会聚光学装置、光学拾取器以及光盘设备

摘要

本发明涉及会聚光学装置、光学拾取器以及光盘设备。光学拾取器包括：第一发射单元，其发射具有第一波长的光束，所述第一波长对应于第一光盘；第二发射单元，其发射具有第二波长的光束，所述第二波长对应于与第一光盘不同的第二光盘，第二波长比第一波长更长；第三发射单元，其发射具有第三波长的光束，所述第三波长对应于与第一光盘和第二光盘不同的第三光盘，第三波长比第二波长更长；会聚光学装置，其把从第一至第三发射单元发射的光束会聚在相应光盘的信号记录面上；衍射单元，其设置在会聚光学装置中，会聚光学装置布置在具有第一至第三波长的光束的光路上。

说明书

技术领域

本发明涉及光学拾取器中所用的会聚光学装置、光学拾取器以及使用该光学拾取器的光盘设备，所述光学拾取器用于对不同的三种光盘执行信息信号的记录和/或回放。

背景技术

近年来，已经提出了能够进行高密度记录的光盘(下文中称为“高密度记录光盘”)作为下一代光盘格式，在高密度记录光盘中，信号的记录/回放是由蓝-紫色半导体激光器用约405nm波长的光束执行的。在已提出的高密度记录光盘的一种示例中，用于对信号记录层进行保护的覆盖层的厚度被制造得较薄，例如薄至0.1mm。

在提供与高密度记录光盘相兼容的光学拾取器时，已经提出了一种光学拾取器，其与根据现有技术的具有不同格式的光盘具有兼容性，这些光盘例如使用约785nm波长的CD(紧致盘)、使用约655nm波长的DVD(数字多用盘)等。因此，需要光学拾取器和光盘设备在具有包括不同盘结构和相应激光器规格的格式的光盘之间具有兼容性。

已知一种方法，对具有不同格式的三种光盘实现了信息信号的记录或回放。在此情况下，为例如图43所示的DVD/CD和高密度记录光盘设置两种物镜和两种光学系统，并针对每一使用波长而切换这些物镜。

图43所示的光学拾取器130通过设置两种物镜134和135而对不同类型的光盘实现了记录和/或回放。光学拾取器130包括：光源单元132(例如激光二极管等)，其具有对光盘(例如CD等)发射具有约785nm波长的光束的发射单元，以及对光盘(例如DVD等)发射具有约655nm波长的光束的发射单元；光源单元131(例如激光二极管等)，其具有对高密度记录光盘发射具有约405nm波长的光束的发射单元；物镜134，用于光盘(例如DVD、CD等)；以及物镜135，用于高密度记录光盘。该光学拾取器还包括准直透镜142A和142B、四分之一波片143A和143B、重定向反射镜144A和144B、分束器136和137、光栅139和140、光电传感器145、多重镜头(multi-lens)146等。

从光源单元132发射的具有约785nm波长的光束经分束器136和分束器137透射，并被输入到物镜134。光束被物镜134会聚在光盘的信号记录面上，所述光盘具有厚度为1.1mm的保护层(覆盖层)。

类似地，从光源单元132发射的具有约655nm波长的光束经过同一光路而被输入到物镜134，并被会聚在光盘的信号记录面上，所述光盘具有厚度为0.6mm的保护层。在这些光盘的信号记录面处反射的、具有785nm波长的返回光和具有655nm波长的返回光经过分束器137而由光电传感器145检测，所述光电传感器145包括光电检测器等。

从光源单元131发射的具有约405nm波长的光束在分束器136处被反射，并经过分束器137而被输入到物镜135。该光束由物镜135会聚在光盘的信号记录面上，所述光盘具有厚度为约0.1mm的保护层。在该光盘的信号记录面处反射的具有405nm波长的返回光经过分束器137而由光电传感器145检测。

对于图43所示的光学拾取器，设有两种物镜，即用于DVD/CD的物镜134和用于高密度记录光盘的物镜135，从而实现了不同的三种类型光盘的记录和/或回放，即实现了多种光盘之间的兼容性。

但是，例如上述的光盘具有如下问题。首先，每种光盘具有不同的物镜最佳倾斜度，在上述光学拾取器中，使用两个物镜135和134造成了这样的情况：物镜135和134的致动器相对于镜头支架的安装角度可能不合适。因此，不能对光盘获得物镜的最佳倾斜度。结果，回放信号的质量可能下降。在上述光学拾取器中，由于使用了两种物镜135和134，所以需要提供两种光学系统(例如重定向反射镜、准直透镜、四分之一波片等)，造成零件的数目增加。因此，成本可能增加，光学拾取器的尺寸也可能增加。此外，在上述光学拾取器中，两个物镜135和134需要安装在物镜驱动致动器上，造成该致动器的重量增大以及灵敏度下降。

同时，还研究了一种光学拾取器，该光学拾取器中解决了上述问题，通过对多种光盘使用共用的单一物镜并使用三种使用波长来进一步简化了光学零件。提供与三种波长的光束对应的物镜的基本原理是在物镜的光路上游设置衍射单元(例如衍射光学元件等)，从而以扩散/会聚光的状态将光束输入到物镜并对由于使用波长与介质相结合所造成的球差进行校正。

但是，在所研究的这种已知光学拾取器中，其构造包括了衍射单元，这些衍射单元设置在多个表面上，衍射表面需要具有与物镜的球面不同的球面形状，或者，需要在物镜的光路上游设置具有复杂构造的液晶元件。在这些构造的任一种中，镜头单元、衍射单元、液晶元件等被单独形成，然后被组装。因此，对这些单元进行定位并对多个衍射表面进行安装需要很高的精度水平，在制造中引起了更多、而且越来越多的麻烦以及复杂的步骤，以及不能达到所需精度的问题。

例如如JP-A-2004-265573中所述，提出了一种光学拾取器，其中，衍射单元设置在一个表面上，但这只实现了两个波长的兼容性。为了实现三个波长的兼容性，需要单独提供与另一波长对应的物镜，造成了光学零件的数目增加以及构造的复杂化(参见JP-A-2004-265573)。此外，在提供对三个波长具有兼容性的光学拾取器时，还需要增大光的利用效率或者减少不期望的光的入射。

发明内容

希望提供一种用在光学拾取器中的无需复杂结构的会聚光学装置、光学拾取器以及使用该光学拾取器的光盘设备，所述会聚光学装置通过用单一的物镜将光束会聚在光盘的信号记录面上而实现了信息信号的记录和/或回放，所述物镜对于具有不同使用波长的三种光盘是共用的。

根据本发明的一种实施例，提供了一种用于光学拾取器中的会聚光学装置，所述光学拾取器被构造成将光束照射在至少第一光盘、与所述第一光盘不同类型的第二光盘、以及与所述第一光盘和所述第二光盘不同类型的第三光盘上，从而执行信息信号的记录和/或回放。所述会聚光学装置将具有对应于所述第一光盘的第一波长的光束、具有对应于所述第二光盘并比所述第一波长长的第二波长的光束、以及具有对应于所述第三光盘并比所述第二波长长的第三波长的光束会聚在相应的光盘的信号记录面上。所述会聚光学装置包括衍射单元，其设置在输入那侧的表面上或输出那侧的表面上。衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一衍射区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二衍射区域、以及设在所述第二衍射区域外侧的环形区形状的第三衍射区域。所述第一衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一衍射区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一衍射区域的所述第三波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二衍射区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二衍射区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构和所述第二衍射结构不同的第三衍射结构，并被构造成：产生经过所述第三衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第三衍射区域的所述第二波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位；产生经过所述第三衍射区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第一衍射结构和所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，并满足式子(1)和(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，N_i代表所述第一衍射区域的第一衍射结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二衍射区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的另一种实施例，一种光学拾取器包括：第一发射单元，其发射具有第一波长的光束，所述第一波长对应于第一光盘；第二发射单元，其发射具有第二波长的光束，所述第二波长对应于与所述第一光盘不同的第二光盘，所述第二波长比所述第一波长长；第三发射单元，其发射具有第三波长的光束，所述第三波长对应于与所述第一光盘和所述第二光盘不同的第三光盘，所述第三波长比所述第二波长长；会聚光学装置，其把从第一至第三发射单元发射的光束会聚在相应光盘的信号记录面上；衍射单元，其设置在所述会聚光学装置中，所述会聚光学装置布置在具有第一至第三波长的光束的光路上。衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一衍射区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二衍射区域、以及设在所述第二衍射区域外侧的环形区形状的第三衍射区域。所述第一衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一衍射区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一衍射区域的所述第三波长的光束的、经过所述第一衍射区域并经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二衍射区域的所述第二波长的光束的、经过所述第二衍射区域并经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二衍射区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三衍射区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构和所述第二衍射结构不同的第三衍射结构，并被构造成：产生经过所述第三衍射区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第三衍射区域的所述第二波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位；产生经过所述第三衍射区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第一衍射结构和所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，并满足式子(1)和(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，N_i代表所述第一衍射区域的第一衍射结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二衍射区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的再一种实施例，一种光盘设备包括光学拾取器，光学拾取器通过将具有不同波长的多个光束选择性地照射到光盘上来执行信息信号的记录和/或回放，所述光盘至少从第一光盘、与所述第一光盘不同的第二光盘、以及与所述第一和第二光盘不同的第三光盘中任意选择，并被驱动以旋转。如上所述的光学拾取器被作为用于该光盘设备的光学拾取器。

根据本发明的另一种实施例，提供了一种用于光学拾取器中的会聚光学装置，所述光学拾取器被构造成将光束照射在至少第一光盘、与所述第一光盘不同类型的第二光盘、以及与所述第一光盘和所述第二光盘不同类型的第三光盘上，从而执行信息信号的记录和/或回放。所述会聚光学装置将具有对应于所述第一光盘的第一波长的光束、具有对应于所述第二光盘并比所述第一波长长的第二波长的光束、以及具有对应于所述第三光盘并比所述第二波长长的第三波长的光束会聚在相应的光盘的信号记录面上。所述会聚光学装置包括衍射单元，该单元设置在输入那侧的表面上或输出那侧的表面上。所述衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二区域、以及设在所述第二区域外侧的环形区形状的第三区域。所述第一区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第三波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第二波长的光束的级次的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三区域被构造成使经过所述第三区域的具有所述第一波长的光束经过所述会聚光学装置会聚在所述第一光盘的信号记录面上，使经过所述第三区域的具有所述第二波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第二光盘的信号记录面上，并使经过所述第三区域的具有所述第三波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第三光盘的信号记录面上。所述第一衍射结构和所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，并满足式子(1)和(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，M_i代表所述第一区域的第一衍射结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的另一种实施例，一种光学拾取器包括：第一发射单元，其发射具有第一波长的光束，所述第一波长对应于第一光盘；第二发射单元，其发射具有第二波长的光束，所述第二波长对应于与所述第一光盘不同的第二光盘，所述第二波长比所述第一波长长；第三发射单元，其发射具有第三波长的光束，所述第三波长对应于与所述第一光盘和所述第二光盘不同的第三光盘，所述第三波长比所述第二波长长；会聚光学装置，其把从第一至第三发射单元发射的光束会聚在相应光盘的信号记录面上；衍射单元，其设置在所述会聚光学装置中，所述会聚光学装置布置在具有第一至第三波长的光束的光路上。所述衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二区域、以及设在所述第二区域外侧的环形区形状的第三区域。所述第一区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第三波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三区域被构造成使经过所述第三区域的所述第一波长的光束经过所述会聚光学装置会聚在所述第一光盘的信号记录面上，使经过所述第三区域的所述第二波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第二光盘的信号记录面上，并使经过所述第三区域的所述第三波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第三光盘的信号记录面上。所述第一衍射结构和所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，并满足式子(1)和(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，N_i代表所述第一区域的第一衍射结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的另一种实施例，一种光盘设备包括光学拾取器，光学拾取器通过将具有不同波长的多个光束选择性地照射到光盘上来执行信息信号的记录和/或回放，所述光盘至少从第一光盘、与所述第一光盘不同的第二光盘、以及与所述第一和第二光盘不同的第三光盘中任意选择，并被驱动以旋转。如上所述的光学拾取器被用作用于该光盘设备的光学拾取器。

根据本发明的另一种实施例，提供了一种用于光学拾取器中的会聚光学装置，所述光学拾取器被构造成将光束照射在至少第一光盘、与所述第一光盘不同类型的第二光盘、以及与所述第一光盘和所述第二光盘不同类型的第三光盘上，从而执行信息信号的记录和/或回放。所述会聚光学装置将具有对应于所述第一光盘的第一波长的光束、具有对应于所述第二光盘并比所述第一波长长的第二波长的光束、以及具有对应于所述第三光盘并比所述第二波长长的第三波长的光束会聚在相应的光盘的信号记录面上。所述会聚光学装置包括衍射单元，该单元设置在输入那侧的表面上或输出那侧的表面上。所述衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二区域、以及设在所述第二区域外侧的环形区形状的第三区域。所述第一区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第三波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三区域被构造成使经过所述第三区域的所述第一波长的光束经过所述会聚光学装置会聚在所述第一光盘的信号记录面上，使经过所述第三区域的所述第二波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第二光盘的信号记录面上，并使经过所述第三区域的所述第三波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第三光盘的信号记录面上。所述第一衍射结构是光程差提供结构，在该结构中，至少第一基本结构和第二基本结构被形成为彼此重叠。所述第一基本结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成以作为光程差提供结构，在所述第一波长与所述第二波长之间提供光程差以发射要被会聚的级次的衍射光。所述第二基本结构是提供光程差的光程差提供结构，从而：产生经过所述第二基本结构的所述第一波长的光束的衍射光，使得零级衍射光占支配地位，产生经过所述第二基本结构的所述第二波长的光束的衍射光，使得零级衍射光占支配地位，产生经过所述第二基本结构的所述第三波长的光束的衍射光，使得零级之外的级次的衍射光占支配地位。所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成。所述第一衍射结构的第一基本结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成并满足式子(1)。所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成并满足式子(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，N_i代表所述第一区域的第一衍射结构的第一基本结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的另一种实施例，一种光学拾取器包括：第一发射单元，其发射具有第一波长的光束，所述第一波长对应于第一光盘；第二发射单元，其发射具有第二波长的光束，所述第二波长对应于与所述第一光盘不同的第二光盘，所述第二波长比所述第一波长长；第三发射单元，其发射具有第三波长的光束，所述第三波长对应于与所述第一光盘和所述第二光盘不同的第三光盘，所述第三波长比所述第二波长长；会聚光学装置，其把从第一至第三发射单元发射的光束会聚在相应光盘的信号记录面上；衍射单元，其设置在所述会聚光学装置中，所述会聚光学装置布置在具有第一至第三波长的光束的光路上。所述衍射单元具有设置在最内侧部分上的大体上圆形的第一区域、设在所述第一衍射区域外侧的环形区形状的第二区域、以及设在所述第二区域外侧的环形区形状的第三区域。所述第一区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成：产生经过所述第一区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第一区域的所述第三波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次的衍射光。所述第二区域具有被形成为环形区形状并具有预定深度的、与所述第一衍射结构不同的第二衍射结构，并被构造成：产生经过所述第二区域的所述第一波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第一光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第二波长的光束的、经过所述会聚光学装置而会聚在所述第二光盘的信号记录面上的级次的衍射光；产生经过所述第二区域的所述第三波长的光束的衍射光，使得经过所述会聚光学装置而会聚在所述第三光盘的信号记录面上的级次以外的级次的衍射光占支配地位。所述第三区域被构造成使经过所述第三区域的具有所述第一波长的光束经过所述会聚光学装置会聚在所述第一光盘的信号记录面上，使经过所述第三区域的具有所述第二波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第二光盘的信号记录面上，并使经过所述第三区域的具有所述第三波长的光束不被经过所述会聚光学装置会聚在所述第三光盘的信号记录面上。所述第一衍射结构是光程差提供结构，在该结构中，至少第一基本结构和第二基本结构被形成为彼此重叠。所述第一基本结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成以作为光程差提供结构，在所述第一波长与所述第二波长之间提供光程差以发射要被会聚的级次的衍射光。所述第二基本结构是提供光程差的光程差提供结构，从而：产生经过所述第二基本结构的所述第一波长的光束的衍射光，使得零级衍射光占支配地位，产生经过所述第二基本结构的所述第二波长的光束的衍射光，使得零级衍射光占支配地位，产生经过所述第二基本结构的所述第三波长的光束的衍射光，使得零级之外的级次的衍射光占支配地位。所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成。所述第一衍射结构的第一基本结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成并满足式子(1)。所述第二衍射结构是周期结构，在所述周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成并满足式子(2)。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

在式子(1)和(2)中，N_i代表所述第一区域的第一衍射结构的第一基本结构中所述周期结构的周期数目，N_m代表所述第二区域的第二衍射结构中所述周期结构的周期数目。

根据本发明的另一种实施例，一种光盘设备包括光学拾取器，光学拾取器通过将具有不同波长的多个光束选择性地照射到光盘上来执行信息信号的记录和/或回放，所述光盘至少从第一光盘、与所述第一光盘不同的第二光盘、以及与所述第一和第二光盘不同的第三光盘中任意选择，并被驱动以旋转。如上所述的光学拾取器被作为用于该光盘设备的光学拾取器。

根据本发明的这些实施例，衍射单元使得相应的光束能够用单一的共用物镜会聚在不同使用波长的三种类型光盘盖子的信号记录面上。因此，用共用物镜实现了三波长兼容性，从而对于各个光盘实现了良好的信号记录和/或回放。

根据本发明的这些实施例，衍射单元的第一和第二衍射结构是周期结构，其具有满足式子(1)和(2)的周期数目N_i和N_m，并且具有凹凸形状的单元周期结构被沿各环形区的径向连续形成。因此，可以提高光利用效率并减少不期望的光入射。

4≤N_i≤39...(1)

3≤N_m≤25...(2)

附图说明

图1是示出光盘设备的框图，本发明被应用于该光盘设备；

图2是示出应用了本发明的光学拾取器的光学系统的光路图；

图3A至图3C的示意图图示了图2所示光学拾取器包括的衍射单元的功能，并图示了设有衍射单元的具有衍射功能的衍射光学元件的功能，以及当衍射单元设在与物镜分开的光学元件上时具有折射功能的物镜的功能，具体而言，图3A的示意图示出了当对于第一光盘产生具有第一波长的光束的+1级衍射光时的光束，图3B的示意图示出了当对于第二光盘产生具有第二波长的光束的-1级衍射光时的光束，图3C的示意图示出了当对于第三光盘产生具有第三波长的光束的-2级衍射光时的光束；

图4A和图4B的示意图图示了图2所示光学拾取器包括的物镜，具体而言，图4A是物镜的俯视图，图4B是物镜的剖视图；

图5A至图5B的示意图图示了图4A和图4B所示物镜的一个表面上设置的衍射单元的构造，具体而言，图5A的剖视图示出了被作为衍射区域的内环形区而设置的第一衍射区域的一种示例相对于基准表面的形状，图5B的剖视图示出了被作为衍射区域的中环形区而设置的第二衍射区域的一种示例相对于基准表面的形状，图5C的剖视图示出了被作为衍射单元的外环形区而设置的第三衍射区域的一种示例相对于基准表面的形状；

图6的示意图参照示例1的内环形区图示了用于对三个波长进行衍射的、光学拾取器所包括的衍射单元的衍射区域(内环形区)处校正球差的可能性，并示出了在(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+1，-1，-2)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图7的示意图从原理上示出了能够用发散光来校正球差，并示出了点的位置由于以扩散光的状态输入第二和第三波长而偏移，所以与图6的状态相比，点P_λ1，P_λ2′和P_λ3′的位置共线；

图8的示意图图示了衍射单元处对于第一和第三波长选择的衍射级k₁和k₃与物镜对于第三波长的焦距之间的关系，并示出了对于第一波长的各个衍射级k₁，对于第三波长的焦距根据第三波长的衍射级k₃的变化而变化；

图9A至图9C是用于计算示例1的内环形区的衍射效率的示意图，以及示出了在S＝4和(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+1，-1，-2)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随着凹槽深度d的变化；

图10A至图10C是示出了与图9A至图9C中示出的示例1的内环形区相比较的参考示例的内环形区的衍射效率变化的示意图，并示出了在闪耀形式(S＝∞)和(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+1，+1，+1)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随着凹槽深度d的变化；

图11A至图11C的示意图图示了用于确定衍射结构的栅距的技术，具体而言，图11A的示意图示出了各个径向位置处要为制造波长λ₀提供的设计相位量φ，图11B的示意图示出了根据图11A所示的φ，在各个径向位置处实际提供的相位量φ′，图11C的示意图从原理上示出了提供图11B中所示的的φ′的衍射结构的形式；

图12示出了构成衍射单元的中环形区的另一种示例，并且是示出了在形成楼梯状衍射结构的情况下第二衍射区域的示例相对于基准表面的形状的剖视图；

图13的示意图示出了由正常光产生的聚焦误差信号的大小；

图14的示意图示出了在形成衍射结构时作为未切割残余物的部分；

图15的示意图示出了光利用效率与形成衍射结构时的未切割残余物之间的关系；

图16的示意图示出了C₂与ΔSA3之间的关系；

图17的示意图示出了周期数目与衍射级(没有过度校正)之间的关系；

图18的示意图示出了周期数目与衍射级(过度校正情况)之间的关系；

图19的示意图图示了示例1的中环形区中的闪耀，并示出了在(k_1m，k_2m，k_3m)＝(+3，+2，+2)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图20A至图20C的示意图图示了具有复合衍射结构的衍射单元的构造，其中，预定衍射级对于各个波长占支配地位的第一基本结构与预定衍射级对于各个波长占支配地位的第二基本结构彼此重叠，具体而言，图20A是示出第一基本结构的剖视图；图20B是示出第二基本结构的剖视图；图20C是示出第一基本结构和第二基本结构彼此重叠的复合衍射结构的形式的剖视图；

图21的示意图图示了示例1的外环形区中的闪耀，并示出了在(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+4，+2，+2)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图22A至图22C是用于示例1的中环形区中衍射效率的计算的示意图，并且是示出了在S＝∞和(k_1m，k_2m，k_3m)＝(+3，+2，+2)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随凹槽深度d的变化而变化的示意图；

图23A至图23C是用于示例1的外环形区中衍射效率的计算的示意图，并且是示出了在S＝∞和(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+4，+2，+2)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随凹槽深度d的变化而变化的示意图；

图24A至图24C是用于示例2的内环形区中衍射效率的计算的示意图，并且是示出了在S＝3和(k_1i，k_2i，k_3i)＝(0，-1，-2)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随凹槽深度d的变化而变化的示意图；

图25A至图25C是用于示例2的中环形区中衍射效率的计算的示意图，并且是示出了在S＝∞和(k_1m，k_2m，k_3m)＝(0，-1，-3)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随凹槽深度d的变化而变化的示意图；

图26A至图26C是用于示例2的外环形区中衍射效率的计算的示意图，并且是示出了在S＝∞和(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+1，+1，+1)的情况下，各个波长的光束的衍射效率随凹槽深度d的变化而变化的示意图；

图27的示意图图示了在示例2的内环形区处校正球差的可能性，并示出了在(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+0，-1，-2)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图28的示意图图示了示例2的中环形区中的闪耀，并示出了在(k_1m，k_2m，k_3m)＝(0，-1，-3)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图29的示意图图示了示例2的外环形区中的闪耀，并示出了在(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+1，+1，+1)的情况下，根据波长×衍射级与保护层厚度之间的关系而绘制的点与物镜的设计直线之间的关系；

图30A和图30B的示意图图示了作为非球面连续表面而形成外环形区的一种示例，作为图2所示光学拾取器包括的物镜的另一种示例，具体而言，图30A是物镜的俯视图，图30B是物镜的剖视图；

图31的示意图图示了物镜的衍射单元中作为内环形区、中环形区和外环形区的基准的非球面的轴上表面距离；

图32的示意图图示了示例13以及第一光盘的纵向像差图；

图33的示意图图示了示例13以及第二光盘的纵向像差图；

图34的示意图图示了示例13以及第三光盘的纵向像差图；

图35的示意图图示了示例14以及第一光盘的纵向像差图；

图36的示意图图示了示例14以及第二光盘的纵向像差图；

图37的示意图图示了示例14以及第三光盘的纵向像差图；

图38的示意图图示了示例15以及第一光盘的纵向像差图；

图39的示意图图示了示例15以及第二光盘的纵向像差图；

图40的示意图图示了示例15以及第三光盘的纵向像差图；

图41A和图41B的示意图图示了应用了本发明的光学拾取器所包括的会聚光学装置的一种示例，具体而言，图41A的侧视图示出了由在入射侧一体地具有衍射单元的物镜所形成的会聚光学装置的示例，图41B的侧视图示出了由在入射侧具有衍射单元的衍射光学元件与物镜所形成的会聚光学装置；

图42是示出应用了本发明的光学拾取器的光学系统另一种示例的光路图；

图43是示出一种已知光学拾取器的光学系统示例的光路图。

具体实施方式

下面参照附图对应用了本发明的、使用光学拾取器的一种光盘设备进行说明。

如图1所示，应用了本发明的光盘设备1包括：光学拾取器3，其对光盘2执行信息记录/回放；主轴电机4，其用作使光盘2旋转的驱动单元；滑橇(sled)电机5，其使光学拾取器3沿光盘2的径向运动。光盘设备1是这样的光盘设备：其在三个标准之间实现了兼容性，使得能够对具有不同格式的三种光盘以及带有分层记录层的光盘执行信息记录和/或回放。

这里要用的光盘例如包括：使用发射波长约为785nm的半导体激光器的光盘，例如CD(紧致盘)、CD-R(可记录)、CD-RW(可重写)等；使用发射波长约为655nm的半导体激光器的光盘，例如DVD(数字多用盘)、DVD-R(可记录)、DVD-RW(可重写)、DVD+RW(可重写)等；使用具有约为405nm(蓝-紫色)的更短发射波长的半导体激光器、能够进行高密度记录的高密度记录光盘，例如BD(蓝光盘(注册商标))等。

下文中，光盘设备1记录信息或播放信息的三种光盘2将被称为：如上所述能够进行高密度记录的第一光盘11(例如BD等)，其具有被形成为具有约0.1mm的第一厚度的保护层，并使用波长约为405nm的光束作为记录/回放光；第二光盘12(例如DVD等)，其具有被形成为具有约0.6mm的第二厚度的保护层，并使用波长约为655nm的光束作为记录/回放光；第三光盘13(例如CD等)，其具有被形成为具有约1.1mm的第三厚度的保护层，并使用波长约为785nm的光束作为记录/回放光。

光盘设备1的主轴电机4和滑橇电机5的驱动由伺服控制单元9根据盘的类型来控制，伺服控制单元9根据来自系统控制器7的指令而受到控制，系统控制器7也用作盘类型确定单元。例如，根据第一光盘11、第二光盘12和第三光盘13，主轴电机4和滑橇电机5被以预定的转速驱动。

光学拾取器3是具有三波长兼容光学系统的光学拾取器。光学拾取器3将具有不同波长的光束从保护层侧照射到不同标准的光盘的记录层上，并且检测来自记录层的这些光束的反射光。光学拾取器3输出与所检测到的反射光的各个光束相对应的信号。

光盘设备1包括：前置放大器14，其根据从光学拾取器3输出的信号来生成聚焦误差信号、循轨(tracking)误差信号、RF信号等；信号调制器/解调器和纠错代码块(下文中称为信号调制器/解调器及ECC块)15，其对来自前置放大器14的信号进行解调或者对来自外部计算机17等的信号进行调制；接口16；D/A和A/D转换器18；音频-视觉处理单元19；音频-视觉信号输入/输出单元20。

根据来自光电传感器的输出，前置放大器14利用像散法等生成聚焦误差信号，利用三光束法、DPD法、DPP法等生成循轨误差信号，生成RF信号，并向信号调制器/解调器及ECC块15输出该RF信号。前置放大器14还向伺服控制单元9输出该聚焦误差信号和循轨误差信号。

在向第一光盘记录数据时，信号调制器/解调器及ECC块15根据纠错方法(例如LDC-ECC、BIS等)对从接口16或D/A和A/D转换器18输入的数字信号执行纠错处理，然后执行调制，例如1-7PP等。在向第二光盘记录数据时，信号调制器/解调器及ECC块15根据纠错方法(例如PC(产品代码，Product Code)等)执行纠错处理，然后执行调制，例如8-16调制等。在向第三光盘记录数据时，信号调制器/解调器及ECC块15根据纠错方法(例如CIRC等)执行纠错处理，然后执行调制，例如8-14调制等。信号调制器/解调器及ECC块15然后向激光器控制单元21输出经过调制的数据。在播放各种光盘时，信号调制器/解调器及ECC块15根据从前置放大器14输入的RF信号来执行解调，再执行纠错处理，并将数据输出到接口16或D/A和A/D转换器18。

对于压缩数据的记录，可以在信号调制器/解调器及ECC块15与接口16或D/A和A/D转换器18之间设置压缩/解压单元。在此情况下，数据被利用诸如MPEG2、MPEG4等的格式进行压缩。

伺服控制单元9从前置放大器14接收聚焦误差信号或循轨误差信号。伺服控制单元9生成聚焦伺服信号或循轨伺服信号，以使得聚焦误差信号或循轨误差信号成为零，并根据这些伺服信号来驱动和控制对物镜进行驱动的物镜驱动单元(例如双轴致动器等)。伺服控制单元9从前置放大器14的输出检测同步信号等，并通过CLV(恒定线速度)、CAV(恒定角速度)、它们的组合等方式来执行主轴电机的伺服控制。

激光器控制单元21对光学拾取器3的激光源进行控制。对于这种具体示例，激光器控制单元21执行控制，使得在记录模式与回放模式之间，激光源的输出功率不同。激光器控制单元21还执行控制，使得激光源的输出功率取决于光盘2的类型而不同。激光器控制单元21根据由盘类型确定单元22检测到的光盘2的类型来切换光学拾取器3的激光源。

盘类型确定单元22能够利用表面反射率差异、形状和其他外部差异等，通过对来自第一至第三光盘11、12和13的反射光的量的改变进行检测，来检测光盘2的不同格式。

构成光盘设备1的每个块被构造为基于盘类型确定单元22的检测结果，根据要装载的光盘2的规范，来执行信号处理。

系统控制器7根据由盘类型确定单元22确定的光盘2的类型，对整个设备进行控制。系统控制器7根据地址信息或TOC(内容表)信息来指定光盘的记录位置或回放位置(在该位置处将执行记录/回放)，并根据从用户输入的操作来基于指定的位置对这些单元进行控制，其中所述地址信息或TOC信息记录在光盘最内侧部分上预先规定的凹坑或凹槽中。

对于如上所述构造的光盘设备1，由主轴电机4使光盘2旋转，滑橇电机5根据来自伺服控制单元9的控制信号而受到驱动和控制，光学拾取器3移动到与光盘2的期望记录轨道相对应的位置。然后，对关盘2执行信息记录/回放。

具体而言，在由光盘设备1进行记录/回放时，伺服控制单元9通过CAV、CLV或其组合来使光盘2旋转。光学拾取器3将来自光源的光束照射到光盘2上并由光电传感器对来自光盘2的返回光束进行检测，生成聚焦误差信号或循轨误差信号，并根据该聚焦误差信号或循轨误差信号而由物镜驱动机构驱动物镜，从而执行聚焦伺服和循轨伺服。

在由光盘设备1进行记录时，来自外部计算机17的信号通过接口16而被输入到信号调制器/解调器及ECC块15。信号调制器/解调器及ECC块15将上述预定纠错码添加到从接口16或D/A和A/D转换器18输入的数字数据，还执行预定的调制以生成记录信号。激光器控制单元21根据由信号调制器/解调器及ECC块15生成的记录信号对光学拾取器3的激光源进行控制，并对预定的光盘执行记录。

在由光盘设备1对记录在光盘2上的信息进行回放时，信号调制器/解调器及ECC块15对由光电传感器检测的信号执行解调。如果由信号调制器/解调器及ECC块15解调的记录信号用于计算机的数据储存，则这些信号被通过接口16输出到外部计算机17。相应地，外部计算机17能够根据记录在光盘2上的信号来工作。如果由信号调制器/解调器及ECC块15解调的记录信号用于音频-视觉，则这些信号经由D/A和A/D转换器18进行的数字-模拟转换并被供给音频-视觉处理单元19。音频-视觉处理单元19执行音频-视觉处理，然后信号通过音频-视觉信号输入/输出单元20而被输出到外部的扬声器或监视器(未示出)。

现在将对上述光盘设备1中所用的、用于记录/回放等的光学拾取器3进行详细说明。

下面将参照图2至图42对应用了本发明的上述光盘设备1所用的光学拾取器3进行详细说明。如上所述，光学拾取器3是这样的光学拾取器：其选择性地将多个具有不同波长的光束照射到从具有不同格式(例如保护层的厚度等)的第一至第三光盘11、12、13这三种类型中任意选择的光盘上，从而执行信息信号的记录和/或回放。

如图2所示，应用了本发明的光学拾取器3包括：第一光源单元31，其具有第一发射单元，第一发射单元被构造成发射具有第一波长的光束；第二光源单元32，其具有第二发射单元，第二发射单元被构造成发射具有第二波长的光束，第二波长比第一波长长；第三光源单元33，其具有第三发射单元，第三发射单元被构造成发射具有第三波长的光束，第三波长比第二波长长；物镜34，其用作会聚光学装置，并被构造成将从第一至第三发射单元中每一者发射的光束会聚在相应的光盘2的信号记录面上。

光学拾取器3还包括：第一分束器36，其用作光路合成单元，并设置在第二、第三发射单元与物镜34之间，以对从第二发射单元发射的、具有第二波长的光束的光路以及从第三发射单元发射的、具有第三波长的光束的光路进行合成；第二分束器37，其用作光束合成单元，并设置在第一分束器36与物镜34之间，以对由第一分束器36合成的、具有第二和第三波长的光束的光路以及从第一发射单元发射的、具有第一波长的光束的光路进行合成；第三分束器38，其用作光束划分单元，设置在第二分束器37与物镜34之间，以将由第二分束器37合成的、具有第一至第三波长的光束的输出光路从由光盘反射的、具有第一至第三波长的光路的返回光路(下文中称为“返回路径”)中划分出来。

光学拾取器3还包括：第一光栅39，其设置在第一光源单元31的第一发射单元与第二分束器37之间，使从第一发射单元发射的具有第一波长的光束衍射成三个光束以检测循轨误差信号等；第二光栅40，其设置在第二光源单元32的第二发射单元与第一分束器36之间，使从第二发射单元发射的具有第二波长的光束衍射成三个光束以检测循轨误差信号等；第三光栅41，其设置在第三光源单元33的第三发射单元与第一分束器36之间，使从第三发射单元发射的具有第三波长的光束衍射成三个光束以检测循轨误差信号等。

光学拾取器3还包括：准直透镜42，其用作发散角转换单元，设置在第三分束器38与物镜34之间，对具有第一至第三波长的光束(其光路已被第三分束器38进行了合成)的发散角度进行转换，从而调节成大体上平行光的状态或者相对于大体上平行的光受到了扩散或会聚的状态，并输出光；四分之一波片43，其设置在准直透镜42与物镜34之间，向具有第一至第三波长的光束(其发散角度已经受到准直透镜42的调节)提供四分之一波长的相位差；重定向反射镜44，其设置在物镜34与四分之一波片43之间，对在与物镜34的光轴大体上正交的平面内经过了上述这些光学零件的光束进行反射和重定向，并沿朝向物镜34的光轴的方向发射光束。

光学拾取器3还包括：光电传感器45，其构造成对在从具有第一至第三波长的光束的输出光路返回的返回路径上由第三分束器38划分的具有第一至第三波长的光束进行接收和检测；多重镜头46，其设置在第三分束器38与光电传感器45之间，将由第三分束器38划分的返回路径上的具有第一至第三波长的光束会聚到光电传感器45的光电检测器等的光电接收表面上，并提供像散以检测聚焦误差信号等。

第一光源单元31具有第一发射单元，第一发射单元构造成将具有大约405nm的第一波长的光束发射到第一光盘11上。第二光源单元32具有第二发射单元，第二发射单元构造成将具有大约655nm的第二波长的光束发射到第二光盘12上。第三光源单元33具有第三发射单元，第三发射单元构造成将具有大约785nm的第三波长的光束发射到第三光盘上。注意，虽然第一至第三发射单元被构造成单独布置在光源单元31、32、33处，但是本发明不限于这种构造。例如，可以将具有第一至第三发射单元中的两个发射单元的光源单元以及具有剩下那个发射单元的光源单元布置在不同的位置处，或者，光源单元可以在大体上相同的位置处具有该第一至第三发射单元。

物镜34将具有第一至第三波长的输入光束会聚到光盘2的信号记录面上。物镜34由物镜驱动机构(例如双轴致动器等(未示出))以可动的方式夹持。根据循轨误差信号和聚焦误差信号，由双轴致动器等使物镜34沿两个轴线运动，一个轴线沿着朝向/远离光盘2的方向，另一个轴线沿着光盘2的径向，所述循轨误差信号和聚焦误差信号是从由光电传感器45检测的来自光盘2的返回光的RF信号生成的。物镜34对从第一至第三发射单元发射的光束进行会聚，使得这些光束总是被聚焦在光盘2的信号记录面上，并使经过聚焦的光束循着光盘2的信号记录面上形成的记录轨道。如下文所述，当在与物镜分开的光学元件(衍射光学元件35B)上设置衍射单元50时(参见图41A和41B)，下文所述衍射光学元件35B由夹持了物镜34B的物镜驱动机构的镜头支架来夹持，以与物镜34B形成一体。对于这种构造，在物镜34B的视场偏移时(例如沿循轨方向的运动等)，可以合适地实现设置到衍射光学元件35B的衍射单元50的下述优点。

物镜34例如在其一个表面上具有衍射单元50，衍射单元50在入射侧的表面上具有多个衍射区域。通过这种衍射单元50，经过多个衍射区域中每个区域的、具有第一至第三波长的光束各自受到衍射，以成为预定的衍射级，从而以具有预定发散角度的、处于扩散状态或会聚状态的光束的形式进入物镜34。因此，这个单一的物镜34可以用来合适地将具有第一至第三波长的光束会聚在与这些光束对应的三种光盘的信号记录面上，使得不发生球差。具有衍射单元50的物镜34具有以镜头表面形状为基准的衍射结构，该衍射结构产生衍射能力，因此物镜34作为会聚光学装置，以将具有三个不同波长的光束会聚到与这些光束对应的光盘的信号记录面上，使得不发生球差。因此，物镜34具有折射元件功能和衍射元件功能，即根据透镜的弯曲表面而具有折射功能并根据设在一个表面上的衍射单元50而具有衍射功能。

为了从原理上描述衍射单元50的衍射功能，如下文所述，将针对这样的情况进行说明：衍射单元50设置在与具有折射能力的物镜34B分开的衍射光源元件35B上(见图41A和图41B)。如图3A所示，衍射光源元件35B与下文所述只具有折射功能的物镜34B一起使用，并具有衍射单元50，该衍射光学元件35B使经过衍射单元50的具有第一波长的光束B_B0衍射成为+1级的衍射光B_B1并输入到物镜34B，即以预定发散角度作为处于扩散状态的光束而输入到物镜34B，从而合适地会聚在第一光盘11的信号记录面上。如图3B所示，衍射光学元件35B使经过衍射单元50的具有第二波长的光束B_D0衍射成为-1级的衍射光B_D1并输入到物镜34B，即以预定发散角度作为处于会聚状态的光束而输入到物镜34B，从而合适地会聚在第二光盘12的信号记录面上。如图3C所示，衍射光学元件35B使经过衍射单元50的具有第三波长的光束B_C0衍射成为-2级的衍射光B_C1并输入到物镜34B，即以预定发散角度作为处于会聚状态的光束而输入到物镜34B，从而合适地会聚在第三光盘13的信号记录面上。以此方式，可以通过单一的物镜34B在三种光盘的信号记录面上合适地执行会聚，使得不产生球差。尽管已经参照图3A至图3C描述了这样的示例：使具有同一波长的光束在衍射单元50的多个衍射区域处成为相同衍射级的衍射光，但是应用了本发明的光学拾取器3包括的衍射单元50也能够如下文所述对于每个区域设定用于每个波长的衍射级，能够有合适的孔径限制并降低球差。为了描述方便，上文的说明针对的是衍射单元50设置在与物镜分开的光学元件上这样的情况；但是本申请中所述与物镜34的一个表面一体地设置的衍射单元50通过根据其衍射结构来提供衍射能力也具有相同的功能。衍射单元50的衍射能力以及根据透镜弯曲表面(用作物镜34的基准)的折射能力使得每个波长的光束能够被会聚在相应光盘的信号记录面上，使得不发生球差。

在上文和下文对衍射级的描述中，沿对于输入光束的行进方向更靠近光轴而衍射的衍射级是正衍射级，沿该行进方向远离光轴而衍射的衍射级是负衍射级。换言之，朝向输入光束的光轴衍射的衍射级是正衍射级。

具体而言，如图4A和图4B所示，物镜34的入射侧表面处设置的衍射单元50具有：设在最内侧部分的大体上圆形的第一衍射区域(下文中也称为“内环形区”)51，设在第一衍射区域51外侧的环形区(ringzone)形状的第二衍射区域(下文中也称为“中环形区”)52，以及设在第二衍射区域52外侧的环形区形状的第三衍射区域(下文中也称为“外环形区”)53。

作为内环形区的第一衍射区域51具有被形成为环形区形状以具有预定深度的第一衍射结构，并被构造成发射经过其的具有第一波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第一光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配(dominant)地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

利用第一衍射结构，第一衍射区域51还发射经过其的具有第二波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

利用第一衍射结构，第一衍射区域51还发射经过其的具有第三波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

这样，第一衍射区域51具有的衍射结构使得预定衍射级的衍射光对于各个波长的光束占支配地位。因此，当经过第一衍射区域51并成为预定衍射级的衍射光的各波长光束被物镜34会聚在相应光盘的信号记录面上时，球差可以得到校正并减小。注意，对于第一衍射区域51，以及下文中详细说明的第二和第三衍射区域52、53，上文和下文所作的说明是在具有下述理解的情况下进行的：对于各波长光束被选择为占据支配地位的预定衍射级的衍射光包括透射光，即零级的光。

第一衍射结构是环形区形状的周期(cyclical)结构，其中，沿环形区的径向连续形成单元周期结构，这些单元周期结构被形成为相对于基准表面具有多个台阶等的凹凸形状。在第一衍射结构中，单元周期结构的栅距(pitch)是恒定的或者连续改变，每个台阶的宽度对一个周期的宽度的比率以及每个台阶沿光轴方向相对于基准表面的高度是周期性的。

具体而言，如图4A、图4B和图5A所示，第一衍射区域51被形成为以光轴为中心的环形区形状，该环形区相对于基准表面的截面形状沿径向连续形成有预定数目N_i个周期，以预定数目S个(其中S为正整数)台阶的、预定深度(下文中也称为“凹槽深度”)为d的楼梯形式(下文中也称为“多级楼梯形式”)作为一个周期。注意，衍射结构中环形区的截面形状意思是沿着包含环形区径向的平面(即与环形区的切线方向正交的平面)所取的截面形状。

基准表面意思是物镜34的折射元件功能所要求的、入射侧表面的表面形状。实际上，如图4A所示，在第一衍射区域51中，通过以物镜34的折射元件功能所需的入射侧表面的表面形状作为基准表面，表面形状(例如环形区形状的表面形状与楼梯状的表面形状的组合，该楼梯状的表面形状构成了具有衍射功能的衍射结构，例如图5A所示)实际上是相对于基准表面而形成的；但是在图4A、图4B和下文的图12中，为了进行说明，只示出了衍射结构相对于基准表面的形状，在下面的说明中将说明基准表面的形状。注意，当衍射单元50设置在与物镜分开的光学元件(下文所述衍射光学元件35B)上时，图4A和图4B所示的形状成为衍射光学元件35B的截面形状。图4A和图4B等所示的衍射结构实际上是以微小的尺度形成的(如下文所述)，图4A和图4B等示出的是放大的截面。

具有由预定数目S个台阶形成的楼梯形式的衍射结构是这样的结构：其中，这些楼梯部分(每个楼梯部分具有大体上相同深度的第一个到第S个台阶)被沿径向连续形成，换言之，在该结构中，第一个到第(S+1)个衍射表面被形成为沿光轴方向具有大体上相同的间距。衍射结构中的预定深度d意思是第(S+1)个衍射表面与第一个衍射表面之间沿光轴方向的长度，所述第(S+1)个衍射表面形成于楼梯形式中离表面最近那侧(最高的台阶，是最浅的位置)，而第一个衍射表面形成于楼梯形式中离元件最近的那侧(最低的台阶，是最深的位置)。图5A示出了一种结构，其中，楼梯形式的各个楼梯部分的那些台阶被形成为更接近径向内侧，即，越靠近径向内侧，台阶就被形成得越靠近表面侧。这是因为衍射级(例如下文所述的)被选择为在内环形区有最大衍射效率级。在图5B和图5C以及下文的图12中，与内环形区类似，形成凹凸的锯齿状斜坡或楼梯形式的台阶，使得越靠近径向内侧，锯齿状斜坡或楼梯形式的台阶就被形成得越靠近表面侧，但是本发明不限于这种构造。例如，闪耀(blazed)形式或楼梯形式的形成方向可以根据所选择的衍射级来设定。在图5A至图5C中，R₀表示朝向环形区径向外侧的方向，即远离光轴的方向。

在形成于第一衍射区域51处的第一衍射结构中，以及下文所述的第二和第三衍射结构中，凹槽深度d和台阶数目S是考虑到占支配地位的衍射级以及衍射效率而确定的。如图5A所示，每个台阶的凹槽宽度(楼梯形式的每个台阶沿径向的尺寸)使得在一个楼梯部分内各台阶被以相同的宽度形成，而对于沿径向连续形成的不同楼梯部分，凹槽宽度的值随着台阶远离光轴而减小。注意，这里进行的说明假定了使用上述构造，但是凹槽宽度也可以使得对于沿径向连续形成的不同楼梯部分，凹槽宽度的值随着台阶远离光轴而增大。这也适用于图5B和图5C。凹槽宽度是根据衍射区域处获得的相位差来确定的，使得会聚在光盘的信号记录面上的光斑被优化。

例如，如图5A所示，第一衍射区域51的第一衍射结构是台阶数目为4(S＝4)的衍射结构。在这种衍射结构中，楼梯部分沿径向连续形成有预定周期数目N_i个，楼梯部分以大体上相同深度(d/4)的第一至第四台阶51s1、51s2、51s3和51s4作为一个周期，沿光轴方向以相同的(d/4)间距形成有第一至第五衍射表面51f1、51f2、51f3、51f4和51f5。

当第一衍射区域51发射经过该区域并具有第一波长的光束的衍射光使得衍射级k_1i的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、发射经过该区域并具有第二波长的光束的衍射光使得衍射级k_2i的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、并发射经过该区域并具有第三波长的光束的衍射光使得衍射级k_3i的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)的时候，其构造使得具有k_1i≥k_2i≥k_3i的关系。

通过生成衍射光以具有k_1i≥k_2i≥k_3i的关系的这种构造，第一衍射区域51不仅使得能够适当地减小球差的衍射级的衍射光占支配地位，而且优化了工作距离与焦距之间的关系，并确保了工作距离，从而确保了使用第三波长λ₃时的工作距离。这样，对于第一波长λ₁的焦距较长。因此，可以防止例如物镜的透镜直径或整个光学拾取器的尺寸增大这样的问题，并能够在确保衍射效率的同时减小像差。

现在将根据下面关于选择最佳衍射级的方法的第一至第四方面进行说明，包括为什么通过第一衍射区域51构成具有k_1i≥k_2i≥k_3i的关系的构造。换言之，通过第一衍射区域51，作为第一方面，需要减小每个波长的球差；作为第二方面，需要优化每个波长的工作距离和焦距；作为第三和第四方面，需要使用有利于制造并能够容易地制造的构造。从这些方面出发，将衍射级k_1i、k_2i、k_3i选择为具有最大衍射效率的衍射级。下面将对于这种情况进行说明。

首先将说明第一方面。作为第一方面，作为第一衍射区域51内环形区的衍射级，需要使用这样的级次：该级次使得在利用物镜34进行会聚的时候能够对相应光盘的球差进行校正。大体上，在具有例如第一衍射区域51的功能的区域中忽略了材料色散的情况下，令第一波长为λ₁(nm)，第二波长为λ₂(nm)，第三波长为λ₃(nm)，对于第一波长的光束选择的衍射级为k_1i，对于第二波长的光束选择的衍射级为k_2i，对于第三波长的光束选择的衍射级为k_3i，第一光盘的第一保护层的厚度为t₁(mm)，第二光盘的第二保护层的厚度为t₂(mm)，第三光盘的第三保护层的厚度为t₃(mm)，则已知满足如下所述式(8)(对于内环形区的关系式中k_1x、k_2x和k_3x的x为x＝i)是各个波长处每个光盘的信号记录面上的球差能够得到校正并被减小的条件。

$({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_2\times k_{2x})/(t_1-t_2)\cong ({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_3\times k_{3x})/(t_1-t_3)...\left(8\right)$

在作为内环形区的第一衍射区域51中，当λ₁＝405(nm)，λ₂＝655(nm)，λ₃＝785(nm)，t₁＝0.1(mm)，t₂＝0.6(mm)，t₃＝1.1(mm)时，例如以k_1i＝+1，k_2i＝-1，k_3i＝-2作为优化组合的一种示例，则如下所述，满足该关系式，并已确认能够减小球差。这可以用另一种方式来重新描述：如图6所示，绘出了点P_λ1，P_λ2和P_λ3，其中，横坐标轴代表由波长×衍射级而计算的值(nm)，而纵坐标轴代表保护层的厚度(mm)，这些点位于直线上，表明每个波长处每个光盘的信号记录面上的球差能够得到校正并减小。实际上，当在下文所述条件下绘制这些点P_λ1，P_λ2和P_λ3时，这些点位于设计直线上，表明球差能够得到校正并减小。具体而言，在以图6所示的直线L₂₁作为设计直线的情况下确定物镜34的输入侧和输出侧的材料或表面形状。设计直线L₂₁的斜率大体上接近把由(t₁-t₂)/(λ₁×k_1i-λ₂×k_2i)计算出的P_λ1和P_λ2相连的直线的斜率，或者把由(t₁-t₃)/(λ₁×k_1i-λ₃×k_3i)计算出的P_λ1和P_λ3相连的直线的斜率，或者将这些直线的斜率或其他设计条件考虑在内而确定。

注意尽管在图6中P_λ3略微向上偏离直线L₂₁，但也能够通过将入射光以发散光的形式输入到设置了衍射单元50的物镜34上而可靠地校正球差。即，发散光被输入到物镜34，使得能够获得与加厚了保护层的表观厚度时一样的结果。如前所述，当衍射单元50被设置在与物镜分开的光学元件(衍射光学元件35B。见图41A和图41B)上时，能够通过将入射光以发散光的形式输入到物镜34B和衍射光学元件35B中更靠近发射单元的光学元件(例如在图41A和图41B中是衍射光学元件35B)上来可靠地校正球差。

下面将参照图7来对此进行说明，图7图示了进行校正的原理。具体而言，具有第二和第三波长λ₂和λ₃的光束作为最小发散的光而被输入到物镜34，使得表示第二和第三波长的点P_λ2′和P_λ3′向上偏移到根据保护层的表观厚度的点P_λ2和P_λ3，如图7所示。如图7所示，发散光的放大率被适当调节，使得三个点P_λ1，P_λ2′和P_λ3′完全位于直线L₂₁′上。因此，由保护层的厚度差异等造成的球差可以得到充分的校正。在此情况下，点P_λ1，P_λ2′和P_λ3′所在的直线L₂₁′被看作设计直线。

可以进行布置，使得仅第三波长λ₃的光束作为会聚光入射并向下偏移，以使这些点在一条直线上，从而校正球差。但是在使用会聚光的时候，工作距离被缩短，这在某些情况下是不利的。因此，在考虑到三波长的兼容性时，有利的是根据能够确保适当的返回放大率的方面出发，将第二和第三波长的发散光入射到物镜。

在考虑到与上述关系式具有紧密联系并参照图6进行了说明的点P_λ1，P_λ2和P_λ3时，如果各个衍射级的绝对值处于第三级的范围以内，则衍射级k_1i、k_2i和k_3i需要满足如下所述的式(9a)或(9b)中的关系式。

k_1i≤k_2i≤k_3i...(9a)

k_1i≥k_2i≥k_3i...(9b)

下面将说明第二方面。作为第二方面，需要使用这样的衍射级：通过该衍射级，能够减小对于第一波长λ₁的焦距f₁，同时在使用第三波长λ₃时维持工作距离WD3较大。大体上，焦距f的大小延伸了工作距离。对于第一波长λ₁的焦距f₁需要被减小，而对于第三波长λ₃的焦距f₃需要被增大。希望将对于第一波长λ₁的焦距f₁抑制在2.2mm或更短。需要在使用第三波长λ₃时确保大约0.4mm的工作距离。为此，如果假定f₁＝2.2mm，而物镜34上的入射是无限远处的入射(即平行光入射)，则f₃需要大约2.5mm或更长。对于与上述三个波长λ₁、λ₂和λ₃对应的由塑料制成的物镜材料，色散较大，但是这里假定将其忽略并计算近似值。

物镜34具有根据透镜弯曲表面的折射能力，以及根据一个表面上设置的衍射单元50的衍射能力。已知根据物镜34的衍射单元50的衍射的焦距f_dif可以根据如下所述的式子(10)来计算。对于式子(10)，λ₀是制造波长，现在假定λ₀＝λ₁。另外，C₁是称为相位差函数系数的值，是定义了由衍射结构(衍射光栅)提供的相位差形状的系数，并根据λ₀的值而变化。另外，对于式子(10)，k代表每个波长λ₁、λ₂和λ₃处选择的衍射级，具体而言为k₁、k₂和k₃。

$f_{\mathrm{dif}}=\frac{0.5}{{\mathrm{kC}}_1}·\frac{{\lambda }_0}{\lambda }···\left(10\right)$

在式子(10)中，当λ₀＝λ₁时，如果系数C₁的绝对值不小于1×10^-2，则栅距量增大，并因此而难以形成。假定根据透镜弯曲表面的折射能力的焦距为f_r，则根据下面所述的式子(11)中的关系，利用根据衍射能力的上述焦距f_dif和f_r，来计算整个物镜的折射和衍射的焦距f_all。

$\frac{1}{f_{\mathrm{all}}}=\frac{1}{f_{\mathrm{dif}}}+\frac{1}{f_r}···\left(11\right)$

图8示出了根据式子(10)和(11)，当k₁和k₃改变时，焦距值的变化。在图8中，横坐标轴代表衍射级k₃，而纵坐标轴代表对于第三波长λ₃的焦距f₃。曲线L_M3、L_M2、L_M1、L_P0、L_P1、L_P2和L_P3代表当衍射级k_1i为-3级、-2级、-1级、零级、1级、2级和3级时，焦距f₃随着k_3i变化而画出的变化相连的曲线。图8示出的计算结果假定了系数C₁为最大值1×10^-2，并且第一波长λ₁的、代表由式子(11)计算出的总体焦距f_all的f_all1＝2.2(mm)。上文已经对衍射级进行了这样的说明，但是实际上，可以将几何光学单独应用于内环形区，并对于内环形区确定诸如焦距等特性。相应地，上述的k₁至k₃对应于k_1i至k_3i，换言之，k₁至k₃的上述关系具有用k_1i至k_3i来代替k₁至k₃的关系。参照图8，为了将f₃设定在2.5mm或更长，如下所述的式子(12a)的关系要成立。相应地，为了确保适当的焦距和工作距离，需要具有如下所述来自式子(9b)的式子(12b)的关系。

k_1i＞k_3i...(12a)

k_1i≥k_2i＞k_3i...(12b)

从式子(12b)以及所用的衍射级为大约3或更小这样的限制的方面来看，(k_1i，k_3i)＝(-2，-3)，(-1，-2)，(-1，-3)，(0，-2)，(0，-3)，(1，-2)，(1，-3)，(2，-1)，(2，-2)，(2，-3)，(3，0)，(3，-1)，(3，-2)和(3，-3)的每种组合都是上述方面合适的组合。在此情况下，使用被确定为满足式子(12b)的k_2i。严格地说，图8的关系随着f₁的值和材料色散而变化，f₃的目标值会通过减小f₁或把对物镜的入射放大率改变为发散光而减小，但是对于衍射级的上述选择是合适的。

下面将对第三方面进行说明。作为第三方面，构造需要有利于制造。当要选择的衍射级太大时，要形成的衍射结构的台阶以及闪耀的深度变深。当衍射结构的深度变深时，形成的精度可能恶化。另外，由温度变化造成的光路长度增强效果也增大，温度衍射效率特性恶化。形成精度的恶化造成了衍射效率的恶化。由于这些原因，希望(并且通常会)选择最高大约3至4的衍射级。因此，对于上述第二方面，研究是用最高为3的衍射级来进行的。

下面将说明第四方面。作为第四方面，尽管与第三方面类似，但是构造需要能够被制造。当执行下文所述“衍射结构的深度和形状以及衍射效率的计算”一节中将要描述的衍射效率计算时，深度d需要等于或小于合适的尺寸，衍射结构需要能够以该深度形成。此外，深度d需要等于或小于至少15μm。

根据如上所述的第一至第四方面，作为内环形区的第一衍射区域51被构造为生成具有k_1i≥k_2i＞k_3i的关系的衍射光。

第一衍射区域51被构造成使得：在具有最大衍射效率的各个波长的衍射级k_1i、k_2i和k_3i中，k_1i和k_3i具有下列关系中的任一者。

(k_1i，k_3i)＝(-2，-3)，(-1，-2)，(-1，-3)，(0，-2)，(0，-3)，(1，-2)，(1，-3)，(2，-1)，(2，-2)，(2，-3)，(3，0)，(3，-1)，(3，-2)和(3，-3)。

根据第一至第四方面，具体而言，如下所述，最佳构造示例是(k_1i，k_2i，k_3i)＝(1，-1，-2)，(0，-1，-2)，(1，-2，-3)或(0，-2，-3)的情况。现在，当如上所述选择衍射级k_1i、k_2i和k_3i时，考虑了衍射效率等而选择的台阶数目S和深度d由表1中的I1至I4示出。另外，在表1中，对于参照图6所述的点P_λ1，P_λ2和P_λ3以及设计直线L的关系，还示出了与表示第三波长的点P_λ3的设计直线L的下述偏差量Δ。即，如下文所述的图19所示，当设定了将上述点P_λ1与P_λ2相连的直线(下文中也称为“球差校正直线”)时，偏差量Δ表示沿垂直轴方向(表示保护层厚度的方向)从点P_λ3向球差校正直线偏离的距离。在偏差量Δ＝0的情况下，表示各个点P_λ1、P_λ2和P_λ3完全在一条直线上。当偏差量Δ为正的情况下，表示点P_λ3位于球差校正直线下方，而当偏差量Δ为负的情况下，表示点P_λ3位于球差校正直线上方。在图示了内环形区的示例1的图6中，难以图示从内环形区的特征偏离的量Δ，所以利用用于中环形区的示例1的图19来进行与偏差量Δ有关的说明，但是可以认为与偏差量Δ有关的定义对于内环形区和中环形区是一样的。如表1所示，在任一示例中，都充分确保了衍射效率，偏差量Δ也充分小。因此，即使在考虑了球差校正的情况下，也能够确保合适的衍射级。

表1

内环形区的级次、衍射效率、衍射级、深度、台阶数和Δ

  No.  K_1i  K_2i  K_3i  eff₁  eff₂  eff₃  d[μm]  s  Δ[mm]  I1  1  -1  -2  0.81  0.62  0.57  3.8  4  -0.06  I2  0  -1  -2  0.98  0.78  0.39  6.9  3  0.21  I3  1  -2  -3  0.86  0.70  0.52  5.4  6  -0.19  I4  0  -2  -3  0.86  0.50  0.39  4.0  5  -0.10

下面将参照具体示例利用第一衍射区域51等进行关于“衍射结构的深度和形状以及衍射效率的计算”的说明。现在将参照图9A至9C，示出一种衍射表面设计示例作为示例1的内环形区，该设计示例使得上述每个衍射级的衍射光被取为最大衍射光。注意，所选择的衍射级的衍射量(衍射效率)例如如图9A至图9C所示根据凹槽深度而起伏，所以合适的凹槽深度设定使得所选的衍射级别的衍射在每个波长处能够被增大到期望的程度。

具体而言，图9A至图9C图示了当假定衍射结构是台阶数目为S＝4的楼梯形式、并且(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+1，-1，-2)时，衍射效率随着凹槽深度d的变化。图9A的示意图示出了具有第一波长的光束的+1级衍射光的衍射效率变化。图9B的示意图示出了具有第二波长的光束的-1级衍射光的衍射效率变化以及作为下文所述不期望的光的-2级衍射光的衍射效率变化。图9C的示意图示出了具有第三波长的光束的-2级衍射光的衍射效率变化以及作为下文所述不期望的光的+3级衍射光的衍射效率变化。在图9A至图9C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。当k_1i的衍射效率为eff₁、k_2i的衍射效率为eff₂、k_3i的衍射效率为eff₃时，横坐标轴所示凹槽深度d＝3800(nm)的位置具有充分的衍射效率。具体而言，如图9A所示，eff₁＝0.81，如图9B所示，eff₂＝0.62，如图9C所示，eff₃＝0.57，这些具有充分的衍射效率。如图9A至9C所示，衍射效率与凹槽深度之间的关系根据台阶数目而起伏，所以需要选择合适的台阶数目。这里，如上文所述使用S＝4的台阶数目。

利用第一衍射区域51，内环形区具有台阶结构(楼梯形式的衍射结构)，该构造适于将该衍射区域生成的不期望的光的衍射效率与正常光的衍射效率eff₁、eff₂和eff₃分开。术语“正常光”表示如上所述选择的衍射级k_1i、k_2i和k_3i的衍射光，即具有最大衍射效率的衍射级的衍射光。术语“不期望的光”意思是具有第二大大衍射效率的衍射级的衍射光。在图9A至图9C、以及下文所述的图10A至图10C和图25A至图25C中，L_M表示具有最大衍射效率的衍射级的衍射光的衍射效率变化，L_F表示作为这里所述不期望的光的衍射级的衍射光的衍射效率变化。

下面将对这样的情况进行说明：利用第一衍射区域51，形成楼梯形式的衍射结构，从而减小不期望的光的影响。为了与图9A至图9C进行比较，图10A至图10C示出了当内环形区被形成为具有闪耀形式时的衍射效率，作为参照示例。图10A至图10C示出了当衍射结构具有台阶数目为S＝∞、并且(k_1i，k_2i，k_3i)＝(+1，+1，+1)的闪耀形式时，衍射效率随凹槽深度d的变化。图10A的示意图示出具有第一波长的光束的+1级衍射光的衍射效率变化。图10B的示意图示出具有第二波长的光束的+1级衍射光的衍射效率变化，以及作为不期望的光的零级光的衍射效率变化。图10C的示意图示出具有第三波长的光束的+1级衍射光的衍射效率变化，以及作为不期望的光的零级光的衍射效率变化。在图10A至图10C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。如图10A至图10C所示，在第二和第三波长的情况下，零级光作为不期望的光具有效率。对于相邻衍射级的每个光束(例如零级光和1级光)，衍射角度几乎没有差异。因此，如果正常光(所选择的衍射级k_2i和k_3i之一的光束)被会聚在相应的光盘上以处于聚焦状态时，不期望的光也被会聚成模糊状态。随后，不期望的光在光盘处反射，不期望的光的反射光被照射到光电接收器部分，对于在光电接收器部分处获得信号造成不利影响。因此，抖动(jitter)等方面可能恶化。此外，还会发生不期望的光在离焦(defocus)时增大这样的影响。如上文所述的图9A至图9C所示，形成具有楼梯形式的衍射结构，使得与图10A至图10C所示的情况相比，能够减小不期望的光的衍射效率。

即，以楼梯形式形成内环形区部分(例如第一衍射区域51)，能够实现对不期望的光的衍射光量进行抑制的构造。通过具有楼梯形式的衍射结构，可以选择使不期望的光的效率降低的凹槽深度。因此，即使不期望的光的效率变高，用作正常光的衍射级与用作不期望的光的衍射级也差异很大，从而能够防止不期望的光在聚焦时会聚。具体而言，如图9B所示，第二波长处不期望的光的效率可以被抑制到大约5％从而几乎没有影响。另外，如图9C所示，第三波长处的正常光是-2级光，而不期望的光是+3级光。对于-2级光和+3级光，衍射角度差异很大。因此，在正常光被聚焦时，不期望的光离焦很大，所以没有由不期望的光入射在光电接收器部分上而造成的不利影响。换言之，与闪耀形式等相比，所谓的台阶结构(例如楼梯形式)是适于将正常光的衍射效率与相邻衍射级的衍射光的衍射效率区分开的结构。

作为中环形区的第二衍射区域52具有的第二衍射结构与被形成为具有预定深度的环形区形状的第一衍射结构不同，而是被构造成发射经过其的具有第一波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第一光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

利用第二衍射结构，第二衍射区域52还发射经过其的具有第二波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

利用第二衍射结构，第二衍射区域52还发射经过其的具有第三波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级之外的衍射级的衍射光占支配地位，即，相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。换言之，在下述闪耀操作等的光中，对于第二衍射结构，第二衍射区域52发射经过其的具有第三波长的光束的衍射光，使得通过物镜34在第三光盘的信号记录面上未形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位。注意，利用第二衍射结构，第二衍射区域52能够充分减小通过物镜34被会聚以在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑的、具有第三波长的光束的衍射级的衍射光的衍射效率。

这样，第二衍射区域52具有的衍射结构使得预定衍射级的衍射光对于各个波长的光束占支配地位。因此，当经过第二衍射区域52并成为预定衍射级的衍射光的第一波长或第二波长的光束被物镜34会聚在相应光盘的信号记录面上时，球差可以得到校正并减小。

第二衍射区域52被构造成对于第一和第二波长的光束如上所述地工作，并构造成使得：对于第三波长的光束，考虑了闪耀等因素的影响，经过该区域但是并未通过物镜34会聚到第三光盘的信号记录面上的衍射级的衍射光占支配地位。因此，即使经过第二衍射区域52的具有第三波长的光束被输入到物镜34，也几乎不会影响第三光盘的信号记录面。换言之，第二衍射区域52可以用来把经过该区域并由物镜34会聚在信号记录面上的第三波长光束的光量显著减小到大约为零，并使具有第三波长的光束受到孔径限制。

另外，上述第一衍射区域51被以这样的尺寸形成：该尺寸使得经过该区域的具有第三波长的光束被以与受到约NA＝0.45的孔径限制的光束相同的状态输入到物镜34。第一衍射区域51的外侧形成的第二衍射区域52并不通过物镜34将经过其的具有第三波长的光束会聚在第三光盘上。因此，包括如上所述构造的第一和第二衍射区域51、52的衍射单元50用来对具有第三波长的光束以大约NA＝0.45执行孔径限制。其构造使得衍射单元50以大约0.45的数值孔径NA对具有第三波长的光束执行孔径限制，但上述构造所限制的数值孔径不限于这个值。

第二衍射结构是环形区形状的周期结构，其中，沿环形区的径向连续形成单元周期结构，这些单元周期结构被形成为相对于基准表面具有多个台阶等的凹凸形状。在第二衍射结构中，单元周期结构的栅距是恒定的或者连续改变，每个台阶的宽度对一个周期的宽度的比率以及每个台阶沿光轴方向相对于基准表面的高度是周期性的。下面进行的说明假定上述凹凸形状包括闪耀形状。即，第二衍射结构具有多个台阶或单元周期结构，这些台阶或单元周期结构具有预定形状(例如闪耀形状)。

具体而言，如图4A、图4B和图5A所示，第二衍射区域52被形成为以光轴为中心的环形区形状，环形区相对于基准表面的截面形状沿径向连续形成有预定周期数目N_m，其中以预定深度(下文中也称为“凹槽深度”)d的闪耀形式作为一个周期。

尽管这里所作的说明假定了具有衍射结构的第二衍射区域被形成为使环形区的截面形状为闪耀形式，但是也可以使用任何衍射结构，只要该结构是这样的周期结构：具有凹凸形状的单元周期结构被沿各个环形区的径向连续形成，使得如上所述对于每个波长的光束，预定衍射级的光束占支配地位。例如如图12所示，衍射区域52B可以被形成为以光轴为中心的环形区形状，环形区相对于基准表面的截面形状被构造成使得沿径向连续形成有预定周期数目N_m个楼梯形式，以具有预定深度d和预定台阶数目S的楼梯形式为一个周期。

如图12所示，在形成楼梯形式作为中环形区时，衍射区域52B具有以光轴为中心的环形区形状，环形区的截面形状被构造成使得沿径向连续形成有预定周期数目N_m个楼梯形式，以具有预定深度d和预定周期数目S的楼梯形式为一个周期。注意，第二衍射区域52B具有与第一衍射区域51不同的d和/或S的数值，即，形成与设在第一衍射区域51中的第一衍射结构不同的第二衍射结构。例如，图12所示第二衍射区域52B的衍射结构是这样的衍射结构：台阶数目被设定为5个(S＝5)，楼梯部分被沿径向连续形成有预定周期数N_m，具有第一至第五台阶52Bs1、52Bs2、52Bs3、52Bs4和52Bs5的楼梯部分作为一个周期，每个台阶具有大体上相同的深度(d/3)，第一至第六衍射表面52Bf1、52Bf2、52Bf3、52Bf4、52Bf5和52Bf6被沿光轴方向以相同间隔(d/5)形成。

当第二衍射区域52发射经过该区域并具有第一波长的光束的衍射光使得衍射级k_1m的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、发射经过该区域并具有第二波长的光束的衍射光使得衍射级k_2m的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、并发射经过该区域并具有第三波长的光束的衍射光使得衍射级k_3m的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)的时候，这些衍射级k_1m、k_2m和k_3m设定为满足由下列第一至第三方面确定的关系。

首先将说明第一方面。作为第一方面，获得最大衍射效率的衍射级k_1m、k_2m和k_3m不满足上述式子(8)的关系式(假定该关系式中k_1x、k_2x和k_3x中的x对于中环形区为x＝m)。这是因为对于中环形区，当k_1m、k_2m和k_mx满足式子(8)时，第三波长的衍射级k_3m的衍射光形成于第三光盘的信号记录面上。在此情况下，不能对第三波长实现孔径限制。

换言之，可以构造成使得第二衍射区域52对于具有第一和第二波长的光束的衍射级k_1m和k_2m的衍射光产生处于高状态的衍射效率，以通过物镜34会聚光并在第一和第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑，并尽可能地对于被会聚在第三光盘的信号记录面上的、具有第三波长的光束的衍射级的衍射效率进行抑制，以具有孔径抑制功能，但是这里不满足式子(8)的关系。相应地，根据具有第三波长的光束的衍射级的光束从焦点被成像在第三光盘的信号记录面上的状态偏移，从而进一步显著减少了要会聚在第三光盘的信号记录面上的光束的光量。下文中，通过物镜34而形成具有预定波长的光束的位置从相应光盘的信号记录面偏移，从而显著降低了要被会聚到该信号记录面的、具有该波长的光束的光量。这将称为“闪耀”，其细节将在下文中说明。

注意，对于第三波长，需要构造成使得在不仅衍射级k_3m具有最大衍射效率、而且全部衍射级都具有预定衍射效率的情况下，其衍射级由k_3m代替，并且上述关系式设定为不会如上所述地与k_1m和k_2m一起被满足。这是因为如果具有预定效率的衍射级的衍射光满足式子(8)的关系，则衍射光由物镜会聚，因而不能合适地执行孔径限制。现在，如果术语“预定衍射效率”意思是这样的效率程度：当经过了该区域的光束被照射到光盘上时，光盘处反射的光束被输入到光电接收器部分，当在正常孔径范围内经过的光束的返回光被光电接收器单元检测到时该光束成为噪声；换言之，意思是使孔径限制不能被合适地执行的效率程度。

同时，与第一方面一样，选择不满足式子(8)中关系式的衍射级k_1m、k_2m和k_3m，使得对于第三波长的孔径限制能够合适地执行。

下面将说明第二方面。作为第二方面，与对内环形区的说明类似，在所选的衍射级太大时，衍射结构的台阶、凹槽深度和闪耀深度都变得更深。如果衍射结构的深度变深，则形成精度可能恶化。另外，由温度变化造成的光路长度增强效果也增大，温度衍射效率特性恶化。由于这些原因，希望(并且通常会)选择最高大约3至4的衍射级。

下面将说明第三方面。作为第三方面，与对内环形区的说明类似，当执行下文所述的衍射效率计算时，深度d需要等于或小于合适的尺寸，并能够以该深度来成形。深度d需要等于或小于至少15μm。

对于第二衍射区域52，预定衍射级k_1m和k_2m需要被选择为满足上述第一至第三方面。例如，组合(k_1m，k_2m)＝(+1，+1)，(-1，-1)，(0，+2)，(0，-2)，(0，+1)，(0，-1)，(+1，0)和(-1，0)(下文中，这种组合称为“中环形区的衍射级的组合A”)以及组合(k_1m，k_2m)＝(+3，+2)，(-3，-2)，(+2，+1)和(-2，-1)(下文中，这种组合称为“中环形区的衍射级的组合B”)是最佳构造的示例。现在，表2示出了当选择了中环形区的衍射级的组合A和B时中环形区的上述功能、当考虑了衍射效率等时的楼梯形式、根据闪耀形式选择的衍射结构的形式、台阶数目S(在闪耀形式的情况下为“∞”)以及凹槽深度d。如表2所示，对于中环形区的衍射级的组合A，存在这样的凹槽深度：通过该凹槽深度，能够利用具有楼梯形式(所谓的台阶形式)的衍射结构获得最佳衍射效率，即，可以认为该组合是对于具有楼梯形式的衍射结构合适的组合。在表2中，MA1至MA4表示组合A的各个组合，MB1和MB2表示组合B的各个组合。注意，在组合A的情况下，即使对于非周期结构也能获得最佳的解。对于中环形区的衍射级的组合B，存在这样的凹槽深度：通过该凹槽深度，能够利用具有闪耀形式的衍射结构获得最佳衍射效率，即，可以认为该组合是对于具有闪耀形式的衍射结构合适的组合。注意在表2中，对于衍射级k_1m和k_2m的上述组合合适的衍射结构，除了衍射级k_3m(第三波长的光束的该衍射级的衍射效率达到最大)，还把作为所谓不期望的光的、具有第二大衍射效率的衍射级示为“k_3m′”。另外，在表2中，还示出了每个波长的衍射级k_1m、k_2m和k_3m的衍射效率eff₁、eff₂和eff₃以及第三波长的衍射级k_3m′的衍射效率eff₃′。对于每种示例，除了从第三波长的点P_λ3的球差校正直线的偏差量Δ之外，还把当类似地画出第三波长的衍射级k_3m′时该点离球差校正直线的偏差量示出为“Δ′”。注意，表2的这些组合以及下文所述表3中的衍射级k_1m、k_2m和k_3m和k_3m′是以相同顺序解码的组合。在表2中，“*”表示对于eff₃′，衍射效率较低，这不会造成问题。

表2

中环形区的级次、衍射效率、衍射级、深度、台阶数目和Δ

如表2所示，对于上述组合A和B，在任何情况下都能充分确保衍射效率；当第三波长的衍射效率存在时偏差量Δ充分大，即给对于图像形成没有贡献的第三波长的光束提供了较大的球差。因此可以确保表现出了孔径限制功能。这意味着获得了闪耀效果。注意，在表2中，对于组合A和组合B，无需多言，对于凹槽深度d和台阶数目S的组合存在多种方案，所示的凹槽深度d和台阶数目S的示例只是一种代表示例。

第二衍射区域52处要选择的满足第一至第三方面的衍射级k_1m和k_2m不限于上述这些组合。例如，可以认为，组合(k_1m，k_2m)＝(+1，-1)和(-1，+1)(下文中，这种组合称为“中环形区的衍射级的组合C”)以及组合(k_1m，k_2m)＝(+1，+1)和(-1，-1)(下文中，这种组合称为“中环形区的衍射级的组合D”)也是最佳构造示例。现在，表3的MC1和MC2中示出了当选择了中环形区的衍射级的组合C和D时中环形区的上述功能、当考虑了衍射效率等时选择的楼梯形式、根据闪耀形式选择的衍射结构的形式、台阶数目S以及凹槽深度d。现在，如表3所示，对于中环形区的衍射级的组合C，存在这样的凹槽深度：通过该凹槽深度，能够利用具有楼梯形式(所谓的台阶形式)的衍射结构获得最佳衍射效率，即，可以认为该组合是对于具有楼梯形式的衍射结构合适的组合。对于中环形区的衍射级的组合D，存在这样的凹槽深度：通过该凹槽深度，能够利用具有闪耀形式的衍射结构获得最佳衍射效率，即，可以认为该组合是对于具有闪耀形式的衍射结构合适的组合。注意，表3中所示的“k_1m”、“k_2m”、“k_3m”、“k_3m′”、“eff₁”、“eff₂”、“eff₃”、“eff₃′”、“d”、“S”、“Δ”和“Δ′”与参照表2所说明的相同。

表3

中环形区的级次、衍射效率、衍射级、深度、台阶数目和Δ

如表3所示，对于上述组合C和D，在任何情况下都能充分确保衍射效率。注意，对于表3所示的示例，偏差量Δ或偏差量Δ′与表2相比并不充分大，但是获得了相对较低的衍射效率eff₃和eff₃′，以及一定程度的偏差量Δ和Δ′。因此，在实现孔径限制(例如使用把光学系统的返回放大率设定得较大等方法)的同时，能够充分降低不期望的光的影响。

对于例如上述的第二衍射区域52，从例如上述第一至第四方面来看，可以选择例如上述的中环形区的衍射级的组合A、B、C和D。选择这样的衍射级使得具有第一和第二波长的光束能够在减小了球差的状态下以高衍射效率被聚焦在相应光盘的信号记录面上。对于具有第三波长的光束，防止了高衍射效率的衍射级的衍射光会聚在第三光盘的信号记录面上，从而能够执行孔径限制。

如上所述，对于中环形区，可以使用具有楼梯形式的第二衍射区域52B代替具有闪耀形式的第二衍射区域52。这是因为如上文对于内环形区的说明中所述，尽管楼梯形式(台阶结构)有利于减小不期望的光的影响，但中环形区设在内环形区的外侧，透镜的弯曲表面较陡峭，所以闪耀形式(闪耀结构)在制造方面有利。即，对于中环形区，需要在不期望的光的影响与有利制造之间微妙的平衡的情况下考虑与其他构造的关系，来选择有利的构造。

现在将对由第二衍射区域52进行的闪耀以及该区域的构造进行说明。对于第一衍射区域51的上述说明，已针对下述情况进行了说明：需要满足上述关系式$({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_2\times k_{2x})/(t_1-t_2)\cong ({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_3\times k_{3x})/(t_1-t_3),$但是对于第二衍射区域52也考虑该关系式(假定对于中环形区的该关系式中k_1x、k_2x和k_3x中的x为x＝m)。对于用作中环形区的第二衍射区域52，在如上所述考虑到生成在高衍射效率的状态下被通过物镜34会聚以在第一和第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑的、具有第一和第二波长的光束的衍射级k_1m和k_2m的衍射光的功能时，要画出的P_λ1和P_λ2需要位于设计直线上。此外，为了对第三波长执行闪耀，需要选择设计直线以有意地使P_λ3与该设计直线分开。即，根据使P_λ3偏离的设计直线来构造物镜34，使得第三波长的光束的有关衍射级的衍射光能够从焦点被成像在第三光盘的信号记录面上的状态偏移，要被会聚在第三光盘的信号记录面上的、第三波长的光束的光量被显著减少。因此能够可靠和有利地执行例如上文所述对于第三波长的光束的孔径限制。具体而言，在例如图19所示的(k_1m，k_2m，k_3m)＝(+3，+2，+2)的情况下，P_λ3从设计直线L₂₂偏离，所以除了能够根据在第二衍射区域52中形成的衍射结构而降低具有第三波长的有关衍射级的衍射光的衍射效率这种最初希望的效果之外，还能获得闪耀效果。根据这种构造，被输入到第三光盘的具有第三波长的光束的光量可以被进一步抑制。

在第一衍射区域51和第二衍射区域52的情况下，下面将对于单元周期结构的栅距和周期结构的周期数目进行说明，每个单元周期结构具有楼梯形式或闪耀形式，其中这些单元周期结构沿径向连续形成，单元周期结构作为一个周期。注意，在下文中，周期结构的周期数目也称为周期数，在所述周期结构中，楼梯形式或闪耀形式沿径向连续形成，楼梯形式或闪耀形式作为一个周期。

利用例如上述的物镜34，需要进行构造，使得不期望的光与正常光之间存在偏离，即，不期望的光被会聚到的位置与正常光被会聚到的位置之间有一定程度的距离。考虑到这种情况，对于内环形区和中环形区，周期数目需要选择为使得不期望的光的影响能够被充分降低。如上所述，已知可以用如下所述式子(13)的关系来计算与物镜34的衍射单元50的衍射对应的焦距f_dif。对于下文所述的式子(14)，λ₀是制造波长，现在假定λ₀＝710nm。另外，C₁是称为相位差函数系数的值，是定义了由衍射结构(衍射光栅)提供的相位差形状的系数，并根据λ₀的值而变化。k表示每个波长λ₁、λ₂和λ₃处选择的衍射级，具体而言为k₁、k₂和k₃。

$f_{\mathrm{dif}}=\frac{0.5}{{\mathrm{kC}}_1}·\frac{{\lambda }_0}{\lambda }···\left(13\right)$

由衍射光栅与根据第一表面r1的焦距f_r1合成所形成的焦距f_R1由下面所述的式子(14)来计算。

$\frac{1}{f_{R1}}=\frac{1}{f_{\mathrm{dif}}}+\frac{1}{f_{r1}}···\left(14\right)$

假定为薄透镜，并且由第二表面r2提供的焦距为f_r2，则与物镜34的整个折射和衍射对应的焦距f_all由下面所述的式子(15)的关系来计算，所述透镜由f_R1和第二表面r2形成。

$\frac{1}{f_{\mathrm{all}}}=\frac{1}{f_{R1}}+\frac{1}{f_{r2}}···\left(15\right)$

由式子(13)、(14)和(15)计算的透镜焦距表示平行光入射时的会聚点。如图13所示，不期望的光的焦点和正常光的焦点需要具有使得不彼此干扰的差异。注意，在图13中，横坐标轴代表焦距，纵坐标轴代表聚焦误差信号(S形)的大小，实线L1代表正常光，虚线L2代表不期望的光。在图13中，作为由正常光产生并用于CD等的第三波长的聚焦误差信号(S形状)的大小，已知大约为一侧20μm。因此，为了避免正常光与不期望的光的干扰，正常光与不期望的光二者之间的距离Δ(下文中，Δ也称为“偏差量”)需要至少为40μm。注意，对第三波长的正常光和不期望的光的偏差进行研究的原因是对于与BD等对应的第一波长，根据其特征，选择了具有高衍射效率的衍射级，使用了几乎100％的正常光。对于与DVD等对应的第二波长，与第三波长相比影响较小，所以几乎不需要考虑与不期望的光有关的问题。

偏差量Δ是通过如下所述的式子(16)的关系来计算的

Δ＝f_all-main-f_all-stray...(16)

注意，f_all-main代表正常光，f_all-stray代表不期望的光。

对于上述式子(13)至(15)，当f_r1＝2.4，f_r2＝4.8，k_main＝0，k_stray＝1时，为了将不期望的光从用于CD等的具有第一波长的光束分开40μm，需要满足如下所述式子(17)的关系。

$\frac{C_1}{{\lambda }_0}>4.9...\left(17\right)$

即，如果系数C₁增大到根据式子(17)的某个值以上，则不期望的光和正常光不能彼此分开，不会执行聚焦伺服。

对于衍射表面，衍射的栅距是根据系数C确定的。假定具有预定衍射结构的衍射单元(衍射表面)所提供的相位为φ，则该相位φ利用相位差函数系数C_n由如下所述的式子(18)的关系来计算。注意，对于如下所述的式子(18)，k代表各个波长λ₁、λ₂和λ₃处选择的衍射级，具体而言为k₁、k₂和k₃，r代表径向的位置，λ₀代表制造波长。现在，在λ₀被用于栅距设计的情况下，假定k＝1来执行计算。

$\Phi =k\underset{n=1}{\Sigma }\frac{C_n{r}^{2n}}{{\lambda }_0}...\left(18\right)$

对于式子(18)，在镜头设计时可以唯一地获得相位φ的值。同时，该相位φ代表制造波长λ₀处的相位，所以由下面所述的式子(19)的关系来计算相位φ。

φ′＝φ-nλ₀...(19)

在此情况下，由式子(19)获得的相位φ′与由相位φ获得的相位的影响实际是相同的。换言之，如图11B所示，由式子(19)获得的相位φ′是当例如图11A所示的φ′除以λ₀时的余数，即由所谓的余数计算获得的值。这个相位φ′可以称为为了确定实际衍射结构的栅距而要提供的相位量。实际衍射结构的栅距是根据这个相位φ′来确定的，具体而言，如图11C所示，被确定为遵循相位φ′的形状。注意，图11A至图11C中的横坐标轴代表沿径向的位置，图11A中的纵坐标轴代表对于各个位置所需的相位量φ，图11B中的纵坐标轴代表对于每个位置由余数计算所获得的要提供的相位量φ′，图11C中的纵坐标轴代表凹槽深度d。现在，图11C中图示了确定栅距之后的闪耀形式，但是在使用楼梯形式(例如上文所述第一衍射区域51等)时，以具有预定台阶数目S的楼梯形式形成图11C所示的闪耀倾斜部分。

注意，已经进行的说明假定了在第一衍射区域51中设置的衍射结构中，如图5A所示，包含径向及其光轴方向的截面形状具有这样的衍射结构：该结构具有通过预定高度和预定宽度组形成的多个楼梯形式，一个楼梯部分内的间隔大体相同，但是本发明不限于这种情况。例如，可以形成非周期台阶形式，使得用作基准的楼梯形式的高度和/或宽度根据获取目标相位而受到细微调节，例如如图11B所示。此外，也可以形成由相位设计而确定的形式，以给具有预定波长的光束提供预定的相位差。即，截面形状可以不是仅由与水平线(所述水平线指示了用作基准的平面)平行的线形成，而是可以被形成为非周期形式，该非周期形式包括相对于所述线倾斜的线(倾斜表面)、曲线(弯曲表面)等。这方面对于下文所述的第二衍射区域52也适用。

实际上，在衍射表面上设置C₁至C₁₀等。在它们之中，如果对于C₁，内环形区的周期结构的周期数目为N_1i，中环形区的周期结构的周期数目为N_1m，要估计的最小值为f＝1.8，则例如式子(20)和(21)那样计算周期数目，并成为由最小的C₁生成的周期数目。注意，半径r是通过r＝f×NA获得的，NA在CD等情况下为0.45，在DVD等情况下为0.6。

N_1i≥4...(20)

N_1m≥3...(21)

周期结构的周期数目由于系数C₂的影响而减小，但是内环形区的周期数目N_1i的最小周期量不从其范围偏离。这是因为对于内环形区，系数C₂的影响较小。式子(17)的范围根据R的值而略有变化，但是对于式子(20)和(21)所得的值没有影响。对于中环形区，适用较大的系数C₂，使得周期数目N_1m本身可以减小，但是具有松散形式的周期结构不会减小像差。

因此，例如上述的衍射单元50构造成使得对于内环形区的周期结构的周期数目N_i和对于中环形区的周期结构的周期数目N_m具有式(20)和(21)的关系。因此，能够避免不期望的光与正常光的干扰，能够抑制不期望的光的衍射光量，并能够防止由于光电接收器部分接收到的不期望的光引起抖动等方面恶化。此外，即使在某种程度上产生了不期望的光的某个量的衍射光，也使得不期望的光的衍射级是与聚焦光的相邻衍射级不同的、具有较大衍射角差异的偏差衍射级，从而可以防止由于不期望的光在聚焦时被会聚而造成抖动等方面恶化。因此，可以在回放/记录时形成充分的光斑。

对于作为内环形区的第一衍射区域51，以及作为中环形区的第二衍射区域52，考虑了下文所述栅距限制的一种构造表现出优良的功能。即，在形成衍射结构时，如果栅距和台阶没有恒定的关系，则衍射效率可能大大降低。下面将说明栅距与台阶的联系。即，在形成衍射结构时，当考虑通过旋转工具等的切割而成形时，如图14所示，不可避免地形成有作为未切割残余物的部分x(μm)。结果，如果平均栅距为P(μm)，则假定根据理想台阶形式没有损耗的光利用效率为1，则根据由切割而实际获得的衍射结构的光利用效率I_step由下述式子(22)的关系来计算。

$I_{\mathrm{step}}={((1-\frac{s+1}{p}·x)·\frac{s}{s+1}+\frac{1}{s+1})}^2={(1-\frac{s·x}{p})}^2...\left(22\right)$

作为未切割残余物的部分x的尺寸由下述式子(23)的关系，根据旋转工具的前端的角度θ以及每个台阶的高度d/s来计算。

$x=\frac{d}{s}\tan \theta ...\left(23\right)$

如果将式子(23)代入式子(22)，则获得下述式子(24)。

$I_{\mathrm{step}}={(1-\frac{d·\tan \theta }{p})}^2...\left(24\right)$

根据式子(24)，如图15所示，可以看到光利用效率根据式(23)的x值而变化。在图15中，横坐标轴代表根据式子(23)的关系由旋转工具的前端的角度θ以及每个台阶的高度d/s计算出的、作为未切割残余物的x部分(μm)，纵坐标轴代表在根据无损耗衍射结构的光利用效率为1的情况下，根据具有x部分的衍射结构的光利用效率I_step。

现在，假定来自物镜34的返回耦合效率为I_all，用于BD等的具有第一波长的光束的衍射效率为I_dif，则来自物镜34的返回耦合效率I_all由下述式子(25)的关系来计算。

I_all＝I_dif×I_step...(25)

已知来自物镜34的返回耦合效率I_all需要约为60％，使得在假定具有第一波长的光束的衍射效率I_dif为100％的情况下，光利用效率I_step需要满足式子(26)的关系。

I_step≥0.6...(26)

因此，如图15的虚线L3所示，对于光利用效率I_step，需要确保至少0.6的光利用效率。因此，如果将式子(24)代入式子(26)，则d·tanθ/p需要满足下述式子(27)的关系。

d·tanθ/p≤0.23...(27)

现在，当假定旋转工具的前端的角度为30度(根据旋转工具的强度，这是一个合理的锐角)、最大深度为10μm时，内环形区栅距p_i需要满足下述式子(28)的关系。

p_i≥25.1[μm]...(28)

因此，在假定内环形区的半径为0.99mm(BD：f＝2.2)时，具有内环形区的周期结构的周期数目N_i需要满足下述式子(29)的关系。

N_i≤39...(29)

类似地，对于中环形区，当假定旋转工具的前端的角度为30度(根据旋转工具的强度，这是一个合理的锐角)、最大深度为7μm时，中环形区栅距p_m需要满足下述式子(30)的关系。

p_m≥17.6[μm]...(30)

因此，在假定中环形区的半径为1.43mm(BD：f＝2.2)时，具有中环形区的周期结构的周期数目N_m需要满足下述式子(31)的关系。

N_m≤25...(31)

因此，如上所述具有用作内环形区和中环形区的第一和第二衍射区域51、52的衍射单元50被构造成使得第一衍射区域51的周期结构的周期数目N_i具有式子(29)的关系，第二衍射区域52的周期结构的周期数目N_m具有式子(31)的关系。因此，可以避免形成衍射结构时的效率恶化，可以使来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，还可以获得充分的衍射效率。

实际上，上限周期数目随着半径的变化而改变。因此，如果将$\theta \cong 30$度代入式子(27)，则式子(32)和(33)的关系成立。

d_i/p_i≤0.39...(32)

d_m/P_m≤0.39...(33)

因此，即使上述内环形区的半径不是上述0.99mm，衍射单元50也被构造成使得第一衍射区域51的每个台阶的高度d_i和平均栅距p_i至少具有式子(32)的关系。因此，可以避免形成衍射结构时的效率恶化，可以使来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，还可以获得充分的衍射效率。

对于衍射单元50，即使上述中环形区的半径不是上述1.43mm，第二衍射区域52的每个台阶的高度d_m和平均栅距p_m也至少具有式子(33)的关系。因此，可以避免形成衍射结构时的效率恶化，可以使来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，还可以获得充分的衍射效率。

这样，衍射单元50构造成使得第一衍射区域51满足式子(32)，和/或第二衍射区域52满足式子(33)。结果，即使考虑到未切割残余物部分x，也可以获得充分的衍射效率。

下面将对内环形区的周期结构的周期数目和中环形区的周期结构的周期数目需要具有恒定联系的原因进行说明。

具体而言，根据式子(18)，假定具有第一波长的光束与具有第二波长的光束之间的衍射能力差在内环形区为φ_i(B-D)，具有第一波长的光束与具有第二波长的光束之间的衍射能力差在中环形区为φ_m(B-D)，则用于BD等的具有第一波长的光束与用于DVD等的具有第二波长的光束之间在内环形区和中环形区的衍射能力差由式子(34)和(35)的关系来计算。

${\phi }_{i(B-D)}=\frac{k_{1i}{C}_{1i}{\lambda }_1-k_{2i}{C}_{1i}{\lambda }_2}{0.5{\lambda }_0}...\left(34\right)$

${\phi }_{m(B-D)}=\frac{k_{1m}{C}_{1m}{\lambda }_1-k_{2m}{C}_{1m}{\lambda }_2}{0.5{\lambda }_0}...\left(35\right)$

现在，为了表现物镜34的功能，φ_i(B-D)和φ_m(B-D)的值需要相同。当这些值不相同时，像差量不会被校正。因此，为了表现物镜34的功能，下述由式子(34)和(35)导出的式子(36)需要成立。

C_1i(k_1iλ₁-k_2iλ₂)＝C_1m(k_1mλ₁-k_2mλ₂)...(36)

如果只有系数C₁由式子(34)、(35)和(36)以及对于衍射表面的上述说明所限定，则系数C₁本身限定了周期结构的周期数目。即，如果内环形区中的周期结构的周期数目为N_1i，中环形区中的周期结构的周期数目为N_1m，则N_1i和N_1m与系数C1等成比例，具体而言，式子(37)成立。

N_1i∝C_1iR_i²...(37)

N_1m∝C_1m(R_m²-R_i²)...(38)

现在，R_i代表内环形区的外径(作为内环形区与中环形区之间的边界)的半径，R代表中环形区的外径(作为中环形区与外环形区之间的边界)的半径，∝代表成比例的关系。

通过式子(36)、(37)和(38)，如果将式子(37)和(38)代入式子(36)并整理，则如下所述的式子(39)成立。

$\frac{k_{1i}{\lambda }_1-k_{2i}{\lambda }_2}{k_{1m}{\lambda }_1-k_{2m}{\lambda }_2}=\frac{N_{1m}}{N_{1i}}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left(39\right)$

现在，φ_rate定义为如下述式子(40)所示。

${\phi }_{\mathrm{rate}}=\left|\frac{k_{1i}{\lambda }_1-k_{2i}{\lambda }_2}{k_{1m}{\lambda }_1-k_{2m}{\lambda }_2}\right|...\left(40\right)$

注意，取绝对值的原因是因为根据衍射级的定义方法，对于其值没有影响。式子(39)是只适用于衍射光栅中只定义了系数C₁这一种情况的关系式。实际上还包括了系数C₂，所以考虑了将系数C₂应用于该表达式的情况。系数C₂是一般用来对温度像差特性进行校正的系数。当系数C₂是高于某个程度或低于某个程度的值时，温度像差属性恶化。尽管温度像差属性一般与物镜的焦距成比例地恶化，但是现在对于标准尺寸和f＝2.2mm的物镜，将进行以下研究。

在f＝2.2mm的情况下，0℃的三阶球差量SA3t0与35℃的三阶球差量SA3t35之间的差异ΔSA3(即ΔSA3＝SA3t0-SA3t35)对系数C₂具有恒定关系。为了对此进行说明，图16示出了当系数C₂变化时根据模拟而得的ΔSA3值的计算结果。注意，在图16中，示出了根据用f＝2.0进行的模拟的值作为f＝2.2mm情况的值。注意，在图16中，横坐标轴(x轴)代表系数C₂，纵坐标轴(y轴)代表ΔSA3。另外，在该图中，直线L4代表用最小二乘法而得的各个点的近似直线(y＝-98.611x-0.201)。

在图16中，系数C₂被取得较大，所以可以使ΔSA3较小。ΔSA3代表由于温度变化而产生的球差量，所以在实际镜头设计时，希望使该值较小。注意，图16是模拟结果，其值略有变化，但是大体上，不能获得高于该程度的灵敏度。

现在考虑通过准直透镜42某个量的行程对由温度变化造成的球差进行校正。在此情况下，温度检测机构被安装在光学拾取器3上，在期望的温度下执行由该关系式确定的预定量的准直透镜行程，从而对物镜34处产生的球差量进行校正。

常用的光学拾取器中所用的温度检测机构仅仅检测2.5℃的差异。如果产生了±0.02λrms或更大的像差，则读取情况恶化，所以0.008λrms/℃成为一个指标。在通常假定环境温度发生改变的±35℃范围内，对于物镜处产生的三阶球差量SA3，下述式子(41)的关系成立。

-0.28≤SA3≤0.28[λrms]...(41)

在式子(41)表示的范围的情况下，像差能够被校正。即使考虑了用于校正的准直行程，这个范围也是与极限接近的值。

在图16中，如果允许这样的范围，则对于C₂，下述式子(42)的关系成立。即，对于图16中的直线L4所示根据最小二乘法所得的各个点的近似直线y＝-98.611x-0.201，当假定-0.28≤SA3(＝y)≤0.28时，由x＝(y+0.201)/(-98.611)，可以获得-4.88E-3≤x≤0.801E-3。随后，x＝C₂，所以获得-4.88E-3≤C₂≤0.801E-3。图16是λ₀＝710(nm)情况下的模拟结果，所以如果以λ₀进行标准化，则下述式子(42)的关系成立。

$-6.9\le \frac{C_2}{{\lambda }_0}\le 1.1...\left(42\right)$

注意，C2可以用于过度校正，在式子(42)中，也包括了过度校正的范围。但是，当周期结构的周期数目很大时，不会获得这样的优点，在理想情况下，下式子(42′)的关系成立。即，式子(42′)根据下述方面而缩小了由式子(42)的关系所得的范围，并限定了更有效的范围。首先，当假定系数C₂满足条件C₂＞0时，系数C₂具有与系数C₁相同的符号。此时，式子(18)的相位量φ增大。相位量φ的增大必须处理周期结构的周期数目，因此周期结构的周期数目也增大。周期结构的周期数目增大意味着在制造方面不利，并表明C₂≤0是理想的范围。另外，关系ΔSA3＞0代表图16所示左上方延伸的范围，该范围是以超过了作为最佳点的ΔSA3＝0的范围。该范围将像差过度地校正到超过了最佳量，因此像差情况不利地恶化了。因此，希望ΔSA3≤0，在对于图16中的直线L4所示根据最小二乘法所得的各个点的近似直线y＝-98.611x-0.201而言有y≤0的情况下，获得了x≥-0.201/98.611＝-2.04E-3。随后，x＝C₂，因此获得了C₂≥-2.04E-3。这样，图16是λ₀＝710(nm)情况下的模拟结果，所以如果以λ₀进行标准化，则关系C₂≥-2.9λ₀成立。

$-2.9\le \frac{C_2}{{\lambda }_0}\le 0...\left({42}^{\prime }\right)$

在此情况下，系数C₂偏向于负方向，并能够抵消对于下述衍射级的温度像差的变化：该衍射级被设定为使对于BD等所用的第一波长的光束的焦距较短，并使对于CD等所用的具有第三波长的光束的焦距较长。即，如果考虑了所选择的占支配地位的衍射级的正/负方向以及系数C₁的正/负方向，则意味着在例如式(42′)的范围的情况下，温度像差的变化能够被抵消。

下面将对此进行进一步的说明。例如，说明中将假定系数C₁总是满足关系C₁≥0。当衍射表面上只定义了系数C₁时，将假定用作会聚光的衍射光的衍射级为正来进行说明。在此情况下，如果C₂×k₁＜0，则用于BD等的具有第一波长的光束的温度像差变化能够被抵消。即，如果C₂×k₁＜0，则不管对于具有第一和第三波长的光束的焦距关系如何，都能够改善温度像差特性。

下面将在这种情况下对于衍射级k₁进行说明。对于内环形区(第一衍射区域51)，如根据第一至第四方面所述那样，考虑(k_1i，k_2i，k_3i)＝(1，-1，-2)，(0，-1，-2)，(1，-2，-3)或(0，-2，-3)作为最佳构造示例。现在，对于内环形区中选择的衍射级k_1i，关系k_1i≥0成立，并且根据关系C₂＜0，可以认为温度像差特性能够被校正。

在根据对于中环形区的第一至第三方面作为最佳构造的那些组合的中环形区(第二衍射区域52)进行研究时，对于满足关系k_1m≥0的组合，关系C₂＜0成立，能够实现温度特性校正。

具体而言，在(k_1m，k_2m)＝(+1，+1)，(+1，0)，(+3，+2)或(+2，+1)的情况下，满足上述关系，实现了温度特性校正。因此，与例如(-3，-2)相比，所选衍射级的组合(k_1m，k_2m)在使不期望的光偏离的方面有利。此外，在内环形区和中环形区的衍射能力差方面，与(1，-1)相比，衍射能力差增大了，所以所选择的衍射级的组合(k_1m，k_2m)在考虑到中环形区需要许多衍射周期的问题这方面也是有利的。组合(k_1m，k_2m)＝(0，+2)，(0，-2)，(0，+1)和(0，-1)不具有温度特性校正功能，但是使用零级在制造和效率方面是有利的，所以也经常使用这些组合。

下面将对图16与式子(42)和(42′)之间的关系进行进一步说明。式子(42)可以认为是对式子(41)的范围的计算。同时，式子(42′)从下列第一和第二方面限定了该范围。首先，如果系数C₂满足关系C₂＞0，则衍射结构的周期数目增加。尽管周期数目的增加不能在很大程度上确保效果，但是绘图点位于图16中右下延长区域，因此ΔSA3也增大。从这个方面，可以理解C₂≤0是充分的范围。第二，在ΔSA3＜0的情况下，该范围是超过了作为最佳点的ΔSA3＝0的范围。因此，绘图点位于图16中左上延长区域，不能认为该方位在这种校正的方面是最佳范围，所以根据ΔSA3≤0来设定C₂的下限。

如上所述，尽管式子(42′)在操作上从例如上述各方面限定了有利的操作范围，但从上述说明可以看到，式子(42)的范围限定了理论上有利的范围。作为主要方面，从将温度特性置于具体范围内的方面来说，这样的范围可以是有利的。

下面将根据式子(42)和(42′)获得的范围对于内环形区和中环形区的周期数目进行研究。即，为了根据式子(42)和(42′)的结果抵消温度像差的变化，令根据系数C₂而增加或减少的、内环形区的周期结构的周期数目为N_2i，中环形区的周期结构的周期数目为N_2m，则下述式子(43)和(44)的关系需要成立。

$N_{2i}=\frac{C_{2i}{R_i}^4}{{\lambda }_0}...\left(43\right)$

$N_{2m}=\frac{C_{2m}({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}...\left(44\right)$

因此，对于整个周期结构的周期数目N_i和N_m，下述式子(45)和(46)的关系需要成立。

N_i＝N_1i+N_2i...(45)

N_m＝N_1m+N_2m...(46)

式子(45)和(46)本质上取正值或负值，负的周期数目表示衍射结构被翻转。但是，衍射结构发生了翻转的周期结构在制造方面存在限制，尤其是在被形成于球面上的时候。因此，对于N_i和N_m，正的范围一般可以认为是合适的范围。

根据式子(39)、(40)、(43)、(44)、(45)和(46)，下述式子(47)的关系成立。

${\phi }_{\mathrm{rate}}=\frac{N_{1m}}{N_{1i}}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left(47\right)$

对于N_1i和N_1m，式子(45)和(46)成立；如果将式子(45)和(46)代入式子(47)，则下述式子(48)的关系成立。

${\phi }_{\mathrm{rate}}=\frac{N_m-N_{2m}}{N_i-N_{2i}}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left(48\right)$

如果对式子(48)进行变形，则下述式子(49)的关系成立。

$\frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·{\phi }_{\mathrm{rate}}=\frac{N_m-N_{2m}}{N_i-N_{2i}}...\left(49\right)$

如果将式子(43)和(44)代入式子(49)，则下述式子(50)的关系成立。

$\frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·{\phi }_{\mathrm{rate}}=\frac{N_m-\frac{C_{2m}({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}}{N_i-\frac{C_{2i}{R_i}^4}{{\lambda }_0}}...\left(50\right)$

现在，关系C_{2_min}≤C₂≤C_{2_max}成立，令内环形区的C₂的最小值为C_2i-min，中环形区的C₂的最小值为C_2m-min，内环形区的C₂的最大值为C_2i-max，中环形区的C₂的最小值为C_2m-min，则根据分子和分母的最大最小关系，例如式子(51a)的关系成立。

$\frac{N_m-\frac{C_{2m\_\max }({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}}{N_i-\frac{C_{2i\_\min }{R_i}^4}{{\lambda }_0}}\le \frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·{\phi }_{\mathrm{rate}}\le \frac{N_m-\frac{C_{2m\_\min }({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}}{N_i-\frac{C_{2i\_\max }{R_i}^4}{{\lambda }_0}}...\left(51a\right)$

另外，式子(52a)和(52b)的关系也成立。

C_{2_min}＝C_{2i_min}＝C_{2m_min}...(52a)

C_{2_max}＝C_{2i_max}＝C_{2m_max}...(52b)

因此，从式子(52a)和(52b)，可以导出式子(51a)至(51b)的关系。

$\frac{N_m-\frac{C_{2\_\max }({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}}{N_i-\frac{C_{2\_\min }{R_i}^4}{{\lambda }_0}}\le \frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·{\phi }_{\mathrm{rate}}\le \frac{N_m-\frac{C_{2\_\min }({R_m}^4-{R_i}^4)}{{\lambda }_0}}{N_i-\frac{C_{2\_\max }{R_i}^4}{{\lambda }_0}}...\left(51b\right)$

现在，如果将式子(42′)应用于式子(51b)，则内环形区的周期数目N_i和中环形区的周期数目N_m具有恒定的联系，例如下述式子(53)那样。

$\frac{N_m}{N_i+2.9{R_i}^4}\le \frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·{\phi }_{\mathrm{rate}}\le \frac{N_m+2.9·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i}...\left(53\right)$

实际上，尽管式子(42′)的范围根据透镜设计而不同，但是如果该范围在式子(53)的范围内，则可以认为该范围是能够减小像差的范围。

如果形成的衍射结构超过了该范围，则可能不会减小轴上(on-axial)像差，或者温度像差特性可能恶化。注意，尽管系数C₃可能使衍射周期数目增大，但C₃不具有较大的灵活性；如果应用了不合适的值，则当从光源发射的光束中发生波长起伏时，对于波长起伏变化产生了高阶像差。结果，可能难以实现光学拾取器。

实际上，尽管用范围C₂执行过度校正没有很大优点，但是即使在式子(42)的情况下，也可以由准直透镜进行校正。在此情况下，如果将式子(42)应用于式子(52b)，则式子(54a)的关系成立。

$\left(\begin{array}{c}\frac{N_m-1.1·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i+6.9·{R_i}^4}\le \frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·\left|\frac{k_{1m}{\lambda }_1-k_{2m}{\lambda }_2}{k_{1i}{\lambda }_1-k_{2i}{\lambda }_2}\right|\le \frac{N_m+6.9·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i-1.1·{R_i}^4}\\ (\mathrm{When}{N}_i-1.1·{R_i}^4>0\end{array}\right)...\left(54a\right)$

当右侧的分母等于或小于0时，式子(54b)的关系成立。

$\left(\begin{array}{c}\frac{N_m-1.1·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i+6.9·{R_i}^4}\le \frac{{R_m}^2-{R_i}^2}{{R_i}^2}·\left|\frac{k_{1m}{\lambda }_1-k_{2m}{\lambda }_2}{k_{1i}{\lambda }_1-k_{2i}{\lambda }_2}\right|\\ (\mathrm{When}{N}_i-1.1·{R_i}^4\le 0\end{array}\right)...\left(54b\right)$

对于式子(40)的φ_rate，A_typ表示没有考虑系数C₂的情况下在衍射结构中限定的系数C₁时的φ_rate，A_min和A_max表示考虑了系数C₂的情况下φ_rate的上限和下限，它们可以例如像下述式子(55a)至(55c)那样设定。

$A_{\mathrm{typ}}=\frac{N_{1m}}{N_{1i}}·\frac{R_i^2}{R_m^2-R_i^2}...\left(55a\right)$

$A_{\min }=\frac{N_m}{N_i+2.9{R_i}^4}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left(55b\right)$

$A_{\max }=\frac{N_m+2.9·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left(55c\right)$

即，像例如式子(55a)至(55c)那样设定A_typ、A_min和A_max，由式子(40)和(53)，下述式子(56)的关系成立。

A_min≤φ_rate≤A_max...(56)

在指定物镜的周期结构的实际透镜设计中，A_min、A_max与φ_rate的关系如图17所示，其中以这样获得的A_min和A_max作为纵坐标轴，而此时的φ_rate值作为横坐标轴。还示出了A_typ。在图17中，各个点是式子(55a)、(55b)和(55c)的A_typ、A_min、A_max和φ_rate的计算结果。另外，L_Amin代表用最小二乘法根据各个A_min的点获得的近似直线，L_Amax代表用最小二乘法根据各个A_max的点获得的近似直线，L_φrate代表φ_rate-φ_rate的关系，代表斜率为1的直线。

在图17中可以确认，斜率为1并代表φ_rate-φ_rate线的L_φrate位于由代表φ_rate-A_min线的L_Amin和代表φ_rate-A_max线的L_Amax限定的范围内。由此可以确认，对于所有种类的数据，式子(56)成立，因此式子(53)成立。还可以确认，A_typ大体上处于φ_rate附近。这表明不存在根据系数C₂进行的像差校正。根据设计，可能需要根据系数C₂的校正，在此情况下，φ_rate-A_typ与φ_rate-φ_rate的相互关系可能变化。

与式子(55a)、(55b)和(55c)的设定类似，由式子(54a)，可以设定下述式子(55b′)和(55c′)。

${A_{\min }}^{\prime }=\frac{N_m-1.1·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i+6.9·{R_i}^4}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left({55b}^{\prime }\right)$

${A_{\max }}^{\prime }=\frac{N_m+6.9·({R_m}^4-{R_i}^4)}{N_i-1.1·{R_i}^4}·\frac{{R_i}^2}{{R_m}^2-{R_i}^2}...\left({55c}^{\prime }\right)$

所设定的式子(55b′)和(55c′)使得根据式子(40)和(54a)，式子(56′)的关系成立。

A_min′≤φ_rate≤A_max′...(56′)

图18示出了A_min′、A_max′与φ_rate的关系，其中以这样获得的A_min′和A_max′作为纵坐标轴，而此时的φ_rate值作为横坐标轴。还示出了A_typ。在图18中，各个点是式子(55a)、(55b′)和(55c′)的A_typ、A_min′、A_max′和φ_rate的计算结果。另外，L_Amin′代表用最小二乘法根据各个A_min′的点获得的近似直线，L_Amax′代表用最小二乘法根据各个A_max′的点获得的近似直线，L_φrate代表φ_rate-φ_rate的关系，代表斜率为1的直线。在图18中，与图17类似，可以确认，L_φrate位于由L_Amin和L_Amax限定的范围内。由此可以确认，对于所有种类的数据，式子(56′)成立。

在实际的透镜系统中，式子(56)和(56′)的范围随着各种参数(例如透镜焦距、放大率等)而变化，但是式子(56)和(56′)的推导是由实际使用的最佳光学系统来执行的。因此这不会偏离式子(56)和(56′)的范围。

因此，衍射单元50构造成使得第一和第二衍射区域51和52满足式子(56)或(56′)，即满足式子(54a)或(53)。因此，可以减小温度改变时的像差量。

对于占支配地位(即对于第一衍射区域51具有最大衍射效率)的第一波长的衍射级k_1i和第二波长的衍射级k_2i的组合(k_1i，k_2i)，占支配地位(即对于第二衍射区域52具有最大衍射效率)的第一波长的衍射级k_1m和第二波长的衍射级k_2m的组合(k_1m，k_2m)，下述式子(57)的关系成立，获得了如下优点。换言之，衍射级组合(k_1i，k_2i)和衍射级组合(k_1m，k_2m)不一定要完全相同。

(k_1i，k_2i)≠(k_1m，k_2m)...(57)

这是因为如果这些组合相同，则k_3i和k_3m也可能相同；而即使这些组合不同，则中环形区中的效率在k_3m之后的k_3m′变得与k_3i相同。如果雕刻具有7μm或更深的深结构的衍射光栅，可以避免这种情况，但是这种衍射结构造成效率大大恶化。如果关系k_3i＝k_3m或k_3i＝k_3m′成立，则中环形区中对第三波长的孔径限制不能被适当地执行。相反，构造成使得第一和第二衍射区域51和52满足式子(57)，因此可以防止衍射效率恶化。此外，通过中环形区，可以对具有第三波长的光束执行适当的孔径限制。

尽管上文的说明针对的是第一和第二衍射区域51、52的衍射表面构造成单一周期结构的示例，但是本发明不限于单一周期结构的构造。即，构成衍射单元50的第一和第二衍射区域中形成的第一和第二衍射结构可以被形成为多个(例如两个或更多个)基本周期结构彼此叠加的结构。

现在将针对多个(例如两个或更多个)基本结构彼此叠加的结构(下文中也称为“重叠”)进行说明。衍射结构(例如上述第一至第三衍射结构)可以给各个波长的光束提供预定的光程差，从而发射衍射光，使得对于上述各波长的衍射级的衍射光占支配地位。在被看作是提供光程差的光程差提供结构时，衍射结构可以通过将下述基本结构彼此重叠而形成：具有发射预定衍射光的功能的基本结构，以及具有发射另一预定衍射光的功能的基本结构。

例如，如图20A-20C所示，假定复合衍射结构72中第一基本结构70和第二基本结构71彼此重叠。第一基本结构70构造成使得预定衍射级对于各个波长占支配地位，第二基本结构71构造成使得预定衍射级对于各个波长占支配地位。这种复合衍射结构72给各个波长的光束提供了预定的光程差，使得能够执行与经过具有第一基本结构70的衍射结构和具有第二基本结构71的衍射结构的情况相同的功能。

在考虑到将重叠结构应用于上述第一衍射结构时，如果重叠结构以下述方式形成，则会获得与上述描述相同的效果。即，可以将复合衍射结构72应用于内环形区，在该复合衍射结构中，由第一基本结构70选择的衍射级组合是(k_1iB1，k_2iB1)＝(k_1i，k_2i)，由第二基本结构71选择的衍射级组合是(k_1iB2，k_2iB2)＝(0，0)。通过这样的复合衍射结构72，上述第一衍射区域51中形成的周期结构是第一基本结构70，而满足上述条件的第二衍射结构71重叠在第一基本结构70上。换言之，第二基本结构71构造成使得对于第一和第二波长，零级光占支配地位，所以可以认为这种复合衍射结构72对于第一和第二波长只表现出了根据第一基本结构70的功能。具有第三波长的光束受到根据所重叠的第一基本结构70的功能和根据第二基本结构71的功能的影响。具体而言，具有第三波长的光束受到与下述情况中相同的操作的影响：第一基本结构70发射衍射光使得衍射级k_3iB1的衍射光占支配地位，然后第二基本结构71发射衍射光使得衍射级k_3iB2的衍射光占支配地位。换言之，具有第三波长的光束受到根据第一衍射结构70的衍射角的影响以及根据第二基本结构71的衍射角的影响。现在假定产生衍射光使得经过形成第一基本结构70的区域的、具有第一、第二和第三波长的光束的衍射级k_1iB1，k_2iB1和k_3iB1的衍射光占支配地位，即，具有最大的衍射效率。另外，假定产生衍射光使得经过形成第二基本结构71的区域的、具有第一、第二和第三波长的光束的衍射级k_1iB2，k_2iB2和k_3iB2的衍射光占支配地位。将(k_1iB1，k_2iB1)设定为“＝(k_1i，k_2i)”的原因是组合(k_1iB1，k_2iB1)是根据与上述组合(k_1i，k_2i)相同的方面而选择的。K_3iB1和k_3iB2是任意的，并选择合适和最佳的衍射级。假定k_3iB2是并非零级的衍射级。这是因为如果k_3iB2是零级，则在考虑到上述第二基本结构71的情况下意味着平面形状，所以确定这些结构不是彼此大体上重叠的。

因此，衍射单元50(其组成应用本发明的光学拾取器3)的内环形区中形成的第一衍射结构可以以作为光程差提供结构的复合衍射结构72的形式来构造，在光程差提供结构中，至少第一基本结构70和第二基本结构71被形成为彼此重叠。在此情况下，第一基本结构70是周期结构，其中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，第一基本结构70也被构造成光程差提供结构，该结构提供光程差以对于第一和第二波长发射与被会聚的衍射级(k_1i，k_2i)(已经参照第一衍射区域51而说明)相同的衍射级(k_1iB1，k_2iB1)的衍射光。第二基本结构71被构造成光程差提供结构以发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第一波长的光束的零级衍射光占支配地位，并发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第二波长的光束的零级衍射光占支配地位。第二基本结构71构造成提供光程差，以发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第三波长的光束中零级之外的级次的衍射光占支配地位。第一基本结构70构造成使得式子(20)、(29)、(56)或(56′)成立。在此情况下，对于每个式子，N_i代表第一基本结构70中的周期结构的周期数目。

具有这种重叠结构的内环形区构造成使得式子(20)、(29)、(56)或(56′)成立，使得能够表现出与上述第一衍射区域51中相同的效果。即，具有这种重叠结构的内环形区满足式子(20)，因此能够避免不期望的光和正常光的干扰，能够抑制不期望的光的光量，或能够通过将作为不期望的光的衍射光的衍射级设定成与正常光的衍射级偏离的衍射级而使光电接收器部分不接收不期望的光，并能够防止抖动等方面的恶化。此外，还满足式子(29)，所以能够避免形成衍射结构时的效率恶化，并能够获得充分的衍射效率。另外，具有这种重叠结构的内环形区还满足式子(56)或(56′)，所以能够减小温度改变时的像差量。

类似地，衍射单元50(应用了本发明的光学拾取器3的组成部分)的中环形区中形成的第二衍射结构可以以作为光程差提供结构的复合衍射结构72的形式来构造，在光程差提供结构中，至少第一基本结构70和第二基本结构71被形成为彼此重叠。在此情况下，第一基本结构70是周期结构，其中，具有凹凸形状的单元周期结构沿各个环形区的径向连续形成，第一基本结构70也被构造成光程差提供结构，该结构提供光程差以对于第一和第二波长发射与被会聚的衍射级(k_1m，k_2m)(已经参照第二衍射区域52而说明)相同的衍射级(k_1mB1，k_2mB1)的衍射光。现在，设产生衍射光使得经过设置了第一基本结构70的区域的具有第一和第二波长的光束的衍射级k_1mB1和k_1mB2的衍射光占支配地位，即具有最大的衍射效率。第二基本结构71构造为光程差提供结构，以发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第一波长的光束中的零级衍射光占支配地位，并发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第二波长的光束中的零级衍射光占支配地位。第二基本结构71构造成提供光程差，以发射衍射光使得经过第二基本结构71的具有第三波长的光束中零级之外的级次的衍射光占支配地位。第一基本结构70构造成使得式子(21)、(31)、(56)或(56′)成立。在此情况下，对于每个式子，N_m代表第一基本结构70中的周期结构的周期数目。

具有这种重叠结构的中环形区构造成使得式子(21)、(31)、(56)或(56′)成立，使得能够表现出与上述第二衍射区域52中相同的效果。即，具有这种重叠结构的中环形区满足式子(21)，因此能够避免不期望的光和正常光的干扰，能够抑制不期望的光的光量，或能够通过将作为不期望的光的衍射光的衍射级设定成与正常光的衍射级偏离的衍射级而使光电接收器部分不接收不期望的光，并能够防止抖动等方面的恶化。此外，还满足式子(31)，所以能够避免形成衍射结构时的效率恶化，并能够获得充分的衍射效率。另外，具有这种重叠结构的中环形区还满足式子(56)或(56′)，所以能够减小温度改变时的像差量。

作为外环形区的第三衍射区域53具有第三衍射结构，第三衍射结构与形成在环形区形状中具有预定深度的第一和第二衍射结构不同，第三衍射区域53构造成发射经过该区域的具有第一波长的光束的衍射光，使得通过物镜34被会聚以在第一光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位，即相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。

利用第三衍射结构，第三衍射区域53还发射经过该区域的具有第二波长的光束的衍射光，使得与通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级不同的衍射级的衍射光占支配地位，即相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。换言之，在下文所述的闪耀操作等中，利用第三衍射结构，第三衍射区域53发射经过该区域的具有第二波长的光束的衍射光，使得通过物镜34第二光盘的信号记录面上未形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位。注意，利用第三衍射结构，第三衍射区域53能够充分降低通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级的衍射光的衍射效率。

利用第三衍射结构，第三衍射区域53还发射经过该区域的具有第三波长的光束的衍射光，使得与通过物镜34被会聚以在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑的衍射级不同的衍射级的衍射光占支配地位，即相对于其他衍射级的衍射光表现出最大的衍射效率。换言之，在下文所述的闪耀操作等中，利用第三衍射结构，第三衍射区域53发射经过该区域的具有第三波长的光束的衍射光，使得通过物镜34在第三光盘的信号记录面上未形成合适的光斑的衍射级的衍射光占支配地位。注意，利用第三衍射结构，第三衍射区域53能够充分降低通过物镜34被会聚以在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑的、具有第三波长的光束的衍射级的衍射光的衍射效率。

这样，第三衍射区域具有的衍射结构使得对于各个波长的光束，预定衍射级的衍射光占支配地位。因此，当经过第三衍射区域53并成为预定衍射级的衍射光的第一波长的光束由物镜34会聚在相应光盘的信号记录面上时，可以球差可以得到校正并减小。

第三衍射区域53被构造成对于具有第一波长的光束具有上述功能，并构造成对于具有第二和第三波长的光束，考虑到闪耀等的影响，使经过该区域并且未被通过物镜34会聚在第二和第三光盘的信号记录面上的衍射级的衍射光占支配地位。因此，即使经过第三衍射区域53的具有第二和第三波长的光束被输入到物镜34，也几乎不会影响第二和第三光盘的信号记录面。换言之，第三衍射区域53可以用来将经过该区域并由物镜34会聚到信号记录面上的、具有第二和第三波长的光束的光量显著降低到大约为零，并使具有第二波长的光束受到孔径限制。注意，第三衍射区域53可以用来与上述第二衍射区域52一起对第三波长的光束执行孔径限制。

另外，上述第二衍射区域52被以这样的尺寸形成：该尺寸使得经过该区域的具有第二波长的光束被以与受到约NA＝0.6的孔径限制的光束相同的状态输入到物镜34。第二衍射区域52的外侧形成的第三衍射区域53并不通过物镜34将经过其的具有第二波长的光束会聚在光盘上。因此，包括如上所述构造的第二和第三衍射区域52、53的衍射单元50用来对具有第二波长的光束以大约NA＝0.6执行孔径限制。其构造使得衍射单元50以大约0.6的数值孔径NA对具有第二波长的光束执行孔径限制，但上述构造所限制的数值孔径不限于这个值。

上述第三衍射区域53被以这样的尺寸形成：该尺寸使得经过该区域的具有第一波长的光束被以与受到约NA＝0.85的孔径限制的光束相同的状态输入到物镜34。第三衍射区域53的外侧并不形成衍射结构，所以经过第三衍射区域53的具有第一波长的光束不通过物镜34被会聚在第一光盘上。具有如上所述构造的第三衍射区域53的衍射单元50用来对具有第一波长的光束以大约NA＝0.85执行孔径限制。注意，对于经过第三衍射区域53的具有第一波长的光束，第1和第4衍射级的光占支配地位，所以经过第三衍射区域53外侧的区域透射的零级光几乎从来不经过物镜34会聚到第一光盘上，但是在零级光经过物镜34并被会聚到第一光盘上的情况下，可以通过下述方式设置一个构造来执行孔径限制：在第三衍射区域53外侧的区域中设置用于阻挡光束经过的屏蔽部分或者具有衍射结构的衍射区域，在该衍射结构中，经过其并通过物镜34会聚在第一光盘上的衍射级之外的衍射级的光束占支配地位。已经作出了一种构造，其中，衍射单元50对于具有第一波长的光束以大约0.85的数值孔径NA执行孔径限制，但上述构造所限制的数值孔径不限于这个值。

具体而言，如图4A、4B和5C所示，第三衍射区域53形成为以光轴为中心的环形区形状，该环形区的截面被形成为相对于基准表面具有预定深度d的闪耀形状。

对于作为外环形区的第三衍射区域53，如上所述使用闪耀结构。这是因为对于设在最外侧的外环形区，透镜弯曲表面具有最陡峭的曲率，所以闪耀结构之外的结构在制造方面是不利的。另外，不需要考虑诸如上述不期望的光、效率等问题，所以通过闪耀结构可以获得充分的性能。下面将对要选择的各个衍射级进行说明。

在第三衍射区域53发射衍射光使得经过该区域的具有第一波长的光束的衍射级k_1o的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、发射衍射光使得经过该区域的具有第二波长的光束的衍射级k_2o的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)、并发射衍射光使得经过该区域的具有第三波长的光束的衍射级k_3o的衍射光占支配地位(即衍射效率最大)的情况下，当选择衍射级k_1o、k_2o和k_3o时，考虑衍射效率以及第一波长的衍射级就应当足够了。

这是因为具有预定衍射效率的第二和第三波长的会聚点受到闪耀，从而偏移形成图像的状态，使得能够充分减小要被会聚在第二和第三光盘的信号记录面上的光束的光量，所以灵活性较高，缓解了条件。

从上述方面出发，利用第三衍射区域53，选择预定的衍射级k_1o、k_2o和k_3o就足够了。例如像下文所述的示例1那样，在(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+4，+2，+2)的情况下，满足了上述方面，并能够获得相应的效率。

现在将对用第三衍射区域53进行的闪耀，以及该区域的构造进行说明。对于第一衍射区域51的上述说明，已针对下述情况进行了说明：需要满足上述关系式$({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_2\times k_{2x})/(t_1-t_2)\cong ({\lambda }_1\times k_{1x}-{\lambda }_3\times k_{3x})/(t_1-t_3)$，但是对于第三衍射区域53也考虑该关系式(假定对于外环形区的该关系式中k_1x、k_2x和k_3x中的x为x＝o)。对于用作外环形区的第三衍射区域53，在如上所述考虑到生成在高衍射效率的状态下被通过物镜34会聚以在第一光盘的信号记录面上形成合适的光斑的、具有第一波长的光束的衍射级k_o的衍射光的功能时，要画出的P_λ1需要位于设计直线上。此外，为了对第二波长、第三波长、或者第二和第三波长执行闪耀，还需要选择设计直线以有意地使P_λ2、P_λ3与该设计直线分开。

即，根据使P_λ2偏离的设计直线来构造物镜34，使得第二波长的光束的有关衍射级的衍射光能够从焦点被成像在第二光盘的信号记录面上的状态偏移，要被会聚在第二光盘的信号记录面上的、第二波长的光束的光量可被显著减少。因此能够可靠和有利地执行对于第二波长的光束的孔径限制。即，根据使P_λ3偏离的设计直线来构造物镜34，使得第三波长的光束的有关衍射级的衍射光能够从焦点被成像在第三光盘的信号记录面上的状态偏移，要被会聚在第三光盘的信号记录面上的、第三波长的光束的光量可被显著减少。因此能够可靠和有利地执行对于第三波长的光束的孔径限制。根据使P_λ2和P_λ3偏离的设计直线来构造物镜34，使得能够获得上述这两种效果，即，通过该构造，要被会聚在相应光盘的信号记录面上的、第二和第三波长的光束的光量可被显著减少。

具体而言，在例如图21所示的(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+4，+2，+2)的情况下，P_λ2和P_λ3都从设计直线L₂₃偏离，所以除了能够根据在第三衍射区域53中形成的衍射结构而降低具有第二和第三波长的有关衍射级的衍射光的衍射效率这种最初希望的效果之外，还能获得闪耀效果。根据这种构造，分别被输入到第二和第三光盘的具有第二和第三波长的光束的光量可以被进一步抑制。

作为衍射单元50具有作为内环形区的第一衍射区域51、作为中环形区的第二衍射区域52和作为外环形区的第三衍射区域53的一种具体示例，表4和下述的表5示出了对于各个波长的光束成为占支配地位的衍射级的那个衍射光的衍射级、以及该衍射级的衍射光的衍射效率，其中列出了与闪耀形式或楼梯形式的深度d和台阶数目S有关的具体数值。注意，表4示出了衍射单元50的示例1，而表5示出了衍射单元50的示例2。在表4和表5中，k₁代表各个环形区处具有第一波长的光束的衍射效率达到最大值的衍射级(k_1i，k_1m，k_1o)，即通过物镜34进行会聚使得在第一光盘的信号记录面上合适地形成光斑的那些衍射级；eff₁代表具有第一波长的光束的有关衍射级(k_1i，k_1m，k_1o)的衍射效率；k₂代表具有第二波长的光束的衍射效率达到最大值时的衍射级(k_2i，k_2m，k_2o)，尤其是内环形区和中环形区处通过物镜34进行会聚以在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑时的那些衍射级；eff₂代表具有第二波长的光束的有关衍射级(k_2i，k_2m，k_2o)的衍射效率；k₃代表具有第三波长的光束的衍射效率达到最大值时的衍射级(k_3i，k_3m，k_3o)，尤其是内环形区处通过物镜34进行会聚以在第三光盘的信号记录面上合适地形成光斑时的那些衍射级；eff₃代表具有第三波长的光束的有关衍射级(k_3i，k_3m，k_3o)的衍射效率；d代表各个衍射区域的凹槽深度，S代表在楼梯形式的情况下的台阶数目，在闪耀形式的情况下为“∞”。在表4和表5中，“*”表示根据上述闪耀，效率不会造成问题的状态。

表4

示例1：各个区的衍射效率、衍射级、深度和台阶数目

  K1  eff₁  K2  eff₂  K3  eff₃  d[μm]  s  内环形区  1  0.81  -1  0.62  -2  0.57  3.8  4  中环形区  3  0.96  2  0.93  2  *  2.4  ∞  外环形区  4  1.0  2  *  2  *  3.1  ∞

*表示根据闪耀，效率不会造成问题的状态

现在将说明表4所示的示例1。对于示例1的内环形区，如表4所示，当以凹槽深度d＝3.8(μm)和台阶数目S＝4形成楼梯形式时，具有第一波长的光束的衍射级k_1i＝+1的衍射效率为eff₁＝0.81，具有第二波长的光束的衍射级k_2i＝-1的衍射效率为eff₂＝0.62，具有第三波长的光束的衍射级k_3i＝-2的衍射效率为eff₃＝0.57。对于示例1的内环形区已经参照图9A至图9C进行了更多具体说明，因此将略去其详细描述。

对于示例1的中环形区，如表4所示，当使用凹槽深度d＝2.4(μm)形成闪耀形式(S＝∞)时，具有第一波长的光束的衍射级k_1m＝+3的衍射效率为eff₁＝0.96，具有第二波长的光束的衍射级k_2m＝+2的衍射效率为eff₂＝0.93。经过该区域的具有第三波长的光束中占支配地位的(即衍射效率最大)衍射级k_3m＝+2的衍射效率eff₃约为0.4，但这对图像形成没有影响，因为光斑受到闪耀，如参照图19所说明的那样。

下面将参照图22A至图22C具体对示例1的中环形区进行更详细的说明。图22A的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第一波长的光束的+3级衍射光的衍射效率的变化。图22B的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第二波长的光束的+2级衍射光的衍射效率的变化。图22C的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第三波长的光束的+2级衍射光的衍射效率的变化。在图22A至22C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。在横坐标轴为2400nm的位置处，如图22A所示，eff₁为0.96；如图22B所示，eff₂为0.93；如图22C所示，eff₃约为0.4，但是光斑不受到闪耀。

另外，对于上述示例1的中环形区，由于物镜设计为对第三波长表现出闪耀，以表示保护层厚度的垂直轴为Y轴的情况下的倾斜度以及Y交点位置而相对于(波长×衍射级)与保护层的厚度的关系的设计直线发生偏离。因此，以这样的设计直线为基础的合适物镜设计使得具有第三波长的光束的光量能够被进一步抑制，并能够对具有第三波长的光束执行良好的孔径限制。具体而言，如图19所示，示例1的中环形区具有由L₂₂表示的设计直线，该直线是通过绘制衍射级(k_1m，k_2m，k_3m)＝(+3，+2，+2)处的点P_λ1，P_λ2和P_λ3而设定的。在图19中，第一波长的设计点P_λ1和第二波长的设计点P_λ2位于设计直线L₂₂上，所以衍射级k_1m和k_2m的衍射光的像差大致为零。同时，第三波长的绘制点P_λ3显著偏离零像差设计点，表明存在上述的闪耀。注意，在图19中，只示出了k_3m＝+2的点，但是第三波长的其他级次也以同样方式偏离设计直线L₂₂。因此，第三波长中存在未校正的像差，因此经过中环形区的、被输入到第三光盘但未被成像在信号记录面上的具有第三波长的光束的光量能够得到抑制。结果，不管如图22A至22C所示具有第三波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.45)。

另外，对于示例1的外环形区，如表4所示，当具有凹槽深度d＝3.1(μm)的闪耀形式(S＝∞)时，具有第一波长的光束的衍射级k_1o＝+4的衍射效率为eff₁＝1.0。另外，经过该区域的具有第二波长的光束中占支配地位(即具有最大衍射效率)的衍射级k_2o＝+2的衍射效率eff₂约为0.6，但这对于图像形成没有贡献，因为光斑如上文参照图21所述受到了闪耀。此外，经过该区域的具有第三波长的光束中占支配地位(即具有最大衍射效率)的衍射级k_3o＝+2的衍射效率eff₃约为1.0，但这对于图像形成没有贡献，因为光斑如上文参照图21所述受到了闪耀。

下面将参照图23A至图23C具体对示例1的外环形区进行更详细的说明。图23A的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第一波长的光束的+4级衍射光的衍射效率的变化。图23B的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第二波长的光束的+2级衍射光的衍射效率的变化。图23C的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第三波长的光束的+2级衍射光的衍射效率的变化。在图23A至23C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。在横坐标轴为3100nm的位置处，如图23A所示，eff₁为1.0；如图23B所示，eff₂为大约0.6，但是光斑不受到闪耀。另外，如图23C所示，eff₃约为1.0，但是光斑不受到闪耀。

另外，对于上述示例1的外环形区，以与上述示例1的中环形区相同的方式，构造成使得偏离物镜的设计直线，并对第二和第三波长执行闪耀以执行良好的孔径限制。具体而言，如图21所示，示例1的外环形区具有由L₂₃表示的设计直线，该直线是通过绘制衍射级(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+4，+2，+2)处的点P_λ1，P_λ2和P_λ3而设定的。在图21中，第一波长的设计点P_λ1位于设计直线L₂₃上，所以衍射级k_1o的衍射光的像差大致为零。同时，第二和第三波长的绘制点P_λ2和P_λ3显著偏离零像差设计点，表明存在上述的闪耀。注意，在图21中，只示出了(k_2o，k_3o)＝(+2，+2)的点，但是第二和第三波长的其他级次也以同样方式偏离设计直线L₂₃。因此，第二波长中存在未校正的像差，因此经过外环形区的、被输入到第二和第三光盘但未被成像在信号记录面上的具有第二和第三波长的光束的光量能够得到抑制。结果，不管如图23A至23C所示具有第二波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.6)。另外，不管如图23A至23C所示具有第三波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.45)。

如上所述，对于示例1以及下述示例2的外环形区，衍射表面是闪耀的，所以根据这种构造，即使如下文所述在物镜的一个表面上设置衍射单元，也可以由于处于外环形区而较为容易地在处于透镜周边处的弯曲表面(具有陡峭斜率的透镜表面)处形成衍射凹槽。

下面将说明表5所示的示例2。

表5

示例2：各个环形区的衍射效率、衍射级、深度和台阶数目

  K1  eff₁  K2  Eff₂  K3  eff₃  d[μm]  s  内环形区  0  0.98  -1  0.78  -2  0.39  6.9  3  中环形区  0  0.96  -1  0.81  -3  *  11.65  5  外环形区  1  1.0  1  *  1  *  0.8  ∞

*表示根据闪耀，效率不造成问题的状态。

对于示例2的内环形区，如表5所示，当以凹槽深度d＝6.9(μm)和台阶数目S＝3形成楼梯形式时，具有第一波长的光束的衍射级k_1i＝0的衍射效率为eff₁＝0.98，具有第二波长的光束的衍射级k_2i＝-1的衍射效率为eff₂＝0.78，具有第三波长的光束的衍射级k_3i＝-2的衍射效率为eff₃＝0.39。

下面将参照图24A至图24C具体对示例2的内环形区进行更详细的说明。图24A的示意图示出了当具有台阶数目S＝3的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第一波长的光束的零级衍射光的衍射效率的变化。图24B的示意图示出了当具有台阶数目S＝3的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第二波长的光束的-1级衍射光的衍射效率的变化。图24C的示意图示出了当具有台阶数目S＝3的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第三波长的光束的-2级衍射光的衍射效率的变化。在图24A至24C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。在横坐标轴为6900nm的位置处，如图24A所示，eff₁为0.98；如图24B所示，eff₂为0.78；如图24C所示，eff₃约为0.39。

注意对于示例2的内环形区，所选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)＝(0，-1，-2)满足上述关系式(9)(认为该关系式中k_1x，k_2x和k_3x的x为x＝i)，并且是能够校正和减小各个光盘的信号记录面上的球差的衍射级。具体而言，如图27所示，点P_λ1，P_λ2和P_λ3共线地位于直线L₂₄上，该直线大体上是设计直线。严格来说，以与上文参照图7所述相同的方式，第二和第三波长λ₂和λ₃以发散光的形式输入，所以这些点完全位于一条直线上。

对于示例2的中环形区，如表5所示，当使用具有凹槽深度d＝11.65(μm)的楼梯形式(S＝5)时，具有第一波长的光束的衍射级k_1m＝0的衍射效率为eff₁＝0.96，具有第二波长的光束的衍射级k_2m＝-1的衍射效率为eff₂＝0.81。另外，经过该区域的具有第三波长的光束中占支配地位(即具有最大衍射效率)的衍射级k_3m＝-3的衍射效率eff₃约为0.4，但这对于图像形成没有贡献，因为光斑如上所述受到了闪耀(见图28)。

下面将参照图25A至图25C具体对示例2的中环形区进行更详细的说明。图25A的示意图示出了当具有台阶数目S＝5的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第一波长的光束的零级衍射光的衍射效率的变化。图25B的示意图示出了当具有台阶数目S＝5的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第二波长的光束的-1级衍射光的衍射效率的变化。图25C的示意图示出了当具有台阶数目S＝5的楼梯形式中凹槽深度d变化时，具有第三波长的光束的-3级衍射光的衍射效率的变化。在图25A至25C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。在横坐标轴为11650nm的位置处，如图25A所示，eff₁为0.96；如图25B所示，eff₂为大约0.81；如图25C所示，eff₃约为0.4，但是光斑不受到闪耀。

另外，对于上述示例2的中环形区，以与上述示例1的中环形区相同的方式，构造成使得偏离物镜的设计直线，并对第三波长执行闪耀以执行良好的孔径限制。具体而言，如图28所示，示例2的中环形区具有由L₂₅表示的设计直线，该直线是通过绘制衍射级(k_1m，k_2m，k_3m)＝(0，-1，-3)处的点P_λ1，P_λ2和P_λ3而设定的。在图28中，第一波长的设计点P_λ1和第二波长的设计点P_λ2位于设计直线L₂₅上，所以衍射级k_1m和k_2m的衍射光的像差大致为零。同时，第三波长的绘制点P_λ3显著偏离零像差设计点，表明存在上述的闪耀。注意，在图28中，只示出了k_3m＝-3的点，但是第三波长的其他级次也以同样方式偏离设计直线L₂₅。因此，第三波长中存在未校正的像差，因此经过中环形区的、被输入到第三光盘但未被成像在信号记录面上的具有第三波长的光束的光量能够得到抑制。结果，不管如图25A至25C所示具有第三波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.45)。

另外，对于示例2的外环形区，如表5所示，当使用具有凹槽深度d＝0.8(μm)的闪耀形式(S＝∞)时，具有第一波长的光束的衍射级k_1o＝+1的衍射效率为eff₁＝1.0。经过该区域的具有第二波长的光束中占支配地位(即具有最大衍射效率)的衍射级k_2o＝+1的衍射效率eff₂约为0.6，但这对于图像形成没有贡献，因为光斑如上所述受到了闪耀(见图41A和图41B)。此外，经过该区域的具有第三波长的光束中占支配地位(即具有最大衍射效率)的衍射级k_3o＝+1的衍射效率eff₃约为0.4，但这对于图像形成没有贡献，因为光斑如上所述受到了闪耀。

下面将参照图26A至图26C具体对示例2的外环形区进行更详细的说明。图26A的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第一波长的光束的+1级衍射光的衍射效率的变化。图26B的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第二波长的光束中+1级衍射光的衍射效率的变化和作为不期望的光的零级衍射光的衍射效率的变化。图26C的示意图示出了当具有台阶数目S＝∞的闪耀形式中凹槽深度d变化时，具有第三波长的光束中+1级衍射光的衍射效率的变化和作为不期望的光的0级衍射光的衍射效率的变化。在图26A至26C中，横坐标轴代表凹槽深度(nm)，纵坐标轴代表衍射效率(光强度)。在横坐标轴为800nm的位置处，如图26A所示，eff₁为1.0；如图26B所示，eff₂为大约0.6，但光斑不受到闪耀；如图26C所示，eff₃约为0.4，但是光斑不受到闪耀。

另外，对于上述示例2的外环形区，以与上述示例1的外环形区相同的方式，构造成使得偏离物镜的设计直线，并对第二和第三波长执行闪耀以执行良好的孔径限制。具体而言，如图29所示，示例2的外环形区具有由L₂₆表示的设计直线，该直线是通过绘制衍射级(k_1o，k_2o，k_3o)＝(+1，+1，+1)处的点P_λ1，P_λ2和P_λ3而设定的。在图29中，第一波长的设计点P_λ1位于设计直线L₂₆上，所以衍射级k_1o的衍射光的像差大致为零。同时，第二和第三波长的绘制点P_λ2和P_λ3显著偏离零像差设计点，表明存在上述的闪耀。注意，在图29中，只示出了(k_2o，k_3o)＝(+1，+1)的点，但是第二和第三波长的其他级次(例如零级)也以同样方式偏离设计直线L₂₆。因此，第二和第三波长中存在未校正的像差，因此经过外环形区的、被输入到第二和第三光盘但未被成像在信号记录面上的具有第二和第三波长的光束的光量能够得到抑制。结果，不管如图26A至26C所示具有第二波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.6)。另外，不管如图26A至26C所示具有第三波长的光束的衍射效率如何，光束都对于图像形成没有贡献，因此能够实现合适的孔径限制(NA＝0.45)。

在具有这样的内环形区、中环形区和外环形区的示例1和示例2的衍射单元中，满足式子(14)的关系，全部环形区对于各个波长都有优良的衍射效率。因此，能够获得充分的效率，并能够确保消除不期望的光带来的问题。另外，如上所述，内环形区以台阶形状(楼梯形式)形成，外环形区以闪耀形式形成，这在制造方面也是有利的结构。

下面，对于作为内环形区的第一衍射区域51和作为中环形区的第二衍射区域52，将通过列出由式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56′)限定的参数的具体数值，参照示例3至7进行说明。表6通过列出具体数值而示出了各个示例中不期望的光的偏差量等，这些具体数值关于：第一衍射区域的第一衍射结构中周期结构的周期数目N_i，第二衍射区域的第二衍射结构中周期结构的周期数目N_m，φ_rate和A_typ。注意，与作为外环形区的第三衍射区域53有关的具体数值将被略去，并确认式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56′)的效果。

在表6中，k₁代表内环形区处具有第一波长的光束的衍射级(k_1i，k_1m)，即通过物镜34被会聚以在第一光盘的信号记录面上合适地形成光斑的那些衍射级；N_i代表第一衍射区域的第一衍射结构中周期结构的周期数目；k₂代表中环形区处具有第二波长的光束的衍射级(k_2i，k_2m)，即通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上合适地形成光斑的那些衍射级；N_m代表第二衍射区域的第二衍射结构中周期结构的周期数目；φ_rate代表由式子(40)计算的值；R_i代表第一内环形区的外径的半径[mm]；R_m代表中环形区的外径的半径[mm]；A_min′代表由式子(55b′)计算的值；A_typ代表由式子(55a)计算的值；A_max′代表由式子(55c′)计算的值；Δ代表不期望的光的偏差量，RMS代表三波长残余像差。在表6中，还示出了用于与示例3至7进行比较的比较示例1至3的各个值。

表6

对于实际设计，衍射级、衍射光栅的周期数目、φ_rate、A_max′、A_min′、不期望的光的偏差量、总的三波长残余像差量

现在将对表6所示的示例3至7以及比较示例1至3进行说明。

如表6所示，在示例3中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为12，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-1，周期结构的周期数目N_m为12，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.62，A_min′＝0.85，A_typ＝1.35，A_max′＝2.60，不期望的光的偏差量Δ为362(μm)、三波长残余像差RMS为16.6(mλrms)。

在示例4中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为13，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为7，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝0.81，A_min′＝0.42，A_typ＝0.73，A_max′＝1.83，不期望的光的偏差量Δ为412(μm)、三波长残余像差RMS为20.7(mλrms)。

在示例5中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为33，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为9，外径的半径R_m为1.24(mm)。在此情况下，φ_rate＝0.50，A_min′＝0.35，A_typ＝0.51，A_max′＝1.07，不期望的光的偏差量Δ为846(μm)、三波长残余像差RMS为34.3(mλrms)。

在示例6中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为12，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为12，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.31，A_min′＝0.85，A_typ＝1.35，A_max′＝2.60，不期望的光的偏差量Δ为533(μm)、三波长残余像差RMS为16.8(mλrms)。

在示例7中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为9，外径的半径R_i为1.04(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为6，外径的半径R_m为1.37(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.00，A_min′＝0.27，A_typ＝0.91，A_max′＝3.92，不期望的光的偏差量Δ为334(μm)、三波长残余像差RMS为18.1(mλrms)。

在比较示例1中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为2，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为3，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为+2，周期结构的周期数目N_m为16，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝11.16，A_min′＝2.91，A_typ＝10.83，A_max′＝27.79，不期望的光的偏差量Δ为31(μm)、三波长残余像差RMS为14.8(mλrms)。

在比较示例2中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为13，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为17，外径的半径R_m为1.25(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.31，A_min′＝1.38，A_typ＝2.32，A_max′＝4.03，三波长残余像差RMS为6718(mλrms)。三波长残余像差RMS很大，产生了问题，因此不期望的光的偏差量Δ的值被略去并表示为“-”。

在比较示例3中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为6，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为+2，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为+1，周期结构的周期数目N_m为19，外径的半径R_m为1.25(mm)。在此情况下，φ_rate＝11.06，A_min′＝2.40，A_typ＝5.63，A_max′＝10.50，三波长残余像差RMS为540.9(λrms)。三波长残余像差RMS很大，产生了问题，因此不期望的光的偏差量Δ的值被略去并表示为“-”。

因此，在全部示例3至7中，不期望的光的偏差量为40μm或更大，使得能够防止不期望的光的焦点与正常光的焦点彼此干扰。这是因为内环形区的周期结构的周期数目N_i满足式子(20)的关系、中环形区的周期结构的周期数目N_m满足式子(21)的关系、并满足式子(55b′)。

另外，还满足式子(29)和(31)的关系，因此能够避免在形成衍射光栅时的效率恶化，能够确保来自物镜的返回耦合效率I_all为60％或更高，并能够获得充分的衍射效率。

相比之下，在比较示例1中，内环形区的不期望的光的偏差量小于40μm，所以其构造使得不能避免不期望的光的焦点与正常光的焦点之间的干扰。这是因为内环形区的周期结构的周期数目N_i不满足式子(20)的关系。

如上所述，在包括这样的内环形区和中环形区的示例3至7的衍射单元中，式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56′)的关系得到满足，所以能够确保使不期望的光的偏差量被抑制在合适的范围内，并能够充分减小三波长残余像差。相比之下，在比较示例2中，φ_rate小于A_min′，所以三波长残余量具有大得多的值。另外，在比较示例3中，φ_rate大于A_max′，所以三波长残余量也具有大得多的值。因此，任何比较示例都是不实用的。

下面，对于作为内环形区的第一衍射区域51和作为中环形区的第二衍射区域52，将通过列出由式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56)限定的参数的具体数值，参照示例8至12进行说明。表7通过列出具体数值而示出了各个示例中不期望的光的偏差量等，这些具体数值关于：第一衍射区域的第一衍射结构中周期结构的周期数目N_i，第二衍射区域的第二衍射结构中周期结构的周期数目N_m，φ_rate和A_typ。注意，类似于表6，与作为外环形区的第三衍射区域53有关的具体数值将被略去，并确认式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56)的效果。

注意，在表7中，k₁代表内环形区处具有第一波长的光束的衍射级(k_1i，k_1m)，即通过物镜34被会聚以在第一光盘的信号记录面上合适地形成光斑的那些衍射级；N_i代表第一衍射区域的第一衍射结构中周期结构的周期数目；k₂代表中环形区处具有第二波长的光束的衍射级(k_2i，k_2m)，即通过物镜34被会聚以在第二光盘的信号记录面上合适地形成光斑的那些衍射级；N_m代表第二衍射区域的第二衍射结构中周期结构的周期数目；φ_rate代表由式子(40)计算的值；R_i代表第一内环形区的外径的半径[mm]；A_min代表由式子(55b)计算的值；A_typ代表由式子(55a)计算的值；A_max代表由式子(55c)计算的值；Δ代表不期望的光的偏差量，RMS代表三波长残余像差。在表7中，也示出了用于与示例8至12进行比较的比较示例4至6的各个值。

表7

对于实际设计，衍射级、衍射光栅的周期数目、φ_rate、A_max、A_min、不期望的光的偏差量、总的三波长残余像差量

现在将对表7所示的示例8至12以及比较示例4至6进行说明。

如表7所示，在示例8中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为12，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-1，周期结构的周期数目N_m为12，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.62，A_min＝1.16，A_typ＝1.35，A_max＝1.81，不期望的光的偏差量Δ为362(μm)、三波长残余像差RMS为16.6(mλrms)。

在示例9中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为13，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为7，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝0.81，A_min＝0.63，A_typ＝0.73，A_max＝1.77，不期望的光的偏差量Δ为412(μm)、三波长残余像差RMS为20.7(mλrms)。

在示例10中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为33，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为9，外径的半径R_m为1.24(mm)。在此情况下，φ_rate＝0.50，A_min＝0.47，A_typ＝0.51，A_max＝0.83，不期望的光的偏差量Δ为846(μm)、三波长残余像差RMS为34.3(mλrms)。

在示例11中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为12，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为12，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.31，A_min＝1.16，A_typ＝1.35，A_max＝2.86，不期望的光的偏差量Δ为533(μm)、三波长残余像差RMS为16.8(mλrms)。

在示例12中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为9，外径的半径R_i为0.91(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为6，外径的半径R_m为1.20(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.00，A_min＝0.74，A_typ＝0.90，A_max＝2.30，不期望的光的偏差量Δ为334(μm)、三波长残余像差RMS为18.1(mλrms)。

在比较示例4中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-1，周期结构的周期数目N_i为2，外径的半径R_i为1.04(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为3，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为+2，周期结构的周期数目N_m为16，外径的半径R_m为1.37(mm)。在此情况下，φ_rate＝11.16，A_min＝4.04，A_typ＝10.88，A_max＝24.28，不期望的光的偏差量Δ为31(μm)、三波长残余像差RMS为14.8(mλrms)。

在比较示例5中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为13，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为0，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为-2，周期结构的周期数目N_m为12，外径的半径R_m为1.25(mm)。在此情况下，φ_rate＝1.31，A_min＝1.64，A_typ＝1.64，A_max＝2.64，三波长残余像差RMS为2350(mλrms)。三波长残余像差RMS很大，产生了问题，因此不期望的光的偏差量Δ的值被略去并表示为“-”。

在比较示例6中，在内环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1i为+1，具有第二波长的光束的衍射级k_2i为-2，周期结构的周期数目N_i为5，外径的半径R_i为1.00(mm)。另外，在中环形区，具有第一波长的光束的衍射级k_1m为+2，具有第二波长的光束的衍射级k_2m为+1，周期结构的周期数目N_m为20，外径的半径R_m为1.25(mm)。在此情况下，φ_rate＝11.06，A_min＝4.50，A_typ＝7.11，A_max＝10.51，三波长残余像差RMS为104.3(mλrms)。三波长残余像差RMS很大，产生了问题，因此不期望的光的偏差量Δ的值被略去并表示为“-”。

因此，在全部示例8至12中，不期望的光的偏差量为40μm或更大，使得能够防止不期望的光的焦点与正常光的焦点彼此干扰。这是因为内环形区的周期结构的周期数目N_i满足式子(20)的关系、中环形区的周期结构的周期数目N_m满足式子(21)的关系、并满足式子(56)。

另外，还满足式子(29)和(31)的关系，因此能够避免在形成衍射光栅时的效率恶化，能够确保来自物镜的返回耦合效率I_all为60％或更高，并能够获得充分的衍射效率。

同时，在比较示例4中，内环形区的不期望的光的偏差量小于40μm，所以其构造使得不能避免不期望的光的焦点与正常光的焦点之间的干扰。这是因为内环形区的周期结构的周期数目N_i不满足式子(20)的关系。在比较示例5中，φ_rate小于A_min，所以三波长残余像差具有大得多的值。另外，在比较示例6中，φ_rate大于A_max，所以三波长残余像差具有大得多的值。因此，任何比较示例都是不实用的。

如上所述，在包括这样的内环形区和中环形区的示例8至12的衍射单元中，式子(20)、(21)、(29)、(31)和(56)的关系得到满足，所以能够确保使不期望的光的偏差量被抑制在合适的范围内，并能够充分减小三波长残余像差。

注意，已经进行的说明假定设置了：第一衍射区域51，其中以楼梯形式形成衍射结构，在该楼梯形式中，具有多个台阶的楼梯结构(作为内环形区)沿这些环形区的径向连续形成；第二衍射区域52或52B，其中以楼梯形式或闪耀形式形成衍射结构，其中，具有多个台阶的楼梯结构(作为中环形区)沿这些环形区的径向连续形成；第三衍射区域53，其中以闪耀形式形成衍射结构作为外环形区，但是本发明不限于这样的情况。利用内环形区和中环形区，可以形成非周期结构的衍射结构，只要满足上述选择衍射级的关系即可。

例如，第一衍射区域可以构造为形成非周期衍射结构，在该结构中，如上所述沿这些环形区的径向形成用于提供所需相位差的非周期结构。第二衍射区域可以构造为形成非周期衍射结构，在该结构中，如上所述沿这些环形区的径向形成用于提供所需相位差的非周期结构。如果给第一和第二衍射区域设置非周期衍射结构，则可以扩大设计灵活性，并能获得更期望的衍射效率，这在衍射效率的温度特性方面是有利的结构。

作为对于上述第一至第三衍射区域51、52、53的修改形式，第三衍射区域可以被形成为所谓的非球连续表面。具体而言，可以构造成使得由透镜弯曲表面的折射能力(而不是例如上述的第三衍射区域)来给具有第一波长的光束施加预定的折射力，以使光束在没有球差的状态下会聚在相应的光盘上，并使得第二和第三波长的光束合适地受到孔径限制。换言之，衍射单元可以构造成包括下列项的衍射单元：第一衍射区域51，该区域中形成有楼梯形式的衍射结构，在所述衍射结构中，楼梯结构被形成于与第三光盘的数值孔径对应的区域上并具有多个台阶作为内环形区，这些楼梯结构沿这些环形区的径向连续形成；第二衍射区域52或52B，该区域中形成有楼梯形式或闪耀形式的衍射结构，在所述衍射结构中，楼梯结构被形成于与第二光盘的数值孔径对应的区域上并具有多个台阶作为中环形区，这些楼梯结构沿这些环形区的径向连续形成；形成于与第一光盘的数值孔径对应的区域上的区域，该区域使得经过该区域的具有第一波长的光束被会聚在相应的第一光盘的信号记录面上，而经过该区域的具有第二和第三波长的光束不被会聚在相应的第二和第三光盘的信号记录面上。下面将参照图30A和图30B对以非球连续表面的形式形成外环形区的一种示例进行说明。

利用具有这样构造的第一至第三衍射区域51、52和53的衍射单元50，经过第一衍射区域51的具有第一至第三波长的光束可以由衍射能力衍射以处于发散角度状态，在该状态下，三个波长共用的物镜34的折射能力不会造成在相应类型的光盘的信号记录面上产生球差，合适的光斑能够由物镜34的折射能力会聚在相应光盘的信号记录面上。另外，经过第二衍射区域52的具有第一和第二波长的光束可以由衍射能力衍射以处于发散角度状态，在该状态下，共用的物镜34的折射能力不会造成在相应类型的光盘的信号记录面上产生球差，合适的光斑能够由物镜34的折射能力会聚在相应光盘的信号记录面上。另外，经过第三衍射区域53的具有第一波长的光束可以由衍射能力衍射以处于发散角度状态，在该状态下，物镜34的折射能力不会造成在相应类型的光盘的信号记录面上产生球差，合适的光斑能够由物镜34的折射能力会聚在相应光盘的信号记录面上。认为“不产生球差的发散角度状态”包括了发散状态、会聚状态以及平行光状态，意思是球差被透镜弯曲表面的折射力进行了校正的状态。

即，利用布置在光学拾取器3的光学系统中的第一至第三发射单元与信号记录面之间的光路上的物镜34的一个表面上设置的衍射单元50，可以向经过各个区域(第一至第三衍射区域51、52和53)的各个波长的光束施加衍射力，使之处于信号记录面处发生的球差得以减小的状态。因此，可以使光学拾取器3中使用共用物镜34将第一至第三波长的光束会聚在相应光盘的信号记录面上时这些信号记录面处产生的球差尽可能小。即，可以在使用针对三种类型光盘的三种波长以及共用的物镜34的光学拾取器中实现三波长兼容性，从而能够合适地对各个光盘执行信息信号的记录和/或回放。

利用具有衍射单元50的物镜34，所述衍射单元50包括例如上述的第一至第三衍射区域51、52和53，由作为内环形区的第一衍射区域51选择为占支配地位并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)具有关系k_1i≥k_2i＞k_3i。这样，使得能够合适地减小球差的衍射级的衍射光占支配地位，所以各个波长的光束能够被会聚在相应光盘的信号记录面上以形成合适的光斑，并能够在使用各个波长的光束时的工作距离以及用于各个波长的焦距方面实现合适的状态。即，在使用第三波长λ₃时，可以防止焦距对于第一波长λ₁而言变得太长以确保工作距离，从而抑制物镜的透镜直径增大或光学拾取器的总体尺寸增大。因此，具有衍射单元50的物镜34实现了将各个波长的光束会聚在相应光盘的信号记录面上从而以较高的光利用效率形成合适的光斑，同时确保了合适的工作距离和焦距而不增大光学零件或光学拾取器的尺寸。即，能够对使用针对三种类型光盘的三种波长以及共用物镜的光学拾取器实现三波长兼容性，从而能够合适地对各个光盘执行信息信号的记录和/或回放。

具有例如上述的衍射单元50的物镜34被构造成使得：在由作为内环形区的第一衍射区域51选择并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的那些衍射级中，k_1i和k_3i是(-2，-3)，(-1，-2)，(-1，-3)，(0，-2)，(0，-3)，(1，-2)，(1，-3)，(2，-1)，(2，-2)，(2，-3)，(3，0)，(3，-1)，(3，-2)，or(3，-3)。这样，使得能够合适地减小球差的衍射级的衍射光占支配地位，所以各个波长的光束能够被会聚在相应光盘的信号记录面上以形成合适的光斑，并且能够在使用各个波长的光束时的工作距离以及用于各个波长的焦距方面实现合适的状态。即，在使用第三波长λ₃时，可以防止焦距对于第一波长λ₁而言太长以确保工作距离，从而防止物镜的透镜直径增大或光学拾取器的总体尺寸增大。另外，如上文针对内环形区的第三方面所述，该构造在制造方面有利，因为防止了所需的凹槽深度太深，从而简化了制造处理并防止了成形精度恶化。因此，具有衍射单元50的物镜34能够简化制造处理并能够抑制成形精度恶化，同时确保了合适的工作距离和焦距而不增大光学零件或光学拾取器的尺寸，从而实现了以较高的光利用效率在相应光盘的信号记录面上会聚合适的光斑。

具有例如上述的衍射单元50的物镜34被构造成使得：第一衍射区域51形成楼梯形式的衍射结构，在该衍射结构中，具有多个台阶的楼梯结构被沿环形区的径向连续形成，而第三衍射区域53形成闪耀形式的衍射结构。具有衍射单元50的物镜34具有台阶形式的内环形区，该内环形区需要向第一至第三波长提供衍射能力以处于预定状态并具有高衍射效率，从而抑制不期望的光的衍射光量，并防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而造成抖动等方面恶化。即使产生了一定量的不期望的光的衍射光，不期望的光的衍射级也被设定为与聚焦光的相邻衍射级不同的、存在大衍射角度差异的衍射级，从而防止了由于聚焦时对不期望的光进行会聚而使抖动等方面恶化。

具有衍射单元50的物镜34具有闪耀形式的外环形区，外环形区被一体地形成于物镜的一个表面上并设在最外侧。在具有非常陡峭的透镜弯曲表面(例如三波长兼容透镜)的部分形成衍射结构时这种结构是有利的。因此，可以便于制造，并能够防止成形精度恶化。

具有例如上述的衍射单元50的物镜34被构造成使得：当被输入到物镜34的入射侧时，具有第一波长的光束是无限光学系统(即大体上平行光)，具有第二和第三波长的光束是有限光学系统(即作为发散光)。因此，如参照图6、图7和图26所述的，经过第一衍射区域51的光束能够以高衍射效率和无球差(对于三个波长对所选的衍射级k_1i，k_2i和k_3i的预定衍射效率)的状态被合适地聚焦在相应光盘的信号记录面上，其中，在用作内环形区的第一衍射区域51中需要考虑球差校正的可能性。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：当被输入到物镜的入射侧时，具有第一波长的光束是大体上平行光，具有第二和第三波长的光束是发散光。这样，在中环形区或外环形区，当例如参照图19、21、27和28所述执行闪耀时能够改善自由度。通过改善该自由度以及来自闪耀的优点，可以改善中环形区或外环形区的衍射结构选择的自由度，即能够获得更高的效率。另外，构造本身也可以被简化，并可以防止成形精度恶化。因此，利用当被输入到物镜34的入射侧时具有第一波长的光束是大体上平行光、而具有第二和第三波长的光束是发散光这样的构造，具有衍射单元50的物镜34能够通过更简单的构造以高衍射效率和无球差的状态将各个波长的光合适地会聚在相应光盘的信号记录面上。

注意，当如下文所述将衍射单元50设置在物镜之外的衍射光学元件35B(见图41A和图41B)上时，通过下述可以获得相同的优点：对于该构造，在物镜以及设有衍射单元的衍射光学元件二者中，布置在离第一至第三发射单元更近那侧的元件被构造成使得当被输入到其入射侧时，具有第一波长的光束是大体上平行光，而具有第二和第三波长的光束是发散光。

具有例如上述衍射单元50的物镜34被构造成使得：由作为内环形区的第一衍射区域51选择为占支配地位并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的那些衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)是(1，-1，-2)，(0，-1，-2)，(1，-2，-3)或(0，-2，-3)。因此，可以减小从对于内环形区的第一方面描述的各个波长处的球差，可以优化从第二方面描述的各个波长处的工作距离和焦距，并可以实现从第三和第四方面描述的在制造方面有利的构造。另外，为各个波长选择的衍射级的衍射效率可以被设定得充分高，可以实现具有楼梯形式的构造，从而抑制不期望的光的衍射效率，并能够降低相邻衍射级的衍射效率，从而使不期望的光的不利效果尽可能小。因此，利用考虑了更具体结构以及减小尺寸方面的优点和该结构的优点而更有利的构造，具有衍射单元50的物镜34可以实现以很高的光利用效率将合适的光斑会聚在相应光盘的信号记录面上。

具有例如上述衍射单元50的物镜34被构造成使得：当由作为内环形区的第一衍射区域51选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)为上述情况时，由作为中环形区的第二衍射区域52选择为占支配地位并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的衍射级(k_1m，k_2m)是(+1，+1)，(-1，-1)，(0，+2)，(0，-2)，(0，+1)，(0，-1)，(+1，0)或(-1，0)。因此，可以以在衍射效率方面有利的楼梯形式或非周期形式来实现构造，从而能够充分表现内环形区和中环形区的功能。即，具有这样构造的第二衍射区域52的物镜34是这样的构造：在该构造中，例如根据对于中环形区的第二方面所述，更容易根据内环形区和中环形区的衍射功能来匹配图像点位置。因此，输入到中环形区的具有第一和第二波长的光束能够被置于这样的状态：与由上述内环形区减小了像差的光束的关系最佳、并且能够充分减小球差。此外，利用具有第二衍射区域52的物镜34，能够在校正了球差的状态下对第一和第二波长获得高衍射效率，能够对第三波长合适地执行孔径限制，并能够实现制造方面有利的构造。结果，利用考虑了构造的优点而更为有利的构造，具有衍射单元50的物镜34可以实现以很高的光利用效率将合适的光斑会聚在相应光盘的信号记录面上。

具有例如上述衍射单元50的物镜34被构造成使得：当由作为内环形区的第一衍射区域51选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)为上述情况时，由作为中环形区的第二衍射区域52选择为占支配地位并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的衍射级(k_1m，k_2m)是(+3，+2)，(-3，-2)，(+2，+1)或(-2，-1)。因此，可以以在衍射效率方面有利的闪耀形式或非周期形式来实现构造，从而能够充分表现内环形区和中环形区的功能。即，具有这样构造的第二衍射区域52的物镜34是这样的构造：在该构造中，例如根据对于中环形区的第二方面所述，更容易根据内环形区和中环形区的衍射功能来匹配图像点位置。因此，输入到中环形区的具有第一和第二波长的光束能够被置于这样的状态：与由上述内环形区减小了像差的光束的关系最佳、并且能够充分减小球差。此外，利用具有第二衍射区域52的物镜34，能够在校正了球差的状态下对第一和第二波长获得高衍射效率，能够对第三波长合适地执行孔径限制，并能够实现制造方面有利的构造。结果，利用考虑了构造的优点而更为有利的构造，具有衍射单元50的物镜34可以实现以很高的光利用效率将合适的光斑会聚在相应光盘的信号记录面上。

具有例如上述衍射单元50的物镜34被构造成使得：当由作为内环形区的第一衍射区域51选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)为上述情况时，由作为中环形区的第二衍射区域52选择为占支配地位并通过物镜34被会聚在相应光盘的信号记录面上的衍射级(k_1m，k_2m)是(+1，-1)或(-1，+1)。因此，可以以在衍射效率方面有利的楼梯形式或非周期形式来实现构造。此外，衍射级(k_1m，k_2m)是(+1，+1)或(-1，-1)，所以可以以在衍射效率方面有利的闪耀或非周期形式来实现构造。因此能够充分表现内环形区和中环形区的功能。即，具有这样构造的第二衍射区域52的物镜34被与下述构造一起使用：在所述构造中由诸如将光学拾取器的光学系统的返回放大率设定得更高的技术来减小不期望的光的效果。因此，具有这样构造的第二衍射区域52的物镜34是这样的构造：在该构造中，例如根据对于中环形区的第二方面所述，更容易根据内环形区和中环形区的衍射功能来匹配图像点位置。因此，输入到中环形区的具有第一和第二波长的光束能够被置于这样的状态：与由上述内环形区减小了像差的光束的关系最佳、并且能够充分减小球差。此外，利用具有第二衍射区域52的物镜34，能够在校正了球差的状态下对第一和第二波长获得高衍射效率，能够对第三波长合适地执行孔径限制，并能够实现制造方面有利的构造。结果，利用考虑了构造的优点而更为有利的构造，具有衍射单元50的物镜34可以实现以很高的光利用效率将合适的光斑会聚在相应光盘的信号记录面上。

具有第一至第三衍射区域51、52和53的衍射单元50被构造成使得：经过第二和第三衍射区域52和53的具有第三波长的光束造成了具有最大衍射效率以及被闪耀的预定衍射效率的衍射级的衍射光，成像位置从信号记录面偏移，从而降低该衍射级的衍射光的衍射效率。因此，对于具有第三波长的光束，只有经过了第一衍射区域51的那部分光束被物镜34会聚在光盘的信号记录面上。第一衍射区域51被形成为这样的尺寸：该尺寸使得经过该区域的具有第三波长的光束被成形为预定NA的尺寸。因此，能够对具有第三波长的光束执行孔径限制，以具有例如大约0.45的NA。

衍射单元50被构造成使得：经过第三衍射区域53的具有第二波长的光束造成了以最大衍射效率以及被闪耀的预定衍射效率输出的衍射级的衍射光，从而降低该衍射级的衍射光的衍射效率。因此，对于具有第二波长的光束，只有经过了第一和第二衍射区域51、52的那部分光束被物镜34会聚在光盘的信号记录面上。第一和第二衍射区域51、52被形成为这样的尺寸：该尺寸使得经过该区域的具有第二波长的光束被成形为预定NA的尺寸。因此，能够对具有第二波长的光束执行孔径限制，以具有例如大约0.60的NA。

衍射单元50将经过第三衍射区域53外侧的区域的、具有第一波长的光束置于不被物镜34合适地会聚在相应类型光盘的信号记录面上的状态，或对经过第三衍射区域53外侧的区域的、具有第一波长的光束进行阻挡。因此，对于具有第一波长的光束，只有经过第一至第三衍射区域51、52和53的那部分光束被物镜34会聚在光盘的信号记录面上。第一至第三衍射区域51、52和53被形成为这样的尺寸：该尺寸使得经过该区域的具有第一波长的光束被成形为预定NA的尺寸。因此，能够对具有第一波长的光束执行孔径限制，以具有例如大约0.85的NA。

这样，布置在上述光路上的物镜34的一个表面上设置的衍射单元50不仅实现了三波长兼容性，而且使各个波长的光束能够以下述状态输入到共用物镜34：在该状态下，以对于三种类型的光盘和具有第一至第三波长的光束各自合适的数值孔径执行了孔径限制。即，衍射单元50具有与三个波长对应的像差校正功能，而且起孔径限制单元的作用。

注意，可以通过将上述示例中的衍射区域合适地组合来构造衍射单元。即，经过各个衍射区域的各个波长的衍射级可以根据需要来选择。在改变了经过各个衍射区域的各个波长的衍射级时，物镜34可以被构造成具有与经过各个衍射区域的各个波长的各衍射级对应的透镜弯曲表面。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：内环形区中衍射周期结构的周期数目N_i具有下述式子(20)的关系，中环形区中衍射周期结构的周期数目N_m具有下述式子(21)中的关系。因此，可以避免不期望的光与正常光的干扰，可以抑制不期望的光的衍射光的量，并可以防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而使抖动等方面恶化。此外，即使在某种程度上产生了不期望的光的某个量的衍射光，也使得不期望的光的衍射级是与聚焦光的相邻衍射级不同的、具有较大衍射角差异的偏差衍射级，从而可以防止由于不期望的光在聚焦时被会聚而造成抖动等方面恶化。因此，可以在回放/记录时形成充分的光斑。

N_1i≥4...(20)

N_1m≥3...(21)

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：当第一衍射区域51的半径为0.99mm时，第一衍射区域51的衍射周期结构的周期数目N_i具有下述式子(29)的关系；当第二衍射区域52的半径为1.43mm时，第二衍射区域52的衍射周期结构的周期数目N_m具有下述式子(31)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

N_i≤39...(29)

N_m≤25...(31)

因此，具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：内环形区的衍射周期结构的周期数目N_i具有下述式子(58)的关系，中环形区的衍射周期结构的周期数目N_m具有下述式子(59)的关系。因此，可以避免不期望的光与正常光的干扰，可以抑制不期望的光的衍射光的量，并可以防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而使抖动等方面恶化。此外，即使在某种程度上产生了不期望的光的某个量的衍射光，也使得不期望的光的衍射级是与聚焦光的相邻衍射级不同的、具有较大衍射角差异的偏差衍射级，从而可以防止由于不期望的光在聚焦时被会聚而造成抖动等方面恶化。因此，可以在回放/记录时形成充分的光斑。可以避免形成衍射光栅时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

4≤N_i≤39...(58)

3≤N_m≤25...(59)

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：即使第一衍射区域51的半径不是上述0.99mm，至少第一衍射区域51的平均栅距p_i和各个台阶的高度d_i也具有式子(32)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：即使第二衍射区域52的半径不是上述1.43mm，至少第二衍射区域52的平均栅距p_m和各个台阶的高度d_m也具有式子(33)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：第一衍射区域51和第二衍射区域52具有式子(54a)和(54b)的关系，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：第一衍射区域51和第二衍射区域52具有式子(53)的关系，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

具有衍射单元50的物镜34被构造成使得：第一衍射区域51中各个波长的衍射级k_1i和k_2i与第二衍射区域52中各个波长的衍射级k_1m和k_2m的组合满足式子(54a)并具有式子(57)的关系。因此，对于第三衍射区域53，各个波长的衍射级k_3i和k_3m相同，或对于中环形区，在k_3m和k_3m′之后获得的效率与k_3i一样。因此，可以防止外环形区中孔径限制的执行不正确，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

现在将参照图30A和图30B说明一种示例，在该示例中，外环形区被形成为非球连续表面而不是衍射单元50的第三衍射区域53。即，将参照图30A和图30B说明一种示例，在该示例中，衍射单元90包括第一衍射区域51和第二衍射区域52，以及在第二衍射区域52的外侧形成为非球连续表面的第三区域80。注意，除了在与衍射单元50的第三衍射区域53对应的部分形成第三区域80之外，衍射单元90与衍射单元50相同。因此，相同的部分由相同的标号表示，并且将略去其细节。在所述衍射单元90中，可以用第二衍射区域52B代替第二衍射区域52。

与具有衍射单元50的物镜34类似，具有衍射单元90的物镜34C构造成使得：对于衍射单元90，经过多个衍射区域51和52中每一区域的、具有第一至第三波长的光束各自被衍射成为预定级次，从而以下述光束的形式进入物镜34C：所述光束处于具有预定发散角度的扩散状态或会聚状态，并受到由下文所述第三区域80进行的预定操作。因此，可以用单一的物镜34C来适当地将具有第一至第三波长的光束会聚在与这些光束对应的三种类型光盘的信号记录面上，使得不产生球差。具有衍射单元90的物镜34C对于作为基准的透镜表面形状具有产生衍射能力的衍射结构，因此物镜34C起会聚光学器件的作用，以将具有三种不同波长的光束会聚到与这些光束对应的光盘的信号记录面上，使得不产生球差。因此，具有衍射元件90的物镜34C具有折射元件功能和衍射元件功能，即，根据透镜的弯曲表面而具有折射功能并根据设在一个表面上的衍射单元90而具有衍射功能。

具体而言，如图30A和图30B所示，物镜34C的入射侧的表面上设置的衍射单元90具有：大体上圆形的第一衍射区域(内环形区)51，其作为第一区域，并设置在最内部分以使光束衍射；环形区形状的第二衍射区域(中环形区)52，其作为第二区域，并设置在第一衍射区域51外侧以使光束衍射；环形区形状的第三区域(下文中也称为“外环形区”)80，其设在第二衍射区域52的外侧。

作为外环形区的第三区域80被形成为具有预定折射操作的、环形区形状的非球连续表面，并被构造成使经过该区域的具有第一波长的光束折射，从而在第一光盘的信号记录面上汇聚并形成合适的光斑。

利用该非球连续表面，第三区域80使经过该区域的具有第二波长的光束折射，从而不在第二光盘的信号记录面上形成合适的光斑。即，第三区域80使具有第二波长的光束处于不被会聚在第二光盘的信号记录面上的状态。换言之，第三区域80使具有第二波长的光束折射，以处于被离焦或会聚在从第二光盘的信号记录面偏离的位置的状态，或处于发散和不会聚的状态。

利用该非球连续表面，第三区域80使经过该区域的具有第三波长的光束折射，以不在第三光盘的信号记录面上形成合适的光斑。即，第三区域80使具有第三波长的光束处于不被会聚在第三光盘的信号记录面上的状态。换言之，第三区域80使具有第三波长的光束折射，以处于被离焦或会聚在从第三光盘的信号记录面偏离的位置的状态。

因此，第三区域80被形成为提供上述操作的非球连续表面，所以当经过第三区域80的具有第一波长的光束被会聚在第一光盘的信号记录面上时的球差能够得到校正并减小。对于具有第二波长的光束，第三区域80不执行相应光盘的信号记录面上的会聚，并能表现出孔径限制功能。对于具有第三波长的光束，第三区域80不执行相应光盘的信号记录面上的会聚，并能与上述衍射区域52一起表现出孔径限制功能。第三区域80被形成于第二衍射区域52的外侧，第二衍射区域52被构造成执行孔径限制使得具有第二波长的光束被成形为具有大约0.6的数值孔径NA。第三区域80被形成为这样的尺寸：该尺寸使得经过该区域的具有第一波长的光束受到大约NA＝0.85的孔径限制。注意，在第三区域80的外侧，设有用于对经过的光束进行阻挡的屏蔽部分、设有衍射区域以使得与经过该区域并通过物镜34C会聚在第一光盘上的光束的级次不同的级次的光束占支配地位、或设有折射表面以使得经过该区域的具有第一波长的光束不被会聚在第一光盘的信号记录面上，从而执行孔径限制。由上述构造限制的数值孔径不限于这种情况。

具体而言，第三区域80形成为由下述式子(60)表示的非球面形状。注意，对于第一和第二衍射区域51、52，形成衍射结构所在的基准表面是由式子(60)表示的非球面形状，衍射结构形成于该非球面基准表面上。对于衍射单元50的第三衍射区域53，形成衍射结构所在的基准表面是由式子(60)表示的非球面形状，衍射结构形成于该非球面基准表面上。对于式子(60)，h代表离开光轴的高度，即沿径向的位置；z代表高度h处与光轴平行的下垂(sag)量，即在位置h处离表面顶点的切平面的距离。由z代表的下垂量表示没有衍射结构时第三区域80中的透镜表面形状。另外，c代表曲率，即曲率半径的倒数；κ代表圆锥系数(非球面系数)；A4、A6、A8、A10...代表非球面系数。

$z=\mathrm{\Delta z}+\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+\kappa )c^2{h}^2}}+A_4{h}^4+A_6{h}^6+A_8{h}^8+A_{10}{h}^{10}+···+...\left(60\right)$

对于式子(60)，Δz代表离表面2-1的轴上距离，其中表面2-1代表作为基准的内环形区的基准表面。即，当内环形区基准表面是表面2-1、中环形区基准表面是表面2-2、外环形区基准表面是表面2-3时，应当理解，在以作为内环形区基准表面的表面2-1的顶点位置为原点、作为中环形区基准表面的表面2-2和作为外环形区基准表面的表面2-3被形成为从原点偏离Δz。对于“外环形区基准表面”，尽管在外环形区53的情况下在基准表面上形成衍射结构，但在这里所述的外环形区80的情况下，“外环形区基准表面”本身成为外环形区的表面形状。例如，对于表面2-2的轴上表面距离Δz如图31所示。注意，在图31中，Su2-1代表作为内环形区51的基准表面的表面2-1，Su2-2代表作为中环形区52的基准表面的表面2-2。横坐标轴代表沿光轴方向的下垂量z，h代表径向的位置，z(h)代表径向各个位置处的下垂量，对于式子(60)其由z表示。在图31中，实线部分代表由Su2-1和Su2-2形成的基准表面，虚线部分代表Su2-1和Su2-2的延伸部分。在图31中，Δz代表表面2-1的顶点与表面2-2的顶点之间的轴上距离。注意，表面2-1与表面2-2的交点成为内环形区与中环形区之间的边界，但是本发明不限于这种情况。例如，可以形成边界使得在考虑了像差或衍射效率的情况下，光束能够适当地会聚在各个光盘的信号记录面上。换言之，内环形区与中环形区之间的边界的阈值由代表径向位置的h来确定。如上所述，当表面2-1与表面2-2不在由h确定的边界处相交时，内环形区和中环形区的基准表面形成有微小的台阶。在上述说明中描述了内环形区与中环形区之间的关系，外、内环形区与中环形区之间的关系如上所述。对于外环形区，Δz也以与上述相同的方式根据与内环形区的顶点的关系来确定。

在参照图4A、4B和图30所述作为内环形区的第一衍射区域51和作为中环形区的第二衍射区域52中，或者参照图4A、4B所述作为外环形区的第三衍射区域53中，与非球面基准表面上设置的衍射结构对应的相位差由下述式子(61)表示。式子(61)使用了相位差函数系数C_i，对于式子(61)，k代表各个波长λ₁，λ₂和λ₃处的衍射级，具体而言代表k₁、k₂和k₃；h代表径向位置；λ₀代表制造波长。注意，这里描述的Φ限定了假定非球面透镜形状上设有高折射率的极薄的膜时的相位差。在实际形成透镜衍射表面时，透镜衍射表面根据图46的序列而形成，但是如果在透镜表面本身上形成作为衍射结构的凹凸形状，则在光路相对于光轴倾斜行进的情况下，光程差会起伏，因此在执行精细校正之后形成该衍射表面。

$\Phi =k\underset{n=1}{\Sigma }\frac{C_n{r}^{2n}}{{\lambda }_0}...\left(61\right)$

下面将通过列出与包括衍射单元90的物镜有关的具体数值来对示例15进行说明，衍射单元90具有第一、第二衍射区域51、52和第三区域80。为了与示例15进行比较，还描述了衍射单元50具有第一至第三衍射区域51、52和53的示例13和14。下面，作为示例，将说明表8示出的示例13、表9示出的示例14和表10示出的示例15。

在下述表8和表10中，作为介质类型，示出了第一光盘(例如BD等)、第二光盘(例如DVD等)和第三光盘(例如CD等)。这些表中还示出了波长、保护层厚度、焦距f、NA以及入射放大率。表面编号代表各个表面的序号(即零表面代表光源的位置)，无限大(∞)代表平行光入射。如果不是无限大，则表示光从略微倾斜的方向输入。表面1代表光阑表面，光阑直径是具有最大孔径的第一光盘(BD等)的直径，约为φ3.26mm。对于第二和第三光盘，中环形区或外环形区的孔径限制功能起所谓的自身孔径(self aperture)作用，该孔径被孔径限制功能限制到大约为这些表中的数值。表面2-1、表面2-2和表面2-3分别代表内环形区、中环形区和外环形区。实际透镜具有一个表面，但是其参照图31所述而构造。表面3代表物镜的输出表面。表面4代表从物镜至光盘表面的距离，并代表所谓的工作距离(WD)。表面5代表光盘，并具有根据各波长的折射率以及根据介质类型而不同的保护层厚度。各个表面处的折射率nλ1，nλ2和nλ3代表从相应表面向后的折射率，各个表面处的相应表面间距dλ1，dλ2和dλ3代表从相应表面到下一表面的距离。另外，r_i(其中i＝2-1，2-2，2-3，3)代表各个表面的曲率半径。示出了第一光盘(例如BD等)的表面间距dλ1、对于第一波长的折射率nλ1、第二光盘(例如DVD等)的表面间距dλ2、对于第二波长的折射率nλ2、第三光盘(例如CD等)的表面间距dλ3、对于第三波长的折射率nλ3。在表8至表10中，h以范围(mm)的方式示出，还示出了非球面系数k、A4、A6、A8...、衍射级、制造波长(nm)、相位差函数系数C_n、“离表面2-1的轴上表面距离”。对于衍射级，例如表面2-1处的“1/-1/-2”代表对于内环形区，将对第一波长的1级、对第二波长的-1级和对第三波长的-2级选择为如上所述占支配地位。另外，表面2-2处的“0/-1”代表对于中环形区，将对第一波长的零级、对第二波长的-1级选择为如上所述占支配地位。另外，表面2-3处的“4”代表对于外环形区，将对第一波长的第4级选择为占支配地位。在表10中，外环形区的表面2-3被形成为衍射表面，因此是空白。离表面2-1的轴上表面距离代表式子(60)中的Δz，在表面2-1处为0，在表面3处代表光轴上的透镜厚度。

首先将对表8所示的示例13进行说明。示例13对应于具有第三衍射区域53的衍射单元50。图32至图34示出了与示例13对应的纵向像差示意图。在图32至图34中，以及下文所述的图35至40中，纵坐标轴代表NA，横坐标轴代表离焦量(mm)。这里，NA是通过根据第一光盘(例如BD等)的波长(即第一波长)进行转换而获得的。即，利用关系NA₁×f₁＝NA₂×f₂＝NA₃×f₃进行转换。NA₁、NA₂和NA₃分别代表第一至第三光盘的数值孔径NA，f₁、f₂和f₃分别代表与第一至第三光盘对应的第一至第三波长处的焦距。如果使用该关系，则对于第二光盘(例如DVD等)的第二波长处的数值孔径在根据第一波长进行转换时大约为0.65。类似地，对于第三光盘(例如CD等)的第三波长处的数值孔径在根据第一波长进行转换时大约为0.5。

表8

示例13

  介质类型  第一光盘  第二光盘  第三光盘  波长λ[nm]  405.7  659.9  785  介质保护层厚度[mm]  0.0875  0.6  1.1  焦距f[mm]  1.92  2.06  2.16  NA  0.85  0.60  0.44  入射放大率  0  -1/60  -1/60

  表面  编号  ri  表面间距  dλ1  折射率  nλ1  表面间距  dλ2  折射率  nλ2  表面间距  dλ3  折射率  nλ3  0  ∞  125.2  131.3  1(光阑  直径)  0(φ3.26)  0(φ2.5)  0(φ1.92)  2-1  1.241  2.104  1.525  2.104  1.508  2.104  1.5033  2-2  1.258  2-3  1.309  3  -2.451  4  0.714  0.595  0.410  5  0.0875  1.5716  0.6  1.5781  1.1  1.6172

在示例13中，图32表明，在对于第一光盘(例如BD等)的第一波长处，大体上没有像差地形成图像。图33表明，在对于第二光盘(例如DVD等)的第二波长处，NA约为0.65，没有像差，图像在更外侧模糊。这是因为在图33的纵向像差示意图中，成像位置偏移了±0.05mm。尽管图像在某种程度上保留下来，但第二波长的衍射效率约为60％(见图9B)，所以可以认为图像的形成有问题。即，在对于第二光盘的第二波长的孔径外侧的部分，合适地表现出了孔径限制功能。图34表明，在对于第三光盘(例如CD等)的第三波长处，图像在大约NA0.5的外侧完全分离，表明合适地表现出了孔径限制功能。

下面将对表9所示的示例14进行说明。图35至图37示出了与示例14对应的纵向像差示意图。示例14对应于具有第三衍射区域53的衍射单元50。

表9

示例14

  介质类型  第一光盘  第二光盘  第三光盘  波长λ[nm]  405.7  659.9  785  介质保护层厚度[mm]  0.0875  0.6  1.1  焦距f[mm]  1.92  2.10  2.20  NA  0.85  0.60  0.44  入射放大率  0  -1/59.9  -1/59.5

  表面  编号  ri  表面间距  dλ1  折射率  nλ1  表面间距  dλ2  折射率  nλ2  表面间距  dλ3  折射率  nλ3  0  ∞  124.1  128.9  1(光阑  直径)  0(φ3.26)  0(φ2.5)  0(φ2.0)  2-1  1.254  2.301  1.525  2.301  1.508  2.301  1.5033  2-2  1.228  2-3  1.232  3  -2.035  4  0.619  0.575  0.408  5  0.0875  1.5716  0.6  1.5781  1.1  1.6172

在示例14中，图35表明，在对于第一光盘的第一波长处，大体上没有像差地形成图像。图36表明，在对于第二光盘的第二波长处，在NA0.65外侧的部分，图像分离。尤其是，在示例14中，在对于第二光盘的第二波长处，不期望的光在NA0.65或更大的外环形区的部分中大大地偏离，所以可以认为非常良好地表现出了孔径限制功能。图37表明，在对于第三光盘的第三波长处，图像在大约NA0.5的外侧完全分离，即表明合适地表现出了孔径限制功能。

下面将对表10所示的示例15进行说明。图38至图40示出了与示例15对应的纵向像差示意图。示例15对应于具有第三区域80的衍射单元90。

表10

示例15

  介质类型  第一光盘  第二光盘  第三光盘  波长λ[nm]  405.7  659.9  785  介质保护层厚度[mm]  0.0875  0.6  1.1  焦距f[mm]  1.92  2.04  2.13  NA  0.85  0.60  0.44  入射放大率  0  -1/60  -1/60

  表面  编号  ri  表面间距  dλ1  折射率  nλ1  表面间距  dλ2  折射率  nλ2 表面间距 dλ3  折射率  nλ3  0  ∞  124.1 128.9  1(光阑  直径)  0(φ3.26)  0(φ2.5) 0(φ1.92)  2-1  1.252  2.027  1.525  2.027  1.508 2.027  1.5033  2-2  1.260  2-3  1.145  3  -2.451  4  0.772  0.625 0.410  5  0.0875  1.5716  0.6  1.5781 1.1  1.6172

在示例15中，图38表明，在对于第一光盘的第一波长处，大体上没有像差地形成图像。图39表明，在对于第二光盘的第二波长处，在NA0.65或更大的部分，图像分离。图40表明，在对于第三光盘的第三波长处，图像在NA0.5的外侧完全分离，表明合适地表现出了孔径限制功能。尤其是，第三波长的外环形区的部分不具有衍射功能，不期望的光以100％的效率发射，但是光在轴向上分布在大约0.2mm上，所以可以认为充分进行了闪耀。因此可以确保充分地表现出孔径限制功能。

利用具有作为第一和第二区域的第一、第二衍射区域51、52以及第三区域80的衍射单元90，经过第一衍射区域51的具有第一至第三波长的光束能够由衍射能力衍射成处于发散角度状态，在该状态下，不会由三个波长共用的物镜34C的折射能力造成在相应类型光盘的信号记录面上发生球差，并能够由物镜34C的折射能力在相应光盘的信号记录面上会聚合适的光斑。另外，经过第二衍射区域52的具有第一和第二波长的光束能够由衍射能力衍射成处于发散角度状态，在该状态下，不会由共用物镜34C的折射能力在相应类型的光盘的信号记录面上发生球差，并能够由物镜34C的折射能力在相应光盘的信号记录面上会聚合适的光斑。另外，经过第三区域80的具有第一波长的光束能够被衍射成处于发散角度状态，在该状态下，不会由折射能力在相应类型的光盘的信号记录面上发生球差，并能够在相应光盘的信号记录面上会聚合适的光斑。

即，利用布置在光学拾取器3的光学系统中的第一至第三发射单元与信号记录面之间的光路上的物镜34C的一个表面上设置的衍射单元90，可以向经过各个区域(第一和第二衍射区域51、52以及第三区域80)的各个波长的光束施加衍射力，使之处于信号记录面处发生的球差得以减小的状态。因此，可以使光学拾取器3中使用共用物镜34C将第一至第三波长的光束会聚在相应光盘的信号记录面上时这些信号记录面处产生的球差尽可能小。即，可以在使用针对三种类型光盘的三种波长以及共用的物镜34C的光学拾取器中实现三波长兼容性，从而能够合适地对各个光盘执行信息信号的记录和/或回放。

利用第一、第二衍射区域51、52的功能以及第三区域80的功能，物镜34C的一个表面上设置的衍射单元90以及具有该衍射单元90的物镜34C具有与衍射单元50和具有衍射单元50的物镜34相同的功能和效果。即，利用第一和第二衍射区域51和52，衍射单元90和物镜34C被构造成使预定衍射级的衍射光占支配地位。结果，能够获得高的光利用效率，能够会聚良好的光斑，并能够如上所述表现出预定的孔径限制。

具有衍射单元90的物镜34C具有设在第二衍射区域52外侧的环形区形状的第三区域80作为外环形区，第三区域80被形成为具有预定衍射功能的非球面连续表面。因此，如上所述，能够获得高的光利用效率，能够会聚良好的光斑，并能够表现出预定的孔径限制。另外，对于外环形区，可以简化制造过程，并由于外环形区不存在衍射结构而能够实现高的光利用效率。

在此情况下，构成衍射单元90的第一和第二衍射区域中形成的第一和第二衍射结构可以由图21所示的结构形成，在该结构中，多个(即两个或更多个)基本周期结构例如如上所述彼此重叠。在此情况下，利用被形成为非球面连续表面的第三衍射区域53的功能，以及第一和第二衍射区域51和52(其中，多个(即两个或更多个)基本周期结构彼此重叠)的功能，衍射单元90具有与衍射单元50或具有衍射单元50的物镜34相同的功能和效果。

在上述说明中，如图41A所示，具有三个衍射区域51、52和53的衍射单元50设置在物镜34的入射侧表面上，但是本发明不限于这种情况。衍射单元50可以设置在物镜34的输出侧表面上。具有第一至第三衍射区域51、52、53的衍射单元50可以一体地设置在与物镜分开的光学元件的输入侧表面或输出侧表面上。例如，如图41B所示，会聚光学装置可以包括物镜34B和衍射光学元件35B，物镜34B具有透镜弯曲表面(例如从物镜34除去衍射单元50所获得的那样)，衍射光学元件35B在一个表面上设有衍射单元50并布置在对于三个波长共用的光路上。在图41A所示的物镜34中，表面形状被形成例如通过下述方式获得的形状：以物镜的折射功能所需的入射侧表面形状作为基准，增加了衍射功能所需的衍射结构的表面形状。同时，当设置例如图41B所示的单独的衍射光学元件35B时，物镜34B本身具有折射功能所需的表面形状，而衍射功能所需的衍射结构的表面形状被形成于衍射光学元件35B的一个表面上。物镜34B和衍射光学元件35B(例如图41B所示)以与物镜34相同的方式起会聚光学器件的作用，并用于光学拾取器中。因此，能够减小像差等，能够实现光学拾取器的三波长兼容性，能够减少零件数目从而能够简化构造和减小尺寸，因此可以实现高生产率和低成本。与一体地设置物镜34的情况相比，该衍射结构可能复杂化了。同时，如上述图41A所示，单一的元件(物镜34)起会聚光学器件作用以将具有三个不同波长的光束会聚在与这些光束对应的光盘的信号记录面上，使得不发生球差，而与物镜34一体地设置了衍射单元50。在此情况下，可以减少光学零件的数目，并可以减小设备的尺寸。注意，衍射单元50在其一个表面上形成针对三波长兼容性的像差校正衍射结构(这是现有技术中难以实现的)就足够了。因此，衍射单元50可以例如上述那样与作为折射元件的物镜34形成一体，从而可以在塑料透镜上直接形成衍射表面。一体地形成有衍射单元50的物镜34由塑料材料形成，所以可以实现高生产率和低成本。注意，图41A和图41B所示的替换形式也适用于具有衍射单元90的物镜34C。即，衍射单元90可以设在物镜34C的输出侧表面上，也可以设置在与该物镜分开的光学元件的入射侧表面或输出侧表面上。在此情况下，物镜承担第三区域80的折射操作，该分离的光学元件承担与第一和第二衍射区域51、52对应的衍射操作。即，分离的光学元件具有第一区域、第二区域和第三区域，第一区域中设有与第一衍射区域51对应的衍射结构，第二区域中设有与第二衍射区域52对应的衍射结构，第三区域设置在第二区域外侧以在不进行衍射操作的情况下使光束原样透射。在该物镜中，与第三区域80对应的非球面形状形成于外环形区部分中。

物镜34与第三分束器38之间设置的准直透镜42对由第二分束器37合成并经过了第三分束器38的、具有第一至第三波长的光束各自的发散角进行转换，并以例如大体上平行光的状态将其输出到四分之一波片43和物镜34侧。准直透镜42将具有第一波长的光束以其发散角度处于大体上平行光的状态输入到物镜34，并将具有第二和第三波长的光束以与平行光相比略微扩散的发散角度状态(下文中，扩散状态和会聚状态也称为“有限系统状态”)输入到物镜34，这种构造使得能够减小通过物镜34将具有第二和第三波长的光束会聚在第二和第三光盘的信号记录面上时的球差，从而以更小的像差实现三波长兼容性。这一点已在上文结合图6和图7进行了说明。尽管在这里已经描述的构造中，第三波长的光束被以预定发散角度的状态输入到物镜34，但由于第二光源单元32(其具有发射具有第二波长的光束的第二发射单元)与准直透镜42之间的位置关系和/或第三光源单元33(其具有发射具有第三波长的光束的第三发射单元)与准直透镜42之间的位置关系，当在公共的光源单元中设有多个发射单元时，例如可以设置只对第二和/或第三波长的光束的发散角度进行转换的元件，或者对准直透镜42进行驱动的机构等，从而实现以预定的发散角度状态入射到物镜34上。另外，具有第二和第三波长的那些光束中的一个光束可以根据情况而以有限系统状态输入到物镜34，从而进一步减小像差。另外，具有第二和第三波长的光束可以被以有限系统状态和扩散状态输入，从而实现返回放大率的调节。利用返回放大率的调节，可以将焦点捕获范围(focus capture range)等设定到与格式相符的期望状态，因此可以实现更为优良的光学系统兼容性。

多重镜头46例如是波长选择性的多重镜头，其合适地将具有第一至第三波长的返回光束会聚在光电传感器45的光电检测器等的表面上，其中，所述返回光束已经从各个光盘的信号记录面反射，经过了物镜34、重定向反射镜44、四分之一波片43和准直透镜42，从第三分束器38反射并随后被与输出路径上的光束分开。在此情况下，多种镜头46给返回光束提供了像散以检测聚焦误差信号等。

光电传感器45接收由多重镜头46会聚的返回光束，并且除了检测信息信号外还检测各种检测信号，例如聚焦误差信号、循轨误差信号等。

利用如上所述构造的光学拾取器3，根据由光电传感器45获得的聚焦误差信号和循轨误差信号来驱动物镜34使之位移。因此，物镜34被移动到与光盘2的信号记录面相应的焦点位置，光束被聚焦到光盘2的信号记录面上，信息被记录到光盘2或者从光盘2播放。

光学拾取器3设有物镜34，能够用具有第一至第三衍射区域51、52、53的衍射单元50来给各个波长的光束提供对于各个区域最佳的衍射效率和衍射角度，能够充分减小不同格式(例如保护层厚度等)的第一至第三这三种类型光盘11、12、13的信号记录面上的球差，并能用具有三个不同波长的光束来从多个光盘11、12、13读取信号和向其写入信号。

图41A所示具有衍射单元50的物镜34、参照图41B所述具有衍射单元50的衍射光学元件35B和物镜34B、以及参照图30A和图30B所述具有衍射单元90的物镜34C作为光学拾取器3的组成部分，各自能够起会聚光学器件的作用以将输入光束会聚在预定位置。在把这种会聚光学装置用于通过将光束照射到三种不同类型的光盘上而执行记录和/或回放的光学拾取器时，利用物镜34或34C或者衍射光学元件35B的一个表面上设置的衍射单元50或90，相应的光束能够以充分减小了球差的状态被合适地会聚在这三种类型光盘的信号记录面上。即，使用三个波长共用的物镜34、物镜34B或物镜34C的光学拾取器能够实现三波长兼容性。

参照图41B所述的具有衍射单元50的衍射光学元件35B和物镜34B例如可以被设置在用于对物镜34B进行驱动的致动器(例如物镜驱动机构等)上，使得具有衍射单元50的衍射光学元件35B与物镜34B集成为一体。同时，为了提高组装到致动器的镜头支架上的精度并便于组装工作，可以构造将衍射光学元件35B和物镜34B形成为一个集成单元的会聚光学单元。例如，可以通过利用间隔件(spacer)等将衍射光学元件35B和物镜34B固定到支架而成为一体，同时设定位置、间距和光轴，来构成会聚光学单元。衍射光学元件35B和物镜34B被一体地组装到上述物镜驱动机构，因此即使在视场有偏移(例如循轨方向的位移等)时，也能够在减小了球差的情况下将具有第一至第三波长的光束合适地会聚在相应光盘的信号记录面上。

下面将参照图2对如上所述构造的光学拾取器3从第一至第三光源单元31、32、33发射的光束的光路进行说明。首先将说明具有第一波长的光束被发射到第一光盘11上以执行信息的读取或写入时的光路。

盘类型单元22已经确定光盘2的类型是第一光盘11，并使具有第一波长的光束从第一光源单元31的第一发射单元发射。

从第一发射单元发射的具有第一波长的光束被第一光栅39分成三束以检测循轨误差信号等，并被输入到第二分束器37。被输入到第二分束器37的、具有第一波长的光束被第二分束器37的反射镜面37a反射，并被输入到第三分束器38侧。

被输入到第三分束器38的具有第一波长的光束经第三分束器38的反射镜面38a透射，并被输出到准直透镜42侧。准直透镜42将输入光束的发散角度转换成大体上平行光。随后，该光束由四分之一波片43赋予预定的相位差，由重定向反射镜44反射，并输出到物镜34侧。

被输入到物镜34的具有第一波长的光束被物镜34的入射侧表面上设置的衍射单元50的第一至第三衍射区域51、52、53衍射，使得在经过各个区域的光束中，预定的衍射级如上所述占支配地位，并由物镜34的透镜弯曲表面的折射能力合适地会聚在第一光盘11的信号记录面上。在此情况下，给具有第一波长的光束以衍射能力，使得经过区域51、52、53的光束处于能够减小球差的状态，因而能够被合适地会聚。注意，从物镜34输出的具有第一波长的光束不仅处于被施加了预定衍射能力的状态，而且处于孔径限制的状态。

被会聚在第一光盘11上的光束从信号记录面反射，经过物镜34、重定向反射镜44、四分之一波片43和准直透镜42，从第三分束器38的反射镜面38a反射，并被输出到光电传感器45侧。

从第三分束器38反射的输出路径上的光束分出的光束由多重镜头46会聚在光电检测器45的光电接收面上，并被检测。

下面将对当具有第二波长的光束被发射到第二光盘12上以执行信息的读取或写入时的光路进行说明。

盘类型单元22已经确定光盘2的类型是第二光盘12，并使具有第二波长的光束从第二光源单元32的第二发射单元发射。

从第二发射单元发射的具有第二波长的光束被第二光栅40分成三束以检测循轨误差信号等，并被输入到第一分束器36。被输入到第一分束器36的、具有第二波长的光束经第一分束器36的反射镜面36a透射，经第二分束器37的反射镜面37a透射，并被输入到第三分束器38侧。

被输入到第三分束器38的具有第二波长的光束经第三分束器38的反射镜面38a透射，并被输出到准直透镜42侧。准直透镜42将输入光束的发散角度转换成扩散光。随后，该光束由四分之一波片43赋予预定的相位差，由重定向反射镜44反射，并输出到物镜34侧。

被输入到物镜34的具有第二波长的光束被物镜34的入射侧表面上设置的衍射单元50的第一和第二衍射区域51、52衍射，使得在经过各个区域的光束中，预定的衍射级如上所述占支配地位，并由物镜34的透镜弯曲表面的折射能力合适地会聚在第二光盘12的信号记录面上。在此情况下，给具有第二波长的光束以衍射能力，使得经过第一和第二衍射区域51、52的光束处于能够减小球差的状态，因而能够被合适地会聚。注意，当具有第二波长的光束经过第三衍射区域53时产生的衍射光由于闪耀的效果而处于不被适当地会聚在第二光盘12的信号记录面上的状态，即处于适当地获得了孔径限制的效果的状态。

从第二光盘12的信号记录面反射的光束的返回光路与具有第一波长的光束相同，因此将略去其描述。

下面将对当具有第三波长的光束被发射到第三光盘13上以执行信息的读取或写入时的光路进行说明。

盘类型单元22已经确定光盘2的类型是第三光盘13，并使具有第三波长的光束从第三光源单元33的第三发射单元发射。

从第三发射单元发射的具有第三波长的光束被第三光栅41分成三束以检测循轨误差信号等，并被输入到第一分束器36。被输入到第一分束器36的、具有第三波长的光束从第一分束器36的反射镜面36a反射，经第二分束器37的反射镜面37a透射，并被输出到第三分束器38侧。

被输入到第三分束器38的具有第三波长的光束经第三分束器38的反射镜面38a透射，被输出到准直透镜42侧。准直透镜42将输入光束的发散角度转换成扩散光。随后，该光束由四分之一波片43赋予预定的相位差，由重定向反射镜44反射，并输出到物镜34侧。

被输入到物镜34的具有第三波长的光束被物镜34的入射侧表面上设置的衍射单元50的第一衍射区域51衍射，使得在经过该区域的光束中，预定的衍射级如上所述占支配地位，并由物镜34的透镜弯曲表面的折射能力合适地会聚在第三光盘13的信号记录面上。在此情况下，给具有第三波长的光束以衍射能力，使得经过第一衍射区域51的光束处于能够减小球差的状态，因而能够被合适地会聚。注意，当具有第三波长的光束经过第二和第三衍射区域52、53时产生的衍射光由于闪耀的效果而处于不被适当地会聚在第三光盘13的信号记录面上的状态，即处于适当地获得了孔径限制的效果的状态。

从第三光盘13的信号记录面反射的光束的返回光路与具有第一波长的光束相同，因此将略去其描述。

注意，尽管这里已经说明的构造中，具有第二和第三波长的光束造成第二和/或第三发射单元的位置被调节成使得光束(其发散角度由准直透镜42转换，并被输入到物镜34)相对于大体平行光处于扩散状态，但是也可以构造成：通过设置具有波长选择性并转换发散角度的元件，或者通过设置用于沿光轴方向驱动准直透镜42的机构，使光束以扩散或会聚的状态输入到物镜34。

尽管已经针对下述构造进行了说明：在该构造中，具有第一波长的光束以大体上平行光的状态被输入到物镜34，而具有第二和第三波长的光束被以扩散光的状态输入到物镜34，但是本发明不限于这种构造。例如，可以构造成使得具有第一至第三波长的光束全部被以平行光状态输入到物镜34，或者具有第一至第三波长的光束中的一些或全部以扩散光或会聚光的状态输入到物镜34。

应用了本发明的光学拾取器3包括：第一至第三发射单元，其发射具有第一至第三波长的光束：物镜34，其将从第一至第三发射单元发射的具有第一至第三波长的光束会聚在光盘的信号记录面上；设在物镜34(作为具有第一至第三波长的光束的输出光路上布置的光学元件)的一个表面上的衍射单元50。衍射单元50具有第一至第三衍射区域51、52和53。第一至第三衍射区域51、52、53具有被形成为环形区形状的不同的第一至第三衍射结构，这些衍射结构各自具有预定深度并被构造成发射衍射光，使得对于各个波长的光束，例如上述的预定衍射级的衍射光占支配地位。因此，可以用单一的共用物镜34来合适地将相应的光束会聚在不同使用波长的三种类型光盘的信号记录面上。因此，利用共用物镜34实现了三波长兼容性而不使构造复杂化，因此对于各个光盘实现了良好的信号记录和/或回放。

即，应用了本发明的光学拾取器3利用第一至第三波长的光束的光路中的一个表面上设置的衍射单元50获得了最佳的衍射效率和衍射角度。因此，能够用从各个光源单元31、32和33中设置的多个发射单元发射的具有不同波长的光束来从多个光盘11、12和13读取信号以及向其写入信号，并能够共享光学零件(例如物镜34等)。因此，可以减少零件数目，从而能够简化构造和减小尺寸，所以能实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：由第一衍射区域51(作为具有最大衍射效率的内环形区)选择、并在减小了球差的情况下被会聚在相应光盘的信号记录面上的预定衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)具有关系k_1i≥k_2i＞k_3i。因此，能够在使用各个波长的光束时的工作距离方面以及各个波长的焦距方面实现合适的状态。即，能够在缩短对于第一波长λ₁的焦距的同时确保使用第三波长λ₃时的工作距离，并能够抑制物镜的镜头直径或光学拾取器的总体尺寸增大。减小物镜的镜头直径确保了容易设计致动器，并能够减小焦距，从而获得良好的像差特性。因此能够实现优良的兼容性，从而能够对各个光盘进行良好的记录和/或回放。此外，还能够实现简化构造和减小尺寸，因此能够实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：在由作为内环形区的第一衍射区域51选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)中，k_1i和k_3i是(-2，-3)，(-1，-2)，(-1，-3)，(0，-2)，(0，-3)，(1，-2)，(1，-3)，(2，-1)，(2，-2)，(2，-3)，(3，0)，(3，-1)，(3，-2)或(3，-3)。因此，能够对于各个波长处的工作距离以及各个波长的焦距实现合适的状态，并能够抑制物镜的镜头直径或设备的总体尺寸增加。另外，还可以防止凹槽深度过度加深，从而确保了容易制造并防止了成形精度恶化。因此，能够实现优良的兼容性以对于各个光盘执行良好的记录和/或回放，能够实现简化构造和减小尺寸，能便于制造，并能实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3具有台阶形式的衍射结构，该结构向三个波长提供预定的衍射能力并在作为内环形区的第一衍射区域51(该区域需要高衍射效率)中形成。因此，能够抑制不期望的光的衍射光的量，并能够防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而使抖动等方面恶化。此外，即使产生了一定量的不期望的光的衍射，不期望的光的衍射级也被设定为与聚焦光的相邻衍射级不同的、以较大衍射角度差异偏离开的衍射级，所以能够防止由于聚焦时不期望的光的会聚而造成抖动等方面恶化。

应用了本发明的光学拾取器3具有闪耀形式的衍射结构，该结构一体地形成于物镜34的一个表面上并形成于作为外环形区的第三衍射区域53(该区域设在最外侧)中。在具有很陡峭的透镜弯曲表面的部分处形成衍射结构时(例如三波长兼容透镜)，这种构造是有利的。因此，可以便于制造，并能够防止成形精度恶化。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：由作为内环形区的第一衍射区域51选择的衍射级(k_1i，k_2i，k_3i)是(1，-1，-2)，(0，-1，-2)，(1，-2，-3)或(0，-2，-3)，并且该衍射结构形成楼梯形式。因此，可以使不期望的光的不利效果尽可能小。此外，对于各个波长的工作距离以及各个波长的焦距能够实现合适的状态，并能够抑制物镜的镜头直径或设备的尺寸增大。另外，凹槽深度可以被抑制得较小，可以便于制造，并能够防止成形精度恶化。因此，能够实现优良的兼容性来对各个光盘执行良好的记录和/或回放，能够简化构造和减小尺寸，能够简化制造，并能够实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：除了由内环形区选择的衍射级之外，由用作中环形区的第二衍射区域52选择的衍射级(k_1m，k_2m)是(+1，+1)，(-1，-1)，(0，+2)，(0，-2)，(0，+1)，(0，-1)，(+1，0)，(-1，0)，(+1，-1)或(-1，+1)，并且该衍射结构被形成为楼梯形式或非周期形式。因此，能够充分表现出内环形区和中环形区的功能。因此，能够实现优良的兼容性，从而能够对各个光盘进行良好的记录和/或回放。此外，还能够简化构造和减小尺寸，所以能够实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：除了由内环形区选择的衍射级之外，由用作中环形区的第二衍射区域52选择的衍射级(k_1m，k_2m)是(+3，+2)，(-3，-2)，(+2，+1)，(-2，-1)，(+1，+1)或(-1，-1)，并且该衍射结构被形成为闪耀形式或非周期形式。因此，能够实现优良的兼容性，从而能够对各个光盘进行良好的记录和/或回放。此外，还能够简化构造和减小尺寸，所以能够实现高生产率和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：在被输入到会聚光学装置(例如物镜34等)的入射侧表面时，第一波长的光束大体上是平行光，具有第二和第三波长的光束是扩散光。因此，经过作为内环形区的第一衍射区域51的光束能够以高衍射效率和进一步减小了球差的状态而被合适地会聚在相应光盘的信号记录面上。在作为中环形区和外环形区的第二和第三衍射区域的情况下，利用闪耀效果的优点，能够对于期望波长的光束获得高衍射效率并能够减小球差。对于具有不应被会聚的波长的光束，能够减小相应的信号记录面上入射的光量。另外，还能够提高衍射级选择的自由度，所以能够实现构造简化等。

应用了本发明的光学拾取器3能够对三个波长使用共用的物镜34。因此，能够抑制灵敏度恶化和由于致动器中可动部分的重量增大而造成到致动器的镜头支架的安装角度不合适的情况。此外，利用光学元件(物镜34或衍射光学元件35B)的一个表面上设置的衍射单元50，应用了本发明的光学拾取器3能够在三波长兼容性的同时充分减小使用共用物镜34时造成问题的球差。因此，能够抑制现有技术中那样当在多个表面上设置用于减小球差的衍射单元时，由于衍射单元的定位或设置多个衍射单元而造成的衍射效率恶化等。即，能够实现组装工作的简化和光利用效率的提高。另外，应用了本发明的光学拾取器3还能够获得这样的构造：其中，衍射单元50如上所述设置在光学元件的一个表面上，所以衍射单元50可以与物镜34一体地形成。因此，能够进一步实现构造的简化、致动器可动部分的重量降低、组装工作的简化和光利用效率的提高。

对于应用了本发明的光学拾取器3，如图41A和图41B所示，衍射单元50设置在物镜34或衍射光学元件35B的一个表面上。因此，能够实现三波长兼容性，还能够用与三种波长的光束对应的数值孔径和三种类型的光盘来执行孔径限制。因此，不需要设置现有技术中所需的孔径限制滤波器等或在布置时执行调节。能进一步实现简化构造、减小尺寸和低成本。

应用了本发明的光学拾取器3构造成使得：对于衍射单元50，内环形区的衍射周期结构的周期数目N_i具有式子(20)的关系，中环形区中衍射周期结构的周期数目N_m具有式子(21)的关系。因此，能避免不期望的光与正常光的干扰，能够抑制不期望的光的衍射光的量，并能够防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而造成抖动等方面恶化。此外，即使在某种程度上产生了不期望的光的某个量的衍射光，也使得不期望的光的衍射级是与聚焦光的相邻衍射级不同的、具有较大衍射角差异的偏差衍射级，从而可以防止由于不期望的光在聚焦时被会聚而造成抖动等方面恶化。因此，可以在回放/记录时形成充分的光斑。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，当第一衍射区域51的半径为0.99mm时，第一衍射区域51的衍射周期结构的周期数目N_i具有式子(29)的关系；当第二衍射区域52的半径为1.43mm时，第二衍射区域52的衍射周期结构的周期数目N_m具有式子(31)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

因此，应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，内环形区的衍射周期结构的周期数目N_i具有式子(58)的关系，中环形区的衍射周期结构的周期数目N_m具有式子(59)的关系。因此，可以避免不期望的光与正常光的干扰，可以抑制不期望的光的衍射光的量，并可以防止由于光电接收器部分接收到不期望的光而使抖动等方面恶化。此外，即使在某种程度上产生了不期望的光的某个量的衍射光，也使得不期望的光的衍射级是与聚焦光的相邻衍射级不同的、具有较大衍射角差异的偏差衍射级，从而可以防止由于不期望的光在聚焦时被会聚而造成抖动等方面恶化。因此，可以在回放/记录时形成充分的光斑。结果，可以避免形成周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，即使第一衍射区域51的半径不是上述0.99mm，至少第一衍射区域51的各个台阶的高度d_i和平均栅距p_i也具有下述式子(32)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_al1确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，即使第二衍射区域52的半径不是上述1.43mm，至少第二衍射区域52的各个台阶的高度d_m和平均栅距p_m也具有下述式子(33)的关系。因此，可以避免形成衍射周期结构时的效率恶化，可以将来自物镜34的返回耦合效率I_all确保为60％或更高，并可以获得充分的衍射效率。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，第一衍射区域51和第二衍射区域52具有式子(54a)和(54b)的关系，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，第一衍射区域51和第二衍射区域52具有式子(53)的关系，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

应用了本发明的光学拾取器3被构造成使得：对于衍射单元50，第一衍射区域51中各个波长的衍射级k_1i和k_2i与第二衍射区域52中各个波长的衍射级k_1m和k_2m的组合满足式子(54a)并具有式子(57)的关系。因此，对于第三衍射区域，各个波长的衍射级k_3i和k_3m相同，或对于中环形区，在k_3m和k_3m′之后获得的效率与k_3i一样。因此，可以防止外环形区中孔径限制的执行不正确，从而合适地调节轴上像差量并降低温度变化时的像差量。

应用了本发明的光学拾取器3包括：第一至第三发射单元，其发射具有第一至第三波长的光束：物镜34C，其将从第一至第三发射单元发射的具有第一至第三波长的光束会聚在光盘的信号记录面上；设在物镜34C(作为具有第一至第三波长的光束的输出光路上布置的光学元件)的一个表面上的衍射单元90。衍射单元90具有作为第一和第二区域的第一和第二衍射区域51、52，以及第三区域80。衍射区域51、52具有被形成为环形区形状的第一和第二衍射结构，这些衍射结构各自具有预定深度并被构造成发射衍射光，使得对于各个波长的光束，使得例如上述的预定衍射级的衍射光占支配地位。第三区域80被形成为非球面连续表面，其例如对于上述各个波长的光束具有预定的衍射操作。因此，可以用单一的共用物镜34C来合适地将相应的光束会聚在不同使用波长的三种类型光盘的信号记录面上。因此，利用共用物镜34C实现了三波长兼容性而不使构造复杂化，因此对于各个光盘实现了良好的信号记录和/或回放。

即，应用了本发明的光学拾取器3利用第一至第三波长的光束的光路中的一个表面上设置的衍射单元90获得了最佳的衍射效率和衍射角度。因此，能够用从各个光源单元31、32和33中设置的多个发射单元发射的具有不同波长的光束来从多个光盘11、12和13读取信号以及向其写入信号，并能够共享光学零件(例如物镜34C等)。因此，可以减少零件数目，从而能够简化构造和减小尺寸，所以能实现高生产率和低成本。

对于应用了本发明的、具有衍射单元90和物镜34C的光学拾取器3，物镜34C的一个表面上设置的衍射单元90以及具有衍射单元90的物镜34C具有第一和第二衍射区域51和52的功能以及第三区域80的功能。因此，光学拾取器3具有与具有衍射单元50和物镜34的光学拾取器3相同的功能和效果。即，利用第一和第二衍射区域51和52，具有衍射单元90和物镜34C的光学拾取器3被构造成使预定衍射级的衍射光占支配地位。结果，能够获得高的光利用效率，能够会聚良好的光斑，并能够如上所述表现出预定的孔径限制。

对于应用了本发明的、具有衍射单元90和物镜34C的光学拾取器3，设在第二衍射区域52外侧的环形区形状的第三区域80作为外环形区。第三区域80被形成为具有预定衍射操作的非球面连续表面，因此，如上所述，能够获得高的光利用效率，能够会聚良好的光斑，并能够表现出预定的孔径限制。另外，对于外环形区，可以简化制造过程，并由于外环形区不存在衍射结构而能够实现高的光利用效率。

在上述说明中，对于光学拾取器3，其结构使得第一发射单元设在第一光源单元31中，第二发射单元设在第二光源单元32中，第三发射单元设在第三光源单元33中，但是本发明不限于这种构造。例如，可以将具有第一至第三发射单元中的两个发射单元的光源单元，以及具有剩下那个发射单元的光源单元布置在不同的位置处。

下面将对图42所示的光学拾取器60进行说明，该光学拾取器包括具有第一发射单元的光源单元以及具有第二和第三发射单元的光源单元。注意，在下面的说明中，与光学拾取器3相同的零件由相同的标号表示，并将略去其描述。

如图42所示，应用了本发明的光学拾取器60包括：第一光源单元61，其具有第一发射单元，第一发射单元被构造成发射具有第一波长的光束；第二光源单元62，其具有第二发射单元和第三发射单元，第二发射单元被构造成发射具有第二波长的光束，第三发射单元被构造成发射具有第三波长的光束；物镜34，其用作会聚光学装置，以将从第一至第三发射单元发射的光束会聚在光盘2的信号记录面上。注意，尽管已经进行的说明针对的光学拾取器60使用具有衍射单元50的物镜34作为会聚光学装置，但是也可以设置具有物镜34B和衍射光学元件35B的会聚光学装置(例如图41B所示)，或者具有衍射单元90的物镜34C(例如图30A和图30B所示)作为会聚光学装置。在具有衍射单元90的物镜34C(例如图30A和图30B所示)的会聚光学装置被应用于下述光学拾取器60(例如图42所示)时，可以表现出下述效果，并且能够获得上述物镜34C的优点。

光学拾取器60还包括：分束器63，其用作光路合成单元以对从第一光源单元61的第一发射单元发射的、具有第一波长的光束的光路以及从第二光源单元62的第二和第三发射单元发射的、具有第二和第三波长的光束的光路进行合成；分束器64，其具有与第三分束器38相同的功能。

光学拾取器60还包括第一光栅39以及取决于波长的光栅65，光栅65设置在第二光源单元62与分束器63之间，使从第二和第三发射单元发射的具有第二和第三波长的光束衍射成三个光束以检测循轨误差信号等。

光学拾取器60还包括准直透镜42、四分之一波片43、重定向反射镜44、光电传感器45、多重镜头46、准直透镜驱动单元66，该准直透镜驱动单元沿光轴方向驱动准直透镜42。如上所述，准直透镜驱动单元66沿光轴方向驱动准直透镜42，从而调节经过准直透镜42的光束的发散角度。因此，各个光束以期望的状态输入到物镜34，使得能够减小球差并能执行闪耀。当所装载的光盘是具有多个信号记录面的所谓的多层光盘时，能够对各个信号记录面执行记录和/或回放。

对于如上所述构造的光学拾取器60，各个光学零件的功能除了上述这些以外都与光学拾取器3的情况下一样，从第一至第三发射单元发射的具有第一至第三波长的光束的光路除了上述这些以外也与光学拾取器3一样，即，遵循由分束器64对各个波长的光束的光路进行的合成，所以将略去其详细说明。

应用了本发明的光学拾取器60包括：发射具有第一至第三波长的光束的第一至第三发射单元、把从第一至第三发射单元发射的具有第一至第三波长的光束会聚在光盘的信号记录面上的物镜34、以及用作光学元件的衍射单元50，衍射单元50设在具有第一至第三波长的光束的输出光路上布置的物镜34的一个表面上。衍射单元50具有第一至第三衍射区域51、52、53。第一至第三衍射区域51、52、53是形成为环形区形状的第一至第三衍射结构，各自具有预定的深度并被构造成发射衍射光，使得对于各个波长的光束，预定衍射级(例如上述)的衍射光占支配地位。因此，可以用单一的共用物镜34来合适地将相应的光束会聚到不同使用波长的三种类型光盘的信号记录面上。因此，利用共用物镜34实现了三波长兼容性而不使构造复杂化，从而对于各个光盘实现了良好的信号记录和/或回放。此外，光学拾取器60具有与上述其他光学拾取器3类似的优点。

光学拾取器60构造成使得第二和第三发射单元布置在共用的光源单元62中，所以实现了构造的进一步简化和尺寸的减小。注意，类似地，对于应用了本发明的光学拾取器，第一至第三发射单元可以布置在处于大体上同一位置的光源中。利用这样的构造，实现了构造的进一步简化和尺寸的减小。

应用了本发明的光盘设备1包括驱动单元和光学拾取器，驱动单元对从第一至第三光盘中任意选择的光盘进行保持和旋转式驱动，光学拾取器通过将不同波长的多个光束选择性地照射到由驱动单元旋转式驱动的光盘，来执行信息信号的记录和/或回放。光学拾取器3或60被用作该光学拾取器，所以对于具有第一至第三波长的光束的光路上的光学元件的一个表面上设置的衍射单元，光束能够通过单一的共用物镜34而被合适地会聚在不同使用波长的三种类型光盘中相应一种的信号记录面上。因此，能够用共用物镜34实现三波长兼容性而不使构造复杂化。因此，实现了构造的简化和尺寸的减小，并实现了良好的记录/回放特性。对于应用了本发明的光盘设备1，作为光学拾取器3或60的衍射单元50的组成部分的第一和第二衍射结构51和52是周期结构，这些周期结构具有满足式子(58)和(59)的周期数目N_i和N_m，并且在该周期结构中，具有凹凸形状的单元周期结构被沿各个环形区的径向连续形成，能够提高光利用效率，能够减小不期望的光的入射，并因而实现了良好的记录/回放特性。

本发明包含与2008年8月28日在日本特许厅递交的日本在先专利申请JP2008-220488中公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用方式结合于此。

本领域技术人员应当理解，在所附权利要求及其等同含义的范围内，根据设计需要和其他因素可以产生各种变化、组合、子组合和替换形式。