JP5124065B2 - 収束素子、光ヘッド、光情報記録再生装置および光情報記録再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、光情報記録媒体に情報を光学的に記録または再生するための光ヘッドおよび光情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する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などその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。
【０００３】
その光学系の主要部である光ヘッドの基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する収束、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及び、ピット信号の検出に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合わせによって実現されている。
【０００４】
光ヘッドに用いられる対物レンズは光ディスクの基材厚を考慮して設計されており、この設計値と異なる基材厚の光ディスクに対しては、球面収差が生じて収束性能が劣化し、記録や再生が困難になる。従来、コンパクトディスク（以下ＣＤという）、ビデオディスク、データ用の光磁気ディスク等はすべて１．２ｍｍのディスク基材厚が採用され、１つの光ヘッドで種類の異なる光ディスクを記録再生することが可能であった。
【０００５】
近年、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）と称する高密度・大容量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤは、従来の光ディスクであるＣＤと比較して、記録密度を大きくするために情報記録面でのピットサイズを小さくしている。従ってＤＶＤを記録再生する光ヘッドにおいては、スポット径を決定する光源の波長や、収束レンズの開口数（Numerical Aperture：以下ＮＡと略記する）がＣＤの場合と異なっている。ＤＶＤは高密度化を図るため、対物レンズの開口数を大きくしている。開口数を大きくすると光学的な分解能が向上し、記録密度を向上することができるが、収束した光スポットには光ディスクの傾きによりより大きなコマ収差が発生する。そこで、対物レンズの開口数を大きくしてもコマ収差が大きくならないように、光ディスクの基材厚を０．６ｍｍにしてこの影響を少なくしている。しかし、光ディスクの基材厚を薄くした場合、その光ディスクを記録再生する対物レンズでは従来の光ディスクを再生できなくなり、従来の光ディスクとの間で互換性を保つことができなくなる。
【０００６】
因みに、ＣＤでは、光源の波長は略０．７８μｍ、ＮＡは略０．４５であるのに対し、ＤＶＤでは、光源の波長は略０．６３〜０．６５μｍ、ＮＡは略０．６である。従って、ＣＤとＤＶＤの２種類の光ディスクを一つの光ディスクドライブで記録再生しようとすると、２つの光学系を有する光ヘッド装置が必要になる。一方、光ディスクドライブと光ヘッド装置の小型化、薄型化、低コスト化の要求からは、ＣＤとＤＶＤの光学系はできる限り共用化する方向にあり、たとえば、光源はＤＶＤ用の光源を用いて、収束用レンズだけを、ＤＶＤ用とＣＤ用の２種類の収束用レンズを用いたり、収束用レンズも共用化してＮＡだけをＤＶＤの時は大きく、ＣＤの時には小さくするように機械的または、光学的に変えるなどの方式がとられている。
【０００７】
従来のＤＶＤ、ＣＤ互換ドライブの光ヘッド装置部分の光学系の１例では、収束用レンズとして開口数０．６の対物レンズを用いる。この対物レンズは、開口数が０．３７以下の中心部は、厚さ０．９ｍｍの透過性平板を通して光を収束したときに収差が最小になるように設計され、開口数が０．３７以上の外周部は厚さ０．６ｍｍの透過性平板を通して光を収束したときに収差が最小になるように設計されている。半導体レーザから出射した波長６５０ｎｍの光束は集光レンズによりコリメートされて略平行な光束となり対物レンズに入射する。ＤＶＤを再生する場合は、対物レンズで絞られた光束は基材厚０．６ｍｍのＤＶＤの情報面上に光スポットを形成し、ＣＤ等を再生する場合は、対物レンズで絞られた光束は基材厚１．２ｍｍのＣＤの情報面上に光スポットを形成する。次に、光ディスクから反射した反射光は、再び対物レンズで集光され、光検出器に受光される。光検出器は、再生信号を検出すると共に非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法およびプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０００８】
この光ヘッドを用いると、ＣＤを再生する場合は、対物レンズの中心部を通る光束は媒体面で反射して光検出器に入射するが、外周部を通る光束は大きな球面収差をもつため拡散して光検出器の受光面にはほとんど入射せず、実質的に開口数０．３７に開口制限される。一方、ＤＶＤを再生する場合は、対物レンズの中心部を通る光束は収差が小さいため外周部を通る光束と合成されて光スポットを形成し、その反射光はほとんど光検出器に入射し、開口数０．６で再生できる。
【０００９】
しかし、この従来の光ヘッドの構成では、波長６５０ｎｍの光源を用いてＤＶＤとＣＤの互換をとっているため、波長依存性のある光ディスクは反射率の違いから十分な再生信号が得られないという問題点がある。これは、例えば書き込み可能なＣＤとして規格化されたＣＤ−Ｒ等では顕著にみられる。ＣＤ−Ｒはもともと、波長７７５ｎｍ〜８２０ｎｍで反射率が６５％以上と規定されているが、規定範囲外の波長では反射率が低下し、吸収率が増加する。波長６５０ｎｍ付近では反射率が１／８、吸収率が８倍程度になるものがあり、再生どころか光の吸収によって記録されたデータが消去されてしまうこともある。
【００１０】
これを解決するため、波長７８０ｎｍと６５０ｎｍの２つの光源を用い、上記のように対物レンズを中心部とそれを囲む外周部とに分け、中心部の最適設計基材厚を０．９ｍｍとし、外周部の最適設計基材厚を０．６ｍｍとする構成で、ＤＶＤとＣＤの互換をとる方法が提案されている。しかし、この方法はＤＶＤ再生時の球面収差が大きくなり過ぎて実用化できない。ＣＤドライブは波長７８０ｎｍで対物レンズ開口数は０．４５であるが、この従来例では波長６５０ｎｍの光でＣＤを再生するため、開口数は波長分だけ小さくなり、０．３７になっている。この従来例のように対物レンズの中心部が開口数０．３７程度であれば、ＣＤ再生時の収差は４０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）程度、ＤＶＤ再生時の収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり、再生性能に支障をきたすことはない。しかし、波長７８０ｎｍの光源を用いてＣＤを再生する場合、一般のＣＤドライブと同等の開口数にする必要があり、対物レンズの中心部の開口数は０．４５になる。最適設計基材厚０．９ｍｍに設定された対物レンズの中心部を大きくすると、ＤＶＤ再生時の収差が大きくなる。開口数０．４５まで中心部を拡大すると収差は設計条件によっても異なるが８０ｍλ（ｒｍｓ）以上になり十分な再生性能が得られない。以上に説明したように、複数の波長７８０ｎｍ、６５０ｎｍの光束を用い、上記のように２重の最適設計基材厚をもつ対物レンズでＤＶＤとＣＤを再生する光ヘッドは、まだ実現できていない。
【００１１】
【発明の開示】
本発明の目的は、複数波長の光束を用いて厚みの異なる少なくとも２種の光情報媒体に対し所望の集光性能を有する収束素子及びそれを用いた光ヘッド及び光情報記録再生装置を提供することである。
【００１２】
本発明に係る収束素子は、光源からの光束を、少なくとも２種類の厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体それぞれに収束させる収束素子である。この収束素子は、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなる。外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した光束が，前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有する。そして、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対してずれるように外周領域面の位相が設定される。また、本発明に係る光ヘッドや光記録再生装置では、この収束素子が用いられる。この構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。また、厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となる。たとえばＣＤ／Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）再生用の波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００１３】
この収束素子は、たとえば、内周領域と外周領域とを有する対物レンズである。
また、この収束素子は、たとえば、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなる。レンズは、光束の中心軸に近い第１内周部と、前記中心軸から遠い第１外周部とからなり、前記第１外周部は、この第１外周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記第１内周部は、この第１内周部を通過した光束が第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有する。また、板状光学素子は、第２内周部と、この第２内周部と光学的段差部により区切られる第２外周部とからなり、第２内周部と第２外周部とは、前記レンズと組み合わせたときに、レンズの第１外周領域を通過する光束が前記第２外周部を通り、前記レンズの第１内周領域を通過する光束が前記第２内周部を通るように配置される。
【００１５】
また、この収束素子は、たとえば、光情報記録媒体に光源からの光束を収束させるレンズと、前記光源と前記レンズとの間の光路上に配置される板状光学素子とからなる。レンズは、前記板状光学素子が無い場合にレンズを通過した光束が、前記光情報記録媒体に収束するように最適化された面を有する。板状光学素子は、光束の中心軸に近い内周部と前記中心軸から遠い外周部からなり、内周部と外周部とは光学的段差部により区切られていて、前記外周部の面は、平面であり、前記内周部の面は、前記レンズと組み合わせたときに、前記の内周部を透過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体に収束するように最適化されている。
【００１６】
また、本発明に係る光ヘッドは、光源からの光束を、厚みの異なる透明基材を有する第１と第２の光情報記録媒体に収束させる光ヘッドであり、光源は、第１の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第１の光源と、第２の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第２の光源とからなる。収束素子は、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなり、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下内周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足する。さらに、受光素子は、光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する。ここに、前記第１の光源から、前記第１の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ１と、前記第２の光源から、前記第２の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ２が
Ｌ１×０．８ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ１×０．９５
を満たす。この構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となり、たとえばＣＤ／Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）再生用の波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００１７】
【００１８】
このように、２重の最適設計基材厚をもつ対物レンズの一部を遮光または回折することにより、２つの光源を用いて基材厚の異なる情報媒体を記録再生することができ、従来例のような波長依存性のある光ディスクでも再生することが可能になった。この方法によれば、全てのＣＤディスクとＤＶＤディスクの互換を確保することができる。
【００１９】
本発明の１つの効果は、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能な収束素子およびそれを用いた光ヘッドを提供できることである。
【００２０】
本発明の他の効果は、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つの収束素子を用いた簡易な光ヘッドで実現できることである。これにより、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【００２１】
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
【００２２】
本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１と図２は、この実施形態の光ヘッド装置光学系を示す。図１は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図２は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図１において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射して、開口数０．６の対物レンズ８に入射する。対物レンズ８は、開口数が０．４５以下の中心部８ａはディスク基材厚０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部８ｂはディスク基材厚０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１１を形成する。
【００２３】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１２は、対物レンズ８で集光され、遮光フィルター７とミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光１２は波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００２４】
一方、図２において、半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６を通り、対物レンズ８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１９を形成する。
【００２５】
次に、光ディスク１８から反射された反射光２０は、再び対物レンズ８で集光され、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られ、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射し、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００２６】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ８の中心部８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため、従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、波長７８０ｎｍの光源を設けて中心部８ａの開口数を上げるとともに、図３に示すように、対物レンズ８の外周部と内周部の境界に段差を設け、上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差成分を低減することにより、光スポット１１のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【００２７】
図５と図６には、それぞれ、上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差のグラフと、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）のグラフを示した。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減でき、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１００度に設定した。
【００２８】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４に示すように、対物レンズ８の外周部８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００２９】
図７は、上述の光ヘッド１００を用いる光情報記録再生装置の概略を示す。光ヘッド以外の構成は従来と同様である。情報媒体としての光ディスク１０２は、モータ１０４により回転される。光ヘッド１００は、シャフトにそって光ディスク１０２の半径方向に移動される。情報の記録再生のため、光ヘッド１００の半導体レーザからの出射光が、光ヘッド１００の対物レンズによって光ディスク１０２の情報記録面に収束される。光ヘッド１００内の光検出器２２の出力信号により、光ヘッド１００内の対物レンズを光ディスク１０２の面に追従させるためのフォーカス制御信号と、光ディスク１０２上の情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号が検出される。ヘッド制御回路１０８は、これらの制御信号を基に光ヘッド１００のフォーカス制御とサーボ制御を行なう。また、信号処理回路１１０は、光ディスクの種類を判別し、記録の際に光ヘッド１００により光ディスク１０２に情報を記録し、また、再生の際に光ヘッド１００内の光検出器の出力信号から光ディスク１０２の情報トラックに記録された光情報を再生する。
【００３０】
なお、以下の実施形態において説明する各種光ヘッドも同様にこの光情報記録再生装置に使用できる。
【００３１】
次に発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。図８と図９は、この実施形態の光ヘッド装置光学系を示したものである。図８は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図９は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図８において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は偏光性ホログラム３５と波長板３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。偏光性ホログラム３５と波長板３６は一体に構成され、対物レンズ３７とともに対物レンズホルダー３８に固着されている。
【００３２】
偏光性ホログラム３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。
【００３３】
対物レンズ３７は、第１の実施形態の対物レンズ８と同じに構成されており、図１１に示すように開口数が０．４５以下の中心部３７ａは、ディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３９を形成する。
【００３４】
次に、光ディスク１０で反射された反射光４０は、対物レンズ３７で集光され、波長板３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム３５に入射する。反射光４０は偏光性ホログラム３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光４０はフォーカス信号検出の回折光４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光４２ｂに分割される。回折光４２ａ、４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出するする。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ（スポットサイズ検出）法により対物レンズ３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【００３５】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図９において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム３５と波長板３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は偏光性ホログラム３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４５を形成する。
【００３６】
次に、光ディスク１８から反射された反射光４６は、再び対物レンズ３７で集光され、波長板３６と偏光性ホログラム３５を透過する。波長板３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板３６を透過する。従って、反射光４６は偏光性ホログラム３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光４６は、集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折されて光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により、対物レンズ３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【００３７】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３７の中心部３７ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため、従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３７ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部８ａの開口数を上げるとともに、第１実施形態と同様に、図１１に示すように、対物レンズ３７の外周部と内周部の境界に段差を設け、上記収差の成分のうち５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【００３８】
５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、対物レンズの加工性を向上させるため段差はなめらかな曲線で形成している。このようななめらかな形状のレンズにすることにより、環境温度変化に対して安定な性能を確保することができるガラス対物レンズの加工が可能となる。なお、段差量は位相差で１００度に設定した。一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。
【００３９】
図１２に示すように、対物レンズ３７の外周部３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになる。したがって、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００４０】
以上述べたところから明らかなように、第１と第２の実施形態によれば、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能なレンズを提供することが可能となり、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つのレンズを用いた簡易な光ヘッドで実現することが可能となる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【００４１】
次に、発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。第３の実施形態の光ヘッド装置は、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を２重の最適設計基材厚をもつ一つの対物レンズを用いて実現する簡易な光ヘッドである。この対物レンズは、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてＣＤ再生が可能であり、かつ、ＤＶＤ再生が可能なものである。
【００４２】
図１３と図１４は、光ヘッド装置の構成を示す。図１３は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を６５０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合を示し、図１４は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を７８０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合を示す。この光学系は、６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長の光束をそれぞれ発生する複数の半導体レーザ１、１５を用いるが、光束を光ディスクに収束する対物レンズ１０８は共用する。具体的には、半導体レーザ、ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズおよび光検出器からなる部分は、各波長ごとに設けるが、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する波長フィルターにより、２つの光路からの異なる波長の光が１つの光路に導かれる。波長フィルタ４から対物レンズ１０８までの部分は共用する。一般に、ディスク基材厚ｔ２（０．６ｍｍ）またはｔ１（１．２ｍｍ）の光情報媒体を再生する光ヘッドにおいて、対物レンズ１０８の中心部の最適設計基材厚をｔ１×０．６〜ｔ１、外周部の最適設計基材厚を０．６ｍｍとする。この最適設計基材厚の範囲は実験的に得られたものである。また、対物レンズ１０８と組み合わされる位相シフト素子（板状光学素子）１０７に段差を設ける。これにより、ディスク基材厚ｔ１の情報媒体に対しても、ディスク基材厚ｔ２の情報媒体に対してもサイドローブの少ない状態で情報を記録再生する。
【００４３】
光ヘッド装置についてさらに具体的に説明すると、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を６５０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合、図１４において、第１の半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの（ＤＶＤ用の）光束２は、ほぼ半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束２は波長フィルター４を透過し、集光レンズ５により平行化されほぼ平行な光束となる。平行化された光束２は、ミラー６で反射されて板状光学素子である位相シフト素子１０７を通り、開口数０．６の対物レンズ１０８に入射する。
【００４４】
ここで、図１５と図１６を参照して、位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８の構造と配置について説明する。対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７とはそれぞれの中心が光束の中心軸と一致するように組み合わされる。対物レンズ１０８は、光束の中心軸に近い中心部（内周領域）１０８ａと、中心軸から遠い外周部（外周領域）１０８ｂとからなる。中心部１０８ａは、これを通過した光束が、透明基材の薄い光ディスク上に収束するように最適化された面を有し、外周部１０８ｂは、これを通過した光束が上記の透明基材の薄い光ディスクより厚い基材厚を有する光ディスク上に収束するように最適化される面を有する。また、位相シフト素子１０７は、板状光学素子に段差を設け、位相を変化するものである。位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８と組み合わせたときに、対物レンズ１０８の外周部１０８ｂの面の最内周部を通過する光束の位相が、中心部１０８ａの面の最外周部を通過する光束の位相に対してずれるように外周部１０８ｂの面の位相が設定される。
【００４５】
具体的には、対物レンズ１０８において、開口数が０．４５以下の中心部１０８ａは、ディスク基材厚が０．９ｍｍの光ディスクに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部１０８ｂは、ディスク基材厚が０．６ｍｍの光ディスクに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ１０８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１１１を形成する。
【００４６】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１１２は、対物レンズ１０８で集光され、位相シフト素子１０７を通り、ミラー６により反射され、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光１１２は、波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ１０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００４７】
一方、図１４に示すように、第２の半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの（ＣＤ用の）光束１６は、ほぼ半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５により平行化される。平行にされた光束１６は、ミラー６で反射され、位相シフト素子１０７を通り、対物レンズ１０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ１０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１１９を形成する。
【００４８】
光ディスク１８から反射された反射光１２０は、再び対物レンズ１０８で集光され、位相シフト素子１０７を通り、ミラー６で反射され、集光レンズ５で絞られて、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００４９】
また、対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７は、対物レンズの光軸であるフォーカス方向及びディスクの半径方向であるトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた対物レンズホルダー１０９により構成された可動部の可動部重心１２３に対し動的なバランスを保つように取り付けられている。可動体の重心１２３に対し対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７の動的バランスが保たれているため、バランサーなどを使用しなくても、対物レンズ１０８の光軸に対するねじれ量が小さい。このため、再生時や記録時の信号の品質の良好な光ヘッドや情報記録再生装置が実現できる。
【００５０】
上述のように６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長の光源を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍのディスクの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化する。その結果、従来の光ヘッドの構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数を上げるとともに、位相シフト素子１０７の内周部１０７ａと外周部１０７ｂの間に光学的段差を設ける。これにより、対物レンズを透過して形成された光スポットの収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減する。光学的段差は、たとえば図１５に示すように、位相シフト素子１０７の内周部１０７ａの厚みを薄くすることにより形成される。段差部を設けることにより、いずれの波長の光束に対しても光スポットのサイドローブが低減され、記録再生性能を向上させる。位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８が別体で構成されているため、対物レンズ１０８の形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量を５０度〜１５０度の範囲内とするのが良い。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は、６５０ｎｍの波長の光の位相に換算して、位相差で１２５度に設定した。
【００５１】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ１０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図１６に示すように、対物レンズ１０８の外周部１０８ｂを通る光束は、大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報記録面上の比較的広い範囲に拡散し、さらに反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部１０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００５２】
次に、発明の第４の実施形態の光ヘッドについて説明する。この光ヘッドでは、光源と光検出器とが一体となったモジュール３１、４３を用いる。また、位相シフト素子１３７、波長板１３６および偏光性ホログラム１３５が一体に構成される。図１７と図１８は、この光ヘッド装置の光学系を示す。図１７は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図１８は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【００５３】
図１７において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２は、カバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４により平行化されほぼ平行な光束になる。平行化された光束３２は、偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と板状光学素子である位相シフト素子１３７とを通り、開口数０．６の対物レンズ１３８に入射する。
【００５４】
偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と位相シフト素子１３７とは一体に構成され、対物レンズ１３８とともに対物レンズホルダー１３９に固着されている。偏光性ホログラム１３５は、図１０に示すように複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られたものであり、異常光を透過し、常光を回折する。光束３２は、偏光性ホログラム１３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板１３６は、波長６５０ｎｍの光は直線偏光からほぼ円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えない。この構成により、光束３２は円偏光に変換される。
【００５５】
対物レンズ３８は、第３の実施形態の対物レンズ１０８と同じく、２重の最適設計基材厚をもっている。図１９と図２０に示すように、開口数が０．４５以下の中心部１３８ａは０．９ｍｍのディスク基材厚に対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部１３８ｂは０．６ｍｍのディスク基材厚に対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ１３８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１４１を形成する。
【００５６】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１４０は、対物レンズ１３８で集光され、位相シフト素子１３７を通り、波長板１３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム１３５に入射する。反射光１４０は、偏光性ホログラム１３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により、反射光１４０はフォーカス信号検出の回折光１４２ａとトラッキング信号検出用の回折光１４２ｂとに分割される。回折光１４２ａ、１４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ１３８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００５７】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体化されたものである。図１８において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され、集光レンズ３４により平行化される。平行にされた光束４４は偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と位相シフト素子１３７を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は、偏光性ホログラム３２に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板１３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。光束４４は、対物レンズ１３８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１４９を形成する。
【００５８】
光ディスク１８から反射された反射光１４６は、再び対物レンズ１３８で集光され、位相シフト素子１３７と波長板１３６と偏光性ホログラム１３５とを透過する。波長板１３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光１４６も光束４４と同様に直線偏光でそのまま波長板１３６を透過する。従って、反射光１４６は、偏光性ホログラム１３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光１４６は集光レンズ３４で絞られ、波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ１３８を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは、位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。また、対物レンズ１３８と位相シフト素子１３７は、対物レンズの光軸であるフォーカス方向及びディスクの半径方向であるトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた対物レンズホルダー１３９により構成された可動部の可動部重心１５３に対し動的なバランスを保つように取り付けられる。
【００５９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生するため、第３の実施形態の場合と同様に、対物レンズ１３８の中心部１３８ａの開口数を上げるとともに、図１９に示すように位相シフト素子１３７の内周部と外周部に段差を設ける。これにより、対物レンズ１３８を透過し形成された光スポット１４９の収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減し、光スポット１４９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良い。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、段差量は位相差で１２５度に設定した。
【００６０】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ１３８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにする。これにより、ここを通る光の収差は従来と同程度の収差に抑えられる。図２０に示すように、対物レンズ１３８の外周部１３８ｂを通る光束は、大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、外周部１３８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなくとも開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００６１】
先に説明したように、位相シフト素子１３７は、板状光学素子に光学的段差を設けたものである。第３の実施形態では位相シフト素子１３７は、独立に設けられ、第４の実施形態では、位相シフト素子１３７が偏光性ホログラムと波長板に一体に構成されている。どちらの場合でも、光学的段差を設けた位相シフト素子は、具体的には、たとえば、ガラス平板にエッチングにより段差を付けたり、透明樹脂などの成形によって段差を設けることにより作成できる。また、段差の代わりに屈折率の異なった等方性の膜を蒸着しても、同様の効果が得られる。また、偏光性ホログラムのどちらか１方の面に段差や屈折率の異なった膜を蒸着しても作成できる。また、波長板上にも同様に作成できることは言うまでもない。
【００６２】
位相シフト素子は、板状光学素子に段差や膜の蒸着によって光束の位相を変化させるという単純な構造であるため、位相のずれ量の最適化が容易である。従って、多機種の光ヘッドごとの最適化なども容易に行え、開発期間が大幅に短縮できる。
【００６３】
なお、上述の第３と第４の実施形態では、２つの光源が用いられ、異なる波長の光束が異なる透明基材厚の光ディスクの記録再生に用いられた。しかし、従来の１波長の光束を用いる光ヘッドにおいても、上述の実施形態と同様に、内周領域と外周領域を設けた対物レンズと、内周部と外周部とを設けた位相シフト素子とを用いることにより、２種の光記録情報媒体に対して記録再生の性能を向上できる。
【００６４】
次に、第３と第４の実施形態の効果について説明すると、これらの実施形態では、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能な光学素子を提供できる。また、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つの対物レンズを用いた簡易な光ヘッドで実現できる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光情報記録再生装置そのものの小型化と簡素化も可能となる。
【００６５】
また、位相をずらす手段が、板状光学素子に段差や膜の蒸着によって光束の位相を変化させるという単純な構造で実現できるため、位相のずれ量の最適化が容易である。従って、多機種の光ヘッドごとの最適化なども容易に行え、開発期間が大幅に短縮できる。
【００６６】
また、位相シフト素子と対物レンズが別体で構成されているため、対物レンズの形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。
【００６７】
また、可動体の重心に対し対物レンズと板状光学素子の動的バランスが保たれているため、バランサーなどを使用しなくても、対物レンズの光軸に対するねじれ量が小さく再生時記録時の信号の品質の良好な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００６８】
次に、発明の第５の実施の形態について図２１から図２４を用いて説明する。図２１と図２２は、第５の実施の形態における光ヘッド装置の光学系を示している。図２１は、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示し、図２２は、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示す。また、図２３と図２４は、第５の実施の形態における板状光学素子および対物レンズ周辺の詳細を示す。
【００６９】
図２１において、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５により平行化され、略平行な光束となる。平行化された光束２はミラー６で反射されて、板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。板状光学素子２７１をとおった光束２は、対物レンズ２０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット２１１を形成する。板状光学素子２７１と対物レンズ２０８とは対物レンズホルダー２０９により一体に保持され、対物レンズ駆動装置２３によりその位置が制御される。
【００７０】
光ディスク１０で反射された反射光２１２は、対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光２１２は、波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ２０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００７１】
一方、図２２において、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、半導体レーザ１５から出射した７８０ｎｍの波長の光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５により平行化される。平行化された光束１６は、ミラー６で反射され、板状光学素子２７１を通り、対物レンズ２０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ２０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット２１９を形成する。
【００７２】
光ディスク１８から反射された反射光２２０は、再び対物レンズ２０８で集光され板状光学素子２７１を通りミラー６で反射され、集光レンズ５で絞られて、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００７３】
ここで、板状光学素子２７１と対物レンズ２０８についてさらに詳しく説明する。対物レンズ２０８は、板状光学素子２７１と組み合わせずに単独で用いた場合に、ＮＡ０．６以下のすべての部分でディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるよう設計されている。すなわち、対物レンズ２０８を通過した光束を透明基材の薄い光ディスクに収束するように最適化された面を有する。このため、この対物レンズ２０８は、基材厚が０．６ｍｍの光ディスクのみを記録または再生する光ヘッドには単独で使用できるものである。
【００７４】
また、板状光学素子２７１は、光束の中心軸に近い内周領域２７１ａと前記中心軸から遠い外周領域２７１ｂからなる。６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いる光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光で基材厚０．６ｍｍのディスクを再生する場合、そのための板状光学素子２７１の内周領域２７１ａのＮＡは０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍのＮＡが０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット２１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化するので、従来の光ヘッドにおいて波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心領域２７１ａのＮＡを上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、図２３に示すように、板状光学素子２７１の内周領域２７１ａのＮＡを上げるとともに、板状光学素子２７１の内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂとの間に段差を設けている。これにより、内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂを通過する光に位相段差を与え、レンズを透過し形成された光スポットの上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減し、光スポットのサイドローブを低減することで、記録再生性能を向上させている。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１２５度に設定した。
【００７５】
また、板状光学素子２７１は、ＮＡが０．４５以下の内周領域２７１ａでは、対物レンズ２０８と組合わされたときに、ディスク基材厚が０．９ｍｍの透過性平板に対して収差が最小となるような面を持つよう設計される。ここで、板状光学素子２７１の内周領域面は、対物レンズ２０８と組み合わせると、複数種の光ディスクのなかの透明基材厚の薄い方の光ディスクより厚い透明基材厚の透過性平板に、内周領域２７１ａを通過した光束が収束するように最適化される面を有する。そのような透過性平板は、たとえばｔ１×０．７以上の厚みを有する透明基材（ここにｔ１は複数種の光ディスクのなかの透明基材厚の厚い方の光ディスクの透明基材厚（ここでは１．２ｍｍ）である）である。一方、ＮＡ０．６以上の外周領域２７１ｂは、平面であり、この部分を通過した光に対しては、外周領域２７１ｂの厚みと板状光学素子２７１の屈折率とで決まる量の位相のずれを与えるだけである。また、板状光学素子２７１は、対物レンズ２０８と組み合わせたときに、対物レンズ２０８の外周領域面の最内周部を通過する光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過する光束の位相に対してずれるように外周領域面の位相が設定される。板状光学素子２７１はガラスにより構成されており、その表面形状はガラス平板の表面をエッチングすることで得られている。
【００７６】
上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差との関係は、第１実施形態の図５のグラフとほぼ同一であり、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）は、図６のグラフとほぼ同一である。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減し、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。
【００７７】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、板状光学素子２７１のＮＡ０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図２４に示すように、板状光学素子２７１の外周領域２７１ａを通過する光束は、そのまま対物レンズ２０８を通るため、大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周領域２７１ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなくＮＡ０．４５での基材厚１．２ｍｍのディスクの再生が可能となっている。
【００７８】
次に、発明の第６の実施の形態について図２５から図２８を用いて説明する。図２５と図２６は、第６の実施の形態における光ヘッド装置の光学系を示している。図２５はＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示し、図２６はＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示している。また、図２７と図２８は、板状光学素子および対物レンズ周辺の詳細を示している。
【００７９】
ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を説明すると、図２７において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２は、カバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は、偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。
【００８０】
偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１は一体に構成され、対物レンズ２０８とともに対物レンズホルダー２０９に固着されている。そして、対物レンズ駆動装置２３により駆動される。偏光性ホログラム２３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム２３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板２３６は、波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換するが、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されている。波長板２３６により、光束３２は円偏光に変換される。円偏光の光束３２は、次に板状光学素子２７１をとおり、対物レンズ２０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット２４１を形成する。
【００８１】
対物レンズ２０８と板状光学素子２７１は、第５の実施の形態と同じに構成されている。対物レンズ２０８は、単独の場合にＮＡ０．６以下のすべての部分でディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるよう設計されている。このためこのレンズは基材厚が０．６ｍｍのディスクのみを記録または再生する光ヘッドには単独で使用できるものである。また、板状光学素子２７１は、光束の中心軸に近い内周領域２７１ａと前記中心軸から遠い外周領域２７１ｂからなり、内周領域２７１ａのＮＡを上げるとともに、内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂとの間に段差を設ける。段差量は位相差で１２５度に設定する。
【００８２】
光ディスク１０で反射された反射光２４０は、対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１を通り波長板２３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム２３５に入射する。反射光２４０は偏光性ホログラム２３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光２４０はフォーカス信号検出の回折光２４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光２４２ｂに分割される。回折光２４２ａ、２４２ｂは集光レンズ５により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ２０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００８３】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図２５において、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。光束４４は偏光性ホログラム２３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板２３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。光束４４は、対物レンズ２０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット２４９を形成する。
【００８４】
光ディスク１８から反射された反射光２４６は、再び対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１と波長板２３６と偏光性ホログラム２３５を透過する。波長板２３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光２４６も光束４４と同様に直線偏光でそのまま波長板２３６を透過する。従って、反射光２４６は偏光性ホログラム２３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光２４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ２０８を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００８５】
第５の実施形態において図５と図６により説明したのと同様に、位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減でき、サイドローブも小さくできる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量を５０度〜１５０度の範囲がよい。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。
【００８６】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、板状光学素子２７１のＮＡ０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来と同程度の収差に抑えられる。図２８に示すように、板状光学素子２７１の外周領域２７１ａを通過する光束はそのまま対物レンズ２０８を通るため、大きな球面収差を持ち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周領域２７１ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しない。このため、開口制限手段を特に設けることなく、ＮＡ０．４５での基材厚１．２ｍｍのディスクの再生が可能となっている。
【００８７】
なお、第５と第６の実施形態では、板状光学素子２７１はガラス板からのエッチングで作成するが、ガラスのプレスによる成形によるものでもかまわない。また、板状光学素子２７１のレンズ効果は弱いものであるから、屈折率の低い樹脂を用いることもできる。このため、樹脂のインジェクション成形またはプレス成形によるものであっても同様の効果を得ることができる。
【００８８】
第５と第６の実施形態によれば、板状光学素子を光路上に配置することで、既成の対物レンズに必要な機能を追加することができる。また、対物レンズ上に構成するのが困難な形状を実現する手段として使用することができ、容易に所望の集光性能を備えた光ヘッド及び光ディスク記録再生装置を提供できる。
【００８９】
また、板状光学素子は略平面状の表面形状をエッチングなどで変化させるという単純な構造のため、形状の最適化が容易である。従って、対物レンズを共通として多機種の光ヘッドごとの最適化等も容易に行え、開発期間が大幅に短縮できたり、小ロットの生産にも適している。
【００９０】
また、板状光学素子と対物レンズが別体で構成されているため、対物レンズの形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。
【００９１】
また、上記のような構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。
【００９２】
また、厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となり、たとえばＣＤ−Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）を再生するための波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００９３】
なお、第１から第６の実施形態では、ＤＶＤとＣＤの再生互換を例に取り最適設計基材厚０．９ｍｍの範囲をＮＡ０．４５とした。しかし、ＣＤの代わりにＬＤ（レーザディスク）再生互換のためその範囲をさらに広げ０．５０程度にすることも可能である。
【００９４】
次に、発明の第７の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図２９及び図３０は、第７の実施形態の光ヘッド装置光学系を示したものである。図２９は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３０は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【００９５】
図２９において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射され、開口数０．６の対物レンズ３０８に入射する。対物レンズ３０８は、中心部３０８ａと外周部３０８ｂとからなる。開口数が０．４５以下の中心部３０８ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３０８ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ３０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３１１を形成する。
【００９６】
光ディスク１０で反射された反射光３１２は、対物レンズ３０８で集光され、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光３１２は波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ３０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００９７】
一方、図３０において、半導体レーザ１５から出射した波長が７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され、集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６を通り、対物レンズ３０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ３０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット３１９を形成する。
【００９８】
光ディスク１８から反射された反射光３２０は、再び対物レンズ３０８で集光しミラー６を通り、集光レンズ３０５で絞られて波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００９９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３０８の中心部３０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット３１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部３０８ａの開口数を上げるとともに、図３０に示すように、対物レンズ３０８の外周部と内周部の境界に段差を設け上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３１１のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【０１００】
上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差の関係と、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）の関係は、それぞれ、第１実施形態の図５と図６のグラフとほぼ同じである。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１００度に設定した。
【０１０１】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。ただし、半導体レーザ１５から集光レンズ５までの光学距離Ｌ２は、半導体レーザ１から集光レンズ５までの光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定した方がより収差が押さえられ望ましい。また、図３２に示すように、対物レンズ３０８の外周部３０８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部３０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。前記光学距離Ｌ２をＬ１の８０％以下に設定した場合、この拡散度も減少しＣＤ再生性能上望ましくない。
【０１０２】
次に本発明の第８の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図３３と図３４は、本実施形態の光ヘッド装置光学系を示す。図３３は本実施形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３４は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【０１０３】
図３３において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ３、１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は、偏光性ホログラム３３５と波長板３３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。偏光性ホログラム３３５と波長板３３６は一体に構成され、対物レンズ３３７とともに対物レンズホルダー３３８に固着されている。偏光性ホログラム３３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。
【０１０４】
光束３２は偏光性ホログラム３３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。対物レンズ３３７は第７の実施形態の対物レンズ３０８と同じに構成されており、図３５及び３６に示すように開口数が０．４５以下の中心部３３７ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ３３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３３９を形成する。
【０１０５】
光ディスク１０で反射された反射光３４０は、対物レンズ３３７で集光され、波長板３３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム３３５に入射する。反射光４０は偏光性ホログラム３３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光３４０はフォーカス信号検出の回折光３４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光３４２ｂに分割される。回折光３４２ａ、３４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出するする。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ３３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【０１０６】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図３４において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム３３５と波長板３３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は偏光性ホログラム３２に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板３３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ３３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット３４５を形成する。
【０１０７】
光ディスク１８から反射された反射光３４６は、再び対物レンズ３３７で集光され、波長板３３６と偏光性ホログラム３３５を透過する。波長板３３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから反射光３４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板３３６を透過する。従って、反射光４６は偏光性ホログラム３３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光３４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂはＳＳＤ法により対物レンズ３３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【０１０８】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３３７の中心部３３７ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、結果従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３３７ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部３３７ａの開口数を上げるとともに、第７実施形態と同様、図３５に示すように対物レンズ３３７の外周部と内周部の境界に段差を設け上記収差の成分のうち５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３３９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、対物レンズの加工性を向上させるため段差はなめらかな曲線で形成している。このようななめらかな形状のレンズにすることにより、環境温度変化に対して安定な性能を確保することができるガラス対物レンズの加工が可能となる。なお、段差量は位相差で１００度に設定した。
【０１０９】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。ただし、半導体レーザ４３ａから集光レンズ３４までの光学距離Ｌ２は、半導体レーザ３１ａから集光レンズ３４までの光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定した方がより収差が押さえられ望ましい。また、光源と受光素子が一体となったモジュール方式では、球面収差によりフォーカスオフセットが発生するため、フォーカスのオフセットの観点からも光学距離Ｌ２は光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定し、収差を押さえるのが望ましい。図３７にＬ２を変化させた場合のフォーカスオフセットの変化を示した。この場合はＬ２をＬ１の９０％に設定することによりフォーカスオフセットをほぼ０に設定できることがわかる。また、対物レンズ３３７の外周部３３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部３３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになり、開口制限手段を特にもうけることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。前記光学距離Ｌ２を光学距離Ｌ１の８０％以下に設定した場合、この拡散度も減少し、ＣＤ再生性能上望ましくない。
【０１１０】
また、第７と第８の実施形態において、集光レンズと対物レンズが一体になったいわゆる有限系レンズが用いられていても同様な効果が得られる。
【０１１１】
以上の説明から明らかなように、第７と第８の実施形態によれば、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能なレンズを提供することが可能となり、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つのレンズを用いた簡易な光ヘッドで実現することが可能となる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【０１１２】
また、ＤＶＤ用レーザよりもＣＤレーザから集光レンズまでの光学距離を短くすることにより、収差が押さえられ、再生信号品質を向上させるとともに、フォーカスオフセットも低減できる。
【０１１３】
なお、第１から第８の実施形態では、ＤＶＤとＣＤの再生互換を例に取り最適設計基材厚０．９ｍｍ、基材厚を変化させる範囲を０．４５として説明しているが、最適設計基材厚を１．０ｍｍ以上に設定することも可能であるし、ＣＤの代わりにＬＤ（レーザディスク）再生互換のため基材厚を変化させる範囲をさらにひろげ０．５０程度にすることも可能である。
【０１１４】
次に、発明の第９の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図３８は、この実施の形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３９は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図３８において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッタ３を透過し、波長フィルタ４に入射する。この波長フィルタ４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射されて遮光フィルタ４０７を通り、開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズ８に入射する。遮光フィルタ４０７と対物レンズ４０８はともに対物レンズホルダ４０９に固着されている。遮光フィルタ４０７は、図４０に示すように、リング状の遮光部４０７ａとそれ以外の透過部４０７ｂとからなる。遮光部４０７ａは、図４１に示すように、波長６５０ｎｍの光を遮光し波長７８０ｎｍの光を透過する波長特性をもっており、透過部４０７ｂは、図４２に示すように、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの光をともに透過するような波長特性をもっている。また、この遮光部４０７ａは図４３に示すように、光束２のうち対物レンズ４０８の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を遮光する。
【０１１５】
対物レンズ４０８は、中心部４０８ａと外周部４０８ｂとからなる。開口数が０．４５以下の中心部４０８ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部４０８ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。遮光フィルタ７で輪帯状に遮光された光束２は、この対物レンズ４０８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット４１１を形成する。
【０１１６】
光ディスク１０で反射された反射光４１２は、対物レンズ４０８で集光され、遮光フィルタ４０７、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光４１２は波長フィルタ４を透過し、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３に入射した反射光１２は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ４０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０１１７】
一方、図３９において、上記半導体レーザ１の光軸に光軸が直交するように配置された半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッタ１７を透過し、波長フィルタ４に入射する。波長フィルタ４は、前述したように波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルタ４で反射され集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６および遮光フィルタ４０７を通り、対物レンズ４０８に入射する。図４１と図４２の波長特性に示すように、波長７８０ｎｍの光束１６は、遮光部４０７ａ、透過部４０７ｂともに透過し、対物レンズ４０８によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４１９を形成する。
【０１１８】
光ディスク１８から反射された反射光４２０は、再び対物レンズ４０８で集光され遮光フィルタ４０７とミラー６を通り、集光レンズ５で絞られて波長フィルタ４で反射されて、ビームスプリッタ１７に入射する。ビームスプリッタ１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０１１９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ４０８の中心部４０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット４１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。このため、記録再生性能が劣化し、従来の光ヘッドに波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部４０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部４０８ａの開口数を上げるとともに、図４３に示すように、遮光フィルタ４０７の遮光部４０７ａで光束２のうち対物レンズ４０８の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を遮光することで、収差を低減している。つまり、ＤＶＤを記録再生するときの光スポット４１１は対物レンズ４０８の中心部４０８ａのうち開口数が０．３７以下の中心部４０８ａを通る光束と、開口数０．４５〜０．６の外周部４０８ｂを通る光束が合成されて形成されている。対物レンズ４０８の光軸中心に近い領域（近軸領域）は設計基材厚がずれていても収差は小さく、開口数０．３７程度であれば最適設計基材厚が０．９ｍｍの中心部を通る光を基材厚０．６ｍｍの光ディスクに収束しても収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり記録再生性能を劣化させることはない。したがって、対物レンズ４０８の外周部４０８ｂと開口数０．３７以下の中心部４０８ａを通る光束が合成して形成される光スポット４１１でＤＶＤを記録再生することができる。
【０１２０】
ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ４０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４４に示すように、対物レンズ４０８の外周部４０８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部４０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しない。遮光フィルタ４０７は光束１６を遮光しないため、ＣＤ等を記録再生するときの対物レンズの開口数は０．４５になり、通常のＣＤドライブと同等の開口数を確保できる。
【０１２１】
本実施の形態では、遮光フィルタ４０７として光学薄膜からなるフィルタを例に説明したが、波長選択性のホログラムを用いて、波長６５０ｎｍの光を遮光部４０７ａの領域のみ回折するよう構成しても同様の効果がある。また、対物レンズ４０８の開口数０．４５の領域を最適設計基材厚を０．９ｍｍとして説明したが、この範囲は光ディスク１８の基材厚の７０％以上であればＣＤ再生時の収差は４０ｍλ（ｒｍｓ）に収まり、実用範囲にある。さらに、前記遮光部４０７ａを対物レンズ４０８の開口数が０．４５から０．３７に相当する領域としたが、開口数はＣＤの開口数０．４５の７０％以上であればＤＶＤの性能を確保できる。
【０１２２】
次に、発明の第１０の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図４５は、本実施の形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図４６は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図４５において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器１ｂ、１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルタ３３に入射する。この波長フィルタ３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は偏光性ホログラム３５と波長板４３６を通り、開口数０．６の対物レンズ４３７に入射する。偏光性ホログラム４３５と波長板４３６は一体に構成され、対物レンズ４３７とともに対物レンズホルダ４３８に固着されている。偏光性ホログラム４３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるもので、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム４３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板４３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。対物レンズ４３７は第９の実施の形態の対物レンズ４０８と同じに構成されており、図４７に示すように開口数が０．４５以下の中心部４３７ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部４３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ４３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット４３９を形成する。
【０１２３】
光ディスク１０で反射された反射光４４０は、対物レンズ４３７で集光され、波長板４３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム４３５に入射する。反射光４４０は偏光性ホログラム４３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光４４０はフォーカス信号検出の回折光４４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光４４２ｂ、および遮光用の回折光４４１に分割される。回折光４４１は、図４５に示すように、輪帯状のホログラムにより、反射光４４０のうち対物レンズ４３７の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を回折して散乱光とし、光検出器３１ｂ、３１ｃには入射しないように構成している。回折光４４２ａ、４４２ｂは集光レンズ４３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂはＳＳＤ法により対物レンズ４３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【０１２４】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、図４６に示すように、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図４６において第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルタ３３に入射する。波長フィルタ３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルタ３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム４３５と波長板４３６を通り、開口数０．６の対物レンズ４３７に入射する。光束４４は偏光性ホログラム４３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板４３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ４３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４４５を形成する。
【０１２５】
光ディスク１８から反射された反射光４４６は、再び対物レンズ４３７で集光され、波長板４３６と偏光性ホログラム４３５を透過する。波長板４３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光４４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板４３６を透過する。従って、反射光４４６は偏光性ホログラム４３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光４４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルタ３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂはＳＳＤ法により対物レンズ４３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【０１２６】
以上のような構成において、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合は、図４７に示すように偏光性ホログラム４３５の回折部４３５ａで反射光４４０のうち対物レンズ４３７の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を回折して回折光４４１とし、光検出器に入射させないようにする。このため、信号検出のための光を形成する回折部４３５ａで回折された反射光４４２ａ、４４２ｂには収差の大きな成分が含まれていない。つまり、ＤＶＤを記録再生するときの対物レンズ４３７の中心部４３７ａの開口数０．３７以下を通る反射光と開口数０．４５〜０．６の外周部を通る反射光とで合成された光のみを検出することになる。対物レンズの近軸領域は設計基材厚がずれていても収差は小さく、開口数０．３７程度であれば最適設計基材厚が０．９ｍｍの中心部４３７ａを通る光を基材厚０．６ｍｍの光ディスクに収束しても収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり記録再生性能を劣化させることはない。したがって、対物レンズ４３７の外周部４３７ｂと開口数０．３７以下の中心部４３７ａを通る光でＤＶＤを記録再生できる。
【０１２７】
ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ４３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４８に示すように、対物レンズ４３７の外周部４３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部４３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器に入射しない。また、偏光性ホログラム４３５は光束４４も反射光４４６も回折しないため、ＣＤ等を記録再生するときの対物レンズの開口数は０．４５になり、通常のＣＤドライブと同等の開口数を確保できる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、対物レンズ４３７の開口数０．４５の領域の最適設計基材厚を０．９ｍｍとして説明したが、この範囲は光ディスク１８の基材厚の７０％以上であればＣＤ再生時の収差は４０ｍλ（ｒｍｓ）に収まり、実用範囲にある。さらに、前記回折部４３５ａを対物レンズ４３７の開口数が０．４５から０．３７に相当する領域としたが、開口数はＣＤの開口数０．４５の７０％以上であればＤＶＤの性能を確保できる。
【０１２９】
以上の説明から明らかなように、第９と第１０の実施形態によれば、第１の波長の光に対し、ＮＡ３以上（０．７×ＮＡ１≦ＮＡ３＜ＮＡ１）ＮＡ１以下の輪帯領域で遮光または回折するようにしたので、第１の波長の光に対する対物レンズの中心部の開口数を実質ＮＡ３とすることができ、ディスク基材厚ｔ１の情報媒体の記録再生を小さい収差で行なうことができる。
【０１３０】
また、第１の波長より大きい第２の波長によるディスク基材厚ｔ２（ｔ２＞ｔ３）の情報媒体の記録再生では、対物レンズの中心部の開口数をＮＡ１（＞ＮＡ３）とすることができ、この開口数は基材厚ｔ３に対して最適に設定されているので、比較的小さい収差とすることができる。その結果、１つの対物レンズを用い、第１の波長の光、例えば６５０ｎｍの光でディスク基材厚ｔ１の情報媒体、例えばＤＶＤを記録再生し、第２の波長の光、例えば７８０ｎｍの光でディスク基材厚ｔ２の情報媒体、例えばＣＤを記録再生することができる光ヘッドを実現できる。
【０１３１】
また、１つの光ヘッドでＤＶＤ、ＣＤディスクおよび波長依存性のあるＣＤ−Ｒディスク等の記録再生ができるようになり、全てのＤＶＤディスクとＣＤディスクの互換を確保することができる。
【０１３２】
なお、本発明は上述の実施形態により説明されたが、これらの実施形態は例示であり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図２】 本発明による第１の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図４】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図５】 対物レンズの段差と集光スポットの収差の関係を示すグラフ
【図６】 対物レンズの段差とサイドローブの量の関係を示すグラフ
【図７】 光情報記録再生装置の図式的な図
【図８】 本発明による第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図９】 本発明による第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図１０】 偏光性ホログラムの図
【図１１】 第２の実施形態の対物レンズ部を示す図
【図１２】 第２の実施形態の対物レンズ部を示す図
【図１３】 本発明による第３の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１４】 本発明による第３の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１５】 この光ヘッド装置光学系における対物レンズと位相シフト素子の形態を示す図
【図１６】 この光ヘッド装置光学系における対物レンズと位相シフト素子の形態を示す図
【図１７】 本発明による第４の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１８】 本発明による第４の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１９】 第４の実施形態における対物レンズと位相シフト素子を示す図
【図２０】 第４の実施形態における対物レンズと位相シフト素子を示す図
【図２１】 本発明による第５の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２２】 本発明による第５の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２３】 第５の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２４】 第５の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２５】 本発明による第６の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２６】 本発明による第６の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２７】 第６の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２８】 第６の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２９】 本発明による第７の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３０】 本発明による第７の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３１】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図３２】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図３３】 本発明による第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図３４】 本発明による第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図３５】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズ部を示す図
【図３６】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズ部を示す図
【図３７】 フォーカスオフセットとＬ２／Ｌ１との関係を示すグラフ
【図３８】 本発明による第９の実施の形態に係る光ヘッドの光学系によりＤＶＤ等の厚みの小さい光ディスクの記録再生を示す説明図
【図３９】 ＣＤ等の厚みの大きい光ディスクの記録再生を示す図３８と同様の説明図
【図４０】 光学系内に配置する遮光フィルタの正面図
【図４１】 図４０に示す遮光フィルタの遮光部の光透過特性を示すグラフ
【図４２】 図４０に示す遮光フィルタの透過部の光透過特性を示すグラフ
【図４３】 基材厚の小さい光ディスクの場合の、対物レンズと遮光フィルタによる光スポット形成状態を示す拡大説明図
【図４４】 基材厚の大きい光ディスクの場合の、対物レンズと遮光フィルタによる光スポット形成状態を示す拡大説明図
【図４５】 本発明による第１０の実施の形態に係る光ヘッドの光学構成によりＤＶＤ等の厚みの小さい光ディスクの記録再生を示す図
【図４６】 ＣＤ等の厚みの大きい光ディスクの記録再生を示す図４５と同様の図
【図４７】 基材厚の小さい光ディスクの場合の対物レンズと偏光性ホログラムによる光スポットの形成状態を示す拡大説明図
【図４８】 基材厚の大きい光ディスクの場合の対物レンズと偏光性ホログラムによる光スポットの形成状態を示す拡大説明図
【技術分野】
本発明は、光情報記録媒体に情報を光学的に記録または再生するための光ヘッドおよび光情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する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などその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。
【０００３】
その光学系の主要部である光ヘッドの基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する収束、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及び、ピット信号の検出に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合わせによって実現されている。
【０００４】
光ヘッドに用いられる対物レンズは光ディスクの基材厚を考慮して設計されており、この設計値と異なる基材厚の光ディスクに対しては、球面収差が生じて収束性能が劣化し、記録や再生が困難になる。従来、コンパクトディスク（以下ＣＤという）、ビデオディスク、データ用の光磁気ディスク等はすべて１．２ｍｍのディスク基材厚が採用され、１つの光ヘッドで種類の異なる光ディスクを記録再生することが可能であった。
【０００５】
近年、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）と称する高密度・大容量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤは、従来の光ディスクであるＣＤと比較して、記録密度を大きくするために情報記録面でのピットサイズを小さくしている。従ってＤＶＤを記録再生する光ヘッドにおいては、スポット径を決定する光源の波長や、収束レンズの開口数（Numerical Aperture：以下ＮＡと略記する）がＣＤの場合と異なっている。ＤＶＤは高密度化を図るため、対物レンズの開口数を大きくしている。開口数を大きくすると光学的な分解能が向上し、記録密度を向上することができるが、収束した光スポットには光ディスクの傾きによりより大きなコマ収差が発生する。そこで、対物レンズの開口数を大きくしてもコマ収差が大きくならないように、光ディスクの基材厚を０．６ｍｍにしてこの影響を少なくしている。しかし、光ディスクの基材厚を薄くした場合、その光ディスクを記録再生する対物レンズでは従来の光ディスクを再生できなくなり、従来の光ディスクとの間で互換性を保つことができなくなる。
【０００６】
因みに、ＣＤでは、光源の波長は略０．７８μｍ、ＮＡは略０．４５であるのに対し、ＤＶＤでは、光源の波長は略０．６３〜０．６５μｍ、ＮＡは略０．６である。従って、ＣＤとＤＶＤの２種類の光ディスクを一つの光ディスクドライブで記録再生しようとすると、２つの光学系を有する光ヘッド装置が必要になる。一方、光ディスクドライブと光ヘッド装置の小型化、薄型化、低コスト化の要求からは、ＣＤとＤＶＤの光学系はできる限り共用化する方向にあり、たとえば、光源はＤＶＤ用の光源を用いて、収束用レンズだけを、ＤＶＤ用とＣＤ用の２種類の収束用レンズを用いたり、収束用レンズも共用化してＮＡだけをＤＶＤの時は大きく、ＣＤの時には小さくするように機械的または、光学的に変えるなどの方式がとられている。
【０００７】
従来のＤＶＤ、ＣＤ互換ドライブの光ヘッド装置部分の光学系の１例では、収束用レンズとして開口数０．６の対物レンズを用いる。この対物レンズは、開口数が０．３７以下の中心部は、厚さ０．９ｍｍの透過性平板を通して光を収束したときに収差が最小になるように設計され、開口数が０．３７以上の外周部は厚さ０．６ｍｍの透過性平板を通して光を収束したときに収差が最小になるように設計されている。半導体レーザから出射した波長６５０ｎｍの光束は集光レンズによりコリメートされて略平行な光束となり対物レンズに入射する。ＤＶＤを再生する場合は、対物レンズで絞られた光束は基材厚０．６ｍｍのＤＶＤの情報面上に光スポットを形成し、ＣＤ等を再生する場合は、対物レンズで絞られた光束は基材厚１．２ｍｍのＣＤの情報面上に光スポットを形成する。次に、光ディスクから反射した反射光は、再び対物レンズで集光され、光検出器に受光される。光検出器は、再生信号を検出すると共に非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法およびプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０００８】
この光ヘッドを用いると、ＣＤを再生する場合は、対物レンズの中心部を通る光束は媒体面で反射して光検出器に入射するが、外周部を通る光束は大きな球面収差をもつため拡散して光検出器の受光面にはほとんど入射せず、実質的に開口数０．３７に開口制限される。一方、ＤＶＤを再生する場合は、対物レンズの中心部を通る光束は収差が小さいため外周部を通る光束と合成されて光スポットを形成し、その反射光はほとんど光検出器に入射し、開口数０．６で再生できる。
【０００９】
しかし、この従来の光ヘッドの構成では、波長６５０ｎｍの光源を用いてＤＶＤとＣＤの互換をとっているため、波長依存性のある光ディスクは反射率の違いから十分な再生信号が得られないという問題点がある。これは、例えば書き込み可能なＣＤとして規格化されたＣＤ−Ｒ等では顕著にみられる。ＣＤ−Ｒはもともと、波長７７５ｎｍ〜８２０ｎｍで反射率が６５％以上と規定されているが、規定範囲外の波長では反射率が低下し、吸収率が増加する。波長６５０ｎｍ付近では反射率が１／８、吸収率が８倍程度になるものがあり、再生どころか光の吸収によって記録されたデータが消去されてしまうこともある。
【００１０】
これを解決するため、波長７８０ｎｍと６５０ｎｍの２つの光源を用い、上記のように対物レンズを中心部とそれを囲む外周部とに分け、中心部の最適設計基材厚を０．９ｍｍとし、外周部の最適設計基材厚を０．６ｍｍとする構成で、ＤＶＤとＣＤの互換をとる方法が提案されている。しかし、この方法はＤＶＤ再生時の球面収差が大きくなり過ぎて実用化できない。ＣＤドライブは波長７８０ｎｍで対物レンズ開口数は０．４５であるが、この従来例では波長６５０ｎｍの光でＣＤを再生するため、開口数は波長分だけ小さくなり、０．３７になっている。この従来例のように対物レンズの中心部が開口数０．３７程度であれば、ＣＤ再生時の収差は４０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）程度、ＤＶＤ再生時の収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり、再生性能に支障をきたすことはない。しかし、波長７８０ｎｍの光源を用いてＣＤを再生する場合、一般のＣＤドライブと同等の開口数にする必要があり、対物レンズの中心部の開口数は０．４５になる。最適設計基材厚０．９ｍｍに設定された対物レンズの中心部を大きくすると、ＤＶＤ再生時の収差が大きくなる。開口数０．４５まで中心部を拡大すると収差は設計条件によっても異なるが８０ｍλ（ｒｍｓ）以上になり十分な再生性能が得られない。以上に説明したように、複数の波長７８０ｎｍ、６５０ｎｍの光束を用い、上記のように２重の最適設計基材厚をもつ対物レンズでＤＶＤとＣＤを再生する光ヘッドは、まだ実現できていない。
【００１１】
【発明の開示】
本発明の目的は、複数波長の光束を用いて厚みの異なる少なくとも２種の光情報媒体に対し所望の集光性能を有する収束素子及びそれを用いた光ヘッド及び光情報記録再生装置を提供することである。
【００１２】
本発明に係る収束素子は、光源からの光束を、少なくとも２種類の厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体それぞれに収束させる収束素子である。この収束素子は、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなる。外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した光束が，前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有する。そして、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対してずれるように外周領域面の位相が設定される。また、本発明に係る光ヘッドや光記録再生装置では、この収束素子が用いられる。この構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。また、厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となる。たとえばＣＤ／Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）再生用の波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００１３】
この収束素子は、たとえば、内周領域と外周領域とを有する対物レンズである。
また、この収束素子は、たとえば、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなる。レンズは、光束の中心軸に近い第１内周部と、前記中心軸から遠い第１外周部とからなり、前記第１外周部は、この第１外周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記第１内周部は、この第１内周部を通過した光束が第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有する。また、板状光学素子は、第２内周部と、この第２内周部と光学的段差部により区切られる第２外周部とからなり、第２内周部と第２外周部とは、前記レンズと組み合わせたときに、レンズの第１外周領域を通過する光束が前記第２外周部を通り、前記レンズの第１内周領域を通過する光束が前記第２内周部を通るように配置される。
【００１５】
また、この収束素子は、たとえば、光情報記録媒体に光源からの光束を収束させるレンズと、前記光源と前記レンズとの間の光路上に配置される板状光学素子とからなる。レンズは、前記板状光学素子が無い場合にレンズを通過した光束が、前記光情報記録媒体に収束するように最適化された面を有する。板状光学素子は、光束の中心軸に近い内周部と前記中心軸から遠い外周部からなり、内周部と外周部とは光学的段差部により区切られていて、前記外周部の面は、平面であり、前記内周部の面は、前記レンズと組み合わせたときに、前記の内周部を透過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体に収束するように最適化されている。
【００１６】
また、本発明に係る光ヘッドは、光源からの光束を、厚みの異なる透明基材を有する第１と第２の光情報記録媒体に収束させる光ヘッドであり、光源は、第１の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第１の光源と、第２の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第２の光源とからなる。収束素子は、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなり、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下内周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足する。さらに、受光素子は、光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する。ここに、前記第１の光源から、前記第１の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ１と、前記第２の光源から、前記第２の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ２が
Ｌ１×０．８ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ１×０．９５
を満たす。この構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となり、たとえばＣＤ／Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）再生用の波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００１７】
【００１８】
このように、２重の最適設計基材厚をもつ対物レンズの一部を遮光または回折することにより、２つの光源を用いて基材厚の異なる情報媒体を記録再生することができ、従来例のような波長依存性のある光ディスクでも再生することが可能になった。この方法によれば、全てのＣＤディスクとＤＶＤディスクの互換を確保することができる。
【００１９】
本発明の１つの効果は、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能な収束素子およびそれを用いた光ヘッドを提供できることである。
【００２０】
本発明の他の効果は、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つの収束素子を用いた簡易な光ヘッドで実現できることである。これにより、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【００２１】
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
【００２２】
本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１と図２は、この実施形態の光ヘッド装置光学系を示す。図１は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図２は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図１において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射して、開口数０．６の対物レンズ８に入射する。対物レンズ８は、開口数が０．４５以下の中心部８ａはディスク基材厚０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部８ｂはディスク基材厚０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１１を形成する。
【００２３】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１２は、対物レンズ８で集光され、遮光フィルター７とミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光１２は波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００２４】
一方、図２において、半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６を通り、対物レンズ８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１９を形成する。
【００２５】
次に、光ディスク１８から反射された反射光２０は、再び対物レンズ８で集光され、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られ、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射し、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００２６】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ８の中心部８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため、従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、波長７８０ｎｍの光源を設けて中心部８ａの開口数を上げるとともに、図３に示すように、対物レンズ８の外周部と内周部の境界に段差を設け、上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差成分を低減することにより、光スポット１１のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【００２７】
図５と図６には、それぞれ、上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差のグラフと、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）のグラフを示した。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減でき、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１００度に設定した。
【００２８】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４に示すように、対物レンズ８の外周部８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００２９】
図７は、上述の光ヘッド１００を用いる光情報記録再生装置の概略を示す。光ヘッド以外の構成は従来と同様である。情報媒体としての光ディスク１０２は、モータ１０４により回転される。光ヘッド１００は、シャフトにそって光ディスク１０２の半径方向に移動される。情報の記録再生のため、光ヘッド１００の半導体レーザからの出射光が、光ヘッド１００の対物レンズによって光ディスク１０２の情報記録面に収束される。光ヘッド１００内の光検出器２２の出力信号により、光ヘッド１００内の対物レンズを光ディスク１０２の面に追従させるためのフォーカス制御信号と、光ディスク１０２上の情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号が検出される。ヘッド制御回路１０８は、これらの制御信号を基に光ヘッド１００のフォーカス制御とサーボ制御を行なう。また、信号処理回路１１０は、光ディスクの種類を判別し、記録の際に光ヘッド１００により光ディスク１０２に情報を記録し、また、再生の際に光ヘッド１００内の光検出器の出力信号から光ディスク１０２の情報トラックに記録された光情報を再生する。
【００３０】
なお、以下の実施形態において説明する各種光ヘッドも同様にこの光情報記録再生装置に使用できる。
【００３１】
次に発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。図８と図９は、この実施形態の光ヘッド装置光学系を示したものである。図８は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図９は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図８において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は偏光性ホログラム３５と波長板３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。偏光性ホログラム３５と波長板３６は一体に構成され、対物レンズ３７とともに対物レンズホルダー３８に固着されている。
【００３２】
偏光性ホログラム３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。
【００３３】
対物レンズ３７は、第１の実施形態の対物レンズ８と同じに構成されており、図１１に示すように開口数が０．４５以下の中心部３７ａは、ディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３９を形成する。
【００３４】
次に、光ディスク１０で反射された反射光４０は、対物レンズ３７で集光され、波長板３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム３５に入射する。反射光４０は偏光性ホログラム３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光４０はフォーカス信号検出の回折光４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光４２ｂに分割される。回折光４２ａ、４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出するする。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ（スポットサイズ検出）法により対物レンズ３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【００３５】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図９において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム３５と波長板３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は偏光性ホログラム３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４５を形成する。
【００３６】
次に、光ディスク１８から反射された反射光４６は、再び対物レンズ３７で集光され、波長板３６と偏光性ホログラム３５を透過する。波長板３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板３６を透過する。従って、反射光４６は偏光性ホログラム３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光４６は、集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折されて光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により、対物レンズ３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【００３７】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３７の中心部３７ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため、従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３７ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部８ａの開口数を上げるとともに、第１実施形態と同様に、図１１に示すように、対物レンズ３７の外周部と内周部の境界に段差を設け、上記収差の成分のうち５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【００３８】
５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、対物レンズの加工性を向上させるため段差はなめらかな曲線で形成している。このようななめらかな形状のレンズにすることにより、環境温度変化に対して安定な性能を確保することができるガラス対物レンズの加工が可能となる。なお、段差量は位相差で１００度に設定した。一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。
【００３９】
図１２に示すように、対物レンズ３７の外周部３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになる。したがって、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００４０】
以上述べたところから明らかなように、第１と第２の実施形態によれば、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能なレンズを提供することが可能となり、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つのレンズを用いた簡易な光ヘッドで実現することが可能となる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【００４１】
次に、発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。第３の実施形態の光ヘッド装置は、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を２重の最適設計基材厚をもつ一つの対物レンズを用いて実現する簡易な光ヘッドである。この対物レンズは、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてＣＤ再生が可能であり、かつ、ＤＶＤ再生が可能なものである。
【００４２】
図１３と図１４は、光ヘッド装置の構成を示す。図１３は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を６５０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合を示し、図１４は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を７８０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合を示す。この光学系は、６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長の光束をそれぞれ発生する複数の半導体レーザ１、１５を用いるが、光束を光ディスクに収束する対物レンズ１０８は共用する。具体的には、半導体レーザ、ビームスプリッタ、シリンドリカルレンズおよび光検出器からなる部分は、各波長ごとに設けるが、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する波長フィルターにより、２つの光路からの異なる波長の光が１つの光路に導かれる。波長フィルタ４から対物レンズ１０８までの部分は共用する。一般に、ディスク基材厚ｔ２（０．６ｍｍ）またはｔ１（１．２ｍｍ）の光情報媒体を再生する光ヘッドにおいて、対物レンズ１０８の中心部の最適設計基材厚をｔ１×０．６〜ｔ１、外周部の最適設計基材厚を０．６ｍｍとする。この最適設計基材厚の範囲は実験的に得られたものである。また、対物レンズ１０８と組み合わされる位相シフト素子（板状光学素子）１０７に段差を設ける。これにより、ディスク基材厚ｔ１の情報媒体に対しても、ディスク基材厚ｔ２の情報媒体に対してもサイドローブの少ない状態で情報を記録再生する。
【００４３】
光ヘッド装置についてさらに具体的に説明すると、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を６５０ｎｍの波長の光束で記録または再生する場合、図１４において、第１の半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの（ＤＶＤ用の）光束２は、ほぼ半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束２は波長フィルター４を透過し、集光レンズ５により平行化されほぼ平行な光束となる。平行化された光束２は、ミラー６で反射されて板状光学素子である位相シフト素子１０７を通り、開口数０．６の対物レンズ１０８に入射する。
【００４４】
ここで、図１５と図１６を参照して、位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８の構造と配置について説明する。対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７とはそれぞれの中心が光束の中心軸と一致するように組み合わされる。対物レンズ１０８は、光束の中心軸に近い中心部（内周領域）１０８ａと、中心軸から遠い外周部（外周領域）１０８ｂとからなる。中心部１０８ａは、これを通過した光束が、透明基材の薄い光ディスク上に収束するように最適化された面を有し、外周部１０８ｂは、これを通過した光束が上記の透明基材の薄い光ディスクより厚い基材厚を有する光ディスク上に収束するように最適化される面を有する。また、位相シフト素子１０７は、板状光学素子に段差を設け、位相を変化するものである。位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８と組み合わせたときに、対物レンズ１０８の外周部１０８ｂの面の最内周部を通過する光束の位相が、中心部１０８ａの面の最外周部を通過する光束の位相に対してずれるように外周部１０８ｂの面の位相が設定される。
【００４５】
具体的には、対物レンズ１０８において、開口数が０．４５以下の中心部１０８ａは、ディスク基材厚が０．９ｍｍの光ディスクに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部１０８ｂは、ディスク基材厚が０．６ｍｍの光ディスクに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ１０８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１１１を形成する。
【００４６】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１１２は、対物レンズ１０８で集光され、位相シフト素子１０７を通り、ミラー６により反射され、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光１１２は、波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ１０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００４７】
一方、図１４に示すように、第２の半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの（ＣＤ用の）光束１６は、ほぼ半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５により平行化される。平行にされた光束１６は、ミラー６で反射され、位相シフト素子１０７を通り、対物レンズ１０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ１０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１１９を形成する。
【００４８】
光ディスク１８から反射された反射光１２０は、再び対物レンズ１０８で集光され、位相シフト素子１０７を通り、ミラー６で反射され、集光レンズ５で絞られて、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００４９】
また、対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７は、対物レンズの光軸であるフォーカス方向及びディスクの半径方向であるトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた対物レンズホルダー１０９により構成された可動部の可動部重心１２３に対し動的なバランスを保つように取り付けられている。可動体の重心１２３に対し対物レンズ１０８と位相シフト素子１０７の動的バランスが保たれているため、バランサーなどを使用しなくても、対物レンズ１０８の光軸に対するねじれ量が小さい。このため、再生時や記録時の信号の品質の良好な光ヘッドや情報記録再生装置が実現できる。
【００５０】
上述のように６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長の光源を用いた構成において、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍのディスクの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化する。その結果、従来の光ヘッドの構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、対物レンズ１０８の中心部１０８ａの開口数を上げるとともに、位相シフト素子１０７の内周部１０７ａと外周部１０７ｂの間に光学的段差を設ける。これにより、対物レンズを透過して形成された光スポットの収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減する。光学的段差は、たとえば図１５に示すように、位相シフト素子１０７の内周部１０７ａの厚みを薄くすることにより形成される。段差部を設けることにより、いずれの波長の光束に対しても光スポットのサイドローブが低減され、記録再生性能を向上させる。位相シフト素子１０７と対物レンズ１０８が別体で構成されているため、対物レンズ１０８の形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量を５０度〜１５０度の範囲内とするのが良い。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は、６５０ｎｍの波長の光の位相に換算して、位相差で１２５度に設定した。
【００５１】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ１０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図１６に示すように、対物レンズ１０８の外周部１０８ｂを通る光束は、大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報記録面上の比較的広い範囲に拡散し、さらに反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周部１０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００５２】
次に、発明の第４の実施形態の光ヘッドについて説明する。この光ヘッドでは、光源と光検出器とが一体となったモジュール３１、４３を用いる。また、位相シフト素子１３７、波長板１３６および偏光性ホログラム１３５が一体に構成される。図１７と図１８は、この光ヘッド装置の光学系を示す。図１７は基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図１８は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【００５３】
図１７において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２は、カバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４により平行化されほぼ平行な光束になる。平行化された光束３２は、偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と板状光学素子である位相シフト素子１３７とを通り、開口数０．６の対物レンズ１３８に入射する。
【００５４】
偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と位相シフト素子１３７とは一体に構成され、対物レンズ１３８とともに対物レンズホルダー１３９に固着されている。偏光性ホログラム１３５は、図１０に示すように複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られたものであり、異常光を透過し、常光を回折する。光束３２は、偏光性ホログラム１３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板１３６は、波長６５０ｎｍの光は直線偏光からほぼ円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えない。この構成により、光束３２は円偏光に変換される。
【００５５】
対物レンズ３８は、第３の実施形態の対物レンズ１０８と同じく、２重の最適設計基材厚をもっている。図１９と図２０に示すように、開口数が０．４５以下の中心部１３８ａは０．９ｍｍのディスク基材厚に対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部１３８ｂは０．６ｍｍのディスク基材厚に対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ１３８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット１４１を形成する。
【００５６】
次に、光ディスク１０で反射された反射光１４０は、対物レンズ１３８で集光され、位相シフト素子１３７を通り、波長板１３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム１３５に入射する。反射光１４０は、偏光性ホログラム１３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により、反射光１４０はフォーカス信号検出の回折光１４２ａとトラッキング信号検出用の回折光１４２ｂとに分割される。回折光１４２ａ、１４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ１３８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００５７】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体化されたものである。図１８において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され、集光レンズ３４により平行化される。平行にされた光束４４は偏光性ホログラム１３５と波長板１３６と位相シフト素子１３７を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は、偏光性ホログラム３２に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板１３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。光束４４は、対物レンズ１３８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット１４９を形成する。
【００５８】
光ディスク１８から反射された反射光１４６は、再び対物レンズ１３８で集光され、位相シフト素子１３７と波長板１３６と偏光性ホログラム１３５とを透過する。波長板１３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光１４６も光束４４と同様に直線偏光でそのまま波長板１３６を透過する。従って、反射光１４６は、偏光性ホログラム１３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光１４６は集光レンズ３４で絞られ、波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ１３８を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは、位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。また、対物レンズ１３８と位相シフト素子１３７は、対物レンズの光軸であるフォーカス方向及びディスクの半径方向であるトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた対物レンズホルダー１３９により構成された可動部の可動部重心１５３に対し動的なバランスを保つように取り付けられる。
【００５９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生するため、第３の実施形態の場合と同様に、対物レンズ１３８の中心部１３８ａの開口数を上げるとともに、図１９に示すように位相シフト素子１３７の内周部と外周部に段差を設ける。これにより、対物レンズ１３８を透過し形成された光スポット１４９の収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減し、光スポット１４９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良い。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、段差量は位相差で１２５度に設定した。
【００６０】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ１３８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにする。これにより、ここを通る光の収差は従来と同程度の収差に抑えられる。図２０に示すように、対物レンズ１３８の外周部１３８ｂを通る光束は、大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、外周部１３８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなくとも開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。
【００６１】
先に説明したように、位相シフト素子１３７は、板状光学素子に光学的段差を設けたものである。第３の実施形態では位相シフト素子１３７は、独立に設けられ、第４の実施形態では、位相シフト素子１３７が偏光性ホログラムと波長板に一体に構成されている。どちらの場合でも、光学的段差を設けた位相シフト素子は、具体的には、たとえば、ガラス平板にエッチングにより段差を付けたり、透明樹脂などの成形によって段差を設けることにより作成できる。また、段差の代わりに屈折率の異なった等方性の膜を蒸着しても、同様の効果が得られる。また、偏光性ホログラムのどちらか１方の面に段差や屈折率の異なった膜を蒸着しても作成できる。また、波長板上にも同様に作成できることは言うまでもない。
【００６２】
位相シフト素子は、板状光学素子に段差や膜の蒸着によって光束の位相を変化させるという単純な構造であるため、位相のずれ量の最適化が容易である。従って、多機種の光ヘッドごとの最適化なども容易に行え、開発期間が大幅に短縮できる。
【００６３】
なお、上述の第３と第４の実施形態では、２つの光源が用いられ、異なる波長の光束が異なる透明基材厚の光ディスクの記録再生に用いられた。しかし、従来の１波長の光束を用いる光ヘッドにおいても、上述の実施形態と同様に、内周領域と外周領域を設けた対物レンズと、内周部と外周部とを設けた位相シフト素子とを用いることにより、２種の光記録情報媒体に対して記録再生の性能を向上できる。
【００６４】
次に、第３と第４の実施形態の効果について説明すると、これらの実施形態では、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能な光学素子を提供できる。また、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つの対物レンズを用いた簡易な光ヘッドで実現できる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光情報記録再生装置そのものの小型化と簡素化も可能となる。
【００６５】
また、位相をずらす手段が、板状光学素子に段差や膜の蒸着によって光束の位相を変化させるという単純な構造で実現できるため、位相のずれ量の最適化が容易である。従って、多機種の光ヘッドごとの最適化なども容易に行え、開発期間が大幅に短縮できる。
【００６６】
また、位相シフト素子と対物レンズが別体で構成されているため、対物レンズの形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。
【００６７】
また、可動体の重心に対し対物レンズと板状光学素子の動的バランスが保たれているため、バランサーなどを使用しなくても、対物レンズの光軸に対するねじれ量が小さく再生時記録時の信号の品質の良好な光ヘッドや、情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００６８】
次に、発明の第５の実施の形態について図２１から図２４を用いて説明する。図２１と図２２は、第５の実施の形態における光ヘッド装置の光学系を示している。図２１は、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示し、図２２は、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示す。また、図２３と図２４は、第５の実施の形態における板状光学素子および対物レンズ周辺の詳細を示す。
【００６９】
図２１において、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射する。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５により平行化され、略平行な光束となる。平行化された光束２はミラー６で反射されて、板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。板状光学素子２７１をとおった光束２は、対物レンズ２０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット２１１を形成する。板状光学素子２７１と対物レンズ２０８とは対物レンズホルダー２０９により一体に保持され、対物レンズ駆動装置２３によりその位置が制御される。
【００７０】
光ディスク１０で反射された反射光２１２は、対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光２１２は、波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は、ほぼ半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ２０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００７１】
一方、図２２において、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、半導体レーザ１５から出射した７８０ｎｍの波長の光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され集光レンズ５により平行化される。平行化された光束１６は、ミラー６で反射され、板状光学素子２７１を通り、対物レンズ２０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ２０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット２１９を形成する。
【００７２】
光ディスク１８から反射された反射光２２０は、再び対物レンズ２０８で集光され板状光学素子２７１を通りミラー６で反射され、集光レンズ５で絞られて、波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出する。
【００７３】
ここで、板状光学素子２７１と対物レンズ２０８についてさらに詳しく説明する。対物レンズ２０８は、板状光学素子２７１と組み合わせずに単独で用いた場合に、ＮＡ０．６以下のすべての部分でディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるよう設計されている。すなわち、対物レンズ２０８を通過した光束を透明基材の薄い光ディスクに収束するように最適化された面を有する。このため、この対物レンズ２０８は、基材厚が０．６ｍｍの光ディスクのみを記録または再生する光ヘッドには単独で使用できるものである。
【００７４】
また、板状光学素子２７１は、光束の中心軸に近い内周領域２７１ａと前記中心軸から遠い外周領域２７１ｂからなる。６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いる光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光で基材厚０．６ｍｍのディスクを再生する場合、そのための板状光学素子２７１の内周領域２７１ａのＮＡは０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍのＮＡが０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット２１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化するので、従来の光ヘッドにおいて波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心領域２７１ａのＮＡを上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、図２３に示すように、板状光学素子２７１の内周領域２７１ａのＮＡを上げるとともに、板状光学素子２７１の内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂとの間に段差を設けている。これにより、内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂを通過する光に位相段差を与え、レンズを透過し形成された光スポットの上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差を低減し、光スポットのサイドローブを低減することで、記録再生性能を向上させている。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１２５度に設定した。
【００７５】
また、板状光学素子２７１は、ＮＡが０．４５以下の内周領域２７１ａでは、対物レンズ２０８と組合わされたときに、ディスク基材厚が０．９ｍｍの透過性平板に対して収差が最小となるような面を持つよう設計される。ここで、板状光学素子２７１の内周領域面は、対物レンズ２０８と組み合わせると、複数種の光ディスクのなかの透明基材厚の薄い方の光ディスクより厚い透明基材厚の透過性平板に、内周領域２７１ａを通過した光束が収束するように最適化される面を有する。そのような透過性平板は、たとえばｔ１×０．７以上の厚みを有する透明基材（ここにｔ１は複数種の光ディスクのなかの透明基材厚の厚い方の光ディスクの透明基材厚（ここでは１．２ｍｍ）である）である。一方、ＮＡ０．６以上の外周領域２７１ｂは、平面であり、この部分を通過した光に対しては、外周領域２７１ｂの厚みと板状光学素子２７１の屈折率とで決まる量の位相のずれを与えるだけである。また、板状光学素子２７１は、対物レンズ２０８と組み合わせたときに、対物レンズ２０８の外周領域面の最内周部を通過する光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過する光束の位相に対してずれるように外周領域面の位相が設定される。板状光学素子２７１はガラスにより構成されており、その表面形状はガラス平板の表面をエッチングすることで得られている。
【００７６】
上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差との関係は、第１実施形態の図５のグラフとほぼ同一であり、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）は、図６のグラフとほぼ同一である。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減し、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。
【００７７】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、板状光学素子２７１のＮＡ０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図２４に示すように、板状光学素子２７１の外周領域２７１ａを通過する光束は、そのまま対物レンズ２０８を通るため、大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散する。このため、この外周領域２７１ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなくＮＡ０．４５での基材厚１．２ｍｍのディスクの再生が可能となっている。
【００７８】
次に、発明の第６の実施の形態について図２５から図２８を用いて説明する。図２５と図２６は、第６の実施の形態における光ヘッド装置の光学系を示している。図２５はＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示し、図２６はＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を示している。また、図２７と図２８は、板状光学素子および対物レンズ周辺の詳細を示している。
【００７９】
ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合を説明すると、図２７において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ、３１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２は、カバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は、波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は、偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。
【００８０】
偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１は一体に構成され、対物レンズ２０８とともに対物レンズホルダー２０９に固着されている。そして、対物レンズ駆動装置２３により駆動される。偏光性ホログラム２３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム２３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板２３６は、波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換するが、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されている。波長板２３６により、光束３２は円偏光に変換される。円偏光の光束３２は、次に板状光学素子２７１をとおり、対物レンズ２０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット２４１を形成する。
【００８１】
対物レンズ２０８と板状光学素子２７１は、第５の実施の形態と同じに構成されている。対物レンズ２０８は、単独の場合にＮＡ０．６以下のすべての部分でディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるよう設計されている。このためこのレンズは基材厚が０．６ｍｍのディスクのみを記録または再生する光ヘッドには単独で使用できるものである。また、板状光学素子２７１は、光束の中心軸に近い内周領域２７１ａと前記中心軸から遠い外周領域２７１ｂからなり、内周領域２７１ａのＮＡを上げるとともに、内周領域２７１ａと外周領域２７１ｂとの間に段差を設ける。段差量は位相差で１２５度に設定する。
【００８２】
光ディスク１０で反射された反射光２４０は、対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１を通り波長板２３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム２３５に入射する。反射光２４０は偏光性ホログラム２３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光２４０はフォーカス信号検出の回折光２４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光２４２ｂに分割される。回折光２４２ａ、２４２ｂは集光レンズ５により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ２０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００８３】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図２５において、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム２３５と波長板２３６と板状光学素子２７１を通り、ＮＡ０．６の対物レンズ２０８に入射する。光束４４は偏光性ホログラム２３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板２３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。光束４４は、対物レンズ２０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット２４９を形成する。
【００８４】
光ディスク１８から反射された反射光２４６は、再び対物レンズ２０８で集光され、板状光学素子２７１と波長板２３６と偏光性ホログラム２３５を透過する。波長板２３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光２４６も光束４４と同様に直線偏光でそのまま波長板２３６を透過する。従って、反射光２４６は偏光性ホログラム２３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光２４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ２０８を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出する。
【００８５】
第５の実施形態において図５と図６により説明したのと同様に、位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減でき、サイドローブも小さくできる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量を５０度〜１５０度の範囲がよい。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。
【００８６】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、板状光学素子２７１のＮＡ０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来と同程度の収差に抑えられる。図２８に示すように、板状光学素子２７１の外周領域２７１ａを通過する光束はそのまま対物レンズ２０８を通るため、大きな球面収差を持ち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周領域２７１ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しない。このため、開口制限手段を特に設けることなく、ＮＡ０．４５での基材厚１．２ｍｍのディスクの再生が可能となっている。
【００８７】
なお、第５と第６の実施形態では、板状光学素子２７１はガラス板からのエッチングで作成するが、ガラスのプレスによる成形によるものでもかまわない。また、板状光学素子２７１のレンズ効果は弱いものであるから、屈折率の低い樹脂を用いることもできる。このため、樹脂のインジェクション成形またはプレス成形によるものであっても同様の効果を得ることができる。
【００８８】
第５と第６の実施形態によれば、板状光学素子を光路上に配置することで、既成の対物レンズに必要な機能を追加することができる。また、対物レンズ上に構成するのが困難な形状を実現する手段として使用することができ、容易に所望の集光性能を備えた光ヘッド及び光ディスク記録再生装置を提供できる。
【００８９】
また、板状光学素子は略平面状の表面形状をエッチングなどで変化させるという単純な構造のため、形状の最適化が容易である。従って、対物レンズを共通として多機種の光ヘッドごとの最適化等も容易に行え、開発期間が大幅に短縮できたり、小ロットの生産にも適している。
【００９０】
また、板状光学素子と対物レンズが別体で構成されているため、対物レンズの形状を簡素化できると共に、環境温度変化に有利なガラスレンズの使用も容易である。
【００９１】
また、上記のような構成をとることにより、薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）の再生性能を確保しつつ、厚い基材厚の情報記録媒体（例：ＣＤ）再生対応のＮＡを大きくすることが可能となる。
【００９２】
また、厚い基材厚再生対応のＮＡを大きくできることにより、長い波長の光源で厚い基材厚の情報記録媒体の再生が可能となり、たとえばＣＤ−Ｒのように薄い基材厚の情報記録媒体（例：ＤＶＤ）を再生するための波長では反射率が低下し再生できない情報記録媒体でも再生が可能な光ヘッドや情報記録再生装置の実現が可能となる。
【００９３】
なお、第１から第６の実施形態では、ＤＶＤとＣＤの再生互換を例に取り最適設計基材厚０．９ｍｍの範囲をＮＡ０．４５とした。しかし、ＣＤの代わりにＬＤ（レーザディスク）再生互換のためその範囲をさらに広げ０．５０程度にすることも可能である。
【００９４】
次に、発明の第７の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図２９及び図３０は、第７の実施形態の光ヘッド装置光学系を示したものである。図２９は、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３０は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【００９５】
図２９において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッター３を透過し、波長フィルター４に入射する。この波長フィルター４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射され、開口数０．６の対物レンズ３０８に入射する。対物レンズ３０８は、中心部３０８ａと外周部３０８ｂとからなる。開口数が０．４５以下の中心部３０８ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３０８ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束２は、この対物レンズ３０８により収束されて、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３１１を形成する。
【００９６】
光ディスク１０で反射された反射光３１２は、対物レンズ３０８で集光され、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光３１２は波長フィルター４を透過し、ビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した反射光１２は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ３０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００９７】
一方、図３０において、半導体レーザ１５から出射した波長が７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッター１７を透過し、波長フィルター４に入射する。波長フィルター４は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルター４で反射され、集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６を通り、対物レンズ３０８に入射する。波長７８０ｎｍの光束１６は、対物レンズ３０８によって収束され、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット３１９を形成する。
【００９８】
光ディスク１８から反射された反射光３２０は、再び対物レンズ３０８で集光しミラー６を通り、集光レンズ３０５で絞られて波長フィルター４で反射されて、ビームスプリッター１７に入射する。ビームスプリッター１７に入射した反射光２０は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【００９９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３０８の中心部３０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット３１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、そのため従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部３０８ａの開口数を上げるとともに、図３０に示すように、対物レンズ３０８の外周部と内周部の境界に段差を設け上記収差成分のうちいわゆるゼルニケの５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３１１のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。
【０１００】
上記段差（６５０ｎｍの波長の光の位相に換算）と各収差の関係と、上記段差とサイドローブの値（メインローブの強度を１００％として表示）の関係は、それぞれ、第１実施形態の図５と図６のグラフとほぼ同じである。位相段差を適切な量に設定することにより５次の球面収差を低減、サイドローブも小さくできることがわかる。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下におさえるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、段差量は位相差で１００度に設定した。
【０１０１】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。ただし、半導体レーザ１５から集光レンズ５までの光学距離Ｌ２は、半導体レーザ１から集光レンズ５までの光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定した方がより収差が押さえられ望ましい。また、図３２に示すように、対物レンズ３０８の外周部３０８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部３０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しないことになり、開口制限手段を特に設けることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。前記光学距離Ｌ２をＬ１の８０％以下に設定した場合、この拡散度も減少しＣＤ再生性能上望ましくない。
【０１０２】
次に本発明の第８の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図３３と図３４は、本実施形態の光ヘッド装置光学系を示す。図３３は本実施形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３４は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。
【０１０３】
図３３において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器３１ｂ３、１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。この波長フィルター３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は、偏光性ホログラム３３５と波長板３３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。偏光性ホログラム３３５と波長板３３６は一体に構成され、対物レンズ３３７とともに対物レンズホルダー３３８に固着されている。偏光性ホログラム３３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるものであり、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。
【０１０４】
光束３２は偏光性ホログラム３３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板３３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。対物レンズ３３７は第７の実施形態の対物レンズ３０８と同じに構成されており、図３５及び３６に示すように開口数が０．４５以下の中心部３３７ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部３３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ３３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット３３９を形成する。
【０１０５】
光ディスク１０で反射された反射光３４０は、対物レンズ３３７で集光され、波長板３３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム３３５に入射する。反射光４０は偏光性ホログラム３３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光３４０はフォーカス信号検出の回折光３４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光３４２ｂに分割される。回折光３４２ａ、３４２ｂは集光レンズ３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出するする。さらに、光検出器３１ｂは、ＳＳＤ法により対物レンズ３３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【０１０６】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図３４において、第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルター３３に入射する。波長フィルター３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルター３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム３３５と波長板３３６を通り、開口数０．６の対物レンズに入射する。光束４４は偏光性ホログラム３２に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板３３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ３３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット３４５を形成する。
【０１０７】
光ディスク１８から反射された反射光３４６は、再び対物レンズ３３７で集光され、波長板３３６と偏光性ホログラム３３５を透過する。波長板３３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから反射光３４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板３３６を透過する。従って、反射光４６は偏光性ホログラム３３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光３４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルター３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂはＳＳＤ法により対物レンズ３３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【０１０８】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ３３７の中心部３３７ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。通常、８０ｍλ（ｒｍｓ）を越えた光スポットは、いわゆるサイドローブが大きくなるため、記録再生性能が劣化し、結果従来構成に波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部３３７ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部３３７ａの開口数を上げるとともに、第７実施形態と同様、図３５に示すように対物レンズ３３７の外周部と内周部の境界に段差を設け上記収差の成分のうち５次球面収差成分を低減することにより、光スポット３３９のサイドローブを低減し、記録再生性能を向上させている。５次の収差を２０ｍλ（ｒｍｓ）以下に抑えるためには、位相ずれ量は５０度〜１５０度の範囲が良いこともわかる。また、位相段差を変化させても総合収差はあまり変化しない。なお、本実施形態では、対物レンズの加工性を向上させるため段差はなめらかな曲線で形成している。このようななめらかな形状のレンズにすることにより、環境温度変化に対して安定な性能を確保することができるガラス対物レンズの加工が可能となる。なお、段差量は位相差で１００度に設定した。
【０１０９】
一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。一方、ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ３３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。ただし、半導体レーザ４３ａから集光レンズ３４までの光学距離Ｌ２は、半導体レーザ３１ａから集光レンズ３４までの光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定した方がより収差が押さえられ望ましい。また、光源と受光素子が一体となったモジュール方式では、球面収差によりフォーカスオフセットが発生するため、フォーカスのオフセットの観点からも光学距離Ｌ２は光学距離Ｌ１の８０％から９５％の間に設定し、収差を押さえるのが望ましい。図３７にＬ２を変化させた場合のフォーカスオフセットの変化を示した。この場合はＬ２をＬ１の９０％に設定することによりフォーカスオフセットをほぼ０に設定できることがわかる。また、対物レンズ３３７の外周部３３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部３３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器４３ｂ、４３ｃに入射しないことになり、開口制限手段を特にもうけることなく開口数０．４５でのＣＤ再生が可能となっている。前記光学距離Ｌ２を光学距離Ｌ１の８０％以下に設定した場合、この拡散度も減少し、ＣＤ再生性能上望ましくない。
【０１１０】
また、第７と第８の実施形態において、集光レンズと対物レンズが一体になったいわゆる有限系レンズが用いられていても同様な効果が得られる。
【０１１１】
以上の説明から明らかなように、第７と第８の実施形態によれば、ＣＤ再生対応のＮＡを大きくし、７８０ｎｍのレーザを用いてもＣＤ再生が可能であり、かつＤＶＤ再生が可能なレンズを提供することが可能となり、ＤＶＤ、ＣＤ互換再生を一つのレンズを用いた簡易な光ヘッドで実現することが可能となる。また、光ヘッドの小型化が可能となり、光ディスクドライブそのものの小型化、簡素化も可能となる。
【０１１２】
また、ＤＶＤ用レーザよりもＣＤレーザから集光レンズまでの光学距離を短くすることにより、収差が押さえられ、再生信号品質を向上させるとともに、フォーカスオフセットも低減できる。
【０１１３】
なお、第１から第８の実施形態では、ＤＶＤとＣＤの再生互換を例に取り最適設計基材厚０．９ｍｍ、基材厚を変化させる範囲を０．４５として説明しているが、最適設計基材厚を１．０ｍｍ以上に設定することも可能であるし、ＣＤの代わりにＬＤ（レーザディスク）再生互換のため基材厚を変化させる範囲をさらにひろげ０．５０程度にすることも可能である。
【０１１４】
次に、発明の第９の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図３８は、この実施の形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図３９は、基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図３８において、半導体レーザ１から出射した波長６５０ｎｍの光束２は、略半分の光がビームスプリッタ３を透過し、波長フィルタ４に入射する。この波長フィルタ４は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束２はここを透過し、集光レンズ５によりコリメートされ略平行な光束となる。コリメートされた光束２はミラー６で反射されて遮光フィルタ４０７を通り、開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズ８に入射する。遮光フィルタ４０７と対物レンズ４０８はともに対物レンズホルダ４０９に固着されている。遮光フィルタ４０７は、図４０に示すように、リング状の遮光部４０７ａとそれ以外の透過部４０７ｂとからなる。遮光部４０７ａは、図４１に示すように、波長６５０ｎｍの光を遮光し波長７８０ｎｍの光を透過する波長特性をもっており、透過部４０７ｂは、図４２に示すように、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの光をともに透過するような波長特性をもっている。また、この遮光部４０７ａは図４３に示すように、光束２のうち対物レンズ４０８の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を遮光する。
【０１１５】
対物レンズ４０８は、中心部４０８ａと外周部４０８ｂとからなる。開口数が０．４５以下の中心部４０８ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部４０８ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。遮光フィルタ７で輪帯状に遮光された光束２は、この対物レンズ４０８により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット４１１を形成する。
【０１１６】
光ディスク１０で反射された反射光４１２は、対物レンズ４０８で集光され、遮光フィルタ４０７、ミラー６を通り、集光レンズ５で絞られる。絞られた反射光４１２は波長フィルタ４を透過し、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３に入射した反射光１２は略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ１３を通って、光検出器１４に受光される。光検出器１４は、再生信号を検出すると共に、非点収差法により対物レンズ４０８を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０１１７】
一方、図３９において、上記半導体レーザ１の光軸に光軸が直交するように配置された半導体レーザ１５から出射した波長７８０ｎｍの光束１６は、略半分の光がビームスプリッタ１７を透過し、波長フィルタ４に入射する。波長フィルタ４は、前述したように波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束１６はこの波長フィルタ４で反射され集光レンズ５によりコリメートされる。コリメートされた光束１６はミラー６および遮光フィルタ４０７を通り、対物レンズ４０８に入射する。図４１と図４２の波長特性に示すように、波長７８０ｎｍの光束１６は、遮光部４０７ａ、透過部４０７ｂともに透過し、対物レンズ４０８によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４１９を形成する。
【０１１８】
光ディスク１８から反射された反射光４２０は、再び対物レンズ４０８で集光され遮光フィルタ４０７とミラー６を通り、集光レンズ５で絞られて波長フィルタ４で反射されて、ビームスプリッタ１７に入射する。ビームスプリッタ１７に入射した反射光２０は、略半分の光がここで反射され、シリンドリカルレンズ２１を通って、光検出器２２に受光される。光検出器２２は、再生信号を検出すると共に、非点収差法によりフォーカス制御信号を、位相差法またはプッシュプル法によりトラッキング制御信号を検出するように構成されている。
【０１１９】
以上のように波長６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長を用いた光ヘッドにおいて、波長７８０ｎｍの光でＣＤを再生する場合、対物レンズ４０８の中心部４０８ａの開口数は０．４５程度にせざるを得ない。しかし、最適設計基材厚０．９ｍｍの開口数が０．４５になると、ＤＶＤを記録または再生する光スポット４１１には８０ｍλ（ｒｍｓ）を越える収差が発生する。このため、記録再生性能が劣化し、従来の光ヘッドに波長７８０ｎｍの光源を設けて単に中心部４０８ａの開口数を上げただけでは性能を満足できない。そこで、本実施形態では、中心部４０８ａの開口数を上げるとともに、図４３に示すように、遮光フィルタ４０７の遮光部４０７ａで光束２のうち対物レンズ４０８の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を遮光することで、収差を低減している。つまり、ＤＶＤを記録再生するときの光スポット４１１は対物レンズ４０８の中心部４０８ａのうち開口数が０．３７以下の中心部４０８ａを通る光束と、開口数０．４５〜０．６の外周部４０８ｂを通る光束が合成されて形成されている。対物レンズ４０８の光軸中心に近い領域（近軸領域）は設計基材厚がずれていても収差は小さく、開口数０．３７程度であれば最適設計基材厚が０．９ｍｍの中心部を通る光を基材厚０．６ｍｍの光ディスクに収束しても収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり記録再生性能を劣化させることはない。したがって、対物レンズ４０８の外周部４０８ｂと開口数０．３７以下の中心部４０８ａを通る光束が合成して形成される光スポット４１１でＤＶＤを記録再生することができる。
【０１２０】
ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ４０８の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４４に示すように、対物レンズ４０８の外周部４０８ｂを通る光束は大きな球面収差をもち、光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部４０８ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器２２に入射しない。遮光フィルタ４０７は光束１６を遮光しないため、ＣＤ等を記録再生するときの対物レンズの開口数は０．４５になり、通常のＣＤドライブと同等の開口数を確保できる。
【０１２１】
本実施の形態では、遮光フィルタ４０７として光学薄膜からなるフィルタを例に説明したが、波長選択性のホログラムを用いて、波長６５０ｎｍの光を遮光部４０７ａの領域のみ回折するよう構成しても同様の効果がある。また、対物レンズ４０８の開口数０．４５の領域を最適設計基材厚を０．９ｍｍとして説明したが、この範囲は光ディスク１８の基材厚の７０％以上であればＣＤ再生時の収差は４０ｍλ（ｒｍｓ）に収まり、実用範囲にある。さらに、前記遮光部４０７ａを対物レンズ４０８の開口数が０．４５から０．３７に相当する領域としたが、開口数はＣＤの開口数０．４５の７０％以上であればＤＶＤの性能を確保できる。
【０１２２】
次に、発明の第１０の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図４５は、本実施の形態において基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０を記録または再生する場合を示し、図４６は基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合を示す。図４５において、ＤＶＤ用の第１のモジュール３１は、波長６５０ｎｍの半導体レーザ３１ａと、光ディスク１０からの反射光を受光する光検出器１ｂ、１ｃとが一体に構成されたものである。第１のモジュール３１の半導体レーザ３１ａから出射した波長６５０ｎｍの光束３２はカバーガラス３１ｄを通り、波長フィルタ３３に入射する。この波長フィルタ３３は波長６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されている。このため光束３２はここを透過し、集光レンズ３４によりコリメートされ略平行な光束になる。コリメートされた光束３２は偏光性ホログラム３５と波長板４３６を通り、開口数０．６の対物レンズ４３７に入射する。偏光性ホログラム４３５と波長板４３６は一体に構成され、対物レンズ４３７とともに対物レンズホルダ４３８に固着されている。偏光性ホログラム４３５は、図１０に示すように、複屈折材料のＬiＮb基板にプロトン交換でホログラムを形成して作られるもので、異常光を透過し、常光を回折するように構成されている。光束３２は偏光性ホログラム４３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。波長板４３６は波長６５０ｎｍの光は直線偏光から略円偏光に変換し、波長７８０ｎｍの光は偏光方向を変えないよう構成されており、光束３２は円偏光に変換される。対物レンズ４３７は第９の実施の形態の対物レンズ４０８と同じに構成されており、図４７に示すように開口数が０．４５以下の中心部４３７ａはディスク基材厚が０．９ｍｍに対して収差が最小になるように設計され、開口数が０．４５以上の外周部４３７ｂはディスク基材厚が０．６ｍｍに対して収差が最小になるように設計されている。光束３２は、この対物レンズ４３７により収束されて基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０の情報面上に光スポット４３９を形成する。
【０１２３】
光ディスク１０で反射された反射光４４０は、対物レンズ４３７で集光され、波長板４３６で円偏光から光束３２の偏光面に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光性ホログラム４３５に入射する。反射光４４０は偏光性ホログラム４３５に対して常光で入射するため、ここで回折される。回折により反射光４４０はフォーカス信号検出の回折光４４２ａと、トラッキング信号検出用の回折光４４２ｂ、および遮光用の回折光４４１に分割される。回折光４４１は、図４５に示すように、輪帯状のホログラムにより、反射光４４０のうち対物レンズ４３７の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を回折して散乱光とし、光検出器３１ｂ、３１ｃには入射しないように構成している。回折光４４２ａ、４４２ｂは集光レンズ４３４により絞られて、各々光検出器３１ｂ、３１ｃに入射し両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器３１ｂはＳＳＤ法により対物レンズ４３７を情報媒体面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器３１ｃは位相差法またはプッシュプルにより情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するよう構成されている。
【０１２４】
一方、ＣＤ用の第２のモジュール４３は、図４６に示すように、波長７８０ｎｍの半導体レーザ４３ａと、光ディスクからの反射光を分離し空間的変化を与えるホログラム４３ｄと、その反射光を受光する光検出器４３ｂ、４３ｃとが一体に構成されたものになっている。図４６において第２のモジュール４３の半導体レーザ４３ａから出射した波長７８０ｎｍの光束４４の一部がホログラム４３ｄを通り、波長フィルタ３３に入射する。波長フィルタ３３は、波長７８０ｎｍの光を反射するよう構成されているため、光束４４はこの波長フィルタ３３で反射され集光レンズ３４によりコリメートされる。コリメートされた光束４４は偏光性ホログラム４３５と波長板４３６を通り、開口数０．６の対物レンズ４３７に入射する。光束４４は偏光性ホログラム４３５に対して異常光となすよう構成することで、回折作用を受けずに透過する。上記のように波長板４３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向を変えないから、光束４４の偏光面はそのまま維持される。対物レンズ４３７によって収束され基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８の情報面上に光スポット４４５を形成する。
【０１２５】
光ディスク１８から反射された反射光４４６は、再び対物レンズ４３７で集光され、波長板４３６と偏光性ホログラム４３５を透過する。波長板４３６は波長７８０ｎｍの光に対しては偏光方向が変化しないから、反射光４４６も光束４４同様に直線偏光でそのまま波長板４３６を透過する。従って、反射光４４６は偏光性ホログラム４３５に異常光で入射するため、回折作用は受けない。ここを透過した反射光４４６は集光レンズ３４で絞られ波長フィルタ３３で反射されて、第２のモジュール４３に入射する。第２のモジュール４３に入射した反射光４６は、ホログラム４３ｄで回折して光検出器４３ｂ、４３ｃに入射し、両方または一方の検出器で再生信号を検出する。さらに、光検出器４３ｂはＳＳＤ法により対物レンズ４３７を記録面に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、光検出器４３ｃは位相差法またはプッシュプル法により情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成している。
【０１２６】
以上のような構成において、ＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクを記録または再生する場合は、図４７に示すように偏光性ホログラム４３５の回折部４３５ａで反射光４４０のうち対物レンズ４３７の開口数が０．３７から０．４５に相当する部分を回折して回折光４４１とし、光検出器に入射させないようにする。このため、信号検出のための光を形成する回折部４３５ａで回折された反射光４４２ａ、４４２ｂには収差の大きな成分が含まれていない。つまり、ＤＶＤを記録再生するときの対物レンズ４３７の中心部４３７ａの開口数０．３７以下を通る反射光と開口数０．４５〜０．６の外周部を通る反射光とで合成された光のみを検出することになる。対物レンズの近軸領域は設計基材厚がずれていても収差は小さく、開口数０．３７程度であれば最適設計基材厚が０．９ｍｍの中心部４３７ａを通る光を基材厚０．６ｍｍの光ディスクに収束しても収差は３０ｍλ（ｒｍｓ）程度に収まり記録再生性能を劣化させることはない。したがって、対物レンズ４３７の外周部４３７ｂと開口数０．３７以下の中心部４３７ａを通る光でＤＶＤを記録再生できる。
【０１２７】
ＣＤ等の基材厚１．２ｍｍの光ディスク１８を記録または再生する場合は、対物レンズ４３７の開口数０．４５の範囲を最適設計基材厚０．９ｍｍにすることで、ここを通る光の収差は従来例と同程度の収差に抑えられる。図４８に示すように、対物レンズ４３７の外周部４３７ｂを通る光束は大きな球面収差をもち光ディスク１８の情報媒体面上の比較的広い範囲に拡散し、さらにその反射光も大きな球面収差で拡散するため、この外周部４３７ｂを通った光の反射光はほとんど光検出器に入射しない。また、偏光性ホログラム４３５は光束４４も反射光４４６も回折しないため、ＣＤ等を記録再生するときの対物レンズの開口数は０．４５になり、通常のＣＤドライブと同等の開口数を確保できる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、対物レンズ４３７の開口数０．４５の領域の最適設計基材厚を０．９ｍｍとして説明したが、この範囲は光ディスク１８の基材厚の７０％以上であればＣＤ再生時の収差は４０ｍλ（ｒｍｓ）に収まり、実用範囲にある。さらに、前記回折部４３５ａを対物レンズ４３７の開口数が０．４５から０．３７に相当する領域としたが、開口数はＣＤの開口数０．４５の７０％以上であればＤＶＤの性能を確保できる。
【０１２９】
以上の説明から明らかなように、第９と第１０の実施形態によれば、第１の波長の光に対し、ＮＡ３以上（０．７×ＮＡ１≦ＮＡ３＜ＮＡ１）ＮＡ１以下の輪帯領域で遮光または回折するようにしたので、第１の波長の光に対する対物レンズの中心部の開口数を実質ＮＡ３とすることができ、ディスク基材厚ｔ１の情報媒体の記録再生を小さい収差で行なうことができる。
【０１３０】
また、第１の波長より大きい第２の波長によるディスク基材厚ｔ２（ｔ２＞ｔ３）の情報媒体の記録再生では、対物レンズの中心部の開口数をＮＡ１（＞ＮＡ３）とすることができ、この開口数は基材厚ｔ３に対して最適に設定されているので、比較的小さい収差とすることができる。その結果、１つの対物レンズを用い、第１の波長の光、例えば６５０ｎｍの光でディスク基材厚ｔ１の情報媒体、例えばＤＶＤを記録再生し、第２の波長の光、例えば７８０ｎｍの光でディスク基材厚ｔ２の情報媒体、例えばＣＤを記録再生することができる光ヘッドを実現できる。
【０１３１】
また、１つの光ヘッドでＤＶＤ、ＣＤディスクおよび波長依存性のあるＣＤ−Ｒディスク等の記録再生ができるようになり、全てのＤＶＤディスクとＣＤディスクの互換を確保することができる。
【０１３２】
なお、本発明は上述の実施形態により説明されたが、これらの実施形態は例示であり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図２】 本発明による第１の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図４】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図５】 対物レンズの段差と集光スポットの収差の関係を示すグラフ
【図６】 対物レンズの段差とサイドローブの量の関係を示すグラフ
【図７】 光情報記録再生装置の図式的な図
【図８】 本発明による第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図９】 本発明による第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図１０】 偏光性ホログラムの図
【図１１】 第２の実施形態の対物レンズ部を示す図
【図１２】 第２の実施形態の対物レンズ部を示す図
【図１３】 本発明による第３の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１４】 本発明による第３の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１５】 この光ヘッド装置光学系における対物レンズと位相シフト素子の形態を示す図
【図１６】 この光ヘッド装置光学系における対物レンズと位相シフト素子の形態を示す図
【図１７】 本発明による第４の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１８】 本発明による第４の実施の形態における光ヘッド装置の構成を示す図
【図１９】 第４の実施形態における対物レンズと位相シフト素子を示す図
【図２０】 第４の実施形態における対物レンズと位相シフト素子を示す図
【図２１】 本発明による第５の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２２】 本発明による第５の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２３】 第５の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２４】 第５の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２５】 本発明による第６の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２６】 本発明による第６の実施形態における光学系の構成を示す図
【図２７】 第６の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２８】 第６の実施形態における板状光学素子及び対物レンズの周辺の構成を示す図
【図２９】 本発明による第７の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３０】 本発明による第７の実施の形態における光ヘッド装置光学系の構成を示す図
【図３１】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図３２】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズの形態を示す図
【図３３】 本発明による第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図３４】 本発明による第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成を示す図
【図３５】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズ部を示す図
【図３６】 この光ヘッド装置光学系の対物レンズ部を示す図
【図３７】 フォーカスオフセットとＬ２／Ｌ１との関係を示すグラフ
【図３８】 本発明による第９の実施の形態に係る光ヘッドの光学系によりＤＶＤ等の厚みの小さい光ディスクの記録再生を示す説明図
【図３９】 ＣＤ等の厚みの大きい光ディスクの記録再生を示す図３８と同様の説明図
【図４０】 光学系内に配置する遮光フィルタの正面図
【図４１】 図４０に示す遮光フィルタの遮光部の光透過特性を示すグラフ
【図４２】 図４０に示す遮光フィルタの透過部の光透過特性を示すグラフ
【図４３】 基材厚の小さい光ディスクの場合の、対物レンズと遮光フィルタによる光スポット形成状態を示す拡大説明図
【図４４】 基材厚の大きい光ディスクの場合の、対物レンズと遮光フィルタによる光スポット形成状態を示す拡大説明図
【図４５】 本発明による第１０の実施の形態に係る光ヘッドの光学構成によりＤＶＤ等の厚みの小さい光ディスクの記録再生を示す図
【図４６】 ＣＤ等の厚みの大きい光ディスクの記録再生を示す図４５と同様の図
【図４７】 基材厚の小さい光ディスクの場合の対物レンズと偏光性ホログラムによる光スポットの形成状態を示す拡大説明図
【図４８】 基材厚の大きい光ディスクの場合の対物レンズと偏光性ホログラムによる光スポットの形成状態を示す拡大説明図
Claims (35)
- 光源からの光束を、少なくとも２種類の厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体それぞれに収束させる収束素子において、
光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなり、
外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、
内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い第２の情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、
内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、
外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足することを特徴とする収束素子。 - 請求項１に記載された収束素子において、
前記の収束素子が前記内周領域と前記外周領域とを有する対物レンズであることを特徴とする収束素子。 - 前記内周領域面は、この領域を通過した光束が、前記光情報記録媒体のうち透明基材の厚い第２の光情報記録媒体より薄く、且つ前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体より厚い基材厚を有する光情報記録媒体上に収束するように最適化される面を有することを特徴とする、請求項２に記載の収束素子。
- 外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対してずれる方向が進む方向であることを特徴とする請求項３記載の収束素子。
- 前記光情報記録媒体のうち透明基材の厚い第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ１とした場合に、内周領域を通過する光束が
ｔ１×０．６ ≦ 内周領域設計基材厚
の基材厚の情報記録媒体に収束する場合に最適化されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の収束素子。 - 外周領域面の最内周部と、内周領域面の最外周部をなめらかな曲線で構成したことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の収束素子。
- 請求項１に記載された収束素子において、
前記の収束素子が、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなり、
前記レンズは、光束の中心軸に近い第１内周部と、前記中心軸から遠い第１外周部とからなり、前記第１外周部は、この第１外周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記第１内周部は、この第１内周部を通過した光束が第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、第２内周部と、この第２内周部と光学的段差部により区切られる第２外周部とからなり、前記の第２内周部と第２外周部とは、前記レンズと組み合わせたときに、前記レンズの第１外周部を通過する光束が前記第２外周部を通り、前記レンズの第１内周部を通過する光束が前記第２内周部を通るように配置され、
前記内周領域は、前記第１内周部と前記第２内周部を含み、
前記外周領域は、前記第１外周部と前記第２外周部を含むことを特徴とする収束素子。 - 前記板状光学素子は、第２内周部と第２外周部とで厚さが異なることを特徴とする請求項７に記載された収束素子。
- 前記板状光学素子は、第２内周部と第２外周部とが互いに異なる誘電材料からなることを特徴とする請求項７に記載された収束素子。
- 請求項１に記載された収束素子において、
前記の収束素子は、光情報記録媒体に光源からの光束を収束させるレンズと、前記光源と前記レンズとの間の光路上に配置される板状光学素子とからなり、
前記レンズは、前記板状光学素子が無い場合にレンズを通過した光束が、前記第１の光情報記録媒体に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、光束の中心軸に近い内周部と前記中心軸から遠い外周部からなり、内周部と外周部とは光学的段差部により区切られていて、前記外周部の面は、平面であり、前記内周部の面は、前記レンズと組み合わせたときに、前記の内周部を透過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体に収束するように最適化されており、
前記内周領域は、前記内周部を含み、
前記外周領域は、前記外周部を含むことを特徴とする収束素子。 - 光束を発生する光源と、
光源からの光束を少なくとも２種類の厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体にそれぞれ収束させる収束素子と、
前記光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する受光素子からなる光ヘッドであって、
前記収束素子が、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなり、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い第２の情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、
外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足することを特徴とする光ヘッド。 - 前記の光源は、２つの異なる波長の光束を発生することを特徴とする請求項１１に記載された光ヘッド。
- 前記の収束素子が前記内周領域と前記外周領域とを有する対物レンズであることを特徴とする請求項１１に記載された光ヘッド。
- 前記収束素子の前記内周領域面は、この領域を通過した光束が前記光情報記録媒体のうち透明基材厚の厚い第２の光情報記録媒体より薄く、且つ前記情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する光情報記録媒体上に収束するように最適化される面を有することを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
- 前記収束素子の外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対してずれる方向が進む方向であることを特徴とする請求項１４記載の光ヘッド。
- 前記収束素子が、前記光情報記録媒体のうち透明基材厚の厚い第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ１とした場合に、内周領域を通過する光束が
ｔ１×０．６ ≦ 内周領域設計基材厚
の範囲の基材厚の情報記録媒体に収束する場合に最適化されたことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の光ヘッド。 - 厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体ごとに少なくとも２つの受光素子を有することを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の光ヘッド。
- 前記の収束素子が、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなり、
前記レンズは、光束の中心軸に近い第１内周部と、前記中心軸から遠い第１外周部とからなり、前記第１外周部は、前記の光源が発生し第１外周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記第１内周部は、前記の光源が発生し第１内周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、第２内周部と、この第２内周部と段差部により区切られる第２外周部とからなり、前記の第２内周部と第２外周部とは、前記レンズと組み合わせたときに、前記レンズの第１外周部を通過する光束が前記第２外周部を通り、前記レンズの第１内周部を通過する光束が前記第２内周部を通るように配置され、
前記内周領域は、前記第１内周部と前記第２内周部を含み、
前記外周領域は、前記第１外周部と前記第２外周部を含むことを特徴とする請求項１１に記載された光ヘッド。 - 請求項１８に記載された光ヘッドにおいて、
前記の光源は２つの波長の光束を発生し、前記レンズの第１外周部は、前記の光源が発生し第１外周部を通過した第１の波長の光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記レンズの第１内周部は、前記の光源が発生し第１内周部を通過した第１の波長と異なる第２の波長の光束が前記第１光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有することを特徴とする光ヘッド。 - 前記板状光学素子と前記レンズとは、前記レンズのフォーカス方向及びトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた可動体に保持され、前記板状光学素子と前記レンズとは、前記可動体の重心に対し動的バランスを保つように配置されたことを特徴とする請求項１８または１９に記載の光ヘッド。
- 前記の収束素子が、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなり、
前記レンズは、前記板状光学素子が無い場合にこのレンズを通過した光束が、第１の厚さの透明基材を有する光情報記録媒体に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、光束の中心軸に近い内周部と前記中心軸から遠い外周部からなり、内周部と外周部とは光学的段差部により区切られていて、前記外周部の面は、平面であり、前記内周部の面は、前記レンズと組み合わせたときに、前記の内周部を透過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体に収束するように最適化されており、
前記内周領域は、前記内周部を含み、
前記外周領域は、前記外周部を含むことを特徴とする請求項１１に記載された光ヘッド。 - 前記の光源は２つの波長の光束を発生し、前記板状光学素子の内周部は、前記の光源が発生し内周部を通過した第１の波長と異なる第２の波長の光束が、前記の第１の光情報記録媒体の透明基材より厚く、前記第２の光情報記録媒体の透明基材より薄い透明基材を透過した場合に収束するように最適化された面を有することを特徴とする請求項２０に記載された光ヘッド。
- 光束を発生する光源と、
光源からの光束を少なくとも２種類の厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体にそれぞれ収束させる収束素子と、
光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する受光素子と、
前記光情報記録媒体の種類を区別し、選択的に電気信号から情報を読みとる信号処理回路とからなる光情報記録再生装置であって、
前記収束素子が、光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とからなり、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い第２の情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足することを特徴とする光情報記録再生装置。 - 前記の収束素子が前記内周領域と前記外周領域とを有する対物レンズであることを特徴とする請求項２３に記載された光情報記録再生装置。
- 前記収束素子の前記内周領域面は、この領域を通過した光束が前記第１の情報記録媒体上に収束するように最適化される面を有することを特徴とする、請求項２３又は２４に記載の光情報記録再生装置。
- 前記収束素子の外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対してずれる方向が進む方向であることを特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
- 前記収束素子が、前記光情報記録媒体のうち透明基材の厚さが厚い第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ１とした場合に、内周領域を通過する光束が
ｔ１×０．６ ≦ 内周領域設計基材厚
の基材厚の情報記録媒体に収束する場合に最適化されたことを特徴とする請求項２３から２６のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。 - 前記の受光素子は、厚みの異なる透明基材を有する光情報記録媒体ごとに備えられることを特徴とする請求項２３から２７のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
- 請求項２３に記載された光情報記録再生装置において、
前記の収束素子が、光源からの光束を光情報記録媒体に収束させるレンズと、このレンズに組み合わされる板状光学素子とからなり、
前記レンズは、光束の中心軸に近い第１内周部と、前記中心軸から遠い第１外周部とからなり、前記第１外周部は、この第１外周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、前記第１内周部は、この第１内周部を通過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体上に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、第２内周部と、この第２内周部と光学的段差部により区切られる第２外周部とからなり、前記の第２内周部と第２外周部とは、前記レンズと組み合わせたときに、前記レンズの第１外周部を通過する光束が前記第２外周部を通り、前記レンズの第１内周部を通過する光束が前記第２内周部を通るように配置され、
前記内周領域は、前記第１内周部と前記第２内周部を含み、
前記外周領域は、前記第１外周部と前記第２外周部を含むことを特徴とする光情報記録再生装置。 - 前記光情報記録再生装置において、前記板状光学素子と前記レンズとは、前記レンズのフォーカス方向及びトラッキング方向に移動可能な駆動手段を備えた可動体に保持され、前記板状光学素子と前記レンズとは、前記可動体の重心に対し動的バランスを保つように配置されたことを特徴とする請求項２９に記載の光情報記録再生装置。
- 請求項２３に記載された光情報記録再生装置において、
前記の収束素子は、光情報記録媒体に光源からの光束を収束させるレンズと、前記光源と前記レンズとの間の光路上に配置される板状光学素子とからなり、
前記レンズは、前記板状光学素子が無い場合にレンズを通過した光束が、前記第１の光情報記録媒体に収束するように最適化された面を有し、
前記板状光学素子は、光束の中心軸に近い内周部と前記中心軸から遠い外周部からなり、内周部と外周部とは光学的段差部により区切られていて、前記外周部の面は、平面であり、前記内周部の面は、前記レンズと組み合わせたときに、前記の内周部を透過した光束が前記第１の光情報記録媒体より厚い透明基材を有する前記光情報記録媒体に収束するように最適化されており、
前記内周領域は、前記内周部を含み、
前記外周領域は、前記外周部を含むことを特徴とする光情報記録再生装置。 - 前記の光源は２つの波長の光束を発生し、前記板状光学素子の内周部は、前記の光源が発生し内周部を通過した第１の波長と異なる第２の波長の光束が、前記の第１の光情報記録媒体の透明基材より厚く、前記第２の光情報記録媒体の透明基材より薄い透明基材を透過した場合に収束するように最適化された面を有することを特徴とする請求項３１に記載された光情報記録再生装置。
- 光源からの光束を、厚みの異なる透明基材を有する第１と第２の光情報記録媒体に収束させる光ヘッドにおいて、
第１の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第１の光源と、
第２の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第２の光源と、
光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とを有し、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い第２の情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足する収束素子と、
前記光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する受光素子とからなり、
前記第１の光源から、前記第１の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ１と、前記第２の光源から、前記第２の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ２が
Ｌ１×０．８ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ１×０．９５
を満たすことを特徴とする光ヘッド。 - 前記受光素子は、第１の光情報記録媒体からの反射光を受光する第１受光部と、第２の光情報記録媒体からの反射光を受光する第２受光部とからなり、前記第１の光源と前記第１受光部が一体に形成され、前記第２の光源と前記第２受光部とが一体に形成されたことを特徴とする請求項３３記載の光ヘッド。
- 光源からの光束を、厚みの異なる透明基材を有する第１と第２の光情報記録媒体に収束させる光ヘッドと、
前記光ヘッドからの電気信号から再生信号および制御信号を選択処理し、再生信号を生成する制御部とからなり、
前記光ヘッドは、
第１の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第１の光源と、第２の光情報記録媒体に収束させる光束を発する第２の光源と、
光束の中心軸に近い内周領域と、前記中心軸から遠い外周領域とを有し、外周領域は、前記光情報記録媒体のうち透明基材の薄い第１の光情報記録媒体上に、外周領域を通過した波長λ１の光束が収束するように最適化された面（以下外周領域面という）を有し、内周領域は、この領域を通過した波長λ１より長い波長λ２の光束が、前記第１の光情報記録媒体より透明基材が厚い第２の情報記録媒体上に収束するように最適化される面（以下内周領域面という）を有し、内周領域面のＮＡと全開口のＮＡの関係が、
全開口ＮＡ×０．７ ≦ 内周領域ＮＡ ≦ 全開口ＮＡ×０．８
を満足し、外周領域面の最内周部を通過した光束の位相が、内周領域面の最外周部を通過した光束の位相に対して５０度 ≦ 位相ずれ量 ≦ １５０度にてずれるように外周領域面の位相が設定されており、
第１の光情報記録媒体及び第２の情報記録媒体における各透明基材の厚みは、０．６ｍｍ、１．２ｍｍであり、波長λ１及び波長λ２は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍである状態にて、
前記第１の光情報記録媒体上に前記光束が収束した場合の収差が
５次球面収差 ≦ ２０ｍ（ミリ）λ（ｒｍｓ）
を満足する収束素子と、
前記光情報記録媒体からの反射光を受光し電気信号に変換する受光素子とからなり、
前記第１の光源から、前記第１の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ１と、前記第２の光源から、前記第２の光源からの光を集光する集光光学系までの光路の距離Ｌ２が
Ｌ１×０．８ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ１×０．９５
を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
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| US7304934B2 (en) * | 2003-04-28 | 2007-12-04 | Nidec Sankyo Corporation | Lens, optical head apparatus, and objective lens for the optical head apparatus |
| KR100940205B1 (ko) * | 2003-07-01 | 2010-02-10 | 삼성전자주식회사 | 호환형 광픽업 |
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| JP4412065B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2010-02-10 | 日本電気株式会社 | 光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置 |
| EP1784823B1 (en) * | 2004-08-23 | 2008-05-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Focus control for a medium scanning system |
| US7656775B2 (en) * | 2004-11-15 | 2010-02-02 | Panasonic Corporation | Optical head, and information recording-and-regeneration apparatus |
| DE102005042005A1 (de) | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Carl Zeiss Smt Ag | Hochaperturiges Objektiv mit obskurierter Pupille |
| US8107346B2 (en) * | 2005-04-27 | 2012-01-31 | Panasonic Corporation | Optical head device and optical information processing device |
| JP4587892B2 (ja) * | 2005-07-01 | 2010-11-24 | 三洋電機株式会社 | レーザー集光装置、光ピックアップ装置、光ディスク記録再生装置 |
| JP2007066373A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Hitachi Maxell Ltd | 対物レンズ、光ヘッド及び光学系並びに対物レンズの設計方法 |
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| JP5068271B2 (ja) | 2006-02-17 | 2012-11-07 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ照明システム、及びこの種の照明システムを含む投影露光装置 |
| DE102006014380A1 (de) | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Projektionsobjektiv und Projektionsbelichtungsanlage mit negativer Schnittweite der Eintrittspupille |
| DE102007023411A1 (de) | 2006-12-28 | 2008-07-03 | Carl Zeiss Smt Ag | Optisches Element, Beleuchtungsoptik für die Mikrolithographie mit mindestens einem derartigen optischen Element sowie Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07302437A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-11-14 | Toshiba Corp | 光学ヘッド装置およびレンズ |
| JPH09184975A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Hitachi Ltd | 対物レンズおよび光ヘッド |
| JPH10228659A (ja) * | 1997-02-13 | 1998-08-25 | Samsung Electron Co Ltd | 複数の光ディスク仕様に互換する対物レンズを備えた光ピックアップ |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2559011B2 (ja) * | 1993-08-25 | 1996-11-27 | 松下電器産業株式会社 | 光ヘッド |
| KR100234257B1 (ko) | 1995-08-30 | 1999-12-15 | 윤종용 | 대물렌즈 장치 및 안정된 포커스 서보 신호를 얻는방법 및 이를 적용한 광픽업 장치 및 두께가 다른 디스크를 판별하는 방법 및 두께가 다른 디스크로부터 정보를 재생하고 기록하는 방법 |
| KR100389756B1 (ko) * | 1995-11-22 | 2003-12-24 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 광 헤드 |
| DE19544966A1 (de) * | 1995-12-04 | 1997-06-05 | Thomson Brandt Gmbh | Gerät zum Beschreiben und/oder Lesen optischer Aufzeichnungsträger unterschiedlichen Aufbaus |
| JP3531024B2 (ja) | 1996-07-10 | 2004-05-24 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光学系及び対物レンズ |
| JP3378154B2 (ja) * | 1996-07-16 | 2003-02-17 | シャープ株式会社 | 光学式記録再生装置 |
| JPH10124912A (ja) | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ピックアップ |
| US6061324A (en) * | 1996-10-23 | 2000-05-09 | Konica Corporation | Method for recording/reproducing optical information recording medium, optical pickup apparatus, objective lens and design method of objective lens |
| JPH10214431A (ja) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ヘッド装置 |
| EP1909272A3 (en) | 1997-03-13 | 2009-03-04 | Hitachi Maxell, Ltd. | Compatible objective lens |
| JPH10275355A (ja) | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Nikon Corp | 光ヘッド用光学系 |
| JPH112759A (ja) | 1997-06-13 | 1999-01-06 | Pioneer Electron Corp | 対物レンズ |
| KR100291557B1 (ko) | 1997-08-30 | 2001-06-01 | 윤종용 | 환형차폐면을사용한cd－r및dvd호환광픽업 |
| KR102144313B1 (ko) * | 2018-10-02 | 2020-08-14 | 최천기 | 태양광-풍력 하이브리드 발전형 비행선 기반 복합발전시스템 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07302437A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-11-14 | Toshiba Corp | 光学ヘッド装置およびレンズ |
| JPH09184975A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Hitachi Ltd | 対物レンズおよび光ヘッド |
| JPH10228659A (ja) * | 1997-02-13 | 1998-08-25 | Samsung Electron Co Ltd | 複数の光ディスク仕様に互換する対物レンズを備えた光ピックアップ |
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