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光拾波装置和光记录媒体驱动装置
技术领域
本发明涉及一种光拾波装置和光记录媒体驱动装置，该光拾波装置至少具备：一个物镜，在利用不同波长的第1、第2激光，对基板厚度不同的第1、第2光记录媒体选择性地进行记录或再现时，数值孔径(NA)不低于0.75；像差校正元件，在使用该物镜时，用于校正由于第1、第2光记录媒体的基板厚度不同而产生的球差。
背景技术
一般来说，圆盘状的光盘或卡状的光卡等光记录媒体中，将影像信息或声音信息或者计算机数据等信息信号，高密度地记录于在透明基板上形成为螺旋状或同心圆状的轨道上，且在再现已记录的轨道时，能够高速访问目标轨道，因此，其被广泛使用。
作为该种光记录媒体的光盘例如CD(Compact Disc：紧致盘)、DVD(Digital Versatile Disc：数字多用途光盘)等，已在市场中销售，但最近为了对光盘进行进一步高密度化，正进行能够将信息信号以超过CD和DVD密度的超高密度进行记录或再现的超高密度光盘(Blu-ray Disc：蓝盘)的开发。
首先，在上述CD中，将波长为780nm左右的激光用数值孔径(NA)为0.45左右的物镜聚光，并将所得的激光束进行照射，从而在离激光束入射面大约1.2mm的位置上的信号面上记录信息信号或对信息信号进行再现。
此外，在上述DVD中，照射用数值孔径(NA)为0.6左右的物镜对波长为650nm左右的激光进行聚光而得到的激光束，从而在离激光束大约0.6mm的位置所在的信号面上记录信息信号或对信息信号进行再现。此时，DVD的记录容量比CD的记录容量大6～8倍，盘基板直径为12cm的单面的记录容量为4.7GB(吉比特)左右。
并且，在上述的超高密度光盘中，正在开发将波长为450nm左右的激光用数值孔径(NA)不低于0.75的物镜聚光，并将所得的激光束进行照射，从而在离激光束入射面大约0.1mm的位置上的信号面上记录信息信号或对信息信号进行再现。此时，超高密度光盘的盘基板直径为12cm时，单面的记录容量为25GB(吉比特)左右。
但是，有如下的光拾波装置，该光拾波装置对已在市场销售的CD、DVD的两种光盘共用一个物镜，并具有将波长为650nm左右的激光全部透过而对DVD进行记录或再现、另一方面对于波长为780nm左右的激光用外周部对进行遮光且在内周部使其衍射而对CD进行记录或再现的光学元件(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2000-105943号公报(第4-6页，图1、图10、图11)。
图27是示出现有的光拾波装置的一例的结构图；图28是用于说明图27中所示的第2光学元件的图，(a)示出对DVD进行记录或再现的情况，(b)示出对CD进行记录或再现的情况。
图27和图28中所示的现有的光拾波装置110是在上述专利文献1(日本专利特开2000-105943号公报)中公开的装置，在此参照专利文献1进行简单说明。
如图27所示，现有的光拾波装置110具备：第一半导体激光器111，对应于DVD101射出波长为650nm的激光La；第二半导体激光器112，对应于CD102射出波长为780nm的激光Lb；第一光学元件113，对波长为650nm的激光La和波长为780nm的激光Lb的光轴偏移进行校正；校正板114，校正在第一光学元件113上的相位差；半透半反镜115，使从第一、第二半导体激光器111、112射出的各激光La、Lb透过，且对在DVD101的信号面101a或CD102的信号面102a反射的各反射光进行反射，使所述各反射光的方向大致改变90°；准直透镜116，使波长为650nm的激光La和波长为780nm的激光Lb分别变为平行光；第二光学元件117，使通过准直透镜116的、波长为650nm的激光La入射到物镜118，另一方面，对于通过准直透镜116的、波长为780nm的激光Lb，用外周部进行遮光并使其在内周部进行衍射而入射到物镜118中；物镜118，分别对波长为650nm的激光La和波长为780nm的激光Lb进行聚光，聚光到DVD101的信号面101a或CD102的信号面102a上；渥拉斯顿棱镜119，将来自DVD101或CD102的各反射光分离成仅包括s偏振光成分的激光、仅包括p偏振光成分的激光、以及混合有s偏振光成分与p偏振光成分地激光；光检测器120，检测出来自渥拉斯顿棱镜119的仅包括s偏振光成分的激光、仅包括p偏振光成分的激光、以及混合有s偏振光成分与p偏振光成分的激光。
在此，在上述各构成构件中，尤其是第二光学元件117，如图28(a)、(b)中放大所示，由外周部117a和内周部117b构成。此外，第二光学元件117的外周部117a具有这样的功能，即，使波长为650nm的激光La全部直接透过，并只使波长为780nm的激光Lb向光轴的外侧进行衍射，使其不会入射到物镜118中。另一方面，第二光学元件117的内周部117b具有这样的功能，即，使波长为650nm的激光La全部直接透过，并只对波长为780nm的激光Lb进行衍射，使其入射到物镜118中。
此时，第二光学元件117的截面结构为，外周部117a为凹凸状图形构造，内周部117b为大的三角形状，相当于三角形斜面的部分为多级的台阶状图形构造。
此外，如图28(a)所示，在用一个物镜118对DVD101进行记录或再现的情况下，波长为650nm的激光La不受第二光学元件117的任何影响而直接透过，入射物镜118，并被物镜118聚光，其焦点形成在盘基板厚度为0.6mm的DVD101的信号面101a上。
另一方面，如图28(a)所示，在利用一个物镜118对CD102进行记录或再现的情况下，波长为780nm的激光Lb中的入射到第二光学元件117的外周部117a的部分，被凹凸状的衍射光栅向光轴的外侧进行较大程度的衍射，不入射到物镜118。此外，入射到第二光学元件117的内周部117b的激光Lb，被三角形状的多级的台阶状图形构造而向外侧进行衍射，但不会受到像外周部117a那么大的衍射，而入射到物镜118。因此，只有仅入射到第二光学元件117的内周部117b的激光Lb到达物镜118，并被物镜118聚光而在盘基板厚度为1.2mm的CD102的信号面上形成焦点。
即，波长为780nm的激光Lb实质上被第二光学元件117的外周部117a遮光，且在内周部117b上进行衍射之后入射到物镜118。此时，物镜118是对应于盘基板厚度为0.6mm的DVD用而设计的，因此，当仅将波长为780nm的激光Lb的外周部进行遮光时，在入射到厚度为1.2mm的盘基板中的情况下产生像差，因此应该使该像差变小。于是，确定第二光学元件117的内周部117b的直径以及引起衍射的三角形状的大小，使物镜118的实效数值孔径相对于波长为780nm的激光Lb成为0.45。此外，当考虑在可再现记录的CD-R(CD-Recordable：一次刻录式盘)上记录信号的情况下，由于物镜117的有效数值孔径适用0.50，因此第二光学元件117的内周部17b的直径被决定为使得物镜118的有效数值孔径成为0.45～0.50。
但是，根据现有的光拾波装置110，利用对应于DVD用而设计的一个物镜118、第一和第二光学元件113、117，可对DVD101和CD102选择性地进行记录或再现，在现有的光拾波装置110中，显然对正在开发的超高密度光盘没作任何考虑。
另一方面，随着超高密度光盘的开发取得进展，当然要求可共用超高密度光盘和DVD来进行记录或再现的光拾波装置及光盘驱动装置，而且，还能够获得可共用超高密度光盘和CD来进行记录或再现的光拾波装置及光拾波器驱动装置。
发明内容
因此，需要对应于第一光记录媒体(超高密度光盘)的数值孔径(NA)不小于0.75的物镜，并且，对于记录密度比第一光记录媒体低的第二光记录媒体(DVD或CD等光盘)也使用相同的物镜，再者，需要重新设计使作为第一光记录媒体用的第一激光直接透过之后入射到物镜、另一方面使作为第二光记录媒体用的第二激光衍射来校正像差之后入射到物镜，期望满足这些要求的光拾波装置及光记录媒体驱动装置(光盘驱动装置)。
本发明是鉴于上述课题来完成的，第一发明的光拾波装置，一种光拾波装置，对第一光记录媒体、记录密度比所述第一光记录媒体低且基板厚度比所述第一光记录媒体厚的第二光记录媒体、以及将所述第一、第二光记录媒体的各信号面组合而一体地层叠的组合型光记录媒体有选择地进行记录或再现，此外，
至少具备：
第一激光光源，对应于所述第一光记录媒体，射出波长不大于450nm的第一激光；
第二激光光源，对应于所述第二光记录媒体，射出波长比所述第一激光长的第二激光；
物镜，作为第一光记录媒体用将数值孔径(NA)设定为不小于0.75，并且，相互相对的第一、第二面中的至少一面形成为非球面，将所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光记录媒体的各信号面上；
像差校正元件，在所述第一、第二激光光源一侧，从中心部向外周部形成圆形状的透光性平坦部和环状的第二激光用孔径限制部，并且，在所述物镜侧的内周区域形成衍射光栅图形部，该衍射光栅图形部的外侧平坦地形成，
所述像差校正元件，使以平行光的状态入射的所述第一激光直接透过所述透光性平坦部及所述第二激光用孔径限制部之后，在所述衍射光栅图形部不进行衍射而直接透过，使其0次光入射所述物镜；
此外，使以平行光的状态入射的所述第二激光在所述第二激光用孔径限制部被遮蔽，以此将对所述物镜的数值孔径限制成规定数，并使其透过所述透光性平坦部之后，在所述衍射光栅图形部衍射，由此，使对所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物镜。
此外，第二发明的光拾波装置，对第一光记录媒体、记录密度比所述第一光记录媒体低且基板厚度比所述第一光记录媒体厚的第二光记录媒体、以及将所述第一、第二光记录媒体的各信号面组合而一体地层叠的组合型光记录媒体有选择地进行记录或再现，此外，
至少具备：
第一激光光源，对应于所述第一光记录媒体，射出波长不大于450nm的第一激光；
第二激光光源，对应于所述第二光记录媒体，射出波长比所述第一激光长的第二激光；
物镜，作为第一光记录媒体用将数值孔径(NA)设定为不小于0.75，并且，相互相对的第一、第二面中的至少一面形成为非球面，将所述第一、第二激光聚光于所述第一、第二光记录媒体的各信号面上；
像差校正元件，所述第一、第二激光光源一侧平坦地形成，并且，在所述物镜侧的内周区域形成衍射光栅图形部，该衍射光栅图形部的外侧平坦地形成，
所述像差校正元件，使以平行光的状态入射的所述第一激光在所述衍射光栅图形部不进行衍射而直接透过，使其0次光入射所述物镜；
此外，仅使以平行光的状态入射的所述第二激光中的、入射到所述衍射光栅图形部内的所述第二激光进行衍射，由此，使对所述第二激光校正了球差的1次光入射所述物镜。
此外，第三发明的光拾波装置，所述衍射光栅图形部中，形成为凹凸状的凹凸状衍射光栅图形部以环状形成多个，其凹凸的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，凹部的深度设定在对上述第一激光获得大致最大衍射效率的深度和对上述第二激光获得大致最大衍射效率的深度之间。
此外，第四发明的光拾波装置，所述衍射光栅图形部中，形成为凹凸状的凹凸状衍射光栅图形部以环状形成多个，其凹凸的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，凹部深度被设定成与所述第一激光的波长大致相等的光路差。
此外，第五发明的光拾波装置，所述衍射光栅图形部中，形成为n(其中，n为不小于3的自然数)级以上的台阶凹状的台阶状衍射光栅图形部以环状形成多个，台阶状凹部的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，台阶状凹部整体的深度被设定在对所述第一激光可获得大致最大衍射效率的深度和对所述第二激光可获得大致最大衍射效率的深度之间。
此外，第六发明的光拾波装置，所述衍射光栅图形部中，形成为n(其中，n为不小于3的自然数)级以上的台阶凹状的台阶状衍射光栅图形部以环状形成多个，台阶状凹部的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，每一级的所述台阶状凹部的深度被设定成与所述第一激光的波长的2倍相当的光路差。
此外，第七发明的光拾波装置，在所述台阶状衍射光栅图形部的外侧形成外周平坦部，并且，从所述衍射光栅图形部中的台阶状凹部最下级的位置到所述外周平坦部的表面的高度，被设定成与所述第一激光的波长的(n-1)倍相当的光路差。
此外，第八发明的光记录媒体驱动装置，在旋转自由的转台上选择性地安置第一光记录媒体、记录密度比所述第一光记录媒体低且基板厚度比所述第一光记录媒体厚的第二光记录媒体、以及将所述第一、第二光记录媒体的各信号面组合而一体地层叠的组合型光记录媒体，用光拾波装置对所述第一光记录媒体的信号面或所述第二光记录媒体的信号进行记录或再现，而且，
使用权利要求1～权利要求7中任一项所述的光拾波装置，并且，使所述像差校正元件和所述物镜的光轴一致之后收容于透镜保持架内，所述透镜保持架被支承为可在所述第一、第二光记录媒体的聚焦方向和跟踪方向上摇动。
发明效果
以上详述的本发明的光拾波装置和光记录媒体驱动装置中，根据第一发明的光拾波装置，具备：用于对第一光记录媒体进行记录或再现的第一激光光源，射出波长不大于450nm的第一激光；用于对记录密度比第一光记录媒体低的第二记录媒体进行记录或再现的第二激光光源，射出波长比第一激光长的第二激光；物镜，设计成第一光记录媒体用，其数值孔径(NA)不小于0.75；像差校正元件，使第一激光直接透过之后入射到物镜，另一方面，对于第二激光，限制物镜的孔径，并且，使第二激光进行衍射以校正对第二光记录媒体的像差，之后入射到物镜。因此，能够获得对第一、第二光记录媒体保持平衡性能的像差校正元件，并且，可对第一、第二光记录媒体良好地进行记录或再现。此外，由于使第一、第二激光以平行光的状态入射到像差校正元件中，因此，即使在第一、第二激光的光轴相对于物镜光轴稍微偏离的情况下，球差恶化较小，并且，在组装光拾波装置时容易调整光轴。
此外，根据第二发明的光拾波装置，除了能够获得与所述的第一发明相同的效果之外，特别是，由于在像差校正元件中第一、第二激光光源侧平坦地形成，并且，在物镜侧的内轴区域形成衍射光栅图形部，因此，能够谋求像差校正元件的部分简化，由此，能够以廉价制造像差校正元件。
此外，根据第三发明，在上述的第一发明和第二发明的光拾波装置中，衍射光栅图形部中，形成为凹凸状的凹凸状衍射光栅图形部环状地形成多个，凹凸周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，凹部的深度设定成对于上述第一激光获得大致最大衍射效率的深度、和对于上述第二激光获得大致最大衍射效率的深度之间。因此，对于第一、第二激光均可以高效率获得平衡良好的衍射效率。
此外，根据第四发明，在上述的第一发明和第二发明的光拾波装置中，衍射光栅图形部中，形成为凹凸状的凹凸状衍射光栅图形部环状地形成多个，凹凸周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，凹部深度被设定成与相当于第一激光的波长相等的光路差。因此，对于第一激光能够获得最大衍射效率，并且，对于第二激光也能够获得良好的衍射效率。
此外，根据第五发明，在上述的第一发明和第二发明的光拾波装置中，衍射光栅图形部中，形成为n(其中，n为不小于3的自然数)级差数以上的台阶凹状的台阶状衍射光栅图形部环状地形成多个，其中台阶状凹部的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，台阶状凹部整体的深度被设定为在对于第一激光可获得大致最大衍射效率的深度、和对于第二激光可获得大致最大衍射效率的深度之间。因此，与上述的发明3大致相同地，对于第一、第二激光均能够以高效率获得平衡良好的衍射效率。
此外，根据第六发明，在上述的第一发明和第二发明的光拾波装置中，衍射光栅图形部中，形成为n(其中，n为不小于3的自然数)级以上的台阶凹状的台阶状衍射光栅图形部环状地形成多个，其中台阶状凹部的周期从内周部向外周部逐步变窄，并且，每一级台阶状凹部的深度被设定成相当于第一激光的波长的2倍的光路差。因此，与上述的发明4所述大致相同地，对于第一激光能够获得最大衍射效率，并且，对于第二激光也能获得良好的衍射效率。
此外，根据第七发明，在上述的第五发明和第六发明的光拾波装置中，在台阶状衍射光栅图形部的外侧形成外周平坦部，并且，从衍射光栅图形部中的台阶状凹部最下级的位置到外周平坦部的表面的高度，被设定成与相当于第一激光的波长的(n-1)倍的光路差。因此，能够实现对第一激光降低色差。
而且，根据第八发明的光记录媒体驱动装置，在旋转自由的转台上选择性地安装第一光记录媒体、记录密度比第一光记录媒体低且基板厚度比第一光记录媒体厚的第二光记录媒体、以及将第一、第二光记录媒体的各信号面组合并一体地层叠的组合星光记录媒体，在光拾波装置中，对第一光记录媒体的信号面或第二光记录媒体的信号进行记录或再现，使用发明1～发明7中任一项所述的光拾波装置，并且，使所述像差校正元件和所述物镜的光轴一致之后收容于透镜保持架内，所述透镜保持架被支撑为可在所述第一、第二光记录媒体的聚焦方向和跟中方向上摇动。因此，能够获得对第一、第二记录媒体取得平衡的像差校正元件，并且，抑制慧差的产生并可对第一、第二光记录媒体良好地进行记录或再现。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的光拾波装置及光记录媒体驱动装置的整体结构的图。
图2(a)～(c)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法1的工序图。
图3(a)～(f)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法2的工序图。
图4(a)～(e)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法3的工序图。
图5是用于说明实施例1中像差校正元件的图，(a)为俯视图，(b)为主视图，(c)为凹凸状衍射光栅图形部的放大图。
图6是放大表示作为超高密度光盘用而使用最优化于无限共轭的物镜，来对超高密度光盘、DVD进行记录或再现的情况的图。
图7是模式地示出利用图5所示的像差校正元件和图6所示的物镜对超高密度光盘进行记录或再现的情况的图。
图8是模式地示出利用图5所示的像差校正元件和图6所示的物镜对DVD进行记录或再现的情况的图。
图9是示出向凹凸状衍射光栅图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和凹凸状衍射光栅图形部中的凹部深度之间关系的图。
图10是用于说明将实施例1中的像差校正元件局部简化的变形例的像差校正元件的图，(a)为俯视图，(b)为主视图，(c)为凹凸状衍射光栅图形部的放大图。
图11是模式地示出利用图10所示变形例的像差校正元件和图6所示物镜对超高密度光盘进行记录或再现的情况的图。
图12是模式地示出利用图10所示变形例的像差校正元件和图6所示的物镜对DVD进行记录或再现的情况的图。
图13是示出本发明实施例2的光拾波装置及光激励媒体驱动装置的整体结构的图。
图14(a)、(b)是放大示出图13所示的相位板的侧视图、主视图。
图15是用于说明图13所示实施例2中的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图16是用于说明将实施例2中的像差校正元件一部分简化的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图17是示出向4级结构的台阶状衍射图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体深度之间关系的图。
图18是用于说明实施例3中的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图19是用于说明将实施例3中的像差校正元件一部分简化的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图20是向5级结构的台阶状衍射光栅图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体深度之间关系的图。
图21是用于说明实施例4中的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图22是实施例4中5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图23是实施例4中4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图24是用于说明将实施例4中的像差校正元件的一部分简化的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。
图25是示出利用5级结构的像差校正元件来校正色差时的外周区域的波相位和波像差之间关系的图。
图26是示出利用4级结构的像差校正元件来校正色差时的外周区域波面相位和波像差之间关系的图。
图27是示出现有光拾波装置的一例的结构图。
图28是用于说明图27所示的第二光学元件的图，(a)示出对DVD进行记录或再现的情况，(b)示出对CD进行记录或再现的情况。
具体实施方式
下面结合图1至图26，详细说明本发明涉及的光拾波装置及光记录媒体驱动装置的一实施例。
本发明涉及的光拾波装置及光记录媒体驱动装置，其特征是，至少包括：一个物镜，在使用波长不同的第一、第二激光对基板厚度不同的第一、第二光记录媒体选择性地进行记录或再现时，对应于下一代光盘规格的第一光记录媒体(超高密度光盘：Blu-ray Disc)而设计的；以及像差校正元件，在使用该物镜时，所述像差校正元件用于校正因第一、第二光记录媒体的基板厚度不同而产生的球差。
实施例1
图1是示出本发明的实施例1的光拾波装置及光记录媒体驱动装置的整体结构的图。
如图1所示，本发明实施例1的光拾波装置20A和使用该光拾波装置20A的光记录媒体驱动装置(以下，称作光盘驱动装置)10A是开发成可选择性地使用以下各种光记录媒体，所述各种光记录媒体包括：第一光记录媒体1(超高密度光盘：Blu-ray Disc)，利用波长λ1不大于450nm的第一激光L1，将信息信号超高密度地记录到基板厚度较薄的信号面1b上，或从该信号面1b进行再现；第二光记录媒体(DVD)2，利用波长λ2比第一激光L1的波长λ1长的650nm左右的第二激光L2，将信息信号高密度地记录到基板厚度比上述信号面1b厚的信号面2b上，或从该信号面2b进行再现；组合型光记录媒体，将入射第一、第二激光L1、L2中的任一方的激光束入射面共通化，并组合第一、第二光记录媒体1、2的各信号面1b、2b来积层成一体。
再有，在这里省略图示，将组合第一、第二光记录媒体1、2的各信号面1b、2b的组合型光记录媒体的盘基板总厚度大致形成为1.2mm。在下面的说明中，分别对超高密度光盘1、DVD2进行详细说明，由于组合型光记录媒体的情况为其运用，因此省略说明。
此 外，在下面的说明中，说明了作为第一、第二光记录媒体1、2使用圆盘状光盘的情况，但并不限于此，也可以是卡状的光记录媒体。
此外，上述第一、第二光记录媒体1、2被选择性地安装转台12，该转台12固定安装在可转动自由地设于光盘驱动装置10A内的轴上。
在此，作为上述第一光记录媒体的超高密度光盘(Ble-ray Disc：蓝盘)1，是按照下一代光盘规格将激光束入射面1a和信号面1b之间的盘基板厚度t1大致设定为较薄的0.05～0.15mm，在其上面粘贴加强板1c使其总厚度形成为较厚，该总厚度例如为大致1.2mm。而且，在以下说明中将第一光记录媒体记为超高密度光盘1。
此外，作为上述第二光记录媒体的DVD(Digital Versatile Disc)2，是按照DVD规格将激光束入射面2a和信号面2b之间的盘基板厚度t2设定为比超高密度光盘1厚的0.6mm，在其上面粘贴加强板2c使其总厚度形成为1.2mm。而且，在下面的说明中将第二光记录媒体记为DVD2。
再有，在该实施例1中，超高密度光盘1、DVD2的各盘基板厚度t1、t2例如分别设定为0.1mm、0.6mm。
此外，在超高密度光盘1的激光束入射面1a或DVD2的激光束入射面2a的下方，在超高密度光盘1或DVD2的径方向上移动自由地设置有本发明实施例1的光拾波装置20A。
在上述的光拾波装置20A中，在拾波器框体21内设置有：对应于超高密度光盘1射出波长不大于450nm的第一激光L1的第一激光源(以下，记为蓝色半导体激光器)22，以及对应于DVD2射出波长为650nm左右的第二激光L2的第二激光源(以下，记为红色半导体激光器)23。
再有，该实施例1中，从蓝色半导体激光器22射出的第一激光的波长λ1设定为例如405nm，另一方面，将从红色半导体激光器23射出的第二激光的波长λ2设定为例如660nm。
首先，对应于超高密度光盘1，对蓝色半导体激光器22侧进行说明。从蓝色半导体激光器22射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1为直线偏振光(p偏振光)的发散光，该发散光经过准直透镜24成为平行光，第一激光L1的平行光在偏振光束分光器25的偏振光选择性介质多层膜25a(p偏振光：反射，s偏振光：透过)上被反射而其方向偏转90°，之后，第一激光L1透过相位板26成为圆偏振光。此时，第一激光用相位板26在使波长λ1＝405nm的第一激光L1透过时对其赋予(λ1)/4的相位差。
此外，透过相位板26的第一激光L1透过二向色棱镜27的二向色膜27a。此时，被覆的二向色棱镜27的二向色膜27a，使从蓝色半导体激光器22射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1透过，并且，使从红色半导体激光器23射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2被反射。
并且，透过二向色棱镜27的第一激光L1在提升用的平面反射镜28处使光线的方向转90°，之后，将第一激光L1的平行光入射到收纳在透镜保持架29内下方部位的像差校正元件30，在该像差校正元件30上不进行衍射而使其0次光直接透过，进一步，入射到收纳在透镜保持架29内上方部位的物镜31，使该第一激光L1由物镜31聚光而得的第一激光束从超高密度光盘1的激光束入射面1a入射，并在信号面1b上聚光。
再有，像差校正元件30对第一激光L1的作用，在后详述。
此时，物镜31作为超高密度光盘用，其数值孔径被设定成不小于0.75，并且，相互对置的第一、第二面31a、31b中至少一方的面形成为非球面，但是，在该实施例1中的物镜31是数值孔径(NA)为0.85的单球面透镜，并且，如后述，与像差校正元件30侧对置的第一面31a和与各光盘1、2侧相对置的第二面31b均形成为非球面，对于波长λ1＝405nm的第一激光L1最优化成无限共轭。此外，对于第一激光L1的球差为最小的物镜31和超高密度光盘1的激光束入射面1a之间的距离，即工作距离为0.5mm左右。
此外，收纳在透镜保持架29内下方部位的像差校正元件30、收纳在透镜保持架29内上方部位的物镜31，通过在透镜保持架29内使光轴一致成为一体化，其彗差的发生被抑制，对于作为实施例1的主要部分的像差校正元件30和物镜31，在后详述。
此外，在透镜保持架29的外周一体地安装了聚焦线圈32和跟踪线圈33，并且，通过固定安装在透镜保持架29外周上的未图示的多根吊线，透镜保持架29被支承成可在超高密度光盘1或DVD2的聚焦方向和跟踪方向上摇动。
此外，通过聚焦线圈32和跟踪线圈33、以及未图示的永久磁石，象差校正元件30、物镜31和透镜保持架29成一体地被控制在超高密度光盘1的聚焦方向和跟踪方向上。再有，在后述的DVD2的情况下，象差校正元件30、物镜31和透镜保持架29也成一体地被控制在DVD2的聚焦方向和跟踪方向上。
之后，利用由物镜31聚光的第一激光束，在超高密度光盘1的信号面1b上进行再现、记录或删去。
此后，由在超高密度光盘1的信号面1b上被反射的第一激光L1引起而返回的第一反射光，成为转动方向与往程相反的圆偏振光再次入射到物镜31，并通过该物镜31成为平行光，在通过象差校正元件30之后，在平面反射镜28其光线方向被偏转90°，透过二向色棱镜27的二向色膜27a，并透过相位板26后成为偏振方向与往程相垂直的直线偏振光(s偏振光)。此时，透过相位板26的第一反射光是偏振方向与往程相垂直的直线偏振光(s偏振光)，因此，透过偏振光束分光器25的偏振光选择性介质多层膜25a，并通过圆柱形透镜34成为集束光，聚光在第一光检测器35上。之后，利用第一光检测器34检测对超高密度光盘1的信号面1b进行再现时的跟踪误差信号、聚焦误差信号和主数据信号。
接着，对应于DVD2，对红色半导体激光器23侧进行说明。从红色半导体激光器23射出的波长λ1＝660nm的第二激光L2为直线偏振光(p偏振光)的发散光，该发散光透过DVD用集成器件36中的全息元件37后通过准直透镜39成为平行光，该平行光透过第二激光用的相位板40成为圆偏振光。此时，第二激光用相位板40，在波长λ2＝60nm的第二激光L2透过时对其赋予(λ2)/4的相位差。
此外，上述DVD用集成器件36是将红色半导体激光器23、在该红色半导体激光器23上方设置的全息元件37、设置在红色半导体激光器23的右方的第二光检测器38，在未图示的半导体基板上一体化的器件。
并且，透过相位板40的第二激光L2，在二向色棱镜27的二向色膜27a上被反射后其光线方向转90°，并在提升用的平面反射镜28上其光线方向转90°，之后，使第二激光L2的平行光入射到像差校正元件30，在该像差校正元件30的外周区域，其数值孔径被限制成对于物镜31的数值孔径(NA)相当于0.65，并且，利用在内周区域衍射的一次光校正球差之后，由衍射的一次光引起的漫射光入射到物镜31，使由物镜31将该第二激光L2聚光而得的第二激光束从DVD2的激光束入射面2a入射，在信号面2b上聚光。
再有，像差校正元件30对第二激光L2的作用，在后详述。
之后，利用由物镜31聚光的第二激光束，在DVD2的信号面2b上进行再现、记录或删去。
再之后，由在DVD2的信号面2b被反射的第二激光L2引起而返回的第二反射光，成为转动方向与往程相反的圆偏振光后再次入射到物镜31，一次光的第二反射光通过物镜31成为集束光，进一步，通过像差校正元件30成为平行光之后，在平面反射镜28上其光线方向转90°，在二向色棱镜27的二向色膜27a上被反射而其光线方向转90°，在透过相位板40之后成为与往程相反的直线偏振光(s偏振光)，通过准直透镜39成为集束光，由全息元件37引起衍射，并聚光在第二光检测器38上。之后，利用第二光检测器38检测再现DVD2的信号面2b时的跟踪误差信号、聚焦误差信号和主数据信号。
此时，利用像差校正元件30校正由在红色半导体激光器23和DVD2的信号面2b之间的光轴上配置的聚光光学系统而产生的球差，但在该球差成为最小时，物镜31和DVD2激光束入射面2a之间的距离，即工作距离为0.35mm左右。
如上述说明，虽然在DVD2侧是为无偏振光光学系统，但是成为与往程垂直的直线偏振光，因此，第二反射光几乎不对红色半导体激光器23产生影响。
在此，利用图2～图9依次说明成为实施例1的主要部分的像差校正元件30和物镜31。
图2(a)～(c)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法1的工序图；图3(a)～(f)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法2的工序图；图4(a)～(e)是用于说明图1中所示的实施例1中的像差校正元件的制造方法3的工序图；图5是用于说明实施例1中像差校正元件的图，(a)为俯视图，(b)为主视图，(c)为凹凸状衍射光栅图形部的放大图；图6是放大示出作为超高密度光盘用而使用最优化于无限共轭的物镜，来对超高密度光盘、DVD进行记录或再现的情况的图；图7是模式地示出利用图5所示的像差校正元件和图6所示的物镜对超高密度光盘进行记录或再现的情况的图；图8是模式地示出利用图5所示的像差校正元件和图6所示的物镜对DVD进行记录或再现的情况的图；图9是示出在凹凸状衍射光栅图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和凹凸状衍射光栅图形部中凹部的深度之间关系的图。
在此，作为实施例1的主要部分的像差校正元件30，是使用图2(a)～(c)中所示的制作方法1、或图3(a)～(f)中所示的制作方法2、或者图4(a)～(e)中所示的制作方法3中任一种来制作。
首先，说明像差校正元件30的制作方法1。在图2(a)中所示的曝光工序中，利用电子束曝光装置来制作与后述的像差校正元件30的凹凸状衍射光栅图形部相对应的掩模，并使该掩模与例如在具有透光性的石英基板上成膜的抗蚀剂相面对，从掩模的上方照射UV光，利用通过掩模的开口孔的UV光对抗蚀剂曝光。之后，在图2(b)所示的显影工序中，除去用UV光曝光的抗蚀剂部位，露出石英基板的一部分，并在石英基板上留下未曝光UV光的抗蚀剂部位。之后，在图2(c)所示的蚀刻/抗蚀剂除去工序中，将露出石英基板的部位用蚀刻液进行蚀刻，之后，除去石英基板上残留的抗蚀剂，此时，在石英基板上形成凹凸状衍射光栅图形部，制作出使用石英基板的像差校正元件30。此时，预先制作掩模，以便能够用一张石英基板制造出多个像差校正元件30，并在蚀刻/抗蚀剂除去工序结束的阶段，从石英基板中切出多个像差校正元件30，则可用一张石英基板制造出多个像差校正元件30，可抑制像差校正元件30的成本。
接着，说明像差校正元件30的制作方法2。利用不透明的Si基板来代替具有透光性的石英基板，图3(a)～(c)的工序经过与上述的图2(a)～(c)相同的工序，在Si基板上形成凹凸状光栅图形部。之后，在图3(d)所示的压模制造工序中，通过电铸加工制作将凹凸状衍射光栅图形部反转的镍压模。之后，在图3(e)所示的转印工序中，利用镍压模通过成型加工在熔融的透明树脂上转印出镍压模的凹凸状衍射光栅图形部。之后，在图3(f)所示的压模剥离工序中，将镍压模从透明树脂剥离，此时，形成与在Si基板上所形成的凹凸状衍射光栅图形部相同的凹凸状衍射光栅图形部，可无数次地重复制作使用透明树脂的像差校正元件30，利用材料费便宜的透明树脂，可进一步抑制像差校正元件30的成本。
下面，说明像差校正元件30的制作方法3。在图4(a)所示的粗加工工序中，为了制作将凹凸状衍射光栅图形部反转的模具而使用金属制的模具材料，此时，使模具材料以模具材料的中心轴为中心按箭头“イ”方向旋转，并且，在模具材料的上表面侧，一边按箭头“ロ”方向旋转金刚石砥石，一边用金刚石砥石将凹部磨削加工成环状。接着，在图4(b)所示的加工层形成工序中，在图4(a)磨削的模具材料的凹部内，通过喷溅或电镀来堆积金属膜而形成凹部加工层。之后，在图4(c)所示的精密切削加工工序中，一边将模具材料按箭头“イ”方向旋转，一边用金刚石刀头对在图4(b)形成的凹部加工层内进行精密切削加工，制造具有凹凸状衍射光栅图形的模具。接着，在图4(d)所示的转印工序中，在熔融的透明树脂上转印模具的凹凸状衍射光栅图形部。之后，在图4(e)所示的模具剥离工序中，从金属模具剥离透明树脂，此时，形成与模具相反的凹凸状衍射光栅图形部，能够制造使用透明树脂的像差校正元件30。在该情况下，也能够使用模具无数次地重复制作像差校正元件30，因此，能够进一步降低使用材料费低廉的透明树脂的像差校正元件按30的成本。
之后，在该实施例1中，使用上述制造方法1，作为玻璃材料不使用图2所示的石英基板，而例如使用厚度为0.925mm的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，来将像差校正元件30制造成图5(a)～(c)所示的形状。
即，如图5(a)、(b)所示，实施例1中的像差校正元件30使用具有透光性且厚度为0.925mm的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，其外形形状为5mm×5mm的正方形，并且，在与物镜31(图1)对置的上表面30a侧，在以中心“O”为中心的直径φ2.43mm的内周区域内形成凹凸状衍射光栅图形部30a1部，并且，与该凹凸状衍射光栅图形部30a1的外周邻近的外周区域成为未形成凹凸状衍射光栅图形部的平坦的上表面30a。
此外，如图5(c)中放大示出，在像差校正元件30的上表面30a上形成为凹凸状的凸状衍射光栅图形部30a1，以环状形成多个，其凹凸的重复周期T从内周部到外周部逐步变窄，并且，该凹凸等价于在后述的实施例2中将台阶构造的台阶数n设定为2级、将级差数n-1设定为1级时的结构。
返回图5(a)、(b)，在像差校正元件30的下表面30b上，与上述凹凸状衍射光栅图形部30a1相对地形成有透光性平坦部30b1，该透光性平坦部30b1在以中心“O”为中心、直径φ2.43mm以内的内周区域形成为圆形状，并且，在靠近透光性平坦部30b1外周的、直径φ不小于2.43mm且直径φ不大于3.8mm的外周区域内，用二向色膜环状地成膜形成有第二激光用孔径限制部30b2，该第二激光用孔径限制部30b2将对于第二激光L2的物镜31的数值孔径限制为相当于0.6。
此时，在像差校正元件30的下表面30b形成的第二激光用孔径限制部30b2，具有如下的特性：通过具有波长选择性的二向色膜使从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm±8nm的第一激光L1透过，并挡住从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm±10nm的第二激光L2。
此外，作为在像差校正元件30的下表面30b上形成的第二激光用孔径限制部30b2，也可以不成膜形成二向色膜，代之在外周区域环状地形成具有与上述二向色膜同样的性能、且其凹凸尺寸与凹凸状衍射光栅图形部30a1不同的凹凸状衍射光栅。
而且，在像差校正元件30的上表面30a和下表面30b上，通过成膜形成反射率不高于0.5％的反射防止膜(未图示)，使透光率不低于98％。
因此，像差校正元件30中，在第一、第二激光光源22、23侧的下表面30b，从中心部向外周部依次形成圆形状的透光性平坦部30b1和环状的第二激光用孔径限制部30b2；并且，在物镜31侧的上表面30a的内周区域形成衍射光栅图形部30a1，同时使该衍射光栅图形部30a1的外侧平坦地形成。
此时，当像差校正元件30的玻璃材料使用BK7(硼硅酸无铅玻璃)的情况下，对于从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N1为1.5302，对于从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N2为1.5142。
此外，如图5(c)中放大所示，在像差校正元件30的上表面30a的内周区域中，级差数为1级的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1根据下面的公式1求出，使得对从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光不产生衍射作用，则使第一激光L1的0次光完全不产生衍射而直接透过。即，当凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部的深度d1为相位差2π(与相当于第一激光L1的波长λ1相等的光路差)的整数倍时，0次衍射效率为100％。
公式1：
d 1 = ( λ 1 ) ( N 1 ) - 1 × ( k 1 ) ]]>
其中，d1是与第一激光L1的0次光对应的凹凸状衍射图形部30a1中的凹部深度；
λ1是第一激光L1的波长；
N1是对于第一激光L1的像差校正元件30的折射率；
k1是与第一激光L1的0次光相对应的周期系数(自然数)。
在上述的公式1中，若将k1设为与第一激光L1的0次光对应的周期系数(自然数)，则在后述的图9中的Q线上，与第一激光L1的0次光对应的周期系数k1成为k1＝1，并且，当将对波长λ1＝405nm的第一激光L1的像差校正元件30的折射率N1设为N1＝1.5302时，与第一激光L1的0次光对应的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1根据上述公式1成为：
d1＝0.405/(1.5302-1)μm＝0.763μm。
由此，凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm成为能得到与第一激光L1的波长λ1大致相等的光路差的值，因此，凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1被设定成与第一激光L1的波长λ1大致相等的光路差。
另一方面，与第二激光L2的1次光对应的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1′根据下面的公式2求出，对此在后详述。
公式2：
d 1 ′ = 1 2 × ( λ 2 ) ( N 2 ) - 1 × ( k 2 ) ]]>
其中，d1′是与第二激光L2的1次光对应的凹凸状衍射图形部30a1中的凹部深度；
λ2是第二激光L2的波长；
N2是对于第二激光L2的像差校正元件30的折射率；
k2是与第二激光L2的1次光对应的周期系数(自然数)。
在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1，当如后述地使从红半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2的平行光衍射而得的1次光、经过物镜31(图1)而照射到DVD2(图1)的信号面2b上的时候，在该信号面2b上的第二激光L2的光点相当于数值孔径(NA)＝0.6，利用下面的公式3中所示的相位差函数Φ(x)，求得距凹凸状衍射光栅图形部30a1中心“O”的半径方向距离为x处的相位差，以使第二激光L2的1次光的球差成为最小，并通过将该相位差进行二进制化，确定半径方向的2级凹凸形状。
公式3：
Φ ( x ) = 2 πm ( λ 2 ) × ( A 2 x 2 + A 4 x 4 + A 6 x 6 + A 8 x 8 ) ]]>
其中，Φ(x)为相位差函数；
m为衍射次数；
A₂～A₈为2次到8次的相位差函数系数；
x为距凹凸状衍射光栅图形部30a1的中心“O”的半径方向距离；
λ2为第二激光L2的波长。
在上述的公式3中，对于凹凸状衍射光栅图形部30a1的相位差函数Φ(x)中的相位差函数系数的A₂～A₈的一例如下述的表1所示。
表1：

    A₂   102.632072    A₄    -6.671030    A₆     2.521836    A₈    -1.137079
如图6所示，作为实施例1的主要部分的物镜31被设计成超高密度光盘用，作为玻璃材料例如使用NBF1(HOYA公司制造的光学玻璃)，将与像差校正元件30相对的第一面31a侧形成为非球面，并将与超高密度光盘1或DVD2相对的第二面31b2侧也形成为非球面。
此时，物镜31的第二面31b和超高密度光盘1的激光束入射面1a之间的工作距离WD1为0.5mm左右，并且，物镜31的第二面31b和DVD2的激光束入射面2a之间的动作距离WD2为0.35mm左右。
此外，物镜31的玻璃材料使用(HOYA公司制造的光学玻璃)的情况下，对于从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N3为1.768985，并且，对于从红色半导体激光23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N4为1.738532。
在此，下面的表2中示出了以无限共轭方式最优化设计的物镜31的规格，以便用波长λ1＝405nm的第一激光L1对超高密度光盘1进行记录或再现。
表2：    设计波长    405nm    数值孔径(NA)    0.85    焦距    2.20mm    入射瞳直径    3.74mm    倍率    0倍(平行光)
根据该表2，将从蓝色半导体激光器22(图1)射出的第一激光L1的设计波长λ1例如设定为405nm，并且，物镜31使用数值孔径(NA)为0.85的。
当将物镜31的第一面31a及第二面31b形成为非球面时，用下面的公式4的多项式表示非球面。
公式4：
z = C h 2 1 + 1 - ( 1 + K ) C 2 h 2 + B 4 h 4 + B 6 h 6 + B 8 h 8 + B 10 h 10 + B 12 h 12 ]]>
其中，Z是距物镜31的第一面31a或第二面31b的距离；
      C是第一面31a或第二面31b的曲率(曲率半径的倒数)；
      h是从物镜31的光轴开始的高度；
      K为圆锥曲线(comic)常数；
      B₄～B₁₂是4次到12次的非球面系数。
下面的表3示出在使用上述公式4的多项式时，用于将物镜31的第1面31a形成为非球面的非球面系数B₄～B₁₂的一例。
表3：    B₄    -0.00092006967    B₆    -0.00025706693    B₈    -0.00057872391    B₁₀    0.0002222827    B₁₂    -5.678923×10^-5
此外，下面的表4示出在使用上述公式4的多项式时，用于将物镜31的第2面31b形成为非球面的非球面系数B₄～B₁₀的一例。
表4：    B₄     0.61448774    B₆     -0.1395629    B₈     0.12867014    B₁₀   -0.043733069
再有，下面的表5中示出在将图5所示的像差校正元件30和图6所示的物镜31收容在透镜保持架29内时、对应于超高密度光盘1、DVD2的各光学面形成构件。
表5：光学面形成构件面形状半径(mm)厚度(mm)材料圆锥曲线常数像差校正元件--0.925BK7-空间--4.0--物镜的第1面非球面1.8121713.104NBF1-0.337179物镜的第2面非球面-6.507584-845.651577空间--0.50超高密度光盘时---0.35DVD时-超高密度光盘--0.10透明树脂-DVD--0.60聚碳酸酯-
在该表5中，像差校正元件30的厚度为0.925mm，像差校正元件30和物镜31之间的空间为4.0mm。此外，物镜31的第1面31a的顶点处曲率半径为1.812171mm，第2面31b的顶点处曲率半径为-6.507584mm，物镜31的第1、第2面31a、31b之间的透镜厚度为3.104mm，物镜31对超高密度光盘1的工作距离为0.5mm，物镜31对DVD2的工作距离为0.35mm。
下面利用图7、图8，依次说明在将图5中所示的像差校正元件30、图6中所示的物镜31收容于透镜保持架29内的状态下、超高密度光盘1、DVD2进行记录或再现的情况。
首先，如图7中所示，在利用收容于透镜保持架29内的像差校正元件30和物镜31对超高密度光盘1进行记录或再现的情况下，在物镜31的第2面31b和超高密度光盘1的激光束入射面1a之间工作距离WD1被设定为0.5mm左右的状态下，使从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1在准直透镜24(图1)变成平行光，使该平行光从像差校正元件30的下表面30侧入射时，使第一激光L1的平行光直接透过在下表面30的内周区域形成为圆形状的透光性平坦部30b1、和在该透光性平坦部30b1的外侧利用二向色膜环状地成膜形成的第二激光用孔径限制部30b2之后，进一步使第一激光L1的平行光不在形成于像差校正元件30的上表面30a的内周区域上的凹凸状衍射光栅图形部30a1进行衍射，而使其0次光直接透过，并以平行光入射物镜31的第1面31a。
之后，使在物镜31的第1、第2面31a、31b聚光的第1激光束，从超高密度光盘1的激光束入射面1a入射，聚光于盘基板厚度为0.1mm的信号面1b上。
在该情况下，对于波长λ1＝405nm的第一激光L1，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1不产生衍射，因此，除了在像差校正元件30的反射和吸收以外不存在光量损失，在如上所述地凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1形成为0.763μm的情况下，0次光的衍射效率为100％。此刻，波长λ1＝405nm的蓝色半导体激光器22(图1)的功率较低，因此，在实施例1的光拾波装置20A的各光学部件中的光量损失必需要少。
如图8所示，在利用收容于透镜保持架29内的像差校正元件30和物镜31对DVD2进行记录或再现的情况下，在物镜31的第2面31b和DVD2的激光束入射面2a之间工作距离WD2被设定为0.35mm左右的状态下，使从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2在准直透镜39(图1)变成平行光，该平行光从像差校正元件30的下表面30b侧入射时，，利用在下表面30b的外周区域用二向色膜环状地成膜形成的第二激光用孔径限制部30b2挡住第一激光L1的平行光，进行孔径限制，使得物镜31的数值孔径(NA)被限制成相当于0.6，并在透过在像差校正元件30的下表面30b的内周区域形成为圆形状的透光性平坦部30b1之后，进一步使第一激光L1的平行光在形成于像差校正元件30的上表面30a的内周区域上的凹凸状衍射光栅图形部30a1进行衍射，利用该衍射的1次光校正球差之后，使经衍射得到的1次光的漫射光入射物镜31的第1面31a。
之后，使在物镜31的第1、第2面31a、31b聚焦的第2激光束，从DVD2的激光束入射面2a入射，聚光于盘基板厚度为0.6mm的信号面2b上。
此时，物镜31是被设计成超高密度光盘用，因此，仅对从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2，其球差较大，通过由像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1对第二激光L2进行波面补偿，来校正球差，因此，不会对在DVD2上进行记录或再现带来障碍。
根据上述，在实施例1的光拾波装置20A中，由于使超高密度光盘用第一激光L1和DVD用第二激光L2在平行光的状态下入射到像差校正元件30，因此，即使在第一、第二激光L1、L2的光轴相对于物镜31的光轴稍微偏离的情况下，球差的恶化也较少，并且，在组装光拾波装置20A时的光轴调节也变简单。
在此，在利用收容于透镜保持架29内的像差校正元件30和物镜31对超高密度光盘1或DVD2选择性地进行记录或再现的情况下，如图5(c)所示，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹凸周期T比波长大很多，在视为较薄的元件时，透过凹凸状衍射光栅图形部30a1之后的m次衍射效率η_m利用纯量(scalar)原理用下面的式5表示。
公式5：
η m = | 1 T ∫ 0 T exp { jΦ ( x ) } exp ( - j 2 πmx T ) dx | 2 ]]>
其中，η_m为m次衍射效率；
        T为凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹凸的周期；
        Φ(x)为相位差函数；
        m为衍射次数。
此时，公式5中的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹凸周期T，为便于计算以固定的值进行计算，如前所述，凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹凸周期T从内周向外周逐步变窄。
图9中示出在使作为超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1和作为DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2，入射到形成在像差校正元件30的上表面30a上的凹凸状衍射光栅图形部30a1时，利用上述公式5算出第一激光L1的0次光的衍射效率和第二激光L2的1次光的衍射效率的结果。
在此，如前所述，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm，是对应于作为超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光而设计的值。如使用前述的公式1所说明的那样，该凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1＝0.763μm被设定成与第一激光L1的波长λ1大致相等的光路差。因此，在凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1等于与第一激光L1的波长λ1相当的光路差的情况下，第一激光L1的0次光的衍射效率在图9中的Q线上为100％。
另一方面，当对于第一激光L1的0次光、凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1为0.763μm时，对于作为DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率为37.1％。
若针对上述，求出对于作为DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率最大的条件，则在图9中的P线上凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1′为0.642μm，此时对于第二激光L2的1次光的最大衍射效率为40.5％。
另一方面，在对于第二激光L2的1次光、凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1′为0.642μm时，作为超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光的衍射效率成为77.2％。
从上述可知，为了组成对超高密度光盘1和DVD2的双方进行记录或再现的系统，最好能够在像差校正元件30上，对λ1＝405nm的第一激光L1和波长λ2＝660nm的第二激光L2均获得较高的衍射效率。此时，作为DVD用的波长λ2为660nm左右的红色半导体激光器23(图1)，能够批量生产高功率的半导体激光器，但还是希望衍射效率更高一些的激光器。另一方面，作为超高密度光盘用的波长λ1为405nm左右的蓝色半导体激光器22(图1)虽然是低功率的，但并不一定需要100％的衍射效率，容许衍射效率的少许降低。例如，要求设计成超高密度光盘1中的衍射效率确保不低于70％，做出一些牺牲，在DVD2中接近最大衍射效率，确保较高的衍射效率，来获取平衡。
考虑到上述条件，像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，若设定为对第一激光L1可获得大致最大衍射效率的深度和对第二激光L2可获得大致最大衍射效率的深度之间(图9中的P线和Q线之间夹着的区间)，则对波长λ1＝405nm的第一激光L1获得不小于77％的衍射效率，并且对波长λ2＝660nm的第二激光L2获得不小于37％的衍射效率。即，最好在图9中的P线和Q线之间夹着的区间，将凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部的深度d1、(d1′)设定为与第一激光L1的波长λ1大致相等的光路差。
此外，在制造上述的凹凸状衍射光栅图形部30a1的时候，即使在产生10nm左右的深度误差的情况下，只要处于图9中的P线和Q线之间夹着的区间(相对于波长λ1，相位差为1.68π到2π之间的范围)，则可确保高的衍射效率。
而且，在像差校正元件30的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1，其台阶结构的级数为2级、级数差为1级的凹凸结构，因此，与第二激光L2的1次光对称地产生-1次光或高次光，但第二激光L2的1次光以外的衍射光不会在DVD2的信号面2b上成像，因此几乎不产生影响。
此外，在图9中，在对于波长λ1的第一激光L1的0次光的、凹凸状衍射光栅图形部30a1的衍射效率成为最大时的凹部深度d1q位于Q线上，因此，若在前面说明的公式1中向第一激光L1的0次光的周期系数k1代入k＝1，则可用下面的公式6表示。
公式6：
d 1 q = ( λ 1 ) ( N 1 ) - 1 ]]>
另一方面，对于波长λ2的第二激光L2的1次光，使凹凸状衍射光涣散图形部30a1的衍射效率最大时的凹部深度d1′p位于P线上，因此，若在前面说明的公式2中向第二激光L2的1次光的周期系数k2代入k2＝1，则可用下面的公式7表示。
公式7：
d 1 ′ p = 1 2 × ( λ 2 ) ( N 2 ) - 1 ]]>
在此，当将第一激光L1的波长λ1的范围设为不小于403nm且不大于415nm，并将第二激光L2的波长λ2的范围设为不小于640nm且不大于660nm，此时对第一、第二激光L1、L2的像差补正元件30的玻璃材料的各折射率N1、N2如下述表6的情况下，可分别获得最大衍射效率的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1q、d1′p如下面的表6所示。
表6：折射率 N1 折射率 N2       d1q(μm)       d1′p(μm)λ1＝403nmλ1＝415nmλ2＝640nmλ2＝660nm 1.4 1.39 1.008 1.038 0.821 0.846 1.5 1.49 0.806 0.830 0.653 0.673 1.6 1.59 0.672 0.692 0.542 0.559 1.7 1.69 0.576 0.593 0.464 0.478
在该表6中，例如，像差校正元件30的玻璃材料的折射率对第一激光L1为N1＝1.4、对第二激光L2为N2＝1.39时，若凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1′p不小于0.821μm、d1q不大于1.038μm，则可获得第一激光L1和第二激光L2的衍射效率的平衡。从图9可知，在d1q、d1′p附近，各衍射效率的变化是缓慢的。
此外，当第一激光L1的波长λ1在403nm～415nm、且第二激光L2的波长λ2在640nm～660nm、且此时对第一、第二激光L1、L2的像差校正元件30的玻璃材料的各衍射率N1、N2如下述表7的情况下，将d1′p和d1q的深度取最大值，此时的衍射效率如表7所示。
表7：  折射率d1′p和d1q的深度最大值    (μm)λ1的0次衍射效率(％)λ2的1次衍射效率(％)  403nm  415nm  640nm  660nm N1＝1.4， N2＝1.39 0.821～1.038 70.2～100.0 63.3～100.0 33.9～40.5 35.6～40.5 N1＝1.5， N2＝1.49 0.653～0.830 68.9～100.0 62.0～100.0 33.6～40.5 35.3～40.5 N1＝1.6， N2＝1.59 0.542～0.692 68.0～100.0 61.0～100.0 33.4～40.5 35.1～40.5 N1＝1.7， N2＝1.69 0.464～0.593 67.7～100.0 60.7～100.0 33.2～40.5 35.0～40.5
根据该表7可知，通过在上述波长范围时，d1′p和d1q之间(对波长λ1的相位差从2π到比2π稍小的范围内)设定像差校正元件30的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，使在超高密度光盘1、DVD2的最大衍射效率附近的变化都缓慢，因此，像差校正元件30对第一、第二激光L1、L2，均能够获得高效率且平衡性良好的衍射效率。即，像差校正元件30的凹凸状衍射光栅图形部30a1，只要设定成使通过凸部图形的光和通过凹部图形的光之间的相位差为2π或比2π稍小即可。
接着，利用在前说明的图1和新的图10～图12，说明将实施例1的光拾波装置20A中的在像差校正元件30的下表面30b的外周区域形成的第二激光用孔径限制部30b2除去、并使用简化一部分的变形例的像差校正元件30′的情况。
图10是用于说明将实施例1中的像差校正元件局部简化的变形例的像差校正元件的图，(a)为俯视图，(b)为主视图，(c)为凹凸状衍射光栅图形部的放大图。图11是模式地示出利用图10所示的变形例的像差校正元件和图6所示的物镜对超高密度光盘进行记录或再现的情况的图。图12是模式地示出利用图10所示的变形例的像差校正元件和图6所示的物镜对DVD进行记录或再现的情况的图。
在实施例1的光拾波装置20A中，代替在前说明的像差校正元件30的简化一部分的变形例的像差校正元件30′，如图1所示，收容在透镜保持架29内的下方部位，在该像差校正元件30得上方部位收容有物镜31。
即，如图10(a)、(b)所示，谋求简化一部分的变形例的像差校正元件30′，与在前面用图5(a)、(b)说明的像差校正元件30同样，使用透光性的具有0.925mm厚度的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，外形形状为边长为5mm的正方形，并且，在与物镜31(图1)相对的上表面30a侧，以中心“O”为中心的直径φ2.43mm的内周区域内形成有衍射光栅图形部30a1，并且，接近该凹凸状衍射光栅图形部30a1外周的外周区域成为没有形成凹凸状衍射光栅图形部的平坦的上表面30a。
此外，如在图10(c)中放大所示，在像差校正元件30′的上表面30a上凹凸状地形成的凸状衍射光栅图形部30a1，其凹凸的重复周期T从内周部向外周部逐步变窄地形成为多个环状，并且，级差数为1级的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1，若设定成根据上述公式1求出的值，以使对从蓝色半导体]激光器11(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光不产生衍射作用，则完全不产生衍射，使第一激光L1的0次光直接透过。即，当凹凸状衍射光栅图形部30a1中凹部的深度d1为相位差2π的整数倍时，0次衍射效率成为100％，在使对上述公式1中的第一激光L1的0次光的周期系数k1设为k1＝1的情况下，在像差校正元件30′的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1成为0.763μm。
另一方面，对与在前说明的像差校正元件30不同的点进行说明，只是简化一部分的变形例的像差校正元件30′的下表面30b平坦地形成，没有成膜形成用于限制物镜31对第二激光L2的数值孔径的第二激光用孔径限制部，因此，能够廉价地制造简化一部分的变形例的像差校正元件30′。
在此，如图11所示，在使用收容在透镜保持架29内的变形例的像差校正元件30′和物镜31对超高密度光盘1进行记录或再现的情况下，在物镜31的第2面31b和超高密度光盘1的激光束入射面1a之间，设定工作距离WD1为0.5mm左右的状态下，使从蓝色半导体激光器22(图1)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1在准直透镜24(图1)变成平行光，使该平行光从像差校正元件30′的下表面30侧入射，使第一激光L1的平行光在形成于下表面30内周区域的凹凸状衍射光栅图形部30a1不产生衍射，而使0次光直接透过，依然以平行光直接入射到物镜31的第一面31a。
之后，使在物镜31的第1、第2面31a、31b聚焦的第1激光束，从超高密度光盘1的激光束入射面1a入射，聚光于盘基板厚度为0.1mm的信号面1b上。
在该情况下，对于波长λ1＝405nm的第一激光L1，在像差校正元件30′的上表面30上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1不产生衍射，因此，在像差校正元件30a1除反射和吸收以外不产生光量损失，在如前所述地凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1为0.763μm的情况下，0次光的衍射效率为100％。
接着，如图12所示，在利用收容于透镜保持架29内的像差校正元件30和物镜31对DVD2进行记录或再现的情况下，在物镜31的第2面31b和DVD2的激光束入射面2a之间设定工作距离WD2为0.35mm左右的状态下，使从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2在准直透镜39(图1)变成平行光，并使该平行光从像差校正元件30′的下表面30b侧入射。
在此，入射到像差校正元件30′的下表面30b侧的平行光中，利用仅使在上表面30a的内周区域上形成的台阶状衍射光栅图形部30a1更外侧的φ不小于2.43mm的外周区域的平行光，在未形成台阶状衍射光栅图形部的平坦的上表面30a的外周区域直接透过，因此，像差校正元件30′上的周边部像差较大，内周和外周的波面非连续地变化，并保证波面的连续性，外周光不对DVD2的信号面2b上的光点的形成作贡献。换言之，如前所述，在像差校正元件30′的上表面30a的内周区域形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1，对DVD2的物镜31的数值孔径形成为相当于0.6，因此，第二激光L2中外周的平行光不通过凹凸状衍射光栅图形部30a1，因此，在限制对DVD2的物镜31的数值孔径的状态下，不对光点的形成作贡献。
另一方面，仅使入射到像差校正元件30′的下表面30b侧的平行光中的、更靠近在上表面30a的内周区域形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1内侧且直径φ不大于2.43mm的内周区域的平行光，在凹凸状衍射光栅图形部30a1衍射，利用衍射引起的1次光对球差进行校正，使衍射得到的1次光的漫射光入射到物镜31的第一面31a。
之后，使在物镜31的第1、第2面31a、31b聚焦的第2激光束，从DVD2的激光束入射面2a入射，聚光于盘基板厚度为0.6mm的信号面2b上。
此时，物镜31被设计成超高密度光盘用，因此，对于从红色半导体激光器23(图1)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2的球差变大，通过在像差校正元件30′的上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1对第二激光L2进行波面校正，来校正球差，因此，不会对在DVD2上进行记录或再现带来障碍。
并且，即使在使用局部部分的像差校正元件30′的情况下，也使超高密度光盘用的第一激光L1和DVD用的第二激光L2以平行光的状态入射到像差校正元件30′，因此，与在前说明的像差校正元件30同样，即使在第一、第二激光L1、L2的光轴相对于物镜31的光轴稍微偏离的情况下，球差的恶化也较少，并且，在组装光拾波装置20A时的光轴调节也变简单。
而且，在一部分简化的变形例的像差校正元件30′中，使在上表面30a上形成的凹凸状衍射光栅图形部30a1中的凹部深度d1、(d1′)，与在前用图9说明的同样地设定为对于波长λ1为405nm的第一激光L1可获得大致最大衍射效率的深度和对于波长λ2为660nm的第二激光L1可获得大致最大衍射效率的深度之间，可对超高密度光盘1、DVD2良好地进行记录或再现。
实施例2
图13是示出本发明实施例2的光拾波装置及光激励媒体驱动装置整体结构的图。图14(a)、(b)是放大示出图13所示的相位片的侧视图、主视图。图15是用于说明图13所示的实施例2中像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图16是用于说明谋求简化实施例2中像差校正元件的一部分的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图17是示出在4级结构的台阶状衍射图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和台阶状衍射光栅图形部中台阶状凹部整体深度之间关系的图。
图13所示的本发明实施例2的光拾波装置20B和使用该光拾波器的光记录媒体驱动装置(下面记为光盘驱动装置)10B，首先在前面利用图1说明的本发明实施例1的光拾波装置20A和使用该光拾波器的光记录媒体驱动装置10A中，除去第一激光用相位板26和第二激光用相位板40，并代之在提升用的平面反射镜28上方设置第一、第二激光共用的相位板41；并且代替实施例1中的像差校正元件30(或像差校正元件30′)的凹凸状衍射光栅图形部30a1，在像差校正元件42(或像差校正元件42′)的内周区域以4级结构台阶状地凹下去且以中心“O”为中心环状地形成的台阶状衍射光栅图形部42a1，在此，对于与实施例1相同的结构部件标注同一标记表示于图13，并且，对实施例1的不同的结构部件标注新的标记，以不同点为中心展开说明。
此外，本发明实施例2的光拾波装置20B和使用该光拾波器的光盘驱动装置10B，也与实施例1同样，是开发成可有选择地使用超高密度光盘1和记录密度比超高密度光盘低的DVD2、以及将两光盘1、2的信号面1b、2b组合并一体叠层的组合型光记录媒体的结构。此时，设计成超高密度光盘用的物镜31的规格与实施例1相同，因此省略说明。
在此，说明与实施例1的不同点。上述相位板41设置于在平面反射镜28将光线方向偏转90°之后的位置，由此，可共用于从从蓝色半导体激光器22射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1和从红色半导体激光23射出的波长λ2＝660nm的第一激光L2，由此，无需考虑二向色棱镜27和平面反射镜28的偏振光特性的紊乱，并且比实施例1减少了相位板的个数。但是，由于将相位板41置于平面反射镜28之后，因此，必须保持与第一、第二激光L1、L2的两波长对应的相位特性。
此时，如图14(a)、(b)所示，相位板41的外形形状为边长为5mm的单板，并且赋予相位差的有效直径φ为4.5mm，厚度为0.583mm，光轴方位为45°。此外，相位板41的玻璃材料使用水晶，波长λ1的正常光的折射率为no1＝1.557067、异常光的折射率ne1＝1.566615，波长λ2的正常光的折射率为no2＝1.541 772、异常光的折射率ne2＝1.550784。并且，在上述厚度下切上述折射率时，相位板41对波长λ1＝405nm的第一激光L1赋予0.25λ1的相位差，另一方面，对波长λ2＝660nm的第二激光L2赋予0.26λ2的相位差。
因此，相位板41对波长λ1＝405nm的第一激光L1和波长λ2＝660nm的第二激光L2，成为大致1/4波长的相位板。即，对于相位板41，在直线偏振光以波长λ1入射时射出圆偏振光、在直线偏振光以波长λ2入射时射出大致圆偏振光。利用这样的相位板41，可实现没有偏光特性的紊乱且用一个相位板41可共用于超高密度光盘1和DVD2的光盘驱动装置10B(图13)。此外，由于相位板41是单板，因此可抑制成本。
如图15(a)～(c)所示，作为实施例2的主要部分的像差校正元件42使用具有透光性的厚度为0.925mm的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，形成的外形形状是边长为5mm的正方形，在这一点上与在前面结合图5(a)～(c)说明的实施例1的像差校正元件30相同。此外，在与物镜31(图13)相对的上表面42a侧，在以中心“O”为中心的直径φ2.43mm的内周区域内，台阶状衍射光栅图形部42a1以4级的台阶数，在上表面42a上台阶凹凸状地凹进且形成环状(轮带状)，并且，与该台阶状衍射光栅图形部42a1的外周接近的外周区域，成为没有形成台阶状衍射光栅图形部的平坦的上表面42a。
上述的像差校正元件42的台阶状衍射光栅图形部42a1，在微观上看形成为台阶结构的台阶数n为4级，因此级差数n-1为3级；另一方面，在宏观上来看，台阶状凹部的重复周期T从内周向外周逐步变窄且环状地形成多个，由此，构成了多级锯齿状的衍射光栅。
此时，在求出4级结构且其级差数为3级的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体的深度时，若根据台阶状衍射光栅图形部42a1的台阶数n进行n值化来一般性地表现，则可用下面的公式8、9来表示。
即，在台阶结构的台阶数为n级且级差数为n-1的台阶状衍射光栅图形部中，对于第一激光L1的0次光的台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体的深度d(n-1)可用下面的公式8来求出。
公式8：
d ( n - 1 ) = ( n - 1 ) × ( λ 1 ) ( N 1 ) - 1 × ( k 1 ) ]]>
其中，n为台阶状衍射光栅图形部的台阶数；
d(n-1)为对第一激光L1的0次光的台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体的深度；
λ1为第一激光L1的波长；
N1为对第一激光L1的n级结构的像差校正元件的折射率；
k1为对第一激光L1的0次光的周期系数(自然数)。
另一方面，对于第二激光L2的1次光的台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体的深度的(n-1)′，可通过下式9来求出。
公式9：
d ( n - 1 ) ′ = ( n - 1 ) n × ( λ 2 ) ( N 2 ) ′ - 1 × ( k 2 ) ]]>
其中，n为台阶状衍射光栅图形部的级数；
d(n-1)′为对第二激光L2的1次光的台阶状衍射光栅图形部中的台阶状凹部整体的深度；
λ2为第二激光L2的波长；
N2为对第二激光L2的n级结构的像差校正元件的折射率；
k2为对第二激光L2的0次光的周期系数(自然数)。
此外，当将4级结构且其级差数为3级的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部针体的深度d(4-1)、d(4-1)′分别表示为d3、d3′时，每一级台阶状凹部的深度为(d3)/3、(d3)′/3，这些每一级台阶状凹部的深度(d3)/3、(d3)′/3如后述被设定成为与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差(大概为相位差2π的2倍的整数倍)。再有，每一级台阶状凹部的深度为每一级的台阶差的尺寸。
此外，在像差校正元件42的下表面42b上圆形状地形成有透光性平坦部42b1，该透过光性平坦部42b1与上述台阶状衍射光栅图形部42a1相对，并形成在以中心“O”为中心的直径φ不大于2.43mm以内的内周区域，并且，在接近透光性平坦部42b1的外周、直径φ不小于2.43mm且φ不大于3.8mm的外周区域内，利用二向色膜环状地成膜形成第二激光用孔径限制部42b2，该第二激光用孔径限制部42b2将物镜31对第二激光L2的数值孔径限制成相当于0.6。
此时，在像差校正元件42的下表面42b上形成的第二激光用孔径限制部42b2，通过具有波长选择性的二向色膜，而具有使从蓝色半导体激光器22(图13)射出的波长λ1＝405nm±8nm的第一激光L1透过、遮蔽从红色半导体激光器23(图13)射出的波长λ2＝660nm±10nm的第二激光L2的特性。
此外，作为在像差校正元件42的下边面42b上形成的第二激光用孔径限制部42b2，不成膜形成二向色膜，而代之在外周区域环状地形成具有同样的性能、且与台阶状衍射光栅图形部42a1不同的凹凸状的衍射光栅。
再者，在像差校正元件42的上表面42a和下表面42b上，通过成膜形成反射率不高于0.5％的反射防止膜(未图示)，使透光率成为98％以上。
因此，像差校正元件42在第一、第二激光光远22、23侧的下表面42b上、从中心部向外周部依次形成圆形状的透光性平坦部42b1和环状的第二激光用孔径限制部42b2，并且，在物镜31侧的上表面42a的内周区域形成4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1，同时平坦地形成该台阶状衍射光栅图形部42a1的外侧。
此时，像差校正元件42′的制造方法是，通过多次重复在前面说明的图2(a)～(c)、或图3(a)～(f)、或者图4(a)～(e)的工序来制造的。例如，在使用图2或图3的制造方法制造4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1的情况下，通过重复最少2次工序来制造。
此外，4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1的台阶状凹部的形状，可将前面说明的公式3中的x变更为从台阶状衍射光栅图形部42a1的中心“O”起的半径方向的距离来适用，并且，运用公式8、公式9以及表1来计算即可。
此外，在作为像差校正元件42的玻璃材料使用与实施例1相同的BK(硼硅酸无铅玻璃)的情况下，对于从蓝色半导体激光器22(图13)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1的折射率N1为1.5302，对于从红色半导体激光器23(图13)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2的折射率N2为1.5142。
此外，在利用上述像差校正元件42来对超高密度光盘1进行记录或再现的情况下，与在实施例1中结合图7说明的大致相同，使从蓝色半导体激光器22(图13)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1在准直透镜24(图13)变成平行光，并使该平行光从下表面42b侧入射，此时，使第一激光L1的平行光直接透过在下表面42b的内周区域及外周区域形成的圆形状透光性平坦部42b1及环状第二激光用孔径限制部42b2，之后，进一步使第一激光L1的平行光形成于上表面42a的内周区域中的台阶状衍射光栅图形部42a1不产生衍射，使0次光直接透过，以平行光直接入射物镜31的第一面31a。
另一方面，在利用上述像差校正元件42来对DVD2进行记录或再现的情况下，与在实施例1中结合图8说明的大致相同，使从红色半导体激光器23(图13)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2在准直透镜39(图13)变成平行光，并使该平行光从下表面42b侧入射，此时，使第二激光L2的平行光被在下表面42b的外周区域及外周区域形成的环状第二激光用孔径限制部42b2遮挡，使物镜31的数值孔径(NA)被孔径限制成相当于0.6，之后，使其透过在下表面42b的内周区域形成的圆形状的透光性平坦部42b1之后，进一步利用使第二激光L2的平行光在上表面42a的内周区域形成的台阶状衍射光栅图形部42a1产生衍射而生成的1次光来校正球差，使衍射得到的1次光的漫射光入射到物镜31的第一面31a。
再有，在实施例2中，对上述像差校正元件42进行部分简化，可以使用图16(a)～(c)中所示的像差校正元件42′。该像差校正元件42′/在上表面42a上形成有4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1，此外在下表面42b上未经成膜平坦地形成有用于限制物镜31对第二激光L2的数值孔径的第二激光用孔径限制部。
因此，在利用上述变形例的像差校正元件42′来对超高密度光盘1进行记录或再现的情况下，与在实施例1中结合图11说明的大致相同，使从蓝色半导体激光器22(图13)射出的波长λ1＝405nm的第一激光L1在准直透镜24(图13)变成平行光，并使该平行光从下表面42b侧入射，并在形成于上表面42a的内周区域中的台阶状衍射光栅图形部42a1不产生衍射，使0次光直接透过，以平行光直接入射物镜31的第一面31a。
另一方面，在利用上述的变形例的像差校正元件42′来对DVD2进行记录或再现的情况下，与在实施例1中结合图12说明的大致相同，使从红色半导体激光器23(图13)射出的波长λ2＝660nm的第二激光L2在准直透镜39(图13)变成平行光，并使该平行光从下表面42b侧入射。
在此，在入射到像差校正元件42′的下表面42b侧的平行光中，位于在上表面42a的内周区域上形成的台阶状衍射光栅图形部42a1的外侧的直径φ不小于2.43mm的外周区域的平行光，直接透过未形成台阶状衍射光栅图形部的平坦的上表面42a的外周区域，因此，像差校正元件42′上周边部的像差较大，内周和外周的波面非连续地变化，不能保证波面的连续性，外周光不对DVD2的信号面2b上的光点的形成作贡献。
另一方面，在入射到像差校正元件42′的下表面42b侧的平行光中，仅使在上表面42a的内周区域形成的台阶状衍射光栅图形部42a1的内侧的φ2.43mm以内的内周区域的平行光，在台阶状衍射光栅图形部42a1衍射，利用衍射而得的1次光校正球差，使经衍射得到的1次光的漫射光入射到物镜31的第一面31a。
再有，可将实施例2中的像差校正元件42或变形例的像差校正元件42′用于在前说明的实施例1的光拾波装置20A(图1)及光盘驱动装置10A(图1)中。
在此，图17示出了将在前说明的公式5中的T变更为台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部的周期，来算出向实施例2中的像差校正元件42或变形例的像差校正元件42′射入超高密度光盘用波长λ1＝405nm的第一激光L1时的宏观结构的0次光的衍射效率、和射入DVD用波长λ2＝660nm的第二激光L2时的1次光的衍射效率的结果。
上述4级结构的像差校正元件42、42′，当如前述在宏观上看时，台阶状衍射光栅图形部42a1由多级锯齿状衍射光栅构成。此时，在讨论衍射结构的情况下，若不明确对应于那种结构，则产生混乱。以下，讨论宏观结构的衍射次数和衍射效率。
再有，4级结构且其级差数为3级的台阶状衍射光栅图形部42a1中，当每一级的台阶状凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相当于第一激光L1的波长λ1的2倍的光路差时，波长λ1的2次衍射光的波面连接成为平面波，在考虑宏观结构时，射出波面成平行。在以后的说明中，每一级台阶状凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相当于第一激光L1的波长λ1的2倍时，考虑到宏观结构，将该2次衍射光作为0次衍射光来表现。
因此，根据图17，4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体的深度d3最小，并且，在对波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光获得100％的衍射效率时，上述的台阶状凹部整体深度d3在图17中的U线上为2.289μm，随此，每一级的深度(d3)/3成为0.763μm，因此，与相当于第一激光L1的波长λ1的光路差相等。但是，此时，对波长λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率为5.6％而极低，台阶状凹部整体深度d3为2.289μm左右的尺寸，第二激光的1次光的衍射效率低，都无法再现DVD2。
因此，对于波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光获得100％的衍射效率、且4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体的深度d3为的其次深的深度，在图17中V线上为4.578μm。此时，波长λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率为67.8％。与实施例1相比，波长λ2的第二激光L2的1次光的衍射效率提高明显，但是当将在前说明的公式5中的T变更为台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部的周期时，对于波长λ2的第二激光L2的1次光的最大衍射效率为81.8％，因此还有进一步提高的余地。
并且，当对于第一激光L1的0次光、4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部针体深度d3为4.578μm时，一级台阶状凹部的平均深度(d3)/3为1.526μm，因此，此时是与相当于第一激光L1的波长λ1的2倍的光路差相等的时刻。此时，在微观结构上为相当于第一激光L1夺得波长λ1的2倍的相位差，因此，2次衍射光形成平面波，宏观结构的0次衍射效率成100％。
对于上述内容，当求出对于DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2的、1次光的衍射效率成为大致最大的条件时，在图17中的W线上4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部针体深度d3′成为4.776μm，并且，对于第二激光L2的1次光的最大衍射效率为80.7％。另一方面，在上述深度d3′为4.776μm时，对超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光的衍射效率成为70％。
因此，当将4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体深度d3、(d3′)设计成比4.776μm稍微浅一些时，波长λ1的第一激光L1的0次光的衍射效率和波长λ2的第二激光L2的1次光的衍射效率的平衡良好。与此相伴，4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体的深度d3、(d3′)，可设定在对于第一激光L1获得大致最大的衍射效率的深度和对于第二激光L2获得大致最大的衍射效率的深度之间、且对于波长λ1＝405nm的第一激光的衍射效率不低于80％、对于波长λ2＝660nm的第二激光的衍射效率不低于67％。相当于上述的区间试图17中的V线和W线之间夹着的区间。
根据上述，4级结构的台阶状衍射光上图形部42a1在微观上看时，其以与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差作为每一级的深度(d3)/3，在微观上看时形成为接近多级锯齿状，以便在第二激光L2的波长λ2获得高效率。
此时，像差校正元件42、42′的台阶状衍射光栅图形部42a1是4级结构，因此如实施例1的2级结构，第二激光L2的1次光和-1次光不对称，-1次光的效率低，高次衍射光的效率更低，无用光更少。总之，第二激光L2的1次光之外的衍射光不会在DVD2的信号面2B上成像，因此不产生影响。
再有，在像差校正元件42、42′中，将4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的台阶状凹部整体深度d3、(d3′)加深，来获得超高密度光记录媒体1和DVD2的平衡良好的衍射效率，这在理论上是可行的，但由于使用图2或图3或图4中的像差校正元件的制作方法，因此，最好使上述台阶状凹部整体的深度d3、(d3′)小于6μm。
此外，图17示出了将衍射光栅图形部42a1的台阶的级数n进行4值化时的衍射效率的一例，但是，如果将在前说明的公式8中的级数n设为n＝4、且对第一激光L1的0次光的周期系数k1在V线上成为k1＝2，若将这些代入公式8，则在4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1中的V线上的台阶状凹部整体的深度d3v(λ1时的0次衍射效率为最大的深度)，可用下式10来表示。
公式10：
d 3 v = 3 × ( λ 1 ) ( N 1 ) - 1 × 2 ]]>
另一方面，4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a中，由于将在前说明的公式9中的级数n设为n＝4、且对应于第二激光L2的1次光的周期系数k2在W线上成为k2＝5，如将这些代入公式9则，则W线上的台阶状凹部整体的厚度d3′w如下面的公式11所示。
公式11：
d 3 ′ w = 3 × ( λ 2 ) 4 × { ( N 2 ) - 1 } × 5 ]]>
此时，第一激光L1的波长λ1的范围在不小于403nm且不大于415nm，并且，第二激光L2的波长λ2的范围在不小于640nm且不大于660nm，此时，对于第一、第二激光L1、L2，像差校正元件42的玻璃材料的各折射率N1、N2为如下表8所示的情况下，得到各自的最大衍射效率的V线、W线上的台阶状凹部整体的深度d3v、d3′w如表8所示。
表8：折射率N1折射率N2           d3v(μm)       d3′w(μm)λ1＝403nmλ1＝415nmλ2＝640nmλ2＝660nm 1.4 1.39 6.045 6.225 6.153 6.346 1.5 1.49 4.836 4.980 4.898 5.051 1.6 1.59 4.030 4.150 4.067 4.195 1.7 1.69 3.454 3.557 3.478 3.587
在表8中，例如当像差校正元件42、42′的玻璃材料的折射率对于第一激光L1为N1＝1.5、对于第二激光L2为N2＝1.49时，台阶状衍射光栅图形部42a1的台阶状凹部整体的深度d3v不小于4.836μm、d3′w不大于5.051μm，则能够得到衍射效率的平衡。从图17可看出，在d3v、d3′w附近，各衍射效率的变化缓慢。
此外，当以表8中的各折射率N1、N2、第一激光L1的波长λ1为403nm～415nm、且第二激光L2的波长λ2为640nm～660nm、此时对于第一、第二激光L1、L2的像差校正元件42、42′的玻璃材料的各折射率N1、N2为下述的表9的情况下，将d3v和d3′w的深度取为最大值，则此时的衍射效率如下述的表9所示。
表9： 折射率 d3v和d3′w的深 度的最大值(μm)λ1的0次衍射效率[％]λ1的0次衍射效率[％]    403nm  415nm  640nm  660nm N1＝1.4，N2＝1.39 6.045～6.346 60.2～100.0 84.8～100.0 75.1～81.1 67.9～81.1 N1＝1.5，N2＝1.49 4.836～5.051 67.1～100.0 84.8～100.0 75.1～81.1 70.3～81.1 N1＝1.6，N2＝1.59 4.030～1.195 71.4～100.0 84.8～100.0 75.1～81.1 71.8～81.1 N1＝1.7，N2＝1.69 3.454～3.587 74.4～100.0 84.7～100.0 75.1～81.1 72.8～81.1
从该表9可看出，在上述波长范围中，在上述d3v和d3′w之间设定4级结构的台阶状衍射光栅图形部42a1的台阶状凹部整体的深度d3、(d3′)，由此，使用对于超高密度光盘1和DVD2的最大衍射效率附近的变化较缓的部分，能够高效率地获得平衡良好的衍射效率。特别是，通过使用折射率较高的玻璃材料作为使用像差校正元件42、42′，对于超高密度光盘1和DVD2都可获得高效率。
实施例3
图18是用于说明实施例3中像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图19是用于说明谋求简化实施例3中像差校正元件的一部分的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图20是在5级结构的台阶状衍射光栅图形部入射波长为λ1、λ2的第一、第二激光时的各衍射效率和台阶状衍射光栅图形部中台阶状凹部整体深度之间关系的图。
实施例3中，图18(a)～(c)所示的像差校正元件50或图19(a)～(c)所示的变形例的像差校正元件50′以外的光拾波装置的结构及光记录媒体驱动装置，与实施例1或实施例2相同，因此，省略详细说明。这些像差校正元件50、50′也可以适用于实施例1的光拾波装置20A及光盘驱动装置10A或实施例2的光拾波装置20B及光盘驱动装置10B。
如图18(a)～(c)所示，作为实施例3的主要部分的像差校正元件50，使用具有透光性的厚度为0.925mm的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，形成外形形状是边长为5mm的正方形，在这一点上与在前面结合图5(a)～(c)、图15(a)～(c)说明的实施例1、2的像差校正元件30、42相同。此外，与实施例1、2的像差校正元件30、42不同点是：在与物镜31(图1、图13)相对的上表面50a侧，在以中心“O”为中心的直径φ2.43mm的内周区域内，台阶状衍射光栅图形部50a1以5级的台阶数、在上表面50a上台阶凹凸状地凹进且环状(轮带状)地形成，并且，与该台阶状衍射光栅图形部50a1的外周接近的外周区域，成为没有形成台阶状衍射光栅图形部的平坦的上表面50a。
上述的像差校正元件50的台阶状衍射光栅图形部50a1在微观上看，形成为台阶结构的台阶数n为5级，因此级差数n-1为4级；另一方面，在宏观上来看，台阶状凹部的重复周期T从内周向外周逐步变窄且环状地形成多个，由此，构成了多级锯齿状的衍射光栅。
此时，在求出5级结构且其级差数为4级的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度时，通过在前说明的公式8和公式9，能够求出对应于第一激光L1的0次光的、台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度d4，和对应于第二激光L2的1次光的、台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度d4′。
此外，当设5级结构且其级差数为4级的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度为d4、d4′时，每一级的台阶状凹部的深度成为(d4)/4、(d4′)/4，该每一级的台阶状凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4被设定为与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差。
此外，在像差校正元件50的下表面50b上形成有透光性平坦部51b1，该透光性平坦部51b1与上述的台阶状衍射光栅图形部50a1相对，且以中心“O”为中心在直径φ2.43mm内的内周区域形成为圆形，并且，在与光透过性平坦部50b1的外周接近的直径φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周区域内，使用二向色膜环状地成膜形成第二激光用孔径限制部50b2，该第二激光用孔径限制部50b2将物镜31对第二激光L2的数值孔径限制成相当于0.6。
再有，在该实施例3中，对上述像差校正元件50进行部分简化，可以使用图19(a)～(c)所示的像差校正元件50′。该像差校正元件50′，仅在上表面50a上形成有5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1，而在下表面50b上未经成膜形成用于限制物镜31对第二激光L2的数值孔径的第二激光用孔径限制部，下表面50b平坦地形成。
此时，像差校正元件50、50′的制造方法是通过多次重复在前面说明的图2(a)～(c)、或图3(a)～(f)，或者图4(a)～(e)的工序来制造的。例如，在使用图2或图3的制造方法来制造5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1的情况下，通过最少重复3次工序来制造。
此外，可将前面说明的公式3中的x变更为从台阶状衍射光栅图形部50a1的中心“O”起的半径方向距离来使用，并且，只要运用公式8、公式9以及表1来计算5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1的台阶状凹部的形状即可。
此外，上述像差校正元件50、50′的动作与前面在实施例2中说明的像差校正元件42、42′的动作相同，因此，在此省略说明。
在此，图20中示出了如下的计算结果：在前面说明的公式5中将T变更为台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部的周期，而计算出向实施例3中的像差校正元件50或变形例的像差校正元件50′入射作为超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1时微观结构的0次光衍射效率、和入射作为DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2时的1次光衍射效率。
上述的5级结构的像差校正元件50或变形例的像差校正元件50′，如前述地在宏观上看时由多级锯齿状衍射光栅构成。在以下的说明中，讨论宏观结构的衍射次数和衍射效率。因此，与实施例2的4级结构的情况同样，在5级结构且级差数为4级的台阶状衍射光栅图形部50a1中，在每一级的台阶状凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4是与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差的情况下，将波长λ1的2次衍射光的波面连续成为平面波，但是，以宏观结构考虑时，射出波面相互平行。在以后的说明中，在每一级的台阶状凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4是与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差的情况下，以宏观结构考虑，将该2次衍射光作为0次衍射光来表现。
在此，根据图20，5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度d4最小，并且，在对于波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光获得100％的衍射效率时、上述的台阶状凹部整体的深度d4在图20中的Y线上为3.06μm，随此，每一级的深度(d4)/4成为0.765μm，因此是与相当于第一激光L1的波长λ1的光路差相等的情况。但是，这时，对于波长λ2＝660nm的第二激光L2的1次光的衍射效率成为0％而极低，在台阶状凹部整体的深度d4为3.06μm左右的尺寸时，第二激光的1次光的衍射效率低，都不能进行DVD2的再现。
在此，对于波长λ1＝405nm的第一激光L1的0次光获得100％的衍射效率、且5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度d4为其次深的深度，在图20中的Z线上台阶状凹部整体的深度d4z＝6.12μm。此时，波长λ2＝660nm的第二激光L2的一次光的衍射效率为87.1％。与在前面说明的实施例2的情况相比，则第二激光L2的1次光衍射效率提高，在将在前面说明的公式5中的T变更为台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部的周期时，对于波长λ2的第二激光L2的1次光的最大衍射效率为87.5％。因此，只要位于上述的深度d4z＝6.12μm的附近(Z线附近)，则能够获得大致最大的波长λ2的1次光的衍射效率。
此外，在对于第一激光L1的0次光、5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度d4(＝d4z)为6.12μm时，每一级的台阶状凹部的深度(d4)/4为1.53，因此，是与相当于第一激光L1的波长λ1的2倍的光路差大致相等的时刻。此时，在微观结构上是与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的相位差，因此，2次衍射光形成平面波，宏观结构的0次衍射效率成为100％。
图20示出了将台阶状衍射光栅图形部50a1的台阶级数n进行5值化时的衍射效率的一例，在5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1中，将前面说明的公式8中的级数n设为n＝5、且对于第一激光L1的0次光的周期系数k1在Z线上成为k1＝2，因此，若将这些代入公式8，则在Z线上的台阶状凹部整体的深度d4z可如下式表示。
公式12：
d 4 e = 4 × ( λ 1 ) ( N 1 ) - 1 × 2 ]]>
根据上述，5级结构的台阶状衍射光栅图形部50a1，在微观上看时将与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差作为每一级的深度(d4)/4，在宏观上看时具有近似于多级锯齿状的结构，以便在第二激光L2的波长λ2处具有高效率。此时，在5级结构的情况下，当每一级的深度(d4)/4为与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差时，第二激光L2的波长λ2的1次光的衍射效率也大致成为最大，因此，如实施例1、实施例2那样，不必考虑波长λ1的0次光和波长λ2的1次光之间的平衡。
进一步，像差校正元件50、50′为5级结构，因此，不像实施例1的两级结构那样第二激光L2的1次光和-1次光对称，其-1次光的效率低，高次衍射光的效率也低，无用光更少。当然，第二激光L2的1次光以外的衍射光不会在DVD2的信号面2b上成像，因此没有影响。
实施例4
图21是用于说明实施例4中像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图22是实施例4中5级结构台阶状衍射光栅图形部的放大图。图23是实施例4中4级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图24是用于说明谋求实施例4中像差校正元件的局部简化的变形例的像差校正元件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是5级结构的台阶状衍射光栅图形部的放大图。图25是示出利用5级结构像差校正元件来校正色差时的外周区域波相位和波像差之间关系的图。图26是示出利用4级结构像差校正元件来校正色差时的外周区域波相位和波像差之间关系的图。
实施例4中，图21(a)～(c)及图22所示的5级结构的像差校正元件60、或图23所示的4级结构的像差校正元件61、或者图24(a)～(c)所示的5级结构的变形例的像差校正元件60′以外的光拾波装置的结构及光记录媒体驱动装置，均与实施例1或实施例2相同，因此，省略详细说明。这些像差校正元件60、61、60′也可适用于实施例1的光拾波装置20A及光盘驱动装置10A、以及实施例2的光拾波装置20B及光盘驱动装置10B。
如图21(a)～(c)所示，作为实施例4的主要部分的像差校正元件60，使用具有透光性的厚度为1.0mm的BK7(硼硅酸无铅玻璃)，形成的外形形状是边长为5mm的正方形。
此外，在像差校正元件60与物镜31(图13)相对的上表面50a侧，在以中心“O”为中心的直径φ为2.43mm的内轴区域内，台阶状衍射光栅图形部50a1在上表面50a上向上方突出，以5级的台阶数环状(轮带状)地形成台阶状凹部，并且，在与该台阶状衍射光栅图形部50a1的外周接近的直径φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周区域内环状地形成外周平坦部60a2，该外周平坦部60a2比上表面60a稍微向上方突出，该外周平坦部60a2的外侧成为平坦的上表面60a。
上述的像差校正元件60的台阶状衍射光栅图形部60a1，从微观的角度上看，由于台阶结构的级数n为5，因此级差数n-1成为4级；另一方面，若从宏观的角度来看，则台阶状凹部的重复周期T从内周向着外周逐步变窄并环状地形成多个，由此来构成多级锯齿状的衍射光栅。
此时，在求出5级结构且其级差数为4级的台阶状衍射光栅图形部60a1中的台阶状凹部整体的深度时，与实施例3同样，通过使用在前面说明的公式8和公式9，能够求出对于第一激光L1的0次光的台阶状衍射光栅图形部60a1中的台阶状凹部整体的深度d4、和对于第二激光的1次光的台阶状衍射光栅图形部60a1中的台阶状凹部整体的深度d4′。
此外，若将5级结构且其级差数为4级的台阶状衍射光栅图形部50a1中的台阶状凹部整体的深度设为d4、d4′，则一级台阶状凹部的平均深度成为(d4)/4、(d4′)/4，该一级台阶状凹部的平均深度(d4)/4、(d4′)/4与实施例3同样，被设定成与第一激光L1的波长λ1的2倍相当的光路差。
此外，上述的像差校正元件60的外周平坦部60a2的一例如图22(a)中放大所示，与5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1一体形成，并且，5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1中的、从台阶状凹部最下级的位置到外周平坦部60a2的表面(上表面)的高度被设定成与第一激光L1的波长λ1的4(n-1＝4)倍相当的光路差，像差校正元件60的形成实现对第一激光L1的色差的降低。
此外，上述像差校正元件60的外周平坦部60a2的其他例，如图22(b)中放大所示，是由不同于5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1的另外的被覆膜来形成，该被覆膜是例如将对可视光的折射率高达2.2左右的ZnS膜60a21较厚地成膜形成的，并且，ZnS膜60a21具有吸湿性，因此在该ZnS膜60a21上较薄地叠层覆盖对可视光的折射率为1.38左右的MgF₂膜60a22。之后，将级数n设定成：5级结构的台阶状衍射光栅图形部61a1中的、从台阶状凹部最下级的位置到由ZnS膜61a21和MgF₂膜60a22构成的外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度，是与第一激光L1的波长λ1的4(n-1＝4)倍相当的光路差。由此，像差校正元件60的形成实现第一激光L1的色差的降低。此外，作为外周平坦部60a2的被覆膜可以是单层也可以是两层以上的多层。
上述中，说明了像差校正元件60的台阶状衍射光栅图形部60a1为n＝5(5值)的情况，但n只要是不小于3的整数即可。
例如，代替形成了5级结构的台阶状衍射光栅图形60a1的像差校正元件60，如图23(a)、(b)中放大所示，使用形成了4级结构且级差数为3级的台阶状衍射光栅图形部61a1和外周平坦部61a2的像差校正元件61的情况下，若根据前面说明的公式8、公式9，将对于第一激光L1的0次光的台阶状衍射光栅图形部60a1中的台阶状凹部的整个深度设为d3，将对于第二激光L2的一次光的台阶状衍射光栅图形部60a1中的台阶状凹部的整个深度设为d3′，则每一级台阶状凹部的深度成为(d3)/3、(d3′)/3，该每一级的台阶状凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3被设定为相当于第一激光L1的波长λ1的光路差。
此时，如图23(a)放大显示，在将像差校正元件61的台阶状衍射光栅图形部61a1和外周平坦部61a2一体形成的情况下，设定级数n，使4级结构的台阶状衍射光栅图形部61a1中的、从台阶状凹部最下级的位置到外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度是与第一激光L1的波长λ1的3(n-1)倍相当的光路差。由此，像差校正元件61的形成降低第一激光L1的色差。
另一方面，如图23(b)放大显示，在将像差校正元件61的台阶状衍射光栅图形部61a1和外周平坦部61a2分别形成的情况下，设定级数n，使4级结构的台阶状衍射光栅图形部61a1中的、从台阶状凹部最下级的位置到由ZnS膜61a21和MgF₂膜60a22构成的外周平坦部61a2的表面(上表面)的高度，是与第一激光L1的波长λ1的3(n-1)倍相当的光路差。由此，像差校正元件61的形成降低第一激光L1的色差。
再次返回图21(a)～(c)，在像差校正元件60的下表面60b上，在以中心“O”为中心的直径φ不大于3.8mm的内周区域中圆形地形成有透光性平坦部60b1，该透光性平坦部60b1与上表面60a侧的台阶状衍射光栅图形部60a1相对，并且，与上表面60a侧的外周平坦部60a2相对，在与透光性平坦部60b1的外周邻的直径φ不小于2.43mm且不大于3.8mm的外周区域内用二向色膜环状地成膜形成有第二激光用孔径限制部60b2，该第二激光用孔径限制部60b2将对第二激光L2的物镜31的数值孔径限制成相当于0.6。此时，不在上表面60a侧形成由在前面结合图22(b)说明的ZnS膜60a21和MgF₂膜60a22构成的外周平坦部60a2，而通过将ZnS膜60a21和MgF₂膜60a22追加成膜在下表面60b的第二激光用孔径限制部60b2上，可兼用作降低第一激光L1的色差的结构。
此外，在该实施例4中，对上述像差校正元件60实施部分简化，也可以使用图24(a)～(c)中所示的像差校正元件60′。在该像差校正元件60′的上表面60a侧形成有5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1和外周平坦部60a2，此外，在下表面60a上没通过成膜形成用于限制物镜31对第二激光L2的数值孔径的第二激光用孔径限制部，而成平坦状。当然，利用图23(a)、(b)所示的4级结构的像差校正元件61，也能形成与上述同样简化一部分的变形例的像差校正元件(61′...未图示)。
此外，将前面说明的公式3中的x变更为从台阶状衍射光栅图形部60a1(或61a1)的中心“O”开始的半径方向距离来使用，并根据公式8和公式9运用表1来算出5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1或者4级结构的台阶状衍射光栅图形部61a1的台阶状凹部的形状即可。
并且，上述的像差校正元件60、60′、61、(61′...未图示)的动作，与在前面说明的实施例2的像差校正元件42、42′或者实施例3的像差校正元件50、50′的动作相同，因此，在此省略说明。
进一步，向实施例4中的5级结构的像差校正元件60或变形例的像差校正元件60′入射作为超高密度光盘用的波长λ1＝405nm的第一激光L1时的微观结构的0次光的衍射效率，以及入射作为DVD用的波长λ2＝660nm的第二激光L2时的一次光的衍射效率，与在前面的实施例3中结合图20说明的情况相同，因此省略说明。
另一方面，4级结构的像差校正元件61的场合下的衍射效率，也与前面的实施例2中结合图17说明的情况相同，因此省略说明。
另外，在上述的5级结构的像差校正元件60、60′中，在上表面60a侧形成的5级结构的台阶状衍射光栅图形部60a1的其每一级的台阶状凹部的深度(d4)/4、(d4′)/4相当于第一激光L1的波长λ1的2倍，因此，通过台阶状衍射光栅图形部60a1的第一激光L1，在相位最前处和相位最后处，如果以微观结构考虑会产生10个波长的相位差。此时，如果是基准波长为405nm的第一激光L1，则其相位差为整数倍，因此在波面上不产生变化。但是，当第一激光L1的波长λ1变化大致1％(±4nm)左右的情况下，通过台阶状衍射光栅图形部60a1的第一激光L1产生10％的相位差，这意味着波长的变化对色差产生的影响大。当然，在4级结构的像差校正元件61、(61′...未图示)中，台阶状衍射光栅图形部61a1的每一级台阶状凹部的深度(d3)/3、(d3′)/3相当于第一激光L1的波长λ1的4倍，因此，与上述相同。
此外，在上述的5级结构的像差校正元件60、60′的上表面60a侧形成的外周平坦部60a2赋予的相位差，若该相位差是基准波长为405nm的第一激光L1的整数倍的相位差，则该相位差对0次光的衍射效率不产生影响，因此，如在前面结合图22(a)或图22(b)所述那样，通过对台阶状衍射光栅图形部60a1设定与第一激光L1的波长λ1的4倍相当的相位差，如图25所示，可使色差降低。
即，如图25所示，在使用5级结构的像差校正元件60、60′来校正色差的情况下，当在横轴上表示外周平坦部60a2的相位[λ1]、在纵轴上示出波像差[λ1·rms]时，示出了在第一激光L1的波长1相对于基准波长405nm如用“○”符号表示那样变化了1％(4nm)时和如用“□”表示那样变化了2％(8nm)的情况下、对于台阶状衍射光栅图形部60a1改变前面结合图22(a)或图22(b)叙述的外周平坦部60a2的相位差而将台阶状衍射光栅图形部60a1和外周平坦部60a2合起来的像差校正元件60的波像差。
根据图25，由于像差校正元件60、60′的外周平坦部60a2的相位差，像差校正元件60、60′整体的波像差产生变化，但此时若将外周平坦部60a2的相位差设定成与第一激光L1的波长λ1的4倍相当的光路差，则此时可知，能够使像差校正元件60、60′整体的色差降低最多。
再有，如图26所示，在代替5级结构的像差校正元件60而使用4级结构的像差校正元件61、(61′...未图示)来校正色差的情况下，在横轴上示出外周平坦部61a2的相位[λ1]、在纵轴上示出波像差[λ1·rms]时，与上述同样地，在前面结合图23(a)或图23(b)叙述的外周平坦部61a2的相位差引起像差校正元件61、(61′)整体的波像差产生变化，但是，此时若将外周平坦部61a2的相位差设定成与第一激光L1的波长λ1的3倍相当的光路差，则此时可知，能够使像差校正元件61、(61′)整体的色差降低最多。