameter of each optical disc. FIG. 5 is a diagram illustrating the wavefront aberration characteristics when the wavelength is changed in the first embodiment.

（比較例）
次に、比較例について説明する。本比較例は、１枚の対物レンズに単一の回折構造を設けて球面収差を行う例である。表２にレンズデータを示す。表２中のＲｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、非球面形状及び光路差付与形状は、数１，２に従う。図６に、比較例の縦球面収差図を示し、図７に、比較例の波長変動時の波面収差特性を示す図を示す。 (Comparative example)
Next, a comparative example will be described. This comparative example is an example in which a single diffractive structure is provided on one objective lens to perform spherical aberration. Table 2 shows lens data. In Table 2, Ri is the radius of curvature, di is the position in the optical axis direction from the i-th surface to the (i + 1) -th surface, and ni is the refractive index of each surface. The aspherical shape and the optical path difference providing shape are in accordance with Equations 1 and 2. FIG. 6 shows a longitudinal spherical aberration diagram of the comparative example, and FIG. 7 shows a wavefront aberration characteristic when the wavelength of the comparative example is varied.

図４，図６を比較して、実施例も比較例も全ての光束において、必要開口数内で縦球面収差ＳＡが±０．００５ｍｍ以内に収まるように収差補正されているが、比較例のＣＤの球面収差は連続しており、何らかの開口制限が必要であるが、実施例のＣＤの球面収差は不連続であり、開口制限が必要であることを示している。   4 and 6, in both the example and the comparative example, the aberration is corrected so that the longitudinal spherical aberration SA is within ± 0.005 mm within the necessary numerical aperture in all the light beams. The spherical aberration of CD is continuous, and some aperture limitation is necessary, but the spherical aberration of the CD of the example is discontinuous, indicating that aperture limitation is necessary.

尚、回折構造によって起こる数ｎｍ〜数十ｎｍの波長変化で発生する球面収差の補正を行う光学面などを、必要に応じて設けることができる。   An optical surface or the like for correcting spherical aberration that occurs due to a wavelength change of several nanometers to several tens of nanometers caused by the diffractive structure can be provided as necessary.

本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical pick-up apparatus concerning this Embodiment. 対物光学素子ＯＢＪの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the objective optical element OBJ. 対物光学素子ＯＢＪの変形例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the modification of objective optical element OBJ. 実施例１における波長λ１の光束光束（ＨＤ）、波長λ２の光束（ＤＶＤ）及び波長λ３の光束（ＣＤ）の縦球面収差図である。FIG. 3 is a longitudinal spherical aberration diagram of a luminous flux (HD) with a wavelength λ1, a luminous flux (DVD) with a wavelength λ2, and a luminous flux (CD) with a wavelength λ3 in Example 1. 実施例１における波長変動時の波面収差特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing wavefront aberration characteristics when the wavelength is changed in Example 1. 比較例における波長λ１の光束光束（ＨＤ）、波長λ２の光束（ＤＶＤ）及び波長λ３の光束（ＣＤ）の縦球面収差図である。FIG. 6 is a longitudinal spherical aberration diagram of a luminous flux (HD) having a wavelength λ1, a luminous flux (DVD) having a wavelength λ2, and a luminous flux (CD) having a wavelength λ3 in a comparative example. 比較例における波長変動時の波面収差特性を示す図である。It is a figure which shows the wavefront aberration characteristic at the time of the wavelength fluctuation | variation in a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

ＡＣ１ 軸アクチュエータ
ＢＳ１〜ＢＳ４ 偏光ビームスプリッタ
ＣＯＬ１〜ＣＯＬ３ コリメートレンズ
Ｌ１ 収差補正素子
Ｌ２ 集光素子
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＯＢＪ 対物光学素子
ＰＤ１、ＰＤ２ 光検出器
ＰＵ 光ピックアップ装置
AC1 axis actuators BS1 to BS4 Polarizing beam splitters COL1 to COL3 Collimating lens L1 Aberration correction element L2 Condensing element LD1 Blue-violet semiconductor laser OBJ Objective optical element PD1, PD2 Photodetector PU Optical pickup device

Claims (28)

波長λ１（３７０ｎｍ＜λ１＜４５０ｎｍ）の第１光源と、波長λ２（６２０ｎｍ＜λ２＜６９０ｎｍ）の第２光源と、波長λ３（７５０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍ）の第３光源と、対物光学素子を含む集光光学系とを有する光ピックアップ装置の対物光学素子であって、
前記対物光学素子を介して、前記第１光源からの光束を、厚さｔ１の保護層を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記対物光学素子を介して、前記第２光源からの光束を、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、前記対物光学素子を介して、前記第３光源からの光束を、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び／又は再生を行うことが可能となっており、
前記対物光学素子は、前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与え、波長λ１、λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を与える第１光路差付与構造と、前記波長λ１の光束、前記波長λ２の光束、及び前記波長λ３の光束に対して光路差を与える第２光路差付与構造とを備えており、
前記第２光路差付与構造は鋸歯状の構造であり、
前記波長λ１の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＬ（Ｌ＝２Ｎであって、Ｎは整数）次の回折光の回折効率が最大となり、前記波長λ２の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＭ（Ｍは整数）次の回折光の回折効率が最大となり、前記波長λ３の光束が前記第２光路差付与構造を通過した際にＮ次の回折光の回折効率が最大となることを特徴とする対物光学素子。 A first light source having a wavelength λ1 (370 nm <λ1 <450 nm), a second light source having a wavelength λ2 ( 620 nm <λ2 <690 nm ), a third light source having a wavelength λ3 ( 750 nm <λ3 <830 nm ), and an objective optical element An objective optical element of an optical pickup device having a condensing optical system,
Recording and / or reproducing information by focusing the light beam from the first light source on the information recording surface of the first optical information recording medium through the protective layer having a thickness of t1 through the objective optical element. Information recording on the second optical information recording medium through the protective layer having a thickness of t2 (t1 ≦ t2), and the light beam from the second light source through the objective optical element. It is possible to record and / or reproduce information by condensing on the surface, and the light flux from the third light source is passed through the objective optical element to a thickness t3 (t2 <t3). It is possible to record and / or reproduce information by focusing on the information recording surface of the third optical information recording medium through the protective layer of
The objective optical element gives a first optical path difference that gives a substantial phase change to the light flux of wavelength λ3 and gives an optical path difference that does not give a substantial phase change to the light flux of wavelengths λ1 and λ2. A structure, and a second optical path difference providing structure that provides an optical path difference for the light flux having the wavelength λ1, the light flux having the wavelength λ2, and the light flux having the wavelength λ3 ,
The second optical path difference providing structure is a sawtooth structure,
When the light beam having the wavelength λ1 passes through the second optical path difference providing structure, the diffraction efficiency of the diffracted light of L (L = 2N, N is an integer) order is maximized, and the light beam having the wavelength λ2 is the first light beam. The diffraction efficiency of M (M is an integer) order diffracted light is maximized when passing through the two optical path difference providing structure, and the Nth order diffracted light when the light beam having the wavelength λ3 passes through the second optical path difference providing structure. An objective optical element having the maximum diffraction efficiency . 前記第１光情報記録媒体、前記第２光情報記録媒体及び前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、前記対物光学素子の結像倍率がほぼ同じであるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の対物光学素子。   When information is reproduced and / or recorded on the first optical information recording medium, the second optical information recording medium, and the third optical information recording medium, the imaging magnification of the objective optical element is substantially the same. The objective optical element according to claim 1, wherein the objective optical element is configured as described above. 前記結像倍率が０であることを特徴とする請求項２に記載の対物光学素子。   The objective optical element according to claim 2, wherein the imaging magnification is zero. 前記第１光路差付与構造は、回折構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。   The objective optical element according to claim 1, wherein the first optical path difference providing structure is a diffractive structure. 前記第１光路差付与構造は、所定数の溝からなる不連続部位を光軸を中心として同心円状に周期的に形成することで構成され、前記溝の深さが、前記不連続部位を通過する前記波長λ１及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化が無いように設定され、且つ前記不連続部位を通過する前記波長λ３の光束に対しては実質的な位相の変化があるよう設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物光学素子。   The first optical path difference providing structure is configured by periodically forming a discontinuous portion composed of a predetermined number of grooves concentrically around an optical axis, and the depth of the groove passes through the discontinuous portion. The phase λ1 and the wavelength λ2 are set so as not to have a substantial phase change, and the wavelength λ3 that passes through the discontinuous portion has a substantial phase change. The objective optical element according to claim 1, wherein the objective optical element is set so as to exist. 前記第１光路差付与構造が形成されている光学素子の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記第１光路差付与構造における前記溝の光軸方向の段差量をｄ１、不連続部位の数をｍ１（整数）とし、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．７×ｄ≦ｄ１≦５．３×ｄ （１）
２≦ｍ１≦５ （２）
を満たすことを特徴とする請求項５に記載の対物光学素子。 The refractive index for the wavelength λ1 of the optical element in which the first optical path difference providing structure is formed is n1, the step amount in the optical axis direction of the groove in the first optical path difference providing structure is d1, and the number of discontinuous parts is When m1 (integer) and d = λ1 / (n1-1),
4.7 * d <= d1 <= 5.3 * d (1)
2 ≦ m1 ≦ 5 (2)
The objective optical element according to claim 5, wherein: Ｌ＝２、Ｍ＝１、Ｎ＝１であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。 L = 2, M = 1, the objective optical element according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is N = 1. Ｌ＝６、Ｍ＝４、Ｎ＝３であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。 L = 6, M = 4, the objective optical element according to any one of claims 1 to 6, characterized in that N = 3. Ｌ＝８、Ｍ＝５、Ｎ＝４であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。 L = 8, M = 5, the objective optical element according to any one of claims 1 to 6, characterized in that N = 4. Ｌ＝１０、Ｍ＝６、Ｎ＝５であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の対物光学素子。 L = 10, M = 6, the objective optical element according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is N = 5. 前記第２光路差付与構造を通過する前記波長λ１の前記Ｌ次回折光、前記波長λ２の前記Ｍ次回折光、及び前記波長λ３の前記Ｎ次回折光の回折効率を、それぞれη１、η２及びη３としたとき、η１＞８０％、η２＞７０％及びη３＞８０％であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の対物光学素子。 The diffraction efficiencies of the L-order diffracted light of the wavelength λ1, the M-order diffracted light of the wavelength λ2, and the N-order diffracted light of the wavelength λ3 that pass through the second optical path difference providing structure are η1, η2, and η3, respectively. when, η1> 80%, the objective optical element according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a .eta.2> 70% and .eta.3> 80%. 前記対物光学素子は光源側に配置される第１光学素子と、光情報記録媒体側に配置される第２光学素子の２つの素子で構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の対物光学素子。 A first optical element and the objective optical element is disposed on the light source side, one of the claims 1 to 11, characterized in that it is composed of two elements of the second optical element disposed on an optical information recording medium side An objective optical element according to any one of the above. 前記第１光学素子に前記第１光路差付与構造を、前記第２光学素子に前記第２光路差付与構造を備えることを特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 12 , wherein the first optical element is provided with the first optical path difference providing structure, and the second optical element is provided with the second optical path difference providing structure. 前記第１光学素子の１面に前記第１光路差付与構造を、他面に前記第２光路差付与構造を備えることを特徴とする請求項１２に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 12 , wherein the first optical path difference providing structure is provided on one surface of the first optical element, and the second optical path difference providing structure is provided on the other surface. 前記第１光学素子の光源側の光学面に前記第１光路差付与構造が設けられていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の対物光学素子。 The objective optical element according to any one of claims 12 to 14 , wherein the first optical path difference providing structure is provided on an optical surface on the light source side of the first optical element. 前記第１光学素子の前記波長λ１に対する焦点距離をｆ１１、前記第２光学素子の焦点距離をｆ１２としたとき、
｜ｆ１２／ｆ１１｜＜０．１ 且つ ｜１／ｆ１１｜＜０．０２ （６）
を満たすことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の対物光学素子。 When the focal length of the first optical element with respect to the wavelength λ1 is f11, and the focal length of the second optical element is f12,
| F12 / f11 | <0.1 and | 1 / f11 | <0.02 (6)
The objective optical element according to any one of claims 12 to 15, characterized in that meet. 前記第１光学素子の少なくとも１面は近軸の曲率半径がほぼ無限大であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の対物光学素子。 The objective optical element according to any one of claims 12 to 16 , wherein a paraxial radius of curvature of at least one surface of the first optical element is substantially infinite. 前記対物光学素子は第３光路差付与構造を備え、前記第３光路差付与構造は、光軸方向の断面形状が階段形状で光軸を中心とする複数の輪帯から構成され、前記波長λ１の入射光束が前記各輪帯を通過する際に波長λ１のＰ倍の光路差を付与し、前記波長λ２の入射光束が前記各輪帯を通過する際に波長λ２のＱ倍の光路差を付与するように設定され（Ｐ、Ｑは自然数）、Ｐ＝５、Ｑ＝３又はＰ＝８、Ｑ＝５或いはＰ＝１０、Ｑ＝６であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の対物光学素子。 The objective optical element includes a third optical path difference providing structure, and the third optical path difference providing structure is composed of a plurality of annular zones centering on the optical axis with a cross-sectional shape in the optical axis direction being stepped. When the incident light flux passes through each annular zone, an optical path difference of P times the wavelength λ1 is given, and when the incident luminous flux of wavelength λ2 passes the annular zones, an optical path difference of Q times the wavelength λ2 is given. is set so as to impart (P, Q is a natural number), the P = 5, Q = 3 or P = 8, Q = 5, or P = 10, claim 1-17, characterized in that a Q = 6 The objective optical element according to any one of the above. 前記第１光路差付与構造を、第１の光路差関数φ₁（ｈ）を用いて、
φ₁（ｈ）＝（Ａ₂×ｈ²＋Ａ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ａ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｍ
（ｈ：光軸からの高さ、Ａ_2i：光路差関数の係数、ｉ：自然数、λ：ブレーズ化波長）と表し、
前記第３光路差付与構造を、第２の光路差関数φ（ｈ）を用いて、
φ（ｈ）＝（Ｂ₂×ｈ²＋Ｂ₄×ｈ⁴＋・・・＋Ｂ_2i×ｈ²ⁱ）×λ×Ｐ
（ｈ：光軸からの高さ、Ｂ_2i：光路差関数の係数、ｉ：自然数、λ：ブレーズ化波長）と表し、
前記第１光情報記録媒体側の開口数となる光軸からの高さをｈｍａｘとしたときに、係数Ａ₂＝０を代入した場合に得られるφ₁（ｈｍａｘ）と、係数Ｂ₂＝０を代入した場合に得られるφ（ｈｍａｘ）とは符号が異なることを特徴とする請求項１８に記載の対物光学素子。 Using the first optical path difference function φ ₁ (h), the first optical path difference providing structure is
φ ₁ (h) = (A ₂ × h ² + A ₄ × h ⁴ +... + A _2i × h ²ⁱ ) × λ × M
(H: height from the optical axis, A _2i : coefficient of optical path difference function, i: natural number, λ: blazed wavelength)
Using the second optical path difference function φ (h), the third optical path difference providing structure is
φ (h) = (B ₂ × h ² + B ₄ × h ⁴ +... + B _2i × h ²ⁱ ) × λ × P
(H: height from the optical axis, B _2i : coefficient of optical path difference function, i: natural number, λ: blazed wavelength)
Φ ₁ (hmax) obtained when substituting coefficient A ₂ = 0 and coefficient B ₂ = 0, where hmax is the height from the optical axis serving as the numerical aperture on the first optical information recording medium side. The objective optical element according to claim 18 , wherein the sign is different from φ (hmax) obtained when substituting. 前記第１の光路差関数の係数Ａ₂≠０であることを特徴とする請求項１９に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 19 , wherein a coefficient A _{2 of} the first optical path difference function is not 0. 前記第２の光路差関数の係数Ｂ₂≠０であることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の対物光学素子。 Objective optical element of claim 19 or 20, characterized in that a coefficient B ₂ ≠ 0 in the second optical path difference function. 前記第３光情報記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合における、前記Ｎ次の回折光の光束の焦点位置と、（Ｎ±１）次の光束の焦点位置とは、光軸方向に０．０１ｍｍ以上離れて集光することを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の対物光学素子。 The focal position of the light beam of the Nth order diffracted light and the focal position of the (N ± 1) th light beam when reproducing and / or recording information on the third optical information recording medium are: The objective optical element according to any one of claims 1 to 21 , wherein the objective optical element collects light with a distance of 0.01 mm or more in the axial direction. 前記対物光学素子の光学面の少なくとも１つは、波長に応じた開口制限機能を有することを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の対物光学素子。 Wherein at least one optical surface of the objective optical element, an objective optical element according to any one of claims 1 to 22, characterized in that it has an aperture limiting function according to the wavelength. 前記開口制限機能は、特定波長のみを透過するダイクロイックフィルタの機能であることを特徴とする請求項２３に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 23 , wherein the aperture limiting function is a function of a dichroic filter that transmits only a specific wavelength. 前記開口制限機能は、回折構造により所定の波長の光束をフレア化する機能であることを特徴とする請求項２３に記載の対物光学素子。 The objective optical element according to claim 23 , wherein the aperture limiting function is a function of flaring a light beam having a predetermined wavelength by a diffractive structure. 前記対物光学素子の少なくともひとつの光学面は光軸を含み光軸を中心とする同心円状の中央領域と、前記中央領域の周辺に位置し、前記所定の波長の光束をフレア化する回折構造を有する周辺領域の少なくとも２つの領域を備え、前記周辺領域を通過した前記波長λ３の光束はフレア化されることを特徴とする請求項２５に記載の対物光学素子。 At least one optical surface of the objective optical element includes a concentric central region that includes the optical axis and is centered on the optical axis, and a diffractive structure that is located around the central region and that flares the light beam having the predetermined wavelength. 26. The objective optical element according to claim 25 , wherein the objective optical element includes at least two regions of the peripheral region, and the light flux having the wavelength λ3 that has passed through the peripheral region is flared. 前記中央領域には前記第１光路差付与構造を有することを特徴とする請求項２６に記載の対物光学素子。 27. The objective optical element according to claim 26 , wherein the central region has the first optical path difference providing structure. 請求項１〜２７のいずれかに記載の対物光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。 An optical pickup device using the objective optical element according to any one of claims 1 to 27 .

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