(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行なう。第１及び第２のレーザ光源と対物レンズ（１８）との間に、第２の光ビーム３２の波面を変換する光学素子（８）を設ける。また、光学素子（８）と対物レンズ（１８）を一体的に固定する。
2003073152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させるダイクロイック偏光分離膜と、
前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換する第１の１／４波長板と、
前記第１の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第１の反射面と、
前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第２の光ビームを、再び略円偏光に変換する第２の１／４波長板と、
前記第２の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第２の反射面とを備え、
前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第２の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、
前記第２の光ビームの波面を変換する光学素子。
【請求項２】
前記第１又は第２の反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第２の光ビームの波面が変換される請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第２の光ビームの波面を変換する曲面が凸面である請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１又は第２の反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第２の光ビームの波面が変換される請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記ダイクロイック偏光分離膜は、さらに、波長λ３の第３の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させ、
前記第１の１／４波長板は、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換し、
前記第２の１／４波長板は、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第３の光ビームを、再び略円偏光に変換し、かつ、
前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第３の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、
前記第３の光ビームの波面を変換する請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第３の光ビームの波面が変換される請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第３の光ビームの波面を変換する曲面が凹面である請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第３の光ビームの波面が変換される請求項５に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面と、前記ダイクロイック偏光分離膜との間に、前記第３の光ビームを透過し、前記第２の光ビームを反射するダイクロイック膜をさらに備えた請求項６〜８のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１及び第２の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のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子が設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記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１０に記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２としたとき、下記（数１）を満足する請求項１０に記載の光ヘッド装置。
2003073152.tif 000005
【請求項１３】
波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、
前記第１の光情報媒体は、前記第２の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、
前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、
波長λ２（＞λ１）の前記第２の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第２の光ビームが基材厚ｔ２（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第２の光情報媒体の情報記録面上に集光される請求項１０に記載の光ヘッド装置。
【請求項１４】
前記第２の領域が凹面形状である請求項１３に記載の光ヘッド装置。
【請求項１５】
波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、波長λ３の第３の光ビームを出射する第３のレーザ光源と、前記第１〜第３のレーザ光源から出射された前記第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であって、
前記第１〜第３のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、請求項５〜９のいずれかに記載の光学素子が設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１６】
前記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１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項１７】
前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第３の光情報記録媒体の基材厚をｔ３、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２、前記第３の光ビームを前記第３の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ３としたとき、下記（数２）を満足する請求項１５に記載の光ヘッド装置。
2003073152.tif 000006
【請求項１８】
波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、
前記第１の光情報媒体は、前記第３の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、
前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、
波長λ３（＞λ１）の前記第３の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第３の光ビームが基材厚ｔ３（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第３の光情報媒体の情報記録面上に集光される請求項１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項１９】
前記第２の領域が凹面形状である請求項１８に記載の光ヘッド装置。
【請求項２０】
前記レーザ光源から出射された光ビームを受けて当該光ビームを緩やかな発散光に変換する第１の凸レンズと、
前記第１の凸レンズによって緩やかな発散光に変換された前記光ビームを略平行光に変換する第２の凸レンズとをさらに備えた請求項１０又は１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項２１】
請求項１０〜２０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前記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２２】
請求項２１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２３】
請求項２１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２４】
請求項２３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２５】
請求項２１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２６】
請求項２１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に用いる光学素子、並びに、この光ヘッド装置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）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）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）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、透明基材の基材厚の厚い光ディスクの記録再生を行なう場合には、ディスク表面よりも奥の方にある情報記録面上に光ビームを集光する必要があるので、焦点距離をより長くしなければならない。
基材厚の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録再生を行なう光ヘッド装置を実現することを目的とした構成が、特開平１１−３３９３０７号公報に開示されている（第１の従来例）。以下、第１の従来例について、図１７、図１８を参照しながら説明する。
図１７に示すように、第１の従来例における光ヘッド装置は、曲率半径の異なる複数の反射面を有し、各反射面が誘電体多層膜によって構成されたミラー３１と、それぞれ波長の異なる光源から出射される光ビーム４０１〜４０３のうち最短波長の光ビームによって高密度の光ディスクを再生する開口径に設計された対物レンズ１８０５とを備えている。ここで、光ビーム４０１〜４０３は、この順番で波長が短くなっており、光ディスクの種類に応じて、使用される光源の波長が決定される。高密度タイプの光ディスク１０ａを再生する場合には、光ビーム４０１〜４０３のうち最も波長の短い光ビーム４０３が使用され、中密度タイプの光ディスク１０ｂを再生する場合には、二番目に波長の短い光ビーム４０２が使用され、低密度タイプの光ディスク１０ｃを再生する場合には、最も波長の長い光ビーム４０１が使用される。光ビーム４０１〜４０３は、曲率半径の異なる複数の反射面を有するミラー３１によって光ディスク側に反射され、対物レンズ１８０５に入射する。
図１８に示すように、ミラー３１は、複数の光ビーム４０１〜４０３を、それぞれ光ディスク側に反射させるための曲率半径の異なる複数の反射面を有している。第１反射面３１１は、光ビーム４０３を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。また、第２反射面３１２（曲率半径Ｒ２の球面）は、光ビーム４０３を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。また、第３反射面３１３（曲率半径Ｒ３の球面）は、光ビーム４０１を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。そして、このように光源の波長と光ディスクの種類に応じて反射面を選択することにより、各光ビーム４０１〜４０３の波面を変換して、種類の異なる複数の光ディスク１０ａ〜１０ｃの互換再生を行なうことができる。
他にも、波長の異なる複数の光ビームを用いて、種類の異なる複数の光ディスクの互換再生を行なうことを目的とした構成が、特開平１０−３３４５０４号公報（第２の従来例）や特開平１１−２９６８９０号公報（第３の従来例）等に開示されている。すなわち、第２の従来例には、回折光学素子（ＤＯＥ）や位相変換素子を対物レンズと組み合わせて用いる構成が開示されている。また、第３の従来例には、複数の対物レンズを機械的に切り替えて用いる構成が開示されている。
第１の従来例においては、図１７に示すように、対物レンズ１８０５がミラー３１とは独立に駆動される（特開平１１−３３９３０７号公報の第４図から第６図参照）。しかし、第１の従来例においては、上記したように、光ビームが曲率を有するミラー３１によって平行光から最適な拡がり角度となるような光線束に変換されるので、光ディスク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が移動すると、入射光波面に対する対物レンズの相対位置が変化して、収差が発生し、集光特性が劣化してしまう。また、ミラー３１の反射面は曲率を有する面、すなわち、球面によって構成されているが、各光ディスク１０ａ〜１０ｃ間の基材厚の差と各光ビーム間の波長の差を補正するためには球面では不十分であり、５次以上の高次の収差を十分に低減することはできない。
また、第２の従来例においては、上記したように、回折光学素子や位相変換素子が用いられている。ところで、透明基材の基材厚の厚い光ディスクの記録再生を行なう場合には、焦点距離を長くする必要があり、そのためには、光ビームを変換する素子がレンズパワーを有する必要がある。しかし、回折光学素子にレンズパワーを付与すると、外周部分ほど格子ピッチが微細になるが、例えば開口数（ＮＡ）が０．６程度になると、格子ピッチが波長と同等になり、その結果、回折効率が低下して、光の利用効率が低下してしまう。また、位相変換素子にレンズパワーを付与すると、構造が微細になって、回折光学素子の場合と同様の問題が生じてしまう。
また、第３の従来例においては、上記したように、対物レンズを切り替えて用いる構成が採用されており、複数の対物レンズが必要となるので、部品点数が多くなると共に、光ヘッド装置の小型化も困難になる。また、対物レンズの切り替え機構を必要とするので、これによっても光ヘッド装置の小型化が困難になってしまう。
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、基材厚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に用いる光学素子、並びに、この光ヘッド装置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、本発明に係る光学素子の構成は、波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させるダイクロイック偏光分離膜と、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換する第１の１／４波長板と、前記第１の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第１の反射面と、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第２の光ビームを、再び略円偏光に変換する第２の１／４波長板と、前記第２の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第２の反射面とを備え、前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第２の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、前記第２の光ビームの波面を変換することを特徴とする。
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記第１又は第２の反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第２の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の光ビームの波面を変換する曲面が凸面であるのが好ましい。
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記第１又は第２の反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第２の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記ダイクロイック偏光分離膜は、さらに、波長λ３の第３の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させ、前記第１の１／４波長板は、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換し、前記第２の１／４波長板は、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第３の光ビームを、再び略円偏光に変換し、かつ、前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第３の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、前記第３の光ビームの波面を変換するのが好ましい。また、この場合には、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第３の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。この場合にはさらに、前記第３の光ビームの波面を変換する曲面が凹面であるのが好ましい。この場合にはさらに、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面と、前記ダイクロイック偏光分離膜との間に、前記第３の光ビームを透過し、前記第２の光ビームを反射するダイクロイック膜をさらに備えているのが好ましい。また、この場合には、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第３の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。
また、本発明に係る光ヘッド装置の第１の構成は、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１及び第２の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のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、前記本発明の光学素子（第１及び第２の光ビームのみに対するもの）が設けられていることを特徴とする。
また、前記本発明の光ヘッド装置の第１の構成においては、前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２としたとき、下記（数３）を満足するのが好ましい。
2003073152.tif 000003
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、波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、前記第１の光情報媒体は、前記第２の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、波長λ２（＞λ１）の前記第２の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第２の光ビームが基材厚ｔ２（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第２の光情報媒体の情報記録面上に集光されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の領域が凹面形状であるのが好ましい。
また、本発明に係る光ヘッド装置の第２の構成は、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、波長λ３の第３の光ビームを出射する第３のレーザ光源と、前記第１〜第３のレーザ光源から出射された前記第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であって、前記第１〜第３のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、前記本発明の光学素子（第１〜第３の光ビームに対するもの）が設けられていることを特徴とする。
また、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、前記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、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第３の光情報記録媒体の基材厚をｔ３、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２、前記第３の光ビームを前記第３の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ３としたとき、下記（数４）を満足するのが好ましい。
2003073152.tif 000004
また、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、前記第１の光情報媒体は、前記第３の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、波長λ３（＞λ１）の前記第３の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第３の光ビームが基材厚ｔ３（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第３の光情報媒体の情報記録面上に集光されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の領域が凹面形状であるのが好ましい。
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、前記レーザ光源から出射された光ビームを受けて当該光ビームを緩やかな発散光に変換する第１の凸レンズと、前記第１の凸レンズによって緩やかな発散光に変換された前記光ビームを略平行光に変換する第２の凸レンズとをさらに備え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前記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は波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源、３は波長λ３の第３の光ビームを出射する第３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は第１〜第３のレーザ光源１〜３から出射された第１〜第３の光ビームを光情報媒体上に集光する対物レンズをそれぞれ示している。８は第２及び第３のレーザ光源２、３からそれぞれ出射された波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームを、第１のレーザ光源１から出射された波長λ１の第１の光ビームとは異なる光路へ導くと共に（光路迂回）、第２及び第３の光ビームの波面を変換する波面変換素子を備えた光学素子を示している。すなわち、光学素子８は、第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう素子である。９、１０、１１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〜第３のレーザ光源１〜３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３のレーザ光源３の波長が最も長くなっており、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、最も記録密度の低い光ディスク１１の記録再生を行なう際には第３のレーザ光源３が使用される。この場合、第１〜第３のレーザ光源１〜３の波長を、それぞれλ１＝３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ、λ２＝６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、λ３＝７８０ｎｍ〜８１０ｎｍとすることにより、現在市販されているＣＤ及びＤＶＤの記録再生と、ＣＤ及び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９１（図２参照）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、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図２に示すようにして光学素子８を透過する。そして、図１、図２に示すように、光学素子８を透過した第１の光ビーム３１は、対物レンズ１８によって光ディスク９の基材厚ｔ１＝約０．１ｍｍの透明基材を通して情報記録面９１上に集光される。
図２において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、後で説明するように、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。ここで、光学膜２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させるので、光学素子８は、第１の光ビームに対しては波面の変換を行なわない。このため、対物レンズ１８は、略平行光である波長λ１の第１の光ビーム３１を、光ディスク９の基材厚ｔ１の透明基材を通して情報記録面９１上に集光するように設計されている。また、光学素子８が第１の光ビームに対して波面変換を行なわないので、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置を高精度に設定する必要はない。このように、最も波長が短く、最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生を行なう波長λ１の第１の光ビームに対して、光学素子８と対物レンズ１８の許容位置誤差を大きくすることができ、また、後述するように、より波長の長い光ビームを用いて、より記録密度の低い光ディスクの記録再生を行なう場合に、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置を考慮すればよい。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置の許容誤差量をより大きくすることができるので、生産性に優れた光ヘッド装置を実現することが可能となる。
図１に示すように、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）、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た後、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、波長λ１の第１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させ、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。また、ビームスプリッタ膜６は、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに関しては、第２及び第３のレーザ光源２、３から出射された直線偏光を一部透過させ、一部反射する機能をも有している。３７は、波長λ１の第１の光ビームに対しては、上記のように１／４波長板であるが、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、共に１／２波長板であるか、又は、共に偏光方向に対して位相差を与えない構成となっている。
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の基材厚差を補償することができる。しかし、ＤＶＤやＣＤを再生する場合には、基材厚差を０．５ｍｍ以上補償する必要があり、第２の凸レンズ２２の移動だけでは当該球面収差を十分に補正することができない。
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１０１（図３参照）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図１に示すように、第２のレーザ光源２から出射された略直線偏光で波長λ２の第２の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）１４を透過した後、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、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図３に示すようにして光学素子８を透過する。すなわち、図１、図３に示すように、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第２の光ビーム３２は、光学素子８の中で４回反射すると共に、波面変換素子（例えば、凸曲面状の反射面２７を有する光学素子）２５によって波面が変換される。そして、光学素子８を透過した第２の光ビーム３２は、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面１０１上に集光される。
ここで、光学素子８の働きについて、図３を参照しながら詳細に説明する。図３において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。光学膜２４は、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第２の光ビーム３２の第１の偏光方向の直線偏光を反射して、１／４波長板１７（第１の１／４波長板）へ導く。そして、第２の光ビーム３２は、１／４波長板１７によって円偏光に変換された後、ダイクロイック膜２６（第１の反射面）によって反射される。このダイクロイック膜２６は、波長λ２の第２の光ビームを反射し、波長λ３の第３の光ビームを透過させる光学膜である。尚、波長λ３の第３の光ビームを用いない場合、すなわち、透明基材の基材厚がｔ３＝約１．２ｍｍの光ディスク１１（図５参照）の記録再生を行なわない場合には、ダイクロイック膜２６の代わりに単なる全反射ミラーを用いてもよい。ダイクロイック膜２６によって反射された第２の光ビーム３２は、再び１／４波長板１７を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と直交する方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過する。光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過した第２の光ビーム３２は、１／４波長板１６（第２の１／４波長板）によって再び円偏光に変換された後、波面変換素子２５の反射面２７（第２の反射面）によって反射される。
この場合、反射面２７を、例えば凸面鏡によって構成することにより、光量を損失させることなく、波長λ２の第２の光ビームの波面変換を行なうことが可能となる。
また、第２のレーザ光源２の発光能力に余裕がある場合には、反射面２７を反射型の回折光学素子によって構成することにより、波面変換素子２５、ひいては光学素子８の小型・軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
反射面２７によって反射されると共に波面変換された第２の光ビーム３２は、再び１／４波長板１６を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と同じ方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射される。そして、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射された第２の光ビーム３２は、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面１０１上に集光される。ここで、光ディスク１０は、その光入射面から情報記録面１０１までの透明基材の基材厚がｔ２＝約０．６ｍｍと厚くなっており、当該光ディスク１０の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ２は、基材厚ｔ１＝約０．１ｍｍの光ディスク９の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ１よりも長くする必要がある（ｆ２＞ｆ１）。本実施の形態においては、図４に示すように、反射面２７を凸面とし、波面変換素子２５による波面変換によって第２の光ビーム３２を発散光とすることにより、これが実現されている。
さらに、反射面２７を、球面ではなく、非球面とすることにより、光ディスク１０の記録再生を行なう際に、５次以上の高次の球面収差を低減し、集光波面の品質を高めて、正確な記録再生を行なうことが可能となる。
波長λ２の第２の光ビームは、上記のように、光学素子８によって波面が変換される。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置に誤差があると、設計どおりの波面が対物レンズ１８に入射しないために、光ディスク１０へ入射する波面に収差が生じ、集光特性が劣化してしまう。そこで、本実施の形態においては、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は、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されている。
図１に示すように、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）、再び光学素子８の中で４回反射された後、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。また、ビームスプリッタ膜６の、波長λ２の第２の光ビームに対する透過率を同光ビームに対する反射率よりも高く、例えば、透過率：反射率＝７：３とすることにより、光ディスク１０の記録に用いる第２の光ビームの光量を多くすることができる。また、この構成を採用することにより、第２のレーザ光源２の発光量を低減して、低消費電力化を図ることもできる。
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。さらに、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ｔ３＝約１．２ｍｍの光ディスク１１の記録あるいは再生を行なうことも可能となる。
また、本実施の形態においては、反射面２７（第２の反射面）によって第２の光ビームの波面を変換するようにしているが、ダイクロイック膜２６からなる第１の反射面によって第２の光ビームの波面を変換するようにしてもよい。
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１１１（図５参照）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図１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波長λ３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、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図５に示すようにして光学素子８を透過する。すなわち、図１、図５に示すように、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第３の光ビーム３３は、光学素子８の中で４回反射すると共に、波面変換素子（例えば、凸曲面状の反射面２７を有する光学素子）２５と波面変換素子（例えば、凹曲面状の反射面２９を有する光学素子）２８とによってその波面が変換される。そして、光学素子８を透過した第３の光ビーム３３は、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚ｔ３＝約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面１１１上に集光される。
ここで、光学素子８の働きについて、図５を参照しながら詳細に説明する。図５において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。光学膜２４は、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第３の光ビーム３３の第１の偏光方向の直線偏光を反射して、１／４波長板１７（第１の１／４波長板）へ導く。そして、第３の光ビーム３３の第１の偏光方向の直線偏光は、１／４波長板１７によって円偏光に変換された後、ダイクロイック膜２６を透過する。このダイクロイック膜２６は、波長λ２の第２の光ビームを反射し、波長λ３の第３の光ビームを透過させる光学膜である。ダイクロイック膜２６を透過した第３の光ビーム３３は、波面変換素子２８の反射面２９（第３の反射面）によって反射される。
この場合、反射面２９を、例えば凹面鏡によって構成することにより、光量を損失させることなく、波長λ３の第３の光ビームの波面変換を行なうことが可能となる。
また、第３のレーザ光源３の発光能力に余裕がある場合や、光ディスク１１の再生のみを行なう場合には、反射面２９を反射型の回折光学素子によって構成することにより、波面変換素子２８、ひいては光学素子８の小型・軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
反射面２９によって反射されると共に波面変換された第３の光ビーム３３は、再び１／４波長板１７を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と直交する方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過する。光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過した第３の光ビーム３３は、１／４波長板１６（第２の１／４波長板）によって再び円偏光に変換された後、波面変換素子２５の反射面２７によって反射される。反射面２７によって反射されると共に波面変換された第３の光ビーム３３は、再び１／４波長板１６を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と同じ方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射される。そして、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射された第３の光ビーム３３は、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚ｔ３＝約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面１１１上に集光される。ここで、光ディスク１１は、その光入射面から情報記録面１１１までの透明基材の基材厚ｔ３が約１．２ｍｍと厚くなっており、当該光ディスク１１の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ３は、基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの光ディスク１０の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ２よりも長くする必要がある（ｆ３＞ｆ２）。本実施の形態においては、図６に示すように、反射面２９を凹面にすると共に、反射面２７を凸面とし、反射面２９からの反射光を一旦集光した後、波面変換素子２５による波面変換によって第３の光ビームを発散光とすることにより、これが実現されている。
さらに、反射面２９を、球面ではなく、非球面とすることにより、光ディスク１１の記録再生を行なう際に、５次以上の高次の球面収差を低減し、集光波面の品質を高めて、正確な記録再生を行なうことが可能となる。
波長λ３の第３の光ビームは、上記のように、光学素子８によって波面が変換される。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置に誤差があると、設計どおりの波面が対物レンズ１８に入射しないために、光ディスク１１へ入射する波面に収差が生じ、集光特性が劣化してしまう。そこで、本実施の形態においては、上記のように、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は、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されている。
図１に示すように、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）、再び光学素子８の中で４回反射された後、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。また、ビームスプリッタ膜６の、波長λ３の第３の光ビームに対する透過率を同光ビームに対する反射率よりも高く、例えば、透過率：反射率＝７：３とすることにより、光ディスク１１の記録に用いる第３の光ビームの光量を多くすることができる。また、この構成を採用することにより、第３のレーザ光源３の発光量を低減して、低消費電力化を図ることもできる。
尚、第３のレーザ光源３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、上記のように、コリメートレンズ７によって第３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３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３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３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１１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３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３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３のレーザ光源３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３のレーザ光源３の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
次に、対物レンズの第２面（光ディスクに近い側の面）の形状について、図６〜図９を参照しながら説明する。
上記したように、光ディスク１０や光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合には、基材厚の厚い透明基材に対応するために、光ディスク１０の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ２や光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ３を、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ１よりも長くする必要がある。従って、対物レンズ１８の第２面１８２における必要有効径は、光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合の方が、ＮＡが小さいとはいえ、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合よりも大きくなる。
例えば、光ディスク１１に対してＮＡ＝０．５で記録あるいは再生を行なう場合には、図６、図７に示すように、光ディスク９の記録再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）よりも広い範囲を第３の光ビーム３３が通過する。そこで、対物レンズ１８の、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）の外周部、すなわち、光軸から遠い領域（第２の領域１８２２）に、記録密度が低く、基材厚の厚い透明基材を有する光ディスク１１に対してＮＡ＝０．５、波長λ３の第３の光ビームで記録あるいは再生を行なうための非球面領域を設ける。このように、対物レンズ１８の第２面１８２を同心円状の複数の領域に分割し、外周部分に、記録密度が低く、基材厚の厚い透明基材を有する光ディスク１１に対して、より低いＮＡ、かつ、長波長の光ビームで記録あるいは再生を行なうための非球面領域を設けることにより、図２、図６に示すように、焦点距離を変えて、種類の異なる複数の光ディスク９、１１に対して互換記録再生を行なうことが可能となる。尚、焦点距離の設計等により、光ディスク１０に対して記録あるいは再生を行なう場合に、光ディスク９の記録再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）よりも広い範囲を第２の光ビーム３２が通過するようにして、光ディスク９、１０に対して互換記録再生を行なうことも可能である（図４参照）。
さらに、図８、図９に示すように、対物レンズ１８の第２面１８２の第２の領域１８２２を、凹面形状の非球面とすることにより、波面変換素子２５の凸曲面状の反射面２７の曲率を緩やかにすることが可能となり、その結果、波面変換素子２５をより容易に作製することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、図３〜図６に示すように、対物レンズ１８の真下から、光ビームの波面を変換する光学素子８へ光ビームを入射させることができるので、光学素子８と対物レンズ１８を一体的に駆動する駆動装置３６を大きく設計することが可能となる。その結果、焦点制御時やトラッキング制御時における駆動装置３６の周波数特性等の諸特性を良好なものとすることができる。
［第２の実施の形態］
図１０は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図である。
本実施の形態において、レーザ光源から出射された光ビームが略平行光に変換されるまでの構成、及び復路においてサーボ信号や情報信号を検出するための構成は、上記第１の実施の形態と同じである（図１参照）。また、図１０に示すように、本実施の形態においては、光軸を折り曲げるためのミラー２０の代わりにミラー２０１が用いられており、光学素子８は用いられていない。
ミラー２０１は、波長λ１の第１の光ビームを光ディスク側に反射させるための平面からなる第１反射面２０１１と、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームを、それぞれ光ディスク側に反射させるための曲率半径の異なる非球面からなる第２及び第３反射面２０１２、２０１３とを有している。
第１反射面２０１１は、第１のレーザ光源１から出射された波長λ１の第１の光ビーム３０１を、対物レンズ１８に対して略平行光のまま全反射させると共に、第２及び第３のレーザ光源２、３からそれぞれ出射された波長λ２の第２の光ビーム３０２と波長λ３の第３の光ビーム３０３を全透過させるダイクロイック膜により構成されている。また、第２反射面２０１２は、第２のレーザ光源２から出射された波長λ２の第２の光ビーム３０２を、対物レンズ１８に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、第３のレーザ光源３から出射された波長λ３の第３の光ビーム３０３を全透過させるダイクロイック膜により構成されている。また、第３反射面２０１３は、第３のレーザ光源３から出射された波長λ３の第３の光ビーム３０３を、対物レンズ１８に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させる全反射膜により構成されている。
ミラー２０１を以上のように構成したので、レーザ光源の波長と光ディスクの種類に応じて反射面を選択することにより、各光ビーム３０１〜３０３の波面を変換して、種類の異なる複数の光ディスク９〜１１の互換記録あるいは互換再生を行なうことができる。
また、以上のような構成を採用することにより、第１の従来例と比較して、以下のような２つの効果を得ることができる。まず、第１反射面２０１１を平面によって構成したことにより、波長λ１の第１の光ビーム３０１を略平行光のまま対物レンズ１８に入射させることができるので、最も記録密度が高く、収差を低く抑える必要のある光ディスク９の記録時あるいは再生時に対物レンズ１８とミラー２０１の相対位置が変動しても、収差が発生することはない。また、第２反射面２０１２や第３反射面２０１３を非球面により構成したので、５次以上の高次の収差まで低減することが可能となり、その結果、光ディスク１０、１１に対して良好に記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
さらに、図１１に示すように、対物レンズ１８とミラー２０１を支持体３３によって一体的に固定することにより、光ディスク１０や光ディスク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、収差の発生を抑えることができ、その結果、光ディスク１０、１１に対して良好に記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
［第３の実施の形態］
図１２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１２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１２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小型、低コストで、トラック追従による対物レンズの移動に対しても品質の良好な情報信号を得ることのできる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、安定に行なうことのできる小型の光情報装置を低コストで実現することができる。
［第４の実施の形態］
図１３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１３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１３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１４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１４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。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１５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１５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るので、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１６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１６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の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１３〜図１６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１４〜図１６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光学素子中の第１の光ビームの光路を模式的に示した断面図、
図３は本発明の第１の実施の形態における光学素子中の第２の光ビームの光路を模式的に示した断面図、
図４は本発明の第１の実施の形態における光学素子中での第２の光ビームの波面変換の様子を模式的に示した断面図、
図５は本発明の第１の実施の形態における光学素子中の第３の光ビームの光路を模式的に示した断面図、
図６は本発明の第１の実施の形態における光学素子中での第３の光ビームの波面変換の様子を模式的に示した断面図、
図７は本発明の第１の実施の形態における対物レンズの光ディスクに近い側の面の形状を示す概略断面図、
図８は本発明の第１の実施の形態における他の形状の対物レンズを用いた場合の当該対物レンズ周りの構成を示す断面図、
図９は本発明の第１の実施の形態における他の形状の対物レンズの光ディスクに近い側の面の形状を示す概略断面図、
図１０は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図、
図１１は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの他の構成を示す概略断面図、
図１２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１３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１４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１５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１６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１７は従来技術における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図、
図１８は従来技術における光ヘッド装置に用いられる光軸を折り曲げるためのミラーを示す概略断面図である。
【図１】
2003073152.tif 000007
【図２】
2003073152.tif 000008
【図３】
2003073152.tif 000009
【図４】
2003073152.tif 000010
【図５】
2003073152.tif 000011
【図６】
2003073152.tif 000012
【図７】
2003073152.tif 000013
【図８】
2003073152.tif 000014
【図９】
2003073152.tif 000015
【図１０】
2003073152.tif 000016
【図１１】
2003073152.tif 000017
【図１２】
2003073152.tif 000018
【図１３】
2003073152.tif 000019
【図１４】
2003073152.tif 000020
【図１５】
2003073152.tif 000021
【図１６】
2003073152.tif 000022
【図１７】
2003073152.tif 000023
【図１８】
2003073152.tif 000024
【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】
波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させるダイクロイック偏光分離膜と、
前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換する第１の１／４波長板と、
前記第１の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第１の反射面と、
前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第２の光ビームを、再び略円偏光に変換する第２の１／４波長板と、
前記第２の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第２の反射面とを備え、
前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第２の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、
前記第２の光ビームの波面を変換する光学素子。
【請求項２】
前記第１又は第２の反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第２の光ビームの波面が変換される請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第２の光ビームの波面を変換する曲面が凸面である請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１又は第２の反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第２の光ビームの波面が変換される請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記ダイクロイック偏光分離膜は、さらに、波長λ３の第３の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させ、
前記第１の１／４波長板は、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換し、
前記第２の１／４波長板は、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第３の光ビームを、再び略円偏光に変換し、かつ、
前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第３の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、
前記第３の光ビームの波面を変換する請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第３の光ビームの波面が変換される請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第３の光ビームの波面を変換する曲面が凹面である請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第３の光ビームの波面が変換される請求項５に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面と、前記ダイクロイック偏光分離膜との間に、前記第３の光ビームを透過し、前記第２の光ビームを反射するダイクロイック膜をさらに備えた請求項６〜８のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１及び第２の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のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子が設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記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１０に記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２としたとき、下記（数１）を満足する請求項１０に記載の光ヘッド装置。
［数１］
λ１＜λ２、
ｔ１＜ｔ２、
ｆ１＜ｆ２
【請求項１３】
波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、
前記第１の光情報媒体は、前記第２の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、
前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、
波長λ２（＞λ１）の前記第２の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第２の光ビームが基材厚ｔ２（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第２の光情報媒体の情報記録面上に集光される請求項１０に記載の光ヘッド装置。
【請求項１４】
前記第２の領域が凹面形状である請求項１３に記載の光ヘッド装置。
【請求項１５】
波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、波長λ３の第３の光ビームを出射する第３のレーザ光源と、前記第１〜第３のレーザ光源から出射された前記第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であって、
前記第１〜第３のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、請求項５〜９のいずれかに記載の光学素子が設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１６】
前記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１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項１７】
前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第３の光情報記録媒体の基材厚をｔ３、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２、前記第３の光ビームを前記第３の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ３としたとき、下記（数２）を満足する請求項１５に記載の光ヘッド装置。
［数２］
λ１＜λ２＜λ３、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３、
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３
【請求項１８】
波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、
前記第１の光情報媒体は、前記第３の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、
前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、
波長λ３（＞λ１）の前記第３の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第３の光ビームが基材厚ｔ３（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第３の光情報媒体の情報記録面上に集光される請求項１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項１９】
前記第２の領域が凹面形状である請求項１８に記載の光ヘッド装置。
【請求項２０】
前記レーザ光源から出射された光ビームを受けて当該光ビームを緩やかな発散光に変換する第１の凸レンズと、
前記第１の凸レンズによって緩やかな発散光に変換された前記光ビームを略平行光に変換する第２の凸レンズとをさらに備えた請求項１０又は１５に記載の光ヘッド装置。
【請求項２１】
請求項１０〜２０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前記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２２】
請求項２１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２３】
請求項２１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２４】
請求項２３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２５】
請求項２１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２６】
請求項２１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に用いる光学素子、並びに、この光ヘッド装置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）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）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）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、透明基材の基材厚の厚い光ディスクの記録再生を行なう場合には、ディスク表面よりも奥の方にある情報記録面上に光ビームを集光する必要があるので、焦点距離をより長くしなければならない。
【０００７】
基材厚の異なる複数の光ディスクに対して情報の記録再生を行なう光ヘッド装置を実現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（第１の従来例）。以下、第１の従来例について、図１７、図１８を参照しながら説明する。
【０００８】
図１７に示すように、第１の従来例における光ヘッド装置は、曲率半径の異なる複数の反射面を有し、各反射面が誘電体多層膜によって構成されたミラー３１と、それぞれ波長の異なる光源から出射される光ビーム４０１〜４０３のうち最短波長の光ビームによって高密度の光ディスクを再生する開口径に設計された対物レンズ１８０５とを備えている。ここで、光ビーム４０１〜４０３は、この順番で波長が短くなっており、光ディスクの種類に応じて、使用される光源の波長が決定される。高密度タイプの光ディスク１０ａを再生する場合には、光ビーム４０１〜４０３のうち最も波長の短い光ビーム４０３が使用され、中密度タイプの光ディスク１０ｂを再生する場合には、二番目に波長の短い光ビーム４０２が使用され、低密度タイプの光ディスク１０ｃを再生する場合には、最も波長の長い光ビーム４０１が使用される。光ビーム４０１〜４０３は、曲率半径の異なる複数の反射面を有するミラー３１によって光ディスク側に反射され、対物レンズ１８０５に入射する。
【０００９】
図１８に示すように、ミラー３１は、複数の光ビーム４０１〜４０３を、それぞれ光ディスク側に反射させるための曲率半径の異なる複数の反射面を有している。第１反射面３１１は、光ビーム４０３を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。また、第２反射面３１２（曲率半径Ｒ２の球面）は、光ビーム４０３を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。また、第３反射面３１３（曲率半径Ｒ３の球面）は、光ビーム４０１を、対物レンズ１８０５に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、その他の光源から出射された光ビームを全透過させる誘電体多層膜により構成されている。そして、このように光源の波長と光ディスクの種類に応じて反射面を選択することにより、各光ビーム４０１〜４０３の波面を変換して、種類の異なる複数の光ディスク１０ａ〜１０ｃの互換再生を行なうことができる。
【００１０】
他にも、波長の異なる複数の光ビームを用いて、種類の異なる複数の光ディスクの互換再生を行なうことを目的とした構成が、例えば、特許文献２（第２の従来例）や特許文献３（第３の従来例）等に開示されている。すなわち、第２の従来例には、回折光学素子（ＤＯＥ）や位相変換素子を対物レンズと組み合わせて用いる構成が開示されている。また、第３の従来例には、複数の対物レンズを機械的に切り替えて用いる構成が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３３９３０７号公報
【特許文献２】特開平１０−３３４５０４号公報
【特許文献３】特開平１１−２９６８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
第１の従来例においては、図１７に示すように、対物レンズ１８０５がミラー３１とは独立に駆動される（特許文献１の第４図から第６図参照）。しかし、第１の従来例においては、上記したように、光ビームが曲率を有するミラー３１によって平行光から最適な拡がり角度となるような光線束に変換されるので、光ディスク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が移動すると、入射光波面に対する対物レンズの相対位置が変化して、収差が発生し、集光特性が劣化してしまう。また、ミラー３１の反射面は曲率を有する面、すなわち、球面によって構成されているが、各光ディスク１０ａ〜１０ｃ間の基材厚の差と各光ビーム間の波長の差を補正するためには球面では不十分であり、５次以上の高次の収差を十分に低減することはできない。
【００１２】
また、第２の従来例においては、上記したように、回折光学素子や位相変換素子が用いられている。ところで、透明基材の基材厚の厚い光ディスクの記録再生を行なう場合には、焦点距離を長くする必要があり、そのためには、光ビームを変換する素子がレンズパワーを有する必要がある。しかし、回折光学素子にレンズパワーを付与すると、外周部分ほど格子ピッチが微細になるが、例えば開口数（ＮＡ）が０．６程度になると、格子ピッチが波長と同等になり、その結果、回折効率が低下して、光の利用効率が低下してしまう。また、位相変換素子にレンズパワーを付与すると、構造が微細になって、回折光学素子の場合と同様の問題が生じてしまう。
【００１３】
また、第３の従来例においては、上記したように、対物レンズを切り替えて用いる構成が採用されており、複数の対物レンズが必要となるので、部品点数が多くなると共に、光ヘッド装置の小型化も困難になる。また、対物レンズの切り替え機構を必要とするので、これによっても光ヘッド装置の小型化が困難になってしまう。
【００１４】
本発明は、従来技術における前記課題を解決し、かつ、基材厚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に用いる光学素子、並びに、この光ヘッド装置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】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明に係る光学素子の構成は、波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させるダイクロイック偏光分離膜と、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第２の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換する第１の１／４波長板と、前記第１の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第１の反射面と、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第２の光ビームを、再び略円偏光に変換する第２の１／４波長板と、前記第２の１／４波長板によって略円偏光に変換された前記第２の光ビームを反射する第２の反射面とを備え、前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第２の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、前記第２の光ビームの波面を変換することを特徴とする。
【００１６】
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記第１又は第２の反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第２の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の光ビームの波面を変換する曲面が凸面であるのが好ましい。
【００１７】
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記第１又は第２の反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第２の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。
【００１８】
また、前記本発明の光学素子の構成においては、前記ダイクロイック偏光分離膜は、さらに、波長λ３の第３の光ビームの第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光を透過させ、前記第１の１／４波長板は、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射された前記第３の光ビームの前記第１の偏光方向の直線偏光を略円偏光に変換し、前記第２の１／４波長板は、前記第１の反射面で反射され、前記第１の１／４波長板によって前記第１の偏光方向と直交する方向の直線偏光に変換されて、前記ダイクロイック偏光分離膜を透過した前記第３の光ビームを、再び略円偏光に変換し、かつ、前記第２の反射面で反射され、前記第２の１／４波長板によって前記第１の偏光方向の直線偏光に変換された前記第３の光ビームを、前記ダイクロイック偏光分離膜によって反射すると共に、前記第３の光ビームの波面を変換するのが好ましい。また、この場合には、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が曲面であり、前記曲面によって前記第３の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。この場合にはさらに、前記第３の光ビームの波面を変換する曲面が凹面であるのが好ましい。この場合にはさらに、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面と、前記ダイクロイック偏光分離膜との間に、前記第３の光ビームを透過し、前記第２の光ビームを反射するダイクロイック膜をさらに備えているのが好ましい。また、この場合には、前記第１又は第２の反射面のうち、前記第２の光ビームの波面を変換する反射面とは異なる反射面が反射型の回折光学素子であり、前記回折光学素子によって前記第３の光ビームの波面が変換されるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る光ヘッド装置の第１の構成は、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１及び第２の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のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、前記本発明の光学素子（第１及び第２の光ビームのみに対するもの）が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
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、前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２としたとき、下記（数３）を満足するのが好ましい。
［数３］
λ１＜λ２、
ｔ１＜ｔ２、
ｆ１＜ｆ２
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、波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、前記第１の光情報媒体は、前記第２の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、波長λ２（＞λ１）の前記第２の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第２の光ビームが基材厚ｔ２（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第２の光情報媒体の情報記録面上に集光されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の領域が凹面形状であるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る光ヘッド装置の第２の構成は、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１のレーザ光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源と、波長λ３の第３の光ビームを出射する第３のレーザ光源と、前記第１〜第３のレーザ光源から出射された前記第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であって、前記第１〜第３のレーザ光源と前記対物レンズとの間に、前記本発明の光学素子（第１〜第３の光ビームに対するもの）が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、前記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。
【００２３】
また、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、前記第１の光情報記録媒体の基材厚をｔ１、前記第２の光情報記録媒体の基材厚をｔ２、前記第３の光情報記録媒体の基材厚をｔ３、前記第１の光ビームを前記第１の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ１、前記第２の光ビームを前記第２の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ２、前記第３の光ビームを前記第３の光情報記録媒体の情報記録面上に集光する際の焦点距離をｆ３としたとき、下記（数４）を満足するのが好ましい。
［数４］
λ１＜λ２＜λ３、
ｔ１＜ｔ２＜ｔ３、
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３
また、前記本発明の光ヘッド装置の第２の構成においては、波長λ１の前記第１の光ビームは、前記対物レンズによって基材厚ｔ１の透明基材を通して前記第１の光情報媒体の情報記録面上に集光されるものであり、かつ、前記第１の光情報媒体は、前記第３の光情報媒体よりも高密度の情報記録を行なうものであり、前記対物レンズの前記光情報媒体に近い側の面の、前記第１の光ビームが通過する第１の領域の周辺部に第２の領域が設けられ、波長λ３（＞λ１）の前記第３の光ビームが前記第２の領域を通過したときに、前記第３の光ビームが基材厚ｔ３（＞ｔ１）の透明基材を通して前記第３の光情報媒体の情報記録面上に集光されるのが好ましい。また、この場合には、前記第２の領域が凹面形状であるのが好ましい。
【００２４】
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、前記レーザ光源から出射された光ビームを受けて当該光ビームを緩やかな発散光に変換する第１の凸レンズと、前記第１の凸レンズによって緩やかな発散光に変換された前記光ビームを略平行光に変換する第２の凸レンズとをさらに備えているのが好ましい。
【００２５】
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前記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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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】
【００３１】
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。
【００３２】
［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は波長λ２の第２の光ビームを出射する第２のレーザ光源、３は波長λ３の第３の光ビームを出射する第３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は第１〜第３のレーザ光源１〜３から出射された第１〜第３の光ビームを光情報媒体上に集光する対物レンズをそれぞれ示している。８は第２及び第３のレーザ光源２、３からそれぞれ出射された波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームを、第１のレーザ光源１から出射された波長λ１の第１の光ビームとは異なる光路へ導くと共に（光路迂回）、第２及び第３の光ビームの波面を変換する波面変換素子を備えた光学素子を示している。すなわち、光学素子８は、第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう素子である。９、１０、１１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。
【００３３】
第１〜第３のレーザ光源１〜３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３のレーザ光源３の波長が最も長くなっており、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、最も記録密度の低い光ディスク１１の記録再生を行なう際には第３のレーザ光源３が使用される。この場合、第１〜第３のレーザ光源１〜３の波長を、それぞれλ１＝３９０ｎｍ〜４１５ｎｍ、λ２＝６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ、λ３＝７８０ｎｍ〜８１０ｎｍとすることにより、現在市販されているＣＤ及びＤＶＤの記録再生と、ＣＤ及び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。
【００３４】
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９１（図２参照）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、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図２に示すようにして光学素子８を透過する。そして、図１、図２に示すように、光学素子８を透過した第１の光ビーム３１は、対物レンズ１８によって光ディスク９の基材厚ｔ１＝約０．１ｍｍの透明基材を通して情報記録面９１上に集光される。
【００３５】
図２において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、後で説明するように、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。ここで、光学膜２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させるので、光学素子８は、第１の光ビームに対しては波面の変換を行なわない。このため、対物レンズ１８は、略平行光である波長λ１の第１の光ビーム３１を、光ディスク９の基材厚ｔ１の透明基材を通して情報記録面９１上に集光するように設計されている。また、光学素子８が第１の光ビームに対して波面変換を行なわないので、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置を高精度に設定する必要はない。このように、最も波長が短く、最も記録密度の高い光ディスク９の記録再生を行なう波長λ１の第１の光ビームに対して、光学素子８と対物レンズ１８の許容位置誤差を大きくすることができ、また、後述するように、より波長の長い光ビームを用いて、より記録密度の低い光ディスクの記録再生を行なう場合に、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置を考慮すればよい。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置の許容誤差量をより大きくすることができるので、生産性に優れた光ヘッド装置を実現することが可能となる。
【００３６】
図１に示すように、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）、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た後、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、波長λ１の第１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させ、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。また、ビームスプリッタ膜６は、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに関しては、第２及び第３のレーザ光源２、３から出射された直線偏光を一部透過させ、一部反射する機能をも有している。３７は、波長λ１の第１の光ビームに対しては、上記のように１／４波長板であるが、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、共に１／２波長板であるか、又は、共に偏光方向に対して位相差を与えない構成となっている。
【００３７】
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。
【００３８】
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の基材厚差を補償することができる。しかし、ＤＶＤやＣＤを再生する場合には、基材厚差を０．５ｍｍ以上補償する必要があり、第２の凸レンズ２２の移動だけでは当該球面収差を十分に補正することができない。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
二番目に記録密度の高い光ディスク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１０１（図３参照）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図１に示すように、第２のレーザ光源２から出射された略直線偏光で波長λ２の第２の光ビームは、波長選択膜（ダイクロイック膜）１４を透過した後、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、コリメートレンズ７によって略平行光に変換された後、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図３に示すようにして光学素子８を透過する。すなわち、図１、図３に示すように、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第２の光ビーム３２は、光学素子８の中で４回反射すると共に、波面変換素子（例えば、凸曲面状の反射面２７を有する光学素子）２５によって波面が変換される。そして、光学素子８を透過した第２の光ビーム３２は、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面１０１上に集光される。
【００４２】
ここで、光学素子８の働きについて、図３を参照しながら詳細に説明する。図３において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。光学膜２４は、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第２の光ビーム３２の第１の偏光方向の直線偏光を反射して、１／４波長板１７（第１の１／４波長板）へ導く。そして、第２の光ビーム３２は、１／４波長板１７によって円偏光に変換された後、ダイクロイック膜２６（第１の反射面）によって反射される。このダイクロイック膜２６は、波長λ２の第２の光ビームを反射し、波長λ３の第３の光ビームを透過させる光学膜である。尚、波長λ３の第３の光ビームを用いない場合、すなわち、透明基材の基材厚がｔ３＝約１．２ｍｍの光ディスク１１（図５参照）の記録再生を行なわない場合には、ダイクロイック膜２６の代わりに単なる全反射ミラーを用いてもよい。ダイクロイック膜２６によって反射された第２の光ビーム３２は、再び１／４波長板１７を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と直交する方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過する。光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過した第２の光ビーム３２は、１／４波長板１６（第２の１／４波長板）によって再び円偏光に変換された後、波面変換素子２５の反射面２７（第２の反射面）によって反射される。
【００４３】
この場合、反射面２７を、例えば凸面鏡によって構成することにより、光量を損失させることなく、波長λ２の第２の光ビームの波面変換を行なうことが可能となる。
【００４４】
また、第２のレーザ光源２の発光能力に余裕がある場合には、反射面２７を反射型の回折光学素子によって構成することにより、波面変換素子２５、ひいては光学素子８の小型・軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
【００４５】
反射面２７によって反射されると共に波面変換された第２の光ビーム３２は、再び１／４波長板１６を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と同じ方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射される。そして、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射された第２の光ビーム３２は、対物レンズ１８によって光ディスク１０の基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの透明基材を通して情報記録面１０１上に集光される。ここで、光ディスク１０は、その光入射面から情報記録面１０１までの透明基材の基材厚がｔ２＝約０．６ｍｍと厚くなっており、当該光ディスク１０の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ２は、基材厚ｔ１＝約０．１ｍｍの光ディスク９の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ１よりも長くする必要がある（ｆ２＞ｆ１）。本実施の形態においては、図４に示すように、反射面２７を凸面とし、波面変換素子２５による波面変換によって第２の光ビーム３２を発散光とすることにより、これが実現されている。
【００４６】
さらに、反射面２７を、球面ではなく、非球面とすることにより、光ディスク１０の記録再生を行なう際に、５次以上の高次の球面収差を低減し、集光波面の品質を高めて、正確な記録再生を行なうことが可能となる。
【００４７】
波長λ２の第２の光ビームは、上記のように、光学素子８によって波面が変換される。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置に誤差があると、設計どおりの波面が対物レンズ１８に入射しないために、光ディスク１０へ入射する波面に収差が生じ、集光特性が劣化してしまう。そこで、本実施の形態においては、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は、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されている。
【００４８】
図１に示すように、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）、再び光学素子８の中で４回反射された後、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。また、ビームスプリッタ膜６の、波長λ２の第２の光ビームに対する透過率を同光ビームに対する反射率よりも高く、例えば、透過率：反射率＝７：３とすることにより、光ディスク１０の記録に用いる第２の光ビームの光量を多くすることができる。また、この構成を採用することにより、第２のレーザ光源２の発光量を低減して、低消費電力化を図ることもできる。
【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。さらに、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ｔ３＝約１．２ｍｍの光ディスク１１の記録あるいは再生を行なうことも可能となる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、反射面２７（第２の反射面）によって第２の光ビームの波面を変換するようにしているが、ダイクロイック膜２６からなる第１の反射面によって第２の光ビームの波面を変換するようにしてもよい。
【００５３】
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１１１（図５参照）上に集光することにより行なわれる。すなわち、図１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波長λ３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、ミラー２０によって光軸を折り曲げられ、図５に示すようにして光学素子８を透過する。すなわち、図１、図５に示すように、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第３の光ビーム３３は、光学素子８の中で４回反射すると共に、波面変換素子（例えば、凸曲面状の反射面２７を有する光学素子）２５と波面変換素子（例えば、凹曲面状の反射面２９を有する光学素子）２８とによってその波面が変換される。そして、光学素子８を透過した第３の光ビーム３３は、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚ｔ３＝約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面１１１上に集光される。
【００５４】
ここで、光学素子８の働きについて、図５を参照しながら詳細に説明する。図５において、８は第２及び第３の光ビームの光路迂回と波面変換を行なう光学素子を示している。また、２４は波長λ１の第１の光ビームを透過させ、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームに対しては、ダイクロイック偏光分離膜として作用する光学膜を示している。光学膜２４は、ミラー２０によって光軸を折り曲げられた第３の光ビーム３３の第１の偏光方向の直線偏光を反射して、１／４波長板１７（第１の１／４波長板）へ導く。そして、第３の光ビーム３３の第１の偏光方向の直線偏光は、１／４波長板１７によって円偏光に変換された後、ダイクロイック膜２６を透過する。このダイクロイック膜２６は、波長λ２の第２の光ビームを反射し、波長λ３の第３の光ビームを透過させる光学膜である。ダイクロイック膜２６を透過した第３の光ビーム３３は、波面変換素子２８の反射面２９（第３の反射面）によって反射される。
【００５５】
この場合、反射面２９を、例えば凹面鏡によって構成することにより、光量を損失させることなく、波長λ３の第３の光ビームの波面変換を行なうことが可能となる。
【００５６】
また、第３のレーザ光源３の発光能力に余裕がある場合や、光ディスク１１の再生のみを行なう場合には、反射面２９を反射型の回折光学素子によって構成することにより、波面変換素子２８、ひいては光学素子８の小型・軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
【００５７】
反射面２９によって反射されると共に波面変換された第３の光ビーム３３は、再び１／４波長板１７を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と直交する方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過する。光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４をほぼ全透過した第３の光ビーム３３は、１／４波長板１６（第２の１／４波長板）によって再び円偏光に変換された後、波面変換素子２５の反射面２７によって反射される。反射面２７によって反射されると共に波面変換された第３の光ビーム３３は、再び１／４波長板１６を通過して、光学素子８に入射する際の初期の偏光方向（第１の偏光方向）と同じ方向の直線偏光に変換された後、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射される。そして、光学膜（ダイクロイック偏光分離膜）２４によって全反射された第３の光ビーム３３は、対物レンズ１８によって光ディスク１１の基材厚ｔ３＝約１．２ｍｍの透明基材を通して情報記録面１１１上に集光される。ここで、光ディスク１１は、その光入射面から情報記録面１１１までの透明基材の基材厚ｔ３が約１．２ｍｍと厚くなっており、当該光ディスク１１の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ３は、基材厚ｔ２＝約０．６ｍｍの光ディスク１０の記録再生を行なう場合の焦点距離ｆ＝ｆ２よりも長くする必要がある（ｆ３＞ｆ２）。本実施の形態においては、図６に示すように、反射面２９を凹面にすると共に、反射面２７を凸面とし、反射面２９からの反射光を一旦集光した後、波面変換素子２５による波面変換によって第３の光ビームを発散光とすることにより、これが実現されている。
【００５８】
さらに、反射面２９を、球面ではなく、非球面とすることにより、光ディスク１１の記録再生を行なう際に、５次以上の高次の球面収差を低減し、集光波面の品質を高めて、正確な記録再生を行なうことが可能となる。
【００５９】
波長λ３の第３の光ビームは、上記のように、光学素子８によって波面が変換される。従って、光学素子８と対物レンズ１８の相対位置に誤差があると、設計どおりの波面が対物レンズ１８に入射しないために、光ディスク１１へ入射する波面に収差が生じ、集光特性が劣化してしまう。そこで、本実施の形態においては、上記のように、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は、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されている。
【００６０】
図１に示すように、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）、再び光学素子８の中で４回反射された後、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。また、ビームスプリッタ膜６の、波長λ３の第３の光ビームに対する透過率を同光ビームに対する反射率よりも高く、例えば、透過率：反射率＝７：３とすることにより、光ディスク１１の記録に用いる第３の光ビームの光量を多くすることができる。また、この構成を採用することにより、第３のレーザ光源３の発光量を低減して、低消費電力化を図ることもできる。
【００６１】
尚、第３のレーザ光源３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。
【００６２】
また、上記のように、コリメートレンズ７によって第３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３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３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３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１１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。
【００６３】
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３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３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３のレーザ光源３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３のレーザ光源３の発光光量を一定に保つ制御を行なうこともできる。
【００６４】
次に、対物レンズの第２面（光ディスクに近い側の面）の形状について、図６〜図９を参照しながら説明する。
【００６５】
上記したように、光ディスク１０や光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合には、基材厚の厚い透明基材に対応するために、光ディスク１０の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ２や光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ３を、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合の焦点距離ｆ１よりも長くする必要がある。従って、対物レンズ１８の第２面１８２における必要有効径は、光ディスク１１の記録あるいは再生を行なう場合の方が、ＮＡが小さいとはいえ、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合よりも大きくなる。
【００６６】
例えば、光ディスク１１に対してＮＡ＝０．５で記録あるいは再生を行なう場合には、図６、図７に示すように、光ディスク９の記録再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）よりも広い範囲を第３の光ビーム３３が通過する。そこで、対物レンズ１８の、光ディスク９の記録あるいは再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）の外周部、すなわち、光軸から遠い領域（第２の領域１８２２）に、記録密度が低く、基材厚の厚い透明基材を有する光ディスク１１に対してＮＡ＝０．５、波長λ３の第３の光ビームで記録あるいは再生を行なうための非球面領域を設ける。このように、対物レンズ１８の第２面１８２を同心円状の複数の領域に分割し、外周部分に、記録密度が低く、基材厚の厚い透明基材を有する光ディスク１１に対して、より低いＮＡ、かつ、長波長の光ビームで記録あるいは再生を行なうための非球面領域を設けることにより、図２、図６に示すように、焦点距離を変えて、種類の異なる複数の光ディスク９、１１に対して互換記録再生を行なうことが可能となる。尚、焦点距離の設計等により、光ディスク１０に対して記録あるいは再生を行なう場合に、光ディスク９の記録再生を行なう場合の有効領域（第１の領域１８２１）よりも広い範囲を第２の光ビーム３２が通過するようにして、光ディスク９、１０に対して互換記録再生を行なうことも可能である（図４参照）。
【００６７】
さらに、図８、図９に示すように、対物レンズ１８の第２面１８２の第２の領域１８２２を、凹面形状の非球面とすることにより、波面変換素子２５の凸曲面状の反射面２７の曲率を緩やかにすることが可能となり、その結果、波面変換素子２５をより容易に作製することが可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、図３〜図６に示すように、対物レンズ１８の真下から、光ビームの波面を変換する光学素子８へ光ビームを入射させることができるので、光学素子８と対物レンズ１８を一体的に駆動する駆動装置３６を大きく設計することが可能となる。その結果、焦点制御時やトラッキング制御時における駆動装置３６の周波数特性等の諸特性を良好なものとすることができる。
【００６９】
［第２の実施の形態］
図１０は本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図である。
【００７０】
本実施の形態において、レーザ光源から出射された光ビームが略平行光に変換されるまでの構成、及び復路においてサーボ信号や情報信号を検出するための構成は、上記第１の実施の形態と同じである（図１参照）。また、図１０に示すように、本実施の形態においては、光軸を折り曲げるためのミラー２０の代わりにミラー２０１が用いられており、光学素子８は用いられていない。
【００７１】
ミラー２０１は、波長λ１の第１の光ビームを光ディスク側に反射させるための平面からなる第１反射面２０１１と、波長λ２の第２の光ビームと波長λ３の第３の光ビームを、それぞれ光ディスク側に反射させるための曲率半径の異なる非球面からなる第２及び第３反射面２０１２、２０１３とを有している。
【００７２】
第１反射面２０１１は、第１のレーザ光源１から出射された波長λ１の第１の光ビーム３０１を、対物レンズ１８に対して略平行光のまま全反射させると共に、第２及び第３のレーザ光源２、３からそれぞれ出射された波長λ２の第２の光ビーム３０２と波長λ３の第３の光ビーム３０３を全透過させるダイクロイック膜により構成されている。また、第２反射面２０１２は、第２のレーザ光源２から出射された波長λ２の第２の光ビーム３０２を、対物レンズ１８に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させると共に、第３のレーザ光源３から出射された波長λ３の第３の光ビーム３０３を全透過させるダイクロイック膜により構成されている。また、第３反射面２０１３は、第３のレーザ光源３から出射された波長λ３の第３の光ビーム３０３を、対物レンズ１８に対して最適な拡がり角度となるような光線束に変換して全反射させる全反射膜により構成されている。
【００７３】
ミラー２０１を以上のように構成したので、レーザ光源の波長と光ディスクの種類に応じて反射面を選択することにより、各光ビーム３０１〜３０３の波面を変換して、種類の異なる複数の光ディスク９〜１１の互換記録あるいは互換再生を行なうことができる。
【００７４】
また、以上のような構成を採用することにより、第１の従来例と比較して、以下のような２つの効果を得ることができる。まず、第１反射面２０１１を平面によって構成したことにより、波長λ１の第１の光ビーム３０１を略平行光のまま対物レンズ１８に入射させることができるので、最も記録密度が高く、収差を低く抑える必要のある光ディスク９の記録時あるいは再生時に対物レンズ１８とミラー２０１の相対位置が変動しても、収差が発生することはない。また、第２反射面２０１２や第３反射面２０１３を非球面により構成したので、５次以上の高次の収差まで低減することが可能となり、その結果、光ディスク１０、１１に対して良好に記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
【００７５】
さらに、図１１に示すように、対物レンズ１８とミラー２０１を支持体３３によって一体的に固定することにより、光ディスク１０や光ディスク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、収差の発生を抑えることができ、その結果、光ディスク１０、１１に対して良好に記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
【００７６】
［第３の実施の形態］
図１２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１２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。
【００７７】
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１２中、５４は電源又は外部電源との接続部を示している。
【００７８】
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小型、低コストで、トラック追従による対物レンズの移動に対しても品質の良好な情報信号を得ることのできる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、安定に行なうことのできる小型の光情報装置を低コストで実現することができる。
【００７９】
［第４の実施の形態］
図１３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。
【００８０】
図１３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１３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。
【００８１】
［第５の実施の形態］
図１４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。
【００８２】
図１４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。
【００８３】
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。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。
【００８４】
［第６の実施の形態］
図１５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。
【００８５】
図１５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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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るので、広い用途に使用することが可能となる。
【００８９】
［第７の実施の形態］
図１６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。
【００９０】
図１６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。
【００９１】
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の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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、上記第４〜第７の実施の形態において、図１３〜図１６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１４〜図１６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。
【００９６】
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】
【００９７】
【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光学素子中の第１の光ビームの光路を模式的に示した断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態における光学素子中の第２の光ビームの光路を模式的に示した断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態における光学素子中での第２の光ビームの波面変換の様子を模式的に示した断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態における光学素子中の第３の光ビームの光路を模式的に示した断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態における光学素子中での第３の光ビームの波面変換の様子を模式的に示した断面図
【図７】本発明の第１の実施の形態における対物レンズの光ディスクに近い側の面の形状を示す概略断面図
【図８】本発明の第１の実施の形態における他の形状の対物レンズを用いた場合の当該対物レンズ周りの構成を示す断面図
【図９】本発明の第１の実施の形態における他の形状の対物レンズの光ディスクに近い側の面の形状を示す概略断面図
【図１０】本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態における光ヘッド装置の対物レンズ周りの他の構成を示す概略断面図
【図１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】従来技術における光ヘッド装置の対物レンズ周りの構成を示す概略断面図
【図１８】従来技術における光ヘッド装置に用いられる光軸を折り曲げるためのミラーを示す概略断面図
【国際調査報告】
2003073152.tif 000025
2003073152.tif 000026