JPWO2009116385A1 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができ、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び対物レンズを提供するために、対物レンズの光学面には、光路差付与構造が形成されており、前記光路差付与構造に前記第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、前記光路差付与構造に前記第２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有し、前記光路差付与構造に前記第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有する。

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置及びそれに用いる対物レンズに関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、約１５ＧＢ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、約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。

尚、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。

高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物レンズ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。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物レンズを得るためには、球面収差の波長依存性を有する光路差付与構造を対物光学系に形成することで、波長の違いや保護層の厚みの違いにより発生する球面収差を低減する必要がある。

特許文献１には、光路差付与構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物レンズを搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
国際公開第２００７／１０２３１５号明細書

然るに、特許文献１に開示された技術によれば、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとに対して互換使用を可能にするために、光路差付与構造を重畳させた非常に複雑な構造を対物レンズに形成している。ところが、特許文献１に開示されているように光路差付与構造を重畳させた場合、２以上の独立した光路差関数を使用して設計することができる為、それぞれの関数によって設計した構造を重ね合わせた場合に、それぞれの関数によって決まる段差の位置が一致せず、光路差付与構造を重ねた位置によっては光軸垂直方向の幅（ピッチ）が狭くなってしまい、光軸方向に深い溝や細い壁が生じ、成形金型の構成が困難になると共に、成形時に金型の奥まで素材が入り込みにくくなる恐れがあり、成形された対物レンズの光学面が理想形状で転写されにくく、所望の光学特性を得ることが困難となる。特に、対物レンズの光学面が理想形状で転写されない場合、面ダレに起因する光量のロスの問題が発生する可能性が有り、この光量のロスをできるだけ低減することが望まれていた。

本発明は、上述の問題を考慮してなされたものであり、対物レンズとして単玉のレンズを用いたとしても、高密度光ディスク（特にＢＤ）とＤＶＤとＣＤ等の、記録密度が異なる３種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置及び対物レンズであって、構成をよりシンプルにすることにより、光量のロスを低減することを可能とし、所望の光学特性を発揮できると共に、その構成の簡素化、低コスト化を実現可能な光ピックアップ装置及び対物レンズを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求の範囲第１項記載の発明は、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０、｜Ｎ｜＝１を満たし、
ＬとＮの正負の符号が異なることを特徴とする。

上述のような第１光路差付与構造を用いることにより、光路差付与構造をシンプルにすることができ、対物レンズの成形金型の加工が容易になり、対物レンズの成形時に樹脂やガラスが金型の末端まで入り込みやすく、製造精度を高めることが出来、設計値に近い光量を得る事が可能となり、光量のロスを減らすことが可能となる。

また、第１光束に対して透過光（０次回折光）が最も多く発生せず、回折光が最も多く発生するため、色収差の補正が行ないやすいという効果も得られる。更に、保護基板の厚さが最も厚い第３光ディスク使用時におけるワーキングディスタンスを長く確保する事が可能となるという効果も得られる。

請求の範囲第２項に記載の対物レンズは、請求の範囲第１項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に集光され、前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に集光され、前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に集光されることを特徴とする。

請求の範囲第３項に記載の対物レンズは、請求の範囲第２項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第４項に記載の対物レンズは、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光ディスクはＢＤであることを特徴とする。

請求の範囲第５項に記載の対物レンズは、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載の発明において、前記対物レンズは単玉のレンズであることを特徴とする。

請求の範囲第６項に記載の対物レンズは、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、第１の基礎構造に、前記第１の基礎構造とは異なる第２の基礎構造を、前記第１の基礎構造の全ての段差部の位置と前記第２基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳することを特徴とする。

例えばブレーズ型形状の回折構造又は階段形状の回折構造のいずれかのみを互換用の対物レンズに形成した場合、回折効率が高い第１光束と第２光束と第３光束の回折次数の組み合わせが定まってしまうため、設計の自由度が低下するという問題がある。本発明のように基礎構造を重畳させることで、任意の回折次数の選択を行うことが出来、設計の自由度が向上すると共に、単一の光路差関数を使用して設計することが可能なため、設計がしやすくなり、また前記光路差付与構造をシンプルにすることができ、対物レンズの成形金型の加工が容易になり、対物レンズの成形時に樹脂やガラスが金型の末端まで入り込みやすく、製造精度を高めることが出来、設計値に近い光量を得る事が可能となり、光量ロスを減らすことが可能となる。

請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置は、第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０、｜Ｎ｜＝１を満たし、
ＬとＮの正負の符号が異なることを特徴とする。

請求の範囲第８項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項に記載の発明において、前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に集光され、前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に集光され、前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に集光されることを特徴とする。

請求の範囲第９項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第８項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする。

請求の範囲第１０項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項から第９項までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光ディスクはＢＤであることを特徴とする。

請求の範囲第１１項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項から第１０項までのいずれか一項に記載の発明において、前記対物レンズは単玉のレンズであることを特徴とする。

請求の範囲第１２項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項から第１１項までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、第１の基礎構造に、前記第１の基礎構造とは異なる第２の基礎構造を、前記第１の基礎構造の全ての段差部の位置と前記第２基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳することを特徴とする。

請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第７項から第１２項までのいずれか一項に記載の発明において、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１）、
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１）
を満たすことを特徴とする。

請求の範囲第１４項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１３項に記載の発明において、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（２）、前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（３）、
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （２）
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （３）
を満たすことを特徴とする。

請求の範囲第１５項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１３項に記載の発明において、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（４）、
−０．１０＜ｍ２＜０ （４）
を満たすことを特徴とする。

請求の範囲第１６項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第１３項又は第１４項に記載の発明において、前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（５）、
−０．１０＜ｍ３＜０ （５）
を満たすことを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。このときの第１光ディスクはＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）又はＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤと記載）、第２光ディスクはＤＶＤである事が好ましく、第３光ディスクはＣＤであることが好ましいが、これに限られない。第１光ディスク、第２光ディスク、又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

ＢＤは、ＮＡ０．８５の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である。また、ＨＤは、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である。更に、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５３程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（６）、（７）、（８）、
０．０７５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍ 又は ０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍ （６）
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ （７）
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ （８）
を満たすことが好ましいが、これに限られない。

本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（９）、（１０）、
１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （９）
１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１ （１０）
を満たすことが好ましい。

また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ又はＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３８０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいうが、これに限られず、２つの光源が収差補正不能なように固定されている状態を広く含むものである。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズのみを有していても良いが、集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していてもよい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。好ましくは、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系であって、更に、アクチュエータにより少なくとも光軸方向に一体的に変異可能とされた光学系を指す。対物レンズは、好ましくは単玉の対物レンズであるが、複数の光学素子から形成されていても良い。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。

また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。

ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。

また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５２乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃^−１）が−２０×１０^−５乃至−５×１０^−５（より好ましくは、−１０×１０^−５乃至−８×１０^−５）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

対物レンズについて、以下に記載する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの周辺領域とを有する。対物レンズの少なくとも一つの光学面が、周辺領域の周りに最周辺領域を有していてもよい。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、含まない領域であってもよい。中央領域、周辺領域、及び最周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図１に示されるように、中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域には第１光路差付与構造が設けられ、周辺領域には第２光路差付与構造が設けられていてもよい。最周辺領域を有する場合、最周辺領域は屈折面であってもよいし、最周辺領域に第３光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、周辺領域、最周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。

対物レンズは、第１光路差付与構造を有する。第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域に設けられていることが好ましい。

第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。第３光路差付与構造は、対物レンズの最周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、最周辺領域の全面に設けられていることである。

また、対物レンズの中央領域に設けられた第１光路差付与構造に加え、対物レンズの周辺領域に第２光路差付与構造を設ける場合、対物レンズの異なる光学面に設けてもよいが、同一の光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。他の観点から捉えると、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、対物レンズの対向する２つの光学面のうち、曲率半径の小さい方の光学面に設けられることが好ましい。

対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束、第２光束及び第３光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。さらに、対物レンズは、対物レンズの第１光路差付与構造が設けられた中央領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２が異なる場合、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差及び／又は第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

また、対物レンズは、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第１光束及び第２光束を、それぞれ集光スポットを形成するように集光する。好ましくは、対物レンズは、対物レンズの第２光路差付与構造が設けられた周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また、対物レンズは、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これを用いて周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光する。また第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束の波長の違いにより発生する色球面収差を補正することが好ましい。

また、好ましい態様として、周辺領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。周辺領域を通過した第３光束が、第３光ディスクの情報記録面上で集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズに第２光路差付与構造が設けられた場合、これにより周辺領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図４に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、好ましくは、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有する。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録及び／又は再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録及び／又は再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。つまり、対物レンズの周辺領域に設けられた第２光路差付与構造を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。しかしながら、上述のようなフレアでなくても、光量密度が高いスポット中心部の周りに、スポット中間部がなく、光量密度がスポット中心部より低いスポット周辺部がある場合もあり得、この場合は、当該スポット周辺部をフレアと言う。なお、ここでいう第３光束の集光スポット又はスポットは、第１ベストフォーカスにおけるスポットであることが好ましい。

また、最周辺領域を有する場合の好ましい態様として、最周辺領域を通過した第１光束は、第１光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられない態様が挙げられる。最周辺領域を通過した第２光束及び第３光束が、それぞれ第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上での集光スポットの形成に寄与しないようにすることが好ましい。つまり、対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズの最周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。

以下で、光路差付与構造について詳述する。

対物レンズの光学面に形成される第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１光路差付与構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０、｜Ｎ｜＝１を満たし、ＬとＮの正負の符号が異なる。即ち、Ｌが＋２である場合、Ｎは−１となり、Ｌが−２である場合、Ｎは＋１となる。尚、Ｌ＝＋２、Ｎ＝−１であることが好ましい。

第１光路差付与構造を通過した第１光束は光軸から離れる程、位相が進み、且つ、第１光路差付与構造を通過した第３光束は光軸から離れる程、位相が遅れるような場合、又は、第１光路差付与構造を通過した第１光束は光軸から離れる程、位相が遅れ、且つ、第１光路差付与構造を通過した第３光束は光軸から離れる程、位相が進むような場合、ＬとＮの正負の符号が異なると言える。尚、第１光路差付与構造が、階段形状の繰り返し構造である場合は、単位構造である一つの階段形状の中で、上記の位相の進みと位相の遅れが起きている事が好ましい。

先ず、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。本願発明の光路差付与構造は、回折構造であるといえる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。

光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得る。特に、第１光路差付与構造は、光軸を含む断面形状がブレーズ型形状である第１の基礎構造と、光軸を含む断面形状が階段形状である第２の基礎構造とを重畳させたものが好ましい。ブレーズ型形状とは、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して、直角でも平行でもない、斜めの面を有するということである。また、階段形状とは、図２（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、階段状ということであり、別の言い方としては、光路差付与構造がベース面に対して平行な面と光軸に対して平行な面のみを有し、ベース面に対して斜めの面を有さないということである。また、基礎構造が階段形状である場合、ベース面が曲率を有する面であると、ベース面において光線が屈折するため光軸からの距離ごとに屈折角度が異なるという現象が生じる。そのため、ベース面を光軸方向に平行にシフトすることにより階段形状を得るよりも、光線の進む方向にベース面を同じ光路長分シフトすることにより階段形状を得る事が好ましい。

第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳して第１光路差付与構造を形成する場合、第１の基礎構造に、第１の基礎構造とは異なる第２の基礎構造を、第１の基礎構造の全ての段差部の位置と第２基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳することが好ましい。「段差部の位置が一致する」とは、例えば、図３（ａ）に示すブレーズ型形状である第１の基礎構造の最も深くなる位置Ｐ１と、図３（ｂ）に示す階段形状である第２の基礎構造の最も深くなる位置Ｐ２とを一致させることをいう。（図３において示されるように、第１の基礎構造の全ての段差部の位置は、第２の基礎構造の段差部の位置と一致している一方で、第２の基礎構造の段差部の位置は、第１の基礎構造の段差部の位置と一致していないものものある。）これにより、図３（ｃ）に示す第１光路差付与構造を得ることができる。但し、第１の基礎構造の一単位の輪帯に対して、第２の基礎構造の複数単位の輪帯を重畳させても良く、第１の基礎構造の複数単位の輪帯に対して、第２の基礎構造の一単位の輪帯を重畳させても良い。第２光路差付与構造、第３光路差付与構造は、基礎構造を重畳させなくても良く、この場合には図２に示す任意の形状の構造を採りうる。

尚、光路差付与構造又は基礎構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。

光路差付与構造又は基礎構造が、ブレーズ型形状を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図２（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図２（ｂ）に示されるように、ベース面の方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなっていく形状、又は、小さくなっていく形状であってもよい。また、徐々に鋸歯状形状の大きさが大きくなった形状と、徐々に鋸歯状形状の大きさが小さくなっていく形状を組み合わせた形状としてもよい。但し、鋸歯状形状の大きさが徐々に変化する場合であっても、鋸歯状形状において、光軸方向（又は通過する光線の方向）の大きさはほとんど変化しないことが好ましい。なお、ブレーズ型形状において、１つの鋸歯状形状の光軸方向の長さ（鋸歯状形状を通過する光線の方向の長さとしてもよい）を、ピッチ深さといい、１つの鋸歯状形状の光軸垂直方向の長さをピッチ幅という。加えて、ある領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型形状の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型形状の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。この遷移領域は、光路差付与構造である光路差付与構造により付加される光路差を光路差関数で表現した時、光路差関数の極値となる点に相当する領域である。なお、光路差関数が極値となる点を持つと、光路差関数の傾きが小さくなるので、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。

光路差付与構造又は基礎構造が、階段形状を有する場合、単位形状である、階段形状が繰り返された形状となる。図２（ｃ）で示されるような数段（例えば、４，５段）の同一の小階段形状が、繰り返されるような形状等があり得る。（尚、図２（ｃ）の形状は、５分割の階段形状と称することがある）さらに、ベース面の方向に進むに従って、徐々に階段の大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、光軸方向（又は通過する光線の方向）の長さはほとんど変化しないことが好ましい。

光路差付与構造が、図２（ｄ）に示されるようにバイナリ状の形状を有する場合、ベース面の方向に進むに従って、徐々にバイナリの大きさが大きくなっていく形状や、徐々に階段の大きさが小さくなっていく形状であってもよいが、通過する光線の方向の長さはほとんど変化しないことが好ましい。尚、このバイナリ形状も本明細書でいうところの２分割の階段形状である。

以下に、第１光束が入射した場合に発生する回折光のうち、２次回折光が最大の回折光量を有し、２光束が入射した場合に発生する回折光のうち、０次回折光が最大の回折光量を有し、第３光束が入射した場合に発生する回折光のうち、−１次回折光が最大の回折光量を有する光路差付与構造を構成する第１の基礎構造と第２の基礎構造の例を示すが、これに限られることはない。

第１の基礎構造は、第１の基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第１の基礎構造の形状は、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すようなブレーズ状の形状である事が好ましい。

また、第１の基礎構造は、図６に示すようなブレーズ形状であって、光軸方向の段差量ｄ１が第１光束の波長λ１に対して、１・λ１±０．４・λ１の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。より具体的には、中央領域における第１の基礎構造の段差量ｄ１が以下の条件式を満たすことが好ましい。
（λ１−０．４λ１）／（ｎ−１）≦ｄ１≦（λ１＋０．４λ１）／（ｎ−１）
尚、ｎは、第１光束における対物レンズの屈折率を示す。

尚、第１の基礎構造のようなブレーズ形状の光路差付与構造において、回折効率は以下の数１に示すような式に基づいて計算することが可能である。

尚、ηｍ：回折次数ｍでの回折効率、λ：波長、ｎ（λ）：λでの屈折率、ｍ：回折次数、λＢ：基準波長（ブレーズ化波長）、ｎ（λＢ）：λＢでの屈折率、ｍＢ：ブレーズ化の回折次数を表す。また、段差の光軸方向の段差量ｄと回折次数ｍの関係は、ｍ＝（ｎ−１）・ｄ／λで表すことが可能である。

また、第２の基礎構造は、第２の基礎構造を通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造、又は、第２の基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。第２基礎構造の形状は、例えば図２（ｃ）に示すような階段状の形状である事が好ましい。

また、第２の基礎構造は、図７に示すように４分割された階段形状であって、階段形状の小さな段差の光軸方向の段差量ｄ２１が第１光束の波長λ１に対して、１．２５・λ１±０．２・λ１の光路差を与えるような段差量を有し、階段形状の大きな段差の光軸方向の段差量ｄ２２が第１光束の波長λ１に対して、３．７５・λ１±０．２・λ１の光路差を与えるような段差量を有することが好ましい。より具体的には、中央領域における第２の基礎構造の階段形状の小さな段差の段差量ｄ２１が以下の条件式を満たすことが好ましい。
（１．２５λ１−０．２λ１）／（ｎ−１）≦ｄ２１≦（１．２５λ１＋０．２λ１）／（ｎ−１）
尚、ｎは、第１光束における対物レンズの屈折率を示す。
また、中央領域における第２の基礎構造の階段形状の大きな段差の段差量ｄ２２が以下の条件式を満たすことが好ましい。
（３．７５λ１−０．２λ１）／（ｎ−１）≦ｄ２２≦（３．７５λ１＋０．２λ１）／（ｎ−１）
尚、ｎは、第１光束における対物レンズの屈折率を示す。

尚、第２の基礎構造のような階段状の光路差付与構造において、回折効率は以下の数２に示すような式に基づいて計算することが可能である。

尚、ηｍ：回折次数ｍでの回折効率、λ：波長、ｎ（λ）：λでの屈折率、ｍ：回折次数、λＢ：位相シフトの基準波長、ｎ（λＢ）：λＢでの屈折率、ｄ：位相シフト量（単位：λＢ）、Ｎ：ステップ数（分割数）を表す。

また、第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳してなる第１光路差付与構造は、図８に示すように４分割されたブレーズ階段重畳形状であって、ブレーズ階段重畳形状の小さな段差の光軸方向の段差量Ｄ１１が第１光束の波長λ１に対して、１．２５・λ１±０．２・λ１の光路差を与えるような段差量を有し、ブレーズ階段重畳形状の大きな段差の光軸方向の段差量Ｄ１２が第１光束の波長λ１に対して、４．７５・λ１±０．２・λ１の光路差を与えるような段差量を有することが好ましい。より具体的には、中央領域における第１光路差付与構造のブレーズ階段重畳形状の少なくとも最も光軸に近い小さな段差の段差量Ｄ１１及び大きな段差の段差量Ｄ１２が以下の条件式を満たすことが好ましい。中央領域の第１光路差付与構造の全ての段差量Ｄ１１、Ｄ１２が以下の条件式を満たすことがより好ましいが、光軸から離れた段差の場合、対物レンズの非球面形状の曲面を考慮した段差量にしなければならず、光軸から離れた段差の段差量Ｄ１１、Ｄ１２が徐々に大きくなっていく傾向があり、下記条件式よりも若干大きな段差が存在することもある。
（１．２５λ１−０．２λ１）／（ｎ−１）≦Ｄ１１≦（１．２５λ１＋０．２λ１）／（ｎ−１）
（４．７５λ１−０．２λ１）／（ｎ−１）≦Ｄ１２≦（４．７５λ１＋０．２λ１）／（ｎ−１）
尚、ｎは、第１光束における対物レンズの屈折率を示す。

尚、光路差付与構造において、回折効率は以下の数３に示すような式に基づいても計算することが可能である。

尚、ｆ（ｘ）は、光路差付与構造による位相差を現す関数を表す。

なお、第１の基礎構造、および第２の基礎構造が、それぞれ回折光量が最大となる回折次数が異なる構造であるため、上記の回折次数の回折光量を最大とすることが可能となる。第１の基礎構造と第２の基礎構造を重ね併せて第１光路差付与構造を形成することにより、第１光路差付与構造を通過した第１光束、第２光束、第３光束全ての出射光の方向を異ならせることが可能となるため、第１光束、第２光束、第３光束の全ての光束が同じ結像倍率（例えば、全て平行光束）で対物レンズに入射したとしても、異なる種類の光ディスクを用いていることに起因して発生する収差を補正でき、互換が可能となる。しかも、第１の基礎構造の全ての段差の位置が第２の基礎構造の段差の位置に一致するように重畳する事が可能であるため、構造を単純にすることが出来、製造誤差に起因する光量のロスも低減することが可能となる。

尚、対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第３の基礎構造を、第１の基礎構造及び第２の基礎構造にさらに重ねたものを第１光路差付与構造としてもよい。具体的には、第３の基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略１０波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略５波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

また、対物レンズの光学面に形成される第２光路差付与構造は、第２光路差付与構造を通過した第１光束のＰ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第２光束のＱ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光路差付与構造を通過した第３光束のＲ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造である。また、｜Ｐ｜＝１、Ｑ＝０、｜Ｒ｜＝１を満たし、ＰとＱの正負の符号が等しいことが好ましいが、これに限られない。尚、Ｐ＝＋１、Ｒ＝＋１であることが好ましい。また、｜Ｐ｜＝１、Ｑ＝０、｜Ｒ｜＝１を満たし、ＰとＱの正負の符号が等しい場合、第２光路差付与構造は、第４の基礎構造と第５の基礎構造を重畳した構造とすることが好ましい。第４の基礎構造は第１光束、第２光束、第３光束のすべて１次の回折光量を最大とする構造とし、第５の基礎構造は第１光束、第３光束は０次の回折光量が最大となり、第２光束は−１次の回折光量が最大となる構造とすることが好ましいが、少なくとも１つの基礎構造を有する構造としてもよい。第２光路差付与構造を、第１光束についてはｎ次の回折光量（ｎはｎ≠０の整数）が最大となる構造にする事により、中央領域と周辺領域で位相をつなげやすくなるため好ましい。また、第２光路差付与構造を、第２の光束については０次の回折光量が最大となる構造とすることが好ましい。対物レンズがプラスチックレンズである場合、温度特性補正用構造として第６の基礎構造を、第４の基礎構造及び第５の基礎構造にさらに重ねたものを第２光路差付与構造としてもよい。具体的には、第６の基礎構造の光軸方向の段差量は、第１光束に対して第１波長の略５波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略３波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略２波長分の光路差を与えるような段差量である事が好ましい。

また、最周辺領域を設け、対物レンズがプラスチックレンズである場合は、さらに最周辺領域に第３光路差付与構造を設けることが好ましいが、その場合は、第３光路差付与構造は、少なくとも第７の基礎構造を有する構造としてもよい。第７の基礎構造を第１光束、第２光束および第３光束が通過した時に最も多く発生する回折光の回折次数は、任意に選択することができる。

最周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造が、第３光路差付与構造を通過した第１光束に対して、第１光源の波長の僅かな変動によって発生するスフェロクロマティズム（色球面収差）を補正するようにしてもよい。波長の僅かな変動とは、±１０ｎｍ以内の変動を指す。例えば、第１光束が波長λ１より±５ｎｍ変化した際に、第３光路差付与構造によって、最周辺領域を通過した第１光束の球面収差の変動を補償し、第１光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００１λ２ｒｍｓ以上、０．０７０λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。

前述したように、段差量は大きすぎない方が好ましい。基礎構造を複数重ね合わせて得た基礎となる光路差付与構造のある輪帯の段差量が基準の値より高い場合、輪帯の段差量を１０・λＢ／（ｎ−１）（μｍ）だけ低くすることにより、光学性能に影響を及ぼすことなく、大きすぎる段差量を減らすことが可能となる。なお、基準の値としては、任意の値を設定する事ができるが、１０・λＢ／（ｎ−１）（μｍ）を基準値とする事が好ましい。

また、細長い輪帯が少ない方が製造上好ましいという観点から、第１光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。更に好ましくは、全ての光路差付与構造の全ての輪帯において、（段差量／ピッチ幅）の値が、１以下である事が好ましく、更に好ましくは０．８以下である事である。

第１光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１≧ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生及び／又は記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．６以上、０．９以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８〜０．９であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクの記録／再生に必要な規格上の開口数も上記のＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３の範囲内であることが好ましい。

対物レンズの中央領域と周辺領域の境界は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と周辺領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの周辺領域と最周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。

対物レンズを通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。

また、球面収差が連続していて、不連続部を有さない場合であって、対物レンズを通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０２μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、ＮＡ２では、縦球面収差の絶対値が０．０８μｍ以上であって、ＮＡ３では縦球面収差の絶対値が０．０１μｍ以下である。

また、回折効率は回折構造の輪帯深さに依存するので、光ピックアップ装置の用途に応じて、中央領域の各波長に対する回折効率を適宜設定可能である。例えば、第１光ディスクに対して記録及び再生を行い、第２、第３光ディスクに対して再生のみ行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域及び／又は周辺領域の回折効率を、第１光束を重視して設定するのが好ましい。一方、第１光ディスクに対して再生のみを行い、第２、第３光ディスクに対して記録及び再生を行う光ピックアップ装置の場合には、中央領域の回折効率を、第２、第３光束を重視して設定し、周辺領域の回折効率を第２光束を重視して設定するのが好ましい。

何れの場合でも、下記条件式（１３）を満たすようにすることで、各領域の面積加重平均により計算される第１光束の回折効率を高く確保することが可能となる。
η１１≦η２１ （１３）
但し、η１１は中央領域における第１光束の回折効率を表し、η２１は周辺領域における第１光束の回折効率を表す。なお、中央領域の回折効率を第２、第３波長の光束重視とした場合には、中央領域の第１光束の回折効率は低くなるが、第１光ディスクの開口数が第３光ディスクの開口数に比べて大きい場合は、第１光束の有効径全体で考えると中央領域の回折効率低下はそれほど大きな影響を与えない。

なお、本明細書における回折効率は、以下のように定義することができる。
［１］同一の焦点距離、レンズ厚さ、開口数を有し、同一の材料で形成され、第１及び第２光路差付与構造が形成されない対物レンズの透過率を、中央領域、周辺領域に分けて測定する。この際、中央領域の透過率は、周辺領域に入射する光束を遮断して測定し、周辺領域の透過率は中央領域に入射する光束を遮断して測定する。
［２］第１及び第２光路差付与構造を有する対物レンズの透過率を、中央領域と周辺領域に分けて測定する。
［３］上記［２］の結果を［１］の結果で割った値を各領域の回折効率とする。

また、第１光束乃至第３光束の何れか二つの光束の光利用効率が７０％以上であって、残りの一つの光束の光利用効率を３０％以上、７０％以下にするようにしてもよい。残りの一つの光束の光利用効率を４０％以上、６０％以下にするようにしてもよい。この場合、光利用効率を３０％以上、７０％以下（または４０％以上、６０％以下）とする光束は、第３光束であることが好ましい。

なお、ここでいう光利用効率とは、第１光路差付与構造が形成された対物レンズ（第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造が形成されていてもよい）により光ディスクの情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＡとし、同一の材料から形成され、且つ、同一の焦点距離、軸上厚さ、開口数、波面収差を有し、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造が形成されない対物レンズにより、光情報記録媒体の情報記録面上に形成された集光スポットのエアリーディスク内の光量をＢとしたとき、Ａ／Ｂにより算出するものとする。なお、ここでいうエアリーディスクとは、集光スポットの光軸を中心とする半径ｒ’の円をいう。ｒ’＝０．６１・λ／ＮＡで表される。

また、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、最大の光量となる回折次数の回折光の光量と、次に大きな光量となる回折次数の回折光の光量の差、即ち、第１ベストフォーカスを形成する回折光の光量と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の光量の差が、０％以上、２０％以下である場合、特に第３光ディスクにおけるトラッキング特性を良好に保つことが困難であるが、本発明に係る形態は、そのような状況においても、トラッキング特性を良好にすることを可能とする。

対物レンズの第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットの光量が最も大きい第１ベストフォーカスと、スポットの光量が次に大きい第２ベストフォーカスとが形成される。好ましくは、第３光束が形成するスポットのスポット径が最も小さくなるところが第１ベストフォーカスであり、第３光束が形成するスポットのスポット径が第１ベストフォーカスの次に小さくなるところが第２ベストフォーカスであることが好ましい。なお、ここでいうベストフォーカスとは、ビームウェストが、あるデフォーカスの範囲で極小となる点を指すことが好ましい。つまり、第３光束によって、第１ベストフォーカス及び第２ベストフォーカスが形成されるということは、第３光束において、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる点が、少なくとも２点存在するということである。また、第１ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率と、第２ベストフォーカスを形成する回折光の回折効率の差が２０％以下である場合に、本発明の効果がより顕著となる。

尚、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられ、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットは、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられないことが好ましいが、第１ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、第２ベストフォーカスにおいて第３光束が形成するスポットが、第３光ディスクの記録及び／又は再生に用いられるような態様を否定するものではない。なお、第１光路差付与構造が、対物レンズの光源側の面に設けられている場合、第２ベストフォーカスの方が、第１ベストフォーカスに比して対物レンズに近い方が好ましい。

さらに、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスは、下記の式（１１）を満たす。
０．０５＜Ｌ／ｆ３＜０．５０ （１１）
但し、ｆ３［ｍｍ］は第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ［ｍｍ］は第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。

なお、下記の式（１１）’、
０．１＜Ｌ／ｆ３＜０．３５ （１１）’
を満たすことがより好ましい。

また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、ｆは、１．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。

上記構成により、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に、第３光束のうち第３光ディスクの記録及び／又は再生時に用いられない不要光がトラッキング用の受光素子に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となり、第３光ディスクの記録及び／又は再生時に良好なトラッキング性能を維持することが可能となる。加えて、第１光路差付与構造のピッチが小さくなりすぎることを防止でき、対物レンズの製造をより容易にすると共に、光利用効率を高く維持できる。

さらに、対物レンズの第１光束における焦点距離をｆ１（ｍｍ）とし、対物レンズの中心厚さをｄ（ｍｍ）とした際に、下記の式（１２）、
０．７≦ｄ／ｆ１≦１．５ （１２）
を満たす。

なお、下記の式（１２）’、
１．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （１２）’
を満たすことがより好ましい。

上記構成により、光路差付与構造のピッチを小さくすることなく、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを確保でき、対物レンズの製造も容易にする事が出来、加えて、光の利用効率を高く維持することが可能となる。

また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
２．１ｍｍ≦φ≦４．２ｍｍ
尚、Φは、第１光ディスク使用時の対物レンズの有効径を表す。上記範囲を満たすことにより、第３光ディスクとしてのＣＤのワーキングディスタンスを実使用上問題ないレベルの距離を確保しつつ、例え、対物レンズがプラスチックレンズであったとしても、温度変化時における収差変化を問題ないレベルに維持することができる。

第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。好ましくは、第１光束が対物レンズに入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１）、
−０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１）
を満たすことである。

一方で、第１光束を発散光として対物レンズに入射する場合、第１光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１‘）、
−０．１０＜ｍ１＜０ （１‘）
を満たすことが好ましい。

また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（２）、
−０．０２＜ｍ２＜０．０２ （２）
を満たすことが好ましい。

一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（４）、を満たすことが好ましい。
−０．１０＜ｍ２＜０ （４）
を満たすことが好ましい。

また、第３光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（３）を満たすことが好ましい。
−０．０２＜ｍ３＜０．０２ （３）
第３光束が平行光である場合、トラッキングにおいて問題が発生しやすくなるが、本発明は第３光束が平行光であっても、良好なトラッキング特性を得ることを可能とし、３つの異なる光ディスクに対して記録及び／又は再生を適切に行う事を可能とする。

一方で、第３光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（５）、
−０．１０＜ｍ３＜０ （５）
を満たすことが好ましい。

また、第３光ディスクを用いる際の対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．２０ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．３ｍｍ以上、１．２０ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物レンズのＷＤは、０．４ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、異なる３種の光ディスク（例えば、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの３つの光ディスク）に対して、一つの対物レンズで情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる。さらに、単玉の対物レンズで、異なる３種の光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置、対物レンズおよび光情報記録再生装置を提供することが可能になる。さらに、製造しやすく、製造誤差に伴う光量ロスを低減できる対物レンズを提供することが可能になる。

（ａ）は、本発明に係る対物レンズＯＢＪの一例を、光軸方向から見た図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明に係る対物レンズＯＢＪに設けられる光路差付与構造の幾つかの例（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す断面図である。 光路差付与構造の重畳を示す図である。 本発明に係る対物レンズによるスポットの形状を示した図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 第１の基礎構造の例を示す光軸方向拡大断面図である。 第２の基礎構造の例を示す光軸方向拡大断面図である。 第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳してなる第１光路差付与構造の例を示す光軸方向拡大断面図である。 第１の基礎構造、第４の基礎構造、第７の基礎構造の例を示す光軸方向拡大断面図である。 第２の基礎構造及び第５の基礎構造の例を示す光軸方向拡大断面図である。 中央領域、周辺領域、最周辺領域の光路差付与構造を全て平面上と仮定した場合の形状の例を示す光軸方向拡大断面図である。

符号の説明

ＡＣ 二軸アクチュエータ
ＰＰＳ ダイクロイックプリズム
ＣＬ コリメートレンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＣＮ 中央領域
ＭＤ 周辺領域
ＯＴ 最周辺領域

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図５は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴ、コリメートレンズＣＬ、ダイクロイックプリズムＰＰＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１の受光素子ＰＤ１と、レーザモジュールＬＭ等を有する。

また、レーザモジュールＬＭは、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＥＰ１（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波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＥＰ２（第３光源）と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２からの反射光束を受光する第２の受光素子ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第３の受光素子ＤＳ２と、プリズムＰＳと、を有している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施の形態の対物レンズＯＢＪにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中央領域ＣＮには、第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳した第１光路差付与構造が形成され、周辺領域ＭＤには第２光路差付与構造が形成されている。また、最周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されている。第１の光路差付与構造は、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。更に、第２光路差付与構造は、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、第３光路差付与構造は、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。なお、図１（ａ）及び（ｂ）の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積などの比率は正確には表されていない。

第１の光路差付与構造の一部を拡大した図が図８になる。第１の光路差付与構造は、第１の基礎構造と第２の基礎構造を、第１の基礎構造の全ての段差部が、第２の基礎構造の段差部に一致するように重畳することにより形成されている。第１の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第１の基礎構造の一部を拡大した図が図６になる。第２の基礎構造は、４分割の階段状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第２の基礎構造の一部を拡大した図が図７になる。

第２の光路差付与構造は、第４の基礎構造と第５の基礎構造を、第４の基礎構造の全ての段差部が、第５の基礎構造の段差部に一致するように重畳することにより形成されている。第４の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第５の基礎構造は、３分割の階段状の形状であって、通過した第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。

第３の光路差付与構造は、第７の基礎構造のみにより形成されている。第７の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。

さらに、中央領域、周辺領域、最周辺領域の光路差付与構造を全て平面上と仮定した場合の形状が図１１に示されている。図１１においては、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造、第３光路差付与構造の形状が図の左部から順に示されている。また、図９においては、第１の基礎構造、第４の基礎構造、第７の基礎構造が、図の左部から順に示されている。更に、図１０においては、第２の基礎構造及び第５の基礎構造が、図の左部から順に示されている。第１の基礎構造と第２の基礎構造が重畳されることにより第１光路差付与構造が形成され、第４の基礎構造と第５の基礎構造が重畳されることにより第２光路差付与構造が形成され、第７の基礎構造によって第３光路差付与構造が形成されていることが分かる。

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過し、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、絞りＳＴによりその光束径が規制され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域と最周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳを透過した後、第１の受光素子ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の受光素子ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

赤色半導体レーザＥＰ１から射出された第２光束（λ２＝６５８ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＢＪに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された（最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光素子ＤＳ１に収束する。そして、第２の受光素子ＤＳ１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。

赤外半導体レーザＥＰ２から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、プリズムＰＳで反射された後、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射され、コリメートレンズＣＬにより平行光束とされた後、図示しない１／４波長板により直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＪＴに入射する。ここで、対物レンズＯＢＪの中央領域により集光された（周辺領域及び最周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、絞りＳＴを透過した後、図示しない１／４波長板により円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＬにより収斂光束とされ、ダイクロイックプリズムＰＰＳにより反射された後、その後、プリズム内で２回反射された後、第３の受光素子ＤＳ２に収束する。そして、第３の受光素子ＤＳ２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。

＜実施例＞
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。尚、本実施例の対物レンズは、先述した実施の形態と同様に、中央領域には、第１の基礎構造と第２の基礎構造とを重畳した第１光路差付与構造が形成され、周辺領域には第４の基礎構造と第５の基礎構造とを重畳した第２光路差付与構造が形成され、最周辺領域には第７の基礎構造のみからなる第３光路差付与構造が形成されている。第１の光路差付与構造は、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第２光路差付与構造は、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。又、第３光路差付与構造は、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。尚、第１の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第２の基礎構造は、４分割の階段状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第４の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第５の基礎構造は、３分割の階段状の形状であって、通過した第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。第７の基礎構造は、ブレーズ状の形状であって、通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。

表１、表２に実施例１のレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。

対物レンズの光学面は、それぞれ数４式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ２ｉは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、回折構造のピッチは数５式の光路差関数の整数となる部分で決定され、各輪帯毎に各波長の光束に対して与えられる光路長は、数６式の関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。

尚、Ｂ２ｉ：光路差関数の係数、ＭＯＤ：数の小数部分、ＩＮＴ：数の整数部分、λＢ：ブレーズ形状の回折構造の基準波長、λＣ：階段形状の回折構造の基準波長、λｉ：入射光束の波長、Ｄ：ブレーズ形状での回折次数、Ｐ：階段形状の１段辺りの光路差、ｐ：階段形状の分割数である。

表２からわかるように、中央領域においては、波長４０５ｎｍの２次回折光の回折効率が７２％、波長６５５ｎｍの０次回折光の回折効率が７１％、波長７８５ｎｍの−１次回折光の回折効率が５５％である。また、周辺領域においては、波長４０５ｎｍの１次回折光の回折効率が１００％、波長６５５ｎｍの０次回折光の回折効率が８８％である。最周辺領域においては、波長４０５ｎｍの２次回折光の回折効率が９１％である。これらを総合した、対物レンズの光学面全体での回折効率は、４０５ｎｍにおいて９１％、６５５ｎｍにおいて７８％、７８５ｎｍにおいて５５％と、３波長とも、高い回折効率を得ることができる。

Claims (16)

1. 第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う光ピックアップ装置用の対物レンズにおいて、
   前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
   ｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０、｜Ｎ｜＝１を満たし、
   ＬとＮの正負の符号が異なることを特徴とする対物レンズ。
2. 前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、
   前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に集光され、
   前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に集光され、
   前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に集光されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の対物レンズ。
3. 前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の対物レンズ。
4. 前記第１光ディスクはＢＤであることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
5. 前記対物レンズは単玉のレンズであることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
6. 前記第１光路差付与構造は、第１の基礎構造に、前記第１の基礎構造とは異なる第２の基礎構造を、前記第１の基礎構造の全ての段差部の位置と前記第２基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記載の対物レンズ。
7. 第１光源から出射される波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第２光源から出射される波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を用いて厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行い、第３光源から出射される波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光ディスクの情報記録面に対して集光スポット形成を行う対物レンズを備えた光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズの光学面には、第１光路差付与構造が形成されており、前記第１光路差付与構造は、前記第１光路差付与構造を通過した前記第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１光路差付与構造を通過した前記第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数（０次を含む）の回折光量よりも大きくする光路差付与構造であり、
   ｜Ｌ｜＝２、Ｍ＝０、｜Ｎ｜＝１を満たし、
   ＬとＮの正負の符号が異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 前記対物レンズの光学面は、少なくとも、光軸を含む中央領域と、前記中央領域の周囲に形成された輪帯状の周辺領域と、前記周辺領域の周囲に形成された輪帯状の最周辺領域を有し、
   前記中央領域、前記周辺領域及び前記最周辺領域を通過した前記第１光束が、前記第１光ディスクの情報記録面に集光され、
   前記中央領域と前記周辺領域とを通過した前記第２光束が、前記第２光ディスクの情報記録面に集光され、
   前記中央領域を通過した前記第３光束が、前記第３光ディスクの情報記録面に集光されることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記第１光路差付与構造は、前記中央領域に形成されていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記第１光ディスクはＢＤであることを特徴とする請求の範囲第７項から第９項までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記対物レンズは単玉のレンズであることを特徴とする請求の範囲第７項から第１０項までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
12. 前記第１光路差付与構造は、第１の基礎構造に、前記第１の基礎構造とは異なる第２の基礎構造を、前記第１の基礎構造の全ての段差部の位置と前記第２基礎構造の段差部の位置が一致するように重畳することを特徴とする請求の範囲第７項から第１１項までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
13. 前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（１）を満たすことを特徴とする請求の範囲第７項から第１２項までのいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
    −０．０２＜ｍ１＜０．０２ （１）
14. 前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（２）を満たし、前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（３）を満たすことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置。
    −０．０２＜ｍ２＜０．０２ （２）
    −０．０２＜ｍ３＜０．０２ （３）
15. 前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（４）を満たすことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光ピックアップ装置。
    −０．１０＜ｍ２＜０ （４）
16. 前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の、前記対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことを特徴とする請求の範囲第１３項又は第１４項に記載の光ピックアップ装置。
    −０．１０＜ｍ３＜０ （５）