WO2008069302A1 - 光学ヘッド、回折素子、対物レンズ、及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、情報記録面に対して表面の反射率が大きい光ディスクを記録または再生する際に、記録または再生に寄与しない不要な回折光がディスク表面で反射して受光素子に入射する迷光の影響を低減することを目的とする。第１の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路がｎ次かつ復路がｎ次の回折光が、集光レンズによって集光される位置と、前記第１の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方がｎ次とは異なる回折光が、前記集光レンズによって集光される位置が、異なることを特徴とする。

Description

明 細 書

光学ヘッド、回折素子、対物レンズ、及び光ディスク装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数種類の光ディスク等の情報記録媒体に対して、光学的に情報の記 録または再生を行う光学ヘッドおよび光学ヘッドに用いられる回折素子と対物レンズ 、光学ヘッドを具備した光ディスク装置、この光ディスク装置を具備したコンピュータ、 光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、青紫半導体レーザの実用化に伴い、 CD (Compact Disc)や DVD (Digit al Versatile Disc)と同じ大きさで、高密度 '大容量の光情報記録媒体（以下、光 ディスクともレ、う）である Blu— ray Disc (以下、 BD)が実用化されて!/、る。この BDは 、波長 400nm程度の青紫レーザ光源と、開口数（Numerical Aperture, NA)を 0 . 85まで高めた対物レンズを用いて記録または再生を行う、保護基板厚約 0. lmm の光ディスクである。

[0003] 一方、同じく波長 400nm程度の青紫レーザ光源と、開口数 0. 65の対物レンズを 用いた、保護基板厚 0. 6mmの HD DVDも実用化されている。

[0004] そこで以上のような、それぞれ保護基板厚が異なる光ディスクの情報記録面に対し 、レーザ光を一つの対物レンズを用いて収束させて情報の記録または再生を行う、 互換性を有する光学ヘッドが提案されて!/、る。

[0005] 異なる保護基板厚の光ディスク上に、回折限界までレーザ光を収束することのでき る集光光学系を備えた光学ヘッドが、特許文献 1および特許文献 2に示されている。

[0006] 特許文献 1に示されている従来の光学ヘッドの構成例を図 33に示す。図 33におい て、 101は赤色レーザ光を出射する光源、 103はビームスプリッタ、 104はコリメ一トレ ンズ、 105はホログラムレンズ、 106は対物レンズ、 108は検出レンズ、 109は受光素 子であり、これらが光学ヘッド 130を構成している。また、 70は保護基板厚 0. 6mm の光ディスクである DVDである。

[0007] DVD70に対して、情報の記録または再生を行う光学ヘッド 130の動作について述 ベる。光源 101から出射された赤色レーザ光は、ビームスプリッタ 103を透過し、コリメ 一トレンズ 104で略平行光に変換され、ホログラムレンズ 105を透過し、対物レンズ 1 06によって、保護基板越しに DVD70の情報記録面に光スポットとして収束される。 DVD70の情報記録面で反射した復路の赤色レーザ光は、往路と同じ光路で対物レ ンズ 106、ホログラムレンズ 105、コリメートレンズ 104を透過する。そして、ビームスプ リツタ 103で反射され、検出レンズ 108で所定の非点収差を与えられて、受光素子 1 09に導かれ、情報信号およびサーボ信号を生成する。

[0008] 次に図 34を用いて、保護基板厚 1. 2mmの光ディスクである CD80の記録または 再生を行う場合の光学ヘッド 130の動作について述べる。光源 101から出射された 赤色レーザ光は、ビームスプリッタ 103を透過し、コリメートレンズ 104で略平行光に 変換され、ホログラムレンズ 105で回折された後、対物レンズ 106によって、保護基板 越しに CD80の情報記録面に光スポットとして収束される。 CD80の情報記録面で反 射した復路の赤色レーザ光は、往路と同じ光路で対物レンズ 106、ホログラム 105、 コリメートレンズ 104を通過する。そして、ビームスプリッタ 103で反射され、検 出レンズ 108で所定の非点収差を与えられて、受光素子 109に導かれ、情報信号お よびサーボ信号を生成する。

[0009] DVD70および CD80を記録または再生するためのフォーカス誤差信号は、検出レ ンズ 108によって非点収差を与えられた集光スポットを受光素子 109内の 4分割受光 ノ ターンで検出する、いわゆる非点収差法等を用いることが可能である。またトラツキ ング誤差信号は、回折格子（図示せず）によって生成されたメインビームとサブビーム を用いた、 V、わゆる 3ビーム法や差動プッシュプル法（DPP法）等を用いることが可能 である。

[0010] 次にホログラムレンズ 105と対物レンズ 106の機能について、図 35と図 36を用いて 詳細に説明する。

[0011] ホログラムレンズ 105には、 DVD70および CD80に対して、それぞれ微小な光スポ ットとして収束させるため、図 35に示すような格子パターン 105aを備えている。ホログ ラムレンズ 105の + 1次回折光の回折効率は 100%未満であり、透過光（以下、本願 では回折しない透過光を 0次回折光とも表現する場合があり、透過光を回折光の一 つとして扱う）も充分な強度を有するように設計されている。なお、ホログラムレンズ 10 5はブレーズ化することによって、 0次回折光と + 1次回折光の光量和を大きくするこ とができ、光の利用効率を高くできる。

[0012] 対物レンズ 106は、開口数 NAが 0· 6で、図 36Aに示すように、ホログラムレンズ 10 5を回折されずに透過したレーザ光（すなわち 0次回折光）が入射したときに、保護基 板厚 0. 6mmの DVD70上に回折限界の集光スポットを形成できるよう設計されて!/ヽ

[0013] 一方、図 36Bに示すように、ホログラムレンズ 105で回折された + 1次回折光は対 物レンズ 106によって CD80上に収束される。ここで + 1次回折光は保護基板厚 1. 2 mmの CD80上に回折限界の集光スポットを形成できるよう収差補正を施されている

[0014] このように入射光の一部を回折するホログラムレンズ 105と対物レンズ 106を組み 合わせることによって異なる基板厚の光ディスク上にそれぞれ回折限界にまで収束さ れる集光スポットを形成することができる 2焦点レンズを実現できる。

[0015] なお、ホログラムレンズ 105はレンズ作用を有するので 2つの焦点の光軸方向の位 置は異なっている。従って、一方の焦点に形成された光スポットを用いて情報の記録 または再生をしているとき、他方の焦点に形成された光スポットは大きく広がり、情報 の記録または再生に影響を与えない。

[0016] 以上、このような光学ヘッド 130を用いることで、それぞれ異なる種類の光ディスク に対して、一つの対物レンズを用いて情報の記録または再生を行うことができる。 特許文献 1 :特開平 7— 98431号公報

特許文献 2：特開平 10— 10308号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0017] 特許文献 1および特許文献 2には、ホログラムを用いた 2焦点レンズを用いて、例え ば DVDと CDのような、保護基板厚の異なる複数種類の光ディスクに対して互換可 能な光学ヘッドの構成が示されてレ、る。

[0018] しかしながら、これらの従来例には、情報記録面に対する表面の反射率が比較的 大きい、例えば複数の情報記録面を備えた光ディスクを記録または再生する際に、 記録または再生に寄与しない不要な回折光がディスク表面で反射して受光素子に入 射する、 V、わゆる迷光の影響にっレ、てはなんら言及されてレ、なレ、。

[0019] 本発明では、ホログラムに与えるレンズパワーを規定することで、記録または再生に 用いる所定次数の回折光が、所定の情報記録面で反射されて受光素子で得られる 信号と、記録または再生に寄与しない次数の回折光力 ディスク表面で反射されて 受光素子で得られる信号との干渉を低減し、安定な情報信号検出およびサーボ信 号検出を行うことを目的として!/、る。

課題を解決するための手段

[0020] 本発明の第 1態様における光学ヘッドは、光源と、前記光源から出射されたレーザ 光を回折させ、複数の次数の回折光を発生させる回折素子と、 nと mを整数として、 前記回折素子で発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情報記録面に収束 させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる対物レンズと 、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体の情報記 録面で反射されたレーザ光を集光させる集光レンズと、前記集光レンズで集光された レーザ光を受光し、それぞれフォーカス誤差信号を生成する受光部と、を具備し、前 記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録媒体 で反射された後のレーザ光の光路を復路として、前記第 1の情報記録媒体の情報記 録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の回折光が、前記集光レンズによって 集光される前記受光部における位置と、前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した 、往路と復路の少なくとも一方力 ¾次とは異なる回折光が前記集光レンズによって集 光される前記受光部における位置とが、異なることを特徴としている。

[0021] 本発明の第 2態様における光学ヘッドは、光源と、前記光源から出射されたレーザ 光を回折させ、複数の次数の回折光を発生させる回折素子と、 nと mをそれぞれ異な る整数として、前記回折素子で発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情報 記録面に収束させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、 かつ前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体の情報 記録面で反射されたレーザ光を集光する対物レンズと、前記対物レンズで集光され たレーザ光を受光し、それぞれフォーカス誤差信号を生成する受光部と、を具備し、 前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録媒 体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、前記第 1の情報記録媒体の情報 記録面で反射した、往路力 ¾次かつ復路が n次の回折光が前記集光レンズによって 集光される前記受光部における位置と、前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した 、往路と復路の少なくとも一方力 ¾次とは異なる回折光が、前記集光レンズによって集 光される前記受光部における位置が、異なることを特徴としている。

[0022] 本発明の前記第 1態様における光学ヘッドにおいて、前記 nと mとはそれぞれ異な る整数であり、前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と前記第 2の情報記録媒体の情報記録面とのそれぞれに前記光源力 出射された同じ波長 のレーザ光を収束させることもできる。

[0023] 本発明の前記第 1態様における光学ヘッドにおいて、前記 nと mとは同じ整数であり 、前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と前記第 2の情報記録 媒体の情報記録面とのそれぞれに前記光源から出射された異なる波長のレーザ光 を収束させることもできる。

[0024] 本発明の前記第 1態様における光学ヘッドにおいて、前記 nと mとはそれぞれ異な る整数であり、前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と前記第 2の情報記録媒体の情報記録面とのそれぞれに前記光源から出射された異なる波 長のレーザ光を収束させることもできる。

[0025] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様における光学ヘッドにおいて、前記第 2 の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が m次かつ復路が m次の回折光が 前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と、前記第 2の情報記 録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が m次とは異なる回折光が 前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置とが、異なるようにして あよい。

[0026] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドにおいて、前記第 1の情報 記録媒体の情報記録面の保護基板厚を tl、前記第 2の情報記録媒体の情報記録 面の保護基板厚を t2として、 tl < t2であって、前記対物レンズは、 0次回折光を前記 第 1の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、 + 1次回折光を前記第 2の情報記録 媒体の情報記録面に収束させるようにしてもよい。

[0027] 本発明の前記第 1態様の光学ヘッドにお!/、て、前記第 1の情報記録媒体の情報記 録面で反射した、往路力 ¾次かつ復路力 SO次の回折光が前記集光レンズによって集 光される前記受光部における位置と、前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、 往路と復路のうち片方力 ¾次でもう片方が 1次の回折光が前記集光レンズによって 集光される前記受光部における位置が、異なるようにしてもよい。

[0028] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、第 1の情報記録媒体の 情報記録面の保護基板厚を tl、第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2、基板の屈折率を n、第 1の情報記録媒体の情報記録面の第 1保護基板厚: tl— Ll、第 1の情報記録媒体の情報記録面の第 2保護基板厚: tl—L2、第 1の情報記 録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD1、第 2の情報記録媒体を記録ま たは再生する際の作動距離を WD2、 ± 1次回折光の焦点位置隔差 k、として、 WD1 -WD2≠ (t2— tl— 2 X tl一 Ll) /n— kおよび WD1— WD2≠ (t2— tl— 2 X tl —L2) /n— kを満たすように構成することができる。

[0029] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、さらに、 WD1 -WD2<

(t2— tl— 2 X tl— Ll) /n— kを満たすように構成することができる。

[0030] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 2の情報記録媒 体の情報記録面で反射した、往路が + 1次かつ復路が + 1次の回折光が前記集光 レンズによって集光される前記受光部における位置と、前記第 2の情報記録媒体の 表面で反射した、往路が 1次かつ復路が 1次の回折光が前記集光レンズによつ て集光される前記受光部における位置力 異なるように構成すること力 Sできる。

[0031] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、第 1の情報記録媒体の 情報記録面の保護基板厚を tl、第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2、基板の屈折率を n、第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚: t2—ra、 第 1の情報記録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD1、第 2の情報記録 媒体を記録または再生する際の作動距離を WD2、 土 1次回折光の焦点位置隔差 k 、として、 WD1— WD2≠(2 X t2— 2 X tl— 12 ra) / (2 X n) -k を満たすように 構成すること力 Sでさる。

[0032] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、さらに、 WD1 -WD2 >

(2 X t2 - 2 X tl -t2_ra) / (2 X n)— kを満たすように構成することができる。

[0033] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 1の情報記録媒 体の情報記録面の保護基板厚を tl、前記第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護 基板厚を t2として、 tl < t2であって、前記対物レンズは、 + 1次回折光を前記第 1の 情報記録媒体の情報記録面に収束させ、 0次回折光を前記第 2の情報記録媒体の 情報記録面に収束させるように構成することができる。

[0034] 本発明の前記第 1態様における光学ヘッドは、前記第 1の情報記録媒体の情報記 録面で反射した、往路が + 1次かつ復路が + 1次の回折光が前記集光レンズによつ て集光される前記受光部における位置と、前記第 1の情報記録媒体の表面で反射し た、往路と復路のうち片方が + 1次でもう片方が + 2次の回折光が前記集光レンズに よって集光される前記受光部における位置とが、異なるように構成すること力できる。

[0035] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記対物レンズは、前 記回折素子が一体化された回折構造を備えた対物レンズであるように構成すること ができる。

[0036] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記対物レンズの有効 領域は、回折構造を備えた第 1の領域と回折構造を備えない第 2の領域とを有するよ うに構成することができる。

[0037] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 1の領域は前記 対物レンズの光軸を含む内周領域であり、前記第 2の領域は、前記第 1の領域の周 辺の領域であるように構成することができる。

[0038] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記対物レンズの有効 領域は、所定の回折構造を前記対物レンズの光軸を含む内周領域に形成した第 1 の回折領域と、前記第 1の回折領域の回折構造とは異なる回折構造を前記第 1の領 域の周辺に形成した第 2の回折領域とを有するように構成することができる。

[0039] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 2の回折領域は 、 + 1次回折光の回折効率が最大となるように形成されるように構成することができる 〇

[0040] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドにおいて、前記回折素子と 前記対物レンズは、別体であるように構成することができる。

[0041] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 1の情報記録媒 体の情報記録面の反射率 Rlrと表面反射率 Rlsとして、 0. 5≤Rlr/Rls≤3. 0 を満たすように構成することができる。

[0042] 本発明の前記第 1態様及び前記第 2態様の光学ヘッドは、前記第 1の情報記録媒 体の情報記録面は、複数の情報記録面を備えてもょレ、。

[0043] 本発明の第 3態様における対物レンズは、光源から出射されたレーザ光を回折させ 、複数の次数の回折光を発生させる回折構造を備え、 nと mを整数として、前記回折 構造によって発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情報記録面に収束させ 、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる対物レンズであつ て、前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録 媒体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、前記第 1の情報記録媒体の情 報記録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の回折光が前記第 1の情報記録媒 体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体の情報記録面で反射されたレーザ 光を集光させる集光レンズによって集光される位置と、前記第 1の情報記録媒体の表 面で反射した、往路と復路の少なくとも一方力 ¾次とは異なる回折光が前記集光レン ズによって集光される位置とが、異なることを特徴として!/、る。

[0044] 本発明の第 4態様における回折素子は、光源から出射されたレーザ光を回折させ、 複数の次数の回折光を発生させる回折構造を備え、 nと mを整数として、対物レンズ によって、前記回折構造によって発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情 報記録面に収束させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束さ せる回折素子であって、前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往 路とし、前記情報記録媒体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、前記第 1 の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路力 ¾次かつ復路が n次の回折光が、 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体の情報記録 面で反射されたレーザ光を集光させる集光レンズによって集光される位置と、前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方力 ¾次とは異なる 回折光が、前記集光レンズによって集光される位置力 異なることを特徴としている。

[0045] 本発明の第 5態様における光ディスク装置は、光学ヘッドと情報記録媒体を回転駆 動するためのモータと、前記光学ヘッドと前記モータを制御する制御部とを備えた光 ディスク装置であって、前記光学ヘッドが前記第 1態様又は前記第 2態様に規定され る光学ヘッド 'であることを特 ί毁としてレ、る。

[0046] 本発明の第 6態様における光ディスク装置は、光源、前記光源から出射されたレー ザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束させる対物レンズ、前記情報記録面で反 射されたレーザ光を受光しフォーカス誤差信号を生成する受光部、及び、前記対物 レンズをフォーカス方向へ移動するァクチユエータを有する光学ヘッドと、前記光学 ヘッドを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ァクチユエータへ供給する電 流又は電圧と前記対物レンズの移動量との関係であるフォーカス感度を元に前記対 物レンズの移動量を求め、かつ前記情報記録媒体へ近づく方向への前記対物レン ズの移動に伴い得られるフォーカスエラー信号が閾値を超えたときにフォーカス制御 を開始することを特徴としてレ、る。

[0047] 前記第 6態様において、当該光ディスク装置は、前記フォーカス感度を記憶したメ モリをさらに備え、上記制御部は、前記メモリから前記フォーカス感度を読み出すよう にしても良い。

[0048] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記光学ヘッドは、前記フォ 一カス感度を記憶したメモリをさらに備え、前記制御部は、前記メモリから前記フォー カス感度を読み出すように構成してもよい。

[0049] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記制御部は、電源投入時 又は前記光ディスクを装填したときに、前記フォーカス感度を測定するように構成して あよい。

[0050] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記制御部は、前記フォー力 スエラー信号を利用して前記フォーカス感度を測定するように構成してもよい。

[0051] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、利用する前記フォーカスエラ 一信号は、前記フォーカス制御に使用するフォーカスエラー信号よりも以前に出現す るフォーカスエラー信号であってもよ!/、。

[0052] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記制御部は、前記光デイス クを静止させて前記フォーカス感度の測定を行うように構成してもよい。

[0053] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記制御部は、前記光デイス クへ近づく方向への前記対物レンズの移動を、最初は高速にて行い、その後、前記 高速よりも低レ、低速にて行うように構成してもよ!/、。

[0054] 本発明の第 6態様における光ディスク装置において、前記光学ヘッドは、球面収差 補正機構をさらに備え、前記フォーカス制御を開始する前に、球面収差を光ディスク の保護基板厚に一致させておくようにしてもよい。

[0055] 本発明の第 7態様のコンピュータは、前記第 6態様に規定される光ディスク装置と、 情報を入力するための入力手段と、前記光ディスク装置から再生された情報および

/または前記入力手段から入力された情報に基づいて演算を行う演算手段と、前記 光ディスク装置から再生された情報および/または前記入力手段から入力された情 報および/または前記演算手段によって演算された結果を出力するための出力手 段を備えたことを特徴として!/、る。

[0056] 本発明の第 8態様の光ディスクプレーヤは、前記第 6態様に規定される光ディスク 装置と、前記光ディスク装置から得られる情報信号を画像情報に変換するデコーダ を備えたことを特徴として!/、る。

[0057] 本発明の第 9態様の光ディスクレコーダは、前記第 6態様に規定される光ディスク装 置と、画像情報を前記光ディスク装置によって記録するための情報信号に変換する エンコーダを備えたことを特徴としてレ、る。 発明の効果

[0058] 本発明の光学ヘッドは、それぞれ異なる複数の光ディスクに対して、良好に記録ま たは再生が可能である。

図面の簡単な説明

[0059] [図 1]本発明の実施の形態 1において、第 1の光ディスクを記録または再生する場合 の光学ヘッドの概略構成図

[図 2]本発明の実施の形態 1において、第 2の光ディスクを記録または再生する場合 の光学ヘッドの概略構成図

[図 3]本発明の実施の形態 1のホログラムレンズの構成を模式的に示す図 園 4A]本発明の実施の形態 1のホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図

[図 4B]本発明の実施の形態 1のホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図 園 5]本発明におけるホログラムレンズおよびホログラム一体型対物レンズの回折効 率と、信号光量および迷光量の関係を示す図

園 6]本発明の実施の形態 1における、第 1の光ディスクの記録または再生時の + 1 次回折光と 0次回折光と 1次回折光の関係を模式的に示す図

園 7]本発明において、第 1の光ディスクの記録または再生時のフォーカス誤差信号 、いわゆる S字信号を模式的に示した図

園 8]本発明の実施の形態 1における、第 2の光ディスクの記録または再生時の + 1 次回折光と 0次回折光と 1次回折光の関係を模式的に示す図

[図 9]本発明にお!/、て、第 2の光ディスクの記録または再生時のフォーカス誤差信号 、いわゆる S字信号を模式的に示した図

園 10]本発明の実施の形態 2において、第 1の光ディスクを記録または再生する場合 の光学ヘッドの概略構成図

園 11]本発明の実施の形態 2において、第 2の光ディスクを記録または再生する場合 の光学ヘッドの概略構成図

園 12]本発明の実施の形態 2のホログラム一体型対物レンズの構成を模式的に示す 図

園 13A]本発明の実施の形態 2のホログラム一体型対物レンズの機能を示す図 園 13B]本発明の実施の形態 2のホログラム一体型対物レンズの機能を示す図 園 14]本発明の実施の形態 4における光ディスク装置の概略構成図

園 15]本発明の実施の形態 5におけるコンピュータの概略構成図

園 16]本発明の実施の形態 6における光ディスクプレーヤの概略構成図

園 17]本発明の実施の形態 7における光ディスクレコーダの概略構成図

[図 18]図 1に示す光学ヘッドに備わる構成部分の概略の配置状態の一例を示す斜 視図 園 19]図 6に示す第 1の光ディスクにおける + 1次回折光、 0次回折光、及び 1次回 折光の焦点位置付近を示す拡大図

[図 20]図 6に示す第 1の光ディスク、及び図 8に示す第 2の光ディスクに対する 0次回 折光の焦点位置と + 1次回折光の焦点位置との差を説明するための図

園 21]図 8に示す第 2の光ディスクにおける + 1次回折光、 0次回折光、及び 1次回 折光の焦点位置付近を示す拡大図

[図 22]図 6に示す + 1次回折光、 0次回折光、及び 1次回折光のそれぞれの焦点 位置の概略を示す図

園 23]図 8に示す第 2の光ディスクにおいて、高次回折光の焦点位置が光ディスク表 面に一致する状態を説明するための図

園 24]本発明の実施の形態 3における、それぞれ異なる波長のレーザ光を回折させ て、それぞれ異なる種類の光ディスクの情報記録面にレーザ光を収束させる対物レ ンズを備えた光学ヘッドの概略構成図であって、光ディスクが BDの場合を示す図 園 25]本発明の実施の形態 3における、それぞれ異なる波長のレーザ光を回折させ て、それぞれ異なる種類の光ディスクの情報記録面にレーザ光を収束させる対物レ ンズを備えた光学ヘッドの概略構成図であって、光ディスクが DVDである場合の図 園 26]本発明の実施の形態 3における、それぞれ異なる波長のレーザ光を回折させ て、それぞれ異なる種類の光ディスクの情報記録面にレーザ光を収束させる対物レ ンズを備えた光学ヘッドの概略構成図であって、光ディスクが CDである場合の図 園 27]図 26に示す光学ヘッドにおいて、 + 1次回折光の焦点位置が光ディスクの表 面に近づくことを説明する図

園 28]図 14に示す光ディスク装置に備わる制御部が実行するフォーカス制御動作を 示すフローチャート

園 29]第 1の光ディスクに対して図 28に示すフォーカス制御動作を実行する場合に おいて、 0次回折光が前記光ディスクの情報記録面に収束することを示す図 園 30]第 1の光ディスクによって出現するフォーカスエラー信号に対して図 28に示す フォーカス制御動作を実行する場合を説明するための図

園 31]第 2の光ディスクに対して図 28に示すフォーカス制御動作を実行する場合に おいて、 + 1次回折光が前記光ディスクの情報記録面に収束することを示す図 園 32]第 2の光ディスクによって出現するフォーカスエラー信号に対して図 28に示す フォーカス制御動作を実行する場合を説明するための図

[図 33]従来の光学 ：お!/、て、 DVDを記録または再生する場合の光学ヘッドの 概略構成図

[図 34]従来の光学 ：ぉレ、て、 CDを記録または再生する場合の光学ヘッドの概 略構成図

符号の説明

1 光源

3 ビームスプリッ

4 コリメートレンズ

5

6 対物レンズ

8 検出レンズ

9 受光素子

16 ホログラム一体型対物レンズ

30, 40 光学ヘッド

50 第 1の光ディスク

60 第 2の光ディスク

70 DVD

80 CD

101 光源

103 ビー.

104 コリメートレンズ

105 106 対物レンズ

108 検出レンズ

109 受光素子

400 光ディスク装置

401 光ディスク駆動部

402 制御部

403 光学ヘッド

500 コンピュータ

501 入力装置

502 演算装置

503 出力装置

600 光ディスクプレーヤ

601 デコーダ

602 小 ιΐ·

700 光ディスクレコーダ

701 エンコーダ

702 デコーダ

703 出力装置

発明を実施するための最良の形態

[0061] 以下、本発明の光学ヘッドおよび回折素子、対物レンズ、光ディスク装置、コンビュ ータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダの実施の形態について、図面を参照し ながら説明する。

[0062] (実施の形態 1)

図 1および図 2は本発明の一実施の形態における光学ヘッドの概略構成図である。

[0063] 図 1および図 2において、 1は青紫レーザ光を出射する光源、 3はビームスプリッタ、

4はコリメートレンズ、 5はホログラムレンズ、 6は対物レンズ、 8は検出レンズ、 9はレー ザ光を受光する受光素子であり、これらが光学ヘッド 30を構成している。また、 50は 保護基板厚約 0· 075mm〜0. 1mmの光ディスクである第 1の光ディスクであり、 60 は保護基板厚約 0. 6mmの光ディスクである第 2の光ディスクである。

[0064] 図 1を用いて、第 1の光ディスク 50に対して、情報の記録または再生を行う光学へッ ド 30の動作について述べる。光源 1から出射された青紫レーザ光は、ビームスプリツ タ 3を透過し、コリメートレンズ 4で略平行光に変換され、ホログラムレンズ 5を透過し、 対物レンズ 6によって、保護基板越しに第 1の光ディスク 50の情報記録面に光スポッ トとして収束される。第 1の光ディスク 50の情報記録面で反射した復路の青紫レーザ 光は、往路と同じ光路で対物レンズ 6、ホログラムレンズ 5、コリメートレンズ 4を透過す る。そして、ビームスプリッタ 3で反射され、検出レンズ 8で所定の非点収差を与えられ て、受光素子 9に導かれ、情報信号およびサーボ信号を生成する。

[0065] 次に図 2を用いて、第 2の光ディスク 60に対して、情報の記録または再生を行う場 合の光学ヘッド 30の動作について述べる。光源 1から出射された青紫レーザ光は、 ビームスプリッタ 3を透過し、コリメートレンズ 4で略平行光に変換され、ホログラムレン ズ 5で回折された後、対物レンズ 6によって、保護基板越しに第 2の光ディスク 60の情 報記録面に光スポットとして収束される。第 2の光ディスク 60の情報記録面で反射し た復路の青紫レーザ光は、往路と同じ光路で対物レンズ 6、ホログラムレンズ 5、コリメ 一トレンズ 4を通過する。そして、ビームスプリッタ 3で反射され、検出レンズ 8で所定 の非点収差を与えられて、受光素子 9に導かれ、情報信号およびサーボ信号を生成 する。

[0066] 第 1の光ディスク 50および第 2の光ディスク 60を記録または再生するためのフォー カス誤差信号は、検出レンズ 8によって非点収差を与えられた集光スポットを受光素 子 9内の 4分割受光パターンで検出する、いわゆる非点収差法等を用いることで検出 が可能である。またトラッキング誤差信号は、回折格子（図示せず）によって生成され たメインビームとサブビームを用いた、レ、わゆる 3ビーム法や差動プッシュプル法（DP P法）等を用いることで検出が可能である。

[0067] 次に、ホログラムレンズ 5と対物レンズ 6の機能について、図 3と図 4を用いて詳細に 説明する。尚、図 1及び図 2に示す光学ヘッド 30において、ホログラムレンズ 5及び対 物レンズ 6は、図 18に示すようにユニット化されて構成され、互いの位置関係を変化 することなぐァクチユエータ 31にてフォーカス方向 31a及びトラッキング方向 31bに 一体として駆動可能である。ァクチユエータ 31は、受光素子 9にて生成されるサーボ 信号が供給される制御部 402にて動作制御される。尚、制御部 402は、当該光学へ ッド 30を備えた、後述の実施の形態 4として説明する光ディスク装置に備わる。

[0068] ホログラムレンズ 5は、同心円状の格子パターン 5aが形成されており、その中心す なわち光軸は対物レンズ 6と組立誤差内で一致している。また、ホログラムレンズ 5の 格子

パターンは対物レンズ 6によって決まる開口よりも小さな径の中にだけ形成されている 。従ってホログラムレンズ 5の格子パターンの形成されて!/、な!/、部分では回折が全く 起こらない。

[0069] なお、格子パターン 5aの 0次回折光（透過光）の位相は格子パターン 5aによって与 えられる位相変調量の平均値となる。これに対して、格子パターンのない領域 5bの 透過光の位相を同じぐらいに合わせることによって収束性能を向上させることが望ま しい。例えば、ホログラムレンズ 5の格子パターンをレリーフ型にする場合は、図 3に 示すように、格子パターン 5a部の凹凸の平均ぐらいのレベルに格子パターンのない 領域 5bの表面の高さを合わせることが望まし!/、。

[0070] ホログラムレンズ 5の + 1次回折光の回折効率は 100%未満であり、透過光（0次回 折光)も充分な強度を有するように設計されている。なお、ホログラムレンズ 5はブレー ズ化することによって、 0次回折光と + 1次回折光の光量和を大きくすることができ、 光の利用効率を高くできる。

[0071] ここで、例えば第 1の光ディスク 50および第 2の光ディスク 60に対して、どちらも再 生専用の光学ヘッドとしてホログラムレンズ 5を用いる場合は、 + 1次回折光の回折 効率を 30%〜70%程度にすることが望ましい。このように回折効率を設定することに よって、第 1の光ディスク 50と第 2の光ディスク 60が同程度の光量を用いて情報の再 生を行うことができるという効果が得られ、光源の出力を低減することができる。

[0072] 一方、第 2の光ディスク 60に対しては再生のみを行い、第 1の光ディスク 50に対し ては記録および再生が可能な光学ヘッドとしてホログラムレンズ 5を用いる場合は、 + 1次回折光の回折効率を 30%以下にすることが望ましい。このように回折効率を設定 することによって、ホログラムレンズ 5の透過率（0次回折光の回折効率）を大きくする ことができるため、記録を行う第 1の光ディスク 50に対する光利用効率を高くすること ができるという効果が得られ、記録時の光源の出力を低減することができる。

[0073] 対物レンズ 6は、開口数 NAが 0. 85で、図 4Aに示すように、ホログラムレンズ 5を回 折されずに透過したレーザ光 (すなわち 0次回折光）が入射したときに、保護基板厚 約 0. 1mmの第 1の光ディスク 50上に回折限界の集光スポットを形成できるよう設計 されている。

[0074] 一方、図 4Bに示すように、ホログラムレンズ 5で回折された + 1次回折光は対物レン ズ 6によって第 2の光ディスク 60上に収束される。ここで + 1次回折光は保護基板厚 約 0. 6mmの第 2の光ディスク 60上に回折限界の集光スポットを形成できるよう収差 補正を施されている。

[0075] このように入射光の一部を回折するホログラムレンズ 5と対物レンズ 6を組み合わせ ることによって異なる基板厚の光ディスク上にそれぞれ回折限界にまで収束される集 光スポットを形成することができる 2焦点レンズを実現できる。

[0076] なお、本実施の形態のホログラムレンズ 5は、 0次回折光に対して + 1次回折光に 凹レンズのパワーを付加させる効果を備えているので、対物レンズ 6に対する + 1次 回折光の焦点位置は 0次回折光の焦点位置よりも遠くになり、第 1の光ディスク 50より も保護基板厚の大きい第 2の光ディスク 60の情報記録面に + 1次回折光を収束させ る場合に、第 2の光ディスク 60と対物レンズ 6の間隔である作動距離 (Working Dis tance： WD)を十分確保することができる。

[0077] このように、ホログラムレンズ 5は + 1次回折光に対して凹レンズ作用を持たせてい るので、第 1の光ディスク 50を記録または再生するための 0次回折光と、第 2の光ディ スク 60を記録または再生するための + 1次回折光の 2つの焦点の光軸方向の位置 は異なっている。従って、一方の焦点に形成された光スポットを用いて情報の記録ま たは再生をしているときには、他方の焦点に形成された光スポットは大きく広がるため 、情報の記録または再生に影響を与えなレ、。

[0078] なお、ホログラムレンズ 5によって所望の + 1次回折光を発生させるような格子パタ ーンを形成した場合、 0次回折光と + 1次回折光に加えて、 + 1次回折光と共役とな る 1次回折光および、さらに高次の回折光が発生する。例えば、本実施の形態の ホログラムレンズ 5の場合、 0次回折光の回折効率 (透過効率）を 65%程度、 + 1次回 折光の回折効率を 15%程度とした場合、 1次回折光の回折効率は 10%程度であ

[0079] ここで図 5に示すように、第 1の光ディスクの記録再生に用いるのは、往路のレーザ 光がホログラムレンズ 5を透過し (往路の 0次回折光）、情報記録面で反射された復路 のレーザ光が再びホログラムレンズ 5を透過し (復路の 0次回折光）て、受光素子で検 出される光スポットである（図中、「信号光 B」）。

[0080] 一方、第 2の光ディスクの記録再生に用いるのは、往路のレーザ光がホログラムレン ズ 5で回折され (往路の + 1次回折光）、情報記録面で反射された復路のレーザ光が 再びホログラムレンズ 5で回折され (復路の + 1次回折光）て、受光素子で検出される 光スポットである（図中、「信号光 H」）。

[0081] しかしながら受光素子で検出されるその他の光スポット (すなわち迷光）は、 0次回 折光および土 1次回折光の組み合わせに限っても、

迷光（1) (往路: ：透過による 0次回折光 - 復路：回折による 4 - 1次回折光） 迷光（2) (往路: ：回折に ： る- + 1次回折光 - → 復路:透過〖：二よる 0次回折光） 迷光（3) (往路: ：回折に J:る- - 1次回折光 - → 復路：回折〖：二よる- —1次回折光) 迷光 (4) (往路: ：回折に J:る- + 1次回折光 - → 復路：回折〖：二よる- - 1次回折光) 迷光（5) (往路: ：回折に J:る- - 1次回折光 - → 復路:透過〖：二よる 0次回折光） 迷光（6) (往路: ：透過による 0次回折光 - 復路：回折による- - 1次回折光） 迷光（7) (往路: ：回折に ： る- - 1次回折光 - → 復路：回折〖：二よる- - 1次回折光) と、 7パターンの迷光が存在する。

[0082] なお図 5において、信号光および迷光の下に記載した数字は、往路と復路を合わ せた効率を示している。なお第 1の光ディスクの記録再生に用いる信号光 Bにおいて 、実際の記録または再生に寄与する光量としては、格子パターンのない領域を透過 した光量も含まれる力 図 5に示す効率には格子パターンのない領域を透過した光 量は含んでいない。

[0083] 第 1の光ディスクおよび第 2の光ディスクの記録または再生時、これらの記録再生に 寄与しない不要な回折光 (迷光（1)〜（7) )は情報記録面に対しては大きく焦点ずれ (デフォーカス）しているため、受光素子上では非常に大きな光スポットとなり、実質的 に問題ない。

[0084] 一方、図 6に示すように、凹レンズパワーを備えた + 1次回折光と共役関係にある 1次回折光は凸レンズパワーを備えているため、 1次回折光の焦点位置は 0次回 折光の焦点位置よりも対物レンズ 6に近くなる。

[0085] ホログラムレンズ 5で形成された凸レンズパワーを備えた 1次回折光の焦点位置 が光ディスク表面 50aと一致した場合に、迷光（7) (往路：回折による— 1次回折光→ 復路：回折による 1次回折光）は受光素子上に集光される。

[0086] 一方、 1次回折光の焦点位置が光ディスク表面 50aよりも対物レンズ 6側にある場 合でも、所定の条件下で、迷光（5) (往路：回折による 1次回折光→復路:透過によ る 0次回折光）や迷光（6) (往路：透過による 0次回折光→復路：回折による 1次回 折光） 1、受光素子上で小さな光スポットとして集光される場合がある。

[0087] 即ち、本実施の形態における対物レンズ 6を用いた場合、図 19 (図 6の焦点位置付 近の拡大図）に示すように、第 1の光ディスク 50の情報記録面 50bの近傍で、実際に レーザ光が収束する点は、 0次回折光の焦点位置（a)、 + 1次回折光の焦点位置 (b )、—1次回折光の焦点位置 (c)の 3点である。これらの焦点位置（a)〜（c)は、それ ぞれ、受光素子 9上に集光される前記「信号光 B」（往路:透過による 0次回折光→ 復路:透過による 0次回折光）、前記迷光（3) (往路：回折による 1次回折光→復路 ：回折による + 1次回折光）、前記迷光（7) (往路：回折による 1次回折光→復路： 回折による 1次回折光）の、光ディスク側の共役点である。

[0088] 一方、上述のように、受光素子 9上で小さなスポットとして集光される前記迷光（5) ( 往路：回折による 1次回折光→復路：透過による 0次回折光）および前記迷光（6) ( 往路:透過による 0次回折光→復路：回折による 1次回折光）の、光ディスク側の共 役点は、（d)の位置となる。該位置（d)では、実際には前記迷光（5)および前記迷光 (6)は収束していないが、受光素子 9上で小さなスポットとして集光されることから受 光素子 9から見ると、仮想焦点位置と見なすことができる。

従って、図 19に示すように、 0次回折光の焦点位置（a)と、第 1の光ディスク 50の情 報記録面 50bとが一致しているとき、—1次回折光の焦点位置 (c)が、図 19に示すよ うな位置にあるとすると、前記迷光（5)および前記迷光（6)の仮想焦点位置（d)が第 1の光ディスク 50の表面 50aと一致し、その反射光は受光素子上に集光する。

[0089] ここで、 0次回折光および ± 1次回折光の回折効率を図 5のように設定した場合に は、迷光（5)と迷光（6)による集光スポットは、迷光（7)による集光スポットよりも大きな 光量となる。さらに迷光（5)及び迷光（6)は、ほぼ同じ光路を通って受光素子 9上で 重なるため、実質的に記録再生に用いる光スポットである、例えば前記信号光 Bに対 して、光量比において約 30%にもなる。よって、サーボ信号および情報信号の安定 化の観点から、これらの迷光と信号光との干渉の影響は、無視できない。

[0090] なお、 + 1次回折光と共役の関係にある 1次回折光は、 + 1次回折光の設計によ り一意に決定される。従って不要な回折光による迷光が、受光素子上で小さな光スポ ットを形成しないよう、 + 1次回折光と 0次回折光の位置関係を適切に設定する必要 がある。具体的には以下に説明するように、第 1及び第 2の光ディスク 50, 60に対す る WD1 , WD2が適切に設定されるよう、ホログラムレンズ 5と対物レンズ 6とが設計さ れる。

[0091] ここで、図 20を参照する。

第 1の光ディスクの設計保護基板厚: tl

第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2

第 1の光ディスクの作動距離 ： WD1

第 2の光ディスクの作動距離 ： WD2

保護基板の屈折率 ： n

とする。屈折率 nの保護基板厚 tの中での光路長は、 t/nとなること力、ら、図 20から明 らかなように、 + 1次回折光の焦点位置と 0次回折光の焦点位置との差 (空気換算長 )△«)は、 （tl/n) +WDl + A fO = (t2/n) +WD2 であるので、

△f0= ( (t2/n) + (WD2) )一 ( (tl/n) + (WD1) ) …（式 1)

で表される。

[0092] 一方、 + 1次回折光と共役の関係にある 1次回折光の焦点位置と 0次回折光の 焦点位置の差 (空気換算長）△«)'は、以下のように考える。

[0093] 凸レンズのパワーを持つ対物レンズ 6の焦点距離 f ol、凹レンズのパワーを持つ ホログラムレンズ 5の + 1次回折光の焦点距離を f— doe (く 0)とすると、 + 1次回折光 と共役の関係にあり凸レンズのパワーを持つ 1次回折光の焦点距離は、 f— doe (〉0)となる。対物レンズ 6とホログラムレンズ 5との + 1次回折光の合成焦点距離 fs および 1次回折光の合成焦点距離 fs— inv (— 1次回折光）は、レンズ間隔 dとする と、

f s = f_ol X f_doe/ (f_ol + f_doe + d) · · · (式 2)

fs_inv= - (f_ol X f— doe) / (f_ol - f— doe + d)

· · · (式 3)で表される。 + 1次回 折光の焦点位置と 0次回折光の焦点位置との差 (空気換算長） AfOと、 1次回折光 の焦点位置と 0次回折光の焦点位置との差 (空気換算長）△«)'とは、等しくならず、

△fO ' =fO— k …（式 4)

(kは対物レンズ 6とホログラムレンズ 5とによって構成される光学系により一意に決ま る ± 1次回折光の焦点位置隔差）

とすると、

△f0， = (t2/n+ (WD2) ) (tl/n+ (WD1) )— k · · · (式 5)

となる。

[0094] ここで、保護基板厚が小さい光ディスク（第 1の光ディスク 50)を記録再生する前記 信号光 B (往路：透過による 0次回折光→復路：透過による 0次回折光）と、前記迷光（

5) (往路：回折による 1次回折光→復路：透過による 0次回折光）または前記迷光（

6) (往路：透過による 0次回折光→復路：回折による 1次回折光）とが受光素子 9上 で重なる条件は、上記焦点位置の差 Af ' Oの略 1/2が、光ディスクの情報記録面と 表面との間隔の空気換算長△(!；!— airに一致する場合である。

[0095] 第 1の光ディスクの第 1保護基板厚: tl— L1

第 1の光ディスクの第 2保護基板厚: tl— L2

とすると、その空気換算長△(!；!— air— L1および△(!；!— air— L2は、

Adl_air_Ll =tl_Ll/n · · · (式 6)

Adl_air_L2 = tl_L2/n · · · (式 7)

である。尚、前記第 1保護基板厚及び前記第 2保護基板厚は、情報記録面が 2層存 在するときの各層における実際の保護基板厚であり、それぞれに厚さ誤差を含む。 一方、上述した設計保護基板厚 tl、 t2は、対物レンズを設計する際に用いる保護基 板厚であり、前記第 1保護基板厚及び前記第 2保護基板厚とは概念が異なる。

[0096] 又、図 19に示す AfO'に着目すると、 Δ«)'/2が前記第 1保護基板厚: tl— Ll、 あるいは第 2保護基板厚: tl—L2と一致すると、前記信号光 Bと、前記迷光（5)また は前記迷光 ½)とが受光素子 9上で重なることになる。即ち、この重なる条件を式で 表すと下記式 10、 11となる。

AfO' =2Xtl_Ll/n 、又は Δ«)， =2 Xtl— L2/nとなるので、

(t2/n+ (WD2)) - (tl/n+ (WD1) ) -k = 2 Xtl_Ll/n

…（式 8)

(t2/n+ (WD2)) - (tl/n+ (WD1) ) -k = 2 Xtl_L2/n

…（式 9)より、

WD1-WD2= (t2-tl- (2Xtl_Ll))/n-k ··· (式 10)

および、

WD1-WD2= (t2-tl- (2Xtl_L2))/n-k ··· (式 11)

である。

[0097] ここで、一具体例を示す。

第 1の光ディスクの設計保護基板厚： tl = 0.0875mm

第 1の光ディスクの第 1保護基板厚: tl— L1 = 0.1±0· 005mm (第 1層） 第 1の光ディスクの第 2保護基板厚： tl— L2 = 0.075±0.005mm (第 2層） 第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2 = 0.6mm

保護基板の屈折率 ：n=l.6164

±1次回折光の焦点位置隔差 ： k=— 0.03mm

とすると、信号光 Bと、迷光（5)または迷光（6)とが受光素子 9上で重なる条件は、

WD1-WD2 = 0.223±0.007mm

または、

WD1-WD2 = 0.254±0.007mm

となる。従って、第 1の光ディスク 50の作動距離 WD1 = 0.5mmとした場合は、第 2 の光ディスク 60の作動距離 WD2を、 0. 277mmおよび 0. 246mm近傍には設定す べきではない。すなわち、

WD1 -WD2≠ (t2-tl - (2 X tl_Ll) ) /n-k · · · (式 12)

および

WD1 -WD2≠ (t2-tl - (2 X tl_L2) ) /n-k · · · (式 13)

とすることが望ましい。

[0098] ここで、信号光 Bと、迷光（5)または迷光（6)が受光素子上で重なると!/、うことは、す なわち、それぞれのフォーカス誤差信号が重なって出現するということである。

[0099] 図 7は、本実施の形態の光学ヘッド 30において、第 1の光ディスク 50の記録再生時 のフォーカス誤差信号 (いわゆる S字信号)を模式的に示したものである。図 7におい て、横軸は、焦点ずれ（デフォーカス）量を示しており、右側が対物レンズ 6と光デイス ク 50とが遠ざ力、る方向、左側が対物レンズ 6と光ディスク 50とが近づく方向である。ま た、縦軸は、フォーカス誤差信号レベルを表している。なお、実際のフォーカス誤差 信号は、球面収差の影響により非対称形状となるが、図 7ではそれを考慮せずに模 式的に示している。

[0100] 図 7において、

A1：前記信号光 Bが保護基板厚 0. 100mmの情報記録面で反射して得られる S字 信号

A2：前記信号光 Bが保護基板厚 0. 075mmの情報記録面で反射して得られる S字 信号

A3：前記信号光 Bがディスク表面で反射して得られる S字信号

B1：前記迷光（1)と前記迷光（2)とが保護基板厚 0. 100mmの情報記録面で反射 して得られる S字信号

B2：前記迷光（1)と前記迷光（2)とが保護基板厚 0. 075mmの情報記録面で反射 して得られる S字信号

B3：前記迷光（1)と前記迷光（2)とがディスク表面で反射して得られる S字信号 C1：前記迷光（5)と前記迷光（6)とが保護基板厚 0. 100mmの情報記録面で反射 して得られる S字信号 C2：前記迷光（5)と前記迷光（6)とが保護基板厚 0. 075mmの情報記録面で反射 して得られる S字信号

C3：前記迷光（5)と前記迷光（6)とがディスク表面で反射して得られる S字信号 である。

[0101] すなわち、一つの情報記録面または表面に着目すると、ディスクに近づくにつれて

•迷光（1)と迷光（2)とが反射して得られる S字信号

•信号光 Bが反射して得られる S字信号

•迷光（5)と迷光（6)とが反射して得られる S字信号

の順に S字信号が出現することを示している。

[0102] 迷光（3)と迷光（4)による S字信号は、実質的に信号光 Bによる S字信号 (Al、 A2 、 A3)と重なる力 相対的な光量が小さいため、ここでは問題としない。また迷光（7) による S字信号も相対的な光量が小さい上、迷光（5)および迷光（6)による S字信号（ Cl、 C2、 C3)よりも、信号光 Bに対して遠い位置に出現するため、こちらも問題としな い。

[0103] なお前記信号光 H (図 5)も、第 1の光ディスク 50の記録再生時には迷光となるが、 こちらも相対的な光量が小さい上、迷光（1)および迷光（2)による S字信号 (Bl、 B2 、 B3)よりも、信号光 Bに対して遠い位置に出現するため問題としない。

[0104] ここで上述の条件、

WD1 -WD2≠ (t2-tl - (2 X tl_Ll) ) /n-k · · · (式 12)

および

WD1 -WD2≠ (t2-tl - (2 X tl_L2) ) /n-k · · · (式 13)

は、すなわち S字信号 A1および S字信号 A2と、 S字信号 C3とのゼロクロス点が一致 しないための条件である。し力もながら、 S字信号 A1および S字信号 A2に対して、 S 字信号 C3の影響を十分に低減するためには、（式 12)の条件以上に S字信号 A1と S字信号 C3との間隔を拡げればよ!/、。

[0105] 具体的には、 S字信号 A1の出現する範囲（例えば S字信号 A1のゼロクロス点に対 して空気換算 ± 5 m以上の範囲）と、 S字信号 C3の出現する範囲（例えば S字信号 CIのゼロクロス点に対して空気換算 ± 5 m以上の範囲）とが重ならなければよい。 このマージン量 Xとすると、

WD1 -WD2 < (t2-tl - (2 X tl_Ll) ) /n-k-X · · · (式 14)とすればよい。 このマージン量 Xは、例えば S字信号 A1のゼロクロス点に対する空気換算 ± 5〃 m 以上の範囲と、 S字信号 C1のゼロクロス点に対する空気換算 ± 5 m以上の範囲と が重ならないように設定するのであれば、 X^ lO ^ mとする。なお、 S字信号の重なり に対するマージン量 Xは、光学倍率等に応じて適切に設定することが望ましい。

[0106] 例えば、 X=0. Olmmとした場合、

WD1 -WD2 < 0. 207mm

とすることが望ましい。例えば、第 1の光ディスク 50の作動距離 WD1 =0. 5mmとす ると、第 2の光ディスク 60の作動距離 WD2〉0. 293mmとすることが望ましい。

[0107] 以上のように設定することで、 S字信号 A1および S字信号 A2と、他の S字信号 (B1 〜B3、 C1〜C3)とが完全に分離されるため、実質的に S字信号 A1および S字信号 A2に対する迷光の影響を十分に低減できる。

[0108] 一方、図 8に示すように、第 2の光ディスク 60の再生時において、凹レンズパワーを 備えた + 1次回折光と共役関係にあるー1次回折光は、凸レンズパワーを備えている ため、—1次回折光の焦点位置は、 0次回折光の焦点位置よりも対物レンズ 6に近く なる。ここで、ホログラムレンズ 5で形成された凸レンズパワーを備えた 1次回折光 の焦点位置が光ディスク表面 60aと一致した場合は、前記迷光（7) (往路：回折によ る 1次回折光→復路：回折による 1次回折光）は、受光素子 9上に集光される。

[0109] 図 9は本実施の形態の光学ヘッド 30において、第 2の光ディスク 60の再生時のフォ 一カス誤差信号 (いわゆる S字信号)を模式的に示したものである。図 9において、横 軸は、焦点ずれ (デフォーカス）量を示しており、右側が対物レンズ 6と光ディスク 60と が遠ざ力、る方向、左側が対物レンズ 6と光ディスク 60とが近づく方向である。また、縦 軸は、フォーカス誤差信号レベルを表している。なお、実際のフォーカス誤差信号は 、球面収差の影響により非対称形状となるが、図 9ではそれを考慮せずに模式的に 示している。

[0110] 図 9において、 Dl：前記信号光 Hが保護基板厚 0. 6mmの情報記録面で反射して得られる S字信 号

D2：前記信号光 Hがディスク表面で反射して得られる S字信号

E1：前記迷光（1)と前記迷光（2)とが保護基板厚 0. 6mmの情報記録面で反射し て得られる S字信号

E2：前記迷光（1)と前記迷光（2)とがディスク表面で反射して得られる S字信号 F1：前記信号光 Bが保護基板厚 0. 6mmの情報記録面で反射して得られる S字信 号

字信号

F2：前記信号光 Bがディスク表面で反射して得られる S字信号

G1：前記迷光（5)と前記迷光（6)とが保護基板厚 0. 6mmの情報記録面で反射し て得られる S字信号

G2：前記迷光（5)と前記迷光（6)とがディスク表面で反射して得られる S字信号 HI：前記迷光（7)が保護基板厚 0. 6mmの情報記録面で反射して得られる S字信 号

H2：前記迷光（7)がディスク表面で反射して得られる S字信号

である。

[0111] すなわち、一つの情報記録面または表面に着目すると、ディスクに近づくにつれて

•信号光 Hが反射して得られる S字信号

•迷光（1)と迷光（2)が反射して得られる S字信号

•信号光 Bが反射して得られる S字信号

•迷光（5)と迷光（6)が反射して得られる S字信号

•迷光（7)が反射して得られる S字信号

の順に S字信号が出現することを示している（例えば情報記録面については、図 9中 の波線内の S字信号)。

[0112] なお、迷光（3)と迷光（4)とによる S字信号は、実質的に信号光 Bによる S字信号 (F 1、 F2)と重なっている。また、 S字信号 G1および S字信号 HIは、ディスクと対物レン ズがこれ以上接近しな!/、 (衝突する）ため出現しな!/、。

[0113] 図 9より、第 2の光ディスク 60の再生時に問題となるのは、 S字信号 D1と他の S字信 号との干渉であり、これを回避するためには、 S字信号 D1と S字信号 H2とが重ならな ければよい。なお、 0次回折光および ± 1次回折光の回折効率を図 5のように設定し た場合には、再生に用いる信号光 Hに対する迷光（7)の光量比は 40%以上になる。 よって、サーボ信号および情報信号の安定化の観点からも、 S字信号 D1と S字信号 H2との干渉は、許容できない。

[0114] 上述のように、

第 1の光ディスクの設計保護基板厚: tl

第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2

第 1の光ディスクの作動距離 ： WD1

第 2の光ディスクの作動距離 ： WD2

保護基板の屈折率 ： n

とすると、 + 1次回折光の焦点位置と 1次回折光の焦点位置との差 (空気換算長） △flは、 + 1次回折光の焦点位置と 0次回折光の焦点位置との差 (空気換算長） Af 0と、 1次回折光の焦点位置と 0次回折光の焦点位置との差 (空気換算長）△«)'と の和になると考えてよぐつまり A fl = A fO+ A fO'であり、前記式 4から、 A fl = 2 X Δ Κ) kとなる。よって、前記式 1より、

△f 1 = { (t2/n + WD2) (tl/n + WDl) } X 2— k · · · (式 15)

で表される。

[0115] ここで、保護基板厚が大きレ、光ディスク（第 2の光ディスク 60)を再生する信号光 H ( 往路：回折による + 1次回折光→復路：回折による + 1次回折光）と、迷光（7) (往路： 回折による 1次回折光→復路：回折による 1次回折光）とが受光素子上で重なる 条件は、上記焦点位置の差 Aflが、光ディスクの情報記録面と表面との間隔の空気 換算長 Ad2— airに一致する場合である。

[0116] 第 2の光ディスクの保護基板厚： t2— ra

とすると、その空気換算長 Ad2 air ra は、 である。ここで第 2の光ディスクにおける実際の保護基板厚について、上述した第 1の 光ディスクの場合とは異なり、情報記録面の数によらず、例えば 1層の情報記録面の 保護基板厚のばらつきの範囲と、 2層の情報記録面の保護基板厚のばらつきの範囲 とがほぼ一致しており、いずれも t2— raの範囲である。したがって、前記信号光 Hと 迷光（7)とが受光素子上で重なる条件は、図 21より明らかなように、 Aflが t2— ra/ n( = Ad2_air_ra)に一致したときである。よって、

{ (t2/n+ (WD2) )一 (tl/n+ (WD1)) } X 2— k = t2— ra/n

…（式 18)

より、

WD1-WD2= (2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn)—k

…（式 20)

である。

[0117] ここで、

第 1の光ディスクの設計保護基板厚： tl = 0.0875mm

第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2 = 0.6mm

第 2の光ディスクの保護基板厚： 0.57≤t2_ra≤0.63mm

保護基板の屈折率 ：n=l.6164

±1次回折光の焦点位置隔差 ： k=— 0.03mm

とすると、信号光 Hと迷光（7)とが受光素子上で重なる条件は、

0. 152mm≤WDl-WD2≤0.171mm

となる。従って、第 1の光ディスク 50の作動距離 WD1 = 0.5mmとした場合は、第 2 の光ディスク 60の作動距離 WD2を、 0.329mm≤WD2≤0.348mmには設定す べきではない。すなわち、

WD1-WD2≠ (2Xt2-2Xtl-tl_ra)/(2Xn)—k

…（式 22)

とすることが望ましい。

[0118] なおこれらの条件は、すなわち S字信号 D1と、 S字信号 H2とのゼロクロス点が一致 しないための条件である。し力もながら、 S字信号 D1に対して、 S字信号 H2の影響を 十分に低減するためには、（式 23)の条件以上に、 S字信号 A1と S字信号 C3との間 隔を縮められればよい。

[0119] 具体的には、 S字信号 D1の出現する範囲（例えば S字信号 D1のゼロクロス点に対 して空気換算 ± 5 m以上の範囲）と、 S字信号 H2の出現する範囲（例えば S字信 号 H2のゼロクロス点に対して空気換算 ± 5 m以上の範囲）とが重ならなければよく 、このマージン量 X'とすると、

WDl -WD2 > (2 X t2- 2 X tl - (tl_ra) ) / (2 X n) k+X，

• · · (式 24)とすればよ!/、。このマ 一ジン量 X'は、例えば S字信号 D1のゼロクロス点に対する空気換算 ± 5 m以上の 範囲と、 S字信号 H2のゼロクロス点に対する空気換算 ± 5 m以上の範囲とが重な らないように設定するのであれば、 X' ^ lO ^ mとする。なお、 S字信号の重なりに対 するマージン量 X'は、光学倍率等に応じて適切に設定することが望ましい。

[0120] 例えば、 X' =0. Olmmとした場合、

WD1 -WD2 > 0. 181mm

とすることが望ましい。例えば、第 1の光ディスク 50の作動距離 WD1 =0. 5mmとす ると、第 2の光ディスク 60の作動距離 WD2く 0. 319mmとすることが望ましい。

[0121] 以上のように設定することで、 S字信号 D1と、他の S字信号 (D2〜H2)とが完全に 分離されるため、実質的に S字信号 D1に対する迷光の影響を十分に低減できる。

[0122] なお、第 2の光ディスク 60が複数の情報記録面を備えている場合、図 9における S 字信号 Dl、 El、 Fl、 Gl、 HIには、それぞれ情報記録面の数に応じた複数の S字 信号が出現する。し力もながら、第 2の光ディスク 60が複数の情報記録面を備えてい る場合でも、それぞれの S字信号と他の S字信号との位置関係は変わらない。従って 本実施の形態においては、第 2の光ディスク 60の情報記録面の数については、特に 言及せず説明を行った力、第 2の光ディスク 60が複数の情報記録面を備えたもので あっても本発明の適用可能である。

[0123] (実施の形態 2)

図 10および図 11は本発明の別の実施の形態における光学ヘッド 40の概略構成 図である。 [0124] 図 10および図 11において、実施の形態 1と同一の構成要素については、同一の 符号を付して、以下その説明を省略する。

[0125] 図 10および図 11において、 1は青紫レーザ光を出射する光源、 3はビームスプリツ タ、 4はコリメートレンズ、 16はホログラム一体型対物レンズ、 8は検出レンズ、 9はレー ザ光を受光する受光素子であり、これらが光学ヘッド 40を構成している。また、 50は 保護基板厚約 0· 075mm〜0. 1mmの光ディスクである第 1の光ディスクであり、 60 は保護基板厚約 0. 6mmの光ディスクである第 2の光ディスクである。

[0126] 図 10を用いて、第 1の光ディスク 50に対して、情報の記録または再生を行う光学へ ッド 40の動作について述べる。光源 1から出射された青紫レーザ光は、ビームスプリ ッタ 3を透過し、コリメートレンズ 4で略平行光に変換され、ホログラム一体型対物レン ズ 16によって、保護基板越しに第 1の光ディスク 50の情報記録面に光スポットとして 収束される。第 1の光ディスク 50の情報記録面で反射した復路の青紫レーザ光は、 往路と同じ光路でホログラム一体型対物レンズ 16、コリメートレンズ 4を透過する。そ して、ビームスプリッタ 3で反射され、検出レンズ 8で所定の非点収差を与えられて、 受光素子 9に導かれ、情報信号およびサーボ信号を生成する。

[0127] 次に図 11を用いて、第 2の光ディスク 60に対して、情報の記録または再生を行う場 合の光学ヘッド 40の動作について述べる。光源 1から出射された青紫レーザ光は、 ビームスプリッタ 3を透過し、コリメートレンズ 4で略平行光に変換され、ホログラム一体 型対物レンズ 16で回折および収束され、保護基板越しに第 2の光ディスク 60の情報 記録面に光スポットとして収束される。第 2の光ディスク 60の情報記録面で反射した 復路の青紫レーザ光は、往路と同じ光路でホログラム一体型対物レンズ 16、コリメ一 トレンズ 4を通過する。そして、ビームスプリッタ 3で反射され、検出レンズ 8で所定の 非点収差を与えられて、受光素子 9に導かれ、情報信号およびサーボ信号を生成す

[0128] 次に、ホログラム一体型対物レンズ 16の機能について、図 12と図 13を用いて詳細 に説明する。尚、実施の形態 1の場合と同様に、ホログラム一体型対物レンズ 16は、 上述の制御部 402の制御により図 18に示すァクチユエータ 31にてフォーカス方向 3 la及びトラッキング方向 31bに駆動可能である。 [0129] ホログラム一体型対物レンズ 16は、同心円状の格子パターン 16aが形成されており 、その中心はホログラム一体型対物レンズ 16の光軸と一致している。また、格子パタ ーン 16aはホログラム一体型対物レンズ 16によって決まる開口よりも小さな径の中に だけ形成されて!/、る。従って格子パターン 16aが形成されて!/、な!/、部分では回折が 全く起こらない。

[0130] ホログラム一体型対物レンズ 16の + 1次回折光の回折効率は 100%未満であり、 透過光（0次回折光)も充分な強度を有するように設計されている。なお、ホログラム 一体型対物レンズ 16はブレーズ化することによって、 0次回折光と + 1次回折光の光 量和を大きくすることができ、光の利用効率を高くできる。

[0131] ここで、例えば第 1の光ディスク 50および第 2の光ディスク 60に対して、どちらも再 生専用の光学ヘッドとしてホログラム一体型対物レンズ 16を用いる場合は、 + 1次回 折光の回折効率を 30%〜70%程度にすることが望ましい。このように回折効率を設 定することによって、第 1の光ディスク 50と第 2の光ディスク 60が同程度の光量を用い て情報の再生を行うことができるという効果が得られ、光源の出力を低減することがで きる。

[0132] 一方、第 2の光ディスク 60に対しては再生のみを行い、第 1の光ディスク 50に対し ては記録および再生が可能な光学ヘッドとしてホログラム一体型対物レンズ 16を用 いる場合は、 + 1次回折光の回折効率を 30%以下にすることが望ましい。このように 回折効率を設定することによって、ホログラム一体型対物レンズ 16の透過率（0次回 折光の回折効率）を大きくすることができるため、記録を行う第 1の光ディスク 50に対 する光利用効率を高くすることができるという効果が得られ、記録時の光源の出力を 低減すること力 Sでさる。

[0133] ホログラム一体型対物レンズ 16は、開口数 NAが 0. 85で、図 13 (A)に示すように 、ホログラム一体型対物レンズ 16を回折されずに透過したレーザ光（すなわち 0次回 折光）が入射したときに、保護基板厚約 0. 1mmの第 1の光ディスク 50上に回折限界 の集光スポットを形成できるよう設計されてレ、る。

[0134] 一方、図 13 (B)に示すように、ホログラム一体型対物レンズ 16で回折された + 1次 回折光は、第 2の光ディスク 60上に収束される。ここで + 1次回折光は、保護基板厚 約 0. 6mmの第 2の光ディスク 60上に回折限界の集光スポットを形成できるよう収差 補正を施されている。

[0135] このように入射光の一部を回折するホログラム一体型対物レンズ 16よって異なる基 板厚の光ディスク上にそれぞれ回折限界にまで収束される集光スポットを形成するこ とができる 2焦点レンズを実現できる。

[0136] なお、本実施の形態のホログラム一体型対物レンズ 16は、 0次回折光に対して + 1 次回折光に凹レンズのパワーを付加させる効果を備えているので、ホログラム一体型 対物レンズ 16に対する + 1次回折光の焦点位置は、 0次回折光の焦点位置よりも遠 くになり、第 1の光ディスク 50よりも保護基板厚の大きい第 2の光ディスク 60の情報記 録面に + 1次回折光を収束させる場合に、第 2の光ディスク 60とホログラム一体型対 物レンズ 16の間隔である作動距離（Working Distance : WD)を十分確保すること ができる。

[0137] このように、ホログラム一体型対物レンズ 16は、 + 1次回折光に対して凹レンズ作用 を持たせているので、第 1の光ディスク 50を記録または再生するための 0次回折光と 、第 2の光ディスク 60を記録または再生するための + 1次回折光の 2つの焦点の光軸 方向の位置は異なっている。従って、一方の焦点に形成された光スポットを用いて情 報の記録または再生をしているときには、他方の焦点に形成された光スポットは大き く広がるため、情報の記録または再生に影響を与えない。

[0138] なお、ホログラム一体型対物レンズ 16によって所望の + 1次回折光を発生させるよ うな格子パターンを形成した場合、 0次回折光と + 1次回折光に加えて、 + 1次回折 光と共役となる 1次回折光および、さらに高次の回折光が発生するため、実施の形 態 1と同様に、不要な回折光による迷光が、受光素子 9上で小さな光スポットを形成し ないよう、 + 1次回折光と 0次回折光の関係を適切に設定する必要がある。即ち、上 述した実施の形態 1の場合と同様に、第 1及び第 2の光ディスク 50, 60に対する WD 1 , WD2が適切に設定されるよう、ホログラムレンズ 5と対物レンズ 6とが設計される。

[0139] 実施の形態 1に示したように、

第 1の光ディスクの設計保護基板厚: tl

第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2 第 1の光ディスクの作動距離 ： WD1

第 2の光ディスクの作動距離 ： WD2

保護基板の屈折率 ： n

第 1の光ディスクの第 1保護基板厚: tl— L1

第 1の光ディスクの第 2保護基板厚: tl— L2

とすると、図 5に示す、信号光 Bと、迷光（5)または迷光（6)とが受光素子 9上で重な る条件は、

(t2/n+ (WD2)) - (tl/n+ (WD1) ) -k = 2 Xtl_Ll/n

…（式 8)

(t2/n+ (WD2)) - (tl/n+ (WD1) ) -k = 2 Xtl_L2/n

…（式 9)より、

WD1-WD2= (t2-tl- (2Xtl_Ll))/n-k ··· (式 10)

および、

WD1-WD2= (t2-tl- (2Xtl_L2))/n-k ··· (式 11)

である。

ここで、

第 1の光ディスクの設計保護基板厚： tl = 0.0875mm

第 1の光ディスクの第 1保護基板厚: tl— L1 = 0.1±0· 005mm (第 1層） 第 1の光ディスクの第 2保護基板厚： tl— L2 = 0.075±0.005mm (第 2層） 第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2 = 0.6mm

保護基板の屈折率 ：n=l.6164

±1次回折光の焦点位置隔差 ： k=0.03mm

とすると、信号光 Bと、迷光（5)または迷光（6)が受光素子上で重なる条件は、

WD1-WD2 = 0.163±0.007mm

または、

WD1-WD2 = 0.194±0.007mm

となる。従って、第 1の光ディスクの作動距離 WD1 = 0.5mmとした場合は、第 2の光 ディスクの作動距離 WD2を、 0.337mmおよび 0.306mm近傍には設定すべきで はない。すなわち、

WD1-WD2≠ (t2-tl- (2Xtl_Ll))/n — k …（式 12)

および

WD1-WD2≠ (t2-tl- (2Xtl_L2))/n— k …（式 13)

とすることが望ましぐさらに、

WD1-WD2< (t2-tl- (2Xtl_Ll))/n k X ··· (式 14)とすることが望 ましい。例えば、 Χ = 0· Olmmとした場合、

WD1-WD2<0.147mm

とすることが望ましい。尚、前記 Xは、実施の形態 1で述べたマージン量である。 例えば、第 1の光ディスクの作動距離 WD1 = 0.5mmとすると、第 2の光ディスクの 作動距離 WD2を、 WD2〉0.353mmとすることが望ましい。

[0141] 以上のように設定することで、図 7における S字信号 A1および S字信号 A2と、他の S字信号 (B1〜B3、 C1〜C3)が完全に分離されるため、実質的に S字信号 A1およ び S字信号 A2に対する迷光の影響を十分に低減できる。

[0142] 一方、第 2の光ディスク 60の再生時においては、

第 2の光ディスクの保護基板厚： t2— ra

とすると、図 5に示す、信号光 Hと迷光（7)とが受光素子上で重なる条件は、

{ (t2/n + WD2) (tl/n + WDl) } X 2— k = t2— ra/n

…（式 18)

より、

WD1-WD2= (2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn)—k

…（式 20)

である。

[0143] ここで、

第 1の光ディスクの設計保護基板厚： tl = 0.0875mm

第 2の光ディスクの設計保護基板厚： t2 = 0.6mm

第 2の光ディスクの保護基板厚： 0.57mm≤t2_ra≤0.63mm

保護基板の屈折率 ：n=l.6164 ±1次回折光の焦点位置隔差 ： k=0.03mm

とすると、前記信号光 Hと前記迷光（7)とが受光素子上で重なる条件は、

0.092mm≤WDl-WD2≤0.111mm

となる。従って、第 1の光ディスク 50の作動距離 WD1 = 0.5mmとした場合は、第 2 の光ディスク 60の作動距離 WD2を、 0.389mm≤WD2≤0.408mmには設定す べきではない。すなわち、

WD1-WD2≠ (2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn) -k · · · (式 22) とすることが望ましぐさらに、

WDl-WD2>(2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn) -k+X' .. · (式 24)とす ることが望ましい。

[0144] 例えば、 X' =0.01mmとした場合、

WD1-WD2>0.121mm

とすることが望ましい。尚、前記 X'は、実施の形態 1で述べたマージン量である。 例えば、第 1の光ディスクの作動距離 WD1 = 0.5mmとすると、第 2の光ディスクの 作動距離 WD2を、 WD2<0.379mmとすることが望ましい。

[0145] 以上のように設定することで、 S字信号 D1と、他の S字信号 (D2〜H2)が完全に分 離されるため、実質的に S字信号 D1に対する迷光の影響を十分に低減できる。

[0146] 尚、実施の形態 1及び実施の形態 2において、第 1の光ディスク 50は、第 1保護基 板厚 tl— L1で示される情報記録面と、第 2保護基板厚 tl— L2で示される情報記録 面とのそれぞれが所定の保護基板厚の誤差を有し、一方、第 2のディスク 60は、情 報記録面の数によらず、保護基板厚 t2—raで示される情報記録面が所定の保護基 板厚の誤差を有する場合につ!/、て、それぞれ信号光と迷光とが受光素子 9上で重な らなレ、条件につ!/、て詳述した。

しかしながら、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではなぐ例えば、 第 1の光ディスク 50が 3層以上の情報記録面を有し、そのそれぞれが所定の保護基 板厚の誤差を有する場合や、第 2の光ディスク 60がそれぞれの情報記録面毎に所 定の保護基板厚の誤差を有する場合等にも適用可能である。

即ち、光ディスクの保護基板厚の取り得る範囲に対し、それぞれ情報記録面で反 射された信号光と、当該光ディスクの対物レンズに近接する表面で反射された迷光と が受光素子 9上で重ならないようにすることが本発明の思想である。よって、複数の 次数の回折光を発生させる回折素子を備えた光学ヘッドに本発明は広く適用可能で あることは言うまでもない。

[0147] 以上、実施の形態 1および実施の形態 2において、 0次回折光を第 1の光ディスク 5 0の記録または再生に用い、 + 1次回折光を第 2の光ディスク 60の記録または再生に 用いる例を示したが、本発明は、 + 1次回折光を第 1の光ディスク 50の記録または再 生に用い、 0次回折光を第 2の光ディスク 60の記録または再生に用いる場合にも適 用可能である。この場合、第 1の光ディスク 50の記録または再生を行う + 1次回折光 は、凸レンズのパワーを備えるため、対物レンズで発生する色収差をキャンセルでき るというメリットがある。

[0148] この場合のホログラム素子およびホログラム一体型対物レンズは、第 1の光ディスク 用の開口よりも小さな径の中にだけ第 1の格子パターンを形成し、その外側に第 2の 格子パターンを形成する。ここで、第 1の格子パターンの 0次回折光の回折効率 (透 過率）は、 100%未満であり、 + 1次回折光も充分な強度を有するように設計し、第 2 の格子パターンの + 1次回折光の回折効率は、最大となるように設計することが望ま しい。

[0149] なお、 + 1次回折光を第 1の光ディスク 50の記録または再生に用い、 0次回折光を 第 2の光ディスク 60の記録または再生に用いる場合には、 ± 2次以上の回折光によ る迷光（例えば、往路：回折による + 1次回折光→復路：回折による + 2次回折光）を 考慮する必要がある。

[0150] さらに本発明は、例えば 0次回折光と + 2次回折光、 + 1次回折光と + 2次回折光、 あるいはさらに高次の回折光の組み合わせ等を用いて複数種類の光ディスクに対し て互換を行う光学ヘッドにも同様に適用可能であり、いずれも、不要な回折光による 迷光力、受光素子 9上で小さな光スポットを形成しないような構成を実現できる。

[0151] なお、不要な回折光による迷光の影響は、光ディスクの情報記録面の反射率に対 する光ディスク表面の反射率の比率が大きい場合に大きくなることは明らかである。 従って、例えば情報記録面の反射率 Rrと表面反射率 Rsとして、 0. 5≤Rr/Rs≤3. 0 …（式 25)

を満たすような情報記録媒体に対して有効である。このような情報記録媒体としては 、例えば 2層以上の複数の情報記録面を備えた情報記録媒体があるが、このような 情報記録媒体を記録または再生するための光学ヘッドにおいて特に有効である。

[0152] また、実施の形態 1および実施の形態 2では、コリメートレンズすなわち集光レンズ を備えたいわゆる無限光学系の光学ヘッドについて説明を行った力 S、本発明はこれ に限定されるものではなぐ例えば、コリメートレンズすなわち集光レンズを備えない いわゆる有限光学系の光学ヘッドにも適用可能であることは明らかである。このような 有限光学系の光学ヘッドでは、対物レンズが対物レンズ及び集光レンズとして機能 する。

[0153] 以上、実施の形態 1および実施の形態 2において、第 1の光ディスク 50に対して、 光ディスク表面で反射した、図 5に示す、前記迷光（5) (往路：回折による 1次回折 光→復路：透過による 0次回折光）または前記迷光（6) (往路：透過による 0次回折光 →復路：回折による 1次回折光）が受光素子 9上に集光する条件、および、第 2の 光ディスク 60に対して、光ディスク表面で反射した前記迷光（7) (往路：回折による 1次回折光→復路：回折による 1次回折光）が受光素子 9上に集光する条件につ いて詳細な説明を行った。

[0154] これらの迷光（5)〜（7)は、 + 1次回折光の凹レンズのパワーが非常に大きい場合 、あるいは、非常に小さい場合には問題とならない。

例えば、 + 1次回折光の凹レンズのパワーが大きい場合、 + 1次回折光と共役関係 にある 1次回折光の凸レンズのパワーも大きくなる。このとき、 + 1次回折光、 0次回 折光、 1次回折光のそれぞれの焦点位置の間隔も大きくなるため、図 22に示すよ うに、 1次回折光の焦点位置は、光ディスク表面 50aから遠ざかり、迷光（5)、迷光 (6)、迷光（7)は、受光素子 9上では集光しない。すなわち実質的に問題とはならな い。

[0155] しかしながら、このように + 1次回折光の凹レンズのパワーを大きくするためには、ホ ログラムレンズ 5の格子パターンのピッチを小さくする必要があり、ホログラムレンズ成 形の難易度が高くなり、高コストになるという課題がある。尚、実質的に格子ピッチの 下限は 2 πι程度である。よって、このようなホログラムレンズは、実際には採用できな い。

[0156] 一方、 + 1次回折光の凹レンズのパワーが小さい場合、 + 1次回折光と共役関係に ある 1次回折光の凸レンズのパワーも小さくなる。このとき、 + 1次回折光、 0次回折 光、 1次回折光のそれぞれの焦点位置の間隔も小さくなるため、図 23に示すように 、焦点位置が光ディスク表面 60aと一致するのは、高次回折光、例えば— 2次回折光 や 3次回折光となる。これら高次回折光の回折効率は、 ± 1次回折光や 0次光の回 折効率よりも小さいため、光ディスク表面 60aで反射したこれらの迷光が受光素子 9 上に集光しても、その影響は微小である。

[0157] しかしな力 Sら、回折効率の大きい 0次回折光が、光ディスク表面ではなく情報記録 面で反射して受光素子 9上に集光する光スポットの影響が無視できなくなる。

[0158] 以上のように、本発明は、実施の形態 1および実施の形態 2で述べた光学ヘッド 30 , 40に限らず、光ディスクの情報記録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の回 折光が、集光レンズによって集光される受光素子 9上における位置と、この光ディスク の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が n次とは異なる回折光が、集光レ ンズによって集光される受光素子 9上における位置とが異なる光学ヘッドに対して広 く適用可能である。

[0159] 特に、第 1の光ディスクの表面で反射した迷光（5) (往路：回折による 1次回折光 →復路：透過による 0次回折光）または迷光（6) (往路：透過による 0次回折光→復路 ：回折による 1次回折光）が受光素子上に集光しないよう、あるいは、第 2の光ディ スクに対して、光ディスク表面で反射した迷光（7) (往路：回折による 1次回折光→ 復路：回折による 1次回折光）が受光素子上に集光しないよう、回折光のレンズパ ヮーを規定した光学ヘッドに、本発明を適用することがより好ましい。

[0160] (実施の形態 3)

さらにまた、実施の形態 1および実施の形態 2では、異なる種類の光ディスクの情報 記録面に、同一波長の n次の回折光と m次の回折光を収束させる対物レンズについ て、光ディスクの情報記録面で反射される往路が n次かつ復路が n次の回折光が、集 光レンズによって集光される受光素子上における位置と、光ディスクの表面で反射さ れる往路と復路の少なくとも一方が n次とは異なる回折光力 S、集光レンズによって集 光される受光素子上における位置とが異なる光学ヘッドについて説明を行ったが、 本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

[0161] 例えば本発明は、それぞれ異なる波長のレーザ光を回折させて、それぞれ異なる 種類の光ディスクの情報記録面にレーザ光を収束させる対物レンズを備えた光学へ ッドにも適用可能である。

[0162] ホログラムレンズのパワーを表す回折角 Θは、

η· λ = d - sin 0 で決定される。ここで、

n :回折次数

λ：波長

d :格子ピッチ

これは、 dはレンズに対する設定 であるので、レーザ光を異なる種類の光ディスク の情報記録面に収束させる場合には、回折次数 nと波長 λの少なくとも一つを変え れば'よいことを示している。

[0163] つまり、異なる種類の光ディスクに対して互換可能な光学ヘッドを実現する場合、同 一波長で次数の異なる回折光を用いるか、同一次数で波長の異なる回折光を用い る力、、さらには次数も波長も異なる回折光を用いるかは設計事項であって、所定の情 報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が η次かつ復路が η次の回折光が、集光 レンズによって集光される受光素子上における位置と、この情報記録媒体の表面で 反射した、往路と復路の少なくとも一方力 ¾次とは異なる回折光が、集光レンズによつ て集光される受光素子上における位置とが異なるように設計することは、いずれの場 合においても有効であり、本発明の適用範囲内である。

[0164] 例えばこのような光学ヘッドに本発明を適用する場合について、図 24〜図 27を用 いて詳細に説明する。

図 24から図 27に示す対物レンズ 26は、波長の差を利用して、青紫レーザ光の + 3 次回折光を保護基板厚 0. 1mmの BD50の情報記録面に収束させ、かつ赤色レー ザ光の + 2次回折光を保護基板厚 0. 6mmの DVD70の情報記録面に収束させ、か つ赤外レーザ光の + 2次回折光を保護基板厚 1. 2mmの CD80の情報記録面に収 束させるための回折構造を備えている。対物レンズ 26は、例えば、青紫レーザ光の + 3次回折光の回折効率が 93%程度、赤色レーザ光の + 2次回折光の回折効率が 94%程度、赤外レーザ光の + 2次回折光の回折効率が 52%程度となるように設計さ れている。

[0165] 対物レンズ 26は、 BD50、 DVD70、及び CD80のそれぞれの情報記録面に、対 応した波長の + 1次回折光を収束させるため、 + 1次回折光が凹レンズのパワーを持 つような回折構造を備えている。これは、波長の長い赤色レーザ光および赤外レー ザ光を用いて、保護基板厚の大きい DVD70および CD80の情報記録面にレーザ光 を収束させるため、波長が長くなるにつれて、凹レンズのパワーが大きくなるようにす るためである。

[0166] ここで図 27に示すように、赤外レーザ光において、 + 2次回折光よりも凹レンズのパ ヮ一が小さい + 1次回折光の焦点位置は、光ディスクの表面に近づく方向である。 + 1次回折光の回折効率は 29%程度であるため、 CD80の表面で反射して集光レンズ によって受光素子 9上に集光されないよう、凹レンズのパワーを決定することが好まし い。

[0167] (実施の形態 4)

図 14は本発明の一実施の形態における光ディスク装置の概略構成図である。

[0168] 図 14において、 400は光ディスク装置を表しており、光ディスク装置 400の内部に 光ディスク駆動部 401、制御部 402、光学ヘッド 403を備える。また 50は第 1の光デ イスクである力 第 2の光ディスク 60に交換可能である。

[0169] 光ディスク駆動部 401は、第 1の光ディスク 50、または第 2の光ディスク 60を回転駆 動する機能を有し、光学ヘッド 403は、実施の形態 1から実施の形態 3で述べたいず れかの光学ヘッドである。制御部 402は、光ディスク駆動部 401と光学ヘッド 403との 駆動および制御を行う機能を有すると共に、光学ヘッド 403で受光された制御信号、 情報信号の信号処理を行う機能と、情報信号を光ディスク装置 400の外部と内部で インタフェースさせる機能を有する。

[0170] 光ディスク装置 400は、実施の形態 1から実施の形態 3で述べたいずれかの光学へ ッドを搭載しているので、本実施の形態における光ディスク装置 400は、複数の光デ イスクをそれぞれ良好に記録または再生を行なうことができる。

[0171] 以下には、前記光ディスク装置 400に備わる前記制御部 402にて実行される、実施 の形態 1から実施の形態 3で述べたいずれかの光学ヘッドである光学ヘッド 403に対 して好適なフォーカス制御方法について説明する。尚、当該フォーカス制御方法は、 実施の形態 1〜3にて述べた光学ヘッドに限定されるものではない。

[0172] 光ディスクの情報記録面上に情報を記録したり、光ディスクの情報記録面上に書か れた情報を再生するためには、対物レンズの光軸方向の位置を制御することにより、 対物レンズを通過するレーザ光の収束スポットを情報記録面上に結ばせることが必 要である。これをフォーカス制御と呼ぶ。フォーカス制御は、収束スポットが、情報記 録面からどれだけ離れている力、、つまり、焦点誤差量を示すフォーカスエラー信号を 光学ヘッド装置によって検出し、そのフォーカスエラー信号を減らす方向へ対物レン ズを移動する制御ループによって実現できる。この制御ループを動作させることを「フ オーカス制御を開始する」という。尚、実施の形態 1で説明したように、対物レンズを有 するユニット部分がァクチユエータ 31にてフォーカス方向 31aに駆動されて、前記フ オーカス制御が行われる。

[0173] フォーカスエラー信号が焦点誤差量にほぼ比例する範囲は、焦点誤差がある一定 範囲にある場合に限られる。この範囲を制御可能範囲と呼ぶ。その量は、高々 ± 10 a m程度であり、設計によっては ± 1 μ m程度の場合もある。フォーカス制御を開始 するためには、対物レンズを、ァクチユエータ 31にて光軸方向に移動させながら、焦 点誤差量が十分小さくなり、制御可能範囲にあるときにフォーカス制御を開始する必 要がある。このようなフォーカス制御の開始方法の一実施形態について、図 28〜図 3 2等を参照しながら説明する。又、光ディスク装置 400に用いる電気回路には、このよ うなフォーカス制御の開始方法を記憶した集積回路を用いることが好ましい。

[0174] 図 28は、フォーカス制御の開始方法のアルゴリズムの一例を示している。尚、光デ イスク装置 400に備わる光学ヘッド 403について、ここでは、実施の形態 1で説明した 光学ヘッド 30を例に採る。

光ディスク装置 400の電源を入れたとき、あるいは、光ディスク装置 400に光デイス ク、例えば実施形態 1、 2で説明した光ディスク 50及び光ディスク 60の一方を揷入し たときに、電気回路から、再生指令が出される（ステップ S I)。次のステップ S2では、 まず光源 1を発光させながら対物レンズ 6を光ディスクへ近づける方向に移動させる。 対物レンズ 6を光ディスクへ近づけるためには、ァクチユエータ 31へフォーカス駆動 電流を流す。フォーカス駆動電流量を一定量にて増減することにより、対物レンズ 6を 光軸方向に移動する。このときの移動量は、設計時、あるいは製造時にァクチユエ一 タ 31の感度（フォーカス感度）を設計したり、測定したりしておいて、フォーカス駆動 電流量の増減量を対物レンズ 6が光ディスク表面に接触しないように決定し、フラッシ ュメモリなど、情報装置に具備される記憶部へ記憶しておくことが望ましレ、。

[0175] 対物レンズ 6を光ディスクへ近づけると、フォーカスエラー信号が変化する。光ディ スクの透明な保護基板厚が薄い場合、例えば 0. 1mmのときには、図 29に示すよう に、 0次回折光が情報記録面に収束する場合、球面収差が 70m rms以下、すなわ ちマーシャルクライテリア以下になり、設計通りの状況であれば回折限界の収束スポ ットを得ること力 Sできる。この収束スポットを形成する光が情報記録面において反射し て戻り、再びホログラムレンズ 5を通過する。このときに発生する 0次回折光が受光素 子 9上に入射することで形成されるフォーカスエラー信号力 図 30に示す A1と A2で ある。図 30は、光ディスクが 2つの情報記録面を有する 2層ディスクの場合を示してお り、 A2は、当該光ディスクの表面からほぼ 0. 1mm程の透明な保護基板を通した位 置に存在する情報記録面に対応したフォーカスエラー信号である。ホログラムレンズ 5の 0次回折光の回折効率 (透過効率）を 65%程度、 + 1次回折光の回折効率を 15 %程度とした場合、 0次回折光の強度が大きい上に収差も最小なため、前記 A1及び A2は、顕著に大きな信号を形成する。

[0176] 従って、表面から 0. 1mm程の位置に大きなフォーカスエラー信号が出現した場合 には、当該光ディスク装置 400に装填された光ディスクは、 0. 1mm程の透明な保護 基板厚を有する光ディスクであると判別できる。さらに閾値 LBを設けて、再び対物レ ンズ 6を光ディスクから離れた位置から光ディスクに近づけ、フォーカスエラー信号が 閾値 LBを越えた時点にて、フォーカス制御を開始することができる。

このように、当該光ディスク装置 400に装填された光ディスクが 0. 1mm程の透明な 保護基板厚を有する光ディスクである場合には、速やかにフォーカス制御を開始す ること力 Sでさる。

[0177] ここで閾値 LBは、基準信号レベルからのフォーカスエラー信号の乖離量であり、正 、負いずれの値でも可能である。閾値の大きさは、基準信号レベルからのフォーカス エラー信号の乖離量の絶対値と定義する。なお、このステップ S2では、受光素子 9に 入射する光量 PSもモニタし、その最大値 FSMを測定することも可能である。そうすれ ば、フォーカスエラー信号を FSMによって規格化することにより、光ディスクの情報記 録面の反射率は、光ディスク毎に異なることが多いが、それに関わらず、同じ形のフ オーカスエラー信号を観測できる。

[0178] 一方、光ディスク表面から 0. 1mm程の位置に大きなフォーカスエラー信号が出現 しない場合には、 0. 6mmの透明な保護基板厚を有する光ディスクである可能性が ある。このような場合、次のステップ S3では、対物レンズ 6をさらに光ディスクに近づけ る必要があるので、ァクチユエータ 31の感度を取得するための動作を行う。ここでァク チユエータ 31の感度とは、ァクチユエータ 31に流す単位電流あたりの対物レンズ 6の 移動量である。電流量は、特定の抵抗に発生する電圧によって図ることもできるので 、単位電圧あたりと定義することも可能である。尚、以下の説明ではァクチユエータ 3 1の感度をフォーカス感度と呼ぶ場合もある。ァクチユエータ 31の感度は、光学ヘッド の製造時に、ァクチユエータ 31を実際に動力もて、レーザー測長機などによって移 動量を量り、その結果をフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに蓄えておけばよい。 そして、この段階でそのメモリからァクチユエータのフォーカス感度を取得すればよ!/ヽ

[0179] また、より精度の良いフォーカス感度を得るためには、次のような方法が有効である 。光ディスクの透明な保護基板厚みがより厚い場合、例えば 0. 6mmのときには、図 3 1に示すように、ホログラムレンズ 5の + 1次回折光が光ディスクの情報記録面に収束 する場合、球面収差が 70m rms以下、すなわちマーシャルクライテリア以下になり 、設計通りの状況であれば回折限界の収束スポットを得ることができる。この収束スポ ットを形成する光が情報記録面において反射して戻り、再びホログラムレンズ 5を通過 する。このときに発生する + 1次回折光が受光素子 9上に入射して形成されるフォー カスエラー信号が図 32に示す D1である。尚、図 32は、光ディスクが一つの情報記録 面を有する単層ディスクの場合を示して!/、る。

[0180] そして閾値 LCを設けて、再び対物レンズ 6を光ディスクから離れた位置から光ディ スクに近づけ、初めてフォーカスエラー信号が閾値 LCを越えた時点から、次に閾値 LCを越えるまでのァクチユエータ駆動電流量、あるいは電圧の差をモニタする。初め てフォーカスエラー信号が閾値 LCを越えるのは、信号 E2である。これは、ホログラム レンズ 5における往路と復路のレーザ光の回折次数力 それぞれ 0次と + 1次、およ び + 1次と 0次のレーザ光が組み合わされて受光素子 9に入射して得られる信号を重 ね合わせた信号である。次に閾値 LCを越えるのは、信号 F2である。これは、往路と 復路の回折次数がともに 0次のレーザ光が受光素子 9に入射して得られる信号であ る。さらにその次に閾値 LCを越えるのは、信号 G2である。これは、往路と復路の回 折次数が、それぞれ 0次と 1次、および 1次と 0次のレーザ光が組み合わされて 受光素子 9に入射して得られる信号を重ね合わせた信号である。これらの信号の間 隔は、ホログラムレンズ 5の設計によって決定されるもので、種々の光ディスクにおけ る異なる保護基板厚には依存しなレ、。

[0181] 従って、このような特性を利用することで、当該光学ヘッド 30における例えば周囲 温度変化等に左右されることなぐ正確に対物レンズ 6の移動量 dを計ることができる 。上述の信号 E2、 F2等は、往路あるいは復路の一方のみ、ホログラムレンズ 5の回 折次数が 1次だけ異なる光により得られるものであるので、 dは、異なる次数によって 光ディスク側に実際にできる複数の焦点間の距離の半分の距離である。このような距 離 dを、その間に変化させたァクチユエータ駆動電流量、あるいは電圧によって除算 すればフォーカス感度を求めることができる。このようにフォーカス感度を測定する際 には、光ディスクは回転しても良いが、光ディスクの面ぶれによる誤差を避けるため、 回転しなレ、で静止させておくことが望まし!/、。

[0182] 上述のようにステップ S3にてフォーカス感度を求めた後、次のステップ S4では、一 且対物レンズ 6を光ディスクから離す。そして光ディスクを回転しながら、再び対物レ ンズ 6を光ディスクに近づける。そして次のステップ S5では、受光素子 9から得られる 信号レベルが前記 LCを越えた時点で、次のステップ S 6へ移る。

[0183] ステップ S6では、一定量 DOだけさらに対物レンズ 6を光ディスクへ近づける。距離 DOは、フォーカス制御範囲を存在させない範囲である。距離 DOは、先に取得した距 離 d力 決めること力 Sできる。光ディスクの保護基板厚を T、その屈折率を ηとする。例 えば波長が 405nm、光ディスクの保護基板の材質がポリカーボネートであれば、 ま 1. 6程度である。距離 DOは、信号 G2を検出したところからであれば、計算上では、 D0=T/n—(3d)である。し力、し距離 DOを設ける目的は、前記信号 G2の次に現れ る信号 H2に対して誤ってフォーカス制御を開始しないようにするためだけであるので 、信号 F2を検出したところからであってもよい。その場合、距離 DOは、 DO〉 2dとす ればよい。以上から、 DOは、

2d< D0<T/n—(3d)の範囲であればよい。

[0184] なお、信号 H2にフォーカス制御を誤って行ったとしても、その後、一旦フォーカス 制御を切って、さらに対物レンズ 6を光ディスク側へ近づけるなどの対策も可能である ので、ステップ S6を省略することも可能である。

[0185] 次に、ステップ S3において求めたフォーカス感度 kを元に、ステップ S7〜S10にお いて、フォーカス制御を行う信号 D1をサーチするための対物レンズ 6の移動量の上 限を決定する。サーチする距離 DSは、信号 E2を検出した位置からであれば、 DS > T/n- (d)となる。尚、ここで T, n, dは、上述の通りである。また、信号 G2を検出し た位置からであれば、最低限、 DS〉T/n— (3d)となる。但し、光ディスクの面ぶれ など誤差要因もあるため、実際の距離 DSは、計算値よりも僅かに大きく設定する必 要がある。保護基板厚 Tの光ディスクの再生時における、対物レンズ 6の表面と、光 ディスクの表面との間隔をワーキングディスタンス WDとすると、前記僅かに大きく設 定する距離を WD未満に設定すれば、光ディスクと対物レンズ 6との接触を避けること 力 Sできる。つまり、距離 DSは、最大限、 DS <T/n— (d) +WDとなる。但し、実際に は、上述の、光ディスクの面ぶれなどの誤差要因による光ディスクと対物レンズ 6との 接触を確実に避ける必要があるから、前記僅かに大きく設定する量は、 WDの 1/3 程度が望ましいので、

DS <T/n- (3d) +WD/3とすることが望ましい。

[0186] 以上より、フォーカス制御を行う信号 D1をサーチして対物レンズ 6を移動する移動 量の上限の距離 DSは、 T/n- (3d) < DS <T/n-d + WD

あるいはより狭!/、範囲で考えれば

T/n-d< DS <T/n- (3d) +WD/3

となる。

[0187] ステップ S7〜S10では、対物レンズ 6をディスクへ近づけながら（S7)、受光素子 9 力、ら得られる信号レベルをモニタして、閾値 LEを越えたときには（S8)、フォーカス制 御を開始する（S9)。一方、ステップ S8において、前記信号レベルが閾値 LEに達し なレ、場合には、受光素子 9から得られる信号レベルが上述の閾値 LCを超えた時点 力、らの対物レンズ 6の移動量を前記距離 DSと比較する（S 10)。該移動量が距離 DS に達していなければ、再度、ステップ S7へ戻る。一方、前記移動量が距離 DSに達し ていれば、ステップ S 11へ移る。

[0188] ステップ S11に移行するということは、距離 DSを対物レンズ 6が移動する間に、閾 値 LEを越える信号が検出できなかった場合である。よって、ステップ S11では、閾値 LEを低く設定する。例えば、従前の 2/3程度に設定する。そしてステップ S 12に移 行する。ステップ S 12に移行した段階では、対物レンズ 6は、既に光ディスクの表面に 近接している。よって、ステップ S 12では、それまでとは逆の方向に、つまり対物レン ズ 6を光ディスクから離す方向へ移動させながら、受光素子 9から得られる信号レべ ルをモニタする。そしてステップ S 13において、モニタしている信号レベルが閾値 LE を超えたか否かを判断し、超えた時点でフォーカス制御を開始する（S14)。一方、信 号レベルが閾値 LEに達していなければ、ステップ S 5へ戻る。

[0189] 上述のようにして、対物レンズ 6が光ディスクへ接触することを回避しながら、フォー カス制御を開始することができる。なお、ステップ S6では、迅速にフォーカス制御を開 始するために、対物レンズ 6は高速に移動することが好ましいが、ステップ S7以降で は、前記信号レベルが高い状態を見逃さぬよう、対物レンズ 6の移動速度を下げるこ とが望ましい。

[0190] また、光学ヘッド 30, 40は、光ディスクの保護基板厚に応じて収束光学系の球面 収差量を変化させるため、コリメートレンズ 4を光軸方向へ移動させる機構を備えるこ とが望ましい。その場合、上述のステップ S2において、光ディスクの保護基板厚が 0. lmmよりも厚いと判断してステップ S3へ移る間にて、つまりステップ S2とステップ S3 との間にて、 + 1次回折光の球面収差量が 0. 6mmに適するようにコリメートレンズ 4 を移動させることが望ましい。これによつて、信号 D1の振幅を最大にすることができ、 より安定してフォーカス制御を開始することが可能になる。

[0191] (実施の形態 5)

図 15は本発明の一実施の形態におけるコンピュータの概略構成図である。

[0192] 図 15において、コンピュータ 500は、実施の形態 4の光ディスク装置 400と、情報の 入力を行うためのキーボードあるいはマウス、タツチパネルなどの入力装置 501と、入 力装置 501から入力された情報や、光ディスク装置から読み出した情報などに基づ いて演算を行う中央演算装置（CPU)などの演算装置 502と、演算装置 502によって 演算された結果などの情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンタなどの出 力装置 503を備える。

[0193] コンピュータ 500は、実施の形態 4の光ディスク装置 400を備えるので、異なる種類 の光ディスクを、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができるため、広い用 途に適用できる効果を有する。

[0194] (実施の形態 6)

図 16は本発明の一実施の形態における光ディスクプレーヤの概略構成図である。

[0195] 図 16において、光ディスクプレーヤ 600は、実施の形態 4の光ディスク装置 400と、 光ディスク装置 400から得られる情報信号を画像信号に変換する情報から画像への 変換装置 (例えばデコーダ 601 )を備える。

[0196] なお、本光ディスクプレーヤ 600は、 GPS等の位置センサーや中央演算装置（CP

U)を加えることによりカーナビゲーシヨンシステムとしても利用可能である。また、また

、液晶モニタなどの表示装置 602を加えた形態も可能である。

[0197] 光ディスクプレーヤ 600は、実施の形態 4の光ディスク装置 400を備えるので、異な る種類の光ディスクを、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができるため、広 い用途に適用できる効果を有する。

[0198] (実施の形態 7)

図 17は本発明の一実施の形態における光ディスクレコーダの概略構成図である。 [0199] 図 17において、光ディスクレコーダ 700は、実施の形態 4の光ディスク装置 400と、 画像情報を光ディスク装置 400によって光ディスクへ記録する情報信号に変換する 画像から情報への変換装置 (例えばエンコーダ 701)を備える。望ましくは、光デイス ク装置 400から得られる情報信号を画像情報に変換する情報力も画像への変換装 置（デコーダ 702)も備えることにより、記録した画像を再生することも可能となる。な お情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンタなどの出力装置 703を備え てもよい。

[0200] 光ディスクレコーダ 700は、実施の形態 4の光ディスク装置 400を備えるので、異な る種類の光ディスクを、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができるため、広 い用途に適用できる効果を有する。

産業上の利用可能性

[0201] 本発明の光学ヘッドは、それぞれ異なる複数の光ディスクに対して、良好に記録ま たは再生が可能である。また本発明の光ディスク装置や、その光ディスク装置を備え たコンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダは、異なる種類の光ディスク を、それぞれ良好に記録または再生を行なうことができるため、広い用途に適用でき る効果を有する。

[0202] なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより 、それぞれの有する効果を奏するようにすること力 Sできる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載され ているが、この技術の熟練した人々にとつては種々の変形や修正は明白である。そ のような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限り において、その中に含まれると理解されるべきである。

又、 2006年 12月 8日に出願された、 日本国特許出願 Νο·特願 2006— 331534 号、及び 2006年 12月 29日に米国に出願された、米国仮特許出願 No. 60/8776 06号の明細書、図面、特許請求の範囲、及び要約書の開示内容の全ては、参考と して本明細書中に編入されるものである。

Claims

請求の範囲

[1] 光源と、

前記光源から出射されたレーザ光を回折させ、複数の次数の回折光を発生させる 回折素子と、

nと mを整数として、

前記回折素子で発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情報記録面に収 束させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる対物レンズ と、

前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体の情報記 録面で反射されたレーザ光を集光させる集光レンズと、

前記集光レンズで集光されたレーザ光を受光し、それぞれフォーカス誤差信号を 生成する受光部と、を具備し、

前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録媒 体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、

前記第 1の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の 回折光が前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と、

前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が n次と は異なる回折光が前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置とが 、異なる光学ヘッド。

[2] 前記 nと mとはそれぞれ異なる整数であり、

前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と、前記第 2の情報記 録媒体の情報記録面とのそれぞれに、前記光源から出射された同じ波長のレーザ光 を収束させる、請求項 1記載の光学ヘッド。

[3] 前記 nと mとは同じ整数であり、

前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と、前記第 2の情報記 録媒体の情報記録面とのそれぞれに、前記光源から出射された異なる波長のレーザ 光を収束させる、請求項 1記載の光学ヘッド。

[4] 前記 nと mとはそれぞれ異なる整数であり、 前記対物レンズは、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面と、前記第 2の情報記 録媒体の情報記録面とのそれぞれに、前記光源から出射された異なる波長のレーザ 光を収束させる、請求項 1記載の光学ヘッド。

[5] 前記第 2の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が m次かつ復路が m次 の回折光が、前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と、 前記第 2の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が m次と は異なる回折光が、前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と 力 異なる、請求項 1記載の光学ヘッド。

[6] 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を tl、

前記第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2として、 tl <t2であって 前記対物レンズは、

0次回折光を前記第 1の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、

+ 1次回折光を前記第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる、請求項 2記 載の光学ヘッド。

[7] 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が 0次かつ復路が 0次の 回折光力 前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と、 前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路のうち片方力 so次でもう片 方が 1次の回折光力 s、前記集光レンズによって集光される前記受光部における位 置とが、異なる請求項 2記載の光学ヘッド。

[8] 第 1の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を tl、

第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2、

基板の屈折率を n、

第 1の情報記録媒体の情報記録面の第 1保護基板厚: tl—Ll

第 1の情報記録媒体の情報記録面の第 2保護基板厚: tl—L2

第 1の情報記録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD1、

第 2の情報記録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD2、

土 1次回折光の焦点位置隔差 k、 として、

WD1-WD2≠ (t2-tl-2Xtl_Ll)/n-k

および

WD1-WD2≠ (t2-tl-2Xtl_L2)/n-k

を満たす、請求項 7記載の光学ヘッド。

[9] さらに、

WD1-WD2< (t2-tl-2Xtl_Ll)/n-k

を満たす、請求項 8記載の光学ヘッド。

[10] 前記第 2の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が + 1次かつ復路が + 1 次の回折光が、前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置と、 前記第 2の情報記録媒体の表面で反射した、往路が 1次かつ復路が 1次の回 折光が、前記集光レンズによって集光される前記受光部における位置とが異なる、請 求項 2記載の光学ヘッド。

[11] 第 1の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を tl、

第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2、

基板の屈折率を n、

第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚： t2_ra

第 1の情報記録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD1、

第 2の情報記録媒体を記録または再生する際の作動距離を WD2、

土 1次回折光の焦点位置隔差 k、

として、

WD1-WD2≠ (2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn)—k

を満たすことを特徴とする、請求項 10記載の光学ヘッド。

[12] さらに、

WDl-WD2>(2Xt2-2Xtl-t2_ra)/(2Xn)—k

を満たす、請求項 11記載の光学ヘッド。

[13] 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を tl、

前記第 2の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚を t2として、 tl <t2であって 前記対物レンズは、

+ 1次回折光を前記第 1の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、

0次回折光を前記第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる、請求項 2記載 の光学ヘッド。

[14] 前記対物レンズは、前記回折素子が一体化された回折構造を備えた対物レンズで ある、請求項 1記載の光学ヘッド。

[15] 前記対物レンズの有効領域は、回折構造を備えた第 1の領域と回折構造を備えな い第 2の領域とを有する請求項 14記載の光学ヘッド。

[16] 前記対物レンズの有効領域は、所定の回折構造を前記対物レンズの光軸を含む 内周領域に形成した第 1の回折領域と、前記第 1の回折領域の回折構造とは異なる 回折構造を前記第 1の領域の周辺に形成した第 2の回折領域とを有する請求項 14 記載の光学ヘッド。

[17] 前記回折素子と前記対物レンズは、別体である、請求項 1記載の光学ヘッド。

[18] 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面の反射率 Rlrと表面反射率 Rlsとして、

0. 5≤Rlr/Rls≤3. 0

を満たす、請求項 1記載の光学ヘッド。

[19] 前記第 1の情報記録媒体の情報記録面は、複数の情報記録面を備えた、請求項 1 8記載の光学ヘッド。

[20] 光源から出射されたレーザ光を回折させ、複数の次数の回折光を発生させる回折 構造を備え、

nと mを整数として、

前記回折構造によって発生した n次の回折光を第 1の情報記録媒体の情報記録面 に収束させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録面に収束させる対物レ ンズであって、

前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録媒 体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、

前記第 1の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の 回折光が、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体 の情報記録面で反射されたレーザ光を集光させる集光レンズによって集光される位 置と、

前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が n次と は異なる回折光が、前記集光レンズによって集光される位置とが、異なる対物レンズ

〇

[21] 光源から出射されたレーザ光を回折させ、複数の次数の回折光を発生させる回折 構造を備え、

nと mを整数として、

対物レンズによって、前記回折構造によって発生した n次の回折光を第 1の情報記 録媒体の情報記録面に収束させ、 m次の回折光を第 2の情報記録媒体の情報記録 面に収束させる回折素子であって、

前記情報記録媒体で反射される前のレーザ光の光路を往路とし、前記情報記録媒 体で反射された後のレーザ光の光路を復路として、

前記第 1の情報記録媒体の情報記録面で反射した、往路が n次かつ復路が n次の 回折光が、前記第 1の情報記録媒体の情報記録面または前記第 2の情報記録媒体 の情報記録面で反射されたレーザ光を集光させる集光レンズによって集光される位 置と、

前記第 1の情報記録媒体の表面で反射した、往路と復路の少なくとも一方が n次と は異なる回折光が、前記集光レンズによって集光される位置とが、異なる回折素子。

[22] 光学ヘッドと、情報記録媒体を回転駆動するためのモータと、前記光学ヘッド及び 前記モータを制御する制御部とを備えた光ディスク装置であって、

前記光学ヘッドが請求項 1に規定される光学ヘッドであることを特徴とする光デイス ク装置。

[23] 光源と、前記光源から出射されたレーザ光を情報記録媒体の情報記録面に収束さ せる対物レンズと、前記情報記録面で反射されたレーザ光を受光しフォーカス誤差 信号を生成する受光部と、前記対物レンズをフォーカス方向へ移動するァクチユエ一 タとを有する光学ヘッドと、 前記光学ヘッドを制御する制御部と、

を備えた光ディスク装置であって、

前記制御部は、前記ァクチユエータへ供給する電流又は電圧と前記対物レンズの 移動量との関係であるフォーカス感度を元に前記対物レンズの移動量を求め、かつ 前記情報記録媒体へ近づく方向への前記対物レンズの移動に伴い得られるフォー カスエラー信号が閾値を超えたときにフォーカス制御を開始する、

光ディスク装置。

[24] 当該光ディスク装置は、前記フォーカス感度を記憶したメモリをさらに備え、上記制 御部は、前記メモリから前記フォーカス感度を読み出す、請求項 23記載の光ディスク 装置。

[25] 前記制御部は、前記フォーカスエラー信号を利用して前記フォーカス感度を測定 する、請求項 23記載の光ディスク装置。