JP3957003B2 - 光ピックアップ装置及び、対物光学ユニット及び対物光学系の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置及び対物光学ユニットに関し、特に異なる波長の光源を用いて異なる光情報記録媒体に対して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及びそれに用いる対物光学ユニットに関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（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２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報の記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。尚、ＢＤ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。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

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及び／又は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及び／又は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に対しても同様に適切に情報の記録及び／又は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及び／又は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及び／又は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用の光学系とを情報を記録及び／又は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し、更にこの対物レンズを単レンズ構成と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、記録及び／又は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として、球面収差の波長依存性を有する回折構造をその表面に形成し、かかる回折構造の波長依存性を利用して、記録及び／又は再生波長や、保護層厚さの違いによる球面収差を補正する対物レンズが知られている。

ここで、特許文献１には、高密度光ディスクとＤＶＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える単レンズ構成の対物レンズが開示されている。

ところで、特許文献１に開示された対物レンズは、青紫色レーザ光束に対して２次回折光を発生させ、ＤＶＤ用の赤色レーザ光束に対して１次回折光を発生させるような回折構造を有し、かかる回折構造の回折作用により高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するものである。しかし、この対物レンズは、単レンズ構成であるので、低コストで生産が可能であるものの、以下に述べるような課題を有している。

具体的な課題としては、回折構造により発生する球面収差の波長依存性が大きいことがある。このような場合、発振波長が設計波長からずれたレーザ光源が使用できず、レーザ光源の選別が必要となるため光ピックアップ装置の製造コストが増大する。回折光の回折角は、「回折次数×波長／回折ピッチ」で表される。回折作用を利用して使用波長が互いに異なる光情報記録媒体間の互換を実現するためには、使用波長間の回折角に所定の差を持たせる必要がある。上述した「レーザ光源の選別問題」は、高密度光ディスクとＤＶＤの使用波長間で「回折次数×波長」の値が殆ど同じ回折構造を利用していることに起因している。特許文献１に開示された対物レンズにおいて、青紫色レーザ光束と赤色レーザ光束との「回折次数×波長」の比は８１０／６５５＝１．２４と１に近いため（但し、波長の単位をｎｍとした）、高密度光情報記録媒体とＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するために必要な回折角の差を得るためには、回折ピッチを小さくしなければならない。そのため、回折構造の球面収差の波長依存性が大きくなり、上述したような、「レーザ光源の選別問題」が顕在化する。

かかる課題に対して、使用するレーザ光源に応じて、光学素子を光軸方向に駆動するなどの方式も開発されているが、駆動のための構成が必要となり、光ピックアップ装置が大型化するという新たな課題が生じる。
特開２００４−７９１４６号公報

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、異なる種類の光情報記録媒体に対して良好に情報の記録及び／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光学ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る構成は、
厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
厚さｔ２の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
厚さｔ３の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造及び輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造を有する対物光学ユニットを備える光ピックアップ装置であって、
前記第１光束、第２光束及び第３光束が前記対物光学ユニットへの入射した時の前記対物光学ユニットのそれぞれの倍率がほぼ同じであり、
前記第１光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して所定の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのうちいずれか一方に変化させ、前記第２光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して所定の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは違う他方に変化させる。

本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 光源側の光学面に第１光路差付与構造としての回折構造と、第２光路差付与構造としての位相構造とを形成した対物レンズＯＢＪの一例にかかる断面図である。 光源側の光学面に第１光路差付与構造としての回折構造と、第２光路差付与構造としての位相構造とを形成した対物レンズＯＢＪの別例にかかる断面図である。 図４（ａ）は、実施例１におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、実施例１におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図４（ｃ）は、実施例１におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。 図５（ａ）は、実施例２におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図５（ｂ）は、実施例２におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図５（ｃ）は、実施例２におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。 図６（ａ）は、実施例３におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図６（ｂ）は、実施例３におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図６（ｃ）は、実施例３におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。

以下、本発明に関する構成の好ましい形態を説明する。

項１に記載の光ピックアップ装置は、
厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、
厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束を出射する第３光源と、
輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造と輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造とを有する対物光学ユニットとを備え、
前記第１光束、第２光束及び第３光束が前記対物光学ユニットへの入射した時の前記対物光学ユニットの倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、ｍ１、ｍ２、ｍ３がほぼ同じであり、
前記第１光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのうちいずれか一方に変化させ、前記第２光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは違う他方に変化させる。

例えば、ｍ１、ｍ２、ｍ３の値は、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）を満たす。

−０．０２ ＜ ｍ１ ＜ ０．０２ （１）
−０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ０．０２ （２）
−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ０．０２ （３）
また、上記対物光学ユニットは、複数の光学素子から構成されていても良いし、単玉からなる対物光学素子であっても良い。

また、上記光ピックアップ装置において、前記第１光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダー方向に変化させ、前記第２光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をオーバー方向に変化させることが好ましい。

項２に記載の構成は、項１記載の光ピックアップ装置において、以下の式（５）、（６）を満たす。

ｍ１−０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ｍ１＋０．０２ （５）
ｍ１−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ｍ１＋０．０２ （６）
項３記載の構成は、項１〜項２記載のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、上記対物光学ユニットの倍率ｍ１、ｍ２、ｍ３の値がほぼ０である。

また、項４記載の構成は、項１〜項３の何れかに記載の光ピックアップ装置において、それぞれ式（１）、（２）、（３）を満たす。

本発明に係る構成は、回折と倍率との新たな組合せにより、３つの異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うものである。すなわち、従来用いられてきた回折構造等の光路差付与構造の欠点を補うため、他の光路差付与構造を用いてさらに補正を行うことにより、課題を解決しようとしている。

まず、前記対物光学ユニットの光学機能面におけるベース非球面のみでは、いずれの光情報記録媒体に対しても収差のない集光スポットの形成は難しく、ベース非球面と２つの光路差付与構造との組合せによって収差が補正されるようになっている。

前記第１光路差付与構造は、ベース非球面により屈折される前記第１光束及び前記第３光束に対しては適正に収差の補正を行うように設計されている。更に、前記第３の波長が前記第１の波長の偶数倍に近い場合、前記第１光束と前記第３光束に対して作用を異ならせるために、前記第１光束に対して奇数倍相当の光路差を付与するようにする。すると、波長差に基づいて、前記第３光束は半波長分ずれた光路差を与えられることになり、前記第１光束及び前記第３光束に対する光学作用を異ならせる事が出来るので、保護層の厚さが異なることに起因する球面収差をそれぞれ適切に補正できる。そして輪帯ピッチを適宜設定し、球面収差をアンダー方向に変化させる作用を与えるようにすることで、前記対物光学ユニット自体が有する屈折力と、前記第１光路差付与構造の作用との組合せにより、例えば保護層の厚さの異なる前記第１光束及び前記第３光束に対しては良好な集光スポットが形成できる。

ところが、このように前記第１光路差付与構造を設計すると、前記第２光束に対して過剰に球面収差をアンダー側にする作用を与える事になってしまい、前記対物光学ユニット自体が有する屈折力との組合せにおいて、良好な集光スポット形成はできなくなる恐れがある。そこで、前記第２光路差付与構造に、かかる過剰分をキャンセルアウトする作用を担持させることによって、いずれの光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。

しかしながら、前記第１光路差付与構造と屈折力との組合せで良好な波面が形成されている前記第１光束と前記第３光束とに対して、前記第２光路差付与構造が悪影響を及ぼすことを避ける必要がある。そこで、前記第２光路差付与構造については、前記波長λ１の偶数倍の光路差を第１光束に付与するようにし、それにより前記第１光束は波面の位相に変化を生じないようにできる。更に、前記第３光束が、前記第１光束のほぼ偶数倍の波長であるときは、波長λ１の整数倍の光路差を付与されることとなり、同様に波面の位相に変化を生じないこととなる。なお、輪帯ピッチを調整することにより、前記波長λ１と前記波長λ３の光束に対しては光線を曲げる作用を与えないようにしておくと好ましい。このような構成により、前記第１光束と前記第３光束とは、前記第２光路差付与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以下の範囲をいう。また奇数倍相当とは、ｎを自然数とした場合、｛（２ｎ−１）−０．１｝×λ１以上、｛（２ｎ−１）＋０．１｝×λ１以下の範囲をいう。

こうした制約を設けても、前記第２光束に対して所望の作用を与えるように前記第２光路差構造を設計することができる。ここでは前記第１光路差付与構造によって過剰にアンダー方向に変化させられた球面収差をキャンセルさせるため、前記第２光路差付与構造を、球面収差をオーバー方向に変化させる作用を与えるように設計することができる。こうすることにより、前記第２光束は、前記対物光学ユニットの屈折作用、前記第１光路差付与構造の作用、第２光路差付与構造の作用、の３つの組合せにより、各光情報記録媒体において良好な集光スポットを形成できる。

更に、前記第１光束、第２光束及び第３光束の前記対物光学ユニットへの入射光束倍率ｍ１、ｍ２、ｍ３が、それぞれ関係式（１）、（２）、（３）を満たすようにすれば、前記対物光学ユニットには無限平行光が入射することとなり、前記対物光学ユニットのトラッキング動作時に、コマ収差の発生を抑制できるなど、光ピックアップとして取扱いが良く、特に書き込み系や高速タイプの情報記録再生装置に好ましく用いることができる。

項５に記載の光ピックアップ装置は、項１〜項４のいずれかに記載の構成において、前記対物光学ユニットに前記第１光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
前記対物光学ユニットに前記第２光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用および前記第２光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
前記対物光学ユニットに前記第３光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される。

項６に記載の光ピックアップ装置は、項１〜項５のいずれかに記載の構成において、前記第１光路差付与構造と、前記第２光路差付与構造とは重畳されてなり、同一の光学面上に存在する。

項７に記載の光ピックアップ装置は、項６に記載の構成において、両光路差付与構造の設けられている光学面は光源側であるので、前記光路差付与構造に平行光が入射することから光線のケラレなどを抑制できる。

項８に記載の光ピックアップ装置は、項１〜項７のいずれかに記載の構成において、
前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域を有し、
前記中央領域は前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造を備え、
前記中央領域は前記第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光情報記録媒体の情報記録面の全てに対して集光スポット形成に用いられるとともに、前記周辺領域は前記第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光情報記録媒体の情報記録面のうち、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に対してのみ集光スポット形成に用いられる。

図２は、光源側の光学面に第１光路差付与構造としての回折構造と、第２光路差付与構造としての位相構造とを形成した対物レンズＯＢＪの例にかかる断面図であるが、理解しやすいように回折構造ＤＳと位相構造ＰＳとは誇張して描いている。中央領域ＣＲは、第１光束及び第２光束が共通して通過し、周辺領域ＰＲは、第１光束のみが通過する。図２において、実線で示す光軸Ｘを中心とした断面がブレーズ状の回折構造ＤＳは、位相構造ＰＳと重畳させているため、局所的に軸線方向に変位した構成となっている。図２に示す例では、回折構造ＤＳが正の向きのブレーズ構造のみからなるために、ブレーズの頂点を結ぶと、位相構造ＰＳの形状を示す包絡線（図２で示す点線）が描かれる。尚、回折構造ＤＳとして、負の向きのブレーズ構造を混在させてもよい。

図３は、光源側の光学面に第１光路差付与構造としての回折構造と、第２光路差付与構造としての位相構造とを形成した対物レンズＯＢＪの別例にかかる断面図であるが、理解しやすいように表面形状は誇張して描いている。図３に示す対物レンズＯＢＪにおいては、中央領域ＣＲが、光軸Ｘを含む第１領域Ｒ１と、その周囲の第２領域Ｒ２と、更にその周囲であって周辺領域ＰＲと接する第３領域Ｒ３とから構成されている。ここで、第１領域Ｒ１においては、負の向きのブレーズ構造と位相構造とが重畳されているので、輪帯溝の底部を結ぶと、位相構造ＰＳの形状を示す包絡線（図３で示す点線）となり、第３領域Ｒ３においては、正の向きのブレーズ構造と位相構造とが重畳されているので、ブレーズの頂点を結ぶと、位相構造ＰＳの形状を示す包絡線（図３で示す点線）となる。第２領域Ｒ２は、負の向きのブレーズ構造と、正の向きのブレーズ構造との切り替えのために必要な遷移領域である。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とき、光路差関数の変曲点に相当する領域である。光路差関数が変曲点を持つと、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。

尚、ブレーズ構造の向きが光軸から離れるに従って負の向きから正の向きへと一度入れ替わる場合は、位相構造の形状を、図３に示したように、中央領域の所定の高さまでは、光軸から離れるに従って光路長が長くなり、所定の高さより外側では、光軸から離れるに従って光路長が短くなるように、光軸方向に変移する形状（図３で示す点線）とするのが好ましい。このとき、位相構造の輪帯のうち最も光路長が長い輪帯に、中央領域の７割の高さの位置が含まれるのがより好ましい。

上記の光ピックアップ装置において、前記対物光学ユニットは前記周辺領域を囲む最外領域を有し、前記最外領域を通過した前記第１光束は、前記第１光情報記録媒体の情報記録面における集光スポット形成に用いられても良く、これにより、前記第１の光情報記録媒体の高開口数に対応できる。

また、前記最外領域が光路差付与構造を有し、前記最外領域を通過した前記第２光束及び前記第３光束はフレア化する構成でも良く、これにより、前記対物光学ユニットに開口絞りの効果を与えることができる。

項９に記載の光ピックアップ装置は、項１〜項８のいずれかに記載の構成において、前記第１光路差付与構造が、鋸歯状回折構造である。「鋸歯状回折構造」とは、例えば少なくとも一方の光学機能面が光軸を中心とした複数の光学機能領域に分割され、該複数の光学機能領域のうちの少なくとも１つが、光軸を中心とした輪帯状の領域に分割され、かつ各輪帯に所定数の不連続な段差が設けられるとともに、光軸方向断面が鋸歯状の構造をいう。

項１０に記載の光ピックアップ装置は、項９に記載の構成において、
前記第１光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ１が以下を満たす。
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λ１）×λ１＜
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ２−１）／λ２）×λ２
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｎ２：λ２の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
ｄ１：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ１＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
この場合、該回折構造によって生じ、前記集光スポットを形成する前記第１光束の回折光の回折次数をＫ１、前記第２光束の回折光の回折次数をＫ２とし、前記対物光学ユニットを構成する材料の前記波長λ１に対する屈折率をｎ１、前記波長λ２に対する屈折率をｎ２とするとき、次の式を満たす。

（Ｋ１・λ１）／（ｎ１−１） ＜ （Ｋ２・λ２）／（ｎ２−１） （４）
ただし、Ｋ１ 、Ｋ２はいずれも正の整数である。

本構成によれば、前記第１光束よりも、前記第２光束について球面収差補正を過剰にすることができる。

項１１に記載の光ピックアップ装置は、項９に記載の構成において、前記第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす。
１≦ｄ２×（ｎ１−１）／λ１＜１．５
但し、ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
この場合、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第３光束は、１次回折光の光量が最も高くなる。

項１２に記載の光ピックアップ装置は、項９〜１１のいずれかに記載の構成において、前記第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす。

ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ１−１）／λ１）＝３
但し、 ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
但し、ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
この場合、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束は、３次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束は、２次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第３光束は、２次回折光の光量が最も高くなる。

もしくは、前記第１光路差付与構造を通過した第１光束は、３次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第２光束は、２次回折光の光量が最も高くなり、前記第１光路差付与構造を通過した第３光束は、１次回折光の光量が最も高くなる。

項１３に記載の光ピックアップ装置は、項１〜８のいずれかに記載の構成において、前記第１光路差付与構造が、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。

項１４に記載の光ピックアップ装置は、項１〜１３のいずれかに記載の構成において、前記第２光路差付与構造が、鋸歯状回折構造である。

項１５に記載の光ピックアップ装置は、項１４に記載の構成において、前記第２光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ３が以下を満たす。

ＭＯＤ（ｄ３×（ｎ１’−１）／λ１）＝２
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率
ｄ３：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ３＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
この場合、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束は、２次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束は、１次回折光の光量が最も高くなる。

項１６に記載の光ピックアップ装置は、項１〜１３のいずれかに記載の構成において、前記第２光路差付与構造が、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である。

「重畳型回折構造」とは、光学機能面が光軸を中心とした複数の回折周期からなり、該複数の回折周期は、所定数の不連続な光軸方向の段差と光軸を中心とし輪帯状の領域から構成される構造が連続的に配されたものである。重畳型回折構造は、マルチレベル構造、ＤＯＥ構造ともいい、例えば回折構造は、光学素子の光学機能面が光軸を中心とした複数の輪帯に分割されていて、この輪帯がそれぞれ鋸歯状に形成されているものであるが、この１つの鋸歯部に、さらに所定数の階段形状を設けている構造である。これにより、回折作用を与える光を波長により選択することが可能となる。

前記第２光路差付与構造として、階段状形状をくり返す、いわゆる波長選択回折を用いることもできる。この構造の場合、ある特定の波長にのみ回折作用を与え、他の波長に対してはそのまま透過できる。ここでは波長λ３が波長λ１のほぼ２倍であるので、波長λ３の第３光束に対してそのまま透過できるようにすれば、波長λ１の第１光束もそのまま透過できるので、波長λ２の第２光束に対してのみ回折作用を与えることができる。

項１７に記載の光ピックアップ装置は、項１６に記載の構成において、前記第２光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪帯平均段差量ｄ４が以下を満たす。
ＭＯＤ（ｄ４×（ｎ１’−１）／λ１）＝２ｋ
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｋ：自然数
ｄ４：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ４＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
この時、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束は、０次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束は、０次回折光の光量が最も高くなる。

項１８に記載の光ピックアップ装置は、項１６に記載の構成において、前記第２光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面が、前記対物光学ユニット素子のベース非球面に沿って形成されている。

上記構成において、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束は、２次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束は、１次回折光の光量が最も高くなることが好ましい。

同様に、上記構成において、前記第２光路差付与構造を通過した第１光束は、０次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第２光束は、１次回折光の光量が最も高くなり、前記第２光路差付与構造を通過した第３光束は、０次回折光の光量が最も高くなることが好ましい。

項１９に記載の光ピックアップ装置は、項１〜１３のいずれかに記載の構成において、前記第２光路差付与構造が、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。

前記第２光路差付与構造として、ＮＰＳを用いることもできる。ＮＰＳとは、その構造を通過する光束に位相差を付与することにより、波面を揃え、あたかも無収差であるかのようにすることができる構造のことを言う。この時、球面収差の補正は必ずしも行わなくて良い。ＮＰＳの場合、段差を有する輪帯を、光軸を中心に設け、その段差を波長λ１の光束に対してλ１の偶数倍の光路差を与えるようにする。これにより、前記第１光束については波面に影響が生じない。そして波長λ１の偶数倍の光路差を与える段差は、波長λ３の光束に対して波長λ３の整数倍の光路差を与え、前記第３光束に対しても波面に影響を生じない。一方で、波長λ１と波長λ２との波長差により、前記第２光束は当該ＮＰＳを通過することにより波面が変化するので、これを利用して、集光スポットが良好な波面状態となるようにすることができる。ＮＰＳの場合も、輪帯間隔を調整することにより波面の変化のさせ方をコントロールすることができる。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以下の範囲をいう。

項２０に記載の光ピックアップ装置は、項１〜１９のいずれかに記載の構成において、前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．０８７５ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである。

項２１に記載の光ピックアップ装置は、項１〜１９のいずれかに記載の構成において、前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである。

上記光学系を設計する場合、光源のバラツキを考慮し、波長λ１、λ２、λ３、および第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１、第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２、第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３を、上記の条件式を満たすように設計することが一般的に行なわれている。

また、上記構成において、前記波長λ１と前記波長λ２との間には、以下の関係が成り立つことが好ましい。

１．５×λ１＜λ２＜１．７×λ１ （５）
項２２に記載の光ピックアップ装置は、項１〜２１のいずれかに記載の構成において、前記対物光学ユニットがガラスを素材としている。

項２３に記載の光ピックアップ装置は、項１〜２１のいずれかに記載の構成において、前記対物光学ユニットがプラスチックを素材としている。

また、前記対物光学ユニットはガラス及びプラスチックを素材としていてもよい。

項２４に記載の対物光学ユニットは、輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造と、輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造とを有し、
対物光学ユニットに入射した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、
前記第１光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるものであり、
前記第２光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは異なる他方に変化させる。

項２５に記載の対物光学ユニットは、項２４に記載の構成において、前記対物光学ユニットの倍率Ｍがほぼ０である。

項２６に記載の対物光学ユニットは、項２５に記載の構成において、以下の式（７）を満たす。

−０．０２＜Ｍ＜０．０２ （７）
項２７記載の対物光学ユニットは、項２４〜項２６のいずれかに記載の構成において、
前記対物光学ユニットに前記第１光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
前記対物光学ユニットに前記第２光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用および前記第２光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
前記対物光学ユニットに前記第３光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される。

項２８記載の対物光学ユニットは、項２４〜項２７のいずれかに記載の構成において、
前記第１光路差付与構造と、前記第２光路差付与構造とは重畳されてなり、同一の光学面上に存在する。

項２９記載の対物光学ユニットは、項２８に記載の構成において、
両光路差付与構造の設けられている光学面が光源側である。

項３０記載の対物光学ユニットは、項２４〜項２９のいずれかに記載の構成において、
前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域を有し、
前記中央領域は前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造を備え、
前記第１光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域を通過した波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるものであり、
前記第２光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ２の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域を通過した波長λ３の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは異なる他方に変化させる。

項３１記載の対物光学ユニットは、項２４〜項３０のいずれかに記載の構成において、
前記第１光路差付与構造が、鋸歯状回折構造である。

項３２記載の対物光学ユニットは、項３１記載の構成において、
前記第１光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ１が以下を満たす。
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λ１）×λ１＜
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ２−１）／λ２）×λ２
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｎ２：λ２の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｄ１：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ１＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
項３３記載の対物光学ユニットは、項３１記載の構成において、
第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす。
１≦ｄ２×（ｎ１−１）／λ１＜１．５
但し、ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
項３４記載の対物光学ユニットは、項３１〜３３記載の構成において、
第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす。
ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ１−１）／λ１）＝３
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
項３５記載の対物光学ユニットは、項２４〜項３０のいずれか記載の構成において、
前記第１光路差付与構造が、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。

項３６記載の対物光学ユニットは、項２４〜項３５のいずれか記載の構成において、
前記第２光路差付与構造が、鋸歯状回折構造である。

項３７記載の対物光学ユニットは、項３６記載の構成において、
第２光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ３は以下を満たす。

ＭＯＤ（ｄ３×（ｎ１’−１）／λ１）＝２
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率
ｄ３：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ３＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
項３８記載の対物光学ユニットは、項２４〜項３５のいずれかに記載の構成において、
前記第２光路差付与構造が、光軸を含む断面形状が階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である。

項３９記載の対物光学ユニットは、項３８記載の構成において、
第２光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪帯平均段差量ｄ４が以下を満たす。
ＭＯＤ（ｄ４×（ｎ１’−１）／λ１）＝２ｋ
但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
ｋ：自然数、
ｄ４：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
ｄ４＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
項４０記載の対物光学ユニットは、項３８記載の構成において、
前記第２光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面が、前記対物光学ユニットのベース非球面に沿って形成されている。

項４１記載の対物光学ユニットは、項２４〜項３５のいずれかに記載の構成において、
前記第２光路差付与構造が、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。

項４２記載の対物光学ユニットは、項２４〜項４１のいずれかに記載の構成において、
前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．０８７５ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである。

項４３記載の対物光学ユニットは、項２４〜項４１のいずれかに記載の構成において、
前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７５ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである。

項４４記載の対物光学ユニットは、項２４〜項４３のいずれかに記載の構成において、
前記対物光学ユニットがガラスを素材としている。

項４５記載の対物光学ユニットは、項２４〜項４３のいずれかに記載の構成において、
前記対物光学ユニットがプラスチックを素材としている。

項４６記載の対物光学系の設計方法は、
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光情報記録媒体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光情報記録媒体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（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体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に用いられる対物光学系の設計方法であって、
前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第１光束を入射して前記第１情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正され、かつ、前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第３光束を入射して前記第３情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正されるように、
前記対物光学系の複数の屈折光学面と、
前記複数の屈折光学面のうちの１つの光学面上に形成され、
輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与する第１光路差付与構造とを設計する第１工程と、
前記第１工程で設計された前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第２光束を入射して前記第２情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成したときの球面収差を補正するように、
前記複数の屈折光学面のうちの１つの光学面上に形成され、輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与する第２光路差付与構造を設計する第２工程、とを有する。

本明細書において、「対物光学ユニット」とは、光ピックアップ装置において光情報記録媒体に対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）のそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学素子を指す。

また、対物光学ユニット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と、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、対物光学ユニットをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学系を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物光学ユニット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、対物光学ユニットを樹脂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１．５４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−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。

或いは、本発明に係る対物光学ユニットに適した樹脂材料として、上記環状オレフィン系以外にも「アサーマル樹脂」がある。アサーマル樹脂とは、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率とは、逆符号の屈折率変化率を有する直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた樹脂材料である。一般に、透明な樹脂材料に微粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粉末を透過光束の波長より小さい大きさにすることにより、散乱が事実上発生しないようにできることがわかってきた。

さて樹脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が生じないようにすることも知られている。本発明に係る対物光学ユニットの材料として、母材となる樹脂に３０ナノメートル以下、好ましくは２０ナノメートル以下、さらに好ましくは１０〜１５ナノメートルの無機粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいはきわめて低い対物光学ユニットを提供できる。

たとえば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）の微粒子を分散させている。母材となる樹脂は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。

後述するように、母材となる樹脂と粒子との混合・分散は、対物光学ユニットの射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合、分散した後は、対物光学ユニットに成形される迄、冷却・固化されないことが好ましい。

なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

比率では、上記の例では８０：２０、すなわち４：１であるが、９０：１０（９：１）から６０：４０（３：２）までの間で適宜調整可能である。９：１よりも少ないと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に３：２を越えると樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。

微粒子は無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。

無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく、また酸化物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。

また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。

ちなみに、母材となる樹脂は、特開２００４−１４４９５１号、特開願２００４−１４４９５３号、特開２００４−１４４９５４号等に記載されているような樹脂を適宜好ましく採用することができる。

プラスチック樹脂として例えば熱可塑性樹脂中に分散される無機微粒子としては特に限定はなく、得られる熱可塑性樹脂組成物の温度による屈折率の変化率（以後、｜ｄｎ／ｄＴ｜とする）が小さいという本発明の目的の達成を可能とする無機微粒子の中から任意に選択することができる。具体的には酸化物微粒子、金属塩微粒子、半導体微粒子などが好ましく用いられ、この中から、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものを適宜選択して使用することが好ましい。

本発明に係る構成において用いられる酸化物微粒子としては、金属酸化物を構成する金属が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｉｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ及び希土類金属からなる群より選ばれる１種または２種以上の金属である金属酸化物を用いることができ、具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）等が挙げられる。また、本発明に係る構成において用いられる酸化物微粒子として希土類酸化物を用いることもでき、具体的には酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等も挙げられる。金属塩微粒子としては、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩などが挙げられ、具体的には炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム等が挙げられる。

また、本発明に係る構成における半導体微粒子とは、半導体結晶組成の微粒子を意味し、該半導体結晶組成の具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（ＩＶ）（ＳｎＯ_２）、硫化錫（ＩＩ，ＩＶ）（Ｓｎ（ＩＩ）Ｓｎ（ＩＶ）Ｓ_３）、硫化錫（ＩＶ）（ＳｎＳ_２）、硫化錫（ＩＩ）（ＳｎＳ）、セレン化錫（ＩＩ）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（ＩＩ）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＩＩ）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ_２Ｓ_３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ_２Ｓｅ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、セレン化ガリウム（Ｇａ_２Ｓｅ_３）、テルル化ガリウム（Ｇａ_２Ｔｅ_３）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、硫化インジウム（Ｉｎ_２Ｓ_３）、セレン化インジウム（ＩｎＳｅ）、テルル化インジウム（Ｉｎ_２Ｔｅ_３）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）、硫化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ_２Ｓ_３）、セレン化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ_２Ｓｅ_３）、テルル化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ_２Ｔｅ_３）、硫化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ_２Ｓ_３）、セレン化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ_２Ｓｅ_３）、テルル化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ_２Ｔｅ_３）、硫化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ_２Ｓ_３）、セレン化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ_２Ｓｅ_３）、テルル化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ_２Ｔｅ_３）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ_２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ_２Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、硫化鉄（ＩＩ）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＳ_２）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ_２）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ_２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ_２Ｏ_５）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_５、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔｉ_５Ｏ_９等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ_２Ｏ_４）、セレン化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ_２Ｓｅ_４）、硫化銅（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｕＣｒ_２Ｓ_４）、セレン化水銀（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＨｇＣｒ_２Ｓｅ_４）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ_３）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ_１４６Ｓｅ_７３（トリエチルホスフィン）_２２のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。

一般的に熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴは負の値を持つ、即ち温度の上昇に伴い屈折率が小さくなる。従って、熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を効率的に小さくする為には、ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子を分散させることが好ましい。熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと同符号の値を持つ微粒子を用いる場合には、微粒子のｄｎ／ｄＴの絶対値が、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴよりも小さいことが好ましい。更に、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと逆符号のｄｎ／ｄＴを有する微粒子、即ち、正の値のｄｎ／ｄＴを有する微粒子が好ましく用いられる。このような微粒子を熱可塑性樹脂に分散させることで、少ない量で効果的に熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくすることができる。分散される微粒子のｄｎ／ｄＴは、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴの値により適宜選択することができるが、一般的に光学素子に好ましく用いられる熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる場合は、微粒子のｄｎ／ｄＴが−２０×１０^−６よりも大きいことが好ましく、−１０×１０^−６よりも大きいことが更に好ましい。ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子として、好ましくは、例えば、窒化ガリウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが用いられる。

一方、熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際には、母材となる熱可塑性樹脂と微粒子の屈折率の差が小さいことが望ましい。発明者らの検討の結果、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、光を透過させた場合に散乱を起こし難いということがわかった。熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際、粒子が大きい程、光を透過させた時の散乱を起こしやすくなるが、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、比較的大きな微粒子を用いても光の散乱が発生する度合いが小さいことを発見した。熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差は、０〜０．３の範囲であることが好ましく、更に０〜０．１５の範囲であることが好ましい。

光学材料として好ましく用いられる熱可塑性樹脂の屈折率は、１．４〜１．６程度である場合が多く、これらの熱可塑性樹脂に分散させる材料としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物などが好ましく用いられる。

また、発明者らの研究により、比較的屈折率の低い微粒子を分散させることで、熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴを効果的に小さくすることができることがわかった。屈折率が低い微粒子を分散した熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜が小さくなる理由について、詳細はわかっていないものの、樹脂組成物における無機微粒子の体積分率の温度変化が、微粒子の屈折率が低いほど、樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする方向に働くのではないかと考えられる。比較的屈折率が低い微粒子としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウムが好ましく用いられる。

熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴの低減効果、光透過性、所望の屈折率等を全て同時に向上させることは困難であり、熱可塑性樹脂に分散させる微粒子は、熱可塑性樹脂組成物に求める特性に応じて、微粒子自体のｄｎ／ｄＴの大きさ、微粒子のｄｎ／ｄＴと母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴとの差、及び微粒子の屈折率等を考慮して適宜選択することができる。更に、母材となる熱可塑性樹脂との相性、即ち、熱可塑性樹脂に対する分散性、散乱を引き起こし難い微粒子を適宜選択して用いることは、光透過性を維持する上で好ましい。

例えば、光学素子に好ましく用いられる環状オレフィンポリマーを母材として用いる場合、光透過性を維持しながら｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする微粒子としては、シリカが好ましく用いられる。

上記の微粒子は、１種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。異なる性質を有する複数種類の微粒子を用いることで、必要とされる特性を更に効率よく向上させることもできる。

また、本発明に係る無機微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である。平均粒子径が１ｎｍ未満の場合、無機微粒子の分散が困難になり所望の性能が得られない恐れがあることから、平均粒子径は１ｎｍ以上であることが好ましく、また平均粒子径が３０ｎｍを超えると、得られる熱可塑性材料組成物が濁るなどして透明性が低下し、光線透過率が７０％未満となる恐れがあることから、平均粒子径は３０ｎｍ以下であることが好ましい。ここでいう平均粒子径は各粒子を同体積の球に換算した時の直径（球換算粒径）の体積平均値を言う。

さらに、無機微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、球状の微粒子が好適に用いられる。具体的には、粒子の最小径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最小値）／最大径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最大値）が０．５〜１．０であることが好ましく、０．７〜１．０であることが更に好ましい。

また、粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。

本発明によれば、コンパクトでありながら、異なる種類の高密度光ディスクに対して、適切に情報の記録及び／又は再生が可能である光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＢＤ（又はＨＤ ＤＶＤ）とＤＶＤとＣＤとに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行え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光情報記録媒体をＢＤとし、第２光情報記録媒体をＤＶＤとし、第３光情報記録媒体をＣＤとする。なお、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され６８０ｎｍ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及び／又は再生を行う場合に発光され７５０ｎｍ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１の受光部ＤＳ１と、ＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭを有している。

本実施の形態の対物光学素子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と、その周囲に配置された周囲領域と、更にその周囲に配置された最外領域とが形成されており、また中央領域には第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とが重畳されて形成されている。第１光路差付与構造は、輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、ＢＤ用の第１光束、ＤＶＤ用の第２光束、ＣＤ用の第３光束の全てに対して球面収差をアンダー方向に変化させる。又、第２光路差付与構造は、輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した光束に対して波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、ＤＶＤ用の第２光束に対してのみ球面収差をオーバー方向に変化させる。

上記対物光学素子系ＯＢＪは以下のような手順で設計される。

まず、第１工程として、対物光学系に、使用時の対物光学系の倍率がＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤとも同じになるよう第１光束、第２光束、第３光束を入射させた時、ＢＤとＣＤの情報記録面上に良好な集光スポットを形成するように、対物光学系の複数の屈折光学面（非球面光学面）と屈折光学面上に形成される第１光路差付与構造を設計する。

具体的には、複数の屈折光学面のうちの１つの光学面上に、輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造を形成し、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対してλ１の奇数倍相当の光路差を付与するように前記第１光路差付与構造を設計する。また、第１光路差付与構造が第１光束、第２光束および第３光束に対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのいずれか一方に変化させるように設計することが好ましい。

次に、第２工程として、前記第１工程で設計された対物光学系に、前記第１工程と同じ倍率になるよう第２光束を入射させ、ＤＶＤの情報記録面上に集光スポットを形成した時、前記第１工程で設計された屈折光学面と第１光路差付与構造の作用により発生した球面収差を補正するように、第２光路差付与構造を設計する。

具体的には、輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造を形成し、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対してλ１の偶数倍相当の光路差を付与するよう前記第２光路差付与構造を設計する。ここで、前記第２光路差付与構造を、第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち上記とは異なる他方に変化させるように設計することが好ましい。

この第１工程と第２工程を必要に応じて繰り返すことにより、最適な屈折光学面、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造を設計する。

青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された波長λ１の光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、非球面光学面のみでは、アンダーに球面収差を補正するが、第１光路差付与構造を通過することで球面収差は適正に補正され、第２光路差付与構造は影響を与えないことから、保護層の厚さ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から出射された波長λ２の光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、非球面光学面のみでは、よりアンダーに球面収差を補正するため、第１光路差付与構造を通過することで球面収差はアンダーに補正されてしまうが、第２光路差付与構造でオーバーに補正することで、保護層の厚さ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。更に、赤外半導体レーザＥＰ２から出射された波長λ３の光束が平行光束で対物光学素子ＯＢＪに入射したときに、非球面光学面のみでは、アンダーに球面収差を補正するが、第１光路差付与構造を通過することで球面収差は適正に補正され、第２光路差付与構造は影響を与えないことから、保護層の厚さ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。

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１波長４０８ｎｍ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、対物光学素子ＯＢＪによって厚さ０．０８７５ｍｍの保護層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、再び対物光学素子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の光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１の光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光学素子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とることができる。

赤色半導体レーザＥＰ１から射出された６８０ｎｍ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、対物光学素子ＯＢＪに入射する。ここで、対物光学素子ＯＢＪの中央領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護層ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。ここで、中央領域と周辺領域以外を通過した光束はフレア化される。

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、再び対物光学素子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１の受光部ＤＳ１に収束する。そして、第１の受光部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７５０ｎｍ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、対物光学素子ＯＢＪに入射する。対物光学素子ＯＢＪの中央領域のみにより集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護層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。ここで、それ以外を通過した光束はフレア化される。

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、再び対物光学素子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の受光部ＤＳ２に収束する。そして、第２の受光部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１）
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。実施例１において、単玉の対物光学素子の光学面の中央領域には、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とが形成されている。表１〜３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。

尚、対物光学素子の光学面は、それぞれ数１式に表１〜３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（実施例２，３において同様）。

また、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造と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１〜３に示す係数を代入した数式で規定される（実施例２，３において同様）。

図４（ａ）は、実施例１におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図４（ｂ）は、実施例１におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図４（ｃ）は、実施例１におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。
（実施例２）
実施例２において、単玉の対物光学素子の光学面の中央領域には、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とが形成されている。表４〜６にレンズデータを示す。図５（ａ）は、実施例２におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図５（ｂ）は、実施例２におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図５（ｃ）は、実施例２におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。

（実施例３）
実施例３において、単玉の対物光学素子の光学面の中央領域には、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造とが形成されている。表７〜９にレンズデータを示す。図６（ａ）は、実施例３におけるＨＤ ＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図６（ｂ）は、実施例３におけるＤＶＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図であり、図６（ｃ）は、実施例３におけるＣＤ使用時の光軸からの高さとデフォーカス量との関係を示す図である。

表１０に、各実施例について、光ディスクの種類ごとの色収差と、光路差付与構造により付与される光路差付与量と、光ディスクの種類ごとの回折効率を示す。

Claims (46)

1. 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
   厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２光源と、
   厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成を行う波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束を出射する第３光源と、
   輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造と輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造とを有する対物光学ユニットとを備える光ピックアップ装置であって、
   前記第１光束、第２光束及び第３光束が前記対物光学ユニットへ入射した時の前記対物光学ユニットの倍率をそれぞれｍ１、ｍ２、ｍ３とした場合に、ｍ１、ｍ２、ｍ３がほぼ同じであり、
   前記第１光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのうちいずれか一方に変化させ、前記第２光路差付与構造は隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは違う他方に変化させる光ピックアップ装置。
2. 以下の式を満たす請求の範囲第１項記載の光ピックアップ装置。
   ｍ１−０．０２ ＜ ｍ２ ＜ ｍ１＋０．０２
   ｍ１−０．０２ ＜ ｍ３ ＜ ｍ１＋０．０２
3. 前記対物光学ユニットの倍率ｍ１、ｍ２、ｍ３がほぼ０である、請求の範囲第１項記載の光ピックアップ装置。
4. 以下の式を満たす、請求の範囲第３項記載の光ピックアップ装置。
   −０．０２＜ｍ１＜０．０２
   −０．０２＜ｍ２＜０．０２
   −０．０２＜ｍ３＜０．０２
5. 前記対物光学ユニットに前記第１光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
   前記対物光学ユニットに前記第２光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用および前記第２光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
   前記対物光学ユニットに前記第３光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１光路差付与構造と、前記第２光路差付与構造とは重畳されてなり、前記対物光学ユニットの同一の光学面上に存在する請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
7. 前記第１光路差付与構造と、前記第２光路差付与構造の設けられている光学面は光源側である請求の範囲第６項記載の光ピックアップ装置。
8. 前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域を有し、
   前記中央領域は前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造を備え、
   前記中央領域は前記第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光情報記録媒体の情報記録面の全てに対して集光スポット形成に用いられるとともに、前記周辺領域は前記第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光情報記録媒体の情報記録面のうち、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体の情報記録面に対してのみ集光スポット形成に用いられる、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか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、鋸歯状回折構造である請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
10. 前記第１光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ１が以下を満たす、請求の範囲第９項記載の光ピックアップ装置。
    ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λ１）×λ１＜
    ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ２−１）／λ２）×λ２
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｎ２：λ２の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
    ｄ１：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ１＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
11. 前記第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす、請求の範囲第９項記載の光ピックアップ装置。
    １≦ｄ２×（ｎ１−１）／λ１＜１．５
    但し、ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
    ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
12. 前記第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす、請求の範囲第９項〜第１１項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
    ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ１−１）／λ１）＝３
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率
    ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
13. 前記第１光路差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
14. 前記第２光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
15. 前記第２光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ３は以下を満たす請求の範囲第１４項記載の光ピックアップ装置。
    ＭＯＤ（ｄ３×（ｎ１’−１）／λ１）＝２
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率
    ｄ３：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ３＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
16. 前記第２光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が複数のレベル面を備える階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
17. 前記第２光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪帯平均段差量ｄ４が以下を満たす請求の範囲第１６項に記載の光ピックアップ装置。
    ＭＯＤ（ｄ４×（ｎ１’−１）／λ１）＝２ｋ
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｋ：自然数
    ｄ４：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ４＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
18. 前記第２光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面は、前記対物光学ユニットのベース非球面に沿って形成されている請求の範囲第１６項に記載の光ピックアップ装置。
19. 前記第２光路差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
20. 前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
    前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．０８７５ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである請求の範囲第１項〜第１９項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
21. 前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
    前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである請求の範囲第１項〜第１９項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
22. 前記対物光学ユニットはガラスを素材としている請求の範囲第１項〜第２１項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
23. 前記対物光学ユニットはプラスチックを素材としている請求の範囲第１項〜第２１項のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
24. 輪帯状の構造からなる第１光路差付与構造と、輪帯状の構造からなる第２光路差付与構造とからなる対物光学ユニットであって、
    対物光学ユニットに入射した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射した波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、
    前記第１光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるものであり、
    前記第２光路差付与構造は、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは異なる他方に変化させる対物光学ユニット。
25. 前記対物光学ユニットの倍率Ｍがほぼ０である、請求の範囲第２４項に記載の対物光学ユニット。
26. 以下の式を満たす、請求の範囲第２５項に記載の対物光学ユニット。
    −０．０２＜Ｍ＜０．０２
27. 前記対物光学ユニットに前記第１光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
    前記対物光学ユニットに前記第２光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用および前記第２光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成され、
    前記対物光学ユニットに前記第３光束が入射したときに、前記対物光学ユニットの有する屈折作用と、前記第１光路差付与構造によって与えられる光学作用との組合せによって前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光スポットが形成される請求の範囲第２４項〜第２６項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
28. 前記第１光路差付与構造と、前記第２光路差付与構造とは重畳されてなり、同一の光学面上に存在する請求の範囲第２４項〜第２７項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
29. 両光路差付与構造の設けられている光学面は光源側である請求の範囲第２８項に記載の対物光学ユニット。
30. 前記対物光学ユニットの光学機能面は光軸を含む中央領域と、該中央領域を囲む周辺領域を有し、
    前記中央領域は前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造を備え、
    前記第１光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域を通過した波長λ３（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束の全てに対して球面収差をアンダーもしくはオーバーのどちらか一方に変化させるものであり、
    前記第２光路差付与構造は、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ１の第１光束が、倍率Ｍで厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域と前記周辺領域を通過した波長λ２の第２光束が、倍率Ｍで厚さｔ２の保護層を有する第２光情報記録媒体の情報記録面に集光し、対物光学ユニットに入射し前記中央領域を通過した波長λ３の第３光束が、倍率Ｍで厚さｔ３の保護層を有する第３光情報記録媒体の情報記録面に集光するようにした場合に、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与するとともに、前記第１光束、第２光束、第３光束のうち前記第２光束に対してのみ球面収差をアンダーもしくはオーバーのうち前記一方とは異なる他方に変化させるものである、請求の範囲第２４項〜第２９項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
31. 前記第１光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第２４項〜第３０項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
32. 前記第１光路差付与構造が回折構造である場合に、該回折構造の光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ１が以下を満たす、請求の範囲第３１項に記載の対物光学ユニット。
    ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λ１）×λ１＜
    ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ２−１）／λ２）×λ２
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｎ２：λ２の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｄ１：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ１＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
33. 第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす、請求の範囲第３１項に記載の対物光学ユニット。
    １≦ｄ２×（ｎ１−１）／λ１＜１．５
    但し、ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
34. 第１光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ２が以下を満たす、請求の範囲第３１〜第３３項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
    ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ１−１）／λ１）＝３
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１：λ１の光に対する第１光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｄ２：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ２＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
35. 前記第１光路差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である請求の範囲第２４項〜第３０項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
36. 前記第２光路差付与構造は、鋸歯状回折構造である請求の範囲第２４項〜第３５項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
37. 第２光路差付与構造における光軸に平行な方向の輪帯平均段差量ｄ３は以下を満たす請求の範囲第３６項に記載の対物光学ユニット。
    ＭＯＤ（ｄ３×（ｎ１’−１）／λ１）＝２
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率
    ｄ３：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ３＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
38. 前記第２光路差付与構造は、光軸を含む断面形状が複数のレベル面を備える階段状とされたパターンを同心円状に配列し、所定のレベル面の個数毎に、そのレベル面数に対応した段数分の高さだけ段をシフトさせた重畳型回折構造である請求の範囲第２４項〜第３５項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
39. 第２光路差付与構造における前記階段状とされたパターンの光軸に平行な輪帯平均段差量ｄ４が以下を満たす請求の範囲第３８項に記載の対物光学ユニット。
    ＭＯＤ（ｄ４×（ｎ１’−１）／λ１）＝２ｋ
    但し、ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数、
    ｎ１’：λ１の光に対する第２光路差付与構造を形成する材質の屈折率、
    ｋ：自然数、
    ｄ４：輪帯数ｍ、各輪帯段差量Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・としたとき、
    ｄ４＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３・・・）／ｍ
40. 前記第２光路差付与構造の各パターンに形成されたレベル面は、前記対物光学ユニットのベース非球面に沿って形成されている請求の範囲第３８項に記載の対物光学ユニット。
41. 前記第２光路差付与構造は、ＮＰＳ（Ｎｏｎ−Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である請求の範囲第２４項〜第３５項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
42. 前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
    前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．０８７５ｍｍ≦ｔ１≦０．１１２５ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである請求の範囲第２４項〜第４１項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
43. 前記波長λ１は、３８０ｎｍ＜λ１＜４２０ｎｍであり、前記波長λ２は、６３０ｎｍ＜λ２＜６８０ｎｍであり、前記波長λ３は、７６０ｎｍ＜λ３＜８３０ｎｍであり、
    前記第１光情報記録媒体の保護層厚さｔ１は、０．５ｍｍ≦ｔ１≦０．７ｍｍであり、前記第２光情報記録媒体の保護層厚さｔ２は、０．５ｍｍ≦ｔ２≦０．７ｍｍであり、前記第３光情報記録媒体の保護層厚さｔ３は、１．１ｍｍ≦ｔ３≦１．３ｍｍである請求の範囲第２４項〜第４１項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
44. 前記対物光学ユニットはガラスを素材としている請求の範囲第２４項〜第４３項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
45. 前記対物光学ユニットはプラスチックを素材としている請求の範囲第２４項〜第４３項のいずれかに記載の対物光学ユニット。
46. 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光情報記録媒体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光情報記録媒体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（１．９×λ１＜λ３＜２．１×λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体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に用いられる対物光学系の設計方法において、
    前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第１光束を入射して前記第１情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正され、かつ、前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第３光束を入射して前記第３情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成したとき球面収差が補正されるように、
    前記対物光学系の複数の屈折光学面と、
    前記複数の屈折光学面のうちの１つの光学面上に形成され、
    輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の奇数倍相当の光路差を付与する第１光路差付与構造と
    を設計する第１工程と、
    前記第１工程で設計された前記対物光学系の倍率がＭとなるように前記第２光束を入射して前記第２情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポット形成したときの球面収差を補正するように、
    前記複数の屈折光学面のうちの１つの光学面上に形成され、輪帯状の構造からなり、隣り合う輪帯を通過した第１光束に対して前記波長λ１の偶数倍相当の光路差を付与する第２光路差付与構造を設計する第２工程と、
    を有する対物光学系の設計方法。