JP5024041B2 - 光ピックアップ装置用対物光学素子、光ピックアップ装置用光学素子、光ピックアップ装置用対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置用対物光学素子、光ピックアップ装置用光学素子、光ピックアップ装置用対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置に関し、特に、光源波長の異なる複数の光源から出射される光束を用いて、種類の異なる光情報記録媒体に対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生が可能な光ピックアップ装置、及びそれに用いる光ピックアップ装置用対物光学素子並びに光ピックアップ装置用対物光学素子ユニットに関する。

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高調波発生を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青紫色ＳＨＧレーザ等の波長４０５ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。

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光ピックアップ装置で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた光ピックアップ装置では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。

ところで、このような高密度光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ及び／又はレコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／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やＣＤ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及び／又は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及び／又はレコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスク、ＤＶＤ及びＣＤの３種類の光ディスクの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録及び／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、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及び／又は再生できるようにする手法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録及び／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ものが考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

そこで、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを可能な限り共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましいといえる。又、光ディスクに対向して配置される対物光学系を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。

しかるに、光ピックアップ装置において共通の対物光学素子を用いて互換を実現しようとする場合、それぞれの光ディスクに用いられる光源波長や保護基板厚が異なるため、光ディスクの情報記録面上に良好に収差補正のなされた集光スポットを形成するためには何らかの工夫が必要となる。

一つの収差補正の態様としては、対物光学素子に入射される光束の発散度合いを変えることが考えられる。かかる収差補正の態様によれば、対物光学素子に入射する光束の発散度合いに応じて、軸外特性が悪化（発散度合いが大きくなるほどトラッキング時にレンズシフトした際のコマ収差が大きく発生）し好ましくないという問題がある。

別の収差補正の態様としては、対物光学素子の光学面に、回折作用を与える回折構造を設けることである（例えば、特許文献１参照）。

ところが、かかる従来技術によれば、対物光学素子に入射する光束が異なる２つの波長である場合には、いずれの光束に対しても良好に球面収差補正を行えるが、異なる３つの波長である光束について、いずれの光束に対しても良好に球面収差補正を行うことは困難である。

より具体的に説明すると、例えば高密度光ディスク、ＤＶＤ、およびＣＤに使用される光束の波長は、それぞれλ１＝４００ｎｍ程度、λ２＝６５５ｎｍ程度、λ３＝７８５ｎｍ程度となっており、ここでλ１：λ３≒１：２であるため、特許文献１に記載されたようなブレーズ形状の回折構造では、回折効率が最大となる回折次数の比がλ１：λ３＝２：１となる（例えばλ１が６次のときλ３が３次）。また、回折の効果は波長×回折次数の差と回折輪帯のピッチで決まるため、波長λ１とλ３の光束の回折次数が２：１のときは、λ１×２−λ３×１の値が小さくなる。そのため、例えば、ブレーズ化波長を波長λ１の偶数倍に近い値として回折構造を設計した場合、波長λ１の光束と波長λ３の光束における相互の回折作用が小さくなり、同じ対物光学素子を用いて高密度光ディスクとＣＤに対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生を行うことが困難となる。

一方、波長×回折次数の差が小さい場合であっても、小さい回折作用を利用することで互換を達成することが理論上は可能であるが、この場合、回折輪帯のピッチを小さくする必要があり、それにより光量が低下し、レンズの製造が難しくなる、レーザ光源の出力変化等による数ｎｍ程度の微小範囲内での波長変動によって収差が大きく発生する等の問題が生じてしまう。

また、かかる従来技術によれば、対物光学素子に入射する光束が任意の異なる２つの波長である場合であっても、光の利用効率が悪いという問題がある。例えば、回折構造を用い、複数の波長の光束のうち１つに対してのみ実質的な位相の変化を与えるよう光路差を与え、前記回折構造を通過した他方の波長の光束から、＋ｎ次の回折光と−ｎ次の回折光の回折を発生させた場合、それぞれの回折光の回折効率は等しくなる。光情報記録媒体の情報記録面に導かれる光束は、いずれか一方の回折光のみとなるので、入射光の光強度に対して、光強度が５０％以下に必ず低下することとなる。
特開２００２−２９８４２２号公報

本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、良好な球面収差補正を行える光ピックアップ装置用対物光学素子、光ピックアップ装置用対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る構成は、特定の波長の光束に対して実質的な位相の変化を与える光路差付与構造を備え、前記光路差付与構造には、光軸方向の高さが小さい段部を有する光ピックアップ装置用光学素子を有する。

比較例にかかる第１光路差付与構造（バイナリ型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。 本発明にかかる第１光路差付与構造（バイナリ型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。 第２光路差付与構造（エシュロン型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。 本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。 対物光学素子ＯＢＪの概略断面図である。 バイナリ型の輪帯構造において、段部Ｓの高さと回折効率の関係を表すグラフである。 バイナリ型の輪帯構造において、段部Ｓの高さと回折効率の関係を表すグラフである。 バイナリ型の輪帯構造において、段部Ｓの高さと回折効率の関係を表すグラフである。 エシュロン型の輪帯構造において、段部Ｓの高さ（各階段の内部に段部Ｓを１つ設けている）と回折効率の関係を表すグラフである。 段部Ｓが複数ある場合の第２光路差付与構造（エシュロン型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。 段部Ｓが複数ある場合の第２光路差付与構造（エシュロン型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。

以下、本発明に係る好ましい形態を説明する。

（１） 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行い、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ１＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造を備え、
前記第１光路差付与構造は、光軸方向に段差を備えるバイナリ型構造を有し、
前記段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
（２） 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行い、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ１＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造を備え、
前記第１光路差付与構造は、光軸方向に階段状の複数の段差を備えるエシュロン型構造を有し、
前記各階段の段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。

（３） 前記第１光路差付与構造は、前記波長λ３の光束が通過したときに少なくともｎ次と−ｎ次の回折光を生成し（ｎは自然数）、前記ｎ次と−ｎ次の回折光の一方は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高く、かつ、
前記第１光路差付与構造は、前記波長λ１の光束が通過したときに少なくとも０次の回折光を生成し、前記０次の回折光は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高い、（１）または（２）に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

（４） 前記第１光路差付与構造は、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えることにより、光軸方向からみたとき光軸を中心とした輪帯形状となる複数の輪帯を有し、
前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成されている（１）乃至（３）のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

（５） 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第２光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能である光ピックアップ装置に用いられる光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造と、前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第２光路差付与構造とを備え、
前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造の少なくとも一方は、光軸方向に段差を備えるバイナリ型構造を有し、
前記段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
（６） 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第２光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能である光ピックアップ装置に用いられる光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造と、前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第２光路差付与構造とを備え、
前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造の少なくとも一方は、光軸方向に階段状の複数の段差を備えるエシュロン型構造を有し、
前記各階段の段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。

（７） 前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えた光路差付与構造は、前記波長λ３の光束が通過したときに、少なくともｎ次と−ｎ次の回折光を生成し（ｎは自然数）、前記ｎ次と−ｎ次の回折光の一方は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高く、かつ、
前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えた光路差付与構造は、前記波長λ１又はλ２の光束が通過したときに、少なくとも０次の回折光を生成し、前記０次の回折光は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高い、（５）または（６）に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

（８） 前記第１光路差付与構造及び前記第２光路差付与構造は、光軸方向からみたとき光軸を中心とした輪帯形状となる複数の輪帯を有し、
前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を前記第１光路差付与構造に有する場合には、前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成され、
前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を前記第２光路差付与構造に有する場合には、前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第２光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第２光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成されている（５）乃至（７）のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

例えば単一の回折構造を用いて、３つの異なる波長の光束全てに対して、適切な情報の記録及び／又は再生を行えるように収差補正を行うことが困難であることに鑑み、本発明に係る構成では、前記第１光路差付与構造を用いて、予め前記波長λ３の光束に対してのみ実質的な位相の変化を与えるよう光路差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行う。また、更に前記第２光路差付与構造を用いて、前記波長λ１，λ２の光束に対して主として光路差を与えることで球面収差或いは波面収差の補正を行うことにより、それぞれの光路差付与構造における負担を軽減し、トータルで３つの異なる波長の光束全てに対して収差補正を行う。これにより、適切な情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。尚、「実質的な位相の変化がない」とは、全く位相の変化がない場合のみを指すわけではなく、±０．２π以内の位相の変化（望ましくは０．１π以内）であれば含むものとする。また、「実質的な位相の変化がある」とは±０．２πを越える位相の変化を含むものを指す。

しかるに、前記第１光路差付与構造を用いて、予め前記波長λ３の光束に対してのみ実質的な位相の変化を与えるよう光路差を与えると、前記第１光路差付与構造を通過した波長λ３の光束は、＋ｎ次の回折光と−ｎ次の回折光との回折効率が等しく高くなるが、光情報記録媒体の情報記録面に導かれる光束は、いずれか一方の回折光のみとなるので、入射光の光強度に対して、光強度が５０％以下に必ず低下することとなる。これを具体的に説明する。

図１は、比較例にかかる第１光路差付与構造（バイナリ型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図であり、上下方向が光軸方向であるとする。バイナリ型の輪帯構造は、光軸方向高さｈが等しい複数の輪帯が光軸を中心として配置されているものである。輪帯の頂面をＯＰ１、輪帯間の底面をＯＰ２とすると、面ＯＰ１から出射された光束と、面ＯＰ２から出射された光束との間には、位相差が生じることとなる。

しかるに、光軸方向高さｈを、波長λ１の整数倍とし且つ波長λ２の整数倍とすると、面ＯＰ２から出射した光束の波面は進むが、面ＯＰ１から出射した光束の波面と丁度重なるので、見かけ上位相差が生じないこととなり、０次回折光が最も光強度が高くなる（図１の点線参照）。

一方、光軸方向高さｈを、波長λ３の整数倍としなければ、図１に実線で示すように、面ＯＰ２から出射した光束の波面と、面ＯＰ１から出射した光束の波面とは位相差が生じるので、一点鎖線で示す波面のグループＷＧ１により、＋ｎ次の回折光の光強度（例えば入射光束の光強度の４０％）が高くなり、また二点鎖線で示す波面のグループＷＧ２により、−ｎ次の回折光の光強度（例えば入射光束の光強度の４０％）が高くなる。光軸が図１で右側にあるとすれば、＋ｎ次回折光を用いることで、保護基板厚さの異なる第３光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる。残りの２０％は、散乱や吸収などで失われる。

しかるに、第３光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生のために用いられる光束の光強度が４０％と比較的低くなるので、読み取り不良を回避するには、第３光源の光量を増大させる必要があるが、それによりコストが増大する恐れがある。

また、対物光学素子に異なる２つの波長を持つ光束が入射する構成であっても、情報の記録及び／又は再生のために用いられる光束の光強度が５０％以下となり、同様の問題が発生する恐れがある。

そこで本発明に係る構成においては、以下のようにして、＋ｎ次回折光の光量を増大させている。

図２は、本発明にかかる第１光路差付与構造（バイナリ型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。図１の輪帯構造ＢＮと異なる点は、輪帯状の面ＯＰ１、ＯＰ２に、光軸（右側）に寄せて、それぞれ段部Ｓを形成した点である。段部Ｓは、最も短波長である波長λ１より光軸方向高さ（例えば１００ｎｍ程度）が小さくなっている。なお、段部Ｓの光軸方向高さは一様である必要はなく、例えば光軸側に向かうにつれて漸次高くなるテーパ面であっても良いが、対物光学素子を成形する成形金型を平先バイトで加工するような場合には、段部Ｓの光軸方向高さは一様である方が望ましい。又、面ＯＰ１と面ＯＰ２との段差（光軸方向高さｈ）は、図１の構成と同様である。

図２の輪帯構造ＢＮを波長λ３の光束が通過したときに、段部Ｓが形成されていない面ＯＰ１、ＯＰ２を通過する波長λ３の波面と、段部Ｓが形成されている面ＯＰ１、ＯＰ２を通過する波長λ３の波面とでは、ΔＷの位相差が生じる。すなわち、面ＯＰ１と面ＯＰ２との段差に対応して発生する波長λ３の光束の位相差が局所的に小さくなる。すると、一点鎖線で示す波面のグループＷＧ１により形成される見かけ上の波面は、二点鎖線で示す波面のグループＷＧ２により形成される見かけ上の波面よりも弱くなり、その結果として＋ｎ次回折光の光強度を例えば５０％以上に高めることができる。

以下に数値をあげて具体例を説明する。図６は各輪帯の内部に段部Ｓを１つ設けた場合であり（図２参照）、図７は各輪帯の内部に段部Ｓを２つ設けた場合（図１０参照）であり、図８は各輪帯の内部に段部Ｓを３つ設けた場合（図１１参照）である。複数の段部Ｓを設ける場合には、図１０に示すように、それぞれの段部Ｓを階段状に設けることが好ましい。

なお、光学素子はｄ線における屈折率が１．５、ｄ線におけるアッベ数が６０の材料から形成されており、各輪帯構造の高さｈ（すなわち、面ＯＰ１と面ＯＰ２との段差）は、３．９４０μｍに設定されている。各輪帯構造の高さｈにより波長λ１、波長λ２、波長λ３の光束に対して付加される光路差は、それぞれ、５×λ１、３×λ２、２．５×λ３である。

図６〜８に示すように、波長４０５ｎｍの０次回折光、波長６５５ｎｍの０次回折光、波長７８５ｎｍの＋１次回折光の回折効率は、段部Ｓの高さに依存して変化する。段部Ｓの高さを大きくするほど、波長７８５ｎｍの＋１次回折光の回折効率を向上させることができるが、一方で、波長４０５ｎｍの０次回折光、波長６５５ｎｍの０次回折光の回折効率が低くなる。段部Ｓの高さを決定する場合には、これら３波長の回折効率のバランスを考慮して決定するのが好ましい。

具体的には、段部の高さＳは輪帯構造を通過する波長の中で最も短い波長であるλ１を基準とし、１つの輪帯に設けた段部Ｓが１つの場合はその段差段部の高さをλ１より小さくなるように、また、輪帯に段部Ｓを複数設けた場合にはその複数の段部Ｓの高さの総和がλ１より小さくなるように決定する。

より具体的には、各輪帯の内部に段部Ｓを１つ設ける場合（図６参照）には、段部Ｓの高さを６０ｎｍ〜１７０ｎｍの範囲に設定するのが好ましく、各輪帯の内部に段部Ｓを２つ設ける場合（図７参照）には、段部Ｓの高さを３０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲に設定するのが好ましく、各輪帯の内部に段部Ｓを３つ設ける場合（図８参照）には、段部Ｓの高さを２５ｎｍ〜８０ｎｍの範囲に設定するのが好ましい。

なお、図２から明らかなように、段部Ｓを面ＯＰ１、ＯＰ２上で光軸側に寄せて形成すれば、＋ｎ次回折光の光強度が高まるが、逆に光軸から離して形成すれば、−ｎ次回折光の光強度が高まることとなる。これは出射光に発散角を与える場合に有効である。又、第２光路差付与構造に、同様な段部Ｓを設けることもできる。

図３は、本発明にかかる第１光路差付与構造（エシュロン型の輪帯構造を例に取る）の断面を拡大して示す図である。エシュロン型の輪帯構造は、光軸方向の断面が階段状である複数の輪帯が光軸を中心として配置されているものである。図３に示すように、エシュロン型の輪帯構造は階段構造となっているが、各階段ごとに段部Ｓを設けることで、図２と同様に、＋ｎ次回折光の光強度を増大させることができる。なお、ブレーズ状の輪帯構造を、図２，３の構造の代わりに用いることは任意である。

以下に数値をあげて具体例を説明する。図９はエシュロン型の輪帯構造において、段部Ｓの高さ（各階段の内部に段部Ｓを１つ設けている）と回折効率の関係を表すグラフである。なお、光学素子はｄ線における屈折率が１．５、ｄ線におけるアッベ数が６０の材料から形成されており、各階段の高さは、１．５７６μｍに設定されている。各階段の高さにより波長λ１、波長λ２、波長λ３の光束に対して付加される光路差は、それぞれ、２×λ１、１．２×λ２、１×λ３である。

図９に示すように、波長４０５ｎｍの０次回折光、波長６５５ｎｍの＋１次回折光、波長７８５ｎｍの０次回折光の回折効率は、段部Ｓの高さに依存して変化する。段部Ｓの高さを大きくするほど、波長６５５ｎｍの＋１次回折光の回折効率を向上させることができるが、一方で、波長４０５ｎｍの０次回折光、波長７８５ｎｍの０次回折光の回折効率が低くなる。段部Ｓの高さを決定する場合には、これら３波長の回折効率のバランスを考慮して決定するのが好ましい。

具体的には、各階段の内部に段部Ｓを１つ設ける場合には、段部Ｓの高さを２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定するのが好ましい。

（９） 前記段差または前記階段状の複数の段差は、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を有する光路差付与構造の各輪帯ごとに設けられ、且つ光軸を中心とした輪帯形状を有しており、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を有する光路差付与構造の輪帯の光軸直交方向の幅をＡとし、それに対応して形成される前記段部の光軸直交方向の幅をＢとしたときに、以下の式が成立する（１）乃至（８）のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

０．１≦Ｂ／Ａ≦０．９ （１）
（項１１） 前記段部を有する光路差付与構造は、光軸方向の高さが前記波長λ１より小さい段差を備えた複数の段部を有し、
前記複数の段部全体の光軸方向の高さは前記波長λ１より小さい項１〜項１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。

図２を参照して、輪帯状の面ＯＰ１，ＯＰ２の光軸直交方向幅をＡとし、段部の光軸直交方向の幅をＢとすると、Ｂ／Ａが大きすぎても或いは小さすぎても所望の効果を発揮できない。そこで、（１）式を満たすようにすれば、段部Ｓの効果を有効に発揮できる。なお、以下の式を満たすようにすると、より好ましい。

０．２≦Ｂ／Ａ≦０．８ （１’）
また、図１０のように段部が複数ある場合には、輪帯状の面ＯＰ１，ＯＰ２の光軸直交方向幅をＡとし、複数の段部全体の光軸直交方向の幅をＢとすると、以下の式を満たすことが好ましい。

０．３≦Ｂ／Ａ≦０．７ （１”）
（１０） （１）乃至（９）のいずれかに記載の光ピックアップ装置用対物光学素子を有する光ピックアップ装置。

尚、本明細書中、最も光情報記録媒体側に配置される集光光学素子（集光レンズ）が搭載されるアクチュエータに、その集光光学素子以外に１以上の光学素子が搭載される場合には、当該アクチュエータに搭載された光学素子の全てを、「対物光学素子」という。

本明細書中において、第１光情報記録媒体とは、例えば、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学素子により情報の記録及び／又は再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ）の他に、ＮＡ０．８５の対物光学素子により情報の記録及び／又は再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ブルーレイディスク、以下ではＢＤともいう）も含むものとする。第２光情報記録媒体とは、再生専用に用いるＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏの他、再生／記録を兼ねるＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等の各種ＤＶＤ系の光ディスクを含むものである。又、第３光情報記録媒体とは、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系の光ディスクをいう。尚、本明細書中、保護層の厚さというときは、厚さ０ｍｍも含めるものとする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図４は、高密度光ディスクＢＤ（第１光ディスク）とＤＶＤ（第２光ディスク）とＣＤ（第３光ディスク）との何れに対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行える第１の光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。高密度光ディスクＢＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０７ｎｍ、第１保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、第２保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、第３保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５１である。

光ピックアップ装置ＰＵは、高密度光ディスクＢＤ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４０８ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザ（第２光源）と、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザ（第３光源）とを１つのパッケージに収容したレーザユニット２Ｌ１Ｐ、高密度光ディスクＢＤの情報記録面ＲＬ１からの反射光束を受光する第１光検出器ＰＤ１、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２及びＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２光検出器ＰＤ２、収差補正素子Ｌ１（第１光学素子）とこの収差補正素子Ｌ１を透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面非球面の集光素子Ｌ２（第２光学素子）とから構成された対物光学素子ＯＢＪ、２軸アクチュエータＡＣ１、高密度光ディスクＢＤの開口数ＮＡ１に対応した絞りＳＴＯ、第１〜第４偏光ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ４、第１〜第３コリメートレンズＣＯＬ１〜ＣＯＬ３、第１センサーレンズＳＥＮ１、第２センサーレンズＳＥＮ２等から概略構成されている。

光ピックアップ装置ＰＵにおいて、高密度光ディスクＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、図４において実線でその光線経路を描いたように、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過し、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物光学素子ＯＢＪによって第１保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ１の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ、第２の偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過した後、第１の偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、センサーレンズＳＥＮ１により非点収差を与えられ、第３コリメートレンズＣＯＬ３により収斂光束に変換され、第１光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、第１光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて高密度光ディスクＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、まずレーザユニット２Ｌ１Ｐの第２光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図４において点線でその光線経路を描いたように、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第２保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ２の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合には、レーザユニット２Ｌ１Ｐの第３光源を発光させる。レーザユニット２Ｌ１Ｐから射出された発散光束は、図示していないが、第３偏光ビームスプリッタ、第４偏光ビームスプリッタを通過し、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束とされた後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射し、対物光学素子ＯＢＪによって第３保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。なお、対物光学素子ＯＢＪが波長λ３の光束に対して与える作用については後述する。対物光学素子ＯＢＪは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物光学素子ＯＢＪを通過し、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２で反射され、第２コリメートレンズＣＯＬ２により収斂光束に変換され、第４偏光ビームスプリッタＢＳ４で反射され、第２センサーレンズＳＥＮ２によって非点収差を与えられ、第２光検出器ＰＤ２の受光面上に収束する。そして、第２光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

次に、対物光学素子ＯＢＪの構成について説明する。図５は、対物光学素子ＯＢＪの概略断面図であり、光学面形状は誇張して描かれている。対物光学素子ＯＢＪは、収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とからなる。なお、図示は省略するが、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。

収差補正素子Ｌ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１（入射面）は、図５に示すように、ＮＡ３内の領域に対応した光軸Ｌを中心とする同心円状であって光軸Ｌを含む第１領域（中央領域）Ａ１と、第１領域Ａ１よりも外側の領域に形成される同心円状の第２領域（周辺領域）Ａ２とに区分されている。そして、第１領域Ａ１には第１光路差付与構造としての第１光路差付与構造（ここではバイナリ構造）１０が形成されている。

第１光路差付与構造１０は、同じ深さｄ１の光軸を中心とした同心円状の複数の溝（不連続部）１１からなる。なお、第１光路差付与構造１０には、図２に示すような段部Ｓが形成されている。以下、段部Ｓが形成されていないと仮定して、第１光路差付与構造１０の基本的な構成と効果について説明する。

第１光路差付与構造１０は、溝１１を通過する波長λ１、波長λ２及び波長λ３の光束のうち、波長λ３の光束に対してのみ実質的に位相差を与え、波長λ１とλ２の光束に対しては実質的に位相差を与えないように設定されている。波長λ３の光束は実質的に位相差を与えられることにより回折作用を受けるので、これにより発生する波長λ３の回折光のうち、最も高い回折効率を有する回折光をＣＤの情報記録及び／又は再生に利用できる。

具体的には、第１光路差付与構造１０が形成されている収差補正素子Ｌ１の波長λ１の光束に対する屈折率をｎ１、第１光路差付与構造１０における溝１１の光軸方向の段差量をｄ１、ｄ＝λ１／（ｎ１−１）としたとき、
４．７×ｄ≦ｄ１≦５．３×ｄ （１）
を満たすように設計されている。

これにより、第１光路差付与構造１０の段差量ｄ１は波長λ１のほぼ整数倍の深さに設定されることになる。段差量ｄ１がこのように設定された溝構造に対して、波長λ１の光束が入射した場合、隣接する段差間ではλ１のほぼ整数倍の光路差が発生することになり、波長λ１の光束には実質的に位相差が与えられないことになるので、波長λ１の入射光束は第１光路差付与構造１０において回折されずにそのまま透過する。また、この回折構造に対して、波長λ２の光束が入射した場合、実質的に位相差が与えられず、同様にそのまま透過する。

一方、波長λ３の入射光束に対しては溝の深さに応じた位相差が生じるので、回折作用を利用して、例えば、高い回折効率を有する波長λ３の回折光を利用してＣＤに対する情報の記録及び／又は再生を行なうことができると共に、ＣＤの色収差の補正や温度変化に伴う球面収差の補正を行なうことができる。

また、ＣＤに対する情報の記録・再生には、波長λ３の光束のうち第１領域Ａ１を通過した光束のみを利用するので、第２領域Ａ２を通過した波長λ３の光束は不要光となる。そこで、第２領域Ａ２を通過した波長λ３の光束がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に集光しないように、第２領域Ａ２に形成した回折構造（不図示）により回折作用を与え、これにより発生する異次の回折光のうち比較的高い回折効率（例えば３０％以上）を持つ回折光をフレア化させることもできる。これにより、対物光学素子ＯＢＪにＮＡ３に関する開口制限機能を持たせることができると共に、かかる回折構造により、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２にかけて波長λ３の光束の縦球面収差を不連続なものとすることができ、第２光検出器ＰＤ２における波長λ３の光束の反射光の検出精度を向上させることができる。

なお、第１光路差付与構造１０に段部Ｓを設けない場合、波長λ３の複数の回折光（例えば＋１次と−１次の回折光）がほぼ同じ回折効率（例えば４０％程度）となる。そこで図２に示すように、段部Ｓを設けることで、隣り合う輪帯間で段差量ｄ１に対応して発生する波長λ３の光束の位相差が、第１光路差付与構造１０の隣り合う輪帯間で局所的に小さくなり、＋１次の回折光の光強度を例えば５０％以上に高めることができる。これにより波長λ３の＋１次の回折光が最も高い回折効率を有し、この回折光をＣＤの情報記録及び／又は再生に利用できる。

一方、収差補正素子Ｌ１の光ディスク側の光学面Ｓ２（出射面）には、第２光路差付与構造２０が形成されている。第２光路差付与構造２０は、図５に示したような、輪帯１７から構成され光軸Ｌを含む断面形状が階段形状となっており、各段差量ｄ２を波長λ１の偶数倍の光軸方向高さとすることで、波長λ２の入射光束に対しては位相差を与え、波長λ１及び波長λ３の入射光束に対して実質的に位相差を与えないようになっている。なお、第２光路差付与構造２０に、図３に示すような段部Ｓを設けることは任意である。

集光素子Ｌ２の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ３（入射面）および光ディスク側の光学面Ｓ４（出射面）は、非球面形状となっており、収差補正素子Ｌ１を透過した波長λ１の光束が高密度光ディスクＢＤの情報記録面ＲＬ１上に良好な集光スポットを形成し、波長λ２の光束が第２項路差付与構造２０を通過する際に与えられる位相差により生じる回折光のうち最も高い回折効率を有する次数の回折光がＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に良好な集光スポットを形成し、波長λ３の光束の１次回折光がＣＤの情報記録面ＲＬ３上に良好な集光スポットを形成するように設計されている。

なお、本実施の形態では、対物光学素子ＯＢＪを収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２とからなる２群構成とした。これにより、回折パワーや屈折パワーを２つの光学素子に分担させることができ、設計の自由度が向上するという利点があるが、これに限らず、対物光学素子ＯＢＪを単玉のレンズで構成し、このレンズの入射面と出射面に上記第１、第２光路差付与構造や回折構造を設けても良い。

また、収差補正素子Ｌ１に回折構造と第１光路差付与構造１０、第２光路差付与構造２０を設ければ、集光素子Ｌ２に光路差付与構造や回折構造を設けなくても良いので、集光素子Ｌ２をガラスレンズとしても容易に製造することができ、温度変化による収差の発生を抑制した対物光学素子を提供できる。

また、対物光学素子ＯＢＪを構成する光学素子にダイクロイックフィルタや液晶位相制御素子を取り付けることで、対物光学素子に開口制限機能を持たせることにしても良い。なお、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光情報記録再生装置を得ることが出来る。
（実施例１）
次に、実施例について説明する。本実施例は、図５に示すように、対物光学素子ＯＢＪが収差補正素子Ｌ１と集光素子Ｌ２の２群で構成されており、収差補正素子Ｌ１の入射面Ｓ１（第１面）と出射面Ｓ２（第２面）は平面で構成されており、集光素子Ｌ２の入射面Ｓ３（第３面）と出射面Ｓ４（第４面）は非球面で構成されている。

収差補正素子Ｌ１の入射面Ｓ１には、第１光路差付与構造１０が形成されており、収差補正素子Ｌ１の出射面Ｓ２には、第２光路差付与構造２０が形成されている。表１にレンズデータを示す。表１中のＲｉは曲率半径、ｄｉは第ｉ面から第ｉ＋１面までの光軸方向の位置、ｎｉは各面の屈折率を表している。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^−３）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ―３）を用いて表すものとする。

尚、集光素子の入射面（第３面）及び出射面（第４面）は、それぞれ数１式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

また、光路差付与構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数２式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。

本実施例では、表１のレンズデータで表された収差補正素子Ｌ１の入射面Ｓ１に形成された第１光路差付与構造１０に、図２に示すような段部Ｓが形成されているものとする。

ここで、段部Ｓの高さ（段差）は８０ｎｍであり、第１光路差付与構造１０を形成する輪帯構造の高さ（段差）より小さい。また、段部と輪帯の幅の比Ｂ／Ａは０．５である。

段部Ｓを設けることで、波長λ３の光束の＋１次の回折光の回折効率が他の回折光の回折効率より高くなり、この回折光によりＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生ができる。また、波長λ１およびλ２の光束の０次の回折光（透過光）の回折効率が他の回折光の回折効率より高くなり、これらの０次の回折光により高密度ディスクおよびＤＶＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生ができる。

本発明によれば、異なる複数の波長である光束を入射させた場合でも、良好な球面収差補正を行える光ピックアップ装置用対物光学素子、光ピックアップ装置用光学素子、光ピックアップ装置用対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置を提供することができる。

Claims (10)

1. 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行い、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ１＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
   前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造を備え、
   前記第１光路差付与構造は、光軸方向に段差を備えるバイナリ型構造を有し、
   前記段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
2. 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行い、厚さｔ３（ｔ１＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ１＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うための光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
   前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造を備え、
   前記第１光路差付与構造は、光軸方向に階段状の複数の段差を備えるエシュロン型構造を有し、
   前記各階段の段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
3. 前記第１光路差付与構造は、前記波長λ３の光束が通過したときに少なくともｎ次と−ｎ次の回折光を生成し（ｎは自然数）、前記ｎ次と−ｎ次の回折光の一方は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高く、かつ、
   前記第１光路差付与構造は、前記波長λ１の光束が通過したときに少なくとも０次の回折光を生成し、前記０次の回折光は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高い、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。
4. 前記第１光路差付与構造は、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えることにより、光軸方向からみたとき光軸を中心とした輪帯形状となる複数の輪帯を有し、
   前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。
5. 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第２光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能である光ピックアップ装置に用いられる光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
   前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造と、前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第２光路差付与構造とを備え、
   前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造の少なくとも一方は、光軸方向に段差を備えるバイナリ型構造を有し、
   前記段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
6. 厚さｔ１の保護層を有する第１光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ１の光束を、対物光学素子を介して前記第１光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ２（ｔ１≦ｔ２）の保護層を有する第２光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第２光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第２光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能であり、厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護層を有する第３光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う際には、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を、前記対物光学素子を介して前記第３光情報記録媒体の情報記録面に集光することにより、前記第３光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を行うことが可能である光ピックアップ装置に用いられる光ピックアップ装置用対物光学素子であって、
   前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第１光路差付与構造と、前記波長λ２の光束に対して実質的な位相の変化を与えるとともに、前記波長λ１の光束及び前記波長λ３の光束に対して実質的な位相の変化を与えない光路差を付与する第２光路差付与構造とを備え、
   前記第１光路差付与構造と前記第２光路差付与構造の少なくとも一方は、光軸方向に階段状の複数の段差を備えるエシュロン型構造を有し、
   前記各階段の段差は、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも大きく、かつ、光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部を有する光ピックアップ装置用対物光学素子。
7. 前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えた光路差付与構造は、前記波長λ３の光束が通過したときに、少なくともｎ次と−ｎ次の回折光を生成し（ｎは自然数）、前記ｎ次と−ｎ次の回折光の一方は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高く、かつ、
   前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を備えた光路差付与構造は、前記波長λ１又はλ２の光束が通過したときに、少なくとも０次の回折光を生成し、前記０次の回折光は発生する他の回折次数の光束のいずれよりも光量が高い、請求項５または６に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。
8. 前記第１光路差付与構造及び前記第２光路差付与構造は、光軸方向からみたとき光軸を中心とした輪帯形状となる複数の輪帯を有し、
   前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を前記第１光路差付与構造に有する場合には、前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第１光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成され、
   前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を前記第２光路差付与構造に有する場合には、前記光軸方向の高さが前記波長λ１よりも小さい段部は、光軸方向からみたとき、前記第２光路差付与構造の前記複数の輪帯の内周側に輪帯状に形成されるか、或いは、前記第２光路差付与構造の前記複数の輪帯の外周側に輪帯状に形成されている請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。
9. 前記段差または前記階段状の複数の段差は、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を有する光路差付与構造の各輪帯ごとに設けられ、且つ光軸を中心とした輪帯形状を有しており、前記バイナリ型構造または前記エシュロン型構造を有する光路差付与構造の輪帯の光軸直交方向の幅をＡとし、それに対応して形成される前記段部の光軸直交方向の幅をＢとしたときに、以下の式が成立する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子。
   ０．１≦Ｂ／Ａ≦０．９
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用対物光学素子を有する光ピックアップ装置。