JP4504180B2 - 光学素子、光ヘッド、光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク、光カード等の情報記録媒体に対し、情報の記録、再生、又は消去を行う光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、カーナビゲーションシステム、及びこれらに用いる光学素子、光ヘッド、液晶素子に関する。

高密度・大容量の情報記録媒体として、光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。微小に絞られた光ビームを介して、光ディスクへの情報記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるには、回折限界の微小スポットを形成する集光機能と、光学系のフォーカス制御とトラッキング制御、及びピット信号（情報信号）検出機能が必要とされる。

近年、光学系設計技術の進歩と光源である半導体レーザーの短波長化により、従来以上の高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化のアプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る集光光学系の光ディスク側開口数（ＮＡ）を大きくすることが検討されている。その際、問題となるのが光軸に対するディスクの傾き（いわゆるチルト）による収差の発生量の増大である。ＮＡを大きくすると、チルトに対して発生する収差量が大きくなる。これを防ぐためには、光ディスクの基板の厚み（基材厚）を薄くすれば良い。

光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（ＣＤ）は、赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ）と、ＮＡ０．４５の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は１．２ｍｍである。第２世代のＤＶＤは、赤色光（波長λ２は６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ）と、ＮＡ０．６の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は０．６ｍｍである。そして、第３世代の高密度光ディスクは、青色光（波長λ１は３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）と、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は０．１ｍｍのシステムが提案されている。

なお、本明細書中では、基材厚とは、光ディスク（又は情報記録媒体）に光ビームの入射する面から情報記録面までの透明基板の厚みのことをいう。

このように、光ディスクの基材厚は、記録密度が高くなるにつれて薄くされている。経済性、装置の占有スペースの観点から、１台の装置で基材厚や記録密度の異なる光ディスクに対し、記録や再生ができる光情報記録再生装置が望まれる。そのためには異なる基材厚の光ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた光ヘッド装置が必要である。

ＤＶＤとＣＤの両方の光ディスク（情報記録媒体）に対して情報を記録したり再生したりする装置の一例が、下記特許文献１に提案されている。この内容を第１の従来例として、図５８〜図６０を用いて簡単に説明する。図５８は、光ヘッド３００の概略構成を示している。図５８ＡはＤＶＤに対し情報を記録したり再生する際の状態を示し、図５８ＢはＣＤに対し情報を記録したり再生する状態を示している。波長６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの光を発する赤色半導体レーザー３０１と、波長７８０ｎｍの光を発する赤外半導体レーザー３０２を有する。

第２の情報記録媒体であるＤＶＤディスク３０８を再生する場合、赤色半導体レーザー３０１から発した光は波長選択プリズム３０３を透過し、コリメータレンズ３０４により平行光となる。平行となった光は、ビームスプリッタ３０５で反射され、ダイクロホログラム３０６を透過し、対物レンズ３０７で収束光となり、ＤＶＤディスク３０８に照射される。ＤＶＤディスク３０８で反射された光は、再び対物レンズ３０７とダイクロホログラム３０６を通り、ビームスプリッタ３０５を透過し、検出レンズ３０９により収束光となり、光検出器３１０に集光される。

第３の情報記録媒体であるＣＤディスク３１１を再生する場合は、赤外半導体レーザー３０２から発した光は波長選択プリズム３０３により反射され、コリメータレンズ３０４により平行光となる。平行となった光はビームスプリッタ３０５で反射され、ダイクロホログラム３０６により回折され、対物レンズ３０７で収束光となり、ＣＤディスク３１１に照射される。ＣＤディスク３１１で反射された光は再び対物レンズ３０７とダイクロホログラム３０６を通り、ビームスプリッタ３０５を透過し、検出レンズ３０９により収束光となり、光検出器３１０に集光される。

ＤＶＤディスクとＣＤディスクの基材厚の違いによる球面収差はダイクロホログラム３０６により補正される。図５９にダイクロホログラム３０６の断面図を示す。ダイクロホログラム３０６の表面には、深さｄ、２ｄ、３ｄの溝が順に並んでいる。深さｄは赤色半導体レーザーの波長をλ１とし、ダイクロホログラム３０６の波長λ１での屈折率をｎ１として、
ｄ＝λ１／（ｎ１−１）
となるように決められている。こうすることで、波長λ１の光に対しては、光が回折せず、透過効率が高くなる。

ここで、赤外半導体レーザーから出射された光の波長をλ２とし、ダイクロホログラム３０６の波長λ２での屈折率をｎ２とする。図６０Ａは、波長λ２の光がダイクロホログラム３０６を通過したあとの波面を示しており、
ｄ×（ｎ２−１）／λ２＝０．７５，
のときの状態である。この場合、一段当り波長の０．７５倍の位相ずれを生じることになる。１以上の位相ずれは無視できるから、小数部分のみに基いて書き直した波面を図６０Ｂに示す。この波面は１次回折光の片側の回折効率が高い光となる。

また、下記非特許文献１には、ＣＤ、ＤＶＤ、及び超高密度光ディスクに対して情報を再生する装置の一例が記載されている。これを第２の従来例として、図６１、図６２を用いて簡単に説明する。図６１は、光ヘッドの概略構成を示している。

波長λ１＝４０５ｎｍの青色光源を有する光学系２０１より出射した平行光は、プリズム２０４、２０５、及び後述する位相板２０６を透過して、対物レンズ２０７で集光され、基材厚０．１ｍｍの光ディスク２０８（超高密度光ディスク）の情報記録面に照射される。

光ディスク２０８で反射した光は、逆の経路をたどって光学系２０１の検出器で検出される。波長λ２＝６５０ｎｍの赤色光源を有する光学系２０２より出射した発散光は、プリズム２０４で反射、プリズム２０５及び位相板２０６を透過して、対物レンズ２０７で集光され、基材厚０．６ｍｍの光ディスク２０９（ＤＶＤ）の情報記録面に照射される。

光ディスク２０９で反射した光は、逆の経路をたどって光学系２０２の検出器で検出される。波長λ３＝７８０ｎｍの赤外の光源を有する光学系２０３より出射した発散光はプリズム２０５で反射、位相板２０６を透過して、対物レンズ２０７で集光され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク２１０（ＣＤ）の情報記録面に照射される。光ディスク２１０で反射した光は逆の経路をたどって光学系２０３の検出器で検出される。

対物レンズ２０７は基材厚０．１ｍｍに対応するように設計されており、ＣＤやＤＶＤに対しては、基材厚の違いによって球面収差が発生する。この球面収差を補正するのが、光学系２０２及び光学系２０３より出射する発散光の発散度合いと位相板２０６である。対物レンズに発散光を入射させると、新たな球面収差が発生するので、基材厚の違いによって発生する球面収差をこの新たな球面収差で打ち消すことができる。

発散光の発散度合いは、球面収差が最小となるように設定する。発散光によって球面収差を完全に補正することはできず、高次の球面収差（主に５次の球面収差）が残存する。この５次の球面収差は、位相板２０６によって補正する。

図６２に位相板２０６の表面（図６２Ａ）と側面図（図６２Ｂ）とを示している。位相板２０６は、波長λ１での屈折率をｎ１、ｈ＝λ１／（ｎ１−１）とした場合、高さｈ、３ｈの位相段差２０６ａで構成される。波長λ１の光に対しては、高さｈは位相差１λ（λは使用波長）を生じるが、位相分布に影響を与えず、光ディスク２０８の記録再生には支障がない。

一方、波長λ２の光に対しては、波長λ２での位相板２０６の屈折率をｎ２とすると、ｈ／λ２×（ｎ２−１）＝０．６２５λの位相差を生じる。また、波長λ３の光に対しては、波長λ３での位相板２０６の屈折率をｎ３とすると、ｈ／λ３×（ｎ３−１）＝０．５２λの位相差を生じる。ＤＶＤ及びＣＤに関しては、この位相差を利用して波面を変換し、残存していた５次の球面収差を補正していた。

さらに、下記特許文献２には、超高密度光ディスクの記録再生が可能な対物レンズと、ＣＤとＤＶＤとの再生が可能な対物レンズの２つの対物レンズを用いて情報を再生する方法が提案されている。これを第３の従来例として、図６３を用いて簡単に説明する。

レンズホルダ２３３には、超高密度光ディスクの記録再生時に使用される対物レンズ２３１と、ＣＤとＤＶＤの再生時に使用される対物レンズ２３２と、駆動コイル２３４を具備し、ワイヤ２３６によって固定部２３７に懸架されている。

磁石２３８とヨーク２３９で磁気回路が構成され、駆動コイル２３４に電流を流すことにより電磁力が働き、対物レンズ２３１、２３２がフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。第３の従来例では、記録再生する光ディスクに応じて対物レンズ２３１、２３２を使い分けていた。

また、色収差補正の技術として下記特許文献３には、光学素子の断面が鋸歯状で、第１の波長λ１の光に対しては２次回折光を用いて補正し、第２の波長λ２の光に対しては１次回折光を用いて補正する色収差補正ホログラムが提案されている。
特開平９−３０６０１８号公報 特開平１１−１２０５８７号公報 特開２００１−６０３３６号公報 ＩＳＯＭ２００１のセッションＷｅ−Ｃ−０５（予稿集３０頁）

しかしながら、前記第１の従来例に係る光ヘッドでは、基材厚１．２ｍｍ、基材厚０．１ｍｍといった基材厚が大きく異なるディスクに光を照射すると、ディスクと対物レンズとの間の距離が大きく変わってしまい、アクチュエータの可動範囲が大きくなり、ヘッドが大きくなるという問題があった。さらに、３種類の光源とそれに応じた光検出をするためには、信号線の本数が増え、光ヘッドと光ディスクドライブとを結ぶフレキシブル・ケーブルの幅が広くなるという問題があった。

また、前記第２の従来例に係る光ディスク装置では、ＣＤ及びＤＶＤの再生の際、光は対物レンズに発散光として入射するため、対物レンズがトラッキング方向に駆動されると大きなコマ収差が発生し、良好な再生が行えないという問題があった。

また、前記第３の従来例に係る光ディスク装置では、対物レンズ２３１、２３２はタンジェンシャル方向（ｙ方向）に並び、対物レンズ２３１は光ディスクの回転中心Ｏを通るトラッキング方向（ｘ方向）の直線上に位置するよう取り付けられているので、対物レンズ２３２を使用するＤＶＤやＣＤでは、トラッキング検出方式として一般的なディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法や３ビーム法が使えないという問題があった。このことについて、図６４を用いて説明する。ＤＰＰ法や３ビーム法は、再生するためのメインスポットと、トラッキング検出のための２つのサブスポットを用いる。図６３に示した対物レンズ２３２のメインスポット２３２ａは、図６４に示したスポットの位置１５０ａである。サブスポットの位置は１５０ｂ、１５０ｃであり、再生トラック１５３に対して最適な角度θ₀に設定される。

光ヘッドのシーク動作によって、これらのスポットはｘ方向に移動し、スポットの位置は１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃとなる。スポットの位置１５０ａ、１５１ａは光ディスクの回転中心Ｏを通るｘ方向の直線上にないため、光ヘッドのシーク動作によって角度θ₀はθ₁に変化する。つまり、第３の従来例の構成では、安定なトラッキング制御が行えないという問題があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、基材厚が異なる複数の情報記録媒体に対して、安定して情報の記録や再生が可能な光学素子、光ヘッド、光情報記録再生装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の光ヘッドは、第１の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第１の波長の光を発する第１の光源と、第２の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第２の波長の光を発する第２の光源と、第３の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第３の波長の光を発する第３の光源と、前記第１の光源、第２の光源、及び第３の光源とから出射された光を集光する集光手段と、前記第１の波長の光は透過し、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は回折する第１の光学素子と、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光を検出する光検出手段とを備え、前記第１の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍの関係を満足し、前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄと、深さ４ｄとの４段に形成されており、前記溝は、深さ２ｄ、深さ４ｄ、深さｄ、深さ３ｄの順、又は深さ３ｄ、深さｄ、深さ４ｄ、深さ２ｄの順に並んでおり、前記第１の波長は３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内にあり、前記第３の波長は７８０ｎｍから８２０ｎｍの範囲内にあり、前記１段当たりの溝の深さｄは、前記第１の波長の光に対して、１波長の光路差を与え、前記第２の波長の光に対して、０．６波長の光路差を与え、前記第３の波長の光に対して、０．５波長の光路差を与え、前記第１の光学素子を透過した第１の波長の光は前記集光手段によって、前記第１の情報記録媒体の情報面に集光され、前記第１の光学素子を通過した第２の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第２の情報記録媒体の情報面に集光され、前記第１の光学素子を通過した第３の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第３の情報記録媒体の情報面に集光されることを特徴とする光ヘッド。

本発明の光情報記録再生装置は、第１の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第１の波長の光を発する第１の光源と、第２の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第２の波長の光を発する第２の光源と、第３の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第３の波長の光を発する第３の光源と、前記第１の光源、第２の光源、及び第３の光源とから出射された光を集光する集光手段と、前記第１の波長の光は透過し、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は回折する第１の光学素子と、前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、前記第１の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍの関係を満足し、前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄと、深さ４ｄとの４段に形成されており、前記溝は、深さ２ｄ、深さ４ｄ、深さｄ、深さ３ｄの順、又は深さ３ｄ、深さｄ、深さ４ｄ、深さ２ｄの順に並んでおり、前記第１の波長は３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内にあり、前記第３の波長は７８０ｎｍから８２０ｎｍの範囲内にあり、前記１段当たりの溝の深さｄは、前記第１の波長の光に対して、１波長の光路差を与え、前記第２の波長の光に対して、０．６波長の光路差を与え、前記第３の波長の光に対して、０．５波長の光路差を与え、前記第１の光学素子を透過した第１の波長の光は前記集光手段によって、前記第１の情報記録媒体の情報面に集光され、前記第１の光学素子を通過した第２の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第２の情報記録媒体の情報面に集光され、前記第１の光学素子を通過した第３の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第３の情報記録媒体の情報面に集光されることを特徴とする。

本発明のコンピュータは、前記光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。

本発明の映像記録装置は、前記光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体に対し映像の記録及び再生のうち少なくとも映像の記録をすることを特徴とする。

本発明の再生専用の映像再生装置は、前記光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体から映像を再生することを特徴とする。

本発明のサーバーは、前記光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。

本発明のカーナビゲーションシステムは、前記光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたことを特徴とする。

前記本発明の光ヘッドによれば、１つの光学素子で第２の光と第３の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが４段の溝を備えているので、第１の光は効率良く透過し、第２の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、４段溝なので光の利用効率を良くすることができる。また、前記溝は、深さ２ｄ、深さ４ｄ、深さｄ、深さ３ｄの順、又は深さ３ｄ、深さｄ、深さ４ｄ、深さ２ｄの順に並んでいるので、回折される光の効率がさらに向上できる。

前記本発明の光ヘッドにおいては、前記溝は、同心円状に形成されていることが好ましい。この構成によれば、平行光として入射した平面の波面を収束する波面又は発散する波面に変換することができる。また、球面収差を同時に与えたり、取り除いたりすることができる。

また、前記溝は、溝が形成されていない部分を介して隣接しており、前記溝における各段の幅、及び前記溝が形成されていない部分の幅は、略同一であることが好ましい。この構成によれば、製造が容易で、回折光の効率をより向上できる。

また、前記第１の光学素子の溝は、前記集光手段に近い側の面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、集光手段と光学素子の溝の面を近づけることで、同じ波面を作る場合でも溝の間隔を大きくできるので、作製が容易になる。

また、前記第１の光学素子で回折された第２の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強いことが好ましい。この構成によれば、回折した光の焦点距離を伸ばすことができるので基材厚の厚いディスクを記録再生するときでも作動距離をほぼ一定にできる。

また、前記第１の光学素子の中心付近の略円形の領域を第１の領域とし、前記第１の領域を囲む略環状の領域を第２の領域とし、前記第２の領域の外側の領域を第３の領域とすると、前記第１の波長の光は、前記第１、第２、及び第３の領域を通り、前記第２の波長の光は、前記第１、及び第２の２つの領域を通り、前記第３の波長の光は、前記第１の領域を通ることが好ましい。この構成によれば、１つの光学素子の異なる領域を用いて、各波長の光それぞれに最適な波面に変換することができるので、情報を安定して記録再生できる。

また、前記第１の光学素子で回折された第２の波長の光が第２の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、前記第１の光学素子で回折された第３の波長の光が第３の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、前記第１の波長の光の位相には変化を与えない位相補正手段を、前記光源から前記情報記録媒体までの光路に備えたことが好ましい。この構成によれば、回折光は第２の情報記録媒体と第３の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので情報を安定して記録再生できる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射されることが好ましい。この構成によれば、２つの光学素子を使って第２の光と第３の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、前記第２の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍの関係を満足し、前記溝は、深さｄと、深さ２ｄとの２段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、２つの光学素子を使って、第２の光と第３の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第２の光学素子は２段溝なので容易に製造できる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、前記第２の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍの関係を満足し、前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄとの３段に形成されていることが好ましい。この構成によれば、２つの光学素子を使って、第２の光と第３の光のそれぞれの収差を補正した波面に変換するため、収差をより小さくなるように補正でき、情報を安定して記録再生できる。また、第２の光学素子は３段溝なので、光の利用効率を向上できる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されていることが好ましい。この構成によれば、一枚の光学素子に２つの機能を持たせることができるので、光ヘッドの構成がより簡単になる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されており、前記一枚の基材の両面のうち、前記第２の光学素子が形成されている面が、前記集光手段に近いことが好ましい。この構成によれば、集光手段と第２の光学素子の溝の面を近づけることで、より小さい溝間隔が必要な第２の情報記録媒体に対して同じ波面を作る場合でも溝の間隔を大きくできるので、作製が容易になる。

また、前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、前記第１及び第２の光学素子は、前記第１及び第２の光学素子で回折された前記第２の波長の光が第２の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、前記第１の光学素子で回折された第３の波長の光が第３の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正することが好ましい。この構成によれば、回折光は第２の情報記録媒体と第３の情報記録媒体に情報を記録再生する際の収差を十分小さく補正できるので、情報を安定して記録再生できる。

また、前記第１の波長の光を前記第１の情報記録媒体に照射する際において、前記第１の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第１の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ１とし、前記第２の波長の光を前記第２の情報記録媒体に照射する際において、前記第２の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第２の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ２とし、前記第３の波長の光を前記第３の情報記録媒体に照射する際において、前記第３の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第３の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ３とすると、ＷＤ１、ＷＤ２、及びＷＤ３のうち、最大の値と最小の値との差が、前記集光手段の径方向の最大値より小さいことが好ましい。この構成によれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さをより安定して変えることができ、より情報を安定して記録再生できる。

また、前記第１の波長の光を前記第１の情報記録媒体に照射する際において、前記第１の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第１の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ１とし、前記第２の波長の光を前記第２の情報記録媒体に照射する際において、前記第２の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第２の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ２とし、前記第３の波長の光を前記第３の情報記録媒体に照射する際において、前記第３の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第３の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ３とすると、ＷＤ１、ＷＤ２、及びＷＤ３がほぼ等しいことが好ましい。この構成によれば、種類の異なる情報記録媒体に情報を記録再生する際も集光手段の高さがほぼ同じため、光ヘッドを小さくすることができる。

また、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する変換手段をさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、光ヘッドとドライブとを結ぶ信号線の本数を減らすことができるため、光ヘッドを作製し易くできる。

また、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号変換する変換手段をさらに備え、前記時系列信号は電気信号であることが好ましい。この構成によれば、取り扱いが容易である。

また、前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段から出力される電気信号を受けてこれを光信号に変換する第２の変換手段とをさらに備えたことが好ましい。この構成によれば、光信号に変換するので周波数の高い信号でも減衰することなく、ノイズも少ない信号を出力できる。

本発明の光情報記録再生装置によれば、１つの光学素子で第２の光と第３の光の収差を補正した波面に変換するため、構造が簡単になる。また、深さが４段の溝を備えているので、第１の光は効率良く透過し、第２の光は効率良く回折することができるため、波長の異なる光の波面を少ない損失で変換することができる。さらに、４段溝なので光の利用効率を良くすることができる。

本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムによれば、異なる種類の光ディスクに情報を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の各図面において、同様の作用をするものは同一符号を付している。

（実施の形態１）
図１に、実施の形態１に係る光ヘッド２０の構成図を示している。光ヘッド２０は、光ディスクに対し記録及び再生の少なくともいずれか（以下、「記録再生」という）をすることができる。図１Ａは、基材厚の薄い高密度光ディスクの記録再生状態を、図１Ｂは、ＤＶＤディスクの記録再生の状態を、図１Ｃは、ＣＤディスクの記録再生の状態を示している。

光ヘッド２０は、波長が４００ｎｍ前後（３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）の青色半導体レーザー（第１の波長の光源）２１と、波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色半導体レーザー（第２の波長の光源）２２と、波長が７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの赤外半導体レーザー（第３の波長の光源）２３との３種類の光源を備えている。

高密度光ディスク３０を記録再生する際（図１Ａ）は、青色半導体レーザー２１から出た波長λ１の光は、波長選択プリズム２４、２５を透過しコリメータレンズ２６で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ２７で反射され、ダイクロホログラム（光学素子）２８を透過し、対物レンズ（集光手段）２９により収束光となって、高密度光ディスク（第１の情報記録媒体）３０に照射される。

ここで対物レンズ２９の開口数（ＮＡ）は０．８５、高密度光ディスク３０の基材厚は０．１ｍｍを想定している。対物レンズ２９は、波長λ１の青色の光を基材厚０．１ｍｍのディスクに照射したときに、収差の最小になるように、すなわち波面収差の標準偏差が最小になるように設計されている。また、ダイクロホログラム２８は波長λ１の光に対して、影響を与えず、透過させるように設計されている。

高密度光ディスク３０で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ２９とダイクロホログラム２８を通り、ビームスプリッタ２７を透過して検出レンズ３１で収束光となり、光検出器（光検出手段）３２に入射する。光検出器３２は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

ＤＶＤ３３（第２の情報記録媒体）を記録再生する際（図１Ｂ）は、赤色半導体レーザー２２から出た波長λ２の光は、波長選択プリズム２４で反射され、波長選択プリズム２５を透過し、コリメータレンズ２６で平行光になる。平行となった光は、ビームスプリッタ２７で反射され、ダイクロホログラム（光学素子）２８により回折し波面が変換され、対物レンズ２９により収束光となって、ＤＶＤディスク３３に照射される。

ここで、対物レンズ２９から出射される光の開口数（ＮＡ）は、０．６に制限される。ＤＶＤ３３の基材厚は０．６ｍｍである。ダイクロホログラム２８は、対物レンズ２９を通過後の波長λ２の赤色光を基材厚０．６ｍｍのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

ＤＶＤ３３で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ２９とダイクロホログラム２８を通り、ビームスプリッタ−２７を透過して検出レンズ３１で収束光となり、光検出器３２に入射する。光検出器３２は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

ＣＤ３４（第３の情報記録媒体）を記録再生する際（図１Ｃ）は、赤外半導体レーザー２３から出た波長λ３の光は、波長選択プリズム２５で反射され、コリメータレンズ２６で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ２７で反射され、ダイクロホログラム２８により回折し、波面が変換され、対物レンズ２９により収束光となって、ＣＤ３４に照射される。

ここで、対物レンズ２９から出射される光の開口数（ＮＡ）は０．４５に制限される。ＣＤ３４の基材厚は１．２ｍｍである。ダイクロホログラム２８は、対物レンズ２９通過後の波長λ３の赤外光を基材厚１．２ｍｍのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

ＣＤ３４で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ２９とダイクロホログラム２８を通り、ビームスプリッタ−２７を透過して検出レンズ３１で収束光となり、光検出器３２に入射する。光検出器３２は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

図２Ａにダイクロホログラム２８の表面のパターンを、図２Ｂに裏面のパターンを示している。ディスクに向かう光は、裏面（第１の光学素子）４０から入り、表面（第２の光学素子）４１へ抜ける。裏面４０の領域４２内には、７８０〜８２０ｎｍの範囲の波長λ３の光が回折されて、ＣＤ３４に最適な波面（ＣＤ３４に集光する際の波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下）となるようなパターンが形成されている。

表面４１では、波長λ３の光は影響を受けず透過する。また６３０〜６８０ｎｍの範囲内の波長λ２の光は、裏面４０の領域４２内のパターンで回折された後、さらに表面４１の領域４３に形成されたパターンによって回折される。

表裏両面で回折された波長λ２の光が、ＤＶＤ３３に最適な波面（ＤＶＤ３３に集光する際の波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下）となるよう領域４３内のパターンは形成されている。表面４１、裏面４０とも、回折光にパワーを与え、球面収差を補正することが主な目的となるため、パターンは同心円状になっている。波長λ１＝４００ｎｍ付近の光は表裏両面とも影響を受けずに透過する。

図３に、ダイクロホログラム２８の裏面４０の断面拡大図を示している。ダイクロホログラムの裏面４０は、４種類（ｄ〜４ｄ）の深さを持った溝が刻まれている。この溝は、２ｄ，４ｄ，ｄ，３ｄ，溝無し部の順に並んだ溝を一組として、その繰り返しで構成される。

ここで、深さｄを、３８０〜４２０ｎｍの範囲内から選んだある波長λ１での媒質の屈折率をｎ１として、
ｄ＝λ１／（ｎ１−１）
とする。この関係を満足することにより、波長λ１の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、２πの整数倍となる。すなわち、光路長である（ｎ１−１）×ｄが波長λ１に等しくなる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ１の光は、ダイクロホログラム２８によって影響を受けることなく（回折されず）透過することになる。

波長が定まれば、光路長である（ｎ１−１）×ｄは一意に定まるが、光路長は所定の範囲内にあれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光は、ダイクロホログラム２８を実質的に透過するという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

一方、赤色半導体レーザーの波長λ２の光は、図４Ａに示したように、変調された波面となる。ＤＶＤを記録再生する波長λ２は、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあるから、λ２の波長にとって、ｄは波長の約０．６倍の深さに相当する。

したがって、２ｄは１．２λ、３ｄは１．８λ、４ｄは２．４λに相当する。各値がλの整数倍であれば、光の位相差は生じないので、光の位相としては、λの整数倍分は無視できる。このため、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．６λ、２ｄは０．２λ（１．２λ−１λ）、３ｄは０．８λ（１．８λ−１λ）、４ｄは０．４λ（２．４λ−２λ）に相当する。

したがって、２ｄ，４ｄ，ｄ，３ｄの順に並んだ溝は、波長λ２の光に対し、図４Ｂに示したように、０．２λ，０．４λ，０．６λ，０．８λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。すなわち、波長λ２の光にとっては、図３に示した溝は、図４Ｂに示したように、２ｄ側から３ｄ側に向かうにつれて段階的に深くなった溝として感じられることになる。

図３のような溝が光学素子の入射面側（光が屈折率の低い媒質（空気等）から高い媒質（ガラス等）に伝播する境界）に形成されているとき、図３の方向１（溝深さ３ｄ側から溝深さ２ｄ側へ向かう方向）への回折光が、方向２（溝深さ２ｄ側から溝深さ３ｄ側へ向かう方向）への回折光より光強度が強くなる。

ここで、図５に波長λで規格化した１段当たりの溝深さと、図３に示したような断面のダイクロホログラム２８において、入射光が１次回折光に変換される効率Ｒとの関係を示す。１段あたりの深さがλの０．６倍のとき、回折効率は最も高くなり、０．８を越える回折効率を得ることができる。

また、赤外半導体レーザーの波長λ３の光は、図６Ａに示したように変調された波面となる。ＣＤの記録再生のため、λ３＝７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの範囲内にあるから、λ３の波長にとっては、ｄは波長の約０．５倍の深さに相当する。

したがって、２ｄは１．０λ、３ｄは１．５λ、４ｄは２．０λに相当する。前記のように、光の位相としては、λの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．５λ、２ｄは０（１．０λ−１λ）、３ｄは０．５λ（１．５λ−１λ）、４ｄは０（２．０λ−２λ）に相当する。したがって、２ｄ，４ｄ，ｄ，３ｄの順に並んだ溝は、波長λ３の光に対し、図６Ｂに示したように、０，０，０．５λ，０．５λとデューティが３：２で２段の位相を有する波面を形成する。この場合は、図５より、１段当たりの深さがλの０．５倍のとき、０．３程度の回折効率を得ることができる。

図７に、ダイクロホログラム２８の表面４１の断面拡大図を示している。ダイクロホログラム２８の表面は、３種類（ｄ〜３ｄ）の深さを持った溝が刻まれている。その溝はｄ，２ｄ，３ｄ，溝なし部の順に並んだ溝を一組としその繰り返しで構成される。深さｄは、３８０〜４２０ｎｍの範囲内から選んだある波長λ１での媒質の屈折率をｎ１として、
ｄ＝２×λ１／（ｎ１−１）
とする。この関係を満足することにより、波長λ１の光に対して、溝のある凹部と、溝無し部との光路差による位相差は、２πの整数倍となる。このことにより、青色半導体レーザーの波長λ１の光は、ダイクロホログラム２８によって影響を受けることなく（回折されず）透過することになる。

この場合、光路長である（ｎ１−１）×ｄは、波長λ１の２倍に等しくなる。前記のように、光路長は所定の範囲内にあれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光は、ダイクロホログラム２８を実質的に透過するという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

一方、赤色半導体レーザーの波長λ２の光は、図８Ａに示したように変調された波面となる。ＤＶＤの記録再生のため、λ２＝６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあるから、λ２の波長にとって、ｄは波長の約１．２倍の深さに相当する。

したがって、２ｄは２．４λ、３ｄは３．６λに相当する。前記のように、光の位相としては、λの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．２λ（１．２λ−１λ）、２ｄは０．４λ（２．４λ−２λ）、３ｄは０．６λ（３．６λ−３λ）に相当する。

したがって、ｄ，２ｄ，３ｄの順に並んだ溝は、波長λ２の光に対し、図８Ｂに示したように、０．２λ，０．４λ，０．６λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。すなわち、波長λ２の光にとっては、図７に示した溝は、図８Ｂに示したように、ｄ側から３ｄ側に向かうにつれて段階的に深くなった溝として感じられることになる。

図７のような溝が光学素子の出射面側（光が屈折率の高い媒質（ガラス等）から低い媒質（空気等）に伝播する境界）に形成されているとき、図７の方向１（溝深さ３ｄ側から溝深さｄ側へ向かう方向）への回折光が方向２（溝深さｄ側から溝深さ３ｄ側へ向かう方向）への回折光より光強度が強くなる。

図９Ａに、波長λで規格化した１段当たりの溝深さと、図７に示したようなダイクロホログラム２８において入射光が１次回折光に変換される効率Ｒとの関係を示す。１段あたりの深さがλの１．２倍のとき、０．６５を越える回折効率を得ることができる。

また、赤外半導体レーザーの波長λ３の光は、図８Ｃに示したように変調された波面となる。ＣＤの記録再生のため、λ３＝７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの範囲内にあるから、λ３の波長にとって、ｄは波長の約１．０倍の深さに相当する。したがって、２ｄは２．０λ、３ｄは３．０λに相当する。前記のように、光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、図８ｄに示したように、全て０に相当する。したがって、波長λ３の光は、ダイクロホログラム２８によって影響を受けることなく（回折されず）ほとんどが透過することになる。

ここで、図９Ｂに波長λで規格化した１段当たりの溝深さと、図７に示したようなダイクロホログラム２８において、入射光が０次回折光として透過する効率Ｒの関係を示している。１段当たりの深さがλの１．０倍のとき、約０．９の透過効率を得ることができる。

このように裏面（第１の光学素子）４０では波長λ１の光は、ダイクロホログラム２８によってほとんど影響されずに透過し、波長λ２と波長λ３の光は回折される。また、表面（第２の光学素子）４１では、波長λ１と波長λ３の光は透過し、波長λ２の光は回折される。

このことにより、３種類の光ディスク（情報記録媒体）に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができることになり、情報の記録再生を安定して行うことができる。また、これは２種類の光ディスクのときでも同様の効果を得られる。

尚、ここでは第１の光学素子と第２の光学素子とを一枚の素子の表面４１と裏面４０に形成したダイクロホログラム２８を用いたが、別々の素子にそれぞれ第１の光学素子、第２の光学素子を形成したものを配置しても良い。その場合、両光学素子の位置調整をすることにより、中心を光軸にあわせることができる。

また、ダイクロホログラム２８はガラスで作製することが望ましい。樹脂で作製する場合には、吸収率が５％以下、望ましくは３％以下の非晶質ポレオロフィン系の樹脂を使用することが望ましい。波長４２０ｎｍ以下の光では化学的作用が強く、光学素子の吸収率が高いと長時間の光照射により樹脂が損傷する可能性があるからである。非晶質ポレオロフィン系の樹脂は波長４２０ｎｍ以下の光照射に対しても、比較的損傷が起きにくい。

更に、光学素子の一方を対物レンズの表面に作製しても良い。その場合、対物レンズの光軸との位置精度を向上させることができる。

また、ここで示した回折効率は、隣り合う各深さの溝の幅がほぼ等しいときの計算値である。

また、溝の並び方の順序はここで示した例とまったく逆順でも効率良く回折される方向が変わる以外、同様の効果を得ることができる。

また、溝の並び方はここで示した例とは先頭を変えて，書き表し方を変えても、実質的にこれと同じ順序で並んでいる場合には同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。

更に波長λ１とλ２は、
１．５≦λ２／λ１≦１．８，
の関係を満たし、波長λ１とλ３は、
１．８≦λ３／λ１≦２．２，
の関係を満たす。

また、図１０に示したように、ダイクロホログラム２８で回折された波長λ２の光は平行光が発散光となる側（方向１）の回折効率が、収束光となる側（方向２）の回折効率よりも高くなるよう設計する。具体的には、入射面では図３に示したような溝を方向１が外周を向き、方向２が中心を向くような同心円状に配置し、更に出射面側では図７に示したような溝を方向１が外周を向き、方向２が中心を向くような同心円状に配置する。こうすることで、方向１の回折効率が方向２の回折効率より高くなるので、回折光は実質的に発散光に変換され、ダイクロホログラム２８は凹レンズとして作用する。

これにより、対物レンズと合わせた集光光学系の焦点距離ｆが長くなり、基材厚０．１に比べて厚い基材厚０．６を持つＤＶＤ等でも比較的大きな作動距離（ワーキングディスタンス）を稼ぐことができる。

尚、ここではλ２の光やλ３の光の開口を制限する方法について特に述べなかったが、波長選択性のフィルターをダイクロホログラム２８や対物レンズ２９に蒸着する方法や、別体のガラスフィルターとして設ける方法がある。また、各波長の光のみが通る光路（光源から波長選択プリズムまでの間）にアパーチャを設けて開口を制限しても良い。

図１１に、光情報記録再生装置としての光ディスクドライブ５０の全体の構成例を示す。光ディスク５１はターンテーブル５２とクランパー５３とで挟まれて固定され、移動手段であるモーター（回転系）５４によって回転させられる。光ヘッド２０は移動手段であるトラバース（移送系）５５上に乗っており、光が照射する点が光ディスク５１の内周から外周まで移動できるようにしている。制御回路５６は光ヘッド２０から受けた信号をもとにフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、モーターの回転制御等を行う。また再生信号から情報の再生や、記録信号の光ヘッドへの送出を行う。

図１２に、各ディスクを記録再生する際の作動距離を示す。光ディスクの光が入射する側の高さは、ターンテーブル５２の位置により決まる。一方、光ヘッド２０のアクチュエータの固定子６０のターンテーブル５２に対する相対高さはトラバース５５とモーター５４との位置関係により、構造上、一意に決まる。他方、対物レンズ２９をフォーカス方向に移動するアクチュエータの可動子６１の位置は、光ディスクの記録面の位置と、集光手段である対物レンズ２９のディスク側のバックフォーカスとにより決まる。バックフォーカスとは、集光手段の先端から光線の収束点までの距離である。集光手段の先端とは、より具体的には、対物レンズ２９と光軸との交点のうち、光ディスク側の交点である。

波長λでの屈折率をｎ、ディスクの基材厚をｔ、バックフォーカスをＢＦとすると、作動距離ＷＤは、
ＷＤ＝ＢＦ−ｔ／ｎ
となる。例えば基材厚が厚くｔ／ｎが大きいディスクでは、作動距離ＷＤは小さくなり、基材厚が変化した場合は、それに応じてバックフォーカスＢＦも変化させるように集光手段を設計しないと、作動距離ＷＤは大きく変化することになる。

図１２は、光ディスクの種類に応じて、すなわち基材厚の変化に応じて、作動距離ＷＤは、作動距離ＷＤ１（図１２Ａ）、ＷＤ２（図１２Ｂ）、ＷＤ３（図１２Ｃ）を持つことを示している。

図１３に従来例に係る構成を示しており、光ディスクの種類により作動距離が大きく変わった場合を示す。光ディスクの種類により作動距離が大きく変わると、アクチュエータの固定子６０に対する可動子６１の相対位置が大きく変わってしまう。

図１３Ａでは作動距離ＷＤａが小さいため、可動子６１は固定子６０に対して相対的に上側（ディスク側）にあるが、図１３Ｂのように、作動距離ＷＤｂが大きいと、可動子６１は固定子６０に対して相対的に下側（ディスクから遠ざかる側）にある。通常光ディスクには内外周でのだれや、回転したときの面ぶれがあるため、固定子６０は可動子６１のある程度の上下動の範囲をカバーするようになっている。しかしながら、作動距離の違いがあると、その違いを吸収するために、アクチュエータが大きくなり、総じて光ヘッド全体が大きくなってしまうという問題がある。また可動範囲が大きくなると可動子６１の位置により可動子６１が傾き、光学系に収差が発生するという問題も起き易くなる。

可動子６１の可動範囲はアクチュエータの構造にもよるが、可動子６１の横方向の幅より小さいことが望ましい。これは横幅が大きければ、左右で高さの差が生じても傾きの角度としては小さいが、横幅が小さければ、左右の高さの差がわずかでも傾きの角度が大きくなるためである。

したがって、ディスクの種類による作動距離の差、すなわち可動子６１の可動範囲は、可動子６１の横幅より小さいことが好ましい。図１２の例では、ディスクの種類による作動距離の差であるＷＤ１、ＷＤ２、ＷＤ３の最大値と最小値の差は、可動子６１の横幅より小さいことが好ましい。

高密度光ディスクの場合、ＮＡ＝０．８５で、集光手段の焦点距離ｆ＝２．０ｍｍとすると、ビーム径はφ３．４ｍｍとなる。可動子６１の幅の最小値はこのビーム径となるから、この場合、作動距離の最大値と最小値の差も３．４ｍｍ以下にする必要がある。

尚、実質的なアクチュエータの大きさを考えると、アクチュエータの可動範囲は高々１ｍｍ程度であるので、作動距離の最大値と最小値の差はその半分の０．５ｍｍ以下となるのが望ましい。さらには、実質的にアクチュエータの大きさに影響を与えないためには、作動距離の最大値と最小値の差は０．２ｍｍ以下になることがより望ましい。もちろん最も望ましいのは、異なる種類の情報記録媒体に情報を記録再生する際の作動距離が等しく、最大値と最小値の差が０となることである。

本実施の形態では、ダイクロホログラム２８により、記録再生の対象となるディスクに応じてバックフォーカスＢＦを最適に設計できるため、各ディスクに情報を記録再生する際のＷＤをほぼ一定にできる。

より具体的には、前記の例では、ダイクロホログラム２８により、青色半導体レーザー（波長λ１）の光は回折させず、赤色半導体レーザー（波長λ２）の光の回折効率と、赤外半導体レーザー（波長λ３）の光の回折効率とを異なるようにしている。

このことにより、青色半導体レーザーの光はダイクロホログラム２８をそのまま透過し、赤色半導体レーザーの光の発散の程度と、赤外半導体レーザーの光の発散の程度とが異なり、各レーザー光に応じてバックフォーカスを変化させることができる。すなわち、ディスクの種類に応じてバックフォーカスを調整した設計ができ、ディスクの種類に関係なく、ＷＤをほぼ一定にすることが可能になる。

このように、ＷＤをほぼ一定にすることができれば、光ヘッド全体を小さくすることができ、可動子６１の可動範囲を小さくすることができるので、可動子６１の傾きによる収差の発生も小さく抑えることができる。

図１４に、本実施の形態で光ヘッドからの信号の出力をまとめる例を示す。光ヘッド７０は、光学的な構成要素は光ヘッド２０と同じである。異なるのは、光検出器３２からの出力信号を並列で受けてこれを時系列の信号に変換する、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換回路（並列／時系列変換手段）７１を備えている点である。Ｐ／Ｓ変換回路７１は光検出器３２から複数の信号線を通じて信号を受け、これを時分割して時系列的に並べ替え、１本の信号線で出力信号として出力する。

この方法としてはタイミング信号であるクロックをもとにＰ／Ｓ変換回路内部のアナログスイッチを順次切り替えて出力信号として出力する方法がある。また、並列で受け取った信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、メモリーに保持した後、このデジタルデータを順次時系列的に送り出す方法でも良い。図１５にその場合の信号の例を示す。タイミング信号としてのクロックに同期して、ＲＦ信号、ＦＥ＋信号、ＦＥ−信号、ＴＥ＋信号、ＴＥ−信号等のデジタル信号が送出される。

これにより光ヘッドと光ディスクドライブの制御回路等との間の信号線の本数を減らすことができる。ＣＤ、ＤＶＤに加えさらに高密度の光ディスクを記録再生する光ヘッドでは、光源となる半導体レーザーの駆動だけでも通常の約３倍の信号線本数が必要になる。図１４Ａでは光検出器（光検出手段）を共用した例であるが、図１４Ｂのように、光検出器（光検出手段）を共用せず、光検出器（光検出手段）７２と光検出器（光検出手段）７３を持つ場合や３個の光検出器を持つ場合も考えられる。その場合信号線はさらに増え、光ヘッドとドライブを結ぶフレキシブル・ケーブルの幅が大きくなり、フレキシブル・ケーブルの屈曲性（曲がりやすさ）が減少してしまうという問題があった。またフレキシブル・ケーブルを多層配線にした場合には、フレキシブル・ケーブルの幅は小さくすることができるが、コストが上がってしまうという問題があった。

図１４Ｂのような場合でも光検出器７２と光検出器７３の信号を並列に受けて時系列に出力するＰ／Ｓ変換回路７４を設けた光ヘッド７５ならば、信号線数を大幅に減らすことができる。

図１４Ｂの光ヘッド７５の例では、Ｐ／Ｓ変換回路７４から出た信号をＬＥＤ（電気／光変換手段）７６により光信号に変換して光ファイバー７７に出力している。この場合電気信号に比べて高い周波数の信号でも低いノイズで送ることができるので、変換すべき信号の本数が増えても、十分な精度と分割時間で信号を送ることができるという利点がある。

尚、このＰ／Ｓ変換回路７４を利用した例は、３波長の光源を使用した光ヘッドに限らず、１波長や２波長の光源の光ヘッドでも同様の効果を得ることができる。その場合もトラッキング信号やフォーカス信号用に複数の本数の信号線が必要であったものが一つにまとめられる。また、Ａ／Ｄ変換を光ヘッドで行ってしまえば、ノイズの混入する経路を短くすることができるため、信号のＳＮ比向上にも効果がある。

（実施の形態２）
実施の形態２として、高密度光ディスクとＤＶＤとの互換をする場合の例について述べる。図１６は、光ヘッド８０の構成例である。図１６Ａに示したように、青色半導体レーザー（第１の波長の光源）２１から出た波長λ１の光は波長選択プリズム２４を透過し、コリメータレンズ２６で平行光となる。平行光となった光は、ビームスプリッタ２７で反射され、ダイクロホログラム（光学素子）８１を透過し、対物レンズ（集光手段）２９により収束光となって、高密度光ディスク（第１の情報記録媒体）３０に照射される。

ここで、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．８５、高密度光ディスク３０の基材厚は０．１ｍｍを想定している。対物レンズ２９は波長λ１の青色の光を基材厚０．１ｍｍのディスクに照射したときに収差が最小になるように設計されている。

また、ダイクロホログラム８１は波長λ１の光に対して、影響を与えず、透過させるように設計されている。高密度光ディスク３０で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ２９とダイクロホログラム８１を通り、ビームスプリッタ−２７を透過して検出レンズ３１で収束光となり、光検出器（光検出手段）８２に入射する。光検出器８２は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

図１６Ｂに示したように、ＤＶＤ３３（第２の情報記録媒体）を記録再生する際は、赤色半導体レーザー２２から出た波長λ２の光は、波長選択プリズム２４で反射され、コリメータレンズ２６で平行光になる。平行となった光はビームスプリッタ２７で反射され、ダイクロホログラム８１により回折し波面が変換され、対物レンズ２９により収束光となって、ＤＶＤ３３に照射される。

ここで、対物レンズ２９から出射される光の開口数（ＮＡ）は０．６に制限される。ＤＶＤ３３の基材厚は０．６ｍｍである。ダイクロホログラム８１は、対物レンズ２９通過後の波長λ２の赤色の光が、基材厚０．６ｍｍのディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

ＤＶＤ３３で反射、回折、変調された光は、再び対物レンズ２９とダイクロホログラム８１を通り、ビームスプリッタ−２７を透過して検出レンズ３１で収束光となり、光検出器８２に入射する。光検出器８２は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

図１７にダイクロホログラム８１の表面（ディスク側）と裏面（ディスクから遠ざかる側）のパターンを示す。ディスクに向かう光は、裏面から表面を通る。図１７Ｂに示した裏面には、特にパターンは形成されていない。図１７Ａに示した表面では、波長λ２＝６３０〜６８０ｎｍの範囲の光は、領域８３内のパターンで回折される。

表面で回折された波長λ２の光がＤＶＤ３３に最適な波面となるように、領域８３内のパターンは形成されている。回折光にパワーを与え、球面収差を補正することが主な目的となるため、パターンは同心円状となる。波長λ１＝４００ｎｍ付近の光は表裏両面とも影響を受けずに透過する。

ダイクロホログラム８１の表面に形成されたホログラムの断面形状は、前記実施の形態１のダイクロホログラム２８の裏面４０に形成されたものと同様の断面形状である。これにより、６３０〜６８０ｎｍの範囲にある波長λ２の光は大きな回折効率が得られるため、十分な光の利用効率が得られる。

したがって、高密度光ディスク３０とＤＶＤ３３の２種類の光ディスク（情報記録媒体）に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができるので、情報の記録再生を安定に行うことができる。

この実施の形態のようにダイクロホログラム８１にパターンを設ける面を対物レンズに近い面とすることで、ダイクロホログラム８１の最小ピッチが小さくなりすぎるのを抑えることができる。これにより、ダイクロホログラム８１の作製が容易になる。

また、本実施の形態ではＣＤディスクの記録再生を省いているため、ＣＤ用の光源が不要になる他、ダイクロホログラム８１の形状も簡単になり、光検出器８２も検出する信号の種類が減るので、実施の形態１の光検出器に比べて簡単なものとなる。

また、図１８に、ダイクロホログラム８１の替わりにダイクロホログラム８５を用いた光ヘッド８４を示す。図１８Ａは、高密度光ディスク３０の記録再生時の概略構成図であり、図１８Ｂは、ＤＶＤ３３の記録再生時の概略構成図である。図１９に、ダイクロホログラム８５の表面（ディスク側）と裏面（ディスクから遠ざかる側）のパターンを示す。図１９Ａに示したダイクロホログラム８５の表面は、図１７に示したダイクロホログラム８１の表面と同様のパターンが形成されている。図１９Ｂに示したダイクロホログラム８５の裏面には、領域８７に波長λ１の光の色収差補正ホログラムのパターンが形成されている。

色収差補正ホログラムについては、前記特許文献３（特開２００１−６０３３６号公報）に詳細が述べられている。この中では光学素子の断面が鋸歯状で、第１の波長λ１の光に対しては２次回折光を用いて補正し、第２の波長λ２の光に対しては１次回折光を用いて補正する方法が述べられている。波長λ１の光の波長ずれによる対物レンズ２９で発生する収差を回折格子の回折角の変化で打ち消して色収差を補正する。これにより新たに部品を追加することなく、色収差の補正が可能となる。

また、本実施の形態では、光ヘッドの例で説明したが、実施の形態１の図１１の構成のように、移送系５５や回転系５４の移動手段、制御回路５６を備えることにより、光情報記録再生装置（光ディスクドライブ）として用いることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、３種類の光ディスクに３種類の光源を用いて情報の記録再生をするヘッドにおいて、ダイクロホログラムを片面に持ち位相段差を反対側の面に持つ光学素子を用いる例を示す。また、２種類の溝深さを持つダイクロホログラムについて述べる。

図２０は、本実施の形態に係る光ヘッド９０の概略構成図である。実施の形態１、２と同じ部分の説明は同一番号を付して省略する。前記実施の形態１、２と異なるのは、裏面に位相段差のついたダイクロホログラム（光学素子）９１を用いる点である。

ダイクロホログラム９１の正面図を図２１に示しており、図２１Ａは表面（ディスク側）、図２１Ｂは裏面（ディスクから遠ざかる側）、図２１Ｃは図２１Ｂの断面図である。図２１Ａに示したように、表面９２の中心付近の円形領域９３（第１の領域）と、領域９３を取り巻く環状領域９４（第２の領域）とにはダイクロホログラムとしての溝が形成され、領域９４より外側の領域９５（第３の領域）には溝は形成されない。

一方、図２１Ｂに示したように、裏面９６には位相段差（位相補正手段）９７が形成されている。表面のダイクロホログラムでは波長λ１＝３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの光はそのまま透過するが、波長λ２＝６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、及び波長λ３＝７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの光は回折する。波長λ１の光は、領域９３及び領域９４と、領域９５の一部を透過する。

ＣＤディスク３４を再生する波長λ３の光は、裏面９６を透過した後、表面９２の領域９３のみに照射される。領域９３内のパターンは、回折された波長λ３の光がｔ＝１．２ｍｍのＣＤディスク１２に照射したときに波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

図２１Ｂに示した裏面９６の位相段差９７は、波長λ１の光と波長λ３の光には影響を与えないような段差となっている。波長λ２の光は裏面９６の位相段差９７で位相変調を与えられ、表面９２の円形領域９３（第１の領域）と環状領域９４（第２の領域）とに照射される。

円形領域９３と環状領域９４とで回折された光は、ｔ＝０．６のＤＶＤ３３に照射したときに波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように、環状領域９４内のパターンと位相段差（位相補正手段）９７の形状は設計されている。

図２２に、ダイクロホログラム９１の断面の拡大図を示す。ダイクロホログラム９１の表面は、２種類（ｄ，２ｄ）の深さを持った溝が刻まれている。その溝はｄ，２ｄ，溝なし部の順に並んだ溝を一組とし、その繰り返しで構成される。深さｄは、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のある波長λ１での媒質の屈折率をｎ１として、
ｄ＝λ１／（ｎ１−１）
としている。これにより青色半導体レーザーの波長λ１の光は、影響を受けることなく透過する。

また、前記実施の形態１で説明したように、光路長が所定の範囲内にあれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光は、ダイクロホログラムを実質的に透過するという効果が得られる。このため、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍ
の関係を満足するようにすればよい。

一方、赤色半導体レーザーの波長λ２の光は、図２３Ａに示したように変調された波面となる。ＤＶＤ３３の記録再生のため、波長λ２は、６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内にあるから、λ２の波長にとってｄは波長の約０．６倍の深さに相当する。したがって、２ｄは１．２λに相当する。光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．６λ、２ｄは０．２λに相当する。したがって、ｄ，２ｄの順に並んだ溝は、図２３Ｂに示したように、０．６λ、０．２λと段階的に変化する位相を有する波面を形成する。

図２４に、波長λで規格化した１段当たりの溝深さと、図２２に示すようなダイクロホログラムにおいて入射光が１次回折光に変換される効率Ｒの関係を示す。図２４より、１段あたりの深さがλの０．６倍のとき、０．６程度の回折効率を得ることができる。

また、赤外半導体レーザーの波長λ３の光は、図２５Ａに示したように変調された波面となる。ＣＤの記録再生のため、波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍの範囲内にあるから、λ３の波長にとってｄは波長の約０．５倍の深さに相当する。したがって、２ｄは１．０λに相当する。光の位相としてはλの整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．５λ、２ｄは０に相当する。

したがって、ｄ，２ｄの順に並んだ溝は、図２５Ｂに示したように、０．５λ、０とデューティが１：２で２段の位相を有する波面を形成する。このため、図２４に示したように、１段あたりの深さがλの０．５倍のとき、０．３程度の回折効率を得ることができる。

図２１に示したようなダイクロホログラム９１を用いれば、ホログラムのパターンを作製するのは片面のみとなり、裏面は光量損失の少ない位相段差にすることができるので、光の利用効率を高くすることができる。

これにより、３種類の光ディスク（情報記録媒体）に対して、それぞれに適した波長の光源を使用し、収差の少ない光を情報面に効率良く集光することができるので、情報の記録再生を安定して行うことができる。

尚、ここではダイクロホログラムと位相段差とを、一枚の光学素子の表面と裏面に形成したが、別々の光学素子に形成したものを配置しても良い。その場合、両光学素子の位置調整をすることにより、中心を光軸にあわせることができる。

また、ここで示した回折効率は、隣り合う各深さの溝の幅がほぼ等しいときの計算値である。

更に波長λ１とλ２は、
１．５≦λ２／λ１≦１．８，
の関係を満たし、
波長λ１とλ３は、
１．８≦λ３／λ１≦２．２，
の関係を満たす。

従来例で示した前記特許文献１（特開平９−３０６０１８号公報）では、ある波長では透過し、別の波長で回折する３種類の溝深さを持つ例が図示され開示されている。しかしながら、λ１とλ２の波長が、
１．５≦λ２／λ１≦１．８
の関係を持つときに、２種類の溝深さを持つダイクロホログラム、又は４種類の溝深さを持ち、この溝深さが２ｄ、４ｄ、ｄ、３ｄ、溝なしの順に並んだダイクロホログラムが、λ２の波長の光の回折効率を高くできることについては述べられておらず、これは本発明により初めて開示された内容である。また、前記のダイクロホログラムでは、
１．８≦λ３／λ１≦２．２
の関係にあるλ３の波長の光についても適当な回折効率を得ることができることも本発明で初めて開示している。

尚、位相段差との組み合わせるダイクロホログラムは、前記実施の形態１に示した４種類の溝深さを持つ形状としてもよい。同様に、前記実施の形態１のダイクロホログラムに本実施の形態３で示した、２種類の溝深さを持つ形状を使用してもよい。

尚、ここでは簡単のために光源は別体で、光検出器は共通としたが、光源にモノリシック半導体レーザーのような一体化された光源を用いてもよく、光検出器は別体としてもよい。これらの構成でも、同様の効果を発揮する。

また、高密度光ディスクの例として基材厚ｔ＝０．１、開口数０．８５を仮定したが、これに限るものではない。

また、本実施の形態では、光ヘッドの例で説明したが、実施の形態１の図１１の構成のように、移送系５５や回転系５４の移動手段、制御回路５６を備えることにより、光情報記録再生装置（光ディスクドライブ）として用いることができる。

（実施の形態４）
図２６に、本発明の実施の形態４に係る光ヘッドの構成図を示している。第２の従来例に係る光ヘッドとの差異は、対物レンズ１１のチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置４４を備えている点である。図２６では、基材厚が０．１ｍｍの超高密度光ディスク１２、基材厚が０．６ｍｍの光ディスク（ＤＶＤ）１３に対し、記録再生している状態を示している。説明の便宜上、両ディスクは、同一箇所に重ねて描いている。

本図に示した光ヘッドは、波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ（波長λ１）の光源１と、モジュール２ａとを備えている。モジュール２ａには、検出器と波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ（波長λ２）の光源とが内蔵されている。超高密度光ディスク１２を記録再生する際は、光源１から出射した波長λ１の光がプリズム４、６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ミラー８で反射し、位相板９を透過し、対物レンズ１１で集光され、超高密度光ディスク１２に照射される。

ここで対物レンズ１１は、開口数（ＮＡ）が０．８５で、波長λ１の光、基材厚０．１ｍｍの光ディスク１２に対して収差が最小となるように設計されている。また、位相板２０６は、第２の従来例で示した位相段差２０６ａ（図６２）を有しており、波長λ１の光に対して影響を与えることなく透過させるように設計されている。

超高密度光ディスク１２で反射した光は、再び対物レンズ１１と位相板２０６とを通り、ミラー８で反射し、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して、検出器１５に入射する。検出器１５は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

ＤＶＤ１３を記録再生する際は、モジュール２ａ内の光源から出射した波長λ２の光がプリズム４で反射し、プリズム６を透過し、集光レンズ７により最適な発散度合いの発散光になる。

ここで、モジュール２ａの光源の位置を図中のＡ〜Ｄのように変えることで、集光レンズ７において、発散度合いを変化させたり、平行光に変換したりすることができる。位相板２０６が無いとき、モジュール２ａの光源の位置がＢの場合、集光レンズ７を通過した発散光は、ＮＡ０．６で開口制限し、基材厚０．１ｍｍの光ディスク１２に対して収差が最小となるように設計された対物レンズ１１を通って、基材厚０．６ｍｍのＤＶＤ１３に照射したときの波面収差の標準偏差が最小となる発散度合いになる。この発散光は、ミラー８で反射され、位相板２０６で波面が変換して収差が補正され、対物レンズ１１により集光され、ＤＶＤ１３に照射される。

対物レンズ１１から出射される光のＮＡは０．６に制限される。ＤＶＤ１３で反射した光は、再び対物レンズ１１と位相板２０６を通り、ミラー８で反射し、集光レンズ７で集光され、プリズム６を透過し、プリズム４で反射して、モジュール２ａの検出器に入射する。モジュール２ａ内の検出器は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

対物レンズ１１に入射する光が発散している場合、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動されると、光が傾いて対物レンズ１１に入射することになるのでコマ収差を発生する。本実施の形態４は、チルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置４４を備えており、トラッキング方向に駆動することによって発生するコマ収差を、対物レンズ１１を傾けることによって発生するコマ収差でうち消すことができる。

図２７に、対物レンズ１１をチルト駆動できる対物レンズ駆動装置４４を示す。図２７Ａは対物レンズ駆動装置４４の構成図、図２７Ｂは側面の概略図を示している。レンズホルダ３３は、対物レンズ１１と駆動コイル３４ａ、３４ｂ、３５とを具備し、ワイヤ３６によって固定部３７に懸架されている。

駆動コイル３４ａ、３４ｂ、３５、及び磁石３８で磁気回路が構成されている。対物レンズ１１は、駆動コイル３５に電流を流すことによりトラッキング方向（ｘ方向）へ駆動され、駆動コイル３４ａと３４ｂとに同一方向、同一の値の電流を流すことによりフォーカス方向へ駆動される。そして、駆動コイル３４ａと３４ｂとに異なる電流を流すことにより、図２７Ｂに示すように、対物レンズ１１をφ方向へチルト駆動させることができる。対物レンズ１１のトラッキング移動量に応じて、対物レンズ１１をチルトさせれば、コマ収差を打ち消すことができる。

第２の従来例では、対物レンズをトラッキング方向に移動すると大きなコマ収差が発生するので、正常な記録再生が困難であったが、本実施の形態によれば、対物レンズをチルト駆動させることにより収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。

（実施の形態５）
図２８に、本発明の実施の形態５に係る光ヘッドの構成図を示している。実施の形態４と異なるのは、モジュール２ａの光源の位置がＡである点と、位相板９である。モジュール２ａの光源の位置Ａは、モジュール２ａから発した光の波面収差の標準偏差が最小となる位置Ｂよりも対物レンズ１１に近い側である。

図２９に位相板９の構成を示しており、図２９Ａが表面側（ディスク側）の平面図であり、図２９Ｂは側面図である。位相板９には、円形で高さｄの位相段差９ａが構成されている。高さｄは、位相板９の波長λ１での屈折率をｎ１として、
ｄ＝２λ１／（ｎ１−１）
としている。

超高密度光ディスク１２の記録再生の際は、波長λ１の光は位相段差９ａによる位相差が２λ（λは使用波長）となるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク１２の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。

この場合、使用波長λが定まれば、位相差２λも一意に定まるが、所定の使用波長λに対して、位相差２λが所定の範囲内にあれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光は、位相板９において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

一方、ＤＶＤ１３の記録再生の際は、波長λ２の光にとって位相段差９ａは、ｄ／λ２×（ｎ２−１）＝１．２λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．２λに相当する。つまり、波長λ２の光は波面が変換される。

図３０に、位相板９が無い場合の波面収差を細線で、位相板９がある場合の波面収差を太線で示す。位相板９が無い場合は波面収差の標準偏差が７７ｍλであったが、位相板９がある場合は５１ｍλに低減した。これは、第２の従来例と同等である。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の７０ｍλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。

このように、本実施の形態５は、波長λ２の光の発散度合いを第２の従来例に示したものより大きくしたことで、位相板９の段差の数を少なくでき、構成が非常に簡単になる。つまり、位相板の作製が容易となり、光の損失も抑えられ、光源の消費電力も少なくてすむことになる。

また、対物レンズ１１に入射する光が発散している場合、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動されるとコマ収差を発生するが、前記実施の形態４で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置４４を用いて、トラッキング移動量に応じて対物レンズ１１を傾ければ、コマ収差をうち消すことができる。

このように、本実施の形態５によれば、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３のそれぞれに対して、簡単な構成の位相板によって光の損失を抑えられる。また、対物レンズ１１を傾けることによってコマ収差を補正できるので、収差の少ない光を情報面に集光することができ、情報の記録再生を良好に行うことができる。

なお、ここでは簡単のために光源と検出器とを一体化したモジュール２ａを用いたが、光源と検出器とは別体としてもよい。

（実施の形態６）
図３１に、本発明の実施の形態６の光ヘッドの構成図を示している。実施の形態４と異なるのは、モジュール２ａの光源の位置がＣである点と、位相板１６と、対物レンズ１１のチルト駆動装置が必要ない点である。

モジュール２ａの光源の位置は、位置Ｄと位置Ｂとのほぼ中間の位置Ｃである。すなわち、位置Ｃは、集光レンズ７を通過した波長λ２の光が平行光となる位置Ｄと、集光レンズ７を通過した波長λ２の光がＮＡ０．６で開口制限され、基材厚０．１ｍｍの光ディスク１２に対して収差が最小となるように設計された対物レンズ１１を通って基材厚０．６ｍｍのＤＶＤ１３に照射したときの波面収差が最小となる位置Ｂとのほぼ中間の位置である。

モジュール２ａの光源が位置Ｂにあるときと比べると、対物レンズ１１に入射する発散光の発散度合いが小さくなるので、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差の発生は小さい。つまり、対物レンズ１１のチルト駆動を行うためにチルト駆動装置を設ける必要がないので、システムの構成を簡単にできる。

図３２に位相板１６の構成を示しており、図３２Ａが表面側（ディスク側）の平面図、図３２Ｂが側面図である。位相板１６には、一段当たりの高さがｄの同心円状の段差ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄを備えた位相段差１６ａが構成されている。高さｄは、位相板１６の波長λ１での屈折率をｎ１として、
ｄ＝２λ１／（ｎ１−１）
としている。

また、前記実施の形態５で説明したように、所定の範囲内であれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

超高密度光ディスク１２の記録再生の際は、波長λ１の光は高さｄによる位相差は２λとなるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク１２の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。

一方、ＤＶＤ１３の記録再生の際は、波長λ２の光にとって高さｄは、ｄ／λ２×（ｎ２−１）＝１．２λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．２λに相当する。同様にして、高さ２ｄ、３ｄ、４ｄは位相差０．４λ、０．６λ、０．８λに相当する。すなわち、波長λ２の光は、波面が変換されることになる。

図３３に、位相板１６が無い場合の波面収差を細線で、位相板１６がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差１６ａの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板１６が無い場合は、波面収差の標準偏差が４９０ｍλであったのに対して、位相板１６がある場合は５８ｍλに低減した。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の７０ｍλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。

このように、本実施の形態によれば、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動されたときに生じるコマ収差は小さく抑えられるので、対物レンズ１１のチルト駆動装置を省くことができ、光ヘッドは簡素化できて、システムの構成も簡単になる。また、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３のそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。

なお、位相段差の高さが４ｄまでの例で説明したが、５ｄ、６ｄ、又はこれ以上としてもよい。

また、モジュール２ａの光源の位置がＣとＤとの間にあっても、波面収差を補正するように位相段差の幅と高さの構成を変更すれば、同様の効果が得られる。

また、ここでは簡単のために光源と検出器とを一体化したモジュール２ａを用いたが、光源と検出器とは別体としても良い。

また、本実施の形態によれば、対物レンズ１１のチルト駆動は必要としないほどコマ収差は抑えられているが、対物レンズ１１のチルト駆動を加えてもよい。チルト駆動を加えれば、光ディスクのチルトマージンが広くなり、そりが大きい光ディスクに対しても記録再生が良好になる。

（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る光ヘッドを、図３４に示す。実施の形態６と異なるのは、ＤＶＤ１３用のモジュールを無くして光源２のみにしたことと、位相板１７である。光源２は、波長λ２の光が集光レンズ７を通った後、平行光となる位置に設定する。これにより、ＤＶＤ１３で反射した光は検出器１５に集光するようにできるので、検出器を超高密度光ディスク１２用とＤＶＤ１３用とで共通化できる。つまり、部品点数の削減、コストダウンが図られる。また、対物レンズ１１に入射する光が平行光になるので、対物レンズ１１のチルト駆動装置が必要なくなり、光ヘッドが簡素化され、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動されてもコマ収差は発生しない。

図３５に位相板１７の構成を示しており、図３５Ａが表面側（ディスク側）の平面図、図３５Ｂが側面図である。位相板１７には、一段当たりの高さがｄの同心円状の段差ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄの位相段差１７ａが構成されている。高さｄは、位相板１７の波長λ１での屈折率をｎ１として、
ｄ＝２λ１／（ｎ１−１）
としている。図３５Ｂの構成は、実施の形態６の図３２Ｂの構成と比較する、径方向に段差の数が増えているが、最小幅は１２μｍ程度なので、容易に製作可能である。

超高密度光ディスク１２の記録再生の際は、波長λ１の光は高さｄによる位相差は２λとなるが、これは波長の整数倍であるので、光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク１２の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。

また、前記実施の形態５で説明したように、所定の範囲内であれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

一方、ＤＶＤ１３の記録再生の際は、波長λ２の光にとって高さｄは、ｄ／λ２×（ｎ２−１）＝１．２λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．２λに相当する。同様にして、高さ２ｄ、３ｄ、４ｄは、位相差０．４λ、０．６λ、０．８λに相当する。すなわち、波長λ２の光は、波面が変換されることになる。

図３６に、位相板１７が無い場合の波面収差を細線で、位相板１７がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差１７ａの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板１７がない場合は波面収差の標準偏差が７８０ｍλであったが、位相板１７がある場合は５８ｍλに低減した。波面収差の標準偏差がマーシャル基準の７０ｍλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。

このように、本実施の形態によれば、対物レンズ１１に入射する光を平行光にしたことにより、対物レンズ１１のチルト駆動装置の必要がなくなり、光ヘッドが簡素化され、システムの構成も簡単になる。また、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３とのそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。

なお、位相段差の高さが４ｄまでの例で説明したが、５ｄ、６ｄ、又はこれ以上としてもよい。

（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る光ヘッドを、図３７に示す。実施の形態７と異なるのはミラー１９と位相板１８であり、光源２から出射された光が平行光になるまでの構成と、光ディスク１２で反射した光が検出器１５に入射する構成は実施の形態７と同じである。

ミラー１９は、図３８に示すように平面の反射面１９ａと、曲率半径Ｒを有する曲面の反射面１９ｂとを有する。反射面１９ａは、波長λ１の光１ａを、対物レンズ１１に対して平行光のまま全反射させると共に、波長λ２の光２ｂを全透過させるダイクロイック膜を構成している。

また反射面１９ｂは、波長λ２の光２ｂを、対物レンズ１１に対して最適な発散度合いとなるような発散光に変換して全反射させる。位相板１８は発散度合いに応じて位相段差が設定される。例えば、発散度合い及び位相板１８は、実施の形態６のようにすれば良い。

このような構成により、対物レンズ１１がトラッキング方向に駆動された時に生じるコマ収差も小さく抑えられるので、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３とのそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができ、情報の記録再生を良好に行うことができる。また、検出器を１つに共通化しているので、コスト削減ができる。

さらに、実施の形態７に比べて段差の数を少なく、段差の幅を広くできるので、製造が容易、かつ、設計通りの形状が作製でき、光の損失を少なくできる。

（実施の形態９）
本発明の実施の形態９について、図３９を用いて説明する。図３９は、位相板１８の構成を示しており、図３９Ａは側面図、図３９Ｂは裏面図である。位相板１８は、表面（ディスク側）に位相段差１８ａ、裏面（ディスクから遠ざかる側）に凸レンズパワーを有する色収差補正ホログラム１８ｂが構成されている。

色収差補正ホログラム１８ｂについては、前記特許文献３（特開２００１−６０３３６号公報）に詳細が開示されている。波長λ１の光の波長ずれによる対物レンズで発生する収差を、回折格子の回折角の変化で打ち消して色収差を補正する。位相板１８に色収差補正ホログラム１８ｂを一体に構成することにより、新たに部品を追加することなく、色収差の補正が可能となる。

なお、前記形態４〜８の位相板においても、色収差補正ホログラムを一体に構成すれば、同様な効果が得られる。

（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係る光ヘッドを図４０に示す。基材厚が０．１ｍｍの超高密度光ディスク１２、基材厚が０．６ｍｍの光ディスク（ＤＶＤ）１３、及び基材厚１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤ）１４を、記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。

光ヘッドは波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ（波長λ１）の光源１と、波長６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ（波長λ２）の光源２と、波長７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ（波長λ３）の光源３とを有している。

超高密度光ディスク１２を記録再生する際は、光源１から出射した波長λ１の光がプリズム４、５、６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ミラー８で反射し、液晶ホログラム１０と位相板１７を透過し、対物レンズ１１より集光され、超高密度光ディスク１２に照射される。

ここで対物レンズ１１は、ＮＡ０．８５、波長λ１、基材厚０．１ｍｍのディスクに対応するように設計されている。また、位相板１７は、後述するように、波長λ１、λ３の光に対して、影響を与えることなく透過させ、波長λ２の光に対して波面が変換されるように設計されている。

また、超高密度光ディスク１２の記録再生時は、液晶ホログラム１０は、電圧が印加されない状態（ＯＦＦ）であり、光は影響を受けずに透過する。超高密度光ディスク１２で反射した光は再び対物レンズ１１、位相板１７、液晶ホログラム１０を通り、ミラー８で反射する。この反射光は、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して、検出器１５に入射する。検出器１５は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

ＤＶＤ１３を記録再生する際は、光源２から出射された波長λ２の光がプリズム４で反射し、プリズム５、６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ミラー８で反射され、液晶ホログラム１０を透過し、位相板１７で波面が変換され、対物レンズ１１により集光され、ＤＶＤ１３に照射される。

ここで、対物レンズ１１から出射される光のＮＡは０．６に制限される。また、位相板１７は、波長λ２の平行光が基材厚０．１ｍｍのディスクに対して収差が最小になるように設計された対物レンズ１１を通過後、基材厚０．６ｍｍの光ディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

また、ＤＶＤ１３の記録再生時は、液晶ホログラム１０はＯＦＦの状態であり、波長λ２の光は影響を受けずに透過する。ＤＶＤ１３で反射した光は再び対物レンズ１１、位相板１７、液晶ホログラム１０を通り、ミラー８で反射される。この反射光は、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して検出器１５に入射する。

ＣＤ１４を記録再生する際は、光源３から出射された波長λ３の光がプリズム５で反射し、プリズム６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ミラー８で反射され、液晶ホログラム１０で波面が変換される。さらに、位相板１７を透過し、対物レンズ１１により集光され、ＣＤ１４に照射される。

ここで、対物レンズ１１から出射される光のＮＡは０．４５に制限される。また、位相板１７は、λ３の光に対して影響を与えることなく透過させる。また、ＣＤ１４の記録再生時は、液晶ホログラム１０は、電圧が印加された状態（ＯＮ）であり、波長λ３の平行光が対物レンズ１１通過後、基材厚１．２ｍｍの光ディスクに照射したときに、波面収差の標準偏差が７０ｍλ以下になるように設計されている。

ＣＤ１４で反射した光は、再び対物レンズ１１、位相板１７、液晶ホログラム１０を通り、ミラー８で反射し、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して検出器１５に入射する。

位相板１７の構成は、前記の図３５の構成と同様である。すなわち、位相板１７には、一段当たりの高さがｄの同心円状の段差ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄの位相段差１７ａが構成されている。

位相板１７の波長λ１、λ３での屈折率を、それぞれｎ１、ｎ３とすると、高さｄは
ｄ＝２λ１／（ｎ１−１）
である。屈折率ｎ１、ｎ２は
−１０ｎｍ＜λ１/（ｎ１−１）−λ３/（ｎ３−１）/２＜１０ｎｍ
を満たす。使用する波長と位相板の材料を適当に選ぶことによって、波長λ１とλ３の光にはほとんど影響を与えず、波長λ２の光には波面を変換させることができる。

超高密度光ディスク１２の記録再生の際は、波長λ１の光は高さｄによる位相差は２λとなり、ＣＤ１４の記録再生の際は、波長λ３の光は高さｄによる位相差はほぼλとなる。波長λ１、λ３の何れの光においても、位相差は波長の整数倍であるので光の波面に影響はなく、光の損失もない。つまり、超高密度光ディスク１２とＣＤ１４の再生時には良好なジッタが得られ、記録時には十分なピーク強度が得られる。

また、前記実施の形態５で説明したように、所定の範囲内であれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。

具体的には、３８０〜４２０ｎｍの範囲内の波長λ１のうち、基準波長を４００ｎｍとし、波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとすると、
７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
の関係を満足していればよい。

一方、ＤＶＤ１３の記録再生の際は、波長λ２の光にとって高さｄは、ｄ／λ２×（ｎ２−１）＝１．２λの位相差を生じさせる。光の位相としては波長の整数倍分は無視できるから、小数点以下の部分のみを考慮すると、ｄは０．２λに相当する。同様にして、高さ２ｄ、３ｄ、４ｄは、位相差０．４λ、０．６λ、０．８λに相当する。すなわち、波長λ２の光は、波面が変換されることになる。

例えば、使用する光の波長がλ１＝４０５ｎｍ、λ２＝６５０ｎｍ、λ３＝７８０ｎｍの場合は、位相板の材料を一般的なガラス材料であるＢＫ７、位相段差の一段当たりの高さをｄ＝１．５２９２μｍとすればよい。ＢＫ７の屈折率は、ｎ１＝１．５２９７、ｎ２＝１．５１４１、ｎ３＝１．５１０７なので、一段当たりの位相差は、波長λ１、λ２、λ３の光それぞれに対して２λ、１．２λ、λとなる。つまり、超高密度光ディスク１２とＣＤ１４のときは、位相板の影響はなく、ＤＶＤ１３のときのみに波面を変換することができる。

図３６に、位相板１７がない場合の波面収差を細線で、位相板１７がある場合の波面収差を太線で示す。位相段差１７ａの段差の幅と高さは、細線の波面収差を補正するように構成する。これにより、位相板１７がない場合は波面収差の標準偏差が７８０ｍλであったが、位相板１７がある場合は５８ｍλに低減した。
波面収差の標準偏差がマーシャル基準の７０ｍλ以下となれば、光ヘッドは回折限界性能を有しており、情報の記録再生が良好に行える。

図４１に、液晶ホログラム１０の構成を示しており、図４１Ａは表面側（ディスク側）の平面図であり、図４１Ｂは断面拡大図である。屈折率ｎoの基板１０ｂには、レリーフ状ホログラムパターンが構成されており、その面に透明電極１０ｃが形成されている。液晶１０ａは透明電極１０ｃと１０ｄとの間に挟まれている。

液晶１０ａの屈折率は、透明電極１０ｃと１０ｄとの間の電圧によって変化し、電圧が印加された状態（ＯＮ）で屈折率ｎｅ、電圧が印加されない状態（ＯＦＦ）で屈折率ｎoとなる。ＯＦＦの状態で液晶１０ａと基板１０ｂの屈折率は等しくなる。この場合、単なる平板と同じになるが、ＯＮの状態で屈折率差を生じ、ホログラムによる回折現象が生じる。

基板１０ｂの材料と液晶１０ａの材料との組み合わせを、適当に選べば所望の回折効果が得られる。ホログラムは、波長λ３の光が対物レンズ１１を通ってＣＤ１４に照射されたときに発生する波面収差を打ち消すような収差を有している。つまり、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３のときに、ＯＦＦの状態にすればこれらの光に影響を与えず、ＣＤ１４のときにＯＮの状態にすれば光の波面を変換することができる。

このように、本実施の形態によれば、超高密度光ディスク１２、ＤＶＤ１３、ＣＤ１４のそれぞれに対して、収差の少ない光を情報面に集光することができるので、情報の記録再生を良好に行うことができる。

なお、本発明の実施の形態１０では、波長λ２の光が集光レンズ７で平行光になる場合について説明したが、実施の形態５、６の場合のように発散光になる場合でもよい。

また、ＣＤ１４の記録再生に液晶を用いて説明したが、本発明の位相段差はＣＤ１４に影響を与えないのが特徴であり、ＣＤ１４の記録再生にどのような方法を用いてもよい。

また、液晶のホログラムパターンをＤＶＤ１３で発生する波面収差を打ち消すように構成すれば、ＤＶＤ１３の記録再生においても液晶を用いることができる。さらに、ＣＤ１４用とＤＶＤ１３用のそれぞれの液晶ホログラムを搭載することも可能である。

また、実施の形態５〜１０の位相段差においては、高さをｄ＝２λ１／（ｎ１−１）としたが、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３との記録再生に限れば、高さをｄ＝λ１／（ｎ１−１）としても、同様に実施可能である。

また、前記のように、所定の範囲内であれば、波長３８０〜４２０ｎｍの範囲内の光が、位相板において、光の波面に実質的に影響はないという効果が得られる。このため、基準波長４００ｎｍにおける屈折率をｎとし、
３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍ
の関係を満足しているようにしてもよい。

このとき、波長λ２の光にとって、高さｄは０．６λの位相差を生じさせるので、ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄは０．６λ、０．２λ、０．８λ、０．４λに相当する。例えば、実施の形態６の位相段差１６ａ（図３２）は、図４２に示した位相段差１６ｂのようになる。

このようにすれば、段差の高さを低くすることができるので、位相板の作製が容易となり、製作時間が短縮できる。また、設計通りの形状が作製し易くなるので、光の損失も少なく、消費電力は抑えられるという効果が得られる。

また、位相段差は、ガラス基板をエッチングすることによって容易に形成することができる。また、ガラスや樹脂の成形により形成することも可能である。また、位相段差は対物レンズに一体に形成することも可能である。

なお、位相段差の材料に樹脂を用いる場合、波長４２０ｎｍ以下になると化学変化が起き易くなるので、光吸収率が５％以下が好ましく、３％以下がより好ましい。例えば非晶質ポリオレフィン（ゼオニクスやアペルなど）を用いることが好ましい。

また、超高密度光ディスク１２の例として、基材厚０．１ｍｍ、ＮＡ０．８５を仮定したが、これに限るものではない。

また、光の開口を制限する方法については特に述べなかったが、波長選択性のフィルター（図示せず）を位相板１７や対物レンズ１１に蒸着する方法や、別体のガラスフィルターとして設ける方法がある。また、各波長の光のみが通る光路（光源からプリズムまでの間）に開口を設けて制限しても良い。

（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１に係る光ヘッドを、図４３に示す。本図は、基材厚が０．１ｍｍの超高密度光ディスク１２、基材厚が０．６ｍｍの光ディスク（ＤＶＤ）１３及び基材厚１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤ）１４を記録再生する状態を示しており、説明の便宜上、同一箇所に重ねて描いている。

光ヘッドは波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ（λ１）の光源１と、波長６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ（λ２）の光源２と、波長７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ（λ３）の光源３とを有している。

超高密度光ディスク１２を記録再生する際は、光源１から出射した波長λ１の光がプリズム４、５、６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ダイクロミラー６７の反射面６７ａで反射し、位相板１７を透過し、対物レンズ３９より集光され、超高密度光ディスク１２に照射される。

ここで、反射面６７ａは、波長λ１、λ２の光を全反射させると共に、波長λ３の光を全透過させるダイクロイック膜を構成している。位相板１７は、前記実施の形態７で使用したものである。また、対物レンズ３９、４５、及び位相板１７は、レンズホルダ３３に搭載される。

超高密度光ディスク１２で反射した光は、再び対物レンズ３９、位相板１７を通り、ダイクロミラー６７の反射面６７ａで反射される。この反射光は、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して、検出器１５に入射する。検出器１５は複数の光検出領域を持ち、受光した光量に応じた信号を出力する。

ＤＶＤ１３を記録再生する際は、光源２から出射された波長λ２の光がプリズム４で反射し、プリズム５、６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光は、ダイクロミラー６７の反射面６７ａで反射し、位相板１７で波面が変換され、対物レンズ３９により集光され、ＤＶＤ１３に照射される。

ＤＶＤ１３で反射した光は、再び対物レンズ３９、位相板１７を通り、ダイクロミラー６７の反射面６７ａで反射される。この反射光は、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して検出器１５に入射する。

ＣＤ１４を記録再生する際は、光源３から出射された波長λ３の光がプリズム５で反射し、プリズム６を透過し、集光レンズ７で平行光になる。この平行光はダイクロミラー６７の反射面６７ａを透過し、反射面６７ｂで反射し、対物レンズ４５により集光され、ＣＤ１４に照射される。

ＣＤ１４で反射した光は、再び対物レンズ４５を通り、ダイクロミラー６７の反射面６７ｂで反射し、集光レンズ７で集光され、プリズム６で反射して検出器１５に入射する。

対物レンズ３９と４５とを使い分けることにより、超高密度光ディスク１２、ＤＶＤ１３、ＣＤ１４のそれぞれに対して、情報の記録再生を行うことができる。

レンズホルダ３３に２つの対物レンズ３９、４５を搭載した対物レンズ駆動装置について、図４４を用いて詳しく説明する。レンズホルダ３３は、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３の記録再生時に使用される対物レンズ３９と、ＣＤ１４の記録再生時に使用される対物レンズ４５と、駆動コイル３４ａ、３４ｂ、３５を具備し、ワイヤ３６によって固定部３７に懸架されている。

駆動コイル３４ａ、３４ｂ、３５と磁石３８とで磁気回路が構成されている。対物レンズ３９、４５は、駆動コイル３５に電流を流すことによりトラッキング方向（ｘ方向）へ駆動され、駆動コイル３４ａ、３４ｂに同一方向、同一の値の電流を流すことによりフォーカス方向へ駆動される。

そして、駆動コイル３４ａと３４ｂとに異なる電流を流すことにより、図４５に示すように、対物レンズ３９をφ方向へチルト駆動させることができる。この構成により、光ディスクが傾くことによって発生するコマ収差を、対物レンズ３９を傾けることによって補正することができる。

前記第３の従来例と異なるのは、２つの対物レンズ３９、４５をトラッキング方向（ｘ方向）に並べた点である。

図４６に、光ディスクに照射される光のスポットの状態を示している。ディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法や３ビーム法は、再生するためのメインスポットと、トラッキング検出のための２つのサブスポットを用いる。図４４に示した対物レンズ３９のメインスポット３９ａは、図４６に示したスポットの位置５７ａである。サブスポットの位置は５７ｂ、５７ｃであり、再生トラック５９ａに対して最適な角度θ₀に設定される。

角度θ₀は、例えば、３ビーム法ではサブスポット５７ｂ、５７ｃが１／４Ｔｐ（Ｔｐは光ディスクのトラックピッチ）に位置するように設定される。またＤＰＰ法では、サブスポット５７ｂ、５７ｃは１／２Ｔｐに位置するように設定される。光ヘッドのシーク動作によってこれらのスポットはｘ方向に移動し、スポットの位置は５８ａ、５８ｂ、５８ｃとなる。

スポットの位置５７ａ、５８ａは光ディスクの回転中心Ｏを通るｘ方向の直線上にあるため、光ヘッドのシーク動作が行われても記録再生トラック５９ｂとなす角はθ₀を保っている。対物レンズ４５のスポットに関しても同じである。

このように、本実施の形態によれば、２つの対物レンズをトラッキング方向に並べることにより、一般的なトラッキング検出方法であるＤＰＰ法や３ビーム法を用いることができ、良好なトラッキング検出が行えるようになる。

ここで、一般の対物レンズは、製造の誤差に起因するコマ収差を多少有している。これを補正するために、対物レンズに入射する光に対して対物レンズの光軸を傾けるスキュー調整を行うのが一般的である。スキュー調整は、対物レンズ駆動装置を傾けることによってなされる。２つの対物レンズを搭載している対物レンズ駆動装置では、対物レンズ駆動装置を傾けると、各対物レンズは一体となって変位する。このため、片方の対物レンズに対してスキュー調整を行っても、他方の対物レンズは必ずしも最適な状態にはならない。また、スキュー調整の精度は、光ディスクの記録密度が高いほど、高める必要がある。

本実施の形態では、対物レンズ４５を３つの光ディスクのうち、最も記録密度の低いＣＤ１４の専用とすることにより、対物レンズ４５に対し、対物レンズ３９とは別個にスキュー調整することを省き、スキュー調整を容易にしている。すなわち、対物レンズ３９に対してはスキュー調整を行うが、ＣＤ１４に対しては専用のスキュー調整は不要としている。

相対的に記録密度が低いＣＤに関しては、スキュー調整の精度はそれほど必要とされないので、対物レンズ駆動装置を傾ける調整をしなくても、レンズホルダ３３に対して対物レンズ４５を傾けて調整するという粗い調整で足りることになる。また、ＣＤ１４は相対的に長波長、低ＮＡであるため、対物レンズ４５の設計自由度は広い。このような対物レンズ４５は、正弦条件を外すことにより、対物レンズ４５が傾いたときに発生するコマ収差を小さく抑える設計が可能である。このように設計された対物レンズ４５を用いれば、ＣＤ１４に関して専用のスキュー調整を省くことができる。

なお、本実施の形態では、ワイヤサスペンション型の対物レンズ駆動装置について説明したが、軸摺動型の対物レンズ駆動装置に２つの対物レンズを搭載した場合でも、スキュー調整が容易となる効果は同様に得られる。

また、ＣＤ１４は低ＮＡのため、対物レンズ４５の外径を小さく設計できる。つまり、対物レンズ４５を対物レンズ３９に対して光ディスクの内周側に配置して構成できるようになる。

このことについて、図４７を用いて説明する。光ヘッド６２には、対物レンズ３９、４５がトラッキング方向に並べて配置されている。超高密度光ディスク１２は、ターンテーブル６３とクランパー６４とで挟んで固定され、モーター６５によって回転させられる。

光ヘッド６２はトラバース６６上に乗っており、光ディスク１２の内周から外周まで移動（シーク動作）できるようにしている。光ヘッド６２が、超高密度光ディスク１２の最内周に記録された情報の位置に移動する場合、光ヘッド６２とモータ６５とが近接する。

この場合、対物レンズ４５の外径が小さいので、対物レンズ３９は最内周位置に移動でき、情報を問題なく読み取ることが可能である。また、対物レンズ４５においても、最内周の情報が再生できる。

また、図４５に示すように、対物レンズ４５は、対物レンズ３９に比べ、レンズホルダ３３の中心からずれた位置にあるため、チルト駆動したときに、フォーカス方向の移動Ｚ_Tを生じてしまう。これは、チルト制御がフォーカス制御に干渉を起こす原因となり、制御の安定性の観点から好ましくない。

一方、対物レンズ３９は、レンズホルダ３３の中心（チルト駆動の中心）に位置するため、フォーカス方向の移動がほとんどなく、制御の干渉は生じない。つまり、チルト駆動をした方が好ましい超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３に対して、対物レンズ３９をレンズホルダ３３の中心に配置させることにより、チルト制御を用いて安定かつ良好に情報の記録再生が行えるようになる。

このように、本実施の形態によれば、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３用の対物レンズ３９をレンズホルダの中心に配置し、ＣＤ１４用の対物レンズ４５を光ディスクの内周側に配置することで、スキュー調整が容易、光ディスクの最内周データの再生が可能、及び超高密度光ディスクとＤＶＤとに対して対物レンズのチルト駆動が可能といった多くの効果が得られる。

なお、チルト駆動を必要としない場合は、駆動コイル３４ａと３４ｂを共通とすれば良い。

また、本実施の形態では、位相板１７を用いて説明したが、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３を記録再生できる手段であれば、液晶やホログラムを用いても良い。

また、超高密度光ディスク１２とＤＶＤ１３の記録再生の際には対物レンズ３９を使用し、ＣＤ１４の記録再生の際には対物レンズ４５を使用する場合について説明したが、超高密度光ディスク１２専用の対物レンズと、ＤＶＤ１３及びＣＤ１４用の対物レンズを用いても、ＤＰＰ法や３ビーム法が使え、同様又はこれに準ずる効果が得られる。また、このとき、ＣＤ１４又はＤＶＤ１３のどちらか一方だけの記録再生でも良いことは言うまでもない。

（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る光ヘッドを図４８に示す。実施の形態１１と異なるのは、対物レンズ６８と光ディスクのチルト検出のための検出器６９である。図４８は、基材厚が０．１ｍｍの超高密度光ディスク１２を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク１２がチルトしている様子を示している。

光源１から出射した波長λ１の光は、対物レンズ３９で集光されて、超高密度光ディスク１２に照射され、記録再生を行う。同時に、光源３から出射した波長λ３の光は、後述する対物レンズ６８に入射し、輪帯状の領域のみが平行光のまま透過し、超高密度光ディスク１２に照射される。チルトしている超高密度光ディスク１２で反射した光は、方向が変化し、検出器６９で検出される。

図中、輪帯状の領域の反射光をハッチングで示している。ここで、対物レンズ６８は、断面図を図４９Ａに、裏面図（ディスクと反対側）を図４９Ｂに示すように、チルト検出のための輪帯状の領域７７ａを有している。この領域７７ａを通る平行光は集光されずに、そのまま透過する。７７ａ以外の領域は、ＣＤ１４に最適化されている。ＣＤ１４の記録再生の際には、光量が若干減少するが、記録再生に問題はない。

図５０に、検出器６９を示す。検出器６９は２つの検出領域を有し、受光された輪帯状の光は、超高密度光ディスク１２のチルト量に応じて移動する。検出器６９のそれぞれの検出領域で得られた信号の差Ｖ１−Ｖ２から、超高密度光ディスク１２のチルト量が検出できる。

一般に、光ディスクには製造誤差や経時変化などで、そり（チルト）が生じているので、コマ収差が発生する。記録密度が高くなるほど、高精度な収差性能が求められるので、良好な記録再生を行うには対物レンズをチルト駆動してコマ収差を補正した方が好ましい。本実施の形態ではチルト検出を行い、そのチルト検出信号を基に、実施の形態１１で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置でチルト駆動を行えば、コマ収差が補正でき、情報の記録再生を良好に行うことができる。

このように、本発明の実施の形態によれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。また、記録再生しているスポットの直近の位置でチルト検出を行っているので、精度の高いチルト検出精度が得られる。

なお、本実施の形態では、検出器６９の検出領域が２分割の場合で説明したが、４分割とすればラジアル方向、タンジェンシャル方向のそれぞれのチルトが検出できるようになる。

また、前記の説明では基材厚０．１ｍｍの光ディスク１２のチルトを、ＣＤ１４用の光で検出する例を説明したが、これに限らず、ＤＶＤ１３のチルトをＣＤ１４用の光で検出しても良い。この場合であっても、記録再生を行っていない波長の光を利用してチルト検出を行うので、同様の効果が得られる。

また、対物レンズ６８の一部をチルト検出用の領域にしたが、これに限らず、対物レンズ６８を搭載しているレンズホルダ３３に、スルーホール（図示せず）を空けて、そこにチルト検出用の光を通しても同様の効果が得られる。

また、ここでは簡単のために記録再生のための検出器１５とチルト検出のための検出器６９とを別体としたが、一体に共通化しても良い。

（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３に係る光ヘッドを図５１に示す。前記実施の形態１２と異なるのは、対物レンズ７９である。図５１は、基材厚が０．１ｍｍの超高密度光ディスク１２を記録再生している状態であり、超高密度光ディスク１２がチルトしている様子を示している。

光源１から出射した波長λ１の光は、対物レンズ３９で集光されて、超高密度光ディスク１２に照射され、記録再生を行う。同時に、光源３から出射した波長λ３の光は、対物レンズ７９に入射し、超高密度光ディスク１２に照射される。

ここで、対物レンズ７９は、内周領域７９ａが基材厚０．１ｍｍ、外周領域７９ｂが基材厚１．２ｍｍ（ＣＤ）に対して収差が最小になるように設計されている。ＣＤの記録再生の際は、外周領域７９ｂの光によるスポットで記録再生が行われる。このとき、内周領域７９ａの光は大きくぼけているので、記録再生には影響はない。

一方、超高密度光ディスク１２に入射した光は、外周領域７９ｂでスポットが大きくぼけるが、内周領域７９ａは記録面近傍に集光する。超高密度光ディスク１２で反射した内周領域７９ａの光は、検出器１５で検出される。

図中、内周領域７９ａの反射光をハッチングで示している。超高密度光ディスク１２の記録再生時は、対物レンズ７９に対してフォーカス制御がなされているので、超高密度光ディスク１２がチルトした場合、対物レンズ７９に対してはフォーカスずれを生じる。検出器１５において、非点収差法やナイフエッジ法等を用いて、フォーカスずれが生じた光をフォーカス検出すれば、チルト検出信号として得られる。

一般に、光ディスクには製造誤差や経時変化などで、そりが生じているので、コマ収差が発生する。記録密度が高くなるほど、高精度な収差性能が求められるので、良好な記録再生を行うには対物レンズをチルト駆動してコマ収差を補正した方が好ましい。本実施の形態では検出器１５でチルト検出を行い、そのチルト検出信号を基に、実施の形態１１で説明したチルト駆動が可能な対物レンズ駆動装置でチルト駆動を行えば、コマ収差が補正でき、情報の記録再生を良好に行うことができる。

このように、本実施の形態によれば、記録再生を行っていない他の波長の光を利用するので、簡単な構成でチルト検出が行え、新たにチルトセンサを付ける必要がなく、コストが削減できる。また、記録再生しているスポットの直近の位置でチルト検出を行っているので、精度の高いチルト検出精度が得られる。

なお、本実施の形態では、基材厚０．１ｍｍの光ディスク１２のチルトを、ＣＤ１４用の光で検出する例を説明したが、これに限らず、ＤＶＤ１３のチルトをＣＤ１４用の光で検出しても良い。この場合であっても、記録再生を行っていない波長の光を利用してチルト検出を行うので同様の効果が得られる。

（実施の形態１４）
図５２に、光情報記録再生装置としての光ディスクドライブ８９の全体の構成例を示す。光ディスク６１は、ターンテーブル６３とクランパー６４とで挟んで固定され、移動手段であるモーター（回転系）６５によって回転させられる。

前記実施の形態４〜１３の何れかに記載した光ヘッド６２は、移動手段であるトラバース（移送系）６６上に乗っており、照射する光が光ディスク６１の内周から外周まで移動できるようにしている。制御回路６８は、光ヘッド６２から受けた信号を基にフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、及びモーターの回転制御等を行う。また再生信号から情報の再生や、記録信号の光ヘッド６２への送出を行う。

（実施の形態１５）
実施の形態１５は、前記実施の形態１〜１４に示した光ヘッドをコンピュータに用いた実施の形態である。図５３は、本実施の形態に係るコンピュータ（パソコン）の斜視図を示している。図５３において、コンピュータ１００は、光ディスクドライブ（光情報記録再生装置）１０１と、情報の入力を行うためのキーボード１０３と、情報の表示を行うためのモニター１０２とを備えている。光ディスクドライブ１０１は、前記実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを備えている。

コンピュータ１００は、実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブ１０１を外部記憶装置として備えているので、異なる種類の光ディスクに情報を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。

また、光ディスクの大容量性を生かして、コンピュータ内のハードディスクのバックアップをとることができる。また、メディア（光ディスク）が安価で携帯が容易であること、他の光ディスクドライブでも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、プログラムやデータを別の人のものと交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。また、ＤＶＤやＣＤ等の既存メディアの再生記録にも対応できる。

（実施の形態１６）
実施の形態１６は、前記実施の形態１〜１４に示した光ヘッドを、光ディスクレコーダ（映像記録装置）に用いた実施の形態である。図５４は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダの斜視図を示している。光ディスクレコーダ１１０は、これに記録している映像の表示を行うためのモニター１１１と接続されて使用される。

光ディスクレコーダ１１０は、前記実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを備えているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して記録再生でき、広い用途に使用することができる。

また、光ディスクレコーダ１１０は、メディアに映像を記録し、好きな時にそれを再生することができる。光ディスクではテープのように記録後や再生後に巻き戻しの作業が必要なく、ある番組を記録しながらその番組の先頭部分を再生する追っかけ再生や、ある番組を記録しながら以前に記録した番組を再生する同時記録再生が可能となる。

さらに、メディアが安価で携帯が容易であること、他の光ディスクレコーダーでも情報が読み出せるという互換性があることを生かして、記録した映像を別の人のものと交換したり、自分用に持ち歩いたりすることができる。また、ＤＶＤやＣＤ等の既存メディアの記録再生にも対応できる。

尚、ここでは光ディスクドライブだけを備える場合について述べたが、ハードディスクを内蔵していてもよく、ビデオテープの録画再生機能を内蔵していてもよい。このようにすれば、映像の一時退避やバックアップが容易になる。

（実施の形態１７）
実施の形態１７は、前記実施の形態１〜１４に示した光ヘッドを、光ディスクプレーヤー（映像再生装置）に用いた実施の形態である。図５５は、本実施の形態に係る光ディスクプレーヤーの斜視図を示している。光ディスクプレーヤー１２１は、液晶モニター１２０を備えており、光ディスクに記録された映像を液晶モニター１２０に表示することができる。

光ディスクプレーヤー１２１は、実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。

また、光ディスクプレーヤーはメディアに記録された映像を、好きな時に再生することができる。光ディスクではテープのように再生後に巻き戻しの作業が必要なく、ある映像の任意の場所にアクセスして再生することができる。また、ＤＶＤやＣＤ等の既存メディアの再生にも対応できる。

（実施の形態１８）
実施の形態１８は、前記実施の形態１〜１４に示した光ヘッドを、サーバーに用いた実施の形態である。図５６は、本実施の形態に係るサーバーの斜視図を示している。

サーバー１３０は、光ディスクドライブ１３１と、情報の表示を行うためのモニター１３３と、情報の入力を行うためのキーボード１３４とを備えており、ネットワーク１３５と接続されている。

サーバー１３０は、前記実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。

また、光ディスクの大容量性を生かして、ネットワーク１３５からの要求に応じ、光ディスクに記録されている情報（画像、音声、映像、ＨＴＭＬ文書、テキスト文書等）を送出する。また、ネットワークから送られてくる情報をその要求された場所に記録する。また、ＤＶＤディスクやＣＤディスク等の既存メディアに記録された情報も再生が可能であるので、それらの情報を送出することも可能となる。

（実施の形態１９）
実施の形態１９は、前記実施の形態１〜１４に示した光ヘッドを、カーナビゲーションシステムに用いた実施の形態である。図５７は、本実施の形態に係るカーナビゲーションシステムの斜視図を示している。カーナビゲーションシステム１４０は、光ディスクドライブを内蔵しており、地形や行き先情報の表示を行うための液晶モニター１４１と接続されて使用される。

カーナビゲーションシステム１４０は、前記実施の形態１〜１４のいずれかに記載した光ヘッドを含む光ディスクドライブを内蔵しているので、異なる種類の光ディスクに映像を安定して再生でき、広い用途に使用することができる。

また、カーナビゲーションシステム１４０は、メディアに記録された地図情報と、地上位置確定システム（ＧＰＳ）や、ジャイロスコープ、速度計、走行距離計等の情報を元に、現在位置を割り出し、その位置を、液晶モニター上に表示する。

また行き先を入力すると、地図情報や道路情報をもとに行き先までの最適な経路を割り出し、それを液晶モニターに表示する。

地図情報を記録するために大容量の光ディスクを用いることで、一枚のディスクで広い地域をカバーして細かい道路情報を提供することができる。また、その道路近辺に付随する、レストランやコンビニエンスストア、ガソリンスタンドなどの情報も同時に光ディスクに格納して提供することができる。

さらに、道路情報は時間を経ると古くなり、現実と合わなくなるが、光ディスクは互換性がありメディアが安価であるため、新しい道路情報を収めたディスクと交換することで最新の情報を得ることができる。

またＤＶＤディスクやＣＤディスク等の既存メディアの記録再生にも対応するため、自動車の中で映画を見たり音楽を聴いたりすることも可能である。

以上のように本発明によれば、基材厚の薄い高密度光ディスクとＤＶＤやＣＤなど基材厚の異なる光ディスクに情報を安定して記録再生できるので、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、サーバー、及びカーナビゲーションシステムに有用である。

本発明の実施の形態１に係る高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態１に係るＤＶＤを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態１に係るＣＤを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムの表面図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムの裏面図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムの断面図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムを波長λ２の光が通った後の波面の模式図。 図４Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムを波長λ３の光が通った後の波面の模式図。 図６Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムの別の断面図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムを波長λ２の光が通った後の波面の模式図。 図８Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムを波長λ３の光が通った後の波面の模式図。 図８Ｃの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムで回折される光の透過効率を示す概念図。 本発明の実施の形態１に用いるダイクロホログラムで回折された光の主要な方向を示す模式図。 本発明の実施の形態１に係る光ディスクドライブの構成図。 本発明の実施の形態１に係る光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がＷＤ１の場合の模式図。 本発明の実施の形態１に係る光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がＷＤ２の場合の模式図。 本発明の実施の形態１に係る光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がＷＤ３の場合の模式図。 従来例の光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がＷＤａの場合の模式図。 従来例の光ディスクドライブでディスクに情報を記録再生する際にディスクと集光手段との距離がＷＤｂの場合の模式図。 本発明の実施の形態１に係る光ヘッドの付属回路の構成図。 本発明の実施の形態１に係る光ヘッドの付属回路の別の例に係る構成図。 本発明の実施の形態１に係る光ヘッドの付属回路から出力される信号の概略図。 本発明の実施の形態２に係る光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態２に係る光学系において、ＤＶＤを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態２に用いるダイクロホログラムの表面図。 本発明の実施の形態２に用いるダイクロホログラムの裏面図。 本発明の実施の形態２に係る光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の別の例の構成図。 本発明の実施の形態２に係る光学系において、ＤＶＤを記録再生している状態の別の例の構成図。 本発明の実施の形態２に用いる別の例のダイクロホログラムの表面図。 本発明の実施の形態２に用いる別の例のダイクロホログラムの裏面図。 本発明の実施の形態３の光学系において、高密度光ディスクを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態３の光学系において、ＤＶＤを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態３の光学系において、ＣＤを記録再生している状態の構成図。 本発明の実施の形態３に用いるダイクロホログラムの表面図。 本発明の実施の形態３に用いるダイクロホログラムの裏面図。 本発明の実施の形態３に用いるダイクロホログラムの断面図。 本発明の実施の形態３に係るダイクロホログラムの断面図。 本発明の実施の形態３に用いるダイクロホログラムを波長λ２の光が通った後の波面の模式図。 図２３Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態３に係るダイクロホログラムで回折される光の回折効率を示す概念図。 本発明の実施の形態３に係るダイクロホログラムを波長λ３の光が通った後の波面の模式図。 図２５Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 本発明の実施の形態４に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態４に係る対物レンズ駆動装置の構成概略図。 図２７Ａに示した対物レンズ駆動装置の側面図。 本発明の実施の形態５に係る光ヘッドの構成を示す概略図。 本発明の実施の形態５に係る位相板の平面図。 本発明の実施の形態５に係る位相板の側面図。 本発明の実施の形態５に係る波面収差の図。 本発明の実施の形態６に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態６に係る位相板の平面図。 本発明の実施の形態６に係る位相板の側面図。 本発明の実施の形態６に係る波面収差の図。 本発明の実施の形態７に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態７による位相板の平面図。 本発明の実施の形態７による位相板の側面図。 本発明の実施の形態７に係る波面収差の図。 本発明の実施の形態８に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態８に係るミラーの構成図。 本発明の実施の形態９に係る位相板の側面図。 本発明の実施の形態９に係る位相板の平面図。 本発明の実施の形態１０に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態１０に係る液晶ホログラムの平面図。 本発明の実施の形態１０に係る液晶ホログラムの断面図。 本発明の実施の形態１０に係る位相板の構成図。 本発明の実施の形態１０に係る位相板の側面図。 本発明の実施の形態１１に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態１１に係る対物レンズ駆動装置の構成図。 対物レンズをチルト駆動した状態を説明する図。 本発明の実施の形態１１による３つのスポットの位置を説明する図。 本発明の実施の形態１１による光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態１２に係る光ヘッドの構成図。 本発明の実施の形態１２に係る対物レンズの断面図。 本発明の実施の形態１２に係る対物レンズの裏面図。 本発明の実施の形態１２係るチルト検出を説明する図。 本発明の実施の形態１３に係る光ヘッドの構成図。 本発明の光ヘッドを用いた光ディスクドライブの概略図。 本発明の光ディスクドライブを用いたパソコンの外観図。 本発明の光ディスクドライブを用いた光ディスクレコーダーの外観図。 本発明の光ディスクドライブを用いた光ディスクプレーヤーの外観図。 本発明の光ディスクドライブを用いたサーバーの外観図。 本発明の光ディスクドライブを用いたカーナビゲーションシステムの外観図。 第１の従来例に係る光ヘッドにおいて、ＤＶＤを記録再生している状態の構成図。 第１の従来例に係る光ヘッドにおいて、ＣＤを記録再生している状態の構成図。 第１の従来例に係るダイクロホログラムの断面図。 第１の従来例に係るダイクロホログラムを波長λ２の光が通った後の波面の模式図。 図６０Ａの波面において、波長の整数部分を無視して換算した波面の模式図。 第２の従来例に係る光ヘッドの構成図。 第２の従来例の位相板の平面図。 第２の従来例の位相板の側面図。 第３の従来例の対物レンズ駆動装置の構成図。 第３の従来例の３つのスポットの位置を説明する図。

Claims (24)

1. 第１の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第１の波長の光を発する第１の光源と、
   第２の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第２の波長の光を発する第２の光源と、
   第３の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第３の波長の光を発する第３の光源と、
   前記第１の光源、第２の光源、及び第３の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
   前記第１の波長の光は透過し、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は回折する第１の光学素子と、
   前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光を検出する光検出手段とを備え、
   前記第１の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
   波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、
   ３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍ
   の関係を満足し、
   前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄと、深さ４ｄとの４段に形成されており、
   前記溝は、深さ２ｄ、深さ４ｄ、深さｄ、深さ３ｄの順、又は深さ３ｄ、深さｄ、深さ４ｄ、深さ２ｄの順に並んでおり、
   前記第１の波長は３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内にあり、前記第３の波長は７８０ｎｍから８２０ｎｍの範囲内にあり、
   前記１段当たりの溝の深さｄは、
   前記第１の波長の光に対して、１波長の光路差を与え、
   前記第２の波長の光に対して、０．６波長の光路差を与え、
   前記第３の波長の光に対して、０．５波長の光路差を与え、
   前記第１の光学素子を透過した第１の波長の光は前記集光手段によって、前記第１の情報記録媒体の情報面に集光され、
   前記第１の光学素子を通過した第２の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第２の情報記録媒体の情報面に集光され、
   前記第１の光学素子を通過した第３の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第３の情報記録媒体の情報面に集光される
   ことを特徴とする光ヘッド。
2. 前記溝は、同心円状に形成されている請求項１に記載の光ヘッド。
3. 前記溝は、溝が形成されていない部分を介して隣接しており、前記溝における各段の幅、及び前記溝が形成されていない部分の幅は、略同一である請求項１に記載の光ヘッド。
4. 前記第１の光学素子の溝は、前記集光手段に近い側の面に形成されている請求項１に記載の光ヘッド。
5. 前記第１の光学素子で回折された第２の波長の光は、入射した光に比べ発散する方向の光が、収束する方向の光より強い請求項１に記載の光ヘッド。
6. 前記第１の光学素子の中心付近の略円形の領域を第１の領域とし、前記第１の領域を囲む略環状の領域を第２の領域とし、前記第２の領域の外側の領域を第３の領域とすると、
   前記第１の波長の光は、前記第１、第２、及び第３の領域を通り、前記第２の波長の光は、前記第１、及び第２の２つの領域を通り、前記第３の波長の光は、前記第１の領域を通る請求項１に記載の光ヘッド。
7. 前記第１の光学素子で回折された第２の波長の光が第２の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、
   前記第１の光学素子で回折された第３の波長の光が第３の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、
   前記第１の波長の光の位相には変化を与えない位相補正手段を、前記光源から前記情報記録媒体までの光路に備えた請求項１に記載の光ヘッド。
8. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
   前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射される請求項１に記載の光ヘッド。
9. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
   前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
   前記第２の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
   波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、
   ７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
   の関係を満足し、
   前記溝は、深さｄと、深さ２ｄとの２段に形成されている請求項１に記載の光ヘッド。
10. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
    前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
    前記第２の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
    波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、
    ７６０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦８４０ｎｍ
    の関係を満足し、
    前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄとの３段に形成されている請求項１に記載の光ヘッド。
11. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
    前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
    前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されている請求項１に記載の光ヘッド。
12. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
    前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
    前記第１の光学素子、及び前記第２の光学素子は、一枚の基材の表と裏に形成されており、前記一枚の基材の両面のうち、前記第２の光学素子が形成されている面が、前記集光手段に近い請求項１に記載の光ヘッド。
13. 前記第１の波長の光、及び前記第３の波長の光は透過し、前記第２の波長の光は回折する第２の光学素子をさらに備えており、
    前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は、前記２つの光学素子を通った後、前記集光手段で集光されて前記情報記録媒体上に照射され、
    前記第１及び第２の光学素子は、前記第１及び第２の光学素子で回折された前記第２の波長の光が第２の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正し、前記第１の光学素子で回折された第３の波長の光が第３の情報記録媒体の情報面に集光する際の収差を７０ｍλ以下に補正する請求項１に記載の光ヘッド。
14. 前記第１の波長の光を前記第１の情報記録媒体に照射する際において、前記第１の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第１の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ１とし、
    前記第２の波長の光を前記第２の情報記録媒体に照射する際において、前記第２の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第２の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ２とし、
    前記第３の波長の光を前記第３の情報記録媒体に照射する際において、前記第３の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第３の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ３とすると、
    ＷＤ１、ＷＤ２、及びＷＤ３のうち、最大の値と最小の値との差が、前記集光手段の径方向の最大値より小さい請求項１に記載の光ヘッド。
15. 前記第１の波長の光を前記第１の情報記録媒体に照射する際において、前記第１の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第１の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ１とし、
    前記第２の波長の光を前記第２の情報記録媒体に照射する際において、前記第２の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第２の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ２とし、
    前記第３の波長の光を前記第３の情報記録媒体に照射する際において、前記第３の情報記録媒体の前記集光手段側の面と、前記集光手段の前記第３の情報記録媒体側の先端との距離をＷＤ３とすると、
    ＷＤ１、ＷＤ２、及びＷＤ３がほぼ等しい請求項１に記載の光ヘッド。
16. 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号変換する変換手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
17. 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号変換する変換手段をさらに備え、前記時系列信号は電気信号である請求項１に記載の光ヘッド。
18. 前記光検出手段から出力された複数の信号を並列に受けてこれを時系列信号に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段から出力される電気信号を受けてこれを光信号に変換する第２の変換手段とをさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
19. 第１の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第１の波長の光を発する第１の光源と、
    第２の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第２の波長の光を発する第２の光源と、
    第３の情報記録媒体に対し情報の記録及び再生の少なくともいずれかをする第３の波長の光を発する第３の光源と、
    前記第１の光源、第２の光源、及び第３の光源とから出射された光を集光する集光手段と、
    前記第１の波長の光は透過し、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光は回折する第１の光学素子と、
    前記各情報記録媒体で反射及び回折の少なくともいずれかがされた、前記第１の波長の光、前記第２の波長の光、及び前記第３の波長の光を検出する光検出手段とを含む光ヘッドを備え、
    さらに、前記各情報記録媒体と前記光ヘッドとを相対的に移動させる移動手段を備えており、
    前記第１の光学素子は、基材に溝が形成された光学素子であって、
    波長４００ｎｍにおける前記基材の屈折率をｎ、１段当たりの前記溝の深さをｄ（ｎｍ）とすると、
    ３８０ｎｍ≦（ｎ−１）×ｄ≦４２０ｎｍ
    の関係を満足し、
    前記溝は、深さｄと、深さ２ｄと、深さ３ｄと、深さ４ｄとの４段に形成されており、
    前記溝は、深さ２ｄ、深さ４ｄ、深さｄ、深さ３ｄの順、又は深さ３ｄ、深さｄ、深さ４ｄ、深さ２ｄの順に並んでおり、
    前記第１の波長は３８０ｎｍから４２０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内にあり、前記第３の波長は７８０ｎｍから８２０ｎｍの範囲内にあり、
    前記１段当たりの溝の深さｄは、
    前記第１の波長の光に対して、１波長の光路差を与え、
    前記第２の波長の光に対して、０．６波長の光路差を与え、
    前記第３の波長の光に対して、０．５波長の光路差を与え、
    前記第１の光学素子を透過した第１の波長の光は前記集光手段によって、前記第１の情報記録媒体の情報面に集光され、
    前記第１の光学素子を通過した第２の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第２の情報記録媒体の情報面に集光され、
    前記第１の光学素子を通過した第３の波長の光の１次回折光は前記集光手段によって、前記第３の情報記録媒体の情報面に集光される
    ことを特徴とする光情報記録再生装置。
20. 請求項１に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたコンピュータ。
21. 請求項１に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体に対し映像の記録及び再生のうち少なくとも映像の記録をする映像記録装置。
22. 請求項１に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を備え、情報記録媒体から映像を再生する再生専用の映像再生装置。
23. 請求項１に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたサーバー。
24. 請求項１に記載の光ヘッドを含む光情報記録再生装置を外部記憶装置として備えたカーナビゲーションシステム。

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