JP4785861B2 - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の異なる規格の光ディスクに対する情報の記録及び／又は再生（以下「記録再生」と記す。）を行うことができる光ヘッド装置及びこれを搭載した光ディスク装置に関するものである。

従来、光ディスクを大容量化するために、光ディスクのトラック上に書かれる情報（ビット）の大きさを小さくし、かつ、大容量化された光ディスクに対する情報の記録再生を行うために、レーザ光の短波長化及び対物レンズの高開口数化によって集光スポットのサイズを小さくしていた。

例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層（情報記録層上に設けられる透明保護層及びスペース層であり、「透明基板」とも言う。）となるディスク基板の厚さは約１．２ｍｍ、レーザ光波長は約７８０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．４５、記憶容量は６５０ＭＢである。また、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層となるディスク基板の厚さは約０．６ｍｍ、レーザ光波長は約６５０ｎｍ、開口数は０．６、記憶容量は４．７ＧＢである。ＤＶＤは、例えば、厚さ約０．６ｍｍのディスク基板を２枚貼り合わせた、１．２ｍｍ厚のディスクである。

また、高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さは０．１ｍｍに薄くされており、レーザ光波長は約４０５ｎｍ、開口数は０．８５であり、記憶容量は２３ＧＢ以上に大容量化されている。さらに、ＨＤＤＶＤ（高精細デジタル多用途ディスク）では、光透過層となるディスク基板の厚さはＤＶＤと同じ０．６ｍｍであり、レーザ光波長は約４０５ｎｍ、開口数は０．６５であり、記憶容量は１８ＧＢ以上に大容量化されている。

このように、光ディスクには、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、及びＨＤＤＶＤのような種々の規格がある。また、光ディスク記録再生装置は、複数の規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行うことができるもの（「互換記録再生装置」とも言う。）が一般的である。例えば、ＤＶＤ記録再生装置は、一般に、ＤＶＤに対する情報の記録再生に加えて、ＣＤに対する情報の記録再生を行うことができる。また、ＢＤ記録再生装置は、一般に、ＢＤに対する情報の記録再生に加えて、ＤＶＤに対する情報の記録再生、並びにＣＤに対する情報の記録再生を行うことができる。さらに、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、及びＨＤＤＶＤのすべてに対する情報の記録再生を行なうことができる光ディスク記録再生装置も考えられる。互換記録再生装置は、利用者が所有する従来規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行うことができるので、利便性が高く、新規格の光ディスクのスムーズな普及に重要な役割を果たす。

互換記録再生装置には、各規格に対応した各種光ディスクに対して、共通の光学系により情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。このような光ヘッド装置は、多くの光学系を共通化しているため、部品点数を増やすことなく、小型化及び低コスト化できるメリットを持つ。

光ディスクの大容量化に伴うレーザ光の短波長化と対物レンズの高開口数化によって顕在化する問題は、光ディスクの光透過層の厚み誤差により生じる球面収差の変動である。光透過層の厚み誤差により生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例するので、対物レンズの開口数が大きくなるにつれて光透過層の厚み誤差の影響が大きくなり、安定した情報の記録再生が困難になる。

複数の規格の光ディスクに対して安定した記録再生を行うためには、光ディスクの規格ごとに設定される各種条件（レーザ光波長、対物レンズの開口数、及び光透過層の厚さ）に応じて発生する球面収差をそれぞれ補正しなければならず、球面収差を補正する手段が必要となる。球面収差を補正する手段の代表的なものとしては、複数のレンズが組み合わされたリレーレンズによるビームエキスパンダを用いる手段、光源から出射された発散した光ビームを略平行光束ビームに変えるコリメータレンズを用いる手段等がある（例えば、特許文献２及び３参照）。これらの手段はいずれも、レンズの位置を光軸方向に移動させることによって、対物レンズへの光ビームの入射条件を変化させ、光ディスクの情報記録層上に集光される光ビームの球面収差を補正する方式を採用している。本出願では、球面収差を補正する機能を持つ光学手段を「球面収差補正手段」と言い、リレーレンズ又はコリメータレンズ等の補正用レンズで構成した球面収差補正手段を「球面収差補正用レンズ」と言う。また、球面収差補正手段を光軸方向に移動させるため、電磁力又はモータなどを用いた駆動手段が備えられている。

特開２００５−２０３００４号公報 特開２００５−２０９３２５号公報 特開２００２−１９７７１２号公報

上記従来の光ヘッド装置では、各規格で定められた光ディスクの光透過層の厚さ、レーザ光の波長、及び対物レンズの開口数の違いにより、補正すべき球面収差量は異なり、それに伴い球面収差を補正するときの球面収差補正手段の最適位置及び移動距離もそれぞれ異なる。したがって、上記従来の光ヘッド装置において、複数の規格の光ディスクのそれぞれにおいて発生する球面収差を、共通の球面収差補正手段によって補正しようとすると、複数の規格の光ディスク毎に球面収差補正手段の最適位置及び移動距離が異なるため、球面収差補正手段の移動範囲（球面収差補正手段が球面収差補正用レンズである場合には、レンズ駆動ストローク）が増大し、光ヘッド装置のサイズが大きくなるという問題があった。特に、光ディスクが多層の情報記録層を有し、これら多層の情報記録層において各々球面収差補正を行おうとすると、球面収差補正手段の移動距離が一層増大するので、光ヘッド装置のサイズがさらに大きくなるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、複数の規格の光ディスクに対して安定した情報の記録再生を行うことができる小型の光ヘッド装置及びこれを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の光ヘッド装置は、互いに規格の異なる第１の規格の光ディスク及び第２の規格の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うことができる光ヘッド装置であって、所定の波長の光を照射する光源と、第１の開口数を有し、前記光源からの光を前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層のいずれかに集光させる第１の対物レンズと、前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数を有し、前記光源からの光を前記第２の規格の光ディスク内の１又は複数の情報記録層のいずれかに集光させる第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとのいずれか一方を選択的に光路上に置く対物レンズ切換手段と、前記第１の規格の光ディスクと前記第２の規格の光ディスクとに対して共通に使用され、前記光源から出射される光の光路上に設置され、光軸方向に移動することにより前記光源から出射された光の発散角又は収束角を変化させて、前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた光ディスクの情報記録層における球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、
前記第１の対物レンズが前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた場合で前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層の各々に対して球面収差を補正するために前記球面収差補正手段が移動する必要がある当該移動範囲内に、前記第２の対物レンズが前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた場合で前記第２の規格の光ディスク内の複数の情報記録層の各々に対して球面収差を補正するために前記球面収差補正手段が移動する必要がある移動範囲が全て含まれるという、前記球面収差補正手段の移動範囲条件を満たすように、前記第１の対物レンズ、前記第２の対物レンズ、及び前記球面収差補正手段を構成し、
前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層は、当該第１の規格の光ディスクのシステム情報記録領域又はディスク識別データ領域又は記録パワー調整領域が存在した特定の第１の情報記録層を含むものであり、
前記第２の規格の光ディスク内の１つ又は複数の情報記録層は、当該第２の規格のディスクのシステム情報記録領域又はディスク識別データ領域又は記録パワー調整領域が存在した特定の第２の情報記録層であるか又は前記特定の第２の情報記録層を含むものであり、
前記特定の第１の情報記録層に対する球面収差が最小となる前記球面収差補正手段の第１の位置と、前記特定の第２の情報記録層に対する球面収差が最小となる前記球面収差補正手段の第２の位置とが、近接ないしは一致するように構成されたことを特徴としている。

本発明の光ディスク装置は、上記光ヘッド装置を含み、前記第１の規格の光ディスク及び前記第２の規格の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録再生手段と、前記記録再生手段で記録及び／又は再生を行なう光ディスクの種類が前記第１の規格の光ディスクであるか前記第２の規格の光ディスクであるかを検出するディスク判別手段と、前記ディスク判別手段によって検出された光ディスクの種類に応じて、前記光ヘッド装置の前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとのいずれかを選択して前記対物レンズ切換手段によって光路上に移動させるための制御、及び、前記光ヘッド装置の前記球面収差補正手段によって球面収差を補正するための制御を行う制御手段とを有することを特徴としている。

本発明によれば、球面収差補正手段の移動距離が最大となる規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲内に、他のすべての規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲が含まれるように光ヘッド装置を構成したので、光ヘッド装置における球面収差補正手段の移動距離の増大を回避することができる。したがって、本発明によれば、光ヘッド装置の小型化、及びこの光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の小型化を図ることができる。

また、本発明によれば、複数の規格の光ディスクの球面収差を補正することができるので、光ディスクに対する安定した情報の記録再生を行うことができる。

さらに、本発明によれば、光ヘッド装置における球面収差補正手段の移動距離の増大を回避できるので、記録再生の対象となる光ディスクを異なる規格の光ディスクに交換した後に実行される球面収差補正動作に要する時間を短縮できる。

本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置であって、規格Ａの光ディスクに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置であって、規格Ｂの光ディスクに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって光ビーム照射される規格Ａの光ディスクの情報記録層の構造及び規格Ｂの光ディスクの情報記録層の構造を概略的に示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置と球面収差との関係を示す図であり、（ｂ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置と球面収差との関係を示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態１に係る光ヘッド装置によって規格Ｃの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、比較例の光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、（ｃ）は、比較例の光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び比較例の光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置によって情報記録層が単層の光ディスク、情報記録層が２層の光ディスク、情報記録層が単層の他の光ディスク、及び情報記録層が２層の他の光ディスクに光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置であって、規格Ａの光ディスクに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置であって、規格Ｃの光ディスクに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）は、実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ｃの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置と球面収差との関係を示す図であり、（ｂ）は、実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ｃの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態５に係る光ヘッド装置によって情報記録層が単層の光ディスク、情報記録層が２層の光ディスク、情報記録層が単層の他の光ディスク、及び情報記録層が２層の他の光ディスクに光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。 比較例の光ヘッド装置によって情報記録層が単層の光ディスク、情報記録層が２層の光ディスク、情報記録層が単層の他の光ディスク、及び情報記録層が２層の他の光ディスクに光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。

符号の説明

１，３１ａ，３１ｃ，３１ｄ，３１０，３１１ 光源、 ２，３２ａ，３２ｃ，３２ｄ 光ビーム、 ３，３３ａ，３３ｃ，３３ｄ 回折格子、 ４，３４ａ，３４ｃ，３４ｄ 偏光ビームスプリッタ、 ４１ 偏光ビームスプリッタの透過反射面、 ５，３５ コリメータレンズ（球面収差補正手段）、 ６，３６ ４分の１波長板、 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 対物レンズ、 ８ａ 規格Ａの光ディスク、 ８ｂ 規格Ｂの光ディスク、 ８ｃ 規格Ｃの光ディスク、 ８ｄ 規格Ｄの光ディスク、 ９，３９ シリンドリカルレンズ、 １０，４０ センサレンズ、 １１，４１ 光検知器、 １２ レンズ駆動手段、 １４ 対物レンズ切換手段、 １５ 対物レンズアクチュエータ、 １６，１７ 記録再生手段、 １０１ ディスク判別手段、 １０２ 制御手段。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置であって、規格Ａの光ディスク８ａに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図であり、図２は、実施の形態１に係る光ヘッド装置であって、規格Ａとは異なる規格Ｂの光ディスク８ｂに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。図１及び図２に示されるように、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、同じ波長の光で記録再生するよう規定された複数の規格の光ディスク８ａ及び８ｂ（規格Ａの光ディスク８ａ及び規格Ｂの光ディスク８ｂ）について、情報の記録再生を行うことができる。

図１及び図２に示されるように、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、光源１と、回折素子３と、偏光ビームスプリッタ４と、球面収差補正手段であるコリメータレンズ５と、４分の１波長板６と、規格Ａの光ディスク８ａ用の対物レンズ７ａと、規格Ｂの光ディスク８ｂ用の対物レンズ７ｂと、シリンドリカルレンズ９と、センサレンズ１０と、光検知器１１と、コリメータレンズ５を光軸方向に移動させるレンズ駆動手段１２と、対物レンズ７ａ又は対物レンズ７ｂのいずれかを光路上に置く機構である対物レンズ切換手段１４とを有する。

光源１は、例えば、半導体レーザであり、波長λ_１の光ビーム（レーザ光）２を出射する。回折素子３は、光源１から出射された光ビーム２を複数の光ビームに分割する。偏光ビームスプリッタ４は、ｐ偏光成分を透過させ、ｓ偏光成分を反射させる透過反射面４１を有する。コリメータレンズ５は、光ビーム２の広がり角（発散角又は収束角）を変換する。４分の１波長板６は、入射する直線偏光を円偏光に変換し、また、入射する円偏光を直線偏光に変換する。

対物レンズ７ａは、規格Ａのディスク８ａに対して情報の記録再生を行うときに、対物レンズ切換手段１４によって光路上に置かれ、光ビーム２を光ディスク８ａの情報記録層上に集光させる。対物レンズ７ｂは、規格Ｂのディスク８ｂに対して情報の記録再生を行うときに、対物レンズ切換手段１４によって光路上に置かれ、光ビーム２を光ディスク８ｂの情報記録層上に集光させる。

レンズ駆動手段１２は、例えば、光軸方向に延びるガイド機構（図示せず）と、このガイド機構に沿ってコリメータレンズ５を光軸方向に移動させる電磁力やモータなどの駆動力発生機構とを有する。図１に示されるように、光源１の発光点を基準としたときのコリメータレンズ５の位置（すなわち、光源１の発光点からコリメータレンズ５までの距離）をｚ_５とする。

対物レンズ切換手段１４は、対物レンズ７ａ又は対物レンズ７ｂを支持する対物レンズ支持部材（図示せず）と、この対物レンズ支持部材をスライドさせることによって、対物レンズ７ａ及び７ｂのいずれかを、例えば、電磁力によって、光ビームの光路上に選択的に移動させることができる対物レンズ駆動手段（図示せず）とを有する。したがって、各規格の光ディスクに応じて、対物レンズ７ａと対物レンズ７ｂを切り換えて、異なる規格の光ディスクに対する情報の記録再生を、良好な品質の集光スポットを照射することによって実行することができる。

次に、実施の形態１の光ヘッド装置の動作を説明する。図１に示されるように、光源１から出射された光ビーム２は、回折素子３で複数の光ビームに分割される。分割された光ビームの内の主となる光ビーム（この光ビームについても、符号「２」を用いる。）は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、コリメータレンズ５、４分の１波長板６、及び対物レンズ７ａを透過して、規格Ａの光ディスク８ａに照射される。なお、図１には、回折素子３で分割された他の光ビームは示していない。

光ディスク８ａで回折及び反射された光ビーム２は、再び対物レンズ７ａを透過して略平行光束に変換された後、４分の１波長板６を通過して、偏光方向が９０度回転された直線偏光に変換され、コリメータレンズ５を透過し、偏光ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリッタ４は、光ディスク８ａから反射され４分の１波長板６及びコリメータレンズ５を透過した光ビーム２を透過反射面４１で反射し偏向させる。透過反射面４１により反射された光ビーム２は、非点収差を付加するシリンドリカルレンズ９、及び光ビーム２の集光倍率を変換するセンサレンズ１０を通過して、光検知器１１に入射する。なお、集光倍率の変換が不要である場合には、センサレンズ１０を備える必要はなく、センサレンズ１０は必要に応じて設置すればよい。

光検知器１１は、複数の分割受光面を有し、それぞれの分割受光面で受光される光ビーム２の光量を電気信号に変換する。光検知器１１の分割受光面は、光ディスク８ａからの反射光をもとに、光ディスク８ａの情報記録層からの焦点ずれ量、光ディスク８ａの略同心円又は略スパイラル状に記録情報が配列される情報トラックからの集光スポットのトラックずれ量、球面収差、及び記録情報の再生信号を検出できるように、各々検出方式に応じた形状及び配置に形成される。光ディスクからの反射光をもとに、焦点ずれ量、トラックずれ量、球面収差、及び再生信号を検出するための構成は、公知であり、例えば、国際公開公報ＷＯ２００５／１１７００３（特許文献４）に説明されている。

図２に示されるように、実施の形態１の光ヘッド装置は、光ディスク８ａの規格Ａとは別の規格Ｂの光ディスク８ｂに対しても情報の記録再生を行うことができる。実施の形態１の光ヘッド装置は、光ディスク８ｂの規格に対応した対物レンズ７ｂを備えている。対物レンズ７ａの開口数をＮＡ_ａとし、対物レンズ７ｂの開口数をＮＡ_ｂとしたときに、ＮＡ_ｂ＜ＮＡ_ａの関係を有する。図２においては、対物レンズ切換手段１４は、対物レンズ７ｂを光ビームの光路上に移動させている。図２に示されるように、規格Ｂの光ディスク８ｂに対して情報の記録再生を行うために対物レンズ７ｂに切り換えられた場合も、光ビーム２の伝播する経路は、図１に示される場合と同様である。

また、本発明の光ヘッド装置においては、対物レンズ７ａの開口数ＮＡ_ａは０．７以上である。後述するように、球面収差は対物レンズの開口数の４乗に比例するので、実施の形態１の光ヘッド装置のように、０．７以上の比較的大きな開口数の対物レンズを使用する光ヘッド装置の場合には、コリメータレンズ５などによる球面収差補正手段が必要となる。なお、対物レンズの開口数が０．６５であるＤＶＤ規格では球面収差の発生は少ないので、球面収差の補正を行なわなくても、記録再生が可能である。

図３は、実施の形態１に係る光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。図３に示されるように、実施の形態１の光ディスク装置は、例えば、光ディスク記録再生装置であり、光ヘッド装置を含む記録再生手段１６と、光ディスクの種類を判別するディスク判別手段１０１と、制御手段１０２とを有する。記録再生手段１６は、光源１と、光検知器１１と、レンズ駆動手段１２と、対物レンズ切換手段１４と、対物レンズを光軸方向及び光ディスクのラジアル方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータ１５（図１及び図２には示さず）とを有する。記録再生手段１６は、ターンテーブル上の光ディスクを回転させる機構（図示せず）のように光ディスクの記録再生に必要な他の構成をも有する。制御手段１０２は、光検知器１１の検出信号に基づいて、焦点ずれ検出、トラッキング誤差検出、球面収差検出、及び再生信号検出を行う。ディスク判別手段１０１は、焦点ずれ検出信号の振幅及び多層ディスクの各情報記録層のカウント数などを光ディスクの特徴として取捨選択し、光ディスクの種類を判別する。制御手段１０２は、ディスク判別手段１０１の検出信号に基づいて、対物レンズ切換手段１４を制御する。また、記録再生時には、制御手段１０２は、焦点ずれ検出、トラッキング誤差検出、球面収差検出、及び再生信号検出の各検出信号と、ディスク判別手段１０１の検出信号とに基づいて、コリメータレンズ５を駆動させるレンズ駆動手段１２及び対物レンズを駆動させる対物レンズアクチュエータ１５を制御する。

図４（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって光ビーム照射される規格Ａの光ディスク８ａの情報記録層の構造及び規格Ｂの光ディスク８ｂの情報記録層の構造を概略的に示す断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、規格Ａの光ディスク８ａ及び規格Ｂの光ディスク８ｂは、それぞれ光ディスク内に複数の情報記録層（破線で示す）を有している。図４（ａ）に示されるように、光ディスク８ａは、第１の情報記録層であるＬＡ_１層から第ｎ（ｎは正の整数）の情報記録層であるＬＡ_ｎ層までのｎ層の情報記録層を有している。また、図４（ｂ）に示されるように、光ディスク８ｂは、第１の情報記録層であるＬＢ_１層から第ｍ（ｍは正の整数）の情報記録層であるＬＢ_ｍ層までのｍ層の情報記録層を有している。図４（ａ）に示されるように、光ディスク８ａの表面ＬＡ_Ｓから各情報記録層ＬＡ_１，ＬＡ_２，…，ＬＡ_ｎまでの距離をそれぞれ、ｔＡ_１，ｔＡ_２，…，ｔＡ_ｎで示す。また、図４（ｂ）に示されるように、光ディスク８ｂの表面ＬＢ_Ｓから各情報記録層ＬＢ_１，ＬＢ_２，…，ＬＢ_ｎまでの距離をそれぞれ、ｔＢ_１，ｔＢ_２，…，ｔＢ_ｍで示す。なお、各情報記録層の間には、スペース層が形成されている。

図４（ａ）は、開口数ＮＡ_ａの対物レンズ７ａを透過した光ビーム２が、規格Ａの光ディスク８ａのＬＡ_１層及びＬＡ_ｎ層に集光する状態を示す。また、図４（ｂ）は、開口数ＮＡ_ｂの対物レンズ７ｂを透過した光ビーム２が、規格Ｂの光ディスク８ｂのＬＢ_１層及びＬＢ_ｍ層に集光する状態を示す。

以下に、各規格の光ディスクに対する球面収差を共通のコリメータレンズ５により補正する構成について説明する。ある特定の情報記録層に集光する光ビームの球面収差ＳＡは、球面収差が初期状態において既に補正されている光透過層の厚みからの厚み差ｔ_ｄと、光ビームの波長λと、開口数ＮＡとの間に、次式の関係を持つ。
ＳＡ∝ｔ_ｄ×ＮＡ^４／λ
よって、同じ厚み差ｔ_ｄ、同じ波長λでも、規格で用いられる開口数ＮＡが異なると、ＮＡの４乗に比例して球面収差ＳＡが変化する。また、記録再生の対象とされる情報記録層を同じ光ディスク内で変更する場合には、厚み差ｔ_ｄが変化するため、厚み差ｔ_ｄに応じて新たに球面収差が発生する。また、光ディスクの種類、特に、規格の異なる光ディスクへ切り換える場合、規格に応じて厚み差ｔ_ｄ、波長λ、及び開口数ＮＡが変化するため、同様に、厚み差ｔ_ｄ、波長λ、及び開口数ＮＡに応じた球面収差ＳＡが発生する。

上記の球面収差ＳＡは、以下のようにして補正することができる。コリメータレンズ５は、光源１から放射して発散する光ビーム２の広がり角を変換し、光ビーム２を対物レンズ７ａ又は対物レンズ７ｂへ入射させる。コリメータレンズ５を光軸方向に移動させると、コリメータレンズ５を出射した後の光ビーム２を発散又は収束させることができ、対物レンズ７ａ又は対物レンズ７ｂへの光ビーム２の入射条件を変化させて光ディスク８ａ及び光ディスク８ｂの所望の情報記録層上での光ビーム２の球面収差を変化させることができる。よって、記録再生の対象となる情報記録層を同じ光ディスク内で切り換える場合、又は、記録再生の対象となる光ディスクを異なる規格の光ディスクに切り換える場合、切り換えにより発生する球面収差が補正されるようにコリメータレンズ５の位置をレンズ駆動手段１２により最適な位置へ移動させる。

球面収差補正手段として、コリメータレンズ５の代わりに、液晶素子を用いることもできる。しかし、実施の形態１の光ヘッド装置では、球面収差補正手段としてコリメータレンズ（カップリングレンズ又はリレーレンズでもよい）を採用した場合を説明する。球面収差補正手段を液晶素子で構成する場合には、液晶に電界分布を与えるために透明電極に設けられる電極パターンと対物レンズの入射瞳の位置関係がずれると波面収差が劣化するという問題が発生する。位置関係の調整精度は数ミクロンのオーダとなり、組み立て性の観点から、製造コストアップの要因となる。これを防ぐために、液晶素子と対物レンズの位置関係がずれないよう一体化する方法も考案されているが、可動部の重量アップの他、液晶素子の透明電極への給電線が必要となるなど、性能上及び製造上の問題が発生する。ＤＶＤのように対物レンズの開口数が０．６５と比較的小さい規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行う光ヘッド装置の中にも、記録特性のマージンを確保するために、できる限り球面収差を小さくしようと球面収差補正液晶素子が適用されるものが存在する。このような光ヘッド装置では、球面収差補正液晶素子は固定部に配置され動作時に対物レンズとの位置関係がずれる構成で問題なく動作する。しかしながら、本発明の光ヘッド装置のように、少なくとも一つの対物レンズの開口数が０．７以上と大きい場合には、ＤＶＤ用途の光ヘッド装置と違って、球面収差補正液晶素子は固定部に配置してしまっては対物レンズとの位置関係がずれることによるコマ収差の発生で波面収差の劣化が顕著に現れるという問題が起こる。以上の点から、球面収差補正手段をコリメータレンズのようなレンズ部品により構成したほうがコスト面と性能面で有利である。このため、実施の形態１の光ヘッド装置においては、球面収差補正手段としてコリメータレンズを採用した場合を説明する。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ規格Ａの光ディスク８ａ及び規格Ｂの光ディスク８ｂの各情報記録層に対し、コリメータレンズ５の位置を移動させたときの球面収差ＳＡの変化を示す図である。コリメータレンズ５の位置ｚ_５をｚ方向として横軸にとると、各情報記録層における球面収差ＳＡは、略Ｖ字又は略Ｕ字のような特性となる。光ディスクの表面から各情報記録層までの距離ｔＡ_１，ｔＡ_２，…、又は、距離ｔＢ_１，ｔＢ_２，…，が異なることから、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、各情報記録層における球面収差の特性は、情報記録層間の光透過層の厚み差に比例して相対的にｚ方向にシフトした特性となる。

なお、実施の形態１に係る光ヘッド装置によって情報の記録再生が行われる光ディスクの規格では、同じ波長の光ビームを用いるので、コリメータレンズ５から出射される光ビーム２の広がり角は光ディスクの規格に無関係になり、コリメータレンズ５の位置に応じて変化する。したがって、図５（ａ）、（ｂ）の横軸は、コリメータレンズ５から出射され光ビームの広がり角に対応している。

通常、対物レンズは、予め設定された基準となる情報記録層上に設けられる光透過層の厚みで球面収差が最適補正されるように設計される。この対物レンズの設計における上記光透過層の厚み設定に関しては、目的や用途によって様々な厚み設定がなされ、比較的に設計自由度が大きい。特に、各規格の光ディスクごとに最適設計を行なう場合であれば、予め球面収差の補正を行う光透過層の厚みは、いかようにでも設計可能となる。すなわち、例えば、規格Ａの光ディスク用の対物レンズ７ａを考える場合、ある広がり角（平行光束状態も含む）での入射条件で球面収差が最適補正される光透過層の厚みは、ＬＡ_１層からＬＡ_ｎ層までのそれぞれの厚みｔＡ_１からｔＡ_ｎまでのいずれであってもよく、あるいは、例えば、ＬＡ_２層の厚みｔＡ_２とＬＡ_３層の厚みｔＡ_３との中間的な厚みに設定されていてもよい。上記は、規格Ｂなどの他の規格の光ディスク用の対物レンズの場合であっても同様である。

光ディスクの光透過層の厚みが異なる各情報記録層に対して、球面収差の特性を最小にする設計（最適設計）は、例えば、対物レンズのレンズ面の形状（曲率等）やレンズの肉厚等を最適化することで実現することができる。対物レンズが、レンズ面に同心円状の溝構造を施した回折タイプのレンズであれば、溝深さや溝ピッチを最適化することで、最適設計をすることができる。このような設計は、通常のレンズ設計手法である。

例えば、特開２００４−６９８１０号公報（特許文献５）又は特開２００２−３２４３３３号公報（特許文献６）には、回折タイプの対物レンズとして、記録密度が互いに異なる複数の光ディスクに対して共通に使用可能な光学系用の光学素子が示されている。これら文献には、光学素子表面に光軸を中心とした輪帯構造を設け、各輪帯内に複数の凹凸構造を形成する技術が示されている。この技術によれば、光透過層の厚み誤差による球面収差を補正できる他、規格で設定される光透過層の厚み以外の厚みの光透過層であっても輪帯構造を最適化すれば、その厚みに合った球面収差の補正が可能であることが示されている。ただし、この種の対物レンズの球面収差を設計する方法は数多く存在し、回折面の溝構造は多種多様であり、特許文献５及び６に開示された溝構造に限定されるものではない。

したがって、例えば、上記のような技術を適用することで、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、コリメータレンズ５による球面収差補正特性を、それぞれｚ方向にシフトさせることができる。実施の形態１においては、コリメータレンズ５の移動距離が最大となる規格の光ディスクに対するコリメータレンズ５の移動範囲内に、他の規格の光ディスクに対するコリメータレンズ５の移動範囲が含まれるように、規格Ａ及び規格Ｂのいずれかの規格の光ディスクに対する対物レンズの設計を調整して、規格Ａ及び規格Ｂのいずれかの規格の光ディスクに対するコリメータレンズ５による球面収差補正特性をｚ方向にシフトさせている。

すなわち、規格Ａの光ディスク８ａのＬＡ_１層からＬＡ_ｎ層までのすべての情報記録層について球面収差補正を行なうためには、図５（ａ）に示されるように、コリメータレンズ５の位置は、ＰＡ_１≦ｚ_５≦ＰＡ_ｎの範囲のレンズ駆動ストロークを確保する必要がある。また、規格Ｂの光ディスク８ｂのＬＢ_１層からＬＢ_ｍ層までのすべての情報記録層について球面収差補正を行なうためには、図５（ｂ）に示されるように、コリメータレンズ５はＰＢ_１≦ｚ_５≦ＰＢ_ｍの範囲を移動できるようにレンズ駆動手段のレンズ駆動ストロークを確保する必要がある。しかし、規格Ａの光ディスク８ａのために確保する必要があるコリメータレンズ５のレンズ駆動ストロークが、規格Ｂの光ディスク８ｂのために確保されているコリメータレンズ５のレンズ駆動ストロークに比べて大きいとき、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、図６に示されるように、ＰＡ_１≦ＰＢ_１且つＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎの関係を満たしている。このような構成とすれば、レンズ駆動手段１２によるコリメータレンズ５のレンズ駆動ストロークとして、規格Ａの光ディスク８ａに対する球面収差補正に必要なレンズ駆動ストロークさえ確保しておけば、規格Ａ及び規格Ｂのいずれの光ディスクの情報記録層に対しても球面収差を補正することができる。なお、図６において、黒丸印は、図５（ａ）、（ｂ）の球面収差ＳＡ特性（Ｖ字状の特性）のボトム（Ｖ字の先端）位置に対応している。

その結果、レンズ駆動手段１２により駆動されるコリメータレンズ５のレンズ駆動ストロークの必要量を小さくでき、レンズ駆動手段１２の軽量化並びに光学系全体の小型化を図ることができる。また、複数の異なる規格の光ディスクの球面収差を補正することができ、安定した情報の記録再生を行うことができる。さらに、レンズ駆動ストロークが小さくなることで、球面収差補正動作に要する時間を短縮できる。

なお、以上の説明では、規格Ａ及び規格Ｂの２つの規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置及び光ディスク装置について説明した。しかし、本発明は、図７に示されるように、３つ以上の規格、例えば、規格Ａ、規格Ｂ、及び規格Ｃの光ディスクに対する情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置においても、球面収差補正手段の移動距離が最大となる規格の光ディスク（規格Ｃの光ディスク）に対する球面収差補正手段の移動範囲内に、他の規格の光ディスク（規格Ａ、Ｂの光ディスク）に対する球面収差補正手段の移動範囲が含まれるように構成することによって、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図８（ａ）及び（ｂ）は、比較例の光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、図８（ｃ）は、比較例の光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び比較例の光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。また、図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、図９（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。さらに、図１０（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学系の主要部の構成を概略的に示す図であり、（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態２に係る光ヘッド装置によって規格Ｂの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。各図は、コリメータレンズ５から各規格の光ディスクまでの光学経路のみを示しており、各規格の光ディスクが記録再生されるときの光路を示した図である。また、図８（ｃ）、図９（ｃ）、図１０（ｃ）には各構成におけるコリメータレンズ５による球面収差補正特性を示している。図８（ａ）及び（ｂ）、図９（ａ）及び（ｂ）、図１０（ａ）及び（ｂ）において、図１又は図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

また、実施の形態２の光ヘッド装置は、実施の形態１の光ヘッド装置と同様に、球面収差補正が必要となる０．７以上の比較的大きな開口数の対物レンズを利用する規格の光ディスクを、少なくとも一つ含んだ複数の異なる規格の光ディスクに対して情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置である。さらに、実施の形態２の光ヘッド装置の球面収差補正手段は、実施の形態１で説明したように、例えば、コリメータレンズのようなレンズ部品により構成される。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、規格Ａの対物レンズ７ａと規格Ｂの対物レンズ７ｂの入射角条件が異なるが、各対物レンズ７ａ，７ｂの設計を調整しても、図６に示す球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを満たせない比較例を示している。このような場合、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）又は図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の構成（実施の形態２の構成）とすることにより、図６に示す球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを満たすことが可能となる。

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、規格Ａの光ディスク８ａに対して情報の記録再生を行う場合には、光路中（対物レンズ７ａに対向する位置）に位相光学素子２０を配置し、光ビーム２に位相差を与え、光ビーム２を発散又は収束させる例（ただし、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、発散の場合）を示している。位相光学素子２０は、位相光学素子２０が光路中に配置されない場合（図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））と比較して、対物レンズ７ａで集光される光ビーム２の球面収差にオフセットを与える作用を持つレンズ素子又は回折素子である。位相光学素子２０がレンズ素子である場合は、レンズの形状、屈折率等により、位相光学素子２０が回折素子の場合は溝の形状等により、位相光学素子２０を透過する光ビーム２の発散角又は収束角を所定量変化させることができる。位相光学素子２０の配置により発散角又は収束角の大きさを変化させれば、対物レンズへの入射条件に変化を与えることができ、球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを満たすように、規格Ａの球面収差補正特性をｚ方向へシフトさせることができる。

上記実施の形態１の光ヘッド装置は、図６に示した球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを、対物レンズ７ａ又は対物レンズ７ｂの設計のみで満たすようにした。これに対し、実施の形態２の光ヘッド装置では、位相光学素子２０の設計、あるいは位相光学素子２０の設計と対物レンズの設計との組合せによって、球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを満たすようにしている。

また、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の構成は、両方の規格の対物レンズ７ａ及び対物レンズ７ｂの手前（コリメータレンズ側）に位相光学素子２１及び位相光学素子２２を挿入している。位相光学素子２１及び位相光学素子２２により発散角又は収束角を調整して球面収差補正特性をそれぞれｚ方向（＋方向と−方向）へシフトさせることによって、図６に示した球面収差補正特性の関係ＰＡ_１≦ＰＢ_１、且つ、ＰＢ_ｍ≦ＰＡ_ｎを満たすようにしている。

なお、位相光学素子２０、２１は、対物レンズ７ａとホルダー部材により一体化されてもよく、また、位相光学素子２２は、対物レンズ７ｂとホルダー部材などにより一体化されていてもよい。このような場合には、光ディスクのデータトラックの偏心に対物レンズが追従させる際に、光軸ずれの発生を防ぐことができる。

また、３つ以上の規格の光ディスクに対応する光ヘッド装置においても、同様の位相光学素子を設け、この位相光学素子により発散角又は収束角を調整すれば、同様の効果を得ることができる。

以上のように、実施の形態２の光ヘッド装置においても、実施の形態１と同様に、レンズ駆動手段１２によるコリメータレンズのレンズ駆動ストロークとして、規格Ａの光ディスク８ａに対する球面収差補正に必要なレンズ駆動ストロークさえ確保しておけば、規格Ａ及び規格Ｂのいずれの光ディスクの情報記録層に対しても球面収差を補正することができる。その結果、レンズ駆動手段１２によるコリメータレンズのレンズ駆動ストロークの必要量を小さくでき、レンズ駆動手段１２の軽量化並びに光学系全体の小型化を図ることができる。また、各規格の光ディスクの球面収差を補正することができ、安定した情報の記録再生を行うことができる。さらに、レンズ駆動ストロークが小さくなることで球面収差補正動作に要する時間を短縮できる。

実施の形態３．
一般に、光ディスクでは、各情報記録層のすべてがユーザデータ領域となっているわけではない。光ディスクには、システムが動作する上で必要となるシステムデータが格納されているシステム情報記録領域、ディスク識別データが格納されているディスク識別データ領域、記録動作前の記録パワー調整に使われる記録パワー調整領域など、光ディスクの記録再生の動作開始時などにアクセスされ、記録又は再生に際して、システムを正常に作動させるために用いられるデータを記憶したデータ領域がある。これらの、システムを正常に作動させるために用いられるデータを記憶したデータ領域は、多くの場合、ある特定の情報記録層に設けられる。このため、多層構造の光ディスクの場合には、上記特定の情報記録層は、他の情報記録層よりもアクセスの必然性と重要性が高く、上記特定の情報記録層にアクセスする際には、アクセス動作の俊敏さも必要となる。

例えば、規格Ａの光ディスク８ａのＬＡ_２層（図４（ａ））及び規格Ｂの光ディスク８ｂのＬＢ_２層（図４（ｂ））が上記特定の情報記録層であると仮定する。未知の光ディスクに対して記録再生動作を開始するとき、光ヘッド装置は、まず最初に上記システム情報記録領域、上記ディスク識別データ領域、上記記録パワー調整領域などが存在する上記特定の記録層、すなわちＬＡ_２層又はＬＢ_２層にアクセスする必要がある。したがって、コリメータレンズ５の位置ｚ_５を、球面収差が最小となるように、光ディスク８ａに対してはＬＡ_２層に、光ディスク８ｂに対してはＬＢ_２層に合わせておくことが望ましい。

実施の形態３に係る光ヘッド装置では、実施の形態１又は２と同様に、コリメータレンズ５をｚ方向にシフトさせることによって球面収差補正特性を変え、コリメータレンズ５の位置ＰＡ_２とコリメータレンズの位置ＰＢ_２とが近接する（望ましくは、位置ＰＡ_２と位置ＰＢ_２とを最短距離とする）ように設定されている。このようにすることにより、未知の光ディスクがいずれの規格の光ディスクであっても、記録再生始時に、コリメータレンズ５の位置が位置ＰＡ_２又は位置ＰＢ_２の付近にあるので、コリメータレンズ５の位置補正を最小限の移動で行うことができる。このため、システム情報記録領域のシステムデータやディスク識別データ領域のディスク識別データを読み出す際に、あるいは記録パワー調整領域のデータを読み出して記録パワーを最適調整する際に、俊敏に移行することが可能となる。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置によって情報記録層が単層の光ディスク、情報記録層が２層の光ディスク、情報記録層が単層の他の光ディスク、及び情報記録層が２層の他の光ディスクに光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。図１１は、複数の異なる規格の光ディスクとして、情報記録層が２層のＤＩＳＣ１−ＤＬ、情報記録層が単層のＤＩＳＣ１−ＳＬ、情報記録層が２層のＤＩＳＣ２−ＤＬ、情報記録層が単層のＤＩＳＣ２−ＳＬを例に、各光ディスクに対するコリメータレンズの球面収差補正特性を示している。図１１において、システム情報記録領域、ディスク識別データ領域、記録パワー調整領域などが存在する特定の情報記録層は、それぞれＬ０（ＤＩＳＣ１）、ＳＬ（ＤＩＳＣ１）、Ｌ１（ＤＩＳＣ２）、ＳＬ（ＤＩＳＣ２）となっている。

図１１に示す例では、光ディスクのシステム情報記録領域、ディスク識別データ領域、光記録パワー調整領域などが存在する特定の情報記録層における球面収差が最小となるコリメータレンズの位置が、複数の異なる規格の光ディスク間で近接するように構成している。また、図１１に示す例では、実施の形態１と同様に、コリメータレンズの移動距離が最大となる規格（ここでは、ＤＩＳＣ１−ＤＬ）の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲内に、他の規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲が含まれるようにしている。

なお、上記実施の形態１〜３の光ヘッド装置は、それぞれの規格の光ディスクに対応した対物レンズ７ａ及び対物レンズ７ｂを用い、記録再生の対象となる光ディスクの規格に応じて使用する対物レンズを選択する。しかし、実施の形態１〜３の光ヘッド装置は、１台の対物レンズが、複数の異なる規格の光ディスクに対応したレンズ（互換タイプの対物レンズ）であってもよい。その場合、１台の対物レンズが、すべての規格の光ディスクに対応する構成であってもよいし、複数の規格に対応する対物レンズを複数台備えるものであってもよい。また、実施の形態１〜３の光ヘッド装置は、複数の規格に対応する対物レンズと、一つの規格に対応する対物レンズとを備えるものであってもよい。

このような対物レンズは、実施の形態１で説明した対物レンズと同様に、例えば、レンズ面の形状（曲率等）やレンズの肉厚等を最適化することで、あるいはレンズ面に同心円状の溝構造を施した回折タイプの対物レンズであれば、溝深さや溝ピッチを最適化する等の方法で、所望の厚みの光透過層に対して球面収差を最適設計することができる。

また、上記実施の形態１〜３の光ヘッド装置では、球面収差補正用レンズがコリメータレンズ５である場合を示したが、球面収差補正用レンズとして特許文献３に示されるようなカップリングレンズやリレーレンズを用いてもよい。この場合にも、球面収差補正手段の移動距離が最大となる規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲内に、他の規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲が含まれるようにすれば、球面収差補正手段の駆動ストロークを小さくすることが可能である。

また、実施の形態３の光ヘッド装置は、実施の形態１と同様に、球面収差補正が必要となる０．７以上の比較的大きな開口数の対物レンズを用いる規格の光ディスクを少なくとも一つ含む、複数の異なる規格の光ディスクを記録再生することができる光ヘッド装置である。さらに、球面収差補正手段は、実施の形態１と同様に、例えば、コリメータレンズのようなレンズ部品により構成される。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置であって、規格Ａの光ディスク８ａに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図であり、図１３は、実施の形態４に係る光ヘッド装置であって、規格Ａとは異なる規格Ｃの光ディスク８ｃに対する情報の記録再生を行うときの光学系の構成を概略的に示す図である。図１２及び図１３に示されるように、実施の形態４に係る光ヘッド装置は、光ディスクの規格毎に異なる波長の光で記録再生するよう規定された複数の規格（規格Ａ及び規格Ｃ）の光ディスク８ａ及び８ｃについて、情報の記録再生を行うことができる。図１２及び図１３において、図１及び図２の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。

また、実施の形態４の光ヘッド装置は、実施の形態１と同様に、複数の異なる規格の光ディスクに対して情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置である。実施の形態４の光ヘッド装置は、球面収差補正が必要となる０．７以上の比較的大きな開口数の対物レンズを用いる規格の光ディスクに対しても情報の記録再生を行うことができる。さらに、実施の形態４の光ヘッド装置の球面収差補正手段は、実施の形態１と同様に、例えば、コリメータレンズのようなレンズ部品により構成される。

実施の形態４の光ヘッド装置は、波長λ_ａの光を放射する光源３１ａ（主な例は半導体レーザ）と、波長λ_ｃの光を放射する光源３１ｃ（主な例は半導体レーザ）とを備えている。また、実施の形態４の光ヘッド装置は、波長λ_ａの光に対する偏光ビームスプリッタ３４ａと、波長λ_ｃの光に対する偏光ビームスプリッタ３４ｃとを備えている。

規格Ａの光ディスク８ａに対して情報の記録再生を行う場合には、図１２に示されるように、対物レンズ７ａを光路上に置き、光源３１ａから出射した光ビーム３２ａから光ビームを照射する。光ビームは、回折素子３３ａで複数の光ビームに分割され、主となる光ビーム３２ａは、波長λ_ａに対する偏光ビームスプリッタ３４ａに入射する。なお、図１２には、分割後の他の光ビームは図示していない。偏光ビームスプリッタ３４ａで反射した光ビーム３２ａは、偏光ビームスプリッタ３４ｃを透過し、光ビーム３２ａの広がり角（発散角又は収束角）を変換するコリメータレンズ３５、直線偏光である光ビーム３２ａを円偏光に変換する４分の１波長板３６を通過する。４分の１波長板３６を通過した光ビーム３２ａは対物レンズ７ａで集光され、規格Ａに準拠した光ディスク８ａに照射される。光ディスク８ａで回折及び反射された光ビーム３２ａは、再び対物レンズ７ａを透過して略平行光束に変換された後、４分の１波長板３６及びコリメータレンズ３５を透過し、さらに偏光ビームスプリッタ３４ｃ及び偏光ビームスプリッタ３４ｃを透過し、シリンドリカルレンズ３９及びセンサレンズ４０を介して光検知器４１で受光される。光検知器４１は、複数の分割受光面を有し、それぞれの受光面で受光される光ビーム３２ａの光量を電気信号に変換する。

規格Ｃの光ディスク８ｃに対して情報の記録再生を行う場合には、図１３に示されるように、対物レンズ７ｃを光路上に置き、光源３１ｃから出射した光ビーム３２ｃから光ビームを照射する。光ビームは、回折素子３３ｃで複数の光ビームに分割され、主となる光ビーム３２ｃは、波長λ_ｃに対する偏光ビームスプリッタ３４ｃに入射する。なお、図１３には、分割後の他の光ビームは図示していない。偏光ビームスプリッタ３４ｃで反射した光ビーム３２ｃは、光ビーム３２ｃの広がり角（発散角又は収束角）を変換するコリメータレンズ３５、直線偏光である光ビーム３２ｃを円偏光に変換する４分の１波長板３６を通過する。４分の１波長板３６を通過した光ビーム３２ａは対物レンズ７ａで集光され、規格Ａに準拠した光ディスク８ａに照射される。光ディスク８ａで回折及び反射された光ビーム３２ａは、再び対物レンズ７ａを透過して略平行光束に変換された後、４分の１波長板３６及びコリメータレンズ３５を透過し、さらに偏光ビームスプリッタ３４ｃ及び偏光ビームスプリッタ３４ｃを透過し、シリンドリカルレンズ３９及びセンサレンズ４０を介して光検知器４１で受光される。光検知器４１は、複数の分割受光面を有し、それぞれの受光面で受光される光ビーム３２ａの光量を電気信号に変換する。

光検知器４１については、本発明の実施の形態１の光検知器１１と同様に、光ディスク８ａ及び光ディスク８ｃからの反射光をもとに、光ディスク８ａ及び光ディスク８ｃの情報記録層からの焦点ずれ量、光ディスク８ａ及び光ディスク８ｃの略同心円又は略スパイラル状に記録情報が配列される情報トラックからの集光スポットのトラックずれ量、及び記録情報の再生信号を検出できるように、各々検出方式に応じた分割受光面が形成される。

さらに、光ディスク８ａ及び光ディスク８ｃのチルト角や集光スポットの球面収差量を検出するための別の受光面が形成されていてもよく、それら受光面へ光ビームを分配する検出光学素子が設置されていてもよい。

コリメータレンズ（球面収差補正用レンズ）３５はレンズ駆動手段１２を備えており、電磁力やモータなどで発生する駆動力によって、コリメータレンズ３５を光軸方向に移動させる。

図１４は、実施の形態４に係る光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１４に示されるように、実施の形態４の光ディスク装置は、例えば、光ディスク記録再生装置であり、光ヘッド装置の構成を含む記録再生手段１７と、光ディスクの種類を判別するディスク判別手段１０１と、制御手段１０２とを有する。記録再生手段１７は、光源３１ａ，３１ｃと、光検知器４１と、レンズ駆動手段１２と、対物レンズ切換手段１４と、対物レンズを光軸方向及び光ディスクのラジアル方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータ１５（図１２及び図１３には示さず）とを有する。制御手段１０２は、光検知器４１の検出信号に基づいて、焦点ずれ検出、トラッキング誤差検出、球面収差検出、及び再生信号検出を行う。ディスク判別手段１０１は、焦点ずれ検出信号の振幅及び多層記録ディスクの各記録層でカウント数などを光ディスクの特徴として取捨選択し、光ディスクの種類を判別する。制御手段１０２は、ディスク判別手段１０１の検出信号に基づいて、対物レンズ切換手段１４を制御する。また、制御手段１０２は、焦点ずれ検出、トラッキング誤差検出、球面収差検出、及び再生信号検出の各検出信号と、ディスク判別手段１０１の検出信号とに基づいて、レンズ駆動手段１２及び対物レンズアクチュエータ１５を制御する。

図１５（ａ）は、実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ｃの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置と球面収差ＳＡとの関係を示す図であり、図１５（ｂ）は、実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ａの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置、及び実施の形態４に係る光ヘッド装置によって規格Ｃの光ディスクの各情報記録層に光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。図１５（ａ）において、横軸（コリメータレンズの移動位置ｚ）は、基準となる光源からの距離であり、ここでは、規格Ａで用いる波長の光を放射する光源３１ａからの距離としている。コリメータレンズ３５の移動に対して各情報記録層における球面収差は略Ｖ字又は略Ｕ字のような特性となる。この特性の基本的な考え方については、実施の形態１で説明した図５（ａ）、（ｂ）の場合と同様である。

規格Ｃの光ディスク８ｃに対して用いる光ビームの波長λ_ｃは、規格Ａ及び規格Ｂの光ディスク８ａ，８ｂに対して用いる光ビームの波長λ_ａとは異なる。また、光ビームの波長が異なると、その光ビームが入射するレンズの屈折力が異なる。したがって、波長λ_ｃの光ビームに対するコリメータレンズ３５の焦点距離は、波長λ_ａの光ビームに対するコリメータレンズ３５の焦点距離と異なる。例えば、コリメータレンズ３５が通常の屈折レンズであれば、規格Ｃの光ディスク８ｃに対して用いる光ビームの波長λ_ｃが、規格Ａ及び規格Ｂの光ディスク８ａ，８ｂに対して用いる光ビームの波長λ_ａよりも長い場合、コリメータレンズ３５の焦点距離は規格Ｃの光ディスク８ｃに対して用いる光ビームの方が長くなる。

図１２及び図１３に示される光ヘッド装置は、波長の異なる光ビームに対して一つの光検知器４１で各光ディスクからの反射光を受光するため（光検知器の各波長の光ビームの受光面は同一平面上に形成されているとする）、各光源（半導体レーザ）３１ａ，３１ｃからコリメータレンズ３５までの光路長と、コリメータレンズ３５から光検知器４１までの光路長とは等しい必要がある。したがって、例えば、規格Ｃの光ディスク８ｃに対して用いる光ビームの波長λ_ｃが規格Ａの光ディスク８ａに対して用いる光ビームの波長λ_ａよりも長い場合、規格Ｃにおいては、全体的にコリメータレンズ５の位置ｚ_３５を大きくする方向へシフトする必要がある（ｚ方向へのシフト量をｚｃとする。）。

実施の形態４に係る光ヘッド装置では、上記波長の違いによるコリメータレンズ３５の上記シフト分も考慮して、コリメータレンズの移動距離が最大となる規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲内に、他のすべての規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲が含まれるように、対物レンズを設計している。すなわち、図１５（ｂ）に示されるように、コリメータレンズ３５の位置をｚ_３５とした場合には、規格Ｃの光ディスク８ｃの第１の情報記録層であるＬＣ_１層から第ｋ（ｋは正の整数）の情報記録層であるＬＣ_ｋ層までのすべての情報記録層について球面収差補正を行なうためには、コリメータレンズ３５はＰＣ_１≦ｚ_３５≦ＰＣ_ｋの範囲のレンズ駆動ストロークが必要である。コリメータレンズ３５の位置ＰＣ_１及びＰＣ_ｋは、波長λ_ａとλ_ｃとの違いによる焦点距離の違いも考慮し、ｚ方向にｚｃだけシフトさせた値にする必要がある。このシフトによって、コリメータレンズ３５の位置ＰＣ_１は位置ＰＣ_１´に変化し、コリメータレンズ３５の位置ＰＣ_ｋは位置ＰＣ_ｋ´に変化する。

規格Ｃに対するコリメータレンズ３５の移動距離が最大となる場合は、図１５（ｂ）に示されるように、このＰＣ_１´≦ｚ_３５≦ＰＣ_ｋ´の範囲内に、他の規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲（図１５（ｂ）ではＰＡ_１≦ｚ_３５≦ＰＡ_ｎ）が含まれるようにする。他の規格に対するコリメータレンズの移動距離が最大となる場合は、このＰＣ_１´≦ｚ_３５≦ＰＣ_ｋ´の範囲が、移動距離が最大となる他の規格の光ディスクに対する移動範囲内に含まれるようにする。

球面収差補正特性をｚ方向にシフトさせて球面収差を最適設計する方法には、実施の形態１で説明したように、例えば、レンズ面の形状（曲率等）やレンズの肉厚等を最適化する方法がある。また、球面収差補正特性をｚ方向にシフトさせて球面収差を最適設計する方法には、レンズ面に同心円状の溝構造を施した回折タイプの対物レンズであれば、溝深さや溝ピッチを最適化する等の方法もある。また、実施の形態２と同様に、回折光学素子２０〜２２を用いて、同様の構成で最適設計することもできる。

なお、実施の形態４においては規格Ａ及び規格Ｃの２種類を例として述べてきたが、本発明は、これら以外の１又は複数の規格が追加される場合にも同様に適用可能である。

図１６は、実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。図１６において、図１２及び図１３に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１６に示される光ヘッド装置は、波長λ_ｄの光ビームを用いる規格Ｄの光ディスク８ｄに対しても記録再生を行うことができる光ヘッド装置の構成例を示したものである。図１６に示される光ヘッド装置は、光ビーム３２ｄを出射する光源（半導体レーザ）３１ｄ、回折格子３３ｄ、偏光ビームスプリッタ３４ｄ、対物レンズ７ｄを備えている点が、図１２及び図１３の光ヘッド装置と相違する。

図１６に示される光ヘッド装置では、各規格の光ディスクの各情報記録層に対してコリメータレンズ３５を駆動するレンズ駆動手段１２のレンズ駆動ストロークのそれぞれの関係が、図１２の光ヘッド装置と同様に、コリメータレンズ３５の移動距離が最大となる規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲内に、他の規格の光ディスクに対するコリメータレンズの移動範囲が含まれるように構成されている。ここで、各規格の光ディスクに対するコリメータレンズの位置ｚ_３５は、図１５と同様に、基準となる光源からの距離である。

図１７は、実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。図１７において、図１６に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１７は、図１６の光源３１ａ，３１ｃ，３１ｄのうち、２つの光源３１ｃ，３１ｄが一つのパッケージに集約された光源３１０を用いた構成例である。図１７の構成例によれば、図１６の構成例に比べて、部品点数が少なく、小型でコスト的に有利な構成である。

図１８は、実施の形態４に係る光ヘッド装置の他の光学系の構成を概略的に示す図である。図１７において、図１６に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１８は、図１６の光源３１ａ，３１ｃ、及び３１ｄのうち、３つの光源３１ａ，３１ｃ，３１ｄが一つのパッケージに集約された光源３１１を用いた構成例である。図１８の構成例によれば、図１６の構成例に比べて、部品点数が少なく、小型でコスト的に有利な構成である。

なお、実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、システムが動作する上で必要となるシステムデータが格納されているシステム情報記録領域や記録動作前の記録パワー調整に使われる記録パワー調整領域などを有する特定の記録層における球面収差が最小となるコリメータレンズの位置が、複数の異なる規格の光ディスク間で近接するように構成することもできる。このような構成とした場合には、実施の形態３の光ヘッド装置と同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態４においては、それぞれの規格に対応した対物レンズを個別に用い、使用する光ディスクの規格に応じて使用する対物レンズを選択するものを示したが、対物レンズは、複数の異なる規格の光ディスクに対応したレンズ（互換タイプの対物レンズ）であってもよい。その場合、一つの対物レンズがすべての規格に対応する構成であってもよいし、複数の規格に対応する対物レンズを複数備えるものであってもよい。また、複数の規格に対応する対物レンズと一つの規格に対応する対物レンズとを備えるものであってもよい。このような対物レンズであっても、実施の形態１で述べたと同様に、例えば、レンズ面の形状（曲率等）やレンズの肉厚等を最適化することで、あるいはレンズ面に同心円状の溝構造を施した回折タイプの対物レンズであれば、溝深さや溝ピッチを最適化する等の方法で、任意の厚みの光透過層に対して球面収差を最適設計することができる。

また、実施の形態４では球面収差補正手段がコリメータレンズ３５である場合を示したが、球面収差補正手段としてカップリングレンズやリレーレンズを用いてもよい。この場合にも、球面収差補正手段の移動距離が最大となる規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲内に、他の規格の光ディスクに対する球面収差補正手段の移動範囲が含まれるようにすれば、駆動ストロークを小さくすることが可能である。

実施の形態５．
光ディスクには、情報記録層が一つの単層（Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ：ＳＬ）ディスクと、情報記録層Ｌ０層及び情報記録層Ｌ１層を有する２層（Ｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ：ＤＬ）ディスクがある。実施の形態５の光ヘッド装置は、これらすべての情報記録層に対して情報の記録再生を行うことができる光ヘッド装置である。以下に、規格Ａ及び規格Ｂの２規格の光ディスクに適用可能な光ヘッド装置を説明する。ただし、実施の形態５の光ヘッド装置が適用可能な光ディスクの規格の種類は、３規格又はそれ以上の数の規格であってもよく、適用可能な規格の数は特に限定されない。また、実施の形態５の光ヘッド装置において、光ディスクに照射される光ビームの波長も、特に限定されない。また、実施の形態１〜４の場合と同様に、実施の形態５の光ヘッド装置は、複数の異なる規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行う際に、光路上に共通の球面収差補正手段、例えば、コリメータレンズを配置している。

実施の形態５の光ヘッド装置の構成は、図１、図２、図９（ａ）及び（ｂ）、図１０（ａ）及び（ｂ）、図１２、図１３、図１６、図１７、図１８に示される実施の形態１〜４の光ヘッド装置の構成のいずれかと同様である。実施の形態５の光ヘッド装置において、相互の位置関係が重要となる光学部品は、光源である半導体レーザ、コリメータレンズ、対物レンズ、及び光ディスクであり、以下の説明においては、これらの位置関係を中心に説明する。

まず、規格と前記光学部品について説明する。ここで説明する例として、規格Ａの光ディスクで使用される対物レンズの開口数ＮＡ_ａは０．８５、規格Ｂの光ディスクで使用される対物レンズの開口数ＮＡ_ｂは０．６５である。つまり、実施の形態５においては、開口数ＮＡ_ａが開口数ＮＡ_ｂよりも大きく、開口数ＮＡ_ａが０．７以上であり、開口数ＮＡ_ｂが０．６５以下であればよい。

光源及び球面収差補正手段（例えば、コリメータレンズ）は、規格Ａの光ディスク及び規格Ｂの光ディスクに共通に使用される。コリメータレンズは、光ディスクの種類に応じて光ディスクへ集光される光の球面収差を最適化するように、駆動手段によって、光軸方向に駆動される。

実施の形態５においては、球面収差補正手段としてコリメータレンズを採用した場合を説明するが、球面収差補正手段はコリメータレンズに限定されない。球面収差補正手段としては、液晶素子、カップリングレンズ、又はリレーレンズを用いることもできる。ただし、球面収差補正手段を液晶素子で構成する場合には、液晶に電界分布を与えるために透明電極に設けられる電極パターンと、対物レンズの入射瞳との位置関係にずれが生じると、波面収差が劣化するという問題が発生する。したがって、球面収差補正手段を液晶素子で構成する場合には、位置関係の調整精度は数ミクロンのオーダとなり、組み立て性の観点から製造コストアップの要因となる。コストアップを防ぐために、液晶素子と対物レンズの位置関係がずれないよう一体化する方法も考えられるが、可動部の重量アップの他、液晶素子の前記透明電極への給電線が必要になるなど、性能上及び製造上の問題が発生する。

また、ＤＶＤのように対物レンズの開口数が０．６５と比較的小さい規格の光ディスクに対する情報の記録再生を行う光ヘッド装置の中にも、記録特性のマージンを確保するために、できる限り球面収差を小さくしようと球面収差補正液晶素子が適用されるものが存在する。このような光ヘッド装置では、球面収差補正液晶素子は固定部に配置され動作時に対物レンズとの位置関係がずれる構成で問題なく動作する。しかしながら、本発明の光ヘッド装置のように、少なくとも一つの対物レンズの開口数が０．７以上と大きい場合に、球面収差補正液晶素子は固定部に配置していたのでは、ＤＶＤ用途の光ヘッド装置と異なり、対物レンズとの位置関係がずれることによるコマ収差の発生によって波面収差の劣化が顕著に現れるという問題が起こる。以上の点から、球面収差補正手段をコリメータレンズのようなレンズ部品により構成したほうがコスト面と性能面で有利である。このため、実施の形態５の光ヘッド装置においては、球面収差補正手段としてコリメータレンズを採用した場合を説明する。

次に、各規格の光ディスクについて述べる。前述したように、それぞれの規格の光ディスクには、２層ディスク（ＤＬディスク）と単層ディスク（ＳＬディスク）が存在する。規格Ａの光ディスクとして、情報記録層が２層のＤＬディスク（以下「ＤＩＳＣ１−ＤＬ」と記す。）と、情報記録層が単層のＳＬディスク（以下「ＤＩＳＣ１−ＳＬ」と記す。）とがある。また、規格Ｂの光ディスクとして、情報記録層が２層のＤＬディスク（以下「ＤＩＳＣ２−ＤＬ」と記す。）と、情報記録層が単層のＳＬディスク（以下「ＤＩＳＣ２−ＳＬ」と記す。）とがある。

ＳＬディスクのディスク表面から情報記録層までの透明層の厚みと、ＤＬディスクのディスク表面から情報記録層までの透明層の厚みは、規格ごとに異なる。後述する図１９に示されるように、規格ＡのＳＬディスクにおけるディスク表面（ｚ＝０）から情報記録層ＳＬ（ＤＩＳＣ１）までの透明層の厚みは、規格ＡのＤＬディスクにおけるディスク表面（ｚ＝０）から情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ１）までの透明層の厚みに等しい。また、規格ＢのＳＬディスクにおけるディスク表面（ｚ＝０）から情報記録層ＳＬ（ＤＩＳＣ２）までの透明層の厚みは、規格ＢのＤＬディスクにおけるディスク表面（ｚ＝０）から情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ２）までの透明層の厚みと、規格ＢのＤＬディスクにおけるディスク表面（ｚ＝０）から情報記録層Ｌ１（ＤＩＳＣ２）までの透明層の厚みの略中間に設定される。このため、規格ＢのＤＬディスクにおける情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ２）及び情報記録層Ｌ１（ＤＩＳＣ２）にて透明層厚み差で発生する球面収差をできる限り小さくでき、球面収差補正を行なうことなく記録再生可能な光ディスクシステムとなっている。

上記のように光ディスクの規格の中には、球面収差を補正しなくてもＤＬディスクを記録再生可能とするものも存在する。しかしながら、球面収差補正されていないＬ０層及びＬ１層では、少なからずとも球面収差が残留するため、最適な記録再生特性にはならず、システム全体としての性能マージンを確保する上では各種ディスクの情報記録層に対して球面収差補正を行なう必要がある。特に、本発明の光ヘッド装置のように互換光学系で構成され共通の球面収差補正手段を利用する光ヘッド装置では、両方の規格について球面収差補正を行なうことは望まれる。

実施の形態５の光ヘッド装置の特徴について述べる。図１９は、上記実施の形態３で説明した図１１と同様に、実施の形態５の光ヘッド装置の各種光ディスクに対するコリメータレンズの球面収差補正特性を示した図である。

実施の形態５の光ヘッド装置は、図１９に示されるように、球面収差補正手段の駆動ストロークが大きい規格Ａの駆動ストローク範囲内に、他方の規格Ｂの駆動ストロークが収まるように、構成されている。球面収差補正手段の駆動ストロークが大きい規格Ａの駆動ストローク範囲内に、他方の規格Ｂの駆動ストロークが収まるようにするため、対物レンズに平行光束が入射される条件（ＰＬＩ）で、情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ１）及び情報記録層Ｌ１（ＤＩＳＣ１）の間のいずれかの位置に光を集光できる規格Ａの光ディスク用の対物レンズを搭載する。すなわち、規格ＡのＳＬディスクの情報記録層ＳＬ（ＤＩＳＣ１）（又は規格ＡのＤＬディスクの情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ１））に光を集光させるときに、対物レンズへの入射光束を非平行光束とし、且つ、規格ＢのＳＬディスクのＳＬ層に光を集光されるときは対物レンズへの入射光束を平行光束とする点を特徴としている。このような対物レンズの組合せにより互換光学系を構成することにより、両規格で共通に使用する球面収差補正手段の駆動ストロークを小さくできる。

以下に、比較のために、球面収差補正手段の駆動ストロークが大きく設定されてしまう比較例を説明する。

図２０は、比較例の光ヘッド装置によって情報記録層が単層の光ディスクＤＩＳＣ１ーＳＬ、情報記録層が２層の光ディスクＤＩＳＣ１ーＤＬ、情報記録層が単層の他の光ディスクＤＩＳＣ２ーＳＬ、及び情報記録層が２層の他の光ディスクＤＩＳＣ１ーＤＬに光ビーム照射するときのコリメータレンズの位置を示す図である。図２０は、規格Ａの対物レンズを平行光束入射条件（ＰＬＩ）にてＳＬ層であるＳＬ（ＤＩＳＣ１）とＬ０層であるＤＬ（ＤＩＳＣ１）に光を集光する特性にした場合のコリメータレンズの球面収差補正特性を示している。規格Ａの光ディスクの情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ１）（又は情報記録層ＳＬ（ＤＩＳＣ１））及び情報記録層Ｌ１（ＤＩＳＣ１）にて球面収差を補正するときのコリメータレンズの駆動ストロークをＬａとする。また、規格Ａの光ディスクの情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ１）（又は情報記録層ＳＬ（ＤＩＳＣ１））にて球面収差を補正するときのコリメータレンズの位置と、規格Ｂの光ディスクの情報記録層Ｌ０（ＤＩＳＣ２）又は情報記録層Ｌ１（ＤＩＳＣ２）にて球面収差を補正したときのコリメータレンズの位置との距離差Ｌａｂとする。このとき、規格Ａ及び規格Ｂでのトータル駆動ストロークは、規格Ａだけで考えた駆動ストロークＬａよりも必然的に大きくなる。ここで、図２０は、規格Ａと規格Ｂで使用される光の波長が異なる場合を表したものであり、図２０の規格ＡのＳＬディスクのＳＬ層（又は規格ＡのＤＬディスクのＬ０層）にて球面収差を補正したときのコリメータレンズの位置と規格ＢのＳＬディスクのＳＬ層にて球面収差を補正したときのコリメータレンズの位置との距離差Ｌｂ０が使用波長差によるコリメータレンズの焦点距離の差として生じる様子を示している。

よって、もし規格Ａと規格Ｂで使用される光の波長が同じ場合には、図２０の距離差Ｌｂ０がゼロとなり、規格ＢのＳＬディスクのＳＬ層及び規格ＢのＤＬディスクのＬ０層とＬ１層の球面収差が補正されるコリメータレンズの位置がＬｂ０だけ図２０の左にシフトした状態で考えればよく、結果的には上記と同様に、規格Ａ及び規格Ｂでのトータル駆動ストロークＴＬは、規格Ａだけで考えた駆動ストロークＬａよりも大きくなってしまう。前述の図１９も、図２０と同様に、規格Ａと規格Ｂで使用される光の波長が異なる場合を表したものであり、図２０と同様な考え方をする。

これに対して、実施の形態５の光ヘッド装置は、図１９に示したように、規格ＡのＳＬディスクのＳＬ層（又は規格ＡのＤＬディスクのＬ０層）に光を集光させる場合に、規格Ａの対物レンズへの入射光束を非平行光束にして入射させるので、上記の球面収差補正手段の駆動ストロークの増加を抑制でき、球面収差補正手段のサイズを小さくできるほか、情報記録層の切り替えを行なうのに要する時間を短くできる。

また、規格ＡのＳＬディスクのＳＬ層（又は規格ＡのＤＬディスクのＬ０層）に光を集光させる場合に、対物レンズへの入射光束を非平行光束にして入射させ且つ規格ＢのＳＬディスクのＳＬ層に光を集光させる場合に対物レンズへの入射光束を平行光束にして入射させる規格Ａ及び規格Ｂの互換対物レンズを用いてもよく、上記と同様に球面収差補正手段の駆動ストロークを小さくすることができ、光ヘッド装置全体の光学系を小型化できる。

上記の説明では、規格Ｂに対しては、ＳＬディスクのＳＬ層へ集光させる場合に対物レンズへの入射光が平行光束であるとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、非平行光束であってもよい。その際の規格Ａと規格ＢのＳＬ層に光を集光させる際の非平行光束の広がり角は異なっていることが必要となる。ただし、一般に、対物レンズに非平行光束で入射させる場合には、対物レンズが光軸と垂直な方向にシフトした場合に像高収差が発生するので、少なくとも一つの規格に対しては平行光束にて入射させて使用することは性能マージンの確保の点から望ましく有利である。

さらに、規格ＡのＳＬディスクのＳＬ層と規格ＢのＳＬディスクのＳＬ層に光を集光させる際の前記非平行光束の広がり角に違いを持たせるために、少なくとも一つの規格において、対物レンズと球面収差の間に、実施の形態２で述べた光束の発散角又は収束角を変化させる位相光学素子を挿入してもよい。また、規格に応じて位相光学素子を切り替えてもよい。

さらにまた、位相光学素子は、対応する規格の対物レンズと一体に駆動できる構成であってもよい。

以上の説明においては、規格Ａ及び規格Ｂの２種類の規格の光ディスクに対して情報の記録再生を行うことができる光ディスク装置を説明したが、本発明は、これに限るものではなく、規格Ａと規格Ｂに加えて、規格Ｃの光ディスクに対しても情報の記録再生を行うことができる光ディスク装置であってよい。

なお、実施の形態５においても、実施の形態３と同様に、システムが動作する上で必要となるシステムデータが格納されているシステム情報記録領域や記録動作前の記録パワー調整に使われる記録パワー調整領域などを有する特定の記録層（ここでは、Ｌ０層及びＳＬ層）における球面収差が最小となるコリメータレンズ（球面収差補正用レンズ）の位置が、複数の異なる規格の光ディスク間で近接するように構成すれば、実施の形態３と同様にその効果を得ることが可能である。すなわち、図１９のＬ０（ＤＩＳＣ１）とＬ１（ＤＩＳＣ１）の中間位置よりも、Ｌ０（ＤＩＳＣ１）に近い範囲に、他方の規格ＢのＬ０（ＤＩＳＣ２）とＬ１（ＤＩＳＣ２）が位置するように設定されており、実施の形態３と同様な効果が得られる。

Claims (5)

1. 互いに規格の異なる第１の規格の光ディスク及び第２の規格の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行うことができる光ヘッド装置であって、
   所定の波長の光を照射する光源と、
   第１の開口数を有し、前記光源からの光を前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層のいずれかに集光させる第１の対物レンズと、
   前記第１の開口数よりも小さい第２の開口数を有し、前記光源からの光を前記第２の規格の光ディスク内の１又は複数の情報記録層のいずれかに集光させる第２の対物レンズと、
   前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとのいずれか一方を選択的に光路上に置く対物レンズ切換手段と、
   前記第１の規格の光ディスクと前記第２の規格の光ディスクとに対して共通に使用され、前記光源から出射される光の光路上に設置され、光軸方向に移動することにより前記光源から出射された光の発散角又は収束角を変化させて、前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた光ディスクの情報記録層における球面収差を補正する球面収差補正手段と、
   を備え、
   前記第１の対物レンズが前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた場合で前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層の各々に対して球面収差を補正するために前記球面収差補正手段が移動する必要がある当該移動範囲内に、前記第２の対物レンズが前記対物レンズ切換手段により選択的に前記光路上に置かれた場合で前記第２の規格の光ディスク内の複数の情報記録層の各々に対して球面収差を補正するために前記球面収差補正手段が移動する必要がある移動範囲が全て含まれるという、前記球面収差補正手段の移動範囲条件を満たすように、前記第１の対物レンズ、前記第２の対物レンズ、及び前記球面収差補正手段を構成し、
   前記第１の規格の光ディスク内の複数の情報記録層は、当該第１の規格の光ディスクのシステム情報記録領域又はディスク識別データ領域又は記録パワー調整領域が存在した特定の第１の情報記録層を含むものであり、
   前記第２の規格の光ディスク内の１つ又は複数の情報記録層は、当該第２の規格のディスクのシステム情報記録領域又はディスク識別データ領域又は記録パワー調整領域が存在した特定の第２の情報記録層であるか又は前記特定の第２の情報記録層を含むものであり、
   前記特定の第１の情報記録層に対する球面収差が最小となる前記球面収差補正手段の第１の位置と、前記特定の第２の情報記録層に対する球面収差が最小となる前記球面収差補正手段の第２の位置とが、近接ないしは一致するように構成された
   ことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズのそれぞれについて、形状、前記それぞれの屈折率、及び前記それぞれが有する回折構造のうちの少なくとも一つを調整することによって、前記球面収差補正手段の移動範囲条件を満たすように構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記球面収差補正手段は、コリメータレンズ、カップリングレンズ、リレーレンズ、及び液晶素子のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
4. 前記光源から出射される光の光軸上に配置され、透過する光の発散角又は収束角を変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
5. 請求項１に記載の光ヘッド装置を含み、前記第１の規格の光ディスク及び前記第２の規格の光ディスクに対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録再生手段と、
   前記記録再生手段で記録及び／又は再生を行なう光ディスクの種類が前記第１の規格の光ディスクであるか前記第２の規格の光ディスクであるかを検出するディスク判別手段と、
   前記ディスク判別手段によって検出された光ディスクの種類に応じて、前記光ヘッド装置の前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとのいずれかを選択して前記対物レンズ切換手段によって光路上に移動させるための制御、及び、前記光ヘッド装置の前記球面収差補正手段によって球面収差を補正するための制御を行う制御手段と
   を有することを特徴とする光ディスク装置。

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