(57)【要約】開口数（ＮＡ）の大きい対物レンズを備え、高密度光ディスクの記録あるいは再生を行なう光ヘッド装置を用いて、ＣＤ、ＤＶＤなどの従来型の光ディスクの記録あるいは再生をも高い光利用効率で行なう。第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームと第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームの光路中に、回折光学素子（８）を配置する。そして、この回折光学素子（８）により、第１の光ビームに対して主に５次の回折光を出射させ、第２の光ビームに対して主に３次の回折光を出射させる。これにより、両波長に対して同時に略１００％の高い回折効率が得られる。
2003075267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、
前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、前記第３の光ビームは、前記対物レンズによって第３の光情報媒体上に集光され、
前記回折光学素子が、前記第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記回折光学素子が凸レンズ作用を有する請求項１又は２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定された請求項１又は２に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記光情報媒体を駆動する光情報媒体駆動部と、
前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて、前記光情報媒体駆動部、並びに前記光ヘッド装置内の前記レーザ光源及び対物レンズを制御する制御部とを備えた光情報装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報装置と、
情報の入力を行なう入力装置と、
前記入力装置から入力された情報及び／又は前記光情報装置によって読み出された情報に基づいて演算を行なう演算装置と、
前記入力装置から入力された情報、前記光情報装置によって読み出された情報又は前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力する出力装置とを備えたコンピュータ。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置とを備えた光ディスクプレーヤ。
【請求項８】
請求項７に記載の光ディスクプレーヤを備えたカーナビゲーションシステム。
【請求項９】
請求項５に記載の光情報装置と、
画像情報を、前記光情報装置によって前記光情報媒体へ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置とを備えた光ディスクレコーダ。
【請求項１０】
請求項５に記載の光情報装置と、
前記光情報装置と外部との情報のやりとりを行なう無線入出力端子とを備えた光ディスクサーバ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば光ディスクあるいは光カードなどの光情報媒体上に情報を記録し、あるいは光情報媒体上に記録された情報を再生又は消去するために用いられる光ヘッド装置及びそれを用いた光情報装置、並びに、この光情報装置を応用した各種システムに関する。
背景技術
高密度・大容量の記憶媒体としてピット状のパターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。ここで、微小に絞られた光ビームを用いて、光ディスクに対する情報の記録再生を、高い信頼性の下に首尾よく遂行するための機能は、回折限界の微小スポットを光ディスク上に形成する集光機能、光学系の焦点制御（フォーカスサーボ）とトラッキング制御、及びピット信号（情報信号）検出の３つに大別される。
近年、光学系の設計技術の進歩と光源である半導体レーザの短波長化とにより、従来以上の高密度の記憶容量を有する光ディスクの開発が進んでいる。高密度化へのアプローチとしては、光ディスク上に光ビームを集光する集光光学系の光ディスク側開口数（ＮＡ）を大きくすることが検討されているが、その際、光軸の傾き（いわゆる、チルト）による収差発生量の増大が問題となる。すなわち、ＮＡを大きくすると、チルトに対して発生する収差量が大きくなってしまう。これを防止するためには、光ディスクの透明基材の厚み（基材厚）を薄くすればよい。
光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（ＣＤ）の基材厚は約１．２ｍｍであり、ＣＤ用の光ヘッド装置においては、赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ、標準的には８００ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．４５の対物レンズが使用されている。また、光ディスクの第２世代といえるディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）の基材厚は約０．６ｍｍであり、ＤＶＤ用の光ヘッド装置においては、赤色光（波長λ２は６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、標準的には６５０ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．６の対物レンズが使用されている。さらに、第３世代の光ディスクの基材厚は約０．１ｍｍであり、この光ディスク用の光ヘッド装置においては、青色光（波長λ１は３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ、標準的には４０５ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．８５の対物レンズが使用される。
尚、本明細書中において、『基材厚』とは、光ディスク（又は光情報媒体）の、光ビームが入射する面から情報記録面までの厚みを指す。上記のように、高密度光ディスクの透明基材の基材厚は薄く設定されている。経済性と装置の占有スペースの観点からは、基材厚や記録密度の異なる複数の光ディスクに対して記録再生を行なうことのできる光情報装置が望まれるが、そのためには、基材厚の異なる複数の光ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた光ヘッド装置が必要となる。
また、光ヘッド装置を構成する光学素子として、現在用いられている通常のレンズやプリズム等の屈折光学素子の代わりに回折光学素子を用いれば、光ヘッド装置の小型・薄型・軽量化を図ることができる。
回折光学素子とは、光の回折現象を効果的に利用して機能する光学素子のことであり、この回折光学素子は、波長オーダの深さの凹凸又は屈折率分布や振幅分布が周期的あるいは準周期的に表面に形成されているという特徴を有している。回折光学素子の周期が波長に比べて十分大きい場合には、断面を鋸歯形状化することにより、回折効率をほぼ１００％まで高くできることが知られている。
しかし、周期が波長に比べて十分大きい場合、回折光学素子の回折効率が１００％となるのは、設計波長に対してのみである。一般的には、波長が設計値から外れるにしたがって回折効率は徐々に低下する。従って、複数の種類の光ディスクに対応した複数波長の光源を搭載した光ヘッド装置に回折光学素子を用いる場合、光利用効率を高くするためには、波長ごとに最適に設計して、その波長の光路にのみ配置する必要があった。
複数の種類の情報記録媒体に対応できる複数波長の光源と回折光学素子とを備え、光利用効率の高い光学ヘッドを提供することを目的とした構成が、特開２００１−６０３３６号公報に開示されている（従来例１）。以下、従来例１について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は従来例１における光ヘッド装置の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。図１０に示すように、従来例１の光ヘッド装置においては、レーザ光源１０５から情報記録媒体である高密度光ディスク９やＣＤ等の光ディスク１１までの光路中に、コリメータレンズ７１と対物レンズ１８とが配置されている。レーザ光源１０５は、第１の波長λ１の第１の光ビームと、その波長に対して略２倍の波長を有する第３の波長λ３の第３の光ビームとを選択的に出射することができる光源である。尚、下記においては、６６０ｎｍ付近の波長をも扱うので、これを『第２の波長』と呼ぶ。レーザ光源１０５である半導体レーザから出射されたレーザ光２０５は、コリメータレンズ７１によって略平行光に変換された後、ミラー２０によって光軸が折り曲げられる。そして、光軸が折り曲げられた光ビーム２０５は、対物レンズ１８によって光ディスク９又は１１上に集光される。レーザ光源１０５が出射する第１の光ビームの第１の波長λ１は、例えば、３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍの関係を満たし、この第１の波長λ１の第１の光ビームを出射するレーザ光源１０５を搭載することにより、集光スポットを小さく絞ることができる。また、レーザ光源１０５が出射する第３の光ビームの第３の波長λ３は、例えば、７６０ｎｍ≦λ３≦８８０ｎｍの関係を満たし、この第３の波長λ３の第３の光ビームを出射するレーザ光源１０５を搭載することにより、例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクを読み出すことができる。このように、従来例１の光ヘッド装置においては、読み出す光ディスクの種類によって出射する光の波長を決め、選択的にその波長の光ビームを出射させている。
また、従来例１の光ヘッド装置においては、光軸を折り曲げるためのミラー２０と対物レンズ１８との間の光路中に、対物レンズ１８の色収差を補正するための回折光学素子８５が配置されている。ここで、対物レンズ１８とコリメートレンズ７１は、非球面レンズである。
上記したように、回折光学素子は、一般に、設計波長に対しては高い回折効率を示すが、それから外れるにしたがって回折効率が徐々に低下してしまう。従って、設計波長の光ビームとそれ以外の波長の光ビームのどちらも通過する光路中に回折光学素子を配置すると、どちらかの波長に対して回折効率が低下してしまう。
しかし、回折光学素子の周期が波長に比べて十分大きい場合には、設計波長の約半分の波長になると、１次回折効率はほとんど０になるが、２次回折効率はほぼ１００％と非常に高くなる。
従来例１には、青色光源を用いた高密度光ディスクとＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクの両方に対応できる２波長の光ヘッド装置において、その２波長間の波長の大きさの関係を略２倍（実際の場合は１．８倍程度から２．１倍程度）に設定し、高密度光ディスクに対応するとき（第１の波長λ１の第１の光ビームを用いるとき）には、回折光学素子８５から主に２次の回折光を出射させ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクに対応するとき（第３の波長λ３の第３の光ビームを用いるとき）には、回折光学素子８５から主に１次の回折光を出射させることにより、同じ光路中に回折光学素子８５を配置しても、どちらの波長に対しても高い回折効率を得ることができ、その結果、光学特性の良好な光ヘッド装置を実現できることが開示されている。
また、回折光学素子における回折角は、波長と周期と回折次数によって決められるが、従来例１においては、第１の波長λ１で主に２次の回折光を用い、略２倍の波長の第３の波長λ３で主に１次の回折光を用いるようにすることにより、波長が異なっても、回折角が等しくなるようにされている。
回折光学素子の断面形状は実質上鋸歯形状である。従来例１においては、第１の波長λ１、第３の波長λ３、回折光学素子８５の材料の屈折率ｎに対して、上記鋸歯形状の深さｈが、透過型素子の場合、実質上ｈ１＝２λ１／（ｎ−１）からｈ３＝λ３／（ｎ−１）の範囲内にあるようにして、どちらの波長に対しても回折効率が大きくなるようにされている。例えば、λ１＝４００ｎｍ、λ３＝８００ｎｍ、ｎ＝１．５の場合には、ｈ１＝ｈ３であるから、透過型素子ではｈ＝１．６μｍである。
さらに、従来例１には、第１の波長λ１の光ビームに対して略１．５倍の波長を有する第２の波長λ２の光ビームを出射するレーザ光源をも具備することにより、ＣＤよりも高密度の光ディスクであるＤＶＤの互換記録再生をも実現する場合についても開示されている。この場合、３つの波長の光ビームの光路中に、単数又は複数の回折光学素子が設けられている。そして、この回折光学素子は、第１の波長λ１の光ビームに対して主に６次の回折光を出射し、第３の波長λ３の光ビームに対して主に３次の回折光を出射し、第２の波長λ２の光ビームに対して主に４次の回折光を出射する。
従来例１においては、ＤＶＤの互換記録再生を実現する第２の波長λ２が５７０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍの関係を満たすと考えられている。しかし、半導体レーザ光源の製造の容易さからは、第２の波長λ２は６５０ｎｍ〜６８０ｎｍとするのが望ましく、実際に商品化されているＤＶＤ用の光情報装置においては、６６０ｎｍを標準として、６５０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長が使用されている。
また、次世代のＤＶＤよりも高密度な光ディスク用の第１の波長λ１も、やはり半導体レーザ光源の製造の容易さから、４０５ｎｍを標準として、４００ｎｍ〜４１０ｎｍとするのが望ましい。
第１の波長λ１と第２の波長λ２のレーザ光源を用いて、ＤＶＤと次世代のＤＶＤよりも高密度な光ディスクとの互換記録再生を行なう光学系においても、色収差の補正などに、回折光学素子を用いることは有用である。
回折光学素子の材料としては、硝材であるＢＫ７がよく使用される。ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍの第１の光ビームに対する屈折率ｎ１は、約１．５３０２である。
回折光学素子を鋸歯状の格子断面形状として、従来例１のように２次回折効率がほぼ１００％の回折格子を得るためには、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈは、
ｈ＝２λ１／（ｎ１−１）＝１５３０（ｎｍ）
となる。
また、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍの第２の光ビームに対する屈折率ｎ２は、約１．５１４２である。そして、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝７８６（ｎｍ）
＝１．１９λ２
となる。このように、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２の整数倍ではないため、２次回折効率は低くなり、１次回折効率も８０％程度となる。
従来例１において開示されているもう１つの実施の形態のように、回折光学素子を鋸歯状の格子断面形状として、第１の波長λ１の第１の光ビームに対する６次回折効率がほぼ１００％の回折格子を得るためには、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈは、
ｈ＝６λ１／（ｎ１−１）＝４５８０（ｎｍ）
となる。そして、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝２３５７（ｎｍ）
＝３．５７λ２
となる。このように、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２の整数倍ではないため、６次回折効率は低くなり、３次回折効率も４次回折効率も６０％以下となる。また、損失が迷光成分となり、信号品質の劣化原因になるおそれも否定できない。また、分散特性は、材料を変えても大差がないため、他の材料を選んでも、顕著な改善は期待できない。
以上のように、従来例１は、第２の波長λ２の第２の光ビームを用いたＤＶＤ互換時における光利用効率が低いという課題を有していた。
発明の開示
本発明は、従来技術における前記課題を解決し、かつ、種類の異なる複数の光情報媒体の互換記録や互換再生を実現することのできる光ヘッド装置及びそれを用いた光情報装置、並びに、この光情報装置を応用した各種システムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッド装置の構成は、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射することを特徴とする。
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、前記第３の光ビームは、前記対物レンズによって第３の光情報媒体上に集光され、前記回折光学素子が、前記第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ）次の回折光を出射するのが好ましい。
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記回折光学素子が凸レンズ作用を有するのが好ましい。
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定されているのが好ましい。
また、本発明に係る光情報装置の構成は、前記本発明の光ヘッド装置と、前記光情報媒体を駆動する光情報媒体駆動部と、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて、前記光情報媒体駆動部、並びに前記光ヘッド装置内の前記レーザ光源及び対物レンズを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るコンピュータの構成は、前記本発明の光情報装置と、情報の入力を行なう入力装置と、前記入力装置から入力された情報及び／又は前記光情報装置によって読み出された情報に基づいて演算を行なう演算装置と、前記入力装置から入力された情報、前記光情報装置によって読み出された情報又は前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力する出力装置とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る光ディスクプレーヤの構成は、前記本発明の光情報装置と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るカーナビゲーションシステムの構成は、前記本発明の光ディスクプレーヤを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る光ディスクレコーダの構成は、前記本発明の光情報装置と、画像情報を、前記光情報装置によって前記光情報媒体へ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る光ディスクサーバの構成は、前記本発明の光情報装置と、前記光情報装置と外部との情報のやりとりを行なう無線入出力端子とを備えていることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図である。図１において、１は第１の波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源、２は第２の波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源をそれぞれ示している。７はコリメートレンズ（第１の凸レンズ）、２０は光軸を折り曲げるためのミラー、１８は対物レンズをそれぞれ示している。８は出力の変更時などに起こる第１のレーザ光源１の波長変化を補償し、対物レンズ１８による集光位置の移動量（色収差）を低減するための回折光学素子を示しており、この回折光学素子８は凸レンズ作用を有している。９、１０は光ディスクや光カードなどの光情報媒体を示しているが、以下においては、光情報媒体が光ディスクである場合を例に挙げて説明する。
第１及び第２のレーザ光源１、２は、そのいずれか又は全てが半導体レーザ光源であるのが望ましく、これにより、光ヘッド装置、及びこれを用いた光情報装置の小型・軽量化、及び低消費電力化を図ることができる。ここでは、第１のレーザ光源１の波長が最も短く、第２のレーザ光源２の波長は第１のレーザ光源１の波長よりも長くなっており、最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生を行なう際には第１のレーザ光源１が使用され、より記録密度の低い光ディスク１０の記録再生を行なう際には第２のレーザ光源２が使用される。この場合、第１及び第２のレーザ光源１、２の波長を、それぞれλ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍ、λ２＝６５０ｎｍ〜６８０ｎｍとすることにより、現在市販されているＤＶＤの記録再生と、ＤＶＤとさらに記録密度の高い光ディスクとの互換記録再生を行なうことができる。
最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生は、第１のレーザ光源１から出射された第１の光ビームを、以下のようにして光ディスク９の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、第１のレーザ光源１から出射された第１の波長λ１の第１の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）５を透過し、さらにビームスプリッタ膜６をほぼ全透過した後、１／４波長板３７によって円偏光に変換される。１／４波長板３７によって円偏光に変換された第１の光ビームは、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第１の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク９の基材厚約０．１ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
光ディスク９の情報記録面で反射した第１の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折素子８によって回折された後、１／４波長板３７によって初期の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換される。初期の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換された第１の光ビームは、ビームスプリッタ膜６によってほぼ全反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。上記したように、ビームスプリッタ膜６は、第１の波長λ１の第１の光ビーム及び第２の波長λ２の第２の光ビームに関しては、所定の偏光方向の直線偏光を全透過し、それと直交する方向の直線偏光を全反射する偏光分離膜である。
尚、第１のレーザ光源１からビームスプリッタ膜６までの光路中に、さらに回折格子４を配置することにより、トラッキングエラー信号を、よく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することが可能となる。
また、コリメートレンズ７によって第１の光ビームを略平行光に変換する代わりに、第１の凸レンズ７によって第１の光ビームを緩やかな発散光に変換し、さらに第２の凸レンズ２２によって当該第１の光ビーム（緩やかな発散光）を略平行光に変換する構成とすることも可能である。そして、この場合には、第２の凸レンズ２２を駆動装置２３によって光軸方向（図１の左右方向）へ動かすことにより、第１の光ビームの平行度を変化させることができる。ところで、透明基材の厚さ誤差や、光ディスク９が二層ディスクである場合に層間厚さに起因する基材厚差があると、球面収差が発生するが、上記のように第２の凸レンズ２２を光軸方向に動かすことにより、当該球面収差を補正することができる。以上のような第２の凸レンズ２２を動かすことによる球面収差の補正は、光ディスク９に対する集光光の開口数（ＮＡ）が０．８５の場合に数１００ｍλ程度可能であり、これにより±３０μｍの基材厚差を補正することができる。
ここで、回折光学素子８を、コリメートレンズ（第１の凸レンズ）７や第２の凸レンズ２２の表面に形成することにより、部品点数の削減を図ることも可能である。
また、光軸を折り曲げるためのミラー２０を、完全な反射ミラーではなく、２０％以下の光量で第１の光ビームを透過させる半透過膜にし、ミラー２０を透過した第１の光ビームを、集光レンズ（凸レンズ）１９によって光検出器２１へ導くように構成すれば、光検出器２１から得られる信号を用いて、第１のレーザ光源１の発光光量変化をモニタしたり、さらには、その発光光量変化をフィードバックしたりして、第１のレーザ光源１の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
尚、上記の説明中で『集光』という用語を用いたが、本明細書中で『集光』とは、『光ビームを回折限界の微小スポットにまで収束すること』を意味している。
二番目に記録密度の高いＤＶＤなどの光ディスク１０の記録再生は、第２のレーザ光源２から出射された第２の光ビームを、以下のようにして光ディスク１０の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、第２のレーザ光源２から出射された略直線偏光で第２の波長λ２の第２の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）５によって反射され、さらにビームスプリッタ膜６を透過する。ビームスプリッタ膜６を透過した第２の光ビームは、１／４波長板３７によって円偏光に変換され、さらにコリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第２の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
光ディスク１０の情報記録面で反射した第２の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折光学素子８によって回折された後、ビームスプリッタ膜６によって反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。
尚、第２のレーザ光源２からビームスプリッタ膜６までの光路中に、さらに回折格子１５を配置することにより、トラッキングエラー信号を、よく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することが可能となる。
また、上記したように、コリメートレンズ７によって第２の光ビームを略平行光に変換する代わりに、第１の凸レンズ７によって第２の光ビームを緩やかな発散光に変換し、さらに第２の凸レンズ２２によって当該第２の光ビーム（緩やかな発散光）を略平行光に変換する構成とすることも可能である。そして、この場合には、第２の凸レンズ２２を駆動装置２３によって光軸方向（図１の左右方向）へ動かすことにより、第２の光ビームの平行度を変化させることができる。ところで、透明基材の厚さ誤差や、光ディスク１０が二層ディスクである場合に層間厚さに起因する基材厚差があると、球面収差が発生するが、上記のように第２の凸レンズ２２を光軸方向に動かす構成を採用することにより、最小限の部品追加によって当該球面収差を補正することが可能となる。
また、光軸を折り曲げるためのミラー２０を、完全な反射ミラーではなく、２０％以下の光量で第２の光ビームを透過させる半透過膜にし、ミラー２０を透過した第２の光ビームを、集光レンズ（凸レンズ）１９によって光検出器２１へ導くように構成すれば、光検出器２１から得られる信号を用いて、第２のレーザ光源２の発光光量変化をモニタしたり、さらには、その発光光量変化をフィードバックしたりして、第２のレーザ光源２の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の第１の光ビーム及び第２の波長λ２の第２の光ビームを、それぞれ別個の部品である第１及び第２のレーザ光源１、２から出射するように構成されているが、第１及び第２の光ビームを出射する１チップのレーザ光源を用いることも可能であり、これにより、部品点数の削減を図ることができる。
次に、回折光学素子８の格子形状について、図２を参照しながら説明する。図２は本発明の第１の実施の形態における回折光学素子の一部を拡大して示した断面図である。図２に示すように、透過型の回折光学素子８の格子ピッチをｐ（一定）、鋸歯状ブレーズ形状の高さをｈ（一定）とすると、一般に、波長λの入射光（平行光）１６に対して光路差Ｌが波長λの整数倍となる方向に回折光１７が発生する。この場合、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈにより与えられる光路差が光路差Ｌと一致するときに、回折効率が極大となり、主な回折次数となる。回折光学素子８を構成する材料の屈折率をｎとすると、その条件は、
Ｌ＝ｈ（ｎ−１）
と表記することができる。
本発明者らは、従来例１とは異なり、図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラム（回折光学素子８）において、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射するように構成することにより、両波長の光ビームに対して同時に高い回折効率が得られることを見出した。例えば、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３次の回折光を出射するように構成することにより、両波長の光ビームに対して同時に高い回折効率を得ることができる。以下、このことについて説明する。
図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラムを硝子（ＢＫ７）上に形成する場合、第１の波長λ１（標準値４０５ｎｍ）の第１の光ビームの５次回折効率を極大にするためには、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈに起因する光路差が第１の波長λ１の５倍となるようにすればよいので、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈを
ｈ＝５λ１／（ｎ１−１）
＝３８２０（ｎｍ）
とするのが最適である。ここで、ｎ１は、ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率であり、約１．５３０２である。
また、格子パターンは、波長λが第１の波長λ１の５倍であると仮定することによって設計することができる。
このとき、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２（標準値６６０ｎｍ）の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝１９６４（ｎｍ）
＝２．９８λ２
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２のほぼ３倍であるため、３次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ２は、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１４２である。
分散特性は、材料を変えても大差がないため、回折光学素子８の材料としてプラスチック（樹脂）等、他の材料を選んでも、同じ効果を得ることができる。
以上のように、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、レーザ光源から出射された第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置において、第１及び第２の光ビームの光路中に、第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射する回折光学素子をさらに設けることにより、両波長の光ビームに対して同時に略１００％の高い回折効率を得ることができる。従って、ＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができる。また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光ヘッド装置を実現することができる。
［第２の実施の形態］
図３は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図である。
図３に示すように、さらに、第３の波長λ３＝７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの第３のレーザ光源３を具備する構成とすることにより、ＣＤなど、透明基材の基材厚が約１．２ｍｍの光ディスクの記録あるいは再生を行なうことも可能となる。尚、図３中、１１は最も記録密度の低いＣＤなどの光ディスクを示している。また、１４は第２の波長λ２の第２の光ビームを透過させ、第３の波長λ３の第３の光ビームを反射する波長選択膜（ダイクロイック膜）である。他の構成は、上記第１の実施の形態（図１）と同じであるため、同一の構成部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
最も記録密度の低い光ディスク１１の記録再生は、第３のレーザ光源３から出射された第３の光ビームを、以下のようにして光ディスク１１の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図３に示すように、第３のレーザ光源３から出射された略直線偏光で第３の波長λ３（＝７７０ｎｍ〜８１０ｎｍ、標準値は７８０ｎｍ）の第３の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）１４によって反射された後、さらに波長選択膜（ダイクロイック膜）５によって反射され、ビームスプリッタ膜６を透過する。ビームスプリッタ膜６を透過した第３の光ビームは、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第３の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
光ディスク１１の情報記録面で反射した第３の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折光学素子８によって回折された後、ビームスプリッタ膜６によって反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。
尚、本実施の形態においては、第１の波長λ１の第１の光ビーム、第２の波長λ２の第２の光ビーム及び第３の波長λ３の第３の光ビームを、それぞれ別個の部品である第１〜第３のレーザ光源１〜３から出射するように構成されているが、第１〜第３の光ビームの全て又はいずれか２つの光ビームを出射する１チップのレーザ光源を用いることも可能であり、これにより、部品点数の削減を図ることができる。
本発明者らは、本実施の形態のように第３の波長λ３の第３の光ビームをも用いる場合に、従来例１とは異なり、図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラム（回折光学素子８）において、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射し、第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射するように構成することにより、３波長の光ビームに対して同時に高い回折効率が得られることを見出した。例えば、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に１０次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に６次の回折光を出射し、第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームに対して主に５次の回折光を出射するように構成することにより、３波長の光ビームに対して同時に高い回折効率を得ることができる。以下、このことについて説明する。
図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラムを硝子（ＢＫ７）上に形成する場合、第１の波長λ１（標準値４０５ｎｍ）の第１の光ビームの１０次回折効率を極大にするためには、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈに起因する光路差が第１の波長λ１の１０倍となるようにすればよいので、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈを
ｈ＝１０λ１／（ｎ１−１）
＝７６４０（ｎｍ）
とするのが最適である。ここで、ｎ１は、ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率であり、約１．５３０２である。
また、格子パターンは、波長λが第１の波長λ１の１０倍であると仮定することによって設計することができる。
このとき、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２（標準値６６０ｎｍ）の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝３９２８（ｎｍ）
＝５．９５λ２
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２のほぼ６倍であるため、６次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ２は、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１４２である。
また、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＣＤの記録あるいは再生を行なうための第３の波長λ３（標準値７８０ｎｍ）の第３の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ３−１）
＝３９０３（ｎｍ）
＝４．９４λ３
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＣＤの記録あるいは再生を行なうための第３の波長λ３の第３の光ビームに与える光路差が第３の波長λ３のほぼ５倍であるため、５次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ３は、ＢＫ７の、第３の波長λ３＝７８０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１１０である。
分散特性は、材料を変えても大差がないため、回折光学素子８の材料としてプラスチック（樹脂）等、他の材料を選んでも、同じ効果を得ることができる。
以上のように、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビーム及び第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）を出射する単数又は複数のレーザ光源と、レーザ光源から出射された第１〜第３の光ビームをそれぞれ第１〜第３の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置において、第１〜第３の光ビームの光路中に、第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射し、第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射する回折光学素子をさらに設けることにより、３つの波長の光ビームに対して同時に略１００％の高い回折効率を得ることができる。従って、ＣＤとＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができる。また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光ヘッド装置を実現することができる。
尚、上記第１及び第２の実施の形態における回折光学素子８は、第１の波長λ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍの第１の光ビームを透過させるものである。一般に、波長の短い光ほど、光子エネルギーが高く、その結果、物質を変化させて、透過率の低下や機械的強度の低下などを招き易い傾向がある。従って、回折光学素子８を構成する材料としては、第１の波長λ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍの第１の光ビームに対する吸収率の小さいものが望ましい。例えば、厚み５ｍｍ当たりの、第１の波長λ１の第１の光ビームの透過率が高く、吸収率が５％以下の材料であれば、光子エネルギーを吸収することによる物質の劣化を防止することができる。さらに、厚み５ｍｍ当たりの、第１の波長λ１の第１の光ビームの吸収率が３％以下の材料を用いることにより、高い信頼性を得ることができる。従って、回折光学素子８を構成する材料としては、石英などの無機硝子材料が望ましい。また、回折光学素子８を構成する材料としては、加工性が良く、軽量であるという利点を有する樹脂材料を用いることもできるが、この場合には、非晶質ポリオレフィンなど、第１の波長λ１の第１の光ビームの吸収率が低い材料を用いるのが望ましい。
また、図４に示すように、上記第１及び第２の実施の形態に示した回折光学素子８を、対物レンズ１８の近傍に配置し、かつ、回折光学素子８と対物レンズ１８を一体的に固定し、焦点制御やトラッキング制御に際して、回折光学素子８と対物レンズ１８を共通の駆動装置３６によって一体的に駆動し得るように構成すれば、以下のような効果が得られる。すなわち、光ディスク９〜１１の記録再生を行なう際のトラック追従によって対物レンズ１８が移動しても、回折光学素子８と対物レンズ１８との軸ずれを防止することができるので、収差の発生を抑えることができる。また、回折光学素子８は外周部ほど格子ピッチが細かくなるが、上記のような構成を採用すれば、回折光学素子の外周部を余分に作る必要がなくなるため、回折光学素子の作製が容易となる。
また、上記第１及び第２の実施の形態に示した回折光学素子８は、色収差補正用の光学素子に限らず、検出レンズ１２と組み合わせて用いるサーボ信号検出光形成用の光学素子等としても用いることができ、この場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。
［第３の実施の形態］
図５は本発明の第３の実施の形態における光情報装置を示す概略構成図である。図５に示すように、光ディスク１０（あるいは、９又は１１  以下同じ）は、モータ等を備えた光ディスク駆動部５２によって回転駆動される（光ディスク１０の代わりに光カードを用いる場合には、当該光カードは並進駆動される）。５５は上記第１又は第２の実施の形態で示した光ヘッド装置であり、当該光ヘッド装置５５は、光ディスク１０の所望の情報が存在するトラックのところまで、光ヘッド装置の駆動装置５１によって粗動される。
また、光ヘッド装置５５は、光ディスク１０との位置関係に対応して、フォーカスエラー（焦点誤差）信号やトラッキングエラー信号を、制御部としての電気回路５３へ送る。電気回路５３は、これらの信号に基づいて、対物レンズを微動させるための信号を光ヘッド装置５５へ送る。そして、光ヘッド装置５５は、この信号に基づいて、光ディスク１０に対しフォーカス制御とトラッキング制御を行なった後、情報の読み出し、書き込み（記録）又は消去を行なう。また、電気回路５３は、光ヘッド装置５５から得られる信号に基づいて、光ディスク駆動部５２や光ヘッド装置５５内のレーザ光源をも制御する。尚、図５中、５４は電源又は外部電源との接続部を示している。
本実施の形態の光情報装置５０においては、光ヘッド装置５５として、上記第１又は第２の実施の形態で示したＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができ、また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい本発明の光ヘッド装置が用いられているので、情報の再生を正確、かつ、安定に行なうことができ、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光情報装置を実現することができる。
［第４の実施の形態］
図６は本発明の第４の実施の形態におけるコンピュータを示す概略斜視図である。
図６に示すように、本実施の形態のコンピュータ６０は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、情報の入力を行な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６５と、入力装置６５から入力ケーブル６３を介して入力された情報や、光情報装置５０によって読み出された情報などに基づいて演算を行なう中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置６４と、入力装置６５から入力された情報や光情報装置５０によって読み出された情報や演算装置６４によって演算された結果などの情報を表示あるいは出力するための陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１とを備えている。尚、図６中、６２は演算装置６４によって演算された結果などの情報を出力装置６１に出力するための出力ケーブルを示している。
［第５の実施の形態］
図７は本発明の第５の実施の形態における光ディスクプレーヤを示す概略斜視図である。
図７に示すように、本実施の形態の光ディスクプレーヤ６７は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）とを備えている。
尚、本構成は、カーナビゲーションシステムとしても利用することができる。自動車に本構成のカーナビゲーションシステムを搭載することにより、当該自動車内において、種類の異なる複数の光ディスクを安定に記録再生することができる。また、消費電力も少なく、ナビゲーションにとどまらず、音楽・映画鑑賞等、広い用途に使用できるという利便性を得ることもできる。また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
［第６の実施の形態］
図８は本発明の第６の実施の形態における光ディスクレコーダを示す概略斜視図である。
図８に示すように、本実施の形態の光ディスクレコーダ７１は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、画像情報を、光情報装置５０によって光ディスクへ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置（例えば、エンコーダ６８）とを備えている。
尚、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）を付加した構成とすることも可能であり、これにより、光ディスクへの記録時に同時にモニタを行なったり、既に記録した部分を再生したりすることも可能となる。
また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
上記第３の実施の形態の光情報装置５０を備えた、あるいは、上記の記録・再生方法を採用したコンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダは、種類の異なる複数の光ディスクに対して安定に記録あるいは再生を行なうことができ、かつ、消費電力も少ないので、広い用途に使用することが可能となる。
［第７の実施の形態］
図９は本発明の第７の実施の形態における光ディスクサーバを示す概略斜視図である。
図９に示すように、本実施の形態の光ディスクサーバ７０は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、光情報装置５０に記録する情報を外部から取り込んだり、光情報装置５０によって読み出された情報を外部に出力したりするための（光情報装置５０と外部との情報のやりとりを行なうための）無線の受信装置及び発信装置である入出力無線端子（無線入出力端子）６９とを備えている。
以上の構成により、光ディスクサーバ７０は、複数の無線受発信端子を有する機器、例えば、コンピュータ、電話、テレビチューナなどと情報をやりとりを行なう共有の情報サーバとして利用することが可能となる。また、種類の異なる複数の光ディスクに対して安定に記録あるいは再生を行なうことができるので、広い用途に使用することができる。
尚、画像情報を、光情報装置５０によって光ディスクへ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置（例えば、エンコーダ６８）を付加した構成とすることも可能である。
また、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）を付加した構成とすることも可能であり、これにより、光ディスクへの記録時に同時にモニタを行なったり、既に記録した部分を再生したりすることも可能となる。
また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
また、上記第４〜第７の実施の形態において、図６〜図９には出力装置６１が示されているが、出力端子を備えるだけで、出力装置６１を持たず、これを別売りとした商品形態もあり得る。また、図７〜図９には入力装置が示されていないが、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を備えた商品形態もあり得る。
また、本発明における光情報媒体として、光ディスクの代わりに光カードを用いた場合であっても、光ディスクを用いた場合と同等の効果を得ることができる。すなわち、本発明は、微小な集光スポットを形成することにより、記録あるいは再生が行なわれる光情報媒体のすべてについて適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図、
図２は本発明の第１の実施の形態における回折光学素子の一部を拡大して示した断面図、
図３は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図、
図４は本発明の実施の形態におけるさらに他の光ヘッド装置を示す概略構成図、
図５は本発明の第３の実施の形態における光情報装置を示す概略構成図、
図６は本発明の第４の実施の形態におけるコンピュータを示す概略斜視図、
図７は本発明の第５の実施の形態における光ディスクプレーヤを示す概略斜視図、
図８は本発明の第６の実施の形態における光ディスクレコーダを示す概略斜視図、
図９は本発明の第７の実施の形態における光ディスクサーバを示す概略斜視図、
図１０は従来例１における光ヘッド装置の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【図１】
2003075267.tif 000003
【図２】
2003075267.tif 000004
【図３】
2003075267.tif 000005
【図４】
2003075267.tif 000006
【図５】
2003075267.tif 000007
【図６】
2003075267.tif 000008
【図７】
2003075267.tif 000009
【図８】
2003075267.tif 000010
【図９】
2003075267.tif 000011
【図１０】
2003075267.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月16日(2004.7.16)
【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】
第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、
前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、前記第３の光ビームは、前記対物レンズによって第３の光情報媒体上に集光され、
前記回折光学素子が、前記第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記回折光学素子が凸レンズ作用を有する請求項１又は２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定された請求項１又は２に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記光情報媒体を駆動する光情報媒体駆動部と、
前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて、前記光情報媒体駆動部、並びに前記光ヘッド装置内の前記レーザ光源及び対物レンズを制御する制御部とを備えた光情報装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報装置と、
情報の入力を行なう入力装置と、
前記入力装置から入力された情報及び／又は前記光情報装置によって読み出された情報に基づいて演算を行なう演算装置と、
前記入力装置から入力された情報、前記光情報装置によって読み出された情報又は前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力する出力装置とを備えたコンピュータ。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置とを備えた光ディスクプレーヤ。
【請求項８】
請求項７に記載の光ディスクプレーヤを備えたカーナビゲーションシステム。
【請求項９】
請求項５に記載の光情報装置と、
画像情報を、前記光情報装置によって前記光情報媒体へ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置とを備えた光ディスクレコーダ。
【請求項１０】
請求項５に記載の光情報装置と、
前記光情報装置と外部との情報のやりとりを行なう無線入出力端子とを備えた光ディスクサーバ。
【手続補正２】
【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、例えば光ディスクあるいは光カードなどの光情報媒体上に情報を記録し、あるいは光情報媒体上に記録された情報を再生又は消去するために用いられる光ヘッド装置及びそれを用いた光情報装置、並びに、この光情報装置を応用した各種システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体としてピット状のパターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。ここで、微小に絞られた光ビームを用いて、光ディスクに対する情報の記録再生を、高い信頼性の下に首尾よく遂行するための機能は、回折限界の微小スポットを光ディスク上に形成する集光機能、光学系の焦点制御（フォーカスサーボ）とトラッキング制御、及びピット信号（情報信号）検出の３つに大別される。
【０００３】
近年、光学系の設計技術の進歩と光源である半導体レーザの短波長化とにより、従来以上の高密度の記憶容量を有する光ディスクの開発が進んでいる。高密度化へのアプローチとしては、光ディスク上に光ビームを集光する集光光学系の光ディスク側開口数（ＮＡ）を大きくすることが検討されているが、その際、光軸の傾き（いわゆる、チルト）による収差発生量の増大が問題となる。すなわち、ＮＡを大きくすると、チルトに対して発生する収差量が大きくなってしまう。これを防止するためには、光ディスクの透明基材の厚み（基材厚）を薄くすればよい。
【０００４】
光ディスクの第１世代といえるコンパクトディスク（ＣＤ）の基材厚は約１．２ｍｍであり、ＣＤ用の光ヘッド装置においては、赤外光（波長λ３は７８０ｎｍ〜８２０ｎｍ、標準的には８００ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．４５の対物レンズが使用されている。また、光ディスクの第２世代といえるディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）の基材厚は約０．６ｍｍであり、ＤＶＤ用の光ヘッド装置においては、赤色光（波長λ２は６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、標準的には６５０ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．６の対物レンズが使用されている。さらに、第３世代の光ディスクの基材厚は約０．１ｍｍであり、この光ディスク用の光ヘッド装置においては、青色光（波長λ１は３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ、標準的には４０５ｎｍ）を出射する光源とＮＡ０．８５の対物レンズが使用される。
【０００５】
尚、本明細書中において、『基材厚』とは、光ディスク（又は光情報媒体）の、光ビームが入射する面から情報記録面までの厚みを指す。上記のように、高密度光ディスクの透明基材の基材厚は薄く設定されている。経済性と装置の占有スペースの観点からは、基材厚や記録密度の異なる複数の光ディスクに対して記録再生を行なうことのできる光情報装置が望まれるが、そのためには、基材厚の異なる複数の光ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた光ヘッド装置が必要となる。
【０００６】
また、光ヘッド装置を構成する光学素子として、現在用いられている通常のレンズやプリズム等の屈折光学素子の代わりに回折光学素子を用いれば、光ヘッド装置の小型・薄型・軽量化を図ることができる。
【０００７】
回折光学素子とは、光の回折現象を効果的に利用して機能する光学素子のことであり、この回折光学素子は、波長オーダの深さの凹凸又は屈折率分布や振幅分布が周期的あるいは準周期的に表面に形成されているという特徴を有している。回折光学素子の周期が波長に比べて十分大きい場合には、断面を鋸歯形状化することにより、回折効率をほぼ１００％まで高くできることが知られている。
【０００８】
しかし、周期が波長に比べて十分大きい場合、回折光学素子の回折効率が１００％となるのは、設計波長に対してのみである。一般的には、波長が設計値から外れるにしたがって回折効率は徐々に低下する。従って、複数の種類の光ディスクに対応した複数波長の光源を搭載した光ヘッド装置に回折光学素子を用いる場合、光利用効率を高くするためには、波長ごとに最適に設計して、その波長の光路にのみ配置する必要があった。
【０００９】
複数の種類の情報記録媒体に対応できる複数波長の光源と回折光学素子とを備え、光利用効率の高い光学ヘッドを提供することを目的とした構成が、例えば、特許文献１に開示されている（従来例１）。以下、従来例１について、図１０を参照しながら説明する。
【００１０】
図１０は従来例１における光ヘッド装置の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。図１０に示すように、従来例１の光ヘッド装置においては、レーザ光源１０５から情報記録媒体である高密度光ディスク９やＣＤ等の光ディスク１１までの光路中に、コリメータレンズ７１と対物レンズ１８とが配置されている。レーザ光源１０５は、第１の波長λ１の第１の光ビームと、その波長に対して略２倍の波長を有する第３の波長λ３の第３の光ビームとを選択的に出射することができる光源である。尚、下記においては、６６０ｎｍ付近の波長をも扱うので、これを『第２の波長』と呼ぶ。レーザ光源１０５である半導体レーザから出射されたレーザ光２０５は、コリメータレンズ７１によって略平行光に変換された後、ミラー２０によって光軸が折り曲げられる。そして、光軸が折り曲げられた光ビーム２０５は、対物レンズ１８によって光ディスク９又は１１上に集光される。レーザ光源１０５が出射する第１の光ビームの第１の波長λ１は、例えば、３５０ｎｍ≦λ１≦４４０ｎｍの関係を満たし、この第１の波長λ１の第１の光ビームを出射するレーザ光源１０５を搭載することにより、集光スポットを小さく絞ることができる。また、レーザ光源１０５が出射する第３の光ビームの第３の波長λ３は、例えば、７６０ｎｍ≦λ３≦８８０ｎｍの関係を満たし、この第３の波長λ３の第３の光ビームを出射するレーザ光源１０５を搭載することにより、例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクを読み出すことができる。このように、従来例１の光ヘッド装置においては、読み出す光ディスクの種類によって出射する光の波長を決め、選択的にその波長の光ビームを出射させている。
【００１１】
また、従来例１の光ヘッド装置においては、光軸を折り曲げるためのミラー２０と対物レンズ１８との間の光路中に、対物レンズ１８の色収差を補正するための回折光学素子８５が配置されている。ここで、対物レンズ１８とコリメートレンズ７１は、非球面レンズである。
【特許文献１】特開２００１−６０３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、回折光学素子は、一般に、設計波長に対しては高い回折効率を示すが、それから外れるにしたがって回折効率が徐々に低下してしまう。従って、設計波長の光ビームとそれ以外の波長の光ビームのどちらも通過する光路中に回折光学素子を配置すると、どちらかの波長に対して回折効率が低下してしまう。
【００１３】
しかし、回折光学素子の周期が波長に比べて十分大きい場合には、設計波長の約半分の波長になると、１次回折効率はほとんど０になるが、２次回折効率はほぼ１００％と非常に高くなる。
【００１４】
従来例１には、青色光源を用いた高密度光ディスクとＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクの両方に対応できる２波長の光ヘッド装置において、その２波長間の波長の大きさの関係を略２倍（実際の場合は１．８倍程度から２．１倍程度）に設定し、高密度光ディスクに対応するとき（第１の波長λ１の第１の光ビームを用いるとき）には、回折光学素子８５から主に２次の回折光を出射させ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒの光ディスクに対応するとき（第３の波長λ３の第３の光ビームを用いるとき）には、回折光学素子８５から主に１次の回折光を出射させることにより、同じ光路中に回折光学素子８５を配置しても、どちらの波長に対しても高い回折効率を得ることができ、その結果、光学特性の良好な光ヘッド装置を実現できることが開示されている。
【００１５】
また、回折光学素子における回折角は、波長と周期と回折次数によって決められるが、従来例１においては、第１の波長λ１で主に２次の回折光を用い、略２倍の波長の第３の波長λ３で主に１次の回折光を用いるようにすることにより、波長が異なっても、回折角が等しくなるようにされている。
【００１６】
回折光学素子の断面形状は実質上鋸歯形状である。従来例１においては、第１の波長λ１、第３の波長λ３、回折光学素子８５の材料の屈折率ｎに対して、上記鋸歯形状の深さｈが、透過型素子の場合、実質上ｈ１＝２λ１／（ｎ−１）からｈ３＝λ３／（ｎ−１）の範囲内にあるようにして、どちらの波長に対しても回折効率が大きくなるようにされている。例えば、λ１＝４００ｎｍ、λ３＝８００ｎｍ、ｎ＝１．５の場合には、ｈ１＝ｈ３であるから、透過型素子ではｈ＝１．６μｍである。
【００１７】
さらに、従来例１には、第１の波長λ１の光ビームに対して略１．５倍の波長を有する第２の波長λ２の光ビームを出射するレーザ光源をも具備することにより、ＣＤよりも高密度の光ディスクであるＤＶＤの互換記録再生をも実現する場合についても開示されている。この場合、３つの波長の光ビームの光路中に、単数又は複数の回折光学素子が設けられている。そして、この回折光学素子は、第１の波長λ１の光ビームに対して主に６次の回折光を出射し、第３の波長λ３の光ビームに対して主に３次の回折光を出射し、第２の波長λ２の光ビームに対して主に４次の回折光を出射する。
【００１８】
従来例１においては、ＤＶＤの互換記録再生を実現する第２の波長λ２が５７０ｎｍ≦λ２≦６８０ｎｍの関係を満たすと考えられている。しかし、半導体レーザ光源の製造の容易さからは、第２の波長λ２は６５０ｎｍ〜６８０ｎｍとするのが望ましく、実際に商品化されているＤＶＤ用の光情報装置においては、６６０ｎｍを標準として、６５０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長が使用されている。
【００１９】
また、次世代のＤＶＤよりも高密度な光ディスク用の第１の波長λ１も、やはり半導体レーザ光源の製造の容易さから、４０５ｎｍを標準として、４００ｎｍ〜４１０ｎｍとするのが望ましい。
【００２０】
第１の波長λ１と第２の波長λ２のレーザ光源を用いて、ＤＶＤと次世代のＤＶＤよりも高密度な光ディスクとの互換記録再生を行なう光学系においても、色収差の補正などに、回折光学素子を用いることは有用である。
【００２１】
回折光学素子の材料としては、硝材であるＢＫ７がよく使用される。ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍの第１の光ビームに対する屈折率ｎ１は、約１．５３０２である。
【００２２】
回折光学素子を鋸歯状の格子断面形状として、従来例１のように２次回折効率がほぼ１００％の回折格子を得るためには、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈは、
ｈ＝２λ１／（ｎ１−１）＝１５３０（ｎｍ）
となる。
【００２３】
また、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍの第２の光ビームに対する屈折率ｎ２は、約１．５１４２である。そして、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝７８６（ｎｍ）
＝１．１９λ２
となる。このように、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２の整数倍ではないため、２次回折効率は低くなり、１次回折効率も８０％程度となる。
【００２４】
従来例１において開示されているもう１つの実施の形態のように、回折光学素子を鋸歯状の格子断面形状として、第１の波長λ１の第１の光ビームに対する６次回折効率がほぼ１００％の回折格子を得るためには、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈは、
ｈ＝６λ１／（ｎ１−１）＝４５８０（ｎｍ）
となる。そして、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝２３５７（ｎｍ）
＝３．５７λ２
となる。このように、鋸歯形状の深さ（鋸歯の高さ）ｈが第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２の整数倍ではないため、６次回折効率は低くなり、３次回折効率も４次回折効率も６０％以下となる。また、損失が迷光成分となり、信号品質の劣化原因になるおそれも否定できない。また、分散特性は、材料を変えても大差がないため、他の材料を選んでも、顕著な改善は期待できない。
【００２５】
以上のように、従来例１は、第２の波長λ２の第２の光ビームを用いたＤＶＤ互換時における光利用効率が低いという課題を有していた。
【００２６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決し、かつ、種類の異なる複数の光情報媒体の互換記録や互換再生を実現することのできる光ヘッド装置及びそれを用いた光情報装置、並びに、この光情報装置を応用した各種システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッド装置の構成は、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射することを特徴とする。
【００２８】
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、前記第３の光ビームは、前記対物レンズによって第３の光情報媒体上に集光され、前記回折光学素子が、前記第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ）次の回折光を出射するのが好ましい。
【００２９】
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記回折光学素子が凸レンズ作用を有するのが好ましい。
【００３０】
また、前記本発明の光ヘッド装置の構成においては、前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定されているのが好ましい。
【００３１】
また、本発明に係る光情報装置の構成は、前記本発明の光ヘッド装置と、前記光情報媒体を駆動する光情報媒体駆動部と、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて、前記光情報媒体駆動部、並びに前記光ヘッド装置内の前記レーザ光源及び対物レンズを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係るコンピュータの構成は、前記本発明の光情報装置と、情報の入力を行なう入力装置と、前記入力装置から入力された情報及び／又は前記光情報装置によって読み出された情報に基づいて演算を行なう演算装置と、前記入力装置から入力された情報、前記光情報装置によって読み出された情報又は前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力する出力装置とを備えていることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る光ディスクプレーヤの構成は、前記本発明の光情報装置と、前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置とを備えていることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明に係るカーナビゲーションシステムの構成は、前記本発明の光ディスクプレーヤを備えていることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明に係る光ディスクレコーダの構成は、前記本発明の光情報装置と、画像情報を、前記光情報装置によって前記光情報媒体へ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置とを備えていることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明に係る光ディスクサーバの構成は、前記本発明の光情報装置と、前記光情報装置と外部との情報のやりとりを行なう無線入出力端子とを備えていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３８】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図である。図１において、１は第１の波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源、２は第２の波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源をそれぞれ示している。７はコリメートレンズ（第１の凸レンズ）、２０は光軸を折り曲げるためのミラー、１８は対物レンズをそれぞれ示している。８は出力の変更時などに起こる第１のレーザ光源１の波長変化を補償し、対物レンズ１８による集光位置の移動量（色収差）を低減するための回折光学素子を示しており、この回折光学素子８は凸レンズ作用を有している。９、１０は光ディスクや光カードなどの光情報媒体を示しているが、以下においては、光情報媒体が光ディスクである場合を例に挙げて説明する。
【００３９】
第１及び第２のレーザ光源１、２は、そのいずれか又は全てが半導体レーザ光源であるのが望ましく、これにより、光ヘッド装置、及びこれを用いた光情報装置の小型・軽量化、及び低消費電力化を図ることができる。ここでは、第１のレーザ光源１の波長が最も短く、第２のレーザ光源２の波長は第１のレーザ光源１の波長よりも長くなっており、最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生を行なう際には第１のレーザ光源１が使用され、より記録密度の低い光ディスク１０の記録再生を行なう際には第２のレーザ光源２が使用される。この場合、第１及び第２のレーザ光源１、２の波長を、それぞれλ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍ、λ２＝６５０ｎｍ〜６８０ｎｍとすることにより、現在市販されているＤＶＤの記録再生と、ＤＶＤとさらに記録密度の高い光ディスクとの互換記録再生を行なうことができる。
【００４０】
最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生は、第１のレーザ光源１から出射された第１の光ビームを、以下のようにして光ディスク９の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、第１のレーザ光源１から出射された第１の波長λ１の第１の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）５を透過し、さらにビームスプリッタ膜６をほぼ全透過した後、１／４波長板３７によって円偏光に変換される。１／４波長板３７によって円偏光に変換された第１の光ビームは、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第１の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク９の基材厚約０．１ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
【００４１】
光ディスク９の情報記録面で反射した第１の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折素子８によって回折された後、１／４波長板３７によって初期の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換される。初期の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換された第１の光ビームは、ビームスプリッタ膜６によってほぼ全反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。上記したように、ビームスプリッタ膜６は、第１の波長λ１の第１の光ビーム及び第２の波長λ２の第２の光ビームに関しては、所定の偏光方向の直線偏光を全透過し、それと直交する方向の直線偏光を全反射する偏光分離膜である。
【００４２】
尚、第１のレーザ光源１からビームスプリッタ膜６までの光路中に、さらに回折格子４を配置することにより、トラッキングエラー信号を、よく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することが可能となる。
【００４３】
また、コリメートレンズ７によって第１の光ビームを略平行光に変換する代わりに、第１の凸レンズ７によって第１の光ビームを緩やかな発散光に変換し、さらに第２の凸レンズ２２によって当該第１の光ビーム（緩やかな発散光）を略平行光に変換する構成とすることも可能である。そして、この場合には、第２の凸レンズ２２を駆動装置２３によって光軸方向（図１の左右方向）へ動かすことにより、第１の光ビームの平行度を変化させることができる。ところで、透明基材の厚さ誤差や、光ディスク９が二層ディスクである場合に層間厚さに起因する基材厚差があると、球面収差が発生するが、上記のように第２の凸レンズ２２を光軸方向に動かすことにより、当該球面収差を補正することができる。以上のような第２の凸レンズ２２を動かすことによる球面収差の補正は、光ディスク９に対する集光光の開口数（ＮＡ）が０．８５の場合に数１００ｍλ程度可能であり、これにより±３０μｍの基材厚差を補正することができる。
【００４４】
ここで、回折光学素子８を、コリメートレンズ（第１の凸レンズ）７や第２の凸レンズ２２の表面に形成することにより、部品点数の削減を図ることも可能である。
【００４５】
また、光軸を折り曲げるためのミラー２０を、完全な反射ミラーではなく、２０％以下の光量で第１の光ビームを透過させる半透過膜にし、ミラー２０を透過した第１の光ビームを、集光レンズ（凸レンズ）１９によって光検出器２１へ導くように構成すれば、光検出器２１から得られる信号を用いて、第１のレーザ光源１の発光光量変化をモニタしたり、さらには、その発光光量変化をフィードバックしたりして、第１のレーザ光源１の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
【００４６】
尚、上記の説明中で『集光』という用語を用いたが、本明細書中で『集光』とは、『光ビームを回折限界の微小スポットにまで収束すること』を意味している。
【００４７】
二番目に記録密度の高いＤＶＤなどの光ディスク１０の記録再生は、第２のレーザ光源２から出射された第２の光ビームを、以下のようにして光ディスク１０の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、第２のレーザ光源２から出射された略直線偏光で第２の波長λ２の第２の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）５によって反射され、さらにビームスプリッタ膜６を透過する。ビームスプリッタ膜６を透過した第２の光ビームは、１／４波長板３７によって円偏光に変換され、さらにコリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第２の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
【００４８】
光ディスク１０の情報記録面で反射した第２の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折光学素子８によって回折された後、ビームスプリッタ膜６によって反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。
【００４９】
尚、第２のレーザ光源２からビームスプリッタ膜６までの光路中に、さらに回折格子１５を配置することにより、トラッキングエラー信号を、よく知られたディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法によって検出することが可能となる。
【００５０】
また、上記したように、コリメートレンズ７によって第２の光ビームを略平行光に変換する代わりに、第１の凸レンズ７によって第２の光ビームを緩やかな発散光に変換し、さらに第２の凸レンズ２２によって当該第２の光ビーム（緩やかな発散光）を略平行光に変換する構成とすることも可能である。そして、この場合には、第２の凸レンズ２２を駆動装置２３によって光軸方向（図１の左右方向）へ動かすことにより、第２の光ビームの平行度を変化させることができる。ところで、透明基材の厚さ誤差や、光ディスク１０が二層ディスクである場合に層間厚さに起因する基材厚差があると、球面収差が発生するが、上記のように第２の凸レンズ２２を光軸方向に動かす構成を採用することにより、最小限の部品追加によって当該球面収差を補正することが可能となる。
【００５１】
また、光軸を折り曲げるためのミラー２０を、完全な反射ミラーではなく、２０％以下の光量で第２の光ビームを透過させる半透過膜にし、ミラー２０を透過した第２の光ビームを、集光レンズ（凸レンズ）１９によって光検出器２１へ導くように構成すれば、光検出器２１から得られる信号を用いて、第２のレーザ光源２の発光光量変化をモニタしたり、さらには、その発光光量変化をフィードバックしたりして、第２のレーザ光源２の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、第１の波長λ１の第１の光ビーム及び第２の波長λ２の第２の光ビームを、それぞれ別個の部品である第１及び第２のレーザ光源１、２から出射するように構成されているが、第１及び第２の光ビームを出射する１チップのレーザ光源を用いることも可能であり、これにより、部品点数の削減を図ることができる。
【００５３】
次に、回折光学素子８の格子形状について、図２を参照しながら説明する。図２は本発明の第１の実施の形態における回折光学素子の一部を拡大して示した断面図である。図２に示すように、透過型の回折光学素子８の格子ピッチをｐ（一定）、鋸歯状ブレーズ形状の高さをｈ（一定）とすると、一般に、波長λの入射光（平行光）１６に対して光路差Ｌが波長λの整数倍となる方向に回折光１７が発生する。この場合、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈにより与えられる光路差が光路差Ｌと一致するときに、回折効率が極大となり、主な回折次数となる。回折光学素子８を構成する材料の屈折率をｎとすると、その条件は、
Ｌ＝ｈ（ｎ−１）
と表記することができる。
【００５４】
本発明者らは、従来例１とは異なり、図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラム（回折光学素子８）において、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射するように構成することにより、両波長の光ビームに対して同時に高い回折効率が得られることを見出した。例えば、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３次の回折光を出射するように構成することにより、両波長の光ビームに対して同時に高い回折効率を得ることができる。以下、このことについて説明する。
【００５５】
図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラムを硝子（ＢＫ７）上に形成する場合、第１の波長λ１（標準値４０５ｎｍ）の第１の光ビームの５次回折効率を極大にするためには、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈに起因する光路差が第１の波長λ１の５倍となるようにすればよいので、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈを
ｈ＝５λ１／（ｎ１−１）
＝３８２０（ｎｍ）
とするのが最適である。ここで、ｎ１は、ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率であり、約１．５３０２である。
【００５６】
また、格子パターンは、波長λが第１の波長λ１の５倍であると仮定することによって設計することができる。
【００５７】
このとき、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２（標準値６６０ｎｍ）の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝１９６４（ｎｍ）
＝２．９８λ２
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２のほぼ３倍であるため、３次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ２は、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１４２である。
【００５８】
分散特性は、材料を変えても大差がないため、回折光学素子８の材料としてプラスチック（樹脂）等、他の材料を選んでも、同じ効果を得ることができる。
【００５９】
以上のように、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、レーザ光源から出射された第１及び第２の光ビームをそれぞれ第１及び第２の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置において、第１及び第２の光ビームの光路中に、第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射する回折光学素子をさらに設けることにより、両波長の光ビームに対して同時に略１００％の高い回折効率を得ることができる。従って、ＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができる。また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光ヘッド装置を実現することができる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
図３は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図である。
【００６１】
図３に示すように、さらに、第３の波長λ３＝７７０ｎｍ〜８１０ｎｍの第３のレーザ光源３を具備する構成とすることにより、ＣＤなど、透明基材の基材厚が約１．２ｍｍの光ディスクの記録あるいは再生を行なうことも可能となる。尚、図３中、１１は最も記録密度の低いＣＤなどの光ディスクを示している。また、１４は第２の波長λ２の第２の光ビームを透過させ、第３の波長λ３の第３の光ビームを反射する波長選択膜（ダイクロイック膜）である。他の構成は、上記第１の実施の形態（図１）と同じであるため、同一の構成部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６２】
最も記録密度の低い光ディスク１１の記録再生は、第３のレーザ光源３から出射された第３の光ビームを、以下のようにして光ディスク１１の情報記録面（図示せず）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図３に示すように、第３のレーザ光源３から出射された略直線偏光で第３の波長λ３（＝７７０ｎｍ〜８１０ｎｍ、標準値は７８０ｎｍ）の第３の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）１４によって反射された後、さらに波長選択膜（ダイクロイック膜）５によって反射され、ビームスプリッタ膜６を透過する。ビームスプリッタ膜６を透過した第３の光ビームは、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、回折光学素子８によって回折される。回折光学素子８によって回折された第３の光ビームは、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた後、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面上に集光される。
【００６３】
光ディスク１１の情報記録面で反射した第３の光ビームは、もとの光路を逆に辿り（復路）、再び回折光学素子８によって回折された後、ビームスプリッタ膜６によって反射され、検出レンズ１２を通って光検出器１３に入射する。そして、光検出器１３からの出力を演算することにより、焦点制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号、及び情報信号が得られる。
【００６４】
尚、本実施の形態においては、第１の波長λ１の第１の光ビーム、第２の波長λ２の第２の光ビーム及び第３の波長λ３の第３の光ビームを、それぞれ別個の部品である第１〜第３のレーザ光源１〜３から出射するように構成されているが、第１〜第３の光ビームの全て又はいずれか２つの光ビームを出射する１チップのレーザ光源を用いることも可能であり、これにより、部品点数の削減を図ることができる。
【００６５】
本発明者らは、本実施の形態のように第３の波長λ３の第３の光ビームをも用いる場合に、従来例１とは異なり、図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラム（回折光学素子８）において、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射し、第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射するように構成することにより、３波長の光ビームに対して同時に高い回折効率が得られることを見出した。例えば、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビームに対して主に１０次の回折光を出射し、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームに対して主に６次の回折光を出射し、第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームに対して主に５次の回折光を出射するように構成することにより、３波長の光ビームに対して同時に高い回折効率を得ることができる。以下、このことについて説明する。
【００６６】
図２に示すような鋸歯状のブレーズ化ホログラムを硝子（ＢＫ７）上に形成する場合、第１の波長λ１（標準値４０５ｎｍ）の第１の光ビームの１０次回折効率を極大にするためには、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈに起因する光路差が第１の波長λ１の１０倍となるようにすればよいので、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈを
ｈ＝１０λ１／（ｎ１−１）
＝７６４０（ｎｍ）
とするのが最適である。ここで、ｎ１は、ＢＫ７の、第１の波長λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率であり、約１．５３０２である。
【００６７】
また、格子パターンは、波長λが第１の波長λ１の１０倍であると仮定することによって設計することができる。
【００６８】
このとき、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２（標準値６６０ｎｍ）の第２の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ２−１）
＝３９２８（ｎｍ）
＝５．９５λ２
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＤＶＤの記録あるいは再生を行なうための第２の波長λ２の第２の光ビームに与える光路差が第２の波長λ２のほぼ６倍であるため、６次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ２は、ＢＫ７の、第２の波長λ２＝６６０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１４２である。
【００６９】
また、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＣＤの記録あるいは再生を行なうための第３の波長λ３（標準値７８０ｎｍ）の第３の光ビームに与える光路差は、
ｈ（ｎ３−１）
＝３９０３（ｎｍ）
＝４．９４λ３
となる。このように、鋸歯状ブレーズ形状の高さｈがＣＤの記録あるいは再生を行なうための第３の波長λ３の第３の光ビームに与える光路差が第３の波長λ３のほぼ５倍であるため、５次回折効率をほぼ１００％にすることができる。ここで、ｎ３は、ＢＫ７の、第３の波長λ３＝７８０ｎｍに対する屈折率であり、約１．５１１０である。
【００７０】
分散特性は、材料を変えても大差がないため、回折光学素子８の材料としてプラスチック（樹脂）等、他の材料を選んでも、同じ効果を得ることができる。
【００７１】
以上のように、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム、第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビーム及び第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）を出射する単数又は複数のレーザ光源と、レーザ光源から出射された第１〜第３の光ビームをそれぞれ第１〜第３の光情報媒体上に集光する対物レンズとを備えた光ヘッド装置において、第１〜第３の光ビームの光路中に、第１の光ビームに対して主に５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、第２の光ビームに対して主に３Ｎ次の回折光を出射し、第３の光ビームに対して主に５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射する回折光学素子をさらに設けることにより、３つの波長の光ビームに対して同時に略１００％の高い回折効率を得ることができる。従って、ＣＤとＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができる。また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光ヘッド装置を実現することができる。
【００７２】
尚、上記第１及び第２の実施の形態における回折光学素子８は、第１の波長λ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍの第１の光ビームを透過させるものである。一般に、波長の短い光ほど、光子エネルギーが高く、その結果、物質を変化させて、透過率の低下や機械的強度の低下などを招き易い傾向がある。従って、回折光学素子８を構成する材料としては、第１の波長λ１＝４００ｎｍ〜４１５ｎｍの第１の光ビームに対する吸収率の小さいものが望ましい。例えば、厚み５ｍｍ当たりの、第１の波長λ１の第１の光ビームの透過率が高く、吸収率が５％以下の材料であれば、光子エネルギーを吸収することによる物質の劣化を防止することができる。さらに、厚み５ｍｍ当たりの、第１の波長λ１の第１の光ビームの吸収率が３％以下の材料を用いることにより、高い信頼性を得ることができる。従って、回折光学素子８を構成する材料としては、石英などの無機硝子材料が望ましい。また、回折光学素子８を構成する材料としては、加工性が良く、軽量であるという利点を有する樹脂材料を用いることもできるが、この場合には、非晶質ポリオレフィンなど、第１の波長λ１の第１の光ビームの吸収率が低い材料を用いるのが望ましい。
【００７３】
また、図４に示すように、上記第１及び第２の実施の形態に示した回折光学素子８を、対物レンズ１８の近傍に配置し、かつ、回折光学素子８と対物レンズ１８を一体的に固定し、焦点制御やトラッキング制御に際して、回折光学素子８と対物レンズ１８を共通の駆動装置３６によって一体的に駆動し得るように構成すれば、以下のような効果が得られる。すなわち、光ディスク９〜１１の記録再生を行なう際のトラック追従によって対物レンズ１８が移動しても、回折光学素子８と対物レンズ１８との軸ずれを防止することができるので、収差の発生を抑えることができる。また、回折光学素子８は外周部ほど格子ピッチが細かくなるが、上記のような構成を採用すれば、回折光学素子の外周部を余分に作る必要がなくなるため、回折光学素子の作製が容易となる。
【００７４】
また、上記第１及び第２の実施の形態に示した回折光学素子８は、色収差補正用の光学素子に限らず、検出レンズ１２と組み合わせて用いるサーボ信号検出光形成用の光学素子等としても用いることができ、この場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
［第３の実施の形態］
図５は本発明の第３の実施の形態における光情報装置を示す概略構成図である。図５に示すように、光ディスク１０（あるいは、９又は１１
以下同じ）は、モータ等を備えた光ディスク駆動部５２によって回転駆動される（光ディスク１０の代わりに光カードを用いる場合には、当該光カードは並進駆動される）。５５は上記第１又は第２の実施の形態で示した光ヘッド装置であり、当該光ヘッド装置５５は、光ディスク１０の所望の情報が存在するトラックのところまで、光ヘッド装置の駆動装置５１によって粗動される。
【００７６】
また、光ヘッド装置５５は、光ディスク１０との位置関係に対応して、フォーカスエラー（焦点誤差）信号やトラッキングエラー信号を、制御部としての電気回路５３へ送る。電気回路５３は、これらの信号に基づいて、対物レンズを微動させるための信号を光ヘッド装置５５へ送る。そして、光ヘッド装置５５は、この信号に基づいて、光ディスク１０に対しフォーカス制御とトラッキング制御を行なった後、情報の読み出し、書き込み（記録）又は消去を行なう。また、電気回路５３は、光ヘッド装置５５から得られる信号に基づいて、光ディスク駆動部５２や光ヘッド装置５５内のレーザ光源をも制御する。尚、図５中、５４は電源又は外部電源との接続部を示している。
【００７７】
本実施の形態の光情報装置５０においては、光ヘッド装置５５として、上記第１又は第２の実施の形態で示したＤＶＤの記録あるいは再生と、より高密度の光ディスクの記録再生を、いずれも高い光利用効率で実現することができ、また、不要な回折光による迷光の発生させる雑音がなく、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい本発明の光ヘッド装置が用いられているので、情報の再生を正確、かつ、安定に行なうことができ、しかも、消費電力が少なく、発熱量も小さい光情報装置を実現することができる。
【００７８】
［第４の実施の形態］
図６は本発明の第４の実施の形態におけるコンピュータを示す概略斜視図である。
【００７９】
図６に示すように、本実施の形態のコンピュータ６０は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、情報の入力を行な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６５と、入力装置６５から入力ケーブル６３を介して入力された情報や、光情報装置５０によって読み出された情報などに基づいて演算を行なう中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置６４と、入力装置６５から入力された情報や光情報装置５０によって読み出された情報や演算装置６４によって演算された結果などの情報を表示あるいは出力するための陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１とを備えている。尚、図６中、６２は演算装置６４によって演算された結果などの情報を出力装置６１に出力するための出力ケーブルを示している。
【００８０】
［第５の実施の形態］
図７は本発明の第５の実施の形態における光ディスクプレーヤを示す概略斜視図である。
【００８１】
図７に示すように、本実施の形態の光ディスクプレーヤ６７は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）とを備えている。
【００８２】
尚、本構成は、カーナビゲーションシステムとしても利用することができる。自動車に本構成のカーナビゲーションシステムを搭載することにより、当該自動車内において、種類の異なる複数の光ディスクを安定に記録再生することができる。また、消費電力も少なく、ナビゲーションにとどまらず、音楽・映画鑑賞等、広い用途に使用できるという利便性を得ることもできる。また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
【００８３】
［第６の実施の形態］
図８は本発明の第６の実施の形態における光ディスクレコーダを示す概略斜視図である。
【００８４】
図８に示すように、本実施の形態の光ディスクレコーダ７１は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、画像情報を、光情報装置５０によって光ディスクへ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置（例えば、エンコーダ６８）とを備えている。
【００８５】
尚、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）を付加した構成とすることも可能であり、これにより、光ディスクへの記録時に同時にモニタを行なったり、既に記録した部分を再生したりすることも可能となる。
【００８６】
また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
【００８７】
上記第３の実施の形態の光情報装置５０を備えた、あるいは、上記の記録・再生方法を採用したコンピュータ、光ディスクプレーヤ、光ディスクレコーダは、種類の異なる複数の光ディスクに対して安定に記録あるいは再生を行なうことができ、かつ、消費電力も少ないので、広い用途に使用することが可能となる。
【００８８】
［第７の実施の形態］
図９は本発明の第７の実施の形態における光ディスクサーバを示す概略斜視図である。
【００８９】
図９に示すように、本実施の形態の光ディスクサーバ７０は、上記第３の実施の形態の光情報装置５０と、光情報装置５０に記録する情報を外部から取り込んだり、光情報装置５０によって読み出された情報を外部に出力したりするための（光情報装置５０と外部との情報のやりとりを行なうための）無線の受信装置及び発信装置である入出力無線端子（無線入出力端子）６９とを備えている。
【００９０】
以上の構成により、光ディスクサーバ７０は、複数の無線受発信端子を有する機器、例えば、コンピュータ、電話、テレビチューナなどと情報をやりとりを行なう共有の情報サーバとして利用することが可能となる。また、種類の異なる複数の光ディスクに対して安定に記録あるいは再生を行なうことができるので、広い用途に使用することができる。
【００９１】
尚、画像情報を、光情報装置５０によって光ディスクへ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置（例えば、エンコーダ６８）を付加した構成とすることも可能である。
【００９２】
また、光情報装置５０から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置（例えば、デコーダ６６）を付加した構成とすることも可能であり、これにより、光ディスクへの記録時に同時にモニタを行なったり、既に記録した部分を再生したりすることも可能となる。
【００９３】
また、出力ケーブル６２を介して陰極線管装置、液晶表示装置、プリンタなどの出力装置６１を接続した構成とすることも可能である。
【００９４】
また、上記第４〜第７の実施の形態において、図６〜図９には出力装置６１が示されているが、出力端子を備えるだけで、出力装置６１を持たず、これを別売りとした商品形態もあり得る。また、図７〜図９には入力装置が示されていないが、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を備えた商品形態もあり得る。
【００９５】
また、本発明における光情報媒体として、光ディスクの代わりに光カードを用いた場合であっても、光ディスクを用いた場合と同等の効果を得ることができる。すなわち、本発明は、微小な集光スポットを形成することにより、記録あるいは再生が行なわれる光情報媒体のすべてについて適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における回折光学素子の一部を拡大して示した断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置を示す概略構成図
【図４】本発明の実施の形態におけるさらに他の光ヘッド装置を示す概略構成図
【図５】本発明の第３の実施の形態における光情報装置を示す概略構成図
【図６】本発明の第４の実施の形態におけるコンピュータを示す概略斜視図
【図７】本発明の第５の実施の形態における光ディスクプレーヤを示す概略斜視図
【図８】本発明の第６の実施の形態における光ディスクレコーダを示す概略斜視図
【図９】本発明の第７の実施の形態における光ディスクサーバを示す概略斜視図
【図１０】従来例１における光ヘッド装置の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月16日(2004.12.16)
【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】
第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームが入射する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、
前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して３Ｎ次の回折光を出射する格子パターンを含むことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、
前記回折光学素子の格子パターンが、前記第３の光ビームに対して５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記回折光学素子の格子パターンが、前記第１の光ビームに対して５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を最も強く発生させ、前記第２の光ビームに対して３Ｎ次の回折光を最も強く発生させ、前記第３の光ビームに対して５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を最も強く発生させる請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビーム及び第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１〜第３の光ビームが入射する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、
前記第１〜第３の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子には格子パターンが形成されており、前記格子パターンが、前記格子パターンの断面形状の高さに起因する光路差ＬがＬ＝１０λ１＝６λ２＝５λ３なる関係を満たす格子パターンを含むことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】
前記回折光学素子が凸レンズ作用を有する請求項１、２又は４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定された請求項１、２又は４に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記光情報媒体を駆動する光情報媒体駆動部と、
前記光ヘッド装置から得られる信号を受け、前記信号に基づいて、前記光情報媒体駆動部、並びに前記光ヘッド装置内の前記レーザ光源及び対物レンズを制御する制御部とを備えた光情報装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報装置と、
情報の入力を行なう入力装置と、
前記入力装置から入力された情報及び／又は前記光情報装置によって読み出された情報に基づいて演算を行なう演算装置と、
前記入力装置から入力された情報、前記光情報装置によって読み出された情報又は前記演算装置によって演算された結果を表示あるいは出力する出力装置とを備えたコンピュータ。
【請求項９】
請求項７に記載の光情報装置と、
前記光情報装置から得られる情報信号を画像に変換する、情報から画像への変換装置とを備えた光ディスクプレーヤ。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ディスクプレーヤを備えたカーナビゲーションシステム。
【請求項１１】
請求項７に記載の光情報装置と、
画像情報を、前記光情報装置によって前記光情報媒体へ記録する情報に変換する、画像から情報への変換装置とを備えた光ディスクレコーダ。
【請求項１２】
請求項７に記載の光情報装置と、
前記光情報装置と外部との情報のやりとりを行なう無線入出力端子とを備えた光ディスクサーバ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッド装置の第１の構成は、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１及び第２の光ビームが入射する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、前記第１及び第２の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子が、前記第１の光ビームに対して５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を出射し、前記第２の光ビームに対して３Ｎ次の回折光を出射する格子パターンを含むことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、前記本発明の光ヘッド装置の第１の構成においては、前記レーザ光源は、さらに第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射し、前記回折光学素子の格子パターンが、前記第３の光ビームに対して５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を出射するのが好ましい。また、この場合には、前記回折光学素子の格子パターンが、前記第１の光ビームに対して５Ｎ（Ｎは自然数）次の回折光を最も強く発生させ、前記第２の光ビームに対して３Ｎ次の回折光を最も強く発生させ、前記第３の光ビームに対して５Ｍ（２Ｍ＝Ｎ、Ｍは自然数）次の回折光を最も強く発生させるのが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、本発明に係る光ヘッド装置の第２の構成は、第１の波長λ１（４００ｎｍ〜４１５ｎｍ）の第１の光ビーム及び第２の波長λ２（６５０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の第２の光ビーム及び第３の波長λ３（７８０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の第３の光ビームを出射する単数又は複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記第１〜第３の光ビームが入射する対物レンズとを備えた光ヘッド装置であって、前記第１〜第３の光ビームの光路中に設けられた回折光学素子をさらに備え、前記回折光学素子には格子パターンが形成されており、前記格子パターンが、前記格子パターンの断面形状の高さに起因する光路差ＬがＬ＝１０λ１＝６λ２＝５λ３なる関係を満たす格子パターンを含むことを特徴とする。
また、前記本発明の光ヘッド装置の第１又は第２の構成においては、前記回折光学素子が凸レンズ作用を有するのが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、前記本発明の光ヘッド装置の第１又は第２の構成においては、前記回折光学素子が前記対物レンズの近傍に配置され、かつ、前記回折光学素子と前記対物レンズとが一体的に固定されているのが好ましい。
【国際調査報告】
2003075267.tif 000013
2003075267.tif 000014
2003075267.tif 000015
2003075267.tif 000016