WO2012029581A1

WO2012029581A1 - 対物レンズ及び光ピックアップ装置

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Publication number: WO2012029581A1
Application number: PCT/JP2011/068884
Authority: WO
Inventors: 球高田
Original assignee: コニカミノルタオプト株式会社
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-03-08

Abstract

　３波長互換の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１半導体レーザと、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２半導体レーザと、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３半導体レーザとを有する。第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有するＢＤの情報の記録及び／又は再生を行い、第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有するＤＶＤの情報の記録及び／又は再生を行い、第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有するＣＤの情報の記録及び／又は再生を行う。対物レンズは、第１～第３光束の共通光路中に用いられており、光軸を中心に略同心円状にパターン化された段差で、第１光束に対して２．８λ１～３．２λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を有する。

Description

対物レンズ及び光ピックアップ装置

　本発明は対物レンズ及び光ピックアップ装置に関するものであり、例えば、青紫色レーザ光とその他の波長帯のレーザ光を用いて、規格の異なった複数のディスク媒体のいずれに対しても光情報の記録や再生を行うことが可能な光ピックアップ装置と、それに用いる対物レンズに関するものである。

　近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と適宜記載する。）を行うことのできる光ピックアップ装置が開発され、既に市販されている。高密度光ディスクの一例として、ＮＡ（Numerical　Aperture）０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるBlu-ray　Disc（以下、ＢＤともいう）では、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc；ＮＡ０．６，光源波長６５０ｎｍ，記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。

　ところで、このＢＤに対して適切に情報の記録／再生ができるというだけでは、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(Compact　Disc)が販売されている現実をふまえると、ＢＤ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に対しても同様に情報の記録／再生を適切にできるようにすることが、ＢＤ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、ＢＤ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には、基板厚の異なる複数のディスク媒体に対する互換性、つまりＢＤ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。

　ＢＤ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、ＢＤ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。しかし、複数の光学系が必要となるので小型化に不利であり、またコストも増大してしまう。

　したがって、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、ＢＤ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なるべく共通化することが光ピックアップ装置の構成の小型化・低コスト化に最も有利となる。なお、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レンズに形成する必要がある。

　特許文献１，２には、光路差付与構造としてのバイナリー型の回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物レンズ、及びその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。特許文献１記載の対物レンズはバイナリー回折構造を有する単レンズから成っており、特許文献２記載の対物レンズはバイナリー回折構造を有する波長選択素子と集光素子との２枚組レンズから成っている。ＢＤ用の波長をλ１とし、ＤＶＤ用の波長をλ２とし、ＣＤ用の波長をλ３とすると、特許文献１記載のバイナリー回折構造では、ＣＤ有効径内のＣＤ波長集光用のバイナリー回折構造の光路差が、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに関して５λ１／３λ２／２．５λ３となっている。また、特許文献２記載のバイナリー回折構造では、ＣＤ有効径内のＣＤ波長集光用もＣＤ有効径外のＣＤ波長拡散用もバイナリー回折構造の光路差が、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに関して５λ１／３λ２／２．５λ３となっている。

ＷＯ２００７／１０２３１５号公報特開２００５－３２２３０１号公報

　しかし、特許文献１，２記載の対物レンズでは、バイナリー回折構造の高さが高いため、その回折構造を成形したときに転写しない部分が発生してしまう。したがって、従来のバイナリー回折構造を有する対物レンズには、回折効率の低下が著しいという問題がある。

　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い回折効率を有する回折構造で基板厚の異なる複数のディスク媒体に対応可能な対物レンズと、それを備えた軽量・小型・高性能の光ピックアップ装置を提供することにある。

　上記目的を達成するために、第１の発明の対物レンズは、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う３波長互換の光ピックアップ装置において、第１～第３光束の共通光路中に用いられる対物レンズであって、光軸を中心に略同心円状にパターン化された段差で、第１光束に対して２．８λ１～３．２λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を有することを特徴とする。

　第２の発明の対物レンズは、上記第１の発明において、前記バイナリー回折構造の段差が、第１光束に対して２．９５λ１～３．２λ１の光路差を与えることを特徴とする。

　第３の発明の対物レンズは、上記第１又は第２の発明において、前記バイナリー回折構造の段差が、第１光束に対して略３λ１の光路差を与えることを特徴とする。

　第４の発明の対物レンズは、上記第１～第３のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造の段差が、第２光束に対して略１．８λ２の光路差を与えることを特徴とする。

　第５の発明の対物レンズは、上記第１～第４のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造の段差が、第３光束に対して略１．５λ３の光路差を与えることを特徴とする。

　第６の発明の対物レンズは、上記第１～第５のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造が、第３光束の有効径内で第３光束に対する集光作用を有することを特徴とする。

　第７の発明の対物レンズは、上記第１～第６のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造が、第３光束の有効径外で第３光束をフレア化するための拡散作用を有することを特徴とする。

　第８の発明の対物レンズは、上記第１～第７のいずれか１つの発明において、前記第１光ディスクがＢｌｕ－ｒａｙディスクであり、前記第２光ディスクがＤＶＤであり、前記第３光ディスクがＣＤであることを特徴とする。

　第９の発明の対物レンズは、上記第１～第８のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造が、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光路差付与構造であることを特徴とする。

　第１０の発明の対物レンズは、上記第１～第９のいずれか１つの発明において、第１波長λ１は３５０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であり、第２波長λ２は５７０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下であり、第３波長λ３は７５０ｎｍ以上８８０ｎｍ以下であることを特徴とする。

　第１１の発明の対物レンズは、上記第１～第１０のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造がガラスから成ることを特徴とする。

　第１２の発明の対物レンズは、上記第１～第１１のいずれか１つの発明において、前記バイナリー回折構造の段差量をＴとし、前記バイナリー回折構造を構成する材料の屈折率をｎとすると、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
（ｎ－１）Ｔ≒３λ１

　第１３の発明の光ピックアップ装置は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う３波長互換の光ピックアップ装置であって、上記第１～第１２のいずれか１つの発明に係る対物レンズを備えたことを特徴とする。

　本発明の対物レンズによれば、光軸を中心に略同心円状にパターン化された段差で、第１光束に対して２．８λ１～３．２λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を有する構成になっているため、高い回折効率を有する回折構造で基板厚の異なる複数のディスク媒体に対応可能である。そして、本発明に係る対物レンズを備えることにより、光ピックアップ装置の軽量化・小型化・高性能化を達成することができる。

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。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。本発明に係る対物レンズＯＢＪの一例を模式的に示す断面図である。本発明に係る実施例１のＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）～（ｃ）である。本発明に係る実施例２のＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）～（ｃ）である。本発明に係る実施例３のＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）～（ｃ）である。本発明に係る実施例４の対物レンズの光路差付与構造を模式的に示す断面図である。本発明に係る実施例４のＢＤ、ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）～（ｃ）である。本発明に係るスポットの形状を示した図である。本発明に係る実施例５のＢＤ、ＤＶＤ，ＣＤに関する縦球面収差図（ａ）～（ｃ）である。光路差付与構造の一例の段差量を示す図である。ピッチ幅の一例を示す図である。本発明に係る光路差付与構造の設計方法を説明するための図（ａ）～（ｄ）である。成形された対物レンズＯＢＪの斜視図である。光ピックアップ装置の製造方法の一例を示すフローチャート図である。バイナリー回折構造を成形したときに生じる壁面の傾斜を示す説明図である。壁面傾斜角度θと回折効率の関係を示すグラフである。壁面傾斜角度θ＝３０°での回折構造高さ（３λ１前後）と回折効率の関係を示すグラフである。壁面傾斜角度θ＝４５°での回折構造高さ（３λ１前後）と回折効率の関係を示すグラフである。壁面傾斜角度θ＝３０°での回折構造高さ（５λ１前後）と回折効率の関係を示すグラフである。壁面傾斜角度θ＝４５°での回折構造高さ（５λ１前後）と回折効率の関係を示すグラフである。

　以下、本発明に係る対物レンズ及び光ピックアップ装置の実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

　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。

　第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

　本明細書において、ＢＤとは、波長３９０～４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８～０．９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０．０５～０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０～０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ－ＲＯＭ，ＤＶＤ－Ｖｉｄｅｏ，ＤＶＤ－Ａｕｄｉｏ，ＤＶＤ－ＲＡＭ，ＤＶＤ－Ｒ，ＤＶＤ－ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５～０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ－ＲＯＭ，ＣＤ－Ａｕｄｉｏ，ＣＤ－Ｖｉｄｅｏ，ＣＤ－Ｒ，ＣＤ－ＲＷ等を含む。なお、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ，ＣＤの順に低くなる。

　保護基板の厚さ（基板厚）ｔ１，ｔ２，ｔ３に関しては、以下の条件式を満たすことが好ましいが、これに限られない。なお、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。
０．０５０ｍｍ≦ｔ１≦０．１２５ｍｍ
０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍ
１．０ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍ

　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できる。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１は、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２より短く、その第２波長λ２は、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３より短い。

　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、ＢＤ，ＤＶＤ及びＣＤがそれぞれ用いられる場合、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３９０ｎｍ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。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、フォトダイオード等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できる。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、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。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。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。対物レンズは、単玉のレンズであることが好ましい。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、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂等で光路差付与構造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４５０℃以下、更に好ましくは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４５０℃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できる。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４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。

　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等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、－５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃－１）が－２０×１０^-5乃至－５×１０^-5（より好ましくは、－１０×１０^-5乃至－８×１０^-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。

　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。更に好ましくは、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する。最周辺領域を設けることにより、高ＮＡの光ディスクに対する記録及び／又は再生をより適切に行うことが可能となる。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る。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。

　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。

　なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。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。最も一般的な光路差付与構造の断面形状としては、図２（ａ）に記載されるような、光路差付与構造の光軸を含む断面形状が鋸歯状である場合である。平面の光学素子に光路差付与構造を設けた場合に断面が階段状に見えるものも、非球面レンズ面等に同様の光路差付与構造を設けた場合は、図２（ａ）のような鋸歯状の断面形状と捉えることができる。したがって、本明細書でいう鋸歯状の断面形状には、階段状の断面形状も含まれるものとする。また、段差の向きの異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳することによって、図２（ｂ）に示すようなバイナリ構造の光路差付与構造を得ることも可能である。本明細書の第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、その断面形状を異なる鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよいし、鋸歯状の光路差付与構造を重畳してできるバイナリ構造の光路差付与構造に、さらに鋸歯状の光路差付与構造を重畳した構造としてもよい。例えば、図２（ｃ）は鋸歯状の構造とバイナリ構造を重畳した構造であり、図２（ｄ）は細かい鋸歯状の構造と荒い鋸歯状の構造を重畳した構造である。

　また、対物レンズの中央領域に設けられる第１光路差付与構造と、対物レンズの周辺領域に設けられる第２光路差付与構造は、対物レンズの異なる光学面に設けられていてもよいが、同一の光学面に設けられることが好ましい。同一の光学面に設けられることにより、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。

　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スポット径が最も小さくなる第１ベストフォーカスと、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第２ベストフォーカスとが形成される。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ものとする。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。なお、第１光路差付与構造を通過した第３光束において、光量が最大となる回折光が第１ベストフォーカスを形成し、光量が次に大きな回折光が第２ベストフォーカスを形成することが好ましい。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。

　なお、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（１）を満たす。
０．０５≦Ｌ／ｆ≦０．３５　…（１）
　ただし、ｆ［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（１’）を満たすことがより好ましい。
０．１０≦Ｌ／ｆ≦０．２５　…（１’）
　更に好ましくは、下記の式（１’’）を満たすことである。
０．１１≦Ｌ／ｆ≦０．２４　…（１’’）
　また、Ｌは、０．１８ｍｍ以上０．６３ｍｍ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。

　また、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。

　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１０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、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。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、対物レンズを通過した第２光束においても、第２光ディスクの情報記録面上で形成するスポットが、スポット中心部、スポット中間部、スポット周辺部を有することが好ましい。

　また、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光束及び第２光束に対して、第１光源又は第２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）を補正することが好ましい。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２光路差付与構造によって、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０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。また、第２光束が波長λ２より±５ｎｍ変化した際に、第２光路差付与構造によって、周辺領域を通過した第２光束の球面収差の変動を補償し、第２光ディスクの情報記録面上での波面収差の変化量が０．００２λ２ｒｍｓ以上、０．０３λ２ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。これにより、光源であるレーザの波長の製造誤差や個体差による波長のバラつきに起因する収差を補正することができる。

　対物レンズが最周辺領域を有する場合、対物レンズは、対物レンズの最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、最周辺領域を通過した第１光束において、第１光ディスクの記録及び／又は再生時にその球面収差が補正されていることが好ましい。

　また、好ましい態様として、最周辺領域を通過した第２光束は、第２光ディスクの記録及び／又は再生に用いられず、最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。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。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第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。また、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光束は、第２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。言い換えると、対物レンズの最周辺領域を通過した第２光束は、第２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。

　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０．０１０λ１ｒｍｓ以上、０．０９５λ１ｒｍｓ以下となるようにすることが好ましい。

　なお、第１光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造を重畳してなる構成であってもよい。また、第２光路差付与構造は、鋸歯状の回折構造と、より荒い（ピッチの大きい）鋸歯状の回折構造を重畳してなる構成であってもよい。第１光路差付与構造又は第２光路差付与構造が当該重畳構造の場合、当該鋸歯状の回折構造（第２光路差付与構造の場合、荒くない（ピッチの小さい）方の回折構造）については、第１光束の第１波長λ１の偶数倍相当の光路差を第１光束に付与するようにし、それにより第１光束は波面の位相に変化を生じないようにしてもよい。更に、第３光束の第３波長λ３が、第１光束の第１波長のほぼ偶数倍の波長であるときは、整数倍の光路差を第３光束に付与されることになり、同様に第３光束の波面の位相に変化を生じないことになる。この様な構成により、第１光束と第３光束は、当該回折構造によって集光に影響を及ぼされることがないという利点がある。なお、偶数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、（２ｎ－０．１）×λ１以上、（２ｎ＋０．１）×λ１以下の範囲を言う。

　なお、第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造としてもよい。

　第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第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光路差付与構造である。第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束及び第３光束を、波面が略そろった状態で射出し、第１基礎構造を通過した第２光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第２光束の回折角を、第１光束及び第３光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であることが好ましい。また、第１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２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。

　また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次（透過光）の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、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基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束及び第２光束を、波面が略そろった状態で射出し、第ニ基礎構造を通過した第３光束を、波面がそろわない状態で射出する光路差付与構造であることが好ましい。また、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第３光束の回折角を、第１光束及び第２光束の回折角と異ならせる光路差付与構造であることが好ましい。また、第２基礎構造の光軸方向の段差量（高さ）は、第１光束に対して第１波長の略３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．８波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．５波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。さらに、第２基礎構造の形状は、例えば図２（ｂ）に示すようなバイナリ状の形状であることが好ましい。

　また、第２光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造、第５基礎構造又は第６基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。なお、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第５基礎構造及び第６基礎構造のうち２つ以上を重畳させる構成ではないことが好ましい。第２光路差付与構造が、少なくとも第１基礎構造を有する場合、第１光路差付与構造と同一の基礎構造を有するので、設計を行いやすくなるため、好ましい。

　第５基礎構造は、第５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。また、第５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１波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略０．６波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略０．５波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。

　第６基礎構造は、第６基礎構造を通過した第１光束の３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３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する光路差付与構造である。また、第６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３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．９波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．６波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。

　対物レンズが、プラスチックレンズである場合、第１光路差付与構造は、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とすることが好ましい。より具体的には、第１基礎構造と第２基礎構造とに加えて、第３基礎構造、第４基礎構造、又は第７基礎構造を重ね合わせた、三重の重畳構造とすることが好ましい。更に好ましくは、第１基礎構造と第２基礎構造に加えて、第３基礎構造を重ね合わせた構造である。なお、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束の１０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６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５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３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ことが好ましい。また、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束の５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３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３次及び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する光路差付与構造である。なお、第３光束において３次の回折光量の方が、２次の回折光量よりも若干大きいことが好ましい。

　第４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２．５波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。第７基礎構造は、第７基礎構造を通過した第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光路差付与構造である。第７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２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量であることが好ましい。また、第３基礎構造、第４基礎構造及び第７基礎構造は、温度が上昇し、第１光源、第２光源及び第３光源の波長が伸びた際に、球面収差をアンダーにする機能を有しており、これによって、温度上昇時のプラスチックの屈折率低下に伴う、球面収差のオーバーを補償することができ、良好な球面収差を得ることが可能となる。なお、第３基礎構造に比べて、第４基礎構造や第７基礎構造の方が、段差の深さを浅くすることができる。

　また、第３基礎構造、第４基礎構造及び第７基礎構造は、第１基礎構造、第２基礎構造、第５基礎構造及び第６基礎構造と異なる母非球面（ベース面）に設けられていることが好ましい。第３基礎構造、第４基礎構造及び第７基礎構造は、入射した光束に対して上述した光路差を与えつつ、第３基礎構造、第４基礎構造及び第７基礎構造が、できるだけ入射した光束の向きに影響を与えないように設定された母非球面（ベース面）に設けられていることが好ましい。更には、第３基礎構造、第４基礎構造及び第７基礎構造は、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造であることが好ましい（つまり、段々深くなっていき、あるところを境に浅くなる構造であることが好ましい。）。

　また、対物レンズが、プラスチックレンズである場合、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第５基礎構造又は第６基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造、第４基礎構造又は第７基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第４基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。

　さらに、対物レンズがプラスチックレンズである場合、第３光路差付与構造を有する最周辺領域を有することが好ましい。この場合、第３光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造、第４基礎構造又は第７基礎構造のいずれか一つを有する構造であることが好ましい。好ましくは、第４基礎構造を有する構造である。

　したがって、対物レンズがプラスチックレンズである場合、第１光路差付与構造は、三種類の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造とし、第２光路差付与構造は、二種類の基礎構造を重ね合わせた二重の重畳構造とし、第３光路差付与構造は、一種の基礎構造のみを有する態様が、好ましい態様の一つである。

　ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに関して、回折次数の違いによる各基礎構造の分類を以下に示す。
［１］第１基礎構造　鋸歯状　　２次／１次／１次
［２］第２基礎構造　バイナリ　０次／０次／１次
［３］第３基礎構造　鋸歯状　　１０次／６次／５次
［４］第４基礎構造　鋸歯状　　５次／３次／３次及び２次
［５］第５基礎構造　鋸歯状　　１次／１次／１次
［６］第６基礎構造　鋸歯状　　３次／２次／２次
［７］第７基礎構造　鋸歯状　　２次／１次／１次

　中心領域ＣＮ＝第１光路差付与構造の場合、少なくとも［１］＋［２］を重ね合わせる重畳構造とするのが好ましい。対物レンズがプラスチックレンズである場合は、これに加えて［３］，［４］，［７］のいずれかを重ね合わせることが好ましく、［１］＋［２］＋［３］の基礎構造を重ね合わせた三重の重畳構造が更に好ましい。

　周辺領域ＭＤ＝第２光路差付与構造の場合、少なくとも［１］，［５］，［６］のいずれかを重ね合わせる重畳構造とするのが好ましい。対物レンズがプラスチックレンズである場合は、これに加えて［３］，［４］，［７］のいずれかを重ね合わせることが好ましく、［１］＋［４］の基礎構造を重ね合わせた二重の重畳構造が更に好ましい。

　最周辺領域ＯＴ＝第３光路差付与構造の場合、対物レンズがプラスチックレンズであるとき、［３］，［４］，［７］のいずれかの基礎構造を有することが好ましい。

　次に、対物レンズが、ガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造のみを重ね合わせた構造であることが好ましい。

　また、対物レンズが、ガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、第２光路差付与構造は、第１基礎構造、第５基礎構造又は第６基礎構造のいずれか一つに加えて、第３基礎構造又は第４基礎構造のいずれか一つを重畳させた構造とすることが好ましい。好ましくは、第１基礎構造と第４基礎構造を重ね合わせた構造とすることである。

　さらに、対物レンズがガラスレンズやアサーマル樹脂からなるレンズである場合、屈折面である最周辺領域を有することが好ましい。

　また、対物レンズがプラスチックレンズである場合、第１光路差付与構造は段差を有する同心円状の輪帯構造であり、第１光路差付与構造の段差量は、以下のｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのうち、少なくとも２種類の段差量を有することが好ましい。
０．９・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＡ（μｍ）＜１．５・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１７）
０．９・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＢ（μｍ）＜１．５・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１８）
０．９・５λＢ／（ｎ－１）＜ｄＣ（μｍ）＜１．５・５λＢ／（ｎ－１）　…（１９）
０．９・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＤ（μｍ）＜１．５・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（２０）

　なお、上記式（１７）は、下の式（１７）’であることが好ましい。
０．９５・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＡ（μｍ）＜１．４・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１７’）

　また、上記式（１７）は、下の式（１７）’’であることがさらに好ましい。
１．０・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝≦ｄＡ（μｍ）＜１．３・｛１５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１７’’）

　なお、上記式（１８）は、下の式（１８’）であることが好ましい。
０．９５・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＢ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１８’）

　また、上記式（１８）は、下の式（１８’’）であることがさらに好ましい。
１．０・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝≦ｄＢ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ－１）＋２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（１８’’）

　なお、上記式（１９）は、下の式（１９）’であることが好ましい。
０．９５・５λＢ／（ｎ－１）＜ｄＣ（μｍ）＜１．４・５λＢ／（ｎ－１）　…（１９’）

　また、上記式（１９）は、下の式（１９）’’であることがさらに好ましい。
　１．０・５λＢ／（ｎ－１）≦ｄＣ（μｍ）＜１．３・５λＢ／（ｎ－１）　…（１９’’）

　なお、上記式（２０）は、下の式（２０’）であることが好ましい。
０．９５・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝＜ｄＤ（μｍ）＜１．４・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（２０’）

　また、上記式（２０）は、下の式（２０）’’であることがさらに好ましい。
１．０・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝≦ｄＤ（μｍ）＜１．３・｛５λＢ／（ｎ－１）―２λＢ’／（ｎ’－１）｝　…（２０’’）
　ただし、λＢは第１光束の設計波長（μｍ）を表す。λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４１０（μｍ）以下の任意の値を表す。ｎは波長λＢにおける光学素子の屈折率を表す。ｎ’は波長λＢ’における光学素子の屈折率を表す。

　なお、便宜上、λＢは、設計波長がわからない場合、光ピックアップ装置に搭載されている第１光源の波長（μｍ）、即ち、使用波長と同一であるとみなしてもよい。また、λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４０５（μｍ）以下の任意の値であることが好ましい。更に好ましくは、λＢ’は０．３９０（μｍ）以上、０．４００（μｍ）以下の任意の値である。

　なお、段差量とは、光路差付与構造の段差の光軸方向の長さをいう。例えば光路差付与構造が図１２で示すような構造である場合、段差量とは、ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４のそれぞれの長さをいう。「第１光路差付与構造の段差量は、以下のｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのうち、少なくとも２種類の段差量を有する」とは、第１光路差付与構造の全ての段差の中の少なくとも１つの段差ｘの段差量がｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのいずれか１つを満たし、少なくとも他の一つの段差ｙの段差量がｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤのいずれかであって、段差ｘとは異なるものを満たしていることをいう。

　第１光路差付与構造の全ての段差において、ｄＡ，ｄＢ，ｄＣ，ｄＤ以外の段差量は有さないことが好ましい。また、金型の製造を容易にしたり、金型の転写性を良好にする観点から、段差の段差量は大きすぎない方が好ましい。したがって、第１光路差付与構造の全ての段差において、ｄＣとｄＤ以外の段差量は有さないことが更に好ましい。

　また、本発明に係る光学素子を設計する場合、以下のような方法で設計することが考えられる。まず輪帯状の構造を有する光路差付与構造である基礎構造を設計する。次に、当該基礎構造とは、或る光束に対して回折光率が最大となる回折次数が異なる輪帯状の構造を有する別の基礎構造を設計する。そして、これらの２つ（３つ以上であってもよい）の基礎構造を重ねあわせ、第１光路差付与構造又は第２光路差付与構造を設計する方法である。この様な方法で設計する場合、ピッチ幅が小さな輪帯が発生する可能性がある。例えば、図１４（ａ）に示すような基礎構造と図１４（ｂ）に示すような基礎構造とを重ね合わせると、図１４（ｃ）のような光路差付与構造が得られる。しかしながら、図１４（ｃ）でＷａとして示されているようにピッチ幅が小さい輪帯が発生してしまうことになる。なお、ピッチ幅とは、輪帯構造の、光学素子の光軸と直交方向の幅をいう。例えば、光路差付与構造が図１２で示すような構造である場合、ピッチ幅とは、ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４のそれぞれの長さをいう。また、光路差付与構造が図１３で示すような構造である場合、ピッチ幅とは、ｗ５，ｗ６，ｗ７，ｗ８，ｗ９のそれぞれの長さをいう。

　本発明者は、鋭意研究の結果、このＷａが５μｍ以下の輪帯であれば、この輪帯を削ったり、埋めてしまっても、光学性能に大きな影響を及ぼさないことを見出した。つまり、図１４（ｃ）において、Ｗａが５μｍ以下である場合、図１４（ｄ）に示すように、この小さなピッチ幅の輪帯を削っても、光学性能に大きな影響を及ぼすことはない。

　また、金型の製造を容易にしたり、金型の転写性を良好にする観点からは、段差のピッチ幅は小さすぎない方が好ましい。したがって、複数の基礎構造を重ねあわせて基礎となる光路差付与構造を設計した際に、ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が発生する場合、そのようなピッチ幅が５μｍ以下の輪帯を除去して、最終的な光路差付与構造を得ることが好ましい。ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が凸状である場合は、輪帯を削ることにより除去すればよく、ピッチ幅が５μｍ以下の輪帯が凹状である場合は、輪帯を埋めることにより除去すればよい。

　したがって、少なくとも第１光路差付与構造のピッチ幅は全て５μｍより大きいことが好ましい。好ましくは、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造の全てのピッチ幅が５μｍより大きいことである。

　また、前述したように、段差量は大きすぎない方が好ましい。本発明者は、鋭意研究の結果、以下のことを発見した。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ことができるが、１０・λＢ／（ｎ－１）（μｍ）を基準値とすることが好ましい。

　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以下であることが好ましく、更に好ましくは０．８以下であることである。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以下であることが好ましく、更に好ましくは０．８以下であることである。

　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、０．８以上、０．９以下であることか、又は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ１は０．８５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。

　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。対物レンズの最外周の外側の境界は、第１光束の使用時において、０．９・ＮＡ１以上、１．２ＮＡ１以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ１以上、１．１５・ＮＡ１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、対物レンズの最外周の外側の境界が、ＮＡ１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、対物レンズを通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合にも、球面収差が少なくとも一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、１．１・ＮＡ２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、対物レンズを通過した第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、ＮＡ１では、縦球面収差の絶対値が０．０３μｍ以上であって、ＮＡ２では縦球面収差の絶対値が０．００５μｍ以下であることが好ましい。

　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（１１）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　…（１１）
　ただし、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。

　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、対物レンズの倍率ｍ１が、下記の式（２）を満たすことである。
－０．０２＜ｍ１＜０．０２　…（２）

　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、対物レンズの倍率ｍ１が、下記の式（２’）を満たすことが好ましい。
－０．１０＜ｍ１＜０．００　…（２’）

　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、対物レンズの倍率ｍ２が、下記の式（３）を満たすことが好ましい。
－０．０２＜ｍ２＜０．０２　…（３）

　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ときの対物レンズの倍率ｍ２が、下記の式（３’）を満たすことが好ましい。
－０．１０＜ｍ２＜０．００　…（３’）

　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光束の対物レンズへの入射光束の倍率ｍ３が、下記の式（４）を満たすことが好ましい。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ことを可能とする。
－０．０２＜ｍ３＜０．０２　…（４）

　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倍率ｍ３が、下記の式（５）を満たすことが好ましい。
－０．１０＜ｍ３＜０．００　…（５）

　また、対物レンズを単玉のプラスチックレンズとする場合、波長特性を多少犠牲にしても、温度特性を良好にすることが好ましい。特に、波長特性と温度特性で良好なバランスを保つことが好ましい。さらに好ましくは、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の温度特性を良好にすることである。この様な特性を満たすために、下記の条件式（１２）及び（１３）を満たすことが好ましい。
＋０．０００４５≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００２７　…（１２）
－０．０４５≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦－０．００４５　…（１３）

　ただし、δＳＡＴ１は、使用波長（この場合、温度変化に伴う波長変動がないとする）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物レンズのδＳＡ３／δＴを表す。使用波長とは、対物レンズを有する光ピックアップ装置で用いられている光源の波長をいう。好ましくは、使用波長は、４００ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下の範囲の波長であって、対物レンズを介して、第１光ディスクの記録及び／又は再生を行うことができる波長である。使用波長を上述のように設定できない場合は、４０５ｎｍを使用波長として、対物レンズのδＳＡＴ１及び後述するδＳＡＴ２、δＳＡＴ３を求めてもよい。即ち、δＳＡＴ１は、使用波長（波長変動なし）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物レンズの３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。なお、ＷＦＥは、３次球面収差が波面収差で表現されていることを示している。また、δＳＡλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のδＳＡ３／δλを表す。即ち、δＳＡλは、環境温度一定の状況下で、使用波長における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物レンズの３次球面収差の波長変化率（波長特性）を指す。なお、環境温度は室温であることが好ましい。室温とは、１０℃以上、４０℃以下であり、好ましくは、２５℃である。ｆは、第１光束の使用波長（好ましくは４０５ｎｍ）における対物レンズの焦点距離を指す。

　より好ましくは、下記の条件式（１２’）を満たすことである。
＋０．０００９１≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１８　…（１２’）

　さらに好ましくは、下記の条件式（１２’’）を満たすことである。
＋０．００１３≦δＳＡＴ１／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１６　…（１２’’）

　好ましくは、下記の条件式（１２’’’）を満たすことである。
｜δＳＡＴ１｜（ＷＦＥλｒｍｓ／℃）≦０．００２　…（１２’’’）

　また、好ましくは、下記の条件式（１３’）を満たすことであり、更に好ましくは下記の条件式（１３’’）を満たすことである。
－０．０３２≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦－０．００９１　…（１３’）
－０．０１５≦δＳＡλ／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ））≦－０．０１１　…（１３’’）

　また、好ましくは、下記の条件式（１３’’’）を満たすことであり、更に好ましくは下記の条件式（１３’’’’）を満たすことである。
０．０１≦｜δＳＡλ｜（ＷＦＥλｒｍｓ／ｎｍ）＜０．１　…（１３’’’）
０．０２≦｜δＳＡλ｜（ＷＦＥλｒｍｓ／ｎｍ）＜０．１　…（１３’’’’）

　更に言えば、対物レンズの温度変化に伴う屈折率変化による球面収差の変化を、温度変化に伴う第１波長の波長変化により補正するような球面収差の波長依存性を対物レンズが有することが好ましい。好ましくは、以下の条件式（１４）を満たすことである。
０≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．００１３６　…（１４）
　ただし、δＳＡＴ２は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）（好ましくは４０５ｎｍ）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の前記対物レンズのδＳＡ３／δＴを表す。即ち、δＳＡＴ２は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の対物レンズの３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。

　より好ましくは、下記の条件式（１４’）を満たすことである。
０≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９３　…（１４’）

　さらに好ましくは、下記の条件式（１４’’）を満たすことである。
＋０．０００７≦δＳＡＴ２／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９　…（１４’’）

　また、光ピックアップ装置の集光光学系がコリメータレンズ等のカップリングレンズを有し、そのカップリングレンズがプラスチックレンズである場合、以下の条件式（１５）を満たすことが好ましい。
０≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００９１　…（１５）
　ただし、δＳＡＴ３は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）（好ましくは４０５ｎｍ）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のカップリングレンズと対物レンズを含んだ光学系全体のδＳＡ３／δＴを表す。即ち、δＳＡＴ３は、使用波長（温度変化に伴う波長変動が０．０５ｎｍ／℃）における第１光ディスクの記録及び／又は再生を行う際の光学系全体の３次球面収差の温度変化率（温度特性）を指す。

　より好ましくは、下記の条件式（１５’）を満たすことである。
０≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００４５　…（１５’）

　より好ましくは、下記の条件式（１５’’）を満たすことである。
＋０．００００５≦δＳＡＴ３／ｆ（ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ））≦＋０．０００３　…（１５’’）

　前述したように、波長特性をそれ程良好にしないことにより、温度特性に優れている対物レンズを得ることができる。波長特性に関しては、光源の発振波長のバラツキを鑑みて、発振波長が対物レンズに適した光源を選定する、即ち、発振波長が基準波長に近い光源を選定することで、ある程度波長のバラツキの悪影響を抑えることができる。そこで、上述のような対物レンズを、発振特性が厳選された光源と組み合わせることで、低コストかつシンプルな光ピックアップ装置を提供することができる。また、設計波長の互いに異なる上述の対物レンズを予め複数種類用意することもできるので、光源の発振波長のバラツキに対応させて、その光源と、適切な設計波長の対物レンズを組み合わせれば、低コストかつシンプルな光ピックアップ装置を提供することができるようになる。

　より具体的には、光ピックアップ装置の製造方法が、上述のような温度特性に優れている対物レンズを、光路差付与構造の仕様に応じて複数のグループに分けるステップと、使用しようとする光源の発振特性に応じて、いずれかのグループの対物レンズを選定するステップと、光源と、選定された対物レンズとを組み合わせるステップを有することが好ましい。

　例えば、発振波長が基準波長に対しプラス側にずれた光源に好適な光路差付与構造を有する対物レンズのグループ、発振波長が基準波長に近い光源に好適な光路差付与構造を有する対物レンズのグループ、発振波長が基準波長に対しマイナス側にずれた光源に好適な光路差付与構造を有する対物レンズのグループ等、光路差付与構造の仕様を変えた対物レンズを複数グループに分けて用意し、使用する光源の発振波長を測定して、それに最適なグループから対物レンズを選定し組み合わせることで、温度変化が生じても適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。また、これらのグループごとに、対物レンズに異なる識別マークが施されていることが好ましい。なお、「光路差付与構造の仕様が異なる」とは、例えば回折構造の設計波長を異ならせることを言うが、それに限られない。又、「発振特性」とは発振波長の実測値やバラツキを含む。

　また、上述のような光ピックアップ装置の製造方法を適用する場合、製造された光ピックアップ装置の出荷ロットを検査したときに、下記の条件式（１６）を満たすことが好ましい。
σＳＡ３≦σλ・δＳＡ３λａｌｌ　…（１６）
　ただし、σＳＡ３（λｒｍｓ）は、光ピックアップ装置の出荷ロットにおいて、それぞれの光ピックアップ装置で光源が基準温度、基準出力で発振したときの波長における光ピックアップ装置の対物レンズを含む集光光学系（光源から情報記録面まで）の３次球面収差ＳＡ３の標準偏差を表す。また、σλ（ｎｍ）は、光ピックアップ装置の出荷ロットに含まれる、光源の基準温度、基準出力での発振波長の標準偏差を表す。また、δＳＡ３λａｌｌ（λｒｍｓ／ｎｍ）は、光ピックアップ装置の出荷ロットに含まれる、対物レンズを含む集光光学系（光源から情報記録面まで）の３次球面収差の波長依存性を表す。

　ここで、対物レンズの説明に話を戻す。対物レンズが、温度特性補正構造を有することにより、上記の条件式（１２）乃至（１５）を満たすようにすることが好ましい。例えば、第１光路差付与構造が、少なくとも第３基礎構造、第４基礎構造又は第７基礎構造を有する構造である場合、上記の条件式（１２）乃至（１５）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行なうことなく実現することができるため好ましい。また、第２光路差付与構造が、少なくとも第３基礎構造、第４基礎構造又は第７基礎構造のいずれか一つを有する構造である場合も、上記の条件式（１２），（１２’），（１３），（１３’），（１３’’），（１４），（１４’），（１５），（１５’）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行うことなく実現することができるため好ましい。また、対物レンズが、周辺領域の周りに、第３光路差付与構造を有する最周辺領域を有し、第３光路差付与構造が、少なくとも第３基礎構造、第４基礎構造又は第７基礎構造のいずれか一つを有する構造である場合も、上記の条件式（１２），（１２’），（１３），（１３’），（１３’’），（１４），（１４’），（１５），（１５’）を満たすことが、複雑な光学素子の設計を行うことなく実現することができるため好ましい。

　また、第１光束に対する対物レンズの像側開口数（ＮＡ）が０．８以上、０．９以下である場合に、上記条件式（１２），（１２’），（１３），（１３’），（１３’’），（１４），（１４’），（１５），（１５’）を満たした際の効果がより顕著となる。

　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、１．００ｍｍ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、０．７ｍｍ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、０．９ｍｍ以下（ｔ１＜ｔ２である場合は、０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下が好ましい）であることが好ましい。

　対物レンズの入射瞳径は、第１光ディスクを用いる際に、φ２．８ｍｍ以上、φ４．５ｍｍ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等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及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及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、簡単か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。加えて、３つの異なる光ディスクの全てにおいて、無限系の光学系を用いる場合であっても、トラッキング、特に第３光ディスクの記録及び／又は再生を行う際のトラッキングの正確性を保つことができる光ピックアップ装置、対物レンズ及び光情報記録再生装置を提供することが可能となる。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、対物レンズ及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、対物レンズとして、プラスチックレンズを用いたとしても、温度特性を良好にし、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、対物レンズ及び光情報記録再生装置を提供することが可能になる。

　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図３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，偏光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及び図４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。なお、図１及び図４の中央領域、周辺領域、最周辺領域の面積等の比率は正確には表されていない。

　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、偏光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によって厚さ０．０８７５ｍｍ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、偏光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、偏光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、偏光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、偏光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、偏光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。

　青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された第１光束が平行光束で対物レンズＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域は、第１光束の球面収差を適正に補正し、保護基板の厚さｔ１のＢＤ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。又、赤色半導体レーザＥＰ１から出射された第２光束が平行光束で対物レンズＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造、周辺領域の第２光路差付与構造は、ＢＤとＤＶＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第２光束の波長の差異に起因して発生する第２光束の球面収差を適正に補正し、最周辺領域は第２光束をＤＶＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ２のＤＶＤ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。又、赤外半導体レーザＥＰ２から出射された第３光束が平行光束で対物レンズＯＢＪに入射したときに、中央領域の第１光路差付与構造は、ＢＤとＣＤの保護基板の厚さの差異及び第１光束と第３光束の波長の差異に起因して発生する第３光束の球面収差を適正に補正し、周辺領域の第２光路差付与構造及び最周辺領域は第３光束をＣＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ３の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。また、中央領域の第１光路差付与構造は、記録再生に用いられる第３光束の必要光の集光スポットと、第３光束の不要光の集光スポットとを適正な距離だけ離し、それにより、ＣＤを用いた際のトラッキング特性も良好にする。加えて、周辺領域の第２光路差付与構造は、第１光束及び第２光束に対して、レーザの製造誤差等の理由によって波長が基準波長からずれた際に、スフェロクロマティズム（色球面収差）を補正することができる。

　＜実施例１～３＞
　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。以下の実施例１～３において、対物レンズは、単玉のガラスレンズである。対物レンズの光学面の中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第２光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴは、非球面の屈折面である。

　また、実施例１～３において、第１光路差付与構造は、第１基礎構造と第２基礎構造とが重畳された構造となっており、鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図２（ｃ）で示されているような形状である。鋸歯状の回折構造である第１基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。また、バイナリ構造である第２基礎構造は、所謂、波長選択回折構造であり、第１光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光（透過光）の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。

　また、実施例１～３において、第１光路差付与構造は、図２（ｃ）に示すように、中央領域の光軸側の領域においては、段差が光軸側を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、中央領域の周辺領域側の領域においては、段差が光軸側とは逆を向いている鋸歯状の構造とバイナリ構造が重畳されており、その間には、鋸歯状の構造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。この遷移領域は、回折構造により透過波面に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、回折構造の形状誤差による透過率低下を抑制できる。

　実施例１～３において、第２光路差付与構造は、第１基礎構造と第４基礎構造を重畳した構造となっており、鋸歯状の回折構造とより荒い鋸歯状の回折構造とが重畳された形状となっている。なお、細かい方の鋸歯状の回折構造では段差が光軸側とは反対を向いており、荒い方の鋸歯状の回折構造では段差が光軸側を向いている。断面形状は、図２（ｄ）で示されているような形状である。鋸歯状の回折構造である第１基礎構造は、第１光束の２次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の１次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。また、荒い鋸歯状の回折構造である第４基礎構造は、第１光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の３次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の３次及び２次の回折光の光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくするように設計されている。なお、図２（ｃ）及び図２（ｄ）では、理解しやすいように断面の形状が誇張して描かれている。

　表１～表１８にレンズデータを示す。なお、これ以降において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ－３）を用いて表すものとする。

　対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

　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、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。

　なお、λは入射光束の波長、λＢは設計波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ２ｉは光路差関数の係数である。

　＜実施例１＞
　以下の表１～３に、実施例１のレンズデータを示す。また、図５（ａ）、５（ｂ）及び５（ｃ）において、実施例１の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５又はΦ３．７４ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６０より僅かに大きな値、又は、Φ２．６８ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、又は、Φ２．１８ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例１において、Ｌ＝０．２８ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．２８／２．４２＝０．１１６である。

　＜実施例２＞
　以下の表４～６に、実施例２のレンズデータを示す。また、図６（ａ）、６（ｂ）及び６（ｃ）において、実施例２の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５又はΦ３．７４ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６０より僅かに大きな値、又は、Φ２．６８ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、又は、Φ２．１２ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例２において、Ｌ＝０．１６ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．１６／２．３６＝０．０６８である。

　＜実施例３＞
　以下の表７～９に、実施例３のレンズデータを示す。また、図７（ａ）、７（ｂ）及び７（ｃ）において、実施例２の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５又はΦ３．７４ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６０より僅かに大きな値、又は、Φ２．６８ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、又は、Φ２．１７ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例３において、Ｌ＝０．２８ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．２８／２．４３＝０．１１５である。

　＜実施例４＞
　以下の実施例４においては、対物レンズは、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物レンズの光学面の中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第２光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第３光路差付与構造が設けられている。

　また、実施例４において、第１光路差付与構造は、第１基礎構造、第２基礎構造に加えて、第３基礎構造が重畳された構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。断面形状は、図８においてＣＮと示されている部分として示されている。鋸歯状の回折構造である第３基礎構造は、第１光束の１０次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第２光束の６次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光の光量よりも大きくし、第３光束の５次の回折光の光量を他のいかなる次数（０次即ち透過光も含む）の回折光量よりも大きくするように設計されている。第１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２波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．２波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１波長分の光路差を与えるような段差量である。第２基礎構造の光軸方向の段差量（高さ）は、第１光束に対して第１波長の略３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．８波長分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．５波長分の光路差を与えるような段差量である。第３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。なお、第３基礎構造は、第１基礎構造及び第２基礎構造とは基準となる母非球面が異なる。

　実施例４において、第２光路差付与構造は、図８のＭＤとして示されているように、第１基礎構造と第４基礎構造を重畳した構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造が重畳された形状となっている。第４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２．５波長分の光路差を与えるような段差量である。なお、第４基礎構造は、第１基礎構造とは基準となる母非球面が異なる。また、第１光路差付与構造における第３基礎構造と第２光路差付与構造における第４基礎構造は連続して設けられている。第１光路差付与構造における第３基礎構造は、光軸から離れるに従ってその深さが深くなっていき、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造との境から、今度は、第２光路差付与構造における第４基礎構造は、光軸から離れるに従って、その深さが浅くなっていく構造となっている。

　実施例４において、第３光路差付与構造は、図８のＯＴとして示されているように、第４基礎構造のみを有する構造となっており、一種類の鋸歯状の回折構造のみを有する形状となっている。第３光路差付与構造における第４基礎構造は、光軸と直交する方向に光軸から離れるにつれて、光学素子の内側に入り込んでいき、あるところを境に、光軸から離れるにつれて、光学素子の外側へと向かうような構造ではない。

　以下の表１０～１３に、実施例４のレンズデータを示す。また、図９（ａ）、９（ｂ）、９（ｃ）において、実施例４の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５又はΦ３．７４ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６より僅かに大きな値、又は、２．７０ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値又は、Φ２．３７ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例４において、Ｌ＝０．６０ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．６０／２．５３＝０．２３７である。

　実施例４の第１光路差付与構造における全ての輪帯は、段差量が３．６２μｍ～４．２３μｍのグループと、段差量が２．２２μｍ～２．５６μｍのグループに分けられる。なお、λＢは４０５ｎｍである。λＢ’は３９０ｎｍ～４００ｎｍの任意の値とする。したがって、実施例４の第１光路差付与構造における全ての輪帯の段差量が、ｄＣとｄＤのいずれかを満たすことになる。また、第１光路差付与構造における全ての輪帯のピッチ幅は、５．３μｍ～１１０μｍの範囲に含まれる。また、第１光路差付与構造における全ての輪帯の（段差量／ピッチ幅）の値は、０．８以下である。

　また、実施例４の対物レンズの温度特性については、δＳＡＴ１は、＋０．００３３ＷＦＥλｒｍｓ／℃であり、δＳＡＴ２は、＋０．００１９ＷＦＥλｒｍｓ／℃である。また、第１波長における対物レンズのｆが２．２ｍｍであるので、δＳＡＴ１／ｆは、＋０．００１５ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。δＳＡＴ２／ｆは、＋０．０００９ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。また、実施例４の対物レンズの波長特性については、δＳＡλが、－０．０３λｒｍｓ／ｎｍであり、δＳＡλ／ｆが、－０．０１３６λｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ）である。なお、使用波長は４０５ｎｍであり、波長特性における環境温度２５℃である。

　さらに、コリメータレンズＣＬとして、対物レンズと同じ材料（ポリオレフィン系のプラスチック）で作られた単玉のコリメータレンズＣＬを用いて、実施例４の対物レンズを組み合わせて用いた場合、δＳＡＴ３は、＋０．０００４ＷＦＥλｒｍｓ／℃であり、δＳＡＴ３／ｆは、＋０．０００２ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。コリメータレンズのレンズデータを以下の表１４に示す。

　＜実施例５＞
　以下の実施例５においては、対物レンズは、単玉のポリオレフィン系のプラスチックレンズである。対物レンズの光学面の中央領域ＣＮの全面には、第１光路差付与構造が形成されている。光学面の周辺領域ＭＤの全面には、第２光路差付与構造が形成されている。光学面の最周辺領域ＯＴの全面には、第３光路差付与構造が設けられている。断面形状は、図８に近い形状となる。

　また、実施例５において、第１光路差付与構造は、第１基礎構造、第２基礎構造に加えて、第３基礎構造が重畳された構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造とバイナリ構造とが重畳された形状となっている。

　実施例５において、第２光路差付与構造は、第１基礎構造と第４基礎構造を重畳した構造となっており、二種類の鋸歯状の回折構造が重畳された形状となっている。

　実施例５において、第３光路差付与構造は、第４基礎構造のみを有する構造となっており、一種類の鋸歯状の回折構造のみを有する形状となっている。

　以下の表１５～１８に、実施例５のレンズデータを示す。また、図１１（ａ）、１１（ｂ）、１１（ｃ）において、実施例５の縦球面収差図を示す。縦球面収差図の縦軸の１．０は、ＢＤにおいては、ＮＡ０．８５又はΦ３．７４ｍｍを表し、ＤＶＤにおいては、ＮＡ０．６より僅かに大きな値、又は、Φ２．７１ｍｍより僅かに大きな値を表し、ＣＤにおいては、ＮＡ０．４５より僅かに大きな値、又は、Φ２．２４ｍｍより僅かに大きな値を表す。なお、実施例５において、Ｌ＝０．３８ｍｍである。したがって、Ｌ／ｆ＝０．３８／２．４５＝０．１５５である。

　また、実施例５の対物レンズの温度特性については、δＳＡＴ１は、＋０．００３０８ＷＦＥλｒｍｓ／℃であり、δＳＡＴ２は、＋０．００１７６ＷＦＥλｒｍｓ／℃である。また、第１波長における対物レンズのｆが２．２０ｍｍであるので、δＳＡＴ１／ｆは、＋０．００１４ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。δＳＡＴ２／ｆは、＋０．０００８ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。また、実施例５の対物レンズの波長特性については、δＳＡλが、－０．０２６１８λｒｍｓ／ｎｍであり、δＳＡλ／ｆが、－０．０１１９λｒｍｓ／（ｎｍ・ｍｍ）である。なお、使用波長は４０５ｎｍであり、波長特性における環境温度は２５℃である。

　さらに、コリメータレンズＣＬとして、実施例４で用いたものと同じ単玉のコリメータレンズＣＬを用いて、実施例５の対物レンズを組み合わせて用いた場合、δＳＡＴ３は、＋０．０００１９８ＷＦＥλｒｍｓ／℃であり、δＳＡＴ３／ｆは、＋０．００００９ＷＦＥλｒｍｓ／（℃・ｍｍ）である。

　次に、実施例４や５及びそれに類似の対物レンズを用いて、光ピックアップ装置を製造する方法の一例を以下に説明する。ここでは、最も発振波長のバラツキが大きい青紫色半導体レーザＬＤ１について対物レンズの最適化を考える。まず、青紫色半導体レーザＬＤ１の基準波長が４０５ｎｍであるとしたときに、設計波長を４０２ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第１の金型を作成して、第１の金型により成形した対物レンズを第１グループとする。設計波長を４０３ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第２の金型を作成して、第２の金型により成形した対物レンズを第２グループとする。設計波長を４０４ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第３の金型を作成して、第３の金型により成形した対物レンズを第３グループとする。設計波長を４０５ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第４の金型を作成して、第４の金型により成形した対物レンズを第４グループとする。設計波長を４０６ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第５の金型を作成して、第５の金型により成形した対物レンズを第５グループとする。設計波長を４０７ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第６の金型を作成して、第６の金型により成形した対物レンズを第６グループとする。設計波長を４０８ｎｍとした場合に球面収差が最適となる光路差付与構造を有する対物レンズを設計し、それに応じた第７の金型を作成して、第７の金型により成形した対物レンズを第７グループとする。なお、本実施の形態では、光路差付与構造の仕様に応じて対物レンズを７グループに分けたが、これに限らず例えば３、５グループ等に分けても良い。

　図１５は、成形された対物レンズＯＢＪの斜視図である。図１５に示すように、対物レンズＯＢＪにおける光学面ＯＰの周囲に配置された環状のフランジＦには、凸部又は凹部状の識別マークＭが形成されている。これは、金型（不図示）のフランジ転写面に、対応する凹部又は凸部を形成しておくことで、対物レンズＯＢＪの成形時に同時に転写形成できる。本実施の形態では、識別マークＭの数が１つの場合、第１グループに属する対物レンズであることを示し、識別マークＭの数が２つの場合、第２グループに属する対物レンズであることを示し、識別マークＭの数が３つの場合、第３グループに属する対物レンズであることを示し、以下同様とする。なお、グループの分け方としては、以上に限らず、例えばグループ分けされた対物レンズのトレイ、カートリッジ、或いはそれを梱包する箱等に、異なる識別マークを付与しても良い。

　図１６は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の製造方法を示すフローチャート図である。まず、図１６のステップＳ１０１で、任意の青紫色半導体レーザの発振波長λ１を測定する。次に、ステップＳ１０２で、測定した発振波長λ１が４０１．５ｎｍ以上４０２．５ｎｍ未満ならｎ＝１とし、測定した発振波長λ１が４０２．５ｎｍ以上４０３．５ｎｍ未満ならｎ＝２とし、測定した発振波長λ１が４０３．５ｎｍ以上４０４．５ｎｍ未満ならｎ＝３とし、測定した発振波長λ１が４０４．５ｎｍ以上４０５．５ｎｍ未満ならｎ＝４とし、測定した発振波長λ１が４０５．５ｎｍ以上４０６．５ｎｍ未満ならｎ＝５とし、測定した発振波長λ１が４０６．５ｎｍ以上４０７．５ｎｍ未満ならｎ＝６とし、測定した発振波長λ１が４０７．５ｎｍ以上４０８．５ｎｍ未満ならｎ＝７とする。なお、青紫色半導体レーザの発振波長λ１が、４０１．５ｎｍ未満或いは４０８．５ｎｍ以上であった場合、許容公差範囲外の製品として別のものと置換すればよい。

　続くステップＳ１０３で、第ｎグループ内の対物レンズを選択する。更に、ステップＳ１０４で、測定した青紫色半導体レーザと、選択した対物レンズを含む部品を組み立てることで、光ピックアップ装置が完成する。

　本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、前述したように、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う構成になっている。この３波長互換の光ピックアップ装置において第１～第３光束の共通光路中に用いられる対物レンズは、前記第２基礎構造のように、光軸を中心に略同心円状にパターン化された段差で、第１光束に対して略３λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を有することが好ましい。また、バイナリー回折構造の段差が、第２光束に対して略１．８λ２の光路差を与えることが好ましく、第３光束に対して略１．５λ３の光路差を与えることが好ましい。

　前述したように、バイナリー回折構造（山と谷の２段構造）の光軸方向の段差量（高さ）が大きいと、その回折構造を成形したときに転写しない部分（いわゆる転写なまり）が発生してしまう。つまり、図１７（Ａ）に示すように金型ＭＬの壁面が垂直であっても、図１７（Ｂ）に示すようにレンズＬＮには金型ＭＬの形状が完全に転写されず、成形されたレンズＬＮの壁面は傾斜したものとなる。例えばレンズＬＮの材料がガラスの場合、壁面傾斜角度θは通常３０～４５°程度となる。そのため、バイナリー回折構造の回折効率が著しく低下してしまい、結果として、高い光学性能で基板厚の異なる複数のディスク媒体に対応することが困難になる。

　図１８に、バイナリー回折構造の光路差：３λ，５λでの壁面傾斜角度θと回折効率（０次回折光のＢＤ波長に対する回折効率）との関係を示す。バイナリー回折構造において、図１７（Ａ）に示すように、ピッチをＰとし（平均的なピッチＰ＝２０μｍ）、高さ（段差量）をＴとする。バイナリー回折構造を構成する材料（ガラス）の屈折率をｎ（＝１．６０５３７）とし、波長をλ（＝４０５ｎｍ）とすると、光路差５λ＝（ｎ－１）Ｔから高さＴ＝３．３５μｍであり、光路差３λ＝（ｎ－１）Ｔから高さＴ＝２．０１μｍである。

　同一ピッチＰであるため、光路差：５λの方が傾斜部分の領域が広くなって、図１８に示すように、回折効率が低下する。つまり、壁面傾斜角度θが同じならば、高さＴが低いほど理想的なバイナリー形状に近くなるため、光路差：３λの方が光路差：５λよりも回折効率の低下を抑制することができる。なお、ガラスはプラスチックよりも高粘性のレンズ材料であるため、金型ＭＬの隅部分に入りにくい。したがって、第１光束に対して略３λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を採用することにより得られる回折効率の低下抑制効果は、ガラスレンズの方が大きいといえる。

　図１９，図２０は、第２基礎構造の光軸方向の段差量Ｔが、第１光束に対して第１波長λ１の３波長前後の光路差を与えるときの回折効率（ＢＤ，ＤＶＤは０次回折光、ＣＤは１次回折光で計算している。）を示している。つまり、ここでの光軸方向の段差量（高さ）Ｔは、第１光束に対して第１波長の略３波長分の光路差を与え、第２光束に対して第２波長の略１．８波長の分の光路差を与え、第３光束に対して第３波長の略１．５波長分の光路差を与えるような段差量である。図１９は壁面傾斜角度θ＝３０°の場合、図２０は壁面傾斜角度θ＝４５°の場合であり、設定（ピッチＰ，高さＴ等）は図１８の場合と同じである。また、計算に用いた波長λ，屈折率ｎの値を以下の表１に示す。さらに比較例として、図２１，図２２に、第２基礎構造の光軸方向の段差量Ｔが、第１光束に対して第１波長λ１の５波長前後の光路差を与えるときの回折効率を、図１９，図２０と同様に示す。図２１は壁面傾斜角度θ＝３０°の場合、図２２は壁面傾斜角度θ＝４５°の場合である。

　３メディアのうち最も高密度なＢＤの効率を最も高くすることが要求されるので、ＢＤの効率は５０％以上であることが望ましく、図１９等から、段差量の光路差は２．８λ１～３．２λ１であることが望ましい。次に重要なのはＢＤに次いで高密度なＤＶＤの効率であるため、ＤＶＤの効率は４０％以上であることが望ましく、そのためには、図１９等から、段差量の光路差は２．９５λ１～３．２λ１であることがより望ましい。ＣＤの効率は３０％以上であることが望ましく、上記の範囲であれば満足している。

　用いる回折光の次数はＢＤで０次、ＤＶＤで０次、ＣＤで１次であるため、段差量の光路差はＢＤ、ＤＶＤで波長の整数倍、ＣＤでは波長の整数倍＋０．５λであると、最も効率が高く好ましい。段差量の光路差は、ＢＤで３λ１、ＤＶＤで１．８λ２、ＣＤで１．５λ３であるため、ＢＤ、ＣＤでは理想的であるが、ＤＶＤでは整数倍から少し離れるため、実際には若干の効率低下がある。ただし、図１９，図２０に示すように、十分に実用可能な範囲である。

　上記バイナリー回折構造は、前述した各実施例のように、ＣＤ波長集光用（第３光束の有効径内で第３光束に対する集光作用を有する構成）に限らず、特許文献２：特開２００５－３２２３０１号公報の図１に記載の遮光構造のように、ＣＤ波長拡散用（第３光束の有効径外で第３光束をフレア化するための拡散作用を有する構成）に用いてもよい。ＣＤ有効径外のＣＤ波長のフレアを拡散させることにより、ＣＤに対応した開口規制が可能となる。

　本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。

　ＣＮ　　中央領域
　ＭＤ　　周辺領域
　ＯＴ　　最周辺領域
　ＰＵ１　　光ピックアップ装置
　ＯＢＪ　　対物レンズ
　ＳＴ　　絞り
　ＣＬ　　コリメートレンズ
　ＰＰＳ　　偏光ダイクロイックプリズム
　ＬＭ　　レーザモジュール
　ＬＤ１　　第１半導体レーザ
　ＥＰ１　　第２半導体レーザ
　ＥＰ２　　第３半導体レーザ
　ＰＤ１　　第１の受光素子
　ＤＳ１　　第２の受光素子
　ＤＳ２　　第３の受光素子
　ＰＳ　　プリズム

Claims

　第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う３波長互換の光ピックアップ装置において、第１～第３光束の共通光路中に用いられる対物レンズであって、
　光軸を中心に略同心円状にパターン化された段差で、第１光束に対して２．８λ１～３．２λ１の光路差を与えるバイナリー回折構造を有することを特徴とする対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造の段差が、第１光束に対して２．９５λ１～３．２λ１の光路差を与えることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造の段差が、第１光束に対して略３λ１の光路差を与えることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造の段差が、第２光束に対して略１．８λ２の光路差を与えることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造の段差が、第３光束に対して略１．５λ３の光路差を与えることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造が、第３光束の有効径内で第３光束に対する集光作用を有することを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造が、第３光束の有効径外で第３光束をフレア化するための拡散作用を有することを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記第１光ディスクがＢｌｕ－ｒａｙディスクであり、前記第２光ディスクがＤＶＤであり、前記第３光ディスクがＣＤであることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造が、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光路差付与構造であることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　第１波長λ１は３５０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であり、第２波長λ２は５７０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下であり、第３波長λ３は７５０ｎｍ以上８８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造がガラスから成ることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
　前記バイナリー回折構造の段差量をＴとし、前記バイナリー回折構造を構成する材料の屈折率をｎとすると、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
（ｎ－１）Ｔ≒３λ１
　第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う３波長互換の光ピックアップ装置であって、
　請求項１～１２のいずれか１項に記載の対物レンズを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。