(57)【要約】【課題】異なる波長の光ビームを用いて異なる種類の光ディスクの記録あるいは再生を行う、または、樹脂対物レンズの温度変化に対する球面収差変化を低減する。【解決手段】ＮＡの大きな対物レンズを用いて高密度光ディスクの記録あるいは再生を行う光ヘッド装置において、ＤＶＤやＣＤなどの従来型光ディスクの記録あるいは再生も行うために階段状断面形状を用いる。青色光に対して光路長が１波長以上、赤色光と赤外光に対しては光路長が１波長未満となる段差を利用し、青色光に対して、赤色光と赤外光に逆の作用を与え互換を実現する。上記光学素子は対物レンズと一体にして、トラッキングサーボ追従を行う。【選択図】図１
2010040136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、
前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、
前記第１の段差は
波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、
波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、
前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものであり、
前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、
前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、
前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、
前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、
ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項２】
請求項１記載の複合対物レンズであって、前記第１の段差は約５００ｎｍであって、
波長λ１の青色光に対して約１．２５波長の光路差を与え、
波長λ２の赤色光に対して約０．７５波長の光路差を与える段差であることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項３】
光学素子と屈折型レンズからなる樹脂製の複合対物レンズであって、
波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、
前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、
前記段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、
温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、
温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項４】
光学素子と屈折型レンズからなる請求項１記載の複合対物レンズであって、
前記複合対物レンズは樹脂製であって、
波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、
前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、
前記第２の段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、
温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、
温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項５】
請求項４記載の複合対物レンズであって、前記第２の段差が、
前記内周部に形成する段差は前記特定の温度において、
波長λ１の青色光に対して約５波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項６】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、
前記内周部をさらに、中心を含む最内周部とその周辺の中周部に領域分割し、
最内周部を通った波長λ３の赤外光を、基材厚ｔ３を通して集光させ、
ｔ２＜ｔ３であることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項７】
請求項５記載の複合対物レンズであって、前記第２の段差が、
前記最内周部に形成する段差は前記特定の温度において、
波長λ１の青色光に対して約１０波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項８】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、
前記外周部は段差のない非球面形状であることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項９】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、
前記外周部には鋸歯形状の回折格子を形成し、前記鋸歯形状の高さは波長λ１の青色光に対して約１波長の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項１０】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、
前記外周部には前記波長λ１の青色光に対して波長の略整数倍の光路差を与える高さの段差を形成することを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項１１】
請求項１０記載の複合対物レンズであって、前記最外周部に形成する段差の高さは、Ｎを整数として、前記波長λ１の青色光に対して波長の略Ｎ倍の光路差を与える高さの段差であって、前記Ｎは５の倍数以外の整数であることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項１２】
請求項３または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、
前記第２の段差によって、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、
温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減し、
温度変化３０℃あたりの３次球面収差変化量を６０ｍλ以下、５次球面収差変化量を３０ｍλ以下とすることを特徴とする複合対物レンズ。
【請求項１３】
光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームを受けて光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する請求項１〜１２記載のいずれかの複合対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器とを具備することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の光ヘッド装置と、
光ディスクを回転するモーターと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モーターや対物レンズやレーザー光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置。
【請求項１５】
光ヘッド装置と、
光ディスクを回転するモーターと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モーターや対物レンズやレーザー光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置であって、
前記光ヘッド装置は、
波長λ１の青色光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射される光ビームを受けて基材厚ｔ１の基材を通して光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する請求項３または４記載のいずれかの複合対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器と、前記対物レンズを光軸方向に駆動して前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせするアクチュエーターを具備し、
前記光検出器から、焦点誤差信号を検出するための電気信号を検出し、
温度変化による前記複合対物レンズの焦点距離変化は、前記アクチュエーターによって前記対物レンズを光軸方向に駆動することによって、前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせすることを特徴とする光情報装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、
情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、
前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えた光ディスクシステム。
【請求項１７】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクシステム。
【請求項１８】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、
画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクシステム。
【請求項１９】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、
外部との情報のやりとりを行う入出力端子を備えた光ディスクシステム。
【請求項２０】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、前記光情報装置を搭載する車体と、前記車体を動かすための動力を発生する動力発生部を備える光ディスクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光ディスクなどの光情報媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置及び光情報装置および、光情報装置における記録再生方法、そして、これらを応用した光ディスクシステムに関するもの、そしてまた、前記光ヘッド装置に用いる対物レンズや光学素子、および、対物レンズと光学素子の複合した複合対物レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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と用途を拡張しつつ、実用化されてきている。微小に絞られた光ビームを介して、光ディスクへの情報記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行される機能は、回折限界の微小スポットを形成する集光機能、光学系の焦点制御（フォーカスサーボ）とトラッキング制御、及びピット信号（情報信号）検出に大別される。
【０００３】
近年、光学系設計技術の進歩と光源である半導体レーザーの短波長化により、従来以上の高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化のアプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る集光光学系の光ディスク側開口数（ＮＡ）を大きくすることが検討されている。その際、問題となるのが光軸の傾き（いわゆるチルト）による収差の発生量の増大である。ＮＡを大きくすると、チルトに対して発生する収差量が大きくなる。これを防ぐためには、光ディスクの基板の厚み（基材厚）を薄くすれば良い。
【０００４】
光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（ＣＤ）は赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ）、とＮＡ０．４５の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は１．２ｍｍである。第２世代のＤＶＤは赤色光（波長λ２は６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ）、とＮＡ０．６の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は０．６ｍｍである。そしてさらに、第３世代の光ディスクは青色光（波長λ１は３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ）、とＮＡ０．８５の対物レンズを使用し、ディスクの基材厚は０．１ｍｍである。
【０００５】
なお、本明細書中では、基板厚み（あるいは基材厚）とは光ディスク（または情報媒体）に光ビームの入射する面から情報記録面までの厚みを指す。
【０００６】
このように、高密度光ディスクの基板の厚みは薄くされている。経済性、装置の占有スペースの観点から、上記基材厚や記録密度の異なる光ディスクを記録再生できる光情報装置が望まれる。そのためには異なる基板の厚みの光ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた光ヘッド装置が必要である。
【０００７】
また、基材の厚いディスクを記録再生する場合には、ディスク表面より奥の方にある記録面上に光ビームを集光する必要があるので、焦点距離をより長くしなければならない。
【０００８】
基材厚０．６ｍｍで対応波長λ２（赤色光）の光ディスクと、基材厚０．１ｍｍで対応波長λ１（青色光）の光ディスクの互換再生や、互換記録を目的とする構成が開示されている。第１の従来例としては、波長選択位相板を対物レンズと組み合わせる構成を挙げることができる。これは、特開平１０−３３４５０４号公報（特許文献１）やＩＳＯＭ２００１のセッションＷｅ−Ｃ−０５（予稿集３０頁）（参考文献１）に開示されている。参考文献１に開示されている構成を、図２０と図２１を用いて説明する。図２０は、光ヘッド装置の概略構成を示している。波長λ１＝４０５ｎｍの青色光源を有する青色光学系５１より出射した平行光はビームスプリッター１６１及び波長選択位相板２０５を透過して、対物レンズ５０によって、基材厚０．１ｍｍの光ディスク１０（第３世代光ディスク）の情報記録面に集光される。光ディスク１０で反射した光は逆の経路をたどって青色光学系５１の検出器で検出される。波長λ２＝６５０ｎｍの赤色光源を有する赤色光学系５２より出射した発散光はビームスプリッター１６１で反射、波長選択位相板２０５を透過して、対物レンズ５０によって、基材厚０．６ｍｍの光ディスク１０（第２世代光ディスク：ＤＶＤ）の情報記録面に集光される。光ディスク１０で反射した光は逆の経路をたどって赤色光学系５２の検出器で検出される。
【０００９】
対物レンズ５０は平行光入射時に基材厚０．１ｍｍを透過して集光されるように設計されており、ＤＶＤ記録・再生の際は基材厚の違いによって球面収差が発生する。この球面収差を補正するため、赤色光学系５２より出射する光ビームを発散光にすると共に、波長選択位相板２０５を用いている。対物レンズに発散光を入射させると新たな球面収差が発生するので、基材厚の違いによって発生する球面収差をこの新たな球面収差でうち消すとともに、波長選択位相板２０５によっても波面を補正している。図２２に波長位相板２０５の平面図（ａ）と側面図（ｂ）を示す。位相板２０５は、波長λ１での屈折率をｎ１、ｈ＝λ１／（ｎ１−１）として、高さｈ、３ｈの位相段差２０５ａで構成される。波長λ１の光に対しては、高さｈにより生じる光路差は使用波長λ１であり、位相差２πに相当するため、位相差０と同じである。このため、位相分布に影響を与えず、光ディスク９の記録再生には影響を与えない。一方、波長λ２の光に対しては、波長λ２での位相板２０６の屈折率をｎ２とすると、ｈ／λ２×（ｎ２―１）≒０．６λ、すなわち波長の整数倍ではない光路差を生じる。この光路差による位相差を利用して、先に述べた収差補正を行っている。
【００１０】
第２の従来例としては、屈折型の対物レンズと回折素子を組み合わせる構成が開示されている。特開２００４−０７１１３４号公報（特許文献２）は、ＮＡの大きな対物レンズを用いて高密度光ディスクの記録あるいは再生を行う光ヘッド装置において、ＤＶＤなどの従来型光ディスクの記録あるいは再生も行うために鋸歯状回折素子を用いる。青色に対して鋸歯高さは光路長２λとし、２次回折光を使用。赤色は１次回折を発する。ブレーズ方向は凸レンズ型とし、屈折レンズの色収差補正を行う。このとき赤色の方が回折次数が低いため、相対的に凹レンズ作用となり、ワーキングディスタンスを大きくできると言う効果を得ている。また、特許文献２には格子断面形状は階段状断面形状であって、前記階段状断面形状の１段差は単位段差の整数倍であって、その単位段差を、波長λ１の第一光ビームに対して約１．２５波長の光路差を与える段差とする図２３（ａ）の構成も開示されている。波長λ１は３９０ｎｍ〜４１５ｎｍであって、格子の一周期は前記回折素子の外周側から光軸側に向かって前記段差ｄ１の０倍、１倍、２倍、３倍という順番の高さの階段状である。青色に対しては図２３（ｂ）のように格子形状と同じ方向に位相が変化して凸レンズ作用を発揮し、赤色に対しては図２３（ｃ）のように格子形状と逆の同じ方向に位相が変化して凹レンズ作用を発揮する。このため、青色に対しては屈折レンズの色収差補正効果がある。かつ、赤色では凹レンズ作用により、ワーキングディスタンス（対物レンズ表面と光ディスクの表面の間隔）を大きくできるという効果を得ている。
【００１１】
第３の従来例としては、赤外光源と対物レンズの間にリレーレンズを入れることによって、赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ）とＮＡ０．４５の対物レンズを使用し基材厚が１．２ｍｍの第１世代光ディスクの互換も実現する構成が、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３３４５０４号公報
【特許文献２】特開２００４−０７１１３４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８１０３４号公報
【非特許文献１】ＩＳＯＭ２００１のセッションＷｅ−Ｃ−０５（予稿集３０頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１および２は、いずれも赤色光（波長λ２は６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ）とＮＡ０．６の対物レンズを使用し基材厚が０．６ｍｍの第２世代光ディスク（以下ＤＶＤと表記する）と、青色光（波長λ１は３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ）とＮＡ０．８５の対物レンズを使用し基材厚が０．１ｍｍの第３世代光ディスク（以下ＢＤと表記する）の互換方法についてのみしか開示していない。また、特許文献３は、赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ）とＮＡ０．４５の対物レンズを使用し基材厚が１．２ｍｍの第１世代光ディスク（以下ＣＤと表記する）の互換方法も開示しているが、リレーレンズを必要とする。
【００１３】
また、互換を実現する素子は、対物レンズ表面に一体形成することが、部品点数削減によるコスト低減の観点から望ましいが、上記従来技術では位相板や回折素子が屈折型の対物レンズとは別個部品の構成例しか示されていない。互換を実現する素子を、対物レンズ表面に一体形成する際に生じる課題やその解決方法が示されていない。
【００１４】
さらに、対物レンズを安価に大量に生産するためには、対物レンズの材料は硝子よりも樹脂の方が望ましい。一般に樹脂の方が、原料が安いだけでなく、硝子よりも低い温度で成形可能なため、金型が長持ちする、成形時間が短い、といった理由により、製造原価を低くすることができるからである。ここで、高ＮＡの樹脂製対物レンズにおける大きな課題は、温度変化によって屈折率が変化することである。屈折率の変化はレンズ表面の屈折力が設計からずれることを意味し、球面収差を発生させる。収差は次数の低いものほど情報再生信号品質を大きく劣化させるため、３次球面収差が課題となる。
【００１５】
そこで本発明では上記の課題に鑑み、ＤＶＤとＢＤ望ましくはさらにＣＤも含めた互換再生を単一の複合対物レンズを用いて実現すること、あるいは、高い開口数の対物レンズを硝子より安価な樹脂レンズによって実現すること、あるいは、ＤＶＤとＢＤ望ましくはさらにＣＤも含めた互換再生を単一の樹脂製複合対物レンズによって実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では上述の課題を解決するため、以下のような対物レンズ、光ヘッド装置、光情報装置、コンピューター、光ディスクプレーヤー、カーナビゲーションシステム、光ディスクレコーダー、光ディスクサーバー等、を構成する。
【００１７】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、前記第１の段差は波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものであり、前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズ。
【００１８】
請求項１記載の複合対物レンズであって、前記第１の段差は約５００ｎｍであって、波長λ１の青色光に対して約１．２５波長の光路差を与え、波長λ２の赤色光に対して約０．７５波長の光路差を与える段差であることを特徴とする複合対物レンズ。
【００１９】
光学素子と屈折型レンズからなる樹脂製の複合対物レンズであって、波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、前記段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズ。
【００２０】
光学素子と屈折型レンズからなる請求項１記載の複合対物レンズであって、前記複合対物レンズは樹脂製であって、波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、前記第２の段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズ。
【００２１】
請求項４記載の複合対物レンズであって、前記第２の段差は、前記内周部に形成する段差は前記特定の温度において、波長λ１の青色光に対して約５波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２２】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、前記内周部をさらに、中心を含む最内周部とその周辺の中周部に領域分割し、最内周部を通った波長λ３の赤外光を、基材厚ｔ３を通して集光させ、ｔ２＜ｔ３であることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２３】
請求項５記載の複合対物レンズであって、前記第２の段差は、前記最内周部に形成する段差は前記特定の温度において、波長λ１の青色光に対して約１０波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２４】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、前記外周部は段差のない非球面形状であることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２５】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、前記外周部には鋸歯形状の回折格子を形成し、前記鋸歯形状の高さは波長λ１の青色光に対して約１波長の光路差を与える高さであることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２６】
請求項１または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、前記外周部には前記波長λ１の青色光に対して波長の略整数倍の光路差を与える高さの段差を形成することを特徴とする複合対物レンズ。
【００２７】
請求項１０記載の複合対物レンズであって、前記最外周部に形成する段差の高さは、Ｎを整数として、前記波長λ１の青色光に対して波長の略Ｎ倍の光路差を与える高さの段差であって、前記Ｎは５の倍数以外の整数であることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２８】
請求項３または４記載のいずれかの複合対物レンズであって、前記第２の段差によって、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減し、温度変化３０℃あたりの３次球面収差変化量を６０ｍλ以下、５次球面収差変化量を３０ｍλ以下とすることを特徴とする複合対物レンズ。
【００２９】
光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームを受けて光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する請求項１〜１２記載のいずれかの複合対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器とを具備しすることを特徴とする光ヘッド装置。
【００３０】
請求項１３記載の光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモーターと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モーターや対物レンズやレーザー光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置。
【００３１】
光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモーターと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モーターや対物レンズやレーザー光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置であって、前記光ヘッド装置は、波長λ１の青色光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射される光ビームを受けて基材厚ｔ１の基材を通して光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する請求項３または４記載のいずれかの複合対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器と、前記対物レンズを光軸方向に駆動して前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせするアクチュエーターを具備し、前記光検出器から、焦点誤差信号を検出するための電気信号を検出し、温度変化による前記複合対物レンズの焦点距離変化は、前記アクチュエーターによって前記対物レンズを光軸方向に駆動し、前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせすることを特徴とする光情報装置。
【００３２】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、情報を入力するための入力装置あるいは入力端子と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報に基づいて演算を行う演算装置と、前記入力装置から入力された情報や前記光情報装置から再生された情報や、前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力するための出力装置あるいは出力端子を備えた光ディスクシステム。
【００３３】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像へのデコーダーを有する光ディスクシステム。
【００３４】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換する画像から情報へのエンコーダーを有する光ディスクシステム。
【００３５】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、外部との情報のやりとりを行う入出力端子を備えた光ディスクシステム。
【００３６】
請求項１４または１５記載のいずれかの光情報装置と、前記光情報装置を搭載する車体と、前記車体を動かすための動力を発生する動力発生部を備える光ディスクシステム。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では上記の課題に鑑み、ＤＶＤとＢＤ望ましくはさらにＣＤも含めた互換再生を単一の複合対物レンズを用いて実現すること、あるいは、高い開口数の対物レンズを硝子より安価な樹脂レンズによって実現すること、あるいは、ＤＶＤとＢＤ望ましくはさらにＣＤも含めた互換再生を単一の樹脂製複合対物レンズによって実現することの、いずれか、を実現できるという効果を得ることができる。あるいは、安価なＢＤ機器、あるいは安価なＢＤとＤＶＤの互換機器、あるいは安価なＢＤとＤＶＤとＣＤの互換機器を実現できるという顕著な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における対物レンズ表面に形成する互換素子の原理、特に、互換素子断面を原理的に説明するための説明図である。図１（ａ）は互換素子断面の物質的形状を原理的に説明するための説明図である。ただし、実際には、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として、この形を重畳する。（ｂ）は、（ａ）に示した断面形状が青色光に与える位相変調量を示している。（ｃ）は、（ａ）に示した断面形状が赤色光に与える位相変調量を示している。
【００３９】
（ａ）において縦方向はレンズ材料の光軸方向の厚さ、あるいは高さを示している。ｎｂは、青色光ビームに対する素子材料の屈折率である。素子材料が、例えば、ポリオレフィン系の樹脂であれば、ｎｂ＝１．５２２程度のものがある。
【００４０】
１段差ｄ１は、青色光ビームに対して光路差が約１．２５波長、すなわち位相差が約２π＋π／２になる量、あるいは、これに近い量にする。例えば、単位段差ｄ１は、
ｄ１＝λ１／（ｎｂ−１）ｘ１．２５＝０．９７μｍとなる。
【００４１】
なお、小文字のｘを本願ではかけ算の記号として用いる。また、「光路差」は段差部分が空間である場合とレンズ材料である場合の、光路長の差を示す。
【００４２】
図１（ａ）は単位段差ｄ１によって生じる光路差が、青色波長λ１の１．２５倍であることを示している。単位段差ｄ１によって生じる光路差は、段差／（ｎｂ−１）なので、１．２５というのは段差／（ｎｂ−１）をλ１によって割り算した値である。（ｂ）、（ｃ）（ｄ）では単に、光路差／波長という形によって表記したが、整数部分を差し引いた以外は同様の意味である。
【００４３】
格子の段差をｄ１にすると、高さ（レベル）がｄ１の整数倍なる。このとき、この形状による青色光に対する位相変調量はそれぞれのレベルでは、２π＋π／２の整数倍となる。これは実質的に、図１（ｂ）に示すように位相変調量が一段あたりπ／２ずつ変化することになる。
【００４４】
一方赤色光ビームに対する素子材料の屈折率をｎｒとすると、レンズ材料がポリオレフィン系の樹脂ではｎｒ＝１．５０５程度のものがある。段差ｄ１によって赤色光ビームに発生する光路長差は、ｄ１ｘ（ｎｒ−１）／λ２≒０．７５。すなわち、波長の約３／４倍となり、位相変調量は一段あたり実質、約−π／２となる。
【００４５】
図１（ａ）のように、格子の高さをｄ１の整数倍にし、階段状の断面形状にすると、青色光ビームに対しては、図１（ｂ）のように位相変調量が一段あたりπ／２ずつ変化する。すなわち光路差はλ１の＋１／４ずつ変化する。
【００４６】
一方、赤色光ビームに対しては、ｄ１の段差を重ねていくと、図１（ｃ）のように位相変調量が一段あたり−π／２ずつ変化する。すなわち光路差はλ２の−１／４ずつ変化する。青色光では位相変化量が正であるのに対して、赤色光では位相変化量が負であるのは、青色光とは逆の効果を、赤色光が段差から受けていることを示す。
【００４７】
例えば、図１（ａ）のように対物レンズの内周側ほどレンズ材料部分が厚くなるような段差を形成すると、青色光は内周側ほど光路差が長くなる。一方赤色光では逆に内周側ほど光路差が短くなる。位相段差を形成する間隔を適宜設計して、青色光に凸レンズ作用を及ぼすように構成すると、赤色光には凹レンズ作用が及ぶ。すると、青色光の焦点位置が対物レンズに近づく一方、赤色光の焦点位置が対物レンズから離れる。これによって、赤色光をより厚い基材を通して情報記録面へ収束させることができるという効果がある。
【００４８】
本願の図１（ａ）では、特許文献２の特開２００４−０７１１３４号公報に開示され従来例として図２３（ａ）に示した階段状断面形状を、同じ方向へ段をのばしていく。従来例のように一定の段差毎に元の高さに戻して繰り返すことはしない。従って、本願の図１（ａ）は、階段格子は一定段数毎に周期構造を持つ回折素子としてではなく、階段状に位相を変化させる素子として働く。
【００４９】
本願の折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状は図２のように、対物レンズ１４１の表面に、互換素子１３１として直接一体成形することが容易である。容易である理由を、図３を用いて説明する。図３は図２に示した対物レンズの互換素子１３１部分を作製するために用いる金型の例である。対物レンズ１４１は図２の下方に向かって飛び出す凸形状なので、対物レンズの互換素子１３１部分を作製するために用いる金型は図２の下方に向かってへこんだ凹面形状になっている。また、互換素子１３１を対物レンズ上で、内周側ほど厚くなる階段形状にする場合、金型１４０１は内周側をより深く凹ませることになる。このような形状であれば、切削工具１４０２によって作成することが可能である。切削工具１４０２は１４０２Ａ側を切り立った形状とし、１４０２Ａ側によって階段の切り立った段差部分を形成する。切削工具１４０２が欠けたり、折れたりすることを防止するためには切削工具１４０２の強度が必要なので、１４０２Ｂ側は、傾斜させて、先端から離れるほど太い形状にすることが望ましい。１４０２Ｂ側を太くしても中心線１４０１Ｃから外側へ向かう方向では、段差はすべて外側を浅くする形なので、すべて１４０２Ａ側によって、形成できる。もし、外側が深くなる方向の形状があると、工具の１４０２Ｂ側を使用しなければならず、切り立った形状ができない。切り立った形状ができなければ、設計通りの位相変調を実現できないため、光利用効率の低下や、不要光発生などの課題が生じる。本願では単調に厚さの変化する階段形状とすることにより、設計通りの段差形状を実現できるという効果を得ることができる。図３において、中心線１４０１Ｃを中心軸として、金型１４０１を回転しながら切削することによって、金型全体を同心円状に形成できるので、上記では中心線１４０１Ｃよりも右側について説明を述べた。
【００５０】
再び図２に戻る。少なくとも図２の領域１３１Ｂには、図１（ａ）に示した階段形状を形成する。赤色光を光ディスク１０の記録面１０１に集光する開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ，  ＮＡ）をＮＡ２として、ＮＡ２を少なくとも０．６以上確保するために図２に示した内周領域１３１Ｂは赤色光６２を、基材厚ｔ２を透して集光できるよう設計する。また、光ディスク９の記録密度を、光ディスク１０の記録密度より高くするため、青色光６１の集光スポットを光ディスク９の記録面９１に形成する際の開口数をＮＡ１として、ＮＡ１をＮＡ２より大きく、０．８５以上にするため、領域１３１Ｂと領域１３１Ｆを通る青色光６１を、基材厚ｔ１を通して集光できるように設計する。
【００５１】
言い換えると内周部１３１Ｂは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２の共用領域、外周部１３１Ｆは基材厚ｔ１の専用領域である。外周部１３１Ｆは、内周部と同じ階段を形成して、基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は大きな収差を生じて集光しないように設計すればよい。あるいはまた、外周部１３１Ｆには段差を形成せず、基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は大きな収差を生じて集光しないように設計してもよい。あるいはまた、外周部１３１Ｆには図４に示すように青色（波長λ１）に対して１λの光路差を生じる段差を形成する。この場合λ１では段差による位相差が実質生じないので、段差を形成しないのと同じように基材厚ｔ１を通すと青色光が集光される一方、赤色光には波長の０．６倍程度の位相差を段差が生じるため大きな収差となり、厚みｔ２の基材を通しても集光しないという条件を実現できる。あるいは外周部１３１Ｆには鋸歯状の回折格子を形成し、基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は集光しないように設計してもよい。このばあい鋸歯の高さを、図５（ａ）のように青色（波長λ１）に対して１λの光路差を生じる高さにすれば青色光に対しては（ｂ）のように高さ１波長になるので、１次回折光の回折効率が大きくなって基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、赤色光に対しては（ｃ）のように鋸歯の高さが波長の０．６倍程度しかないので、光量が１次回折光と０次回折光に分散し、一点に集光されず、開口制限効果を得ることができる。
【００５２】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、前記第１の段差は波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものあるいは、段差の構成する階段形状が登る一方、あるいは下る一方であり、前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズである。
【００５３】
そして、前記第１の段差は約５００ｎｍであって、波長λ１の青色光に対して約１．２５波長の光路差を与え、波長λ２の赤色光に対して約０．７５波長の光路差を与える段差であることを特徴とする。
【００５４】
（実施の形態２）
対物レンズを構成する材料としては、ガラスと樹脂（プラスチック）がよく利用される。ガラスは温度変化に対する特性変化が少ないので、安定に性能を得ることができる。一方樹脂は、ガラスに比べて低い温度でも形状を変えることができ、製造にかかる費用を低く抑えることができる。また、樹脂は軽量という長所もある。しかし、樹脂はガラスに比べると温度が変化するのに伴って、屈折率が１０倍程度変化する点が短所である。特に高い開口数の対物レンズを樹脂によって構成すると、温度が変わると屈折率が変化し、球面収差が変化することが課題となる。青色光を用いるＢｌｕｅ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）とよばれる光ディスクシステムでは開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）を０．８５以上にして、高い記録密度の情報再生を実現している。ＢＤ用の開口数０．８５以上の対物レンズを樹脂レンズによって構成する場合、温度変化時の球面収差変化は低く抑えることが望ましい。特に、球面収差を次数ごとに分解して、次数の低い３次の球面収差を低く抑えることが望ましい。最も次数の低い球面収差はパワー成分、すなわち、レンズ作用であるが、これは、光ピックアップの焦点制御機構によって、１ｍｓ程度の短時間の間に低減される。また、ＢＤ用光ピックアップは３次球面収差の補正手段は具備するが、３次球面収差の変化量を１ｍｓ以内に検出する球面収差検出信号を得ようとすると、光検出器を含む光ピックアップの検出光学系が複雑になり、大型化、高額化につながるため、具備しないことが多い。３次の球面収差は、光ピックアップに温度センサを備えておき、温度センサの出力に応じて球面収差補正手段を駆動して補正する場合が多い。すなわち、直接球面収差を検出するのではなく温度センサ出力に応じたオープンループ制御を行うため、１ｍｓ以内のリアルタイムの補正ではなく、１ｍｓより長い時間をかけて、精度の低い補正を行う。従って、温度変化に伴って３次の球面収差が温度変化に伴って変化する量は低く抑えることが望ましい。具体的には３０℃あたりの３次球面収差の変化量は、７０ｍλ以下であることが望ましい。７０ｍλ、あるいはλ／１４はいわゆるマーシャル・クライテリア（Ｍａｒｅｃｈａｌ  ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）に相当する。
【００５５】
焦点距離１．３ｍｍ、開口数０．８６の対物レンズを、ポリオレフィン樹脂によって構成した。このとき、温度が３０℃度変化すると１３０ｍλ程度の３次球面収差変化が生じた。そこで、図６のように、特定の温度で青色波長λ１の整数倍の光路差を生じる段差を樹脂対物レンズの表面に設ける。図６では、段差が生じさせる光路差が青色波長λ１の５倍の場合を例示したが、特に５倍に限定するものではない。整数倍であることが条件であり、設計条件によって５倍以外の数値、例えば６倍、４倍なども可能である。
【００５６】
段差の高さが、物質的な長さではｄ５であるとすると、この段差が生じる光路差は、
ｄ５ｘ（ｎ５−１）、
によって与えられる。ここでｎ５はレンズ材料の屈折率である。温度の変化によってレンズ材料の屈折率が変化することにより、段差の生じる光路差が変化する。この変化を利用して、屈折面での屈折角度変化によって生じる球面収差、特に３次の球面収差を低減する。
【００５７】
青色の温度変化時における球面収差の抑圧を実現するための図６の段差は、同じ方向に厚みを単調増加、または、単調減少させることが望ましい。こうすることによって、実施の形態１において説明したように、折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状に、図６がなり、対物レンズの表面に、直接一体成形することが容易になるという効果を得ることができる。容易である理由は図３を用いて実施の形態１の中で、説明したとおりである。
【００５８】
光学素子と屈折型レンズからなる樹脂製の複合対物レンズであって、波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、前記段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズである。
【００５９】
なお、温度変化３０℃あたりの３次球面収差変化量を６０ｍλ以下、５次球面収差変化量を３０ｍλ以下とすることがより望ましい。
【００６０】
光情報装置としては、光ヘッド装置と、光ディスクを回転するモーターと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記モーターや対物レンズやレーザー光源を制御および駆動する電気回路を具備する光情報装置であって、前記光ヘッド装置は、波長λ１の青色光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射される光ビームを受けて基材厚ｔ１の基材を通して光ディスクの記録面上へ微小スポットに集光する複合対物レンズと、前記光ディスクの記録面上で反射した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器と、前記対物レンズを光軸方向に駆動して前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせするアクチュエーターを具備し、前記光検出器から、焦点誤差信号を検出するための電気信号を検出し、温度変化による前記複合対物レンズの焦点距離変化は、前記アクチュエーターによって、前記対物レンズを光軸方向に駆動することで、前記微少スポットを前記光ディスクの記録面上へ焦点あわせすることを特徴とする光情報装置が望ましい。
【００６１】
（実施の形態３）
本実施例は、実施の形態１に開示した互換と、実施の形態２に記載の、温度変化によって生じる、樹脂対物レンズの球面収差の抑圧とを、同時に実現するものである。ここで、互換とは、青色光による基材厚ｔ１を通した集光と、赤色光による基材厚ｔ２を通した集光の両方を実現すること、いわばＢＤとＤＶＤの互換を指す。
【００６２】
本実施例を図７と図８を用いて説明する。図７は本発明の実施の形態３における対物レンズ表面に形成する互換素子の原理、特に、互換素子断面の物質的形状を原理的に説明するための説明図である。ただし、実際には、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として、この形を重畳する。図７（ａ）は、実施の形態１において、図１に開示した互換を実現するための互換素子断面の物質的形状である。図７（ｂ）は実施の形態２に記載の、温度変化によって発生する樹脂対物レンズの球面収差を抑圧るための、素子断面の物質的形状と類似のものである。図６において説明したように、特定の温度で青色波長λ１の整数倍の光路差を生じる段差である。図７（ｃ）は、図７（ａ）と図７（ｂ）を重畳したものである。実施の形態３では、図７（ｃ）の断面形状を、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として重畳する。図７（ｃ）を構成する要素である図７（ｂ）は、実施の形態２の図６とは異なる点がある。図６では、段差が生じさせる光路差が特に任意の整数倍であることが条件であったが、図７（ｂ）は、段差が生じさせる光路差は、Ｎを整数として、波長λ１の５Ｎ倍であることが条件になる。このとき、図７（ｂ）の段差は波長λ２に対して３Ｎ倍の光路差を生じることになり、大きな収差を生まないからである。互換は図７（ａ）の形によって実現し、青色の温度変化時における球面収差の抑圧を図７（ｂ）の段差によって実現することが目的なので、赤色光の波長λ２に対しては、図７（ｂ）の段差は大きな収差を生まないことが望ましい。従って、図７（ｂ）の段差が生じさせる光路差は、Ｎを０以外の整数として、波長λ１の５Ｎ倍であることが望ましい。
【００６３】
そして、互換を実現するための図７（ａ）の形と、青色の温度変化時における球面収差の抑圧を実現するための図７（ｂ）の段差は、同じ方向に厚みを単調増加、または、単調減少させることが望ましい。こうすることによって、実施の形態１において説明したように、折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状に、図７（ｃ）がなり、対物レンズの表面に直接一体成形することが容易になるという効果を得ることができる。容易である理由は図３を用いて実施の形態１の中で、説明したとおりである。
【００６４】
本願の折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状は図８のように、対物レンズ１４２の表面に、互換素子１３２として直接一体成形することが容易である。
【００６５】
少なくとも図８の領域１３２Ｂには、図７（ｃ）に示した階段形状を形成する。赤色光を光ディスク１０に集光する開口数ＮＡ２を少なくとも０．６以上確保するために図８に示した内周領域１３２Ｂは、赤色光６２を、基材厚ｔ２を透して集光できるよう設計する。また、光ディスク９の記録密度を、光ディスク１０の記録密度より高くするため、青色光６１の集光スポットの開口数をＮＡ１として、ＮＡ１をＮＡ２より大きく、０．８５以上にするため、領域１３２Ｂと領域１３２Ｆを通る青色光６１を、基材厚ｔ１を通して集光できるように設計する。図８の領域１３２Ｂにおいて、１３２ｐおよび、１３２ｑは、図７（ｂ）の段差を示す。
【００６６】
また、言い換えると内周部１３２Ｂは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２の共用領域、外周部１３２Ｆは基材厚ｔ１の専用領域である。外周部１３２Ｆは、内周部と同じ階段を形成して、基材厚ｔ１を通すと青色光６１が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は大きな収差を生じて集光しないように設計すればよい。あるいはまた、外周部１３２Ｆには図７（ａ）の段差を形成せず、基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は大きな収差を生じて集光しないように設計してもよい。あるいはまた、外周部１３２Ｆには図４に示したように青色（波長λ１）に対して１λの光路差を生じる段差を形成する。この場合λ１では段差による位相差が実質生じないので、段差を形成しないのと同じように基材厚ｔ１を通すと青色光が集光される一方、赤色光には波長の０．６倍程度の位相差を段差が生じるため大きな収差となり、厚みｔ２の基材を通しても集光しないという条件を実現できる。あるいは外周部１３１Ｆには鋸歯状の回折格子を形成し、基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、基材厚ｔ２を通したときに赤色光は集光しないように設計してもよい。このばあい鋸歯の高さを、図５（ａ）のように青色（波長λ１）に対して１λの光路差を生じる高さにすれば青色光に対しては（ｂ）のように高さ１波長になるので、１次回折光の回折効率が大きくなって基材厚ｔ１を通すと青色光が集光され、赤色光に対しては（ｃ）のように鋸歯の高さが波長の０．６倍程度しかないので、光量が１次回折光と０次回折光に分散し、一点に集光されず、開口制限効果を得ることができる。外周部１３２Ｆには青色の温度変化時における球面収差の抑圧を実現するための図６の段差を、上記のいずれかの形に重畳してもよい。このとき、同じ方向に厚みを単調増加、または、単調減少させることが望ましく、これによって、対物レンズ１４２の表面に、互換素子１３２として直接一体成形することを容易にできる。
【００６７】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、前記第１の段差は波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものであり、前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズであって、前記複合対物レンズは樹脂製であって、波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、前記第２の段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズである。
【００６８】
そして、前記第２の段差は、前記内周部に形成する段差は前記特定の温度において、波長λ１の青色光に対して約５波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする。
【００６９】
（実施の形態４）
実施の形態１に加えて、さらに赤外光を厚みｔ３の基材厚を通して集光させる実施の形態を説明する。赤外光を集光する際の開口数はＮＡ３である。そして、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３、
である。
【００７０】
赤外光の開口数ＮＡ３が最も小さいため、対物レンズの最内周部分のみを、３波長それぞれ３種の基材厚を通して集光できるように互換する必要がある。本実施例では、最内周に、図９（ａ）に示すような階段形状を形成する。図９（ａ）は本発明の実施の形態４における対物レンズ表面に形成する互換素子の原理、特に、互換素子断面を原理的に説明するための説明図である。図９（ａ）は互換素子断面の物質的形状を原理的に説明するための説明図である。ただし、実際には、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として、この形を重畳する。（ｂ）は、（ａ）に示した断面形状が青色光に与える位相変調量を示している。（ｃ）は、（ａ）に示した断面形状が赤色光に与える位相変調量を示している。（ｄ）は、（ａ）に示した断面形状が赤外光に与える位相変調量を示している。
【００７１】
（ａ）において縦方向はレンズ材料の光軸方向の厚さ、あるいは高さを示している。１段差は、青色光ビームに対して光路差が約１．２５波長、すなわち位相差が約２π＋π／２になる量、あるいは、これに近い量にする。この点、図１（ａ）と同じである。
【００７２】
これは実質的に、図９（ｂ）に示すように位相変調量が一段あたりπ／２ずつ変化することになる。
【００７３】
一方赤色光ビームに対しては、位相変調量は一段あたり実質、約−π／２となる。
【００７４】
さらに赤外光ビームに対しては図９（ｄ）のように一段あたり光路差が、実質波長λ３の、約−０．３７５倍となり、位相変調量は一段あたり実質、約−０．７５πとなる。
【００７５】
図９（ａ）のように、格子の高さを１段差の整数倍にし、階段状の断面形状にすると、青色光ビームに対しては、図９（ｂ）のように位相変調量が一段あたりπ／２ずつ変化する。すなわち光路差はλ１の＋１／４ずつ変化する。
【００７６】
一方、赤色光ビームに対しては、ｄ１の段差を重ねていくと、図９（ｃ）のように位相変調量が一段あたり−π／２ずつ変化する。すなわち光路差はλ２の−１／４ずつ変化する。赤外光では前述のように、位相変調量が一段あたり波長λ３の約−０．３７５倍ずつ変化する。
【００７７】
青色光では位相変化量が正であるのに対して、赤色光や赤外光では位相変化量が負であるのは、青色光とは逆の効果を、赤色光や赤外光が段差から受けていることを示す。
【００７８】
例えば、図９（ａ）のように対物レンズの内周側ほどレンズ材料部分が厚くなるような段差を形成すると、青色光は内周側ほど光路差が長くなる。一方赤色光や赤外光では逆に内周側ほど光路差が短くなる。位相段差を形成する間隔を適宜設計して、青色光に凸レンズ作用を及ぼすように構成すると、赤色光や赤外光には凹レンズ作用が及ぶ。すると、青色光の焦点位置が対物レンズに近づく一方、赤色光や赤外光の焦点位置が対物レンズから離れる。これによって、赤色光や赤外光をより厚い基材を通して情報記録面へ収束させることができるという効果がある。
【００７９】
本願の図９（ａ）では、階段状断面形状を、同じ方向へ段をのばしていく。従来例のように一定の段差毎に元の高さに戻して繰り返すことはしない。従って、本願の図９（ａ）は、階段格子は一定段数毎に周期構造を持つ回折素子としてではなく、階段状に位相を変化させる素子として働く。
【００８０】
本願の折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状は図１０のように、対物レンズ１４３の表面に、互換素子１３３として直接一体成形することが容易である。容易である理由は図３を用いて実施の形態１の中で、説明したとおりである。
【００８１】
少なくとも図１０の領域１３３Ｃには、図９（ａ）に示した階段形状を形成する。赤外光を光ディスク１１の記録面１１１に集光する開口数をＮＡ３として、ＮＡ３を少なくとも０．４５以上確保するために図１０に示した内周領域１３３Ｃは、赤外光６３を、基材厚ｔ３を透して集光できるよう設計する。
【００８２】
また、光ディスク１０の記録密度を、光ディスク１１の記録密度より高くするため、赤色光６２の集光スポットの開口数をＮＡ２として、ＮＡ２をＮＡ３より大きく、０．６以上にするため、領域１３３Ｃと領域１３３Ｂを通る赤色光６２を、基材厚ｔ２を通して集光できるように設計する。
【００８３】
また、光ディスク９の記録密度を、光ディスク１０の記録密度より高くするため、青色光６１の集光スポットの開口数をＮＡ１として、ＮＡ１をＮＡ２より大きく、０．８５以上にするため、領域１３３Ｃと領域１３３Ｂと領域１３３Ｆを通る青色光６１を、基材厚ｔ１を通して集光できるように設計する。
【００８４】
言い換えると内周部１３３Ｃは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２と基材厚ｔ３の共用領域、中周部１３３Ｂは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２の共用領域、外周部１３１Ｆは基材厚ｔ１の専用領域である。
【００８５】
中周部１３３Ｂは実施の形態１の中で説明した図２の領域１３１Ｂと同じであり、図１０は、図２の領域１３１Ｂの中に、内周部１３３Ｃを形成したと言うことができる。あるいは、形態１の中で内周部と呼んだ図２の領域１３１Ｂを、さらに中周部１３３Ｂと最内周部１３３Ｃに分けたということもできる。
【００８６】
外周部１３３Ｆは、実施の形態１の中で説明した図２の領域１３１Ｆと同じである。本実施の形態では、実施の形態１において得られる効果に加えて、赤外光を用いてＣＤも互換再生することができるという効果を得ることができる。
【００８７】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、前記第１の段差は波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものであり、前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズへ、さらに、前記内周部をさらに、中心を含む最内周部とその周辺の中周部に領域分割し、最内周部を通った波長λ３の赤外光を、基材厚ｔ３を通して集光させ、ｔ２＜ｔ３であることを特徴とする。
【００８８】
（実施の形態５）
実施の形態３に加えて、さらに赤外光を厚みｔ３の基材厚を通して集光させる実施の形態を説明する。赤外光を集光する際の開口数はＮＡ３である。そして、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３、ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ３、
である。
【００８９】
赤外光の開口数ＮＡ３が最も小さいため、対物レンズの最内周部分のみを、３波長それぞれ３種の基材厚を通して集光できるように互換する必要がある。本実施例では、最内周に、図１１（ｃ）に示すような階段形状を形成する。
【００９０】
本実施例は、実施の形態４に開示した、３波長それぞれ３種の基材厚を通して集光する互換と、実施の形態２に記載の、温度変化によって発生する球面収差の抑圧を同時に実現するものである。ここで、互換とは、青色光による基材厚ｔ１を通した集光と、赤色光による基材厚ｔ２を通した集光と赤外光による基材厚ｔ３を通した集光の３種を実現すること、いわばＢＤとＤＶＤとＣＤの互換を指す。
【００９１】
本実施例を図１１と図１２を用いて説明する。図１１は本発明の実施の形態５における対物レンズ表面に形成する互換素子の原理、特に、互換素子断面の物質的形状を原理的に説明するための説明図である。ただし、実際には、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として、この形を重畳する。図１１（ａ）は、実施の形態４において、図９に開示した互換を実現するための互換素子断面の物質的形状である。図１１（ｂ）は実施の形態２に開示した度変化によって発生する球面収差の抑圧を実現するための素子断面の物質的形状と類似のものである。図６において説明したように、特定の温度で青色波長λ１の整数倍の光路差を生じる段差である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）と図１１（ｂ）を重畳したものである。実施の形態５では、図１１（ｃ）の断面形状を、対物レンズ表面の屈折面（非球面形状）をベース面として重畳する。図１１（ｃ）を構成する要素である図１１（ｂ）は、実施の形態２の図６や実施の形態３の図７とは異なる点がある。図６では、段差が生じさせる光路差が特に任意の整数倍、図７ではＮを整数として波長λ１の５Ｎ倍であることが条件であったが、図１１（ｂ）は、段差が生じさせる光路差は、Ｍを０以外の整数として、波長λ１の１０Ｍ倍であることが条件になる。言い換えると、実施の形態３において、図７のＮを偶数に限る、つまり、Ｎ＝２Ｍとすることになる。このとき、図１１（ｂ）の段差は波長λ２に対して６Ｍ倍の光路差を生じることになり、大きな収差を生まない。さらに図１１（ｂ）の段差は赤外光の波長λ３に対して５Ｍ倍の光路差を生じることになり、大きな収差を生まないからである。互換は図１１（ａ）の形によって実現し、青色の温度変化時における球面収差の抑圧を図１１（ｂ）の段差によって実現することが目的なので、赤色光の波長λ２や、赤色光の波長λ３に対しては、図１１（ｂ）の段差は大きな収差を生まないことが望ましい。従って、図１１（ｂ）の段差が生じさせる光路差は、Ｍを整数として、波長λ１の１０Ｍ倍であることが望ましい。
【００９２】
そして、互換を実現するための図１１（ａ）の形と、青色の温度変化時における球面収差の抑圧を実現するための図１１（ｂ）の段差は、同じ方向に厚みを単調増加、または、単調減少させることが望ましい。こうすることによって、実施の形態１において説明したように、折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状に、図１１（ｃ）がなり、対物レンズの表面に直接一体成形することが容易になるという効果を得ることができる。容易である理由は図３を用いて実施の形態１の中で、説明したとおりである。
【００９３】
本願の折り返しのない、いわば単調増加型、あるいは単調減少型の階段形状は図１２のように、対物レンズ１４４の表面に、互換素子１３４として直接一体成形することが容易である。
【００９４】
少なくとも図１２の領域１３４Ｃには、図１１（ａ）に示した階段形状を形成する。赤外光を光ディスク１１の記録面１１１に集光する開口数をＮＡ３として、ＮＡ３を少なくとも０．４５以上確保するために図１２に示した内周領域１３４Ｃは、赤外光６３を、基材厚ｔ３を透して集光できるよう設計する。
【００９５】
また、光ディスク１０の記録密度を、光ディスク１１の記録密度より高くするため、赤色光６２の集光スポットの開口数をＮＡ２として、ＮＡ２をＮＡ３より大きく、０．６以上にするため、領域１３４Ｃと領域１３４Ｂを通る赤色光６２を、基材厚ｔ２を通して集光できるように設計する。
【００９６】
また、光ディスク９の記録密度を、光ディスク１０の記録密度より高くするため、青色光６１の集光スポットの開口数をＮＡ１として、ＮＡ１をＮＡ２より大きく、０．８５以上にするため、領域１３４Ｃと領域１３４Ｂと領域１３４Ｆを通る青色光６１を、基材厚ｔ１を通して集光できるように設計する。
【００９７】
言い換えると内周部１３４Ｃは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２と基材厚ｔ３の共用領域、中周部１３４Ｂは基材厚ｔ１と基材厚ｔ２の共用領域、外周部１３４Ｆは基材厚ｔ１の専用領域である。
【００９８】
中周部１３４Ｂは実施の形態３の中で説明した図８の領域１３２Ｂと同じであり、図１２は、図８の領域１３２Ｂの中に、内周部１３４Ｃを形成したと言うことができる。
【００９９】
外周部１３４Ｆは、実施の形態３の中で説明した図８の領域１３２Ｆと同じである。本実施の形態では、実施の形態３において得られる効果に加えて、赤外光を用いてＣＤも互換再生することができるという効果を得ることができる。
【０１００】
図１２の領域１３４Ｂにおいて、１３４ｐは、図７（ｂ）の段差を示す。領域１３４Ｃにおいて、１３２ｑは、図１１（ｂ）の段差を示す。
【０１０１】
図１２を図の下方から見た模式的平面図を図１３に示す。有効範囲（あるいは有効径）１３４Ｄの内部を、同心円状に領域１３４Ｆ、１３４Ｂ、１３４Ｃへと領域分けしている、これらの境界は、領域１３４Ｆ、１３４Ｂの間を１３４Ｅ、領域１３４Ｂ、１３４Ｃの間を１３４Ａと名付けて表示している。これらの境界は仮想的なものであり、実際に線を引いておく必要はない。
【０１０２】
光学素子と屈折型レンズからなる複合対物レンズであって、前記光学素子は、光学的な第１の段差を具備し、前記第１の段差は波長λ１の青色光に対しては１波長より長い光路差を付加し、波長λ２の赤色光に対しては１波長未満の光路差を付加し、前記段差の形状は最内周から外周側へ向かって同一方向の高さ変化の段差を作成するものであり、前記光学素子を、中心を含む内周部分と周辺の外周部分に領域分けし、前記内周部分に、少なくとも前期段差を形成し、前記内周部分と前記外周部を通った前記波長λ１の青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させ、前記内周部分を通った前記波長λ２の赤色光を、基材厚ｔ２を通して集光させ、ｔ１＜ｔ２であることを特徴とする複合対物レンズへ、さらに、前記内周部をさらに、中心を含む最内周部とその周辺の中周部に領域分割し、最内周部を通った波長λ３の赤外光を、基材厚ｔ３を通して集光させ、ｔ２＜ｔ３であり、前記複合対物レンズは樹脂製であって、波長λ１の青色光を０．８５以上の高い開口数によって基材厚ｔ１を通して集光させ、前記光学素子は、光学的な第２の段差を具備し、前記第２の段差は特定の温度において前記波長λ１の青色光に対しては波長の整数倍の光路差１を付加し、温度変化による前記樹脂の屈折率変化により前記光路差１が変化し、温度変化による前記複合対物レンズの収差変化を低減することを特徴とする複合対物レンズである。そして、前記第２の段差は、前記内周部に形成する段差は前記特定の温度において、波長λ１の青色光に対して約５波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする。
【０１０３】
そして中でも、前記第２の段差は、前記最内周部に形成する段差は前記特定の温度において、波長λ１の青色光に対して約１０波長の整数倍の光路差を与える高さであることを特徴とする。
【０１０４】
なお、上記実施の形態１及び３〜５の複合対物レンズにおいて、外周領域は波長λ１青色光を、基材厚ｔ１を通して集光させる、いわば基材厚ｔ１専用領域であるが、前記外周部は段差のない非球面形状、あるいは、前記外周部には鋸歯形状の回折格子を形成し、前記鋸歯形状の高さは波長λ１の青色光に対して約１波長の光路差を与える高さにする、あるいは、前記外周部には前記波長λ１の青色光に対して波長の略整数倍の光路差を与える高さの段差を形成する、あるいは、前記最外周部に形成する段差の高さは、Ｎを整数として、前記波長λ１の青色光に対して波長の略Ｎ倍の光路差を与える高さの段差であって、前記Ｎは５の倍数以外の整数としてもよい。Ｎを５の倍数以外の整数とすることによって、赤色光の波面を乱し、開口制限効果を得ることができる。同じようにＮを奇数にすることによって、赤外光の波面を乱し、開口制限効果を得ることができる。
【０１０５】
このような構成によって、外周部に、赤色光や赤外光が集光しないように開口制限を行うことができ、開口数を所望の設定にできる。
【０１０６】
（実施の形態６）
図１４は本発明の光ヘッド装置を示す線図的説明図である。図１４において１は波長λ１（３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ：標準的には４０８ｎｍぐらい）の青色光を出射するレーザー光源、２０は波長λ２（６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ：標準的には６６０ｎｍ〜６６０ｎｍを使われることが多い）の赤色光と波長λ３（７７０ｎｍ〜８１０ｎｍ：標準的には７８０ｎｍ）の赤外光を出射するレーザー光源、８はコリメートレンズ（第１の凸レンズ）。１２は光軸を折り曲げる立ち上げミラー、１４は対物レンズ。９は基材厚みｔ１が約０．１ｍｍ（製造誤差を含め０．１１ｍｍ以下の基材厚を約０．１ｍｍと呼ぶ）あるいはより薄い基材厚みで、波長λ１の光ビームによって記録・再生をされる第３世代の光ディスクである。１０は基材厚みｔ２が約０．６ｍｍ（製造誤差を含め０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの基材厚を約０．６ｍｍと呼ぶ）で、波長λ２の光ビームによって記録・再生をされるＤＶＤ等第２世代の光ディスクである。１１は基材厚みｔ３が約１．２ｍｍ（製造誤差を含め０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの基材厚を約１．２ｍｍと呼ぶ）で、波長λ２の光ビームによって記録・再生をされるＣＤ等第１世代の光ディスクである。光ディスク９、１０は、光の入射面から記録面までの基材のみを図示している。実際には、機械的強度を補強し、また、外形をＣＤと同じ１．２ｍｍにするため、保護板と張り合わせを行う。光ディスク１０は、厚み０．６ｍｍの保護材と張り合わせる。光ディスク９は厚み１．１ｍｍの保護材と張り合わせる。光ディスク１１も薄い保護材をつけてある。本発明の図面では、簡単のため、保護材は省略する。
【０１０７】
なお、波長λ２と波長λ３の２波長を出射する２波長レーザー光源２０を用いる構成を示したが、波長毎にそれぞれ別個の光源を用いてダイクロイックミラーを用いて光路を合わせるなどの構成も可能である。
【０１０８】
レーザー光源１、２０は、好ましくは半導体レーザー光源とすることにより光ヘッド装置、及びこれを用いた光情報装置を小型、軽量、低消費電力にすることができる。
【０１０９】
最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生を行う際には、レーザー光源１から出射した波長λ１の青色光ビーム６１がビームスプリッター４によって反射され、コリメートレンズ８によって略平行光にされ、１／４波長板５によって円偏光になる。１／４波長板５は波長λ１、波長λ２の両方に対して、１／４波長板として作用するように設計する。さらに立ち上げミラー１２によって光軸を折り曲げられ、光学素子１３３と対物レンズ１４３によって光ディスク９の厚さ約０．１ｍｍの基材を通して情報記録面９１に集光される。ここで、図面の都合上、立ち上げミラー１２は光ビームを図面の上方に曲げるように記述したが実際には図面から手前（あるいは奥）へ図面に対して垂直な方向へ光ビーム光軸を折り曲げる構成とする。
【０１１０】
情報記録面で反射した青色光ビーム６１は、もとの光路を逆にたどって（復路）、１／４波長板５によって初期とは直角方向の直線偏光になり、ビームスプリッター４をほぼ全透過し、ビームスプリッター１６で全反射され、検出回折素子３１によって回折され、さらに検出レンズ３２によって焦点距離を伸ばされて、光検出器３３に入射する。光検出器３３の出力を演算することによって、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。上記のようにビームスプリッター４は、波長λ１の光ビームに関しては、１方向の直線偏光を全反射し、それと直角方向の直線偏光を全透過する偏光分離膜を具備する。かつ、後で述べるように、波長λ２の光ビームに関しては光源２０から出射する赤色光ビーム６２や赤外光を全透過する。このようにビームスプリッター４は偏光特性と共に波長選択性を持った光路分岐素子である。なおビームスプリッター４は偏光依存性をなくし、１／４波長板５を省略することも可能である。
【０１１１】
次に、光ディスク１０の記録あるいは再生を行う際には、光源２０から出射した略直線偏光で波長λ２の光ビームがビームスプリッター１６とビームスプリッター４を透過し、コリメートレンズ８によって略平行光にされ、さらに立ち上げミラー１２によって光軸を折り曲げられ、光学素子１３１と対物レンズ１４によって光ディスク１０の厚さ約０．６ｍｍの基材を通して情報記録面１０１に集光される。
【０１１２】
情報記録面で反射した光ビームはもとの光路を逆にたどって（復路）、ビームスプリッター４をほぼ全透過し、ビームスプリッター１６で全反射され、検出回折素子３１によって回折され、さらに検出レンズ３２によって焦点距離を伸ばされて、光検出器３３に入射する。光検出器３３の出力を演算することによって、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。このように共通の光検出器３３から、光ディスク９と１０のサーボ信号を得るためには、青色レーザー１と光源２０の赤色光発光点を、対物レンズ１４側の共通の位置に対して結像関係にあるように配置する。こうすることにより、検出器の数も配線数も減らすことができる。
【０１１３】
ビームスプリッター膜１６は波長λ２に対して、１方向の直線偏光を全透過し、それと直角方向の直線偏光を全反射する偏光分離膜である。かつ、波長λ１の光ビームに関しては青色光ビーム６１を全透過する。このようにビームスプリッター１６も偏光特性と共に波長選択性を持った光路分岐素子である。なおビームスプリッター１６も偏光依存性をなくし、１／４波長板５を省略することも可能である。光源２０から赤外光を発光させて光ディスク１１の記録あるいは再生を行う際も、光源２０から赤色光を発光させて光ディスク１０の記録あるいは再生を行う際と同様である。
【０１１４】
ここで、対物レンズと光学素子は、実施の形態４の対物レンズ１４３と光学素子１３３を例として説明したが、実施の形態５の対物レンズ１４４と光学素子１３４であっても、全く同じである。
【０１１５】
対物レンズと光学素子を、実施の形態１の対物レンズ１４１と光学素子１３１、あるいは、実施の形態３の対物レンズ１４２と光学素子１３２とする場合は、光源２０を赤色光源のみとして赤外光源は具備せず、光ディスク９と光ディスク１０の互換をする構成としてもよい。
【０１１６】
また、対物レンズと光学素子を、実施の形態２の対物レンズと光学素子とする場合は光源２０を具備せず、光ディスク９のみを再生する構成としても良い。あるいはもう１つ光ディスク１０と光ディスク１１に赤色光や赤外光を集光する対物レンズを具備する構成としてもよい。
【０１１７】
さらに、光ヘッド装置の全体構成としては、下記に付加的に有効な構成例を示す。ただし、好ましい構成としてそれぞれ効果を有するものの、それ以外の構成も適宜使用可能である。
【０１１８】
図１４において、３ビーム格子（回折素子）３をさらに青色レーザー１からビームスプリッター４までの間に配置することにより光ディスク９のトラッキングエラー信号をよく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することも可能である。
【０１１９】
また、リレーレンズ２をさらに青色レーザー１からビームスプリッター４までの間に配置することにより、青色光ビーム６１のうちコリメートレンズ８側の開口数を、適正なものにすることが可能である。
【０１２０】
３ビーム格子（回折素子）２２をさらに光源２０からビームスプリッター１６までの間に配置することにより光ディスク１０のトラッキングエラー信号をよく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することも可能である。
【０１２１】
また、コリメートレンズ８を光軸方向（図１の左右方向）へ動かすことにより光ビームの平行度を変化させることも有効である。基材の厚さ誤差や、光ディスク９が２層ディスクの場合に層間厚さに起因する基材厚さがあると球面収差が発生するが、このようにコリメートレンズ８を光軸方向に動かすことによってその球面収差を補正することができる。
【０１２２】
このように、コリメートレンズ８を動かすことによる球面収差の補正は、光ディスクに対する集光光のＮＡが０．８５の場合に数１００ｍλ程度可能であり、±３０μｍの基材厚さを補正することもできる。また、赤外光ビームを用いて光ディスク１１の記録・再生を行う場合に、コリメートレンズ８を図１の左側、すなわち光源２０へ近い側に移動しておくことによって、対物レンズ１４へ向かう赤外光ビームを発散光にし、光ディスク１１に対する集光スポットをより対物レンズ１４から離すと共に、基材厚さによる収差の一部を補正し、光学素子１３１などに求められる収差補正量を低減して段差数を減らし、光学素子の作成を容易にすることもできる。
【０１２３】
さらに、ビームスプリッター４を、青色レーザー１から出射する直線偏光の光を一部（例えば１０％程度）透過するようにして、透過した光ビームをさらに集光レンズ６によって光検出器７へ導くと、光検出器７から得られる信号を用いて青色レーザー１の発光光量変化をモニターしたり、さらに、その光量変化をフィードバックして、青色レーザー１の発光光量を一定に保つ制御を行ったりできる。
【０１２４】
さらに、ビームスプリッター４を、光源２０から出射する直線偏光の光を一部（例えば１０％程度）反射するようにして、反射した光ビームをさらに集光レンズ６によって光検出器７へ導くと、光検出器７から得られる信号を用いて光源２０の発光光量変化をモニターしたり、さらに、その光量変化をフィードバックして、光源２０の発光光量を一定に保つ制御を行ったりできる。
【０１２５】
（実施の形態７）
さらに、本発明の光ヘッド装置を用いた光情報装置の実施例を、図１５に示す。図１５において光ディスク９（あるいは１０、１１以下同じ）は、ターンテーブル１８２に乗せられ、モーター１６４によって回転される。先に示した光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクにおいて、所望の情報の存在するトラックのところまで、光ヘッド装置の駆動装置１５１によって粗動される。
【０１２６】
前記光ヘッド装置１５５は、また、光ディスク９との位置関係に対応して、フォーカスエラー（焦点誤差）信号やトラッキングエラー信号を電気回路１５３へ送る。前記電気回路１５３はこの信号に対応して、前記光ヘッド装置１５５へ、対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号によって、前記光ヘッド装置１５５は、前記光ディスクに対してフォーカス制御や、トラッキング制御を行い、前記光ヘッド装置１５５によって、情報の読みだし、または書き込み（記録）や消去を行う。
【０１２７】
本実施例の光情報装置は、光ヘッド装置として、本発明で上述した光ヘッド装置を用いるので、単一の少ない部品点数によって構成された光ヘッド装置によって、小型、安価、軽量の装置によって、記録密度の異なる複数の光ディスクに対応することができるという効果を有する。
【０１２８】
（実施の形態８）
実施の形態７に記した光情報装置１６７を具備した、コンピューターの実施の形態を示す。
【０１２９】
上述の光情報装置を具備した、あるいは、上述の記録・再生方法を採用したコンピューターや、光ディスクプレーヤー、光ディスクレコーダー、サーバー、車両等、は、異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できるという効果を有するものとなる。また、これらは、光ヘッド装置を用いて光ディスクから情報を再生するという意味では共通のものであり、総称して光ディスクシステムということもできる。
【０１３０】
図１６において、実施の形態７の光情報装置１６７と、情報の入力を行うためのキーボードあるいはマウス、タッチパネルなどの入力装置３６５と、前記入力装置から入力された情報や、前記光情報装置１６７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３６４と、前記演算装置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、プリンターなどの出力装置１８１を備えたコンピューター３００を構成する。
【０１３１】
（実施の形態９）
実施の形態７に記した光情報装置を具備した、光ディスクプレーヤーの実施の形態を、図１７を用いて示す。
【０１３２】
図１７において、実施の形態７の光情報装置１６７と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（例えばデコーダー３６６）を有する光ディスクプレーヤー３２１を構成する。また、本構成はカーナビゲーションシステムとしても利用できる。また、液晶モニターなどの表示装置３２０を加えた形態も可能である。
【０１３３】
（実施の形態１０）
実施の形態７に記した光情報装置を具備した、光ディスクレコーダーの実施の形態を下記に示す。
【０１３４】
図１８を用いて実施の形態１０を説明する。図１８において実施の形態７の光情報装置１６７と、画像情報を、前記光情報装置によって光ディスクへ記録する情報に変換する画像から情報への変換装置（例えばエンコーダー３６８）を有する光ディスクレコーダーを構成する。望ましくは、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置（デコーダー３６６）も有することにより、既に記録した部分を再生することも可能となる。情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えてもよい。
【０１３５】
（実施の形態１１）
図１９を用いて実施の形態１１を説明する。図１９において光情報装置１６７は実施の形態７に記した光情報装置である。また、入出力端子３６９は光情報装置１６７に記録する情報を取り込み、光情報装置１６７によって読み出した情報を外部に出力する有線または無線の入出力端子である。これによって、ネットワーク、すなわち、複数の機器、例えば、コンピューター、電話、テレビチュウナー、などと情報をやりとりし、これら複数の機器から共有の情報サーバー（光ディスクサーバー）、として利用することが可能となる。異なる種類の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できる効果を有するものとなる。情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置３６１を備えてもよい。
【０１３６】
さらに、複数の光ディスクを光情報装置１６７に出し入れするチェンジャー３３４を具備することにより、多くの情報を記録・蓄積できる効果を得ることができる。
【０１３７】
なお、上述の実施の形８〜１１において図１６〜図１９には出力装置１８１、３６１や液晶モニター３２０を示したが、出力端子を備えて、出力装置３６１や液晶モニター３２０は持たず、別売りとする商品形態があり得ることはいうまでもない。また、図１７と図１８には入力装置は図示していないが、キーボードやタッチパネル、マウス、リモートコントロール装置など入力装置も具備した商品形態も可能である。逆に、上述の実施の形態８〜１１において、入力装置は別売りとして、入力端子のみを持った形態も可能である。
【０１３８】
（実施の形態１２）
図２０を用いて実施の形態６を説明する。図２０において光情報装置１６７は実施の形態１０に記した光情報装置である。１３１はこの光情報装置１６７を搭載する車体、１３４はこの車体１３１を動かすための動力を発生する動力発生部である。また、動力発生部１３４へ供給する燃料を貯蔵する燃料貯蔵部１３５、あるいは／さらに、電源１３６を備える。このように車体に本願の光情報装置１６７を搭載することにより、移動体の中に居ながらにして、様々な種類の光ディスクから安定に情報を得ることができる、あるいは、情報を記録できるという効果を実現できる。また、電車や車の場合は走行のために車輪１３３をさらに備える。また、車であれば、方向を変えるためのハンドルを備える。
【０１３９】
さらに、チェンジャー１３８や光ディスク収納部１３９を備えることにより手軽に多数の光ディスクを利用可能にできる。光ディスクから得られる情報を加工して画像にしたりする演算装置１６４や情報を一時的に蓄える半導体メモリ１３７、表示装置１４２を備えることにより光ディスクから映像情報を再生可能である。また、アンプ１４０とスピーカ１４１を備えることにより光ディスクから音声や音楽を再生可能である。そして、ＧＰＳ１３２などの位置センサーを備えることにより光ディスクから再生した地図情報と併せて、現在位置や進行方向を表示装置１４２に表示される画像や、スピーカ１４１から発せられる音声として知ることができる。さらに無線通信部１４０を備えることにより外部からの情報を得て、光ディスクの情報と相補的に利用可能である。
【０１４０】
なお、上述の実施の形態において出力装置３６１や液晶モニター３２０を示したが、出力端子を備えて、出力装置３６１や液晶モニター３２０は持たず、別売りとする商品形態があり得ることはいうまでもない。また、入力装置は図示していない場合もあるが、キーボードやタッチパネル、マウス、リモートコントロール装置など入力装置も具備した商品形態も可能である。逆に、上述の実施の形態において、入力装置は別売りとして、入力端子のみを持った形態も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明にかかる光ヘッド装置は基材厚や対応波長、記録密度などの異なる複数種類の光ディスクに対して記録再生が可能であり、さらに、この光ヘッド装置を用いた互換型光情報装置は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなど多くの規格の光ディスクを扱うことができる。従って、コンピューター、光ディスクプレーヤー、光ディスクレコーダー、カーナビゲーションシステム、編集システム、データサーバー、ＡＶコンポーネント、車両など、情報を蓄えるあらゆるシステムに応用展開可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態の要部概略断面図および作用説明図
【図２】本発明の実施の形態の説明図
【図３】本発明の実施の形態を作製する際に用いる金型と金型作成方法の説明図
【図４】本発明の実施の形態の要部概略断面図
【図５】本発明の実施の形態の要部概略断面図
【図６】本発明の実施の形態の要部概略断面図
【図７】本発明の実施の形態の要部概略断面図および作用説明図
【図８】本発明の実施の形態の説明図
【図９】本発明の実施の形態の要部概略断面図および作用説明図
【図１０】本発明の実施の形態の説明図
【図１１】本発明の実施の形態の要部概略断面図および作用説明図
【図１２】本発明の実施の形態の説明図
【図１３】本発明の実施の形態の要部概略平面図
【図１４】本発明の実施の形態の光ヘッド装置の概略説明図
【図１５】本発明の実施の形態の光情報装置の概略説明図
【図１６】本発明の実施の形態のコンピューターあるいは光ディスクシステムの構成を示す概略斜視図
【図１７】本発明の実施の形態の光ディスクプレーヤーおよびカーナビゲーションシステムあるいは光ディスクシステムの構成を示す概略斜視図
【図１８】本発明の実施の形態の光ディスクレコーダーあるいは光ディスクシステムの構成を示す概略斜視図
【図１９】本発明の実施の形態の光ディスクサーバーあるいは光ディスクシステムの構成を示す概略斜視図
【図２０】本発明の実施の形態の車両あるいは光ディスクシステムの構成を示す説明図
【図２１】従来例の光ヘッド装置の要部概略断面図
【図２２】従来例の光学素子の概略平面図及び概略断面図
【図２３】従来例の光学素子の要部概略断面図および作用説明図
【符号の説明】
【０１４３】
１，２０    レーザー光源
３，２２    ３ビーム格子
４，１６    ビームスプリッター
５    １／４波長板
６    集光レンズ
７    光検出器
８    コリメートレンズ
９，１０，１１    光ディスク
１３１〜１３４    回折素子
１４，１４１〜１４４    対物レンズ
１５    駆動手段
３２    検出レンズ
３３    光検出器
１５１    光ヘッド装置の駆動装置
１５３    電気回路
１５５    光ヘッド装置
１８１    出力装置
３６４    演算装置
３６５    入力装置
３６６    デコーダー
１６７    光情報装置
３６８    エンコーダー
３６９    入出力端子
３７７    光ディスクプレーヤー（またはカーナビゲーションシステム）
３００    コンピューター
３１０    光ディスクレコーダー
３３０    光ディスクサーバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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