透镜及光学头装置.pdf

本发明提供通过优化对波长不同的多束激光的衍射光栅的结构，即使不扩大聚焦方向的可动范围，也可使多束激光分别高效聚焦在各规定位置的透镜、以及装有该透镜的光学头装置。在光学头装置的物镜(3)中，中心侧衍射光栅(35)与外周侧衍射光栅(36)的炫耀(blaze)高度相等。在构成这样的衍射光栅(35及(36)时，对于利用中心侧衍射光栅(35)在CD41的记录面上形成光束点的激光LCD、以及利用中心侧衍射光栅(35)及外周侧衍射光栅(36)在DVD42的记录面上形成光束点的激光LDVD，求出每个衍射级数的最佳炫耀高度，将与各最佳炫耀高度近似的值作为衍射光栅(35及36)的炫耀高度。

1.  一种透镜，是对折射面以光轴为中心形成同心圆状的，使以不同波长入射的多束光在各不同位置上聚焦用的衍射光栅的透镜；其特征在于，
所述多束光包含通过所述折射面的内周侧区域出射的第1光、以及通过所述内周侧区域及包围该内周侧区域的周围的外周侧区域出射的波长比所述第1光要短的第2光；
在所述内周侧区域及所述外周侧区域的任何一个区域中，以同一炫耀高度h形成所述衍射光栅，
该炫耀高度h设定为与用下式
h₁＝(m₁×λ₁)/(n₁-1)
式中，m₁为1及1以上的整数
λ₁为第1光的波长
n₁为折射面对第1光的折射率
h₂＝(m₂×λ₂)/(n₂-1)
式中，m₂为大于m₁的整数
λ₂为第2光的波长
n₂为折射面对第2光的折射率
求出的两个值h₁及h₂的双方一致或近似的高度。

2.  如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述炫耀高度h与数值h₁及h₂中的一个值基本一致，并与另一个值近似。

3.  如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述炫耀高度h设定为与数值h₁及h₂中的一个值一致或两者之间的值。

4.  如权利要求1至3的任一项所述的透镜，其特征在于，所述多束光由波长不同的2种光组成。

5.  如权利要求1至3的任一项所述的透镜，其特征在于，所述多束光由波长不同的3种及3种以上的光组成，对于该3种光及3种以上的光中的任意两种光，所述第1光与所述第2光的关系成立。

6.  如权利要求1至3的任一项所述的透镜，其特征在于，所述多束光由波长不同的3种光组成，对于该3种光中的任意两种光，所述第1光与所述第2光的关系都成立。

7.  如权利要求1至3的任一项所述的透镜，其特征在于，所述多束光中至少包含CD或DVD的记录或重放用的光，所述内周侧区域的与外侧的边界及所述外周侧区域的与外侧的边界中的任一个边界相当于CD或DVD的记录或重放用的光的数值孔径。

8.  如权利要求1至3的任一项所述的透镜，其特征在于，所述多束光中至少包含CD的记录或重放用的光作为所述第1光，同时包含DVD的记录或重放用的光作为第2光，数值m₁及m₂满足以下的条件式，即
m₂＝m₁-1。

9.  如权利要求8所述的透镜，其特征在于，所述多束光中至少包含CD的记录或重放用的光作为所述第1光，同时包含DVD的记录或重放用的光作为所述第2光，
所述炫耀高度h与数值h₁及h₂中的数值h₂基本一致，并与数值h₁近似。

10.  一种光学头装置，其特征在于，是具有权利要求1至9中任一项所规定的透镜的光学头装置，其特征在于，
作为使所述第1光对第1光记录媒体的记录面聚焦，使所述第2光对覆盖记录面的透明保护层的厚度比所述第1光记录媒体要薄的第2光记录媒体的记录面聚焦的公用物镜采用所述透镜。

透镜及光学头装置
技术领域
本发明涉及利用衍射作用使波长不同的光聚集于不同焦点的透镜、以及采用该透镜的光学头装置。更详细来说，是涉及在透镜的折射面上形成的衍射光栅的优化技术。
背景技术
作为光记录媒体，已经知道有像CD(包含CD-R)及DVD等那样保护记录面的透明保护层的厚度及记录密度不同的记录媒体，为了CD的重放记录用，要采用射出波长785nm激光的CD用激光光源，为了DVD重放用，要采用出射波长655nm激光的DVD用激光光源。在对这样两种光记录媒体进行信息记录及重放的光学头装置中，为了使其小型和紧凑，提出一种结构方案，就是采用公用物镜，使激光聚焦在CD及DVD的记录面上的方案。
但是，CD的保护记录面的透明保护层的厚度为1.2mm，DVD的透明保护层的厚度比CD要薄，为0.6mm，它的记录密度比CD要高。因而，作为物镜，要使其在具有单一折射率的透镜面上形成由同心圆状的微细光栅构成的衍射光栅，除了透镜面的折射，再加上利用该衍射光栅使入射光束产生衍射，而在光轴上的不同位置聚焦，形成多个焦点。另外，对于同时采用衍射的物镜，要想办法通过将折射面按照CD的数值孔径将分割加以区域，以使其对CD及DVD的两方面都优化，从而在整体上减小像差(参照例如专利第2922851号公报)。
在这样的物镜的情况下，由于始终形成两个焦点，因此如图8(a)、(b)所示，能使CD及DVD的工作距离为一定，因此对于减薄光学头装置的厚度是有利的。
但是，对于该物镜，由于使用相同波长的激光而在CD及DVD中使衍射级数不同，因此光的利用效率低。因而，存在的问题是，若为了提高光的利用效率而使光源以大输出功率发光，则光源的寿命缩短，或者不使用的衍射光成为噪声的原因。
另外，还提出一个方案，就是使用波长不同的两种激光，同时使它们的衍射级数相同，通过这样提高光的利用效率，还进一步在CD及DVD记录面上聚焦形成良好的焦点(参照例如日本特开2000-81566号公报)。
发明内容
但是，在具有专利文献2所述的物镜的光学头装置中，如图8(a)、(c)所示，存在的问题是，由于必须利用物镜在聚镜方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补CD与VCD的透明保护层厚度的不同，因此关于物镜在聚焦方向的可动范围，必须对通常的聚焦控制用的动作距离追加因光记录媒体的透明保护层厚度的不同而需要的透镜位移量。这样的问题成为光学头装置的厚度薄型化受限制的原因。
鉴于以上的问题，本发明的课题在于提供通过使对于波长不同的多束激光的衍射光栅的结构最佳化，即使不扩大聚焦方向的可动范围，也可使多束激光分别高效聚焦在规定位置上的透镜、以及装有该透镜的光学头装置。
为了解决上述的问题，本发明是对折射面以光轴为中心形成同心圆状的，使以不同波长入射的多束光在各不同位置上聚焦用的衍射光栅的透镜；其特征在于，所述多束光包含通过所述折射面的内周侧区域出射的第1光、以及通过所述内周侧区域及包围该内周侧区域的周围的外周侧区域出射的波长比所述第1光要短地第2光；在所述内周侧区域及所述外周侧区域的任何一个区域中，以同一炫耀(blaze)高度h形成所述衍射光栅，该炫耀高度h设定为与用下式求出的两个值h₁及h₂的双方一致(h₁＝h₂时)或近似的高度。
h₁＝(m₁×λ₁)/(n₁-1)
式中，m₁为1及1以上的整数
     λ₁为第1光的波长
      n₁为折射面对第1光的折射率
h₂＝(m₂×λ₂)/(n₂-1)
式中，m₂为大于m₁的整数
      λ₂为第2光的波长
      n₂为折射面对第2光的折射率
即m₁及m₂为第1光及第2光的衍射级数，数值h₁及h₂为与各级数对应的炫耀高度。因而，在本发明中，改变m₁及m₂为各种数值，设定m₁及m₂的值使数值h₁与h₂近似(这里，m₂为大于m₁的整数)，然后将与数值h₁及h₂的双方一致或近似的高度作为炫耀高度h。另外，在使m₂与m₁相等时，即使衍射级数相同时，如前所述，像例如CD及DVD那样，由于必须利用物镜在聚焦方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补透明保护层厚度的不同，因此m₂与m₁采用不同的值。
在本发明中，所述炫耀高度h最好与数值h₁、h₂中某一个值基本一致，并与另一值近似。具体地说，设定为数值h₁与h₂之间的值。即第1光及第2光中，最好对于想优先的光，大致将炫耀高度优化。通常，波长短的光用于记录密度的光记录媒体的记录或重放，因此最好使第2光一方优先，而且使炫耀高度优化。
在本发明中，所谓第1光及第2光，不是意味着仅仅2种光入射至透镜，而是意味着对于多束光中的2种光，将波长较长的光作为第1光，将波长短的光作为第2光。因而，在本发明中，入射至透镜的多束光有的情况是由波长不同的2种光组成，也有的情况是由3种及3种以上的光组成。这里，在所述多束光是由波长不同的3种光组成时，采用下述两种2构成，一种构成是对于该3种光中的任意两种光，该所述第1光与所述第2光的关系成立的构成；另一种构成是对于该3种及3种以上的光中的任何2种光，该所述第1光与所述第2光的关系都成立的构成。
在本发明中，在所述多束光中至少包含CD或DVD的记录或重放用的光的情况下，最好所述内周侧区域的与外侧的边界及所述外周侧区域的与外侧的边界中的任一个边界相当于CD或DVD的记录或重放所用的光的数值孔径。若进行这样的区域分割，则具有的优点是，对于CD及VCD等每种光记录媒体容易进行像差小的设计。
在本发明中，所述多束光中至少包含CD的记录或重放所用的光作为所述第1光，同时包含DVD的记录或重放所用的光作为所述第2光时，最好数值m₁及m₂满足以下所述条件式，
m₂＝m₁-1
即衍射光栅的炫耀高度对于CD的记录或重放所用的第1光及DVD的记录或重放所用的第2光的各衍射光进行优化，而对于第1光，最好对于比第2光的级数要低1级的衍射光进行优化。
在本发明中，在所述多束光中至少包含CD的记录或重放所用的光作为所述第1光，同时包含DVD的记录或重放所用的光作为所述第2光时，最好使所述炫耀高度h与数值h₁及h₂中的DVD用的值h₂基本一致，与值h₁近似。即CD及DVD中，根据将记录密度高的光记录媒体即DVD优先的观点，最好对第2光优化炫耀高度。
在具有本发明的透镜的光学头装置中，作为使所述第1光对第1光记录媒体的记录面聚焦，使所述第2光对覆盖记录面的透明保护层的厚度比所述第1光记录媒体要薄的第2光记录媒体的记录面聚焦的公用物镜采用上述透镜。
在本发明中，由于利用衍射并用型的透镜，对于波长不同的多束激光中的各激光形成不同的焦点位置，因此即使使它聚焦在透明保护层厚度不同的光记录媒体上时，也不需要利用物镜在聚焦方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补透明保护层厚度的不同。因而，关于物镜在聚焦方向的可动范围，由于不需要对通常的聚焦控制用的动作距离追加因光记录媒体的透明保护层厚度的不同而需要的透镜位移量，因此能够谋求减小光学头装置的厚度。另外，在本形态中，虽然在整个区域使衍射光栅的炫耀高度一定，但由于通过使在波长不同的激光中所利用的衍射光的级数不同，对于多束激光的任何一种激光都设定较高的衍射效率，因此光的利用效率高。
图1所示为以本发明实施形态1的光学头装置的光学系统为中心的简要构成图。
图2(a)至(d)分别为表示实施形态1的物镜的平面图、剖面图、以光轴为中心的中心侧折射面区域的部分放大剖面图、以及包围中心侧折射面区域的外周侧折射面区域的部分放大剖面图。
图3所示为利用图2所示的物镜形成的各激光聚焦状态的说明图。
图4所示为入射至图2所示物镜的各激光的衍射级数和与之对应的炫耀高度的关系的说明图。
图5(a)至(e)分别为表示实施形态2的物镜的平面图、剖面图、以光轴为中心的中心侧折射面区域的部分放大剖面图、包围中心侧折射面区域的外周侧折射面区域中的内侧部分的部分放大剖面图、以及外周侧折射面区域中的外周侧部分的部分放大剖面图。
图6所示为利用图5所示的物镜形成的各激光聚焦状态的说明图。
图7所示为入射至图5所示物镜的各激光的衍射级数和与之对应的炫耀高度的关系的说明图。
图8为对CDD及VD进行录放时对物镜进行的透镜位移的说明图。
符号说明
1      光学头装置
3、30  物镜
4      光记录媒体
11、12 激光光源
23     准直透镜
24     光栅
25     公用受光元件
31、310入射侧折射面
32、320出射侧折射面
33、330中心侧折射面区域
34、340外周侧折射面区域
35、370中心侧衍射光栅
36     外周侧衍射光栅
41     CD(第1光记录媒体)
41a    记录面
42     DVD(第2光记录媒体)
42a    记录面
43     BRD
43a    记录面
350    中间区域
360    最外周区域
380    中间衍射光栅
390    最外周侧衍射光栅
B(41)  光束点
B(42)  光束点
B(43)  光束点
L      物镜的光轴(系统光轴)
L_O    聚焦光学系统
L_CD         CD用激光
L_DVD        DVD用激光
L_BRD        BRD用激光
以下参照附图说明具有采用本发明的物镜的光学头装置。
实施形态1
图1所示为以本形态的光学头装置的光学系统为中心的简要构成图。在图1中，本形态的光学头装置1是对CD及DVD等基板厚度及记录密度不同的2种光记录媒体4进行信息的重放及记录的光学头装置。为此，具有出射CD等的记录重放所用的中心波长为785nm的CD用激光L_CD的激光光源11、以及出射DVD的重放等所用的波长为655nm的DVD用激光L_DVD的激光光源12。各激光通过公用的聚焦光学系统L_O引导至光记录媒体4，同时经该光记录媒体4反射的各激光束的返回光引导至公用受光元件25。
在聚焦光学系统L_O中，包含使激光L_CD直线前进并使激光L_DVD反射，而且使两方面的光都与系统光轴L(物镜的光轴)一致的第1分光镜21；使沿系统光轴L前进的激光L_CD及L_DVD通过的第2分光镜22；使通过该第2分光镜22的激光L_CD及L_DVD成为平行光的准直透镜23；以及在光记录媒体4的记录面上形成从准直透镜23出射的激光L_CD及L_DVD的光束点用的物镜3。
在这样构成的光学头装置1中，对于作为第1光记录媒体4的CD41的记录面41a，利用物镜3形成激光L_CD的光束点B(41)。另外，对于作为第2光记录媒体4的DVD42的记录面42a，利用物镜3形成激光L_DVD的光束点(42)。
这样，聚焦在光记录媒体4(CD41及DVD42)上的CD用及DVD用激光L_CD及L_DVD分别经光记录媒体4反射后，作为返回光反方向通过公用的聚焦光学系统L_O，在第2分光镜22中被反射，在公用受光元件25上聚焦。然后，利用公用受光元件25检测出的信号，进行光记录媒体4(CD41及DVD42)的信息重放等。
物镜的构成
下面参照图2及图3详细说明本形态的物镜3的构成。图2(a)、(b)、(c)及(d)分别为表示物镜3的平面图、剖面图、以光轴为中心的中心侧折射面区域的部分放大剖面图、以及包围中心侧折射面区域的外围侧折射面区域的部分放大剖面图。图3所示为利用物镜3实现的各波长激光聚焦状态的说明图。
在图2(a)、(b)、(c)及(d)中，本形态的物镜3是包含激光L_CD及L_DVD入射的具有正放大率的非球面入射侧折射面31、以及向光记录媒体4出射激光光束的非球面的出射侧折射面32的凸透镜。
入射侧折射面31一分为二，分割成以光轴L为中心呈同心圆状地包含光轴L的圆形中心侧折射面区域33(内周侧区域)、以及呈环状地包围中心侧折射面区域33的外周的外周侧折射面区域34(外周侧区域)。中心侧折射面区域33与外周侧折射面区域34的边界部分是相当于CD41(CD用激光L_CD)的数值孔径NA＝0.45～0.55的位置。
在遍及中心侧折射面区域33的整个区域，利用同心圆状的多个微细锯齿状的阶梯形成中心侧衍射光栅35。另外，在遍及外周侧折射面区域34的整个区域，也利用同心圆状的多个微细锯齿状的阶梯形成外周侧衍射光栅36，物镜3作为衍射并用型的透镜而构成。
参照图3，中心侧折射面区域33形成的中心侧衍射光栅35具有使通过该区域的激光L_CD的衍射光(图3中用虚线表示)形成的光束点B(41)形成于CD41的记录面41a上的衍射特性。除此以外，中心侧折射面区域33上形成的中心侧衍射光栅35还具有使通过该区域的激光L_DVD的衍射光(图3中用实线表示)得到的光束点B(42)形成在DVD42的记录面42a上的衍射特性。
另外，外周侧折射面区域34上形成的外周侧衍射光栅36具有使通过该区域的激光L_DVD的衍射光得到的光束点B(42)形成在DVD42的记录面42a上的衍射特性。
这里，激光L_CD中的通过外周侧折射面区域34的光束分量是对记录或重放没有作用的不需要的光分量，在本形态中，受到外周侧折射面区域34上形成的外周侧衍射光栅36产生的衍射作用而衍射，使其不聚焦在CD41的记录面41a上的光束点形成位置。
衍射光栅的构成
在本形态的物镜3中，构成中2心侧衍射光栅35的锯齿状阶梯与构成外周侧衍射光36的锯齿状阶梯形成同一炫耀高度。关于该炫耀高度，设定为中心侧衍射光栅35形成的激光L_CD的衍射光、以及中心侧衍射光栅35和外周侧衍射光栅36形成的激光L_DVD的衍射光分别以高衍射效率聚焦在规定的焦点位置的高度。为此，分别对不同的激光波长求出对每个衍射级数的最佳炫耀高度，将与各个最佳炫耀高度近似的值设定作为中心侧衍射光栅35及外周衍射光栅36的炫耀高度。
即在本形态中，由于波长不同的2种激光入射到物镜3，因此在将波长长的激光L_CD作为第1激光，将波长短的激光L_DVD作为第2激光时，中心侧衍射光栅35及外周侧衍射光栅36的炫耀高度h设定为使其与用以下的条件式(1)和(2)求出的2个值h₁与h₂的双方一致或近似。
条件式(1)：
h₁＝(m₁×λ₁)/(n₁-1)
式中，m₁为1及1以上的整数
λ₁为第1光的波长
n₁为折射面对第1光的折射率
条件式(2)：
h₂＝(m₂×λ₂)/(n₂-1)
式中，m₂为大于m₁的整数
λ₂为第2光的波长
n₂为折射面对第2光的折射率
这里，m₁及m₂为第1光及第2光的衍射级数，数值h₁及h₂为与各级数对应的炫耀高度。因而，在本形态中，改变m₁及m₂为各种数值，设定m₁及m₂值使数值h₁与h₂近似，然后将与数值h₁及h₂的双方一致或近似的高度作为炫耀高度h。
下面参照图4更具体说明这样的设定方法。图4所示为入射至物镜3的激光L_CD及激光L_DVD的衍射级数和与之对应的炫耀高度的关系的说明图。在图4中所示的是用烯烃系树脂将物镜3形成的情况的例子，该烯烃系树脂的折射率对波长655nm为1.5406，对波长785nm为1.5371。另外，作为物镜3的形成材料，除了烯烃系树脂，还有芴系树脂及降冰片烯系树脂。
如图4所示，对于波长785nm的激光L_CD，在使衍射级数变为1级、2级、3级…时，与之对应的炫耀高度变为1.461553μm、2.923106μm、4.384658μm、…。另外，对于波长655nm的激光L_DVD，在使衍射级数变为1级、2级、3级…时，与之对应的炫耀高度变为1.211617μm、2.423233μm、3.63485μm、…。因而，选择与波长785nm的激光L_CD的各衍射级数相对应的炫耀高度和与波长655nm的激光L_DVD的各衍射级数相对应的炫耀高度相近似的组合，将与这些炫耀高度一致或近似的值作为中心侧衍射光栅35及外周栅衍射光栅36的炫耀高度h。
例如，图4所示的组合A1中，在将波长785nm的激光L_CD的衍射级数取作为3级时，与之对应的炫耀高度为4.384658μm，在将波长655nm，的激光L_DVD的衍射级数取作为4级时，与之对应的炫耀高度为4.846467μm，两者近似。因而，将中心侧衍射光栅35及外周侧衍射光栅36的炫耀高度h设定为与两者的任意一个一致或两者之间的近似值。
这时，也可以将2个值的平均作为炫耀高度，但也可以根据各自的优先级进行加权，然后求它们的平均值。再有，波长短的激光L_DVD由于是高记录密度用，因此也可使DVD用优先，使炫耀高度h与4.846467μm(与激光L_DVD的的4级衍射光相对应的炫耀高度)一致或近似一致。
另外，在根据图4所示的计算结果来设定炫耀高度h时，除了图4所示的组合A1以外，也可以采用组合A2及A3。即从各组合中选择多个炫耀高度近似的组合，从这些组合中选择适当的组合。但是，若将炫耀高度h设定得较低，则相当于在与其相应的程度上使用衍射级数较低的衍射光，所以能够设定更多的炫耀条数，能够得到更高的衍射效率，因此是比较理想的。
另外，在图4所示的计算结果中，最好采用条件(1)及(2)中所用的值m₁及m₂满足以下的条件式：
m₂＝m₁-1
那样的组合，即最好采用CD用激光是级数比DVD用激光要低1级的衍射光那样的组合。
本形态的作用及效果
这样，在本形态的光学头装置1中，在CD41进行信息重放时，仅驱动CD用激光光源11，出射激光L_CD。其结果是，激光L_CD如图3中虚线所示，通过物镜3的中心侧折射面区域33，利用在该处形成的中心侧衍射光栅35产生的衍射光分量，在CD41的记录面41a上形成光束点B(41)。
与之不同的是，在DVD42进行信息重放时，仅驱动DVD用激光光源12，出射激光L_DVD。其结果是，激光L_DVD如图3中用实线所示，通过物镜3的中心侧折射面区域33及外周侧折射面区域34，利用在这些区域形成的中心侧衍射光栅35及外周侧衍射光栅36进行衍射而产生的衍射光分量，在DVD42的记录面42a上形成光束点B(42)。
这样，在本形态中，由于利用衍射并用型的物镜3，对波长不同的2种激光L_CD及L_DVD，使其衍射级数不同，形成不同的焦点位置，因此即使在对透明保护层的厚度不同的光记录媒体聚焦时，也不需要如图8(a)及(b)所示的那样，利用物镜3在聚焦方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补透明保护层厚度的不同。因而，关于物镜3在聚焦方向的可动范围，由于不需要对通常的聚焦控制用的动作距离追加因光记录媒体的透明保护层厚度的不同而需要的透镜位移量，因此能够谋求减小光学头装置的厚度。例如，与采用以往的物镜的情况比较，由于能够使物镜3的动作距离减小0.3～0.4mm，因此适合于安装在迫切要要求减小厚度的笔记本电脑等情况。
另外，在本形态中，虽然是对中心侧衍射光栅35及外周侧衍射光栅36的任何一光栅都将炫耀高度h设定为同一高度，但由于通过使波长不同的2种激光L_CD及L_DVD中所利用的衍射光的级数不同，对于激光L_CD及L_DVD的任何一种激光都设定较高的衍射效率，因此光的利用效率高。
而且，由于在整个物镜3的折射面形成衍射光栅，因此能够抑制因温度变化而导致的激光L_CD及L_DVD的波长变化和物镜3的材料的折射率变化所引起产生的球面像差。
另外，在本形态中，在物镜3的入射侧折射面31，中心侧折射面区域33与外周侧折射面区域34的边界位置是相当于激光L_CD的数值孔径NA＝0.45～0.55的位置。因此，容易进行物镜3的设计，能够使激光L_CD的像差及激光L_DVD的各像差减小。
实施形态2
在实施形态1的光学头装置中，是将物镜3的折射面一分为二，对于CD41及DVD42不同的2种光记录媒体的信息重放及记录等采用公共物镜3，但若将物镜的折射面一分为三，则也可以用公共物镜进行3种不同的光记录媒体的信息重放及记录。
图5(a)、(b)、(c)、(d)及(e)分别为表示实施形态2的物镜的平面图、剖面图、以光轴为中心的中心侧折射面区域的部分放大剖面图、包围中心侧折射面区域的外周侧折射面区域中的中间部分放大剖面图、以及包围外周侧折射面区域的中间部份的外周部份的放大剖面图。图6所示为利用图5所示的物镜产生的各波长激光聚焦状态的说明图。
图5及图6所示的物镜30是安装在与基板厚度及记录密度不同的3种光记录媒体的信息重放及记录相对应的光学头装置上的物镜，能够使例如CD41等的记录重放用的中心波长785nm的激光L_CD及L_DVD42的重放等用的波长655nm的激光L_DVD、以及BRD(Blue-ray Disc，蓝光光盘)43等的信息重放用的中心波长405的激光L_BRD分别聚焦在对应的光记录媒体(CD、41、DVD42、BRD43)的记录面上。这里，BRD是比DVD42的记录密度更高，保护记录面的基板厚度更薄的光记录媒体。
物镜的构成
在图5(a)、(b)、(c)、(d)及(e)中，本形态的物镜30是包含激光L_CD、L_DVD及L_BRD入射的具有正放大率的入射侧折射面310、以及向光记录媒体4出射激光光束的出射侧折射面320的凸透镜。
入射侧折射面310，首先与实施形态同样，分割成以光轴L为中心呈同心圆状地包含光轴L的圆形中心侧折射面区域330、以及包围中心侧折射面区域330的外周的外周侧折射面区域340。中心侧折射区域330与外周侧折射面区域340的边界部是相当于激光的L_CD数值孔径NA＝0.45～0.55的位置。
再有，在本形态中，外周侧折射面区域340分割成内周侧的中间区域350、以及包围中间区域350的最外周区域360。中间区域350与最外周区域360的边界部分是相当于激光L_DVD的数值孔径NA＝0.6～0.65的位置。
另外，对于物镜30，在中心侧折射面区域330利用同心圆状的多个微细锯齿状的阶梯形成中心侧衍射光栅370，在外周侧折射面区域340的中间区域350也利用同心圆状的多个微细锯齿状的阶梯形成中间衍射光栅380。再在外周侧折射面区域340的最外周区域360也利用同心圆状的多个微细锯齿状的阶梯形成最外周衍射光栅390。
再参照图6，中心侧衍射光栅370具有使通过该区域的激光L_CD的衍射光(图6中用虚线表示)得到的光束点B(41)形成在CD41的记录面41a上的衍射特性。另外，中心侧衍射光栅370具有使通过该区域的激光L_DVD的衍射光(图6中用实线表示)得到的光束点B(42)形成在DVD42的记录面42a上的衍射特生。再有，中心侧衍射光栅370具有使通过该区域的激光L_BRD的衍射光(图6中用双点划线表示)得到的光束点B(43)形成在BRD43的记录面43a上的衍射特性。
中间衍射光栅380具有使通过该区域的激光L_DVD的衍射光得到的光束点B(42)形成在DVD42的记录面42a上的衍射特性。除此之外，中间衍射光栅380具有使通过该区域的激光L_BRD的衍射光得到的光束点B(43)形成在BRD43的记录面43a上的衍射特性。
最外周衍射光栅390具有使通过该区域的激光L_BRD的衍射光得到的光束点B(43)形成在BRD43的记录面43a上的衍射特性。
这里，激光L_CD中的通过外周侧折射面区域340的光束点分量是对记录或重放没有作用的不需要的光分量，在本形态中，受到中间衍射光栅380及最外周侧衍射光栅390产生的衍射作用而衍射，使其不聚焦在CD41的记录面41a上的光束点形成位置。另外，激光L_DVD中的通过最外周区域360的光束分量是对记录或重放没有作用的不需要的光分量，在本形态中，受到最外周侧衍射光栅390的衍射作用而衍射，使其不聚焦在DVD42记录面42a上的光束点形成位置。
衍射光栅的构成
在本形态的物镜30中也同样，构成中心侧衍射光栅370的锯齿状阶梯、构成中间衍射光栅380的锯齿状阶梯与构成最外周侧衍射光栅390的锯齿状阶梯，形成相同或近似相同的炫耀高度。该炫耀高度设定为激光L_CD的衍射光、激光L_DVD的衍射光、以及激光L_BRD的衍射光以高衍射效率聚焦在规定的焦点位置的高度。为此，分别对不同的激光波长求出每个衍射级数的最佳炫耀高度，将与各个最佳炫耀高度近似的值设定作为中心侧衍射光栅370、中间衍射光栅380及最外周侧衍射光栅390的炫耀高度。
即在本形态中，波长不同的3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD入射至物镜30，对于这3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD中的任何2种光，在将波长较长的激光L作为第1光，将波长较短的激光L作为第2光时，炫耀高度h设定为使其与用以下的条件式(1)、(2)求出的2个值h₁与h₂的双方一致或近似。
条件式(1)
h₁＝(m₁×λ₁)/(n₁-1)
式中，m₁为1及1以上的整数
λ₁为第1光的波长
n₁为折射面对第1光的折射率
条件式(2)
h₂＝(m₂×λ₂)/(n₂-1)
式中，m₂为大于m₁的整数
λ₂为第2光的波长
n₂为折射面对第2光的折射率
这里，m₁及m₂为第1光及第2光的衍射级数，数值h₁及h₂为与各级数对应的炫耀高度。因而，在本形态中，改变m₁及m₂为各种数值，设定m₁及m₂值使数值h₁与h₂近似，然后将与数值h₁及h₂的双方一致或近似的高度作为炫耀高度h。
下面参照图7更具体说明这样的设定方法。图7所示为入射至物镜30的激光L_CD、激光L_DVD及激光L_BRD的衍射级数和与之对应的炫耀高度的关系的说明图。在图7中所示的是用烯烃系树脂将物镜30成型的情况的例子，该烯烃系树脂的折射率对波长405nm为1.5593，对波长655nm为1.5406，对波长785nm为1.5371。
如图7所示，对于波长785nm的激光L_CD，在使衍射级数变为1级、2级、3级…时，与之对应的炫耀高度变为1.461553μm、2.923106μm、4.384658μm、…。另外，对于波长655nm的激光L_DVD，在使衍射级数变为1级、2级、3级…时，与之对应的炫耀高度变为1.211617μm、2.423233μm、3.63485μm、…。另外，对于波长405nm的激光L_BRD，在使衍射级数变为1级、2级、3级…时，与之对应的炫耀高度变为0.724119μm、1.448239μm、2.172358μm、…。因而，各自衍射级数不同，选择与波长785nm的激光L_CD的各衍射级数相对应的炫耀高度、与波长655nm的激光L_DVD的各衍射级数相对应的炫耀高度和与波长405nm的激光L_BRD的各衍射级数相对应的炫耀高度相近似的组合，将与它们一致或近似的值作为炫耀高度h。
例如，在图7所示的组合B1中，在将波长785nm的激光L_CD的衍射级数取作为3级时，与之对应的炫耀高度为4.384658μm，在将波长655nm的激光L_DVD的衍射级数取作为4级时，与之对应的炫耀高度为4.846467μm，在将波长405nm的激光L_BRD的衍射级数取作为6级时，与之对应的炫耀高度为4.344717μm，三者近似。因而，将中心侧衍射光栅370、中间衍射光栅380及最外周侧衍射光栅390的炫耀高度h设定为与三者中的任意一个一致或近似的值。
这时，可以将3个值的平均作为炫耀高度h，但也可以根据各优先级进行加权，然后求它们的平均值。再有，由于波长短的激光L_BRD是高记录密度用，因此也可使BRD用优先，使炫耀高度h设定为4.344717μm(与激光L_BRD的6级衍射光相对应的炫耀高度)。
另外，在根据图7所示的计算结果设定炫耀高度h时，除了图7所示的组合B1以外，也可以采用组合B2及B3。这时，若采用组合B1则炫耀高度h为4.4～4.8μm左右，若采用组合B2，则炫耀高度h为5.8～6.0μm左右，若采用组合B3，则炫耀高度h为7.2～7.3μm左右。但是，若将炫耀高度h设定得较低，则相当于在与其相应的程度上使用衍射级数较低的衍射光，所以能够设定更多的炫耀条数，能够得到更高的衍射效率。
另外，在图7所示的计算结果中，对于波长不同的三种激光L_CD、L_DVD及L_BRD中的任何2种光在将波长较长的激光L作为第1光，将波长较短的激光L作为第2光时，最好采用条件(1)及(2)中所用的值m₁及m₂满足以下的条件式
m₂＝m₁-1
那样的组合，即最好采用CD用激光是级数比DVD用激光要低1级的衍射光，DVD用激光是级数比BRD用激光要低1级的衍射光那样的组合。
本形态的效果
这样，在本形态中，由于利用衍射并用型的物镜3，对波长不同的3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD的各激光形成不同的焦点位置，因此即使在对透明保护层的厚度不同的光记录媒体聚焦时，也不需要利用物镜在聚焦方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补透明保护层厚度的不同。因而，关于物镜在聚焦方向的可动范围，由于不需要对通常的聚焦控制用的动作距离追加因光记录媒体的透明保护层厚度的不同而需要的透镜位移量，因此能够谋求减小光学头装置的厚度。另外，虽然是对中心侧衍射光栅370、中间衍射光栅380及最外周侧衍射光栅390的任何一光栅都将炫耀高度h设定为同一高度，但通过使波长不同的3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD中所利用的衍射光的级数不同，对于激光L_CD、L_DVD及L_BRD的任何一种激光都设定较高的衍射效率。因此，采用本形态，具有光的利用效率高等与实施形态1同样的效果。
实施形态2的变形例
实施形态2是由对于3种L_CD、L_DVD及L_BRD中任何2种光，在将波长较长的激光L作为第1光，将波长较短的激光L作为第2光时，炫耀高度h的条件式(1)及(2)都成立的结构，但也可以是对于3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD中的某2种光，在将波长较长的激光L作为第1光，将波长较短的激光L作为第2光时，将炫耀高度h的条件式(1)及(2)成立的构成。
例如，也可以采用属于图(7)所示的组合BO的值，来设定中心侧衍射光栅370、中间衍射光栅380及最外侧衍射光栅390的炫耀高度h。在这里所示的组合BO中，3种激光L_CD、L_DVD及L_BRD中的激光L_CD与激光L_DVD的衍射级数一致，但激光L_DVD与激光L_BRD的衍射级数不同。
其它的实施形态
在上述各实施形态中，是对光学头装置中的物镜3及30采用本发明的例子，但对于不同波长的激光光束通过的透镜、例如准直透镜23等也可以采用本发明。
如上所述，在本发明中，由于利用衍射并用型的透镜，对于波长不同的多束激光的各激光形成不同的焦点位置，因此即使使它聚焦在透明保护层厚度不同的光记录媒体上，也不需要利用物镜在聚焦方向(物镜的光轴方向)的位移来弥补透明保护层厚度的不同。因而，关于物镜在聚焦方向的可动范围，由于不需要对通常的聚焦控制用的动作距离追加因光记录媒体的透明保护层厚度的不同而需要的透镜位移量，因此能够谋求减小光学头装置的厚度。另外，在本形态中，虽然在整个区域使衍射光栅的炫耀高度保持一定，但由于通过使在波长不同的激光中所利用的衍射光的级数不同，对于多束激光的任何一种激光都设定较高的衍射效率，因此光的利用效率高。