(57)【要約】  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。
2008069302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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が、異なる、請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項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ｔ１、
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、ｔ１＜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。
【請求項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が０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とが、異なる請求項２記載の光学ヘッド。
【請求項８】
第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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：ｔ１＿Ｌ１
第１の情報記録媒体の情報記録面の第２保護基板厚：ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ２）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項７記載の光学ヘッド。
【請求項９】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項８記載の光学ヘッド。
【請求項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。
【請求項１１】
第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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、
±１次回折光の焦点位置隔差ｋ、
として、
ＷＤ１−ＷＤ２≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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。
【請求項１２】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ
を満たす、請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項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ｔ１、
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、ｔ１＜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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１８】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の反射率Ｒ１ｒと表面反射率Ｒ１ｓとして、
０．５≦Ｒ１ｒ／Ｒ１ｓ≦３．０
を満たす、請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項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１８記載の光学ヘッド。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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ィスク装置。
【請求項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アクチュエー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、前記アクチュ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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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（Ｄｉｇｉｔａｌ  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、光ディスクともいう）であるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤ）が実用化されている。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０．１ｍｍ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いる。【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はコリメートレンズ、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を透過し、対物レンズ１０６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。【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、いわゆる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１０５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１０５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いる。【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１．２ｍｍ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】
【発明が解決しようとする課題】
【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いる。【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、いわゆる迷光の影響についてはなんら言及されていない。【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が、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いる。
【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から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、異なるようにしてもよい。【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ｔ１、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、ｔ１＜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いて、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０次かつ復路が０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が０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ｔ１、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：ｔ１＿Ｌ１、第１の情報記録媒体の情報記録面の第２保護基板厚：ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋおよびＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／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、異なるように構成することができる。【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ｔ１、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、±１次回折光の焦点位置隔差ｋ、として、ＷＤ１−ＷＤ２≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ  を満たすように構成することができる。【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×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×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ｔ１、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、ｔ１＜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ができる。【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。【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Ｒ１ｒと表面反射率Ｒ１ｓとして、０．５≦Ｒ１ｒ／Ｒ１ｓ≦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よい。【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、異なることを特徴としている。【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が、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徴としている。【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アクチュ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、前記アクチュ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いる。【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、前記フォー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もよい。【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ー信号は、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い。【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、前記光ディ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、前記光ディ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、前記高速よりも低い低速にて行うように構成してもよい。【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いる。【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いる。【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いる。
【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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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】本発明において、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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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】従来の光学ヘッドにおいて、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】従来の光学ヘッドにおいて、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
【図３５】従来の光学ヘッドのホログラムレンズの構成を模式的に示す図
【図３６Ａ】従来の光学ヘッドのホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図
【図３６Ｂ】従来の光学ヘッドのホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１    光源
３    ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    ホログラムレンズ
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    ビームスプリッタ
１０４    コリメートレンズ
１０５    ホログラムレンズ
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    表示装置
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、コンピュータ、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、コリメートレンズ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、いわゆる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く、アクチュエータ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。アクチュエータ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、当該光学ヘッド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いない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い。【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  Ｄｉｓｔａｎｃｅ：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い。【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％程度である。【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±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＋１次回折光）
迷光（２）（往路：回折による＋１次回折光  →  復路：透過による  ０次回折光）
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）
迷光（４）（往路：回折による＋１次回折光  →  復路：回折による−１次回折光）
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）
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：回折による−１次回折光  →  復路：回折による−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が、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）が、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：ｔ１
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となることから、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）△ｆ０は、（ｔ１／ｎ）＋ＷＤ１＋Δｆ０ ＝ （ｔ２／ｎ）＋ＷＤ２  であるので、
△ｆ０＝（（ｔ２／ｎ）＋（ＷＤ２））−（（ｔ１／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）△ｆ０’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（＜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、
ｆｓ＝ｆ＿ｏｌ×ｆ＿ｄｏｅ／（ｆ＿ｏｌ＋ｆ＿ｄｏｅ＋ｄ）  ・・・（式２）
ｆｓ＿ｉｎｖ＝−（ｆ＿ｏｌ×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）△ｆ０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）△ｆ０’とは、等しくならず、
△ｆ０’＝ｆ０−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））−（ｔ１／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△ｆ’０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△ｄ１＿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：ｔ１＿Ｌ１
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿Ｌ２
とすると、その空気換算長△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ１および△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ２は、
△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ１＝ｔ１＿Ｌ１／ｎ  ・・・（式６）
△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ２＝ｔ１＿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ｔ１、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Δｆ０’に着目すると、Δｆ０’／２が前記第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１、あるいは第２保護基板厚：ｔ１＿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（６）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。
Δｆ０’＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ  、又はΔｆ０’＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎとなるので、
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ
・・・（式８）
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎ
・・・（式９）より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１０）
および、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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：ｔ１＝０．０８７５ｍｍ
第１の光ディスクの第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１＝０．１±０．００５ｍｍ  （第１層）
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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＝１．６１６４
±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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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いうことは、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と光ディスク５０とが遠ざかる方向、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（Ａ１、Ａ２、Ａ３）と重なるが、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（Ｃ１、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（Ｂ１、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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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。しかしながら、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い。【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±５μｍ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Ｃ１のゼロクロス点に対して空気換算±５μｍ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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／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±５μｍ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±５μｍ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≧１０μｍ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＝０．０１ｍｍ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−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とが遠ざかる方向、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、
Ｄ１：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
Ｈ１：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（Ｆ１、Ｆ２）と重なっている。また、Ｓ字信号Ｇ１およびＳ字信号Ｈ１は、ディスクと対物レンズがこれ以上接近しない（衝突する）ため出現しない。【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：ｔ１
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）△ｆ１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）△ｆ０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）△ｆ０’との和になると考えてよく、つまりΔｆ１＝Δｆ０＋Δｆ０’であり、前記式４から、Δｆ１＝２×Δｆ０−ｋとなる。よって、前記式１より、
△ｆ１＝｛（ｔ２／ｎ＋ＷＤ２）−（ｔ１／ｎ＋ＷＤ１）｝×２−ｋ  ・・・（式１５）
で表される。【０１１５】
ここで、保護基板厚が大きい光ディスク（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△ｆ１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△ｄ２＿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△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ  は、
△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ  ・・・（式１６）
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、Δｆ１がｔ２＿ｒａ／ｎ（＝△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ）に一致したときである。よって、
｛（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））｝×２−ｋ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ                                                                ・・・（式１８）
より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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：ｔ１＝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＝１．６１６４
±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≦ＷＤ１−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≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ１＿ｒａ）／（２×ｎ）−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。しかしながら、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±５μｍ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±５μｍ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、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−（ｔ１＿ｒａ））／（２×ｎ）−ｋ＋Ｘ’
・・・（式２４）とすればよい。このマージン量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±５μｍ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±５μｍ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’≧１０μｍ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’＝０．０１ｍｍ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＜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Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１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。しかしながら、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が、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はビームスプリッタ、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、コリメートレンズ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。【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に示すアクチュエータ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いる。従って格子パターン１６ａが形成されていない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ができる。【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いる。【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。【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：ｔ１
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：ｔ１＿Ｌ１
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ
・・・（式８）
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎ
・・・（式９）より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１０）
および、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ２））／ｎ−ｋ  ・・・（式１１）
である。【０１４０】
ここで、
第１の光ディスクの設計保護基板厚：ｔ１＝０．０８７５ｍｍ
第１の光ディスクの第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１＝０．１±０．００５ｍｍ（第１層）
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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＝１．６１６４
±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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ２））／ｎ−ｋ  ・・・（式１３）
とすることが望ましく、さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ−Ｘ  ・・・（式１４）とすることが望ましい。例えば、Ｘ＝０．０１ｍｍ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）−（ｔ１／ｎ＋ＷＤ１）｝×２−ｋ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ
・・・（式１８）
より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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：ｔ１＝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＝１．６１６４
±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≦ＷＤ１−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≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ  ・・・（式２２）
とすることが望ましく、さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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ｔ１＿Ｌ１で示される情報記録面と、第２保護基板厚ｔ１＿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いて、それぞれ信号光と迷光とが受光素子９上で重ならない条件について詳述した。
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く、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５０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が、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が、本発明はこれに限定されるものではなく、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２μｍ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】
しかしながら、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、回折光のレンズパワ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ヘ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、
ｎ・λ＝ｄ・ｓｉｎθ  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値であるので、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か、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、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ワーが小さい＋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の光ディスクであるが、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ヘ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。【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か、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「フォ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アクチュエータ３１にてフォーカス方向３１ａに駆動されて、前記フォ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±１０μｍ程度であり、設計によっては±１μｍ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、アクチュエータ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３２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、光ディスク装置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に光ディスク、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の一方を挿入したときに、電気回路から、再生指令が出される（ステップＳ１）。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、アクチュエータ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、あるいは製造時にアクチュエータ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い。【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７０ｍλｒｍｓ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が、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ができる。【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、同じ形のフォ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、アクチュエータ３１の感度を取得するための動作を行う。ここでアクチュエータ３１の感度とは、アクチュエータ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、以下の説明ではアクチュエータ３１の感度をフォーカス感度と呼ぶ場合もある。アクチュエータ３１の感度は、光学ヘッドの製造時に、アクチュエータ３１を実際に動かして、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アクチュエータのフォーカス感度を取得すればよい。【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３１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７０ｍλｒｍｓ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いる。【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を越えるまでのアクチュエータ駆動電流量、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。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い。【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く、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アクチュエータ駆動電流量、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、回転しないで静止させておくことが望ましい。【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、一旦対物レンズ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Ｓ６へ移る。【０１８３】
ステップＳ６では、一定量Ｄ０だけさらに対物レンズ６を光ディスクへ近づける。距離Ｄ０は、フォーカス制御範囲を存在させない範囲である。距離Ｄ０は、先に取得した距離ｄから決めることができる。光ディスクの保護基板厚をＴ、その屈折率をｎ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、ｎは１．６程度である。距離Ｄ０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。しかし距離Ｄ０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Ｄ０は、Ｄ０＞２ｄとすればよい。以上から、Ｄ０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ができる。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
あるいはより狭い範囲で考えれば
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か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に達しない場合には、受光素子９から得られる信号レベルが上述の閾値ＬＣを超えた時点からの対物レンズ６の移動量を前記距離ＤＳと比較する（Ｓ１０）。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Ｓ１１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Ｓ１２に移行する。ステップＳ１２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Ｓ１２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ベルをモニタする。そしてステップＳ１３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Ｓ５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０．１ｍｍ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。これによって、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、タッ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（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーショ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、光ディスク装置４００から得られる情報信号を画像情報に変換する情報から画像への変換装置（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ができる。
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っ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Ｎｏ．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．６０／８７７６０６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。
【図１】
2008069302.tif 000003
【図２】
2008069302.tif 000004
【図３】
2008069302.tif 000005
【図４Ａ】
2008069302.tif 000006
【図４Ｂ】
2008069302.tif 000007
【図５】
2008069302.tif 000008
【図６】
2008069302.tif 000009
【図７】
2008069302.tif 000010
【図８】
2008069302.tif 000011
【図９】
2008069302.tif 000012
【図１０】
2008069302.tif 000013
【図１１】
2008069302.tif 000014
【図１２】
2008069302.tif 000015
【図１３Ａ】
2008069302.tif 000016
【図１３Ｂ】
2008069302.tif 000017
【図１４】
2008069302.tif 000018
【図１５】
2008069302.tif 000019
【図１６】
2008069302.tif 000020
【図１７】
2008069302.tif 000021
【図１８】
2008069302.tif 000022
【図１９】
2008069302.tif 000023
【図２０】
2008069302.tif 000024
【図２１】
2008069302.tif 000025
【図２２】
2008069302.tif 000026
【図２３】
2008069302.tif 000027
【図２４】
2008069302.tif 000028
【図２５】
2008069302.tif 000029
【図２６】
2008069302.tif 000030
【図２７】
2008069302.tif 000031
【図２８】
2008069302.tif 000032
【図２９】
2008069302.tif 000033
【図３０】
2008069302.tif 000034
【図３１】
2008069302.tif 000035
【図３２】
2008069302.tif 000036
【図３３】
2008069302.tif 000037
【図３４】
2008069302.tif 000038
【図３５】
2008069302.tif 000039
【図３６Ａ】
2008069302.tif 000040
【図３６Ｂ】
2008069302.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
（削除）
【請求項２０】
（削除）
【請求項２１】
（削除）
【請求項２２】
（削除）
【請求項２３】
（削除）
【請求項２４】
（削除）
【請求項２５】
（削除）
【請求項２６】
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る対物レンズと、
前記第１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、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た、集光点の光軸上の位置と、
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次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光が、前記集光レンズによって集光された、集光点の光軸上の位置とが、異なる光学ヘッド。
【請求項２７】
ｍを整数として、前記対物レンズは、前記回折素子で発生した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し、前記集光レンズは、前記第２の情報記録媒体の情報記録面で反射したレーザ光を集光する、請求項２６記載の光学ヘッド。
【請求項２８】
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次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路と復路との次数が異なる、請求項２６記載の光学ヘッド。
【請求項２９】
前記第１の情報記録媒体の表面で反射した、往路及び復路の少なくとも一方がｎ次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路及び復路の次数がいずれもｍ次とは異なる、請求項２７記載の光学ヘッド。
【請求項３０】
前記第１の情報記録媒体の表面で反射した、往路及び復路の少なくとも一方がｎ次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路及び復路の少なくとも一方の次数が−ｍ次である、請求項２７記載の光学ヘッド。
【請求項３１】
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２７記載の光学ヘッド。
【請求項３２】
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２７記載の光学ヘッド。
【請求項３３】
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２７記載の光学ヘッド。
【請求項３４】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる、請求項２７記載の光学ヘッド。
【請求項３５】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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、ｔ１＜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３１記載の光学ヘッド。
【請求項３６】
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次の回折光が、前記集光レンズによって集光された、集光点の光軸上の位置と、
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０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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる請求項３１記載の光学ヘッド。
【請求項３７】
第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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：ｔ１＿Ｌ１
第１の情報記録媒体の情報記録面の第２保護基板厚：ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ２）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項３６記載の光学ヘッド。
【請求項３８】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項３７記載の光学ヘッド。
【請求項３９】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが異なる、請求項３１記載の光学ヘッド。
【請求項４０】
第１の情報記録媒体の情報記録面の設計保護基板厚をｔ１、
第２の情報記録媒体の情報記録面の設計保護基板厚を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、
±１次回折光の焦点位置隔差ｋ、
として、
ＷＤ１−ＷＤ２≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ
を満たす、請求項３９記載の光学ヘッド。
【請求項４１】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ
を満たす、請求項４０記載の光学ヘッド。
【請求項４２】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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、ｔ１＜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３１記載の光学ヘッド。
【請求項４３】
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２６記載の光学ヘッド。
【請求項４４】
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４３記載の光学ヘッド。
【請求項４５】
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４３記載の光学ヘッド。
【請求項４６】
前記回折素子と前記対物レンズは、別体である、請求項２６記載の光学ヘッド。
【請求項４７】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の反射率Ｒ１ｒと表面反射率Ｒ１ｓとして、
０．５≦Ｒ１ｒ／Ｒ１ｓ≦３．０
を満たす、請求項２６記載の光学ヘッド。
【請求項４８】
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４７記載の光学ヘッド。
【請求項４９】
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た集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる対物レンズ。
【請求項５０】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる回折素子。
【請求項５１】
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２６に規定される光学ヘッドである、光ディスク装置。
【請求項５２】
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アクチュエー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、前記アクチュエータへ供給する電流又は電圧と前記対物レンズの光軸方向の移動量との比であるフォーカス感度を用いて、前記アクチュエータへ供給する電流量又は電圧量から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。
【請求項５３】
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５２記載の光ディスク装置。
【請求項５４】
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５２記載の光ディスク装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【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（Digital 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、光ディスクともいう）であるBlu-ray Disc（以下、ＢＤ）が実用化されている。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０．１ｍｍ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いる。
【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はコリメートレンズ、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を透過し、対物レンズ１０６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。
【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、いわゆる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１０５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１０５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いる。
【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１．２ｍｍ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
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いる。
【００１９】
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、いわゆる迷光の影響についてはなんら言及されていない。
【００２０】
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が、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いる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、異なることを特徴としている。
【００２２】
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が、異なることを特徴としている。
【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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、異なるようにしてもよい。
【００２７】
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ｔ１、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、ｔ１＜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。
【００２８】
本発明の前記第１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で反射した、往路が０次かつ復路が０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が０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。
【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、第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、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：ｔ１＿Ｌ１、第１の情報記録媒体の情報記録面の第２保護基板厚：ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋおよびＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ２）／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、さらに、ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋを満たすように構成することができる。
【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、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が、異なるように構成することができる。
【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、第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、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、±１次回折光の焦点位置隔差ｋ、として、ＷＤ１−ＷＤ２≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×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、さらに、ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋを満たすように構成することができる。
【００３４】
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ｔ１、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、ｔ１＜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。
【００３５】
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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の反射率Ｒ１ｒと表面反射率Ｒ１ｓとして、０．５≦Ｒ１ｒ／Ｒ１ｓ≦３．０  を満たすように構成することができる。
【００４３】
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よい。
【００４４】
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、異なることを特徴としている。
【００４５】
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が、異なることを特徴としている。
【００４６】
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徴としている。
【００４７】
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アクチュ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、前記アクチュ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いる。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明の第６態様における光ディスク装置において、前記光学ヘッドは、前記フォー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。
【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、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、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ように構成してもよい。
【００５２】
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ー信号は、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、前記光ディ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。
【００５４】
本発明の第６態様における光ディスク装置において、前記制御部は、前記光ディ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、前記高速よりも低い低速にて行うように構成してもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
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いる。
【００５７】
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いる。
【００５８】
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いる。
【発明の効果】
【００５９】
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】
【００６０】
【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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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】本発明において、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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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
【図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】従来の光学ヘッドにおいて、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】従来の光学ヘッドにおいて、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
【図３５】従来の光学ヘッドのホログラムレンズの構成を模式的に示す図
【図３６Ａ】従来の光学ヘッドのホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図
【図３６Ｂ】従来の光学ヘッドのホログラムレンズと対物レンズの機能を示す図
【発明を実施するための形態】
【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、コンピュータ、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、コリメートレンズ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、いわゆる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く、アクチュエータ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。アクチュエータ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、当該光学ヘッド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いない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い。
【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 Distance：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い。
【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％程度である。
【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±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＋１次回折光）
迷光（２）（往路：回折による＋１次回折光  →  復路：透過による  ０次回折光）
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）
迷光（４）（往路：回折による＋１次回折光  →  復路：回折による−１次回折光）
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）
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：回折による−１次回折光  →  復路：回折による−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が、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）が、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：ｔ１
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となることから、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）△ｆ０は、（ｔ１／ｎ）＋ＷＤ１＋Δｆ０ ＝ （ｔ２／ｎ）＋ＷＤ２  であるので、
△ｆ０＝（（ｔ２／ｎ）＋（ＷＤ２））−（（ｔ１／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）△ｆ０’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（＜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、
ｆｓ＝ｆ＿ｏｌ×ｆ＿ｄｏｅ／（ｆ＿ｏｌ＋ｆ＿ｄｏｅ＋ｄ）  ・・・（式２）
ｆｓ＿ｉｎｖ＝−（ｆ＿ｏｌ×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）△ｆ０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）△ｆ０’とは、等しくならず、
△ｆ０’＝ｆ０−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））−（ｔ１／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△ｆ’０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△ｄ１＿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：ｔ１＿Ｌ１
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿Ｌ２
とすると、その空気換算長△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ１および△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ２は、
△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ１＝ｔ１＿Ｌ１／ｎ  ・・・（式６）
△ｄ１＿ａｉｒ＿Ｌ２＝ｔ１＿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ｔ１、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Δｆ０’に着目すると、Δｆ０’／２が前記第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１、あるいは第２保護基板厚：ｔ１＿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（６）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。
Δｆ０’＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ  、又はΔｆ０’＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎとなるので、
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ
・・・（式８）
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎ
・・・（式９）より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１０）
および、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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：ｔ１＝０．０８７５ｍｍ
第１の光ディスクの第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１＝０．１±０．００５ｍｍ  （第１層）
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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＝１．６１６４
±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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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いうことは、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と光ディスク５０とが遠ざかる方向、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（Ａ１、Ａ２、Ａ３）と重なるが、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（Ｃ１、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（Ｂ１、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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿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。しかしながら、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い。
【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±５μｍ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Ｃ１のゼロクロス点に対して空気換算±５μｍ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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／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±５μｍ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±５μｍ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≧１０μｍ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＝０．０１ｍｍ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−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とが遠ざかる方向、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、
Ｄ１：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
Ｈ１：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（Ｆ１、Ｆ２）と重なっている。また、Ｓ字信号Ｇ１およびＳ字信号Ｈ１は、ディスクと対物レンズがこれ以上接近しない（衝突する）ため出現しない。
【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：ｔ１
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）△ｆ１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）△ｆ０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）△ｆ０’との和になると考えてよく、つまりΔｆ１＝Δｆ０＋Δｆ０’であり、前記式４から、Δｆ１＝２×Δｆ０−ｋとなる。よって、前記式１より、
△ｆ１＝｛（ｔ２／ｎ＋ＷＤ２）−（ｔ１／ｎ＋ＷＤ１）｝×２−ｋ  ・・・（式１５）
で表される。
【０１１５】
ここで、保護基板厚が大きい光ディスク（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△ｆ１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△ｄ２＿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△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ  は、
△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ  ・・・（式１６）
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、Δｆ１がｔ２＿ｒａ／ｎ（＝△ｄ２＿ａｉｒ＿ｒａ）に一致したときである。よって、
｛（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））｝×２−ｋ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ                                                                ・・・（式１８）
より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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：ｔ１＝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＝１．６１６４
±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≦ＷＤ１−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≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ１＿ｒａ）／（２×ｎ）−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。しかしながら、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±５μｍ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±５μｍ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、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−（ｔ１＿ｒａ））／（２×ｎ）−ｋ＋Ｘ’
・・・（式２４）とすればよい。このマージン量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±５μｍ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±５μｍ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’≧１０μｍ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’＝０．０１ｍｍ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＜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Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１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。しかしながら、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が、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はビームスプリッタ、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、コリメートレンズ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。
【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に示すアクチュエータ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いる。従って格子パターン１６ａが形成されていない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ができる。
【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いる。
【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。
【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：ｔ１
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：ｔ１＿Ｌ１
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ１／ｎ
・・・（式８）
（ｔ２／ｎ＋（ＷＤ２））−（ｔ１／ｎ＋（ＷＤ１））−ｋ＝２×ｔ１＿Ｌ２／ｎ
・・・（式９）より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１０）
および、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ２））／ｎ−ｋ  ・・・（式１１）
である。
【０１４０】
ここで、
第１の光ディスクの設計保護基板厚：ｔ１＝０．０８７５ｍｍ
第１の光ディスクの第１保護基板厚：ｔ１＿Ｌ１＝０．１±０．００５ｍｍ（第１層）
第１の光ディスクの第２保護基板厚：ｔ１＿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＝１．６１６４
±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−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ  ・・・（式１２）
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ２））／ｎ−ｋ  ・・・（式１３）
とすることが望ましく、さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−（２×ｔ１＿Ｌ１））／ｎ−ｋ−Ｘ  ・・・（式１４）とすることが望ましい。例えば、Ｘ＝０．０１ｍｍ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）−（ｔ１／ｎ＋ＷＤ１）｝×２−ｋ＝ｔ２＿ｒａ／ｎ
・・・（式１８）
より、
ＷＤ１−ＷＤ２＝（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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：ｔ１＝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＝１．６１６４
±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≦ＷＤ１−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≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ  ・・・（式２２）
とすることが望ましく、さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−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ｔ１＿Ｌ１で示される情報記録面と、第２保護基板厚ｔ１＿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いて、それぞれ信号光と迷光とが受光素子９上で重ならない条件について詳述した。
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く、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５０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が、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が、本発明はこれに限定されるものではなく、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２μｍ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】
しかしながら、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、回折光のレンズパワ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ヘ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、
ｎ・λ＝ｄ・ｓｉｎθ  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値であるので、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か、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、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ワーが小さい＋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の光ディスクであるが、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ヘ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。
【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か、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「フォ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アクチュエータ３１にてフォーカス方向３１ａに駆動されて、前記フォ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±１０μｍ程度であり、設計によっては±１μｍ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、アクチュエータ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３２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、光ディスク装置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に光ディスク、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の一方を挿入したときに、電気回路から、再生指令が出される（ステップＳ１）。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、アクチュエータ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、あるいは製造時にアクチュエータ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い。
【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７０ｍλｒｍｓ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が、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ができる。
【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、同じ形のフォ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、アクチュエータ３１の感度を取得するための動作を行う。ここでアクチュエータ３１の感度とは、アクチュエータ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、以下の説明ではアクチュエータ３１の感度をフォーカス感度と呼ぶ場合もある。アクチュエータ３１の感度は、光学ヘッドの製造時に、アクチュエータ３１を実際に動かして、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アクチュエータのフォーカス感度を取得すればよい。
【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３１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７０ｍλｒｍｓ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いる。
【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を越えるまでのアクチュエータ駆動電流量、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。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い。
【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く、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アクチュエータ駆動電流量、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、回転しないで静止させておくことが望ましい。
【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、一旦対物レンズ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Ｓ６へ移る。
【０１８３】
ステップＳ６では、一定量Ｄ０だけさらに対物レンズ６を光ディスクへ近づける。距離Ｄ０は、フォーカス制御範囲を存在させない範囲である。距離Ｄ０は、先に取得した距離ｄから決めることができる。光ディスクの保護基板厚をＴ、その屈折率をｎ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、ｎは１．６程度である。距離Ｄ０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。しかし距離Ｄ０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Ｄ０は、Ｄ０＞２ｄとすればよい。以上から、Ｄ０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ができる。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
あるいはより狭い範囲で考えれば
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か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に達しない場合には、受光素子９から得られる信号レベルが上述の閾値ＬＣを超えた時点からの対物レンズ６の移動量を前記距離ＤＳと比較する（Ｓ１０）。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Ｓ１１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Ｓ１２に移行する。ステップＳ１２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Ｓ１２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ベルをモニタする。そしてステップＳ１３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Ｓ５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０．１ｍｍ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。これによって、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、タッ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（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーショ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、光ディスク装置４００から得られる情報信号を画像情報に変換する情報から画像への変換装置（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ができる。
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っ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Ｎｏ．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．６０／８７７６０６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。
【符号の説明】
【０２０３】
１    光源
３    ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    ホログラムレンズ
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    ビームスプリッタ
１０４    コリメートレンズ
１０５    ホログラムレンズ
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    表示装置
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
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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る対物レンズと、
前記第１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、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た、集光点の光軸上の位置と、
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次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光が、前記集光レンズによって集光された、集光点の光軸上の位置とが、異なる光学ヘッド。
【請求項２】
ｍを整数として、前記対物レンズは、前記回折素子で発生した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し、前記集光レンズは、前記第２の情報記録媒体の情報記録面で反射したレーザ光を集光する、請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項３】
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次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路と復路との次数が異なる、請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記第１の情報記録媒体の表面で反射した、往路及び復路の少なくとも一方がｎ次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路及び復路の次数がいずれもｍ次とは異なる、請求項２記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記第１の情報記録媒体の表面で反射した、往路及び復路の少なくとも一方がｎ次とは異なり、かつ前記対物レンズによって収束される焦点の位置が前記第１の情報記録媒体の表面とは異なる回折光は、往路及び復路の少なくとも一方の次数が−ｍ次である、請求項２記載の光学ヘッド。
【請求項６】
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２記載の光学ヘッド。
【請求項７】
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２記載の光学ヘッド。
【請求項８】
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２記載の光学ヘッド。
【請求項９】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる、請求項２記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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、ｔ１＜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６記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
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次の回折光が、前記集光レンズによって集光された、集光点の光軸上の位置と、
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０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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる請求項６記載の光学ヘッド。
【請求項１２】
第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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：ｔ１＿Ｌ１
第１の情報記録媒体の情報記録面の第２保護基板厚：ｔ１＿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−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
および
ＷＤ１−ＷＤ２≠（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ２）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項１３】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＜（ｔ２−ｔ１−２×ｔ１＿Ｌ１）／ｎ−ｋ
を満たす、請求項１２記載の光学ヘッド。
【請求項１４】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが異なる、請求項６記載の光学ヘッド。
【請求項１５】
第１の情報記録媒体の情報記録面の設計保護基板厚をｔ１、
第２の情報記録媒体の情報記録面の設計保護基板厚を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、
±１次回折光の焦点位置隔差ｋ、
として、
ＷＤ１−ＷＤ２≠（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ
を満たす、請求項１４記載の光学ヘッド。
【請求項１６】
さらに、
ＷＤ１−ＷＤ２＞（２×ｔ２−２×ｔ１−ｔ２＿ｒａ）／（２×ｎ）−ｋ
を満たす、請求項１５記載の光学ヘッド。
【請求項１７】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の保護基板厚をｔ１、
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、ｔ１＜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６記載の光学ヘッド。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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１８記載の光学ヘッド。
【請求項２０】
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１８記載の光学ヘッド。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
前記第１の情報記録媒体の情報記録面の反射率Ｒ１ｒと表面反射率Ｒ１ｓとして、
０．５≦Ｒ１ｒ／Ｒ１ｓ≦３．０
を満たす、請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項２３】
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２２記載の光学ヘッド。
【請求項２４】
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
た集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の
位置とが、異なる対物レンズ。
【請求項２５】
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た、集光点の光軸上の位置と、
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た、集光点の光軸上の位置とが、異なる回折素子。
【請求項２６】
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、光ディスク装置。
【請求項２７】
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アクチュエー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、前記アクチュエータへ供給する電流又は電圧と前記対物レンズの光軸方向の移動量との比であるフォーカス感度を用いて、前記アクチュエータへ供給する電流量又は電圧量から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。
【請求項２８】
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２７記載の光ディスク装置。
【請求項２９】
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２７記載の光ディスク装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008069302.tif 000042
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2008069302.tif 000047
【図６】
2008069302.tif 000048
【図７】
2008069302.tif 000049
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008069302.tif 000052
【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008069302.tif 000059
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【国際調査報告】
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2008069302.tif 000082
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