(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から情報記録媒体までの光路中に設けられた、前記光源からの出射光の進行方向を曲げる回折光学素子と、前記光路中に設けられた、前記光源からの出射光の光軸が斜めに入射する光学面を有し、前記光源からの出射光の進行方向を曲げる屈折光学手段とを備え、
前記光源が半導体レーザであって、環境温度の変化による前記光源からの出射光の波長変動が±２０ｎｍの範囲内にあり、
前記回折光学素子から出た光が前記屈折光学手段から出るまでの間の光路に反射面が２面あり、前記回折光学素子からの回折光が前記光源からの出射光に対して曲がる向きと、前記屈折光学手段からの屈折光が前記光源からの出射光に対して曲がる向きは、互いに等しくなるように、前記回折光学素子と屈折光学手段が配置されており、
前記出射光の波長変動に伴う前記回折光学素子からの前記回折光の回折角の変化と、前記屈折光学手段からの前記屈折光の屈折角の変化とが、互いに相殺する方向に生じることを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
前記屈折光学手段に、前記回折光学素子が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
前記光源からの出射光を実質上平行光にして、前記回折光学素子に入射させるコリメータ手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記光源と前記屈折光学手段との間にフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子が設けられており、そのフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子に、前記回折光学素子が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記回折光学素子は均一周期のグレーティングである請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記回折光学素子が、収束光光路中、または発散光光路中に配置されており、前記回折光学素子に入射する光の収束度合い、または発散度合いに応じて、前記回折光学素子を構成するグレーティングの周期が場所により異なっていることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記周期は、前記回折光学素子の実質上中央部より外周部になるにつれてより大きくなる様に調整されていることを特徴とする請求項６に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記回折光学素子は、開口数が０．３９以下の収束光光路中、または発散光光路中に配置されており、前記回折光学素子を構成するグレーティングの周期は均一である請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記回折光学素子は前記光源の近傍の光路に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記屈折光学手段は、入射または反射を行う面を３面有する光学素子であり、前記回折光学素子が前記屈折光学手段の３面の内の少なくとも１面に形成されている請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
前記屈折光学手段は、入射または反射を行う面を３面有する低分散の硝材により形成されたプリズムである請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１２】
硝材のアッベ数は５０以上である請求項１１に記載の光学ヘッド。
【請求項１３】
前記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、そのプリズムの底角の一方が、実質上直角であり、前記底角の他方θが、ｓｉｎθ＝ｎ・ｓｉｎ（３θ−９０°）を実質上満足する角度θを有する請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１４】
前記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、そのプリズムの底角の一方θが、ｓｉｎ（２θ−４５°）＝１／ｎ・ｓｉｎθを実質上満足し、前記底角の他方θ１が、θ＋８５°≦θ１≦θ＋９５°を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１５】
前記光源は、互いに異なる波長を出射する複数の光源部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１６】
前記回折光学素子は、前記複数の光源部の内、最も小さい波長の光を出射する光源部の近傍の光路にのみ配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の光学ヘッド。
【請求項１７】
前記回折光学素子は、断面形状が鋸歯形状であり、前記異なる波長の内、最小値をλ１、最大値をλ２とし、前記回折光学素子の屈折率をｎとしたとき、前記回折光学素子の溝深さＬが、λ１／（ｎ−１）≦Ｌ≦λ２／（ｎ−１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の光学ヘッド。
【請求項１８】
前記回折光学素子の溝深さＬが、実質上、（λ１＋λ２）／［２（ｎ−１）］であることを特徴とする請求項１７に記載の光学ヘッド。
【請求項１９】
前記回折光学素子は、断面形状がｐステップの階段形状であり、前記異なる波長の内、最小値をλ１、最大値をλ２とし、前記回折光学素子の屈折率をｎとしたとき、前記回折光学素子の溝深さＬが、（ｐ−１）・λ１／［ｐ・（ｎ−１）］≦Ｌ≦（ｐ−１）・λ２／［ｐ・（ｎ−１）］の関係を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の光学ヘッド。
【請求項２０】
前記回折光学素子の溝深さＬが、実質上、（ｐ−１）・（λ１＋λ２）／［２ｐ（ｎ−１）］であることを特徴とする請求項１９に記載の光学ヘッド。
【請求項２１】
前記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、
前記屈折光学手段の底面が設置基準面となす設置角度をθｂとし、前記光源から前記屈折光学手段に入射する光軸が前記設置基準面となる角度をθｐとすると、そのプリズムの底角の一方の角度θが、ｓｉｎ（θ−θｂ）＝ｎ・ｓｉｎ（４θ−２θｂ−θｐ−９０°−θ’）と、ｎ・ｓｉｎθ’＝ｓｉｎ（θ−θｂ）とを実質上満足し、前記底角の他方の角度θ１が、θ１＝θ＋９０°−２θｂ−θｐを実質上満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項２２】
前記情報記録媒体と前記屈折光学手段との間の光路中に対物レンズを備え、
前記屈折光学手段は、３つの光学面を有するプリズムであり、
前記３つの光学面の内、前記情報記録媒体側を第１面、前記光源側を第２面、それ以外を第３面としたとき、前記第１面は対物レンズの光軸に対して斜めに配置され、前記光源からの出射光は、前記第２面を透過して、前記第１面、第３面の順に反射して、前記第１面で屈折して前記対物レンズに入射することを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項２３】
前記出射光の波長λは、０．３５μｍ≦λ≦０．５μｍを実質上満足することを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項２４】
前記第２面を透過する前記出射光の、前記屈折光学手段の設置基準面を基準として最も上の部分の高さが、前記設置基準面を基準とした、前記対物レンズの最下部の高さよりも高いことを特徴とする請求項２２に記載の光学ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的記録再生装置の光学ヘッドに関し、特に、良好な光学特性を有する薄型の光学ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ等の光ディスクや光カードメモリ等の光学的記録媒体の信号を読み出すための重要な構成部品として光学ヘッドがある。光学ヘッドは、光学的記録媒体から信号を取り出すために、信号検出機能だけでなくフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等の制御機構を備える必要がある。
【０００３】
図１９に、従来の典型的な光学ヘッドを示す。図１９に示すように、光源である半導体レーザ１から出射されたレーザ光２は、コリメータレンズ３によって平行光となり、ホログラム素子によって構成されたフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８を通過した後、立ち上げミラー２０によって光軸を９０°折り曲げられて、対物レンズ４に入射する。対物レンズ４によって光ディスク１１上に集光されたレーザ光２は、反射されて同じ光路を折り返し進行し、対物レンズ４によって平行光となり、立ち上げミラー２０によって反射されて、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８に入射する。フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８に入射したレーザ光２はそこで分割され、光検出器上に集光される。これにより、再生信号、及びサーボ信号であるフォーカス誤差信号とトラック誤差信号が読み出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に示すように、光学ヘッドの高さは、ＷＤ（ワーキングディスタンス）、対物レンズ４の厚さ、対物レンズ４の下部から立上げミラー２０の上部までのスペース、立上げミラー２０の高さの合計で表される。
【０００５】
光学ヘッドを薄型化しようとした場合、ＷＤとレンズ厚とスペースの合計の最小値は、光ディスク１１の種類によってほぼ決められてしまう。例えば、ＤＶＤの場合、ＷＤとレンズ厚とスペースをそれぞれ１．１ｍｍと最小値に見積もっても、立ち上げミラー２０の高さは、ビーム径よりも大きくする必要があり、例えば３ｍｍは必要である。従って、この場合、光学ヘッドの高さは、最小値に見積もっても６．３ｍｍとなり、さらなる薄型化は困難である。
【０００６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、薄型化が可能で、良好な光学特性を有する光学ヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の発明（請求項１記載の発明に対応）は、光源から情報記録媒体までの光路中に設けられた、前記光源からの出射光の進行方向を曲げる回折光学素子と、前記光路中に設けられた、前記光源からの出射光の光軸が斜めに入射する光学面を有し、前記光源からの出射光の進行方向を曲げる屈折光学手段とを備え、
前記光源が半導体レーザであって、環境温度の変化による前記光源からの出射光の波長変動が±２０ｎｍの範囲内にあり、
前記回折光学素子から出た光が前記屈折光学手段から出るまでの間の光路に反射面が２面あり、前記回折光学素子からの回折光が前記光源からの出射光に対して曲がる向きと、前記屈折光学手段からの屈折光が前記光源からの出射光に対して曲がる向きは、互いに等しくなるように、記回折光学素子と屈折光学手段が配置されており、
前記出射光の波長変動に伴う前記回折光学素子からの前記回折光の回折角の変化と、前記屈折光学手段からの前記屈折光の屈折角の変化とが、互いに相殺する方向に生じる光学ヘッドである。
【０００８】
これにより、例えば、薄型の光学ヘッドの構成が可能で、しかも光源からの出射光として半導体レーザ光を用いた場合、高周波モジュールによる２ｎｍ程度の波長帯域の広がりや環境温度の変化によって出射光の中心波長が±２０ｎｍの範囲内で変化しても、光ディスク面で良好な集光スポットを得ることができる。
【０００９】
また、第２の本発明（請求項２記載の発明に対応）は、屈折光学手段に回折光学素子を一体化されている上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００１０】
これにより、例えば、構造が安定化し、位置合わせが容易になる。
【００１１】
また、第３の本発明（請求項３記載の発明に対応）は、上記光源からの出射光を実質上平行光にして、前記回折光学素子に入射させるコリメータ手段を備えた上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００１２】
これにより、例えば、回折光学素子に入射する光の回折効率、及び回折角の変化量は、全面に渡ってほぼ等しくできる。
【００１３】
また、第４の本発明（請求項４記載の発明に対応）は、上記光源と前記屈折光学手段との間にフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子が設けられており、そのフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子に、前記回折光学素子が一体化されている上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００１４】
これにより、例えば、構造が安定化し、位置合わせが容易になる。
【００１５】
また、第５の本発明（請求項５記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は均一周期のグレーティングである上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００１６】
これにより、例えば、回折光学素子の位置合わせや製造が容易になる。
【００１７】
また、第６の本発明（請求項６記載の発明に対応）は、上記回折光学素子が、
収束光光路中、または発散光光路中に配置されており、
前記回折光学素子に入射する光の収束度合い、または発散度合いに応じて、前記回折光学素子を構成するグレーティングの周期が場所により異なっている上記第１の本発明の光学ヘッド
である。
【００１８】
また更に、第７の本発明（請求項７記載の発明に対応）は、上記周期は、前記回折光学素子の実質上中央部より外周部になるにつれてより大きくなる様に調整されている上記第６の本発明の光学ヘッドである。
【００１９】
これにより、例えば、回折光学素子からの回折光の回折角変化量は、全面に渡って正確に均一化できる。
【００２０】
また、第８の本発明（請求項８記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は、
開口数が０．３９以下の収束光光路中、または発散光光路中に配置されており、
前記回折光学素子を構成するグレーティングの周期は均一である上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００２１】
これにより、例えば、位置合わせ及び回折光学素子の製造が容易になる。
【００２２】
また更に、第９の本発明（請求項９記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は前記光源の近傍の光路に配置されている上記第８の本発明の光学ヘッドである。
【００２３】
これにより、例えば、回折光学素子の面積を小さくすることができ、低価格化を行うことができる。
【００２４】
また、第１０の本発明（請求項１０記載の発明に対応）は、上記屈折光学手段は、入射または反射を行う面を３面有する光学素子であり、前記回折光学素子が前記屈折光学手段の３面の内の少なくとも１面に形成されている上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００２５】
これにより、例えば、構造が安定化し、位置合わせが容易になる。
【００２８】
また、第１１の本発明（請求項１１記載の発明に対応）は、上記屈折光学手段は、入射または反射を行う面を３面有する低分散の硝材により形成されたプリズムである上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００２９】
また更に、第１２の本発明（請求項１２記載の発明に対応）は、上記硝材のアッベ数は５０以上である上記第１１の本発明の光学ヘッドである。
【００３０】
これにより、例えば、回折光学素子の周期が大きくなるため製造が容易で高い回折効率が得られ、幅広い波長領域で、波長変動の影響を相殺することができる。
【００３１】
また、第１３の本発明（請求項１３記載の発明に対応）は、上記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、
そのプリズムの底角の一方が、実質上直角であり、前記底角の他方θが、ｓinθ＝ｎ・sin（3θ−90°）を実質上満足する角度θを有する上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００３２】
これにより、例えば、屈折光学手段への入射光と上記屈折光学手段からの出射光の光軸をほぼ直交させることができる。
【００３３】
また、第１４の本発明（請求項１４記載の発明に対応）は、上記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、
そのプリズムの底角の一方θが、ｓin（２θ−４５°）＝１／ｎ・sinθを実質上満足し、前記底角の他方θ1が、θ＋８５°≦θ1≦θ＋９５°を満たす上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００３４】
これにより、例えば、屈折光学手段への入射光と屈折光学手段からの出射光のビーム径をほぼ同じにして、それらの光軸をほぼ直交させることができる。
【００３５】
また、第１５の本発明（請求項１５記載の発明に対応）は、上記光源は、互いに異なる波長を出射する複数の光源部を有している第１の本発明の光学ヘッドである。
【００３６】
これにより、例えば、複数の種類の情報記録媒体に対応することができる。
【００３７】
また更に、第１６の本発明（請求項１６記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は、前記複数の光源部の内、最も小さい波長の光を出射する光源部の近傍の光路にのみ配置されている上記第１５の本発明の光学ヘッドである。
【００３８】
これにより、例えば、低コスト化の実現とともに、波長変動の影響を最も受けやすい短波長の光学特性を最適化することができる。
【００３９】
また更に、第１７の本発明（請求項１７記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は、断面形状が鋸歯形状であり、
前記異なる波長の内、最小値をλ1、最大値をλ2とし、前記回折光学素子の屈折率をｎとしたとき、前記回折光学素子の溝深さＬが、λ1／（ｎ−１）≦Ｌ≦λ2／（ｎ−１）の関係を満たす上記第１５の本発明の光学ヘッドである。
【００４０】
これにより、例えば、回折光学素子の回折効率を複数波長に対して、高くすることができる。
【００４１】
また更に、第１８の本発明（請求項１８記載の発明に対応）は、上記回折光学素子の溝深さＬが、実質上、（λ1＋λ2）／[２（ｎ−１）]である上記第１７の本発明の光学ヘッドである。
【００４２】
これにより、例えば、回折光学素子の回折効率を複数波長に対して、最もバランス良く高くすることができる。
【００４３】
また更に、第１９の本発明（請求項１９記載の発明に対応）は、上記回折光学素子は、断面形状がｐステップの階段形状であり、
前記異なる波長の内、最小値をλ1、最大値をλ2とし、前記回折光学素子の屈折率をｎとしたとき、前記回折光学素子の溝深さＬが、（ｐ-1)・λ1／[ｐ・（ｎ−１）]≦Ｌ≦（ｐ−１）・λ2／[ｐ・（ｎ−１）]の関係を満たす上記第１５の本発明の光学ヘッドである。
【００４４】
これにより、例えば、回折光学素子の回折効率を複数波長に対して、高くすることができる。
【００４５】
また更に、第２０の本発明（請求項２０記載の発明に対応）は、上記回折光学素子の溝深さＬが、実質上（ｐ−１）・（λ1＋λ2）／[２ｐ（ｎ−１）]である上記第１９の本発明の光学ヘッドである。
【００４６】
これにより、例えば、回折光学素子の回折効率を複数波長に対して、最もバランス良く高くすることができる。
【００４７】
また、第２１の本発明（請求項２１記載の発明に対応）は、上記屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、
前記屈折光学手段の底面が設置基準面となす設置角度をθbとし、前記光源から前記屈折光学手段に入射する光軸が前記設置基準面となる角度をθpとすると、そのプリズムの底角の一方の角度θが、ｓin（θ−θb）＝ｎ・sin（４θ−２θb−θp−９０°−θ’）と、ｎ・sinθ’＝ sin（θ−θb）とを実質上満足し、前記底角の他方の角度θ1が、θ1=θ＋９０°−２θb−θpを実質上満たす上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００５０】
また、第２２の本発明（請求項２２記載の発明に対応）は、前記情報記録媒体と前記屈折光学手段との間の光路中に対物レンズを備え、前記屈折光学手段は、３つの光学面を有するプリズムであり、前記３つの光学面の内、前記情報記録媒体側を第１面、前記光源側を第２面、それ以外を第３面としたとき、前記第１面は対物レンズの光軸に対して斜めに配置され、前記光源からの出射光は、前記第２面を透過して、前記第１面、第３面の順に反射して、前記第１面で屈折して前記対物レンズに入射する上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００５１】
対物レンズの光軸に対して斜めに配置されたプリズムの第１面で出射光が屈折して曲がる配置により、プリズムと対物レンズとの距離を小さくして光ヘッドを薄くすることができる。
【００５４】
また、第２３の本発明（請求項２３記載の発明に対応）は、前記出射光の波長λは、０．３５μｍ≦λ≦０．５μｍを実質上満足する上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００５６】
また、第２４の本発明（請求項２４記載の発明に対応）は、前記第２面を透過する前記出射光の、前記屈折光学手段の設置基準面を基準として最も上の部分の高さが、前記設置基準面を基準とした、前記対物レンズの最下部の高さよりも高い上記第２２の本発明の光学ヘッドである。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドについて、図１（ａ）〜図２（ｂ）までを用い、座標軸を図のようにとって詳細に説明する。
【００５８】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す平面図であり、又、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。図２（ａ）は、同実施の形態の光学ヘッドにおける、回折光学素子に異なる波長の光が入射したときの、回折光の生じる様子を表す図で、又、図２（ｂ）は、同実施の形態の光学ヘッドにおける、屈折光学素子に異なる波長の光が入射したときの、屈折光の生じる様子を表す図で、これらは、色収差補正の動作原理を説明するための図である。
【００５９】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の光学ヘッドにおいては、光源１から記録媒体であるＤＶＤやＣＤ等の光ディスク１１までの光路中に、回折光学素子５と光源１からの出射光２の光軸が斜めに入射する光学面２１（本願発明の屈折光学手段の第１面に対応）を有する屈折光学手段９が配置されている。光源１と光検出器１３ａ、１３ｂは、光源・光検出器ユニット１７内に集積化されている。
【００６０】
光源１である半導体レーザからｙ軸方向に出射された、例えば波長λ＝０．６５８μｍのレーザ光２は、コリメートレンズ３により、例えば、ｚ軸方向のビーム径３．２５ｍｍの略平行光となり、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８を透過（０次回折光利用）して、例えば、周期がΛ＝６０．７μmの均一周期の平行グレーティングである回折光学素子５に入射する。この回折光学素子５は、例えば、３面の入射または反射面を有した、一方の底角がθ＝３８°、もう一方が略直角のプリズムである屈折光学素子の側面１５（本発明の屈折光学手段の第２面に対応）に、図１（ａ）、図１（ｂ）のように一体化されて形成されている。光２はグレーティング５により、例えば、ｙ軸からｚ軸方向にｑ＝０.４°の角度だけ回折されて、プリズム９の斜面２１で全反射される。その後、反射層１６を形成した底面１４（本発明の屈折光学手段の第３面に対応）でさらに反射されて、斜面２１の法線から、例えば２４．４°で斜めに斜面２１に入射して屈折され、例えば、y軸方向のビーム径が２．８ｍｍで、垂直方向（z軸方向）に出射し、対物レンズ４により、光ディスク１１上に集光される。
【００６１】
光ディスク１１によって反射されたレーザ光２は、逆方向に折り返し、対物レンズ４、プリズム９、グレーティング５を順に通過して、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８によって分割されて（１次回折光利用した信号光１９ａ、１９ｂ）、光検出器１３ａ、１３ｂで検出される。
【００６２】
本実施の形態においては、屈折光学手段９として、例えば、硝材（ガラスや樹脂等の透明物質を意味する）がＢＫ７ガラスであり、高さが３．７ｍｍ、奥行きが４ｍｍ、幅が４．７ｍｍである３角プリズムを用いた。そして、光をプリズム９内の斜面２１と底面１４で反射させ、光軸が斜めになる斜面２１から出射させる構成により、側面１５を透過する出射光の、プリズム９（屈折光学手段）の設置基準面１０１を基準として最も上の部分（図中において、符号１０２を付した）の高さが、設置基準面１０１を基準とした対物レンズ４の最下部の高さ１０３よりも高くなるので、従来の光学ヘッドの立ち上げミラーの役割をさせながら、光学ヘッド自体の高さを非常に薄く（例えば５．３ｍｍ）することができた。
【００６３】
特に、本発明者らは、硝材の屈折率をｎとすると、底角の一方が略直角のとき、底角の他の一方θが、ｓinθ＝ｎ・sin（3θ−90°）を略満足する角度θのときに、プリズム９への入射光とプリズム９からの出射光の光軸がほぼ直交することを発見した。このような構成により、光学部品の配置が容易で位置合わせが簡単になるという効果がある。また、プリズム９の垂直面１５にグレーティング５が一体された構成により、構造が安定化するとともに、これらを１つの部品として取り扱えるために、一層、位置合わせが容易になる。
【００６４】
回折光学素子５として、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような断面が鋸歯形状、又は図２（ａ）に示すようなガラス等の基板７上に形成した階段形状の均一周期のグレーティングを用い、溝の深さは、例えば、Ｌ＝１．２９μm（鋸歯形状）、Ｌ＝１．１３μm（８段階形状）とし、１次回折効率が最大になるようにした。均一周期のグレーティングを用いることにより、素子の製造が容易で、光学系での位置合わせが簡単化できる。
【００６５】
また、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８は、例えば、樹脂基板又はガラス基板またはＬｉＮｂＯ3結晶等に形成されたホログラム素子である。特に、ＬｉＮｂＯ3結晶を用いた場合、偏光性があるため、１／４波長板をフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８と光ディスク１１の光路間に用いることにより光利用効率が高くできるという効果がある。
【００６６】
また、コリメータレンズ３を設け、略平行光になった光を回折光学素子５に入射することにより、回折光学素子５に入射する光の回折効率、及び回折角の変化量は、光の入射領域全面に渡ってほぼ等しくできる。
【００６７】
次に、波長変動が生じたときの光波の振る舞いについて、図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて原理を説明する。
【００６８】
図２（ａ）に示すように、回折光学素子５に、波長λ1の光６が入射すると、回折角θdaで１次回折光１０ａが生じるとする。波長変動が生じ、例えば、波長がλ2と小さくなったときは、より小さな回折角θdbで回折光１０ｂが発生する。その結果、波長変動により、出射光の方向が異なるという現象が発生する。この現象は分散と呼ばれている。
【００６９】
一方、図２（ｂ）に示すように、屈折光学素子のプリズム９に、入射角θiで斜め方向から、波長λ1の光６’が入射すると、屈折角θraで屈折光１２ａが生じる。波長変動が生じ、例えば、波長がλ2と小さくなったときは、より大きな回折角θrbで屈折光１２ｂが発生する。これは、波長変動により、プリズムを構成する硝材の屈折率が変動するためである。その結果、出射光の方向が異なるという分散の現象が発生する。
【００７０】
従って、回折光学素子と、光が斜めに入射する光学面を有する屈折光学素子とを組み合わせると、双方の素子において、波長変動に対して出射光が変動する方向が互いに逆であるために、分散現象をうち消し、波長変動によらず、出射光の方向が一定にできる条件があることが分かった。
【００７１】
本実施の形態では、プリズム内では、例えば、θi＝２４．４°であるため、波長がλ＝０．６５８μmから、例えば、２ｎｍ小さくなったとき、プリズムの屈折率は、ｎ＝１．５１４２６４９５５から、１．５１４３２７２１４に変化するため、屈折角は０．００１８８８°だけ大きくなる。一方、周期Λ＝６０．７μmの回折光学素子に入射する場合では、回折角は、波長が２ｎｍ小さくなったときは、０．００１８８８°だけ小さくなるので、それらを組み合わせると波長変動の影響をうち消すことが分かった。従って、対物レンズ４へ出射する光の光軸は、波長変動によらず一定であり、光ディスク１１上に色収差のない良好なスポットを形成する効果があった。
【００７２】
また、上記に説明したのは、波長がλ＝０．６５８μmから、２ｎｍ減少した場合であるが、一般に、光源１は、高周波重量により、温度変化がない状態でも中心波長に対して±１ｎｍ程度（波長幅が２ｎｍ）広がっている。この程度の波長広がりがあっても、以上に説明したように、プリズム９とグレーティング５を組み合わせることにより色分散を打ち消すことが可能であった。
【００７３】
しかしながら、このとき、波長が、例えば、λ＝０．６５８μｍの中心波長（設計波長）では、完全に色分散を打ち消すことができても、温度変化のため波長変動がさらに生じてくると（中心波長からずれてくる）、徐々に色分散が生じてくることも分かった。
【００７４】
本発明者らは、プリズム９を構成する硝材が低分散であるほうが、上述した温度変化のため色分散の出てくる割合が小さくなることを発見した。また同時に、色収差を補正する回折光学素子５の周期も、プリズム９を構成する硝材が低分散のほうが、大きくできることも分かったため、この場合、回折光学素子５の製造が容易で高い回折効率が得られる効果があった。
【００７５】
詳細に検討すると、温度変化による波長変動は現実には±２０ｎｍの範囲内であったため、その範囲内で対物レンズにより集光したスポットの色収差による横方向の広がりは、硝材のアッベ数が５０以上であれば波面収差が７０ｍλ以下となるので、現実的には問題ないレベルにおさえられ、良好に光ディスク１１の信号再生が可能であることが分かった。従って、硝材としては、ＢＫ７（アッベ数は６４．２）、ＦＣ５、ＦＫ５、ＦＣＤ１、ＦＣＤ１０、ＦＣＤ１００、ＶＣ７９（アッベ数は５７）、Ｐ−ＢＫ４０（アッベ数は６４）等が好ましい。
【００７６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の光学ヘッドについて、図３を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００７７】
図３は本発明第２の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００７８】
図３に示すように、本実施の形態においては、コリメートレンズ３から、屈折光学手段９までの光路中に、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８と一体化して、回折光学素子５が設けられている。フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８と回折光学素子５と一体化することにより、構造が安定化し、それらを１つの部品として取り扱うことが可能で位置合わせが容易になる。
【００７９】
なお、回折光学素子５は、図３に示すように、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８の表面側に配置しても、また裏面側に配置しても良い。また、回折光学素子５を形成した基板を、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８と一体化しても良い。さらにフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８の表面形状を加工して、回折光学素子５としても良い。
【００８０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の光学ヘッドについて、図４を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８１】
図４は本発明の第３の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００８２】
図４に示すように、本実施の形態においては、屈折光学手段９から対物レンズ４までの略平行光の光路中に、回折光学素子５ａが設けられている。このような配置にすることにより、回折光学素子５ａと光検出器を設けた光源・光検出器ユニット１７までの距離が大きくなり、回折光学素子５ａで生じる1次回折光以外の他の回折光（不用光）が光検出器に入射しないように配置でき、検出光のＳ／Ｎが良くなるという効果がある。
【００８３】
なお、回折光学素子５ａの凹凸形状は、図４のように対物レンズ４側に向けて形成しても良いし、その逆でも良い。
【００８４】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の光学ヘッドについて、図５を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８５】
図５は本発明の第４の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００８６】
図５に示すように、本実施の形態においては、屈折光学手段９から対物レンズ４までの略平行光の光路中に、回折光学素子５ｂが、屈折光学手段９である直角プリズムの斜面に一体化して設けられている。このような配置にすることにより、回折光学素子５ｂと光検出器を設けた光源・光検出器ユニット１７までの距離が大きくなり、回折光学素子５ｂで生じる1次回折光以外の他の回折光（不用光）が光検出器に入射しないように配置でき、検出光のＳ／Ｎが良くなるという効果がある。さらに、一体化することにより、構造が安定で、一つの部品として取り扱うことができるため、位置合わせが簡単になる。
【００８７】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の光学ヘッドについて、図６を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８８】
図６は本発明の第５の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【００８９】
上記第１〜第４の実施の形態の光学ヘッドの光学系は、コリメータレンズ３によって略平行になった光は、例えば、z軸方向のビーム径のみが０．８６倍に縮小されて、対物レンズ４に入射する光学系（ｘ軸方向は等倍）であった。
【００９０】
本実施の形態の光学系は、コリメータレンズ３によって略平行になった光は、z軸方向、ｘ軸方向ともほとんどビーム径は同じ（等倍）ままで、対物レンズ４に入射する光学系である。
【００９１】
図６において、屈折光学手段９ａは、例えば、ＢＫ７からなるプリズムであり、底面１４’と斜面２１’のなす底角は、例えばθ＝３３°であり、底面１４’と側面１５’のなす底角は、例えば、θ1＝１２１．６°である。回折光学素子５ｃは、例えばガラス基板７上に形成され、プリズム９aの側面１５’に一体化されている。一体化構成にすることにより、構造が安定で、一つの部品として取り扱うことができるため、位置合わせが簡単になる。
【００９２】
本発明者らは、屈折率ｎの硝材からなるプリズムを屈折光学手段としたとき、底面１４’と側面１５’のなす一方の底角が、ｓin（２θ−４５°）＝１／ｎ・sinθの式を略満足する角度θであり、底面１４’と側面１５’のなす他方の底角が、θ＋８５°≦θ1≦θ＋９５°の式を満たす角度θ1であるとき、プリズム９ａへの入射光とプリズム９ａからの出射光のビーム径をほぼ同じにしたままで（ビーム整形なし）、光軸がほぼ直交できることを発見した。このような構成により、光学部品の配置が容易で、位置合わせが簡単化できるという効果があった。
【００９３】
本実施の形態では、屈折光学素子９ａに対して、光の光軸が斜めに入射する光学面は、斜面２１’と側面１５’の２面有り、総合的に屈折作用による分散が、実施の形態１から５までに比べて大きくなった。そのため、本実施の形態では、屈折の色分散を補正する回折光学素子５ｃは、例えば、周期が３９．７μmの均一周期グレーティングとしてある。このように、本実施の形態における上記周期を、上記各実施の形態で述べた回折光学素子の周期６０．７μmより小さくすることにより、回折の分散を大きくすることができるので、これにより、屈折作用による分散を打ち消すことができた。
【００９４】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の光学ヘッドについて、図７、図８を用いて、上記第５の実施の形態と異なる点を中心にて説明する。
【００９５】
図７は本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図であり、図８は、本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（反射形グレーティング）の１次回折効率（破線）と、第５の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（透過形グレーティング）の１次回折効率（実線）である。
【００９６】
図７に示すように、本実施の形態においては、プリズムである屈折光学手段９ａの底面に、表面に反射層１６を設けた構造の反射形のグレーティング５ｄが設けられている。一体化構造にすることにより構造が安定で、特に凹凸形状の表面に反射層が設けられているため、反射層が保護層の役割を兼ねることができるという効果がある。
【００９７】
この反射形グレーティング５ｄは、例えば、溝深さが０．２２μmの鋸歯形状または階段形状であり、透過形の回折光学素子に比べて、最適溝深さが１／６程度に薄くなったため、製造時のエッチング時間が短くなるとともに、断面のダレの量がへり、製造が容易になった。また、図８に示したように、1次回折効率の値は、透過形グレーティングに比べて向上させることができた。
【００９８】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態の光学ヘッドについて、図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）を用いて、上記第５の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００９９】
図９（ａ）は本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図、図９（ｂ）は本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す平面図である。図１０(a)は、本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子として、断面が鋸歯形状のブレーズ化グレーティングを用いた場合の回折効率と溝深さとの関係を示すグラフ、図１０(ｂ)は、本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子として、断面が８段階形状の８レベルグレーティング（図２（ｂ）参照）を用いた場合の回折効率と溝深さとの関係を示すグラフである。
【０１００】
本実施の形態の光学ヘッドは、2波長の構成である。すなわち、ＤＶＤ１１ａに対する、例えば、波長λ1＝0．６５８μmの半導体レーザ光源１ａと、ＣＤ−ＲやＣＤ１１ｂに対する、例えば、波長λ2＝０．８０μmの半導体レーザ光源１ｂを設けた構成で、ビームスプリッタ１８により両波長が合波・分波される。ビームスプリッタ１８は、ウエッジプリズム等の合波・分波できる素子であればこれに限らない。光源１ａ、１ｂは、それぞれ、光源・光検出器モジュール１７ａ、１７ｂに内蔵されている。
【０１０１】
プリズムである屈折光学手段９ａの側面に一体化した回折光学素子５ｃは、λ1とλ2の２波長が通過する構成である。
【０１０２】
回折光学素子５ｃとして、ブレーズ化グレーティングを用いた場合、波長がλ1のときは図１０（ａ）の実線で示したように、溝の深さがＬ＝λ1／（ｎ−１）のときに1次回折効率は最大値をとる。また、波長がλ2のときは図１０（ａ）の破線で示したように、溝の深さがＬ＝λ2／（ｎ−１）のときに1次回折効率は最大値をとる。本発明者らは、溝の深さが、λ1／（ｎ−１）≦Ｌ≦λ2／（ｎ−１）のときは両波長に対して80％以上の高い回折効率が実現できることを見つけた。特に、Ｌが略（λ1＋λ2）／[２（ｎ−１）]のときは、どちらの波長に対してもほぼ同じ値をとり、最も効率のバランスがとれることも分かった。
【０１０３】
さらに、図１０（ｂ）に示す様に、断面形状がｐステップの階段形状のときには、溝深さが（ｐ-1)・λ1／[ｐ・（ｎ−１）]≦Ｌ≦（ｐ−１）・λ2／[ｐ・（ｎ−１）]の場合、両波長に対して高い回折効率が実現でき、特にＬが、略（ｐ−１）・（λ1＋λ2）／[２ｐ（ｎ−１）]の場合、両波長に対して、最もバランスがとれることも分かった。
【０１０４】
尚、図１０（ｂ）は、回折光学素子５ｃとして、断面形状が８段階の階段形状のグレーティングを用いた場合の、回折効率と、溝深さとの関係を示す図である。同図において、波長がλ1のときは、実線で示したように、溝の深さＬが、Ｌ＝７λ1／８（ｎ−１）のときに1次回折効率は最大値をとる。また、波長がλ2 のときは、図１０（ｂ）の破線で示したように、溝の深さＬが、Ｌ＝７λ2／８（ｎ−１）のときに1次回折効率は最大値をとる。
【０１０５】
本実施の形態では２波長の場合について説明したが、これは２波長に限らず、複数の波長に対応した構成が可能で、例えば、０．３５μmから０．５０μmの青／緑色波長を加えた３波長以上の複数波長に対する場合にも上記の結果が適用できる。すなわち、複数波長のうち、最小値をλ1、最大値をλ2と考えて、上記式を適用すれば、回折光学素子の1次回折効率を、複数波長に対して高くすることができ、例えば、１０Ｇバイト以上の高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ等の多くの光ディスクを良好に読み出すことができる光学ヘッドを構成可能である。
【０１０６】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態の光学ヘッドについて、図１１、図１２を用いて、上記第５の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０７】
図１１は本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図、図１２は本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子５ｄ（周期Λ＝３９．７μmのグレーティング）に、波長が２ｎｍだけ異なる２波長を同じ入射角度で入射したときの、１次回折光の回折角度差と入射角との関係である。
【０１０８】
図１１に示すように、本実施の形態の光学ヘッドにおいては、屈折光学素子として、θ＝３３°、θ1＝１２３°のプリズム９ｂを用い、また、回折光学素子５ｄとして、例えば、周期が３９．７μmの均一周期のグレーティング５ｄを用いた。グレーティング５ｄは、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａと一体化して、光源１の近傍の発散光光路である、光源・光検出器ユニット１７ｃの封止窓に配置した。グレーティング５ｄは、図示したように、溝形状を光源１に対向させて配置し、溝が損傷されるのを防ぐ構成にしたが、その逆でも動作は可能である。フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａは、例えば、ＵＶ硬化液晶等の偏光性のホログラム素子を用いたが、その表面に、λ／４板を一体化した。グレーティング５ｄとフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａを一体化することにより、構造が安定化し、それらを１つの部品として取り扱うことが可能で位置合わせが容易になる。また、グレーティング５ｄを光源１の近傍の光路に配置する構成により、回折光学素子５ｄの面積を大幅に小さくすることができ、低価格化を行うことができる。
【０１０９】
光源１は、高周波重畳により、波長幅が典型的には２ｎｍ程度広がっている。本発明者らは、図１２に示すように、グレーティング５ｄに入射する光（常に波長広がりが２ｎｍを有する）の入射角が０°（垂直入射）からずれる（斜入射）に従って、１次回折光の回折角度差が大きくなることを発見した。すなわち、平行光が均一周期グレーティングに入射する場合は、色収差補正効果はビーム全域で同じであるが、発散光または収束光が均一周期グレーティングに入射する場合は、光線が傾くほど分散が強くなる、すなわち、光軸が垂直入射の場合、ビームの中心部よりも周辺部の方が色収差補正効果が強くなるということである。
【０１１０】
詳細に検討すると、回折角度差が０．００１°生じるということは、対物レンズの焦点距離が２．１４ｍｍを用いた場合、光ディスク１１上で、ｙ軸方向距離が３７ｎｍに分離されることに相当する(色収差）。色収差で問題にならないｙ軸方向距離は、１０ｎｍ程度であったため、これは回折角度差は、０．２７ｍｄｅｇに相当し、従って入射角が２２．９°以内であることが必要であることが分かった。これは、開口数NAが０．３９に相当する値である。
【０１１１】
本実施の形態では、発散光２のNA（コリメータレンズ３のNA）は、例えば、０．３であったため、色収差の問題がなく良好なスポットが得られた。
【０１１２】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態の光学ヘッドについて、図１３（ａ）、図１３（ｂ）を用いて、上記第８の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１１３】
図１３（ａ）は本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図、図１３（ｂ）は本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す平面図である。
【０１１４】
本実施の形態の光学ヘッドは、2波長の構成である。すなわち、ＤＶＤに対する、例えば、波長λ1＝0．６５８μmの半導体レーザ光源１ａと、ＣＤ−ＲやＣＤに対する、例えば、波長λ2＝０．８０μmの半導体レーザ光源１ｂを設けた構成である。光源１ａ、１ｂは、それぞれ、光源・光検出器モジュール１７ｃ、１７ｄに内蔵されている。
【０１１５】
本発明者らは、短波長の光源ほど、光ディスク１１上のピットサイズが小さくなるため、集光スポットの色収差の影響を受けやすいことが分かったため、本実施の形態では、回折光学素子５ｄは、波長が小さいλ1の光源１ａの近傍の光路にのみ配置して、この波長では、色収差のない集光スポットを得た。波長が大きいλ2に関しては、色収差補正用のグレーティングは設けない構成としたが、この波長に関しては少々の色収差の発生でも問題なく動作し、このような構成により、低コスト化の効果があった。
【０１１６】
また、長波長光源１ｂの近傍の光路には、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ｂを、光源・光検出器ユニット１７ｄの封止窓に配置した。
【０１１７】
次に、光源１ａに、青色波長のものを用いた、本実施の形態の他の例について、図１４を参照しながら説明する。
【０１１８】
ここで、図１４は、硝材（ＢＫ７）の屈折率の波長依存性を示した図である。
【０１１９】
同図に示す様に、波長がおよそ０．５μｍ以下になると、屈折光学手段９ａの硝材の屈折率変化量（図１４の屈折率曲線の微分値）である色分散が急激に大きくなる。例えば、波長λ＝０．４μｍでは、λ＝０．６５８μｍのときの色分散に比べて４倍の大きさの色分散を示すことがわかり、例えば、グレーティング５ｄの周期は、λ＝０．４μｍでは、λ＝０．６５８μｍの場合の周期の１／４、即ち、約１０μｍである。
【０１２０】
０．５μｍ以下の領域の波長においては、上述の通り色分散が大きいため、わずかな波長変動に対しても、屈折光学手段９ａから出た屈折光の屈折角度変化が非常に大きくなり、光学特性を大幅に低下させる。そのため、回折光学素子５ｄから出た回折光により相殺するという本発明の効果は大きい。
【０１２１】
又、以上述べたことは、２波長に限らず、λ＝０．５μｍ以下の光源を含むものであれば、１波長でも効果がある（例えば、図１８参照）。ただし、波長がより短くなると、硝材の光吸収が大きくなるため、波長範囲としては、０．３５μｍ≦λ≦０．５μｍが望ましい。
【０１２２】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態の光学ヘッドについて、図１５、図１６を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２３】
図１５は本発明の第１０の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。図１６は、本発明の第１０の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（グレーティング）の周期と１次回折光の回折角度差の関係を示すグラフ（垂直入射、波長幅Δλ＝２ｎｍ）である。
【０１２４】
本実施の形態の光学ヘッドは、回折光学素子５ｃを、光源１からコリメータレンズ３までの発散光光路中（言い換えれば、コリメータレンズ３から光検出器までの収束光光路中）に配置し、ｚ軸方向の周期分布を入射する光の収束または発散度合いに応じて変化させた。本実施の形態では、出射光２の光軸が、回折光学素子５ｃと垂直であるため、周期が中央部が小さく、外周になるにつれて大きくなる構成にした。光軸が傾いている場合は、各領域に入射する光線の傾きに応じて、周期を変化させればよい。
【０１２５】
図１６から、本発明者は、グレーティング周期が小さいほど、回折角度差が大きくなり、つまり色収差補正効果が大きくなり、また、光が傾いて入射した場合ほど、色収差補正効果が大きくなることが、図１２で既に分かっていたため、これらの結果から、光が傾く周辺ほど周期を大きくすると、回折光学素子からの回折光の回折角変化量は、全面に渡って正確に均一化できることが分かった。
【０１２６】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態の光学ヘッドについて、図１７を用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２７】
図１７は本発明の第１１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。
【０１２８】
本実施の形態の光学ヘッドは、第１の実施の形態から、回折光学素子を除いた構成である。すなわち、光源１から光ディスク１１の光路中に、３つの光学面を有するプリズムからなる屈折光学手段９を備え、屈折光学手段９は、光ディスク側を第１面、光源１側を第２面、底面側を第３面としたとき、光源１からの出射光は、上記第２面を透過し、上記第１面、第３面の順に反射して、上記第１面を透過して出射させる構成で、従来の光学ヘッドの立ち上げミラーの役割をさせながら、光学ヘッド自体の高さを非常に薄く（例えば５．３ｍｍ）することができた。
【０１２９】
本実施の形態では、色収差補正グレーティングがないため、ＤＶＤ等の小さいピットの光ディスクに対しては、色収差が問題になったが、プリズム９の硝材にアッベ数の大きい低分散ガラスを用いるとかなり低減された。また、ＣＤやＣＤ−Ｒ等のピットの大きい光ディスクに対しては色収差の問題がなく、薄型光学ヘッドが可能になった。
【０１３０】
以上、本発明の第１〜第１１の実施の形態の光学ヘッドについて述べてきたが、これらの実施の形態の光学ヘッド以外に、それぞれの光学ヘッドの構成を組み合わせた光学ヘッドも構成可能であり、同様の効果を有するのは言うまでもない。尚、実施の形態の説明に用いた対物レンズとコリメータレンズは便宜上名付けたものであり、一般にいうレンズと同じである。
【０１３１】
尚、上記実施の形態では、屈折光学手段の底面とｙ軸とのなす角度が０°である場合について述べたが、これに限らず例えば、図１８に示す様に、屈折光学手段９ｃの設置基準面１７０１に対して角度θbだけ傾けた構成としてもよい。この場合、屈折光学手段は、屈折率ｎの硝材により形成されたプリズムであり、光源から屈折光学手段に入射する光軸が、設置基準面１７０１となす角度をθp 、屈折光学手段９ｃの底面の設置角度をθbとすると、そのプリズムの底角の一方の角度のθが、ｓin（θ−θb）＝ｎ・sin（４θ−２θb−θp−９０°−θ’）と、ｎ・sinθ’=sin（θ−θb）とを実質上満足し、底角の他方の角度θ1が、θ1=θ＋９０°−２θb−θpを実質上満たす関係にあるものとする。尚、図１８に示す構成は、回折光学素子が、光源１からコリメータレンズ３までの発散光光路中にのみ配置された例である。
【０１３２】
これにより、図面上の対物レンズ４の左端とプリズム９ｃとの間隔に余裕が出来るので、対物レンズ４と、プリズム９ｃとの間隔を全体的に更に縮めることが出来るという効果を発揮する。
【０１３３】
尚、図１８において、プリズム９ｃの仕様は、例えば、θb＝５．０°、θ＝３４．８°、θ1＝１１３．８°で、底辺の長さを４．４ｍｍとし、硝材としてＢＫ７を用いた。また、回折光学素子５ｅとして、ガラス基板に、例えば、周期が４２．８μｍの均一周期のグレーティング５ｅを形成して用い、そのガラス基板の裏面には、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａとなるホログラム素子を一体化形成して用い（即ち、グレーティング５ｅは、フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａと一体化）、光源１の近傍の発散光光路である、光源・光検出器ユニット１７ｃの封止窓に配置した。グレーティング５ｅは、図示したように、溝形状をコリメータレンズ３に対向させて配置したが、その逆でも動作は可能である。グレーティング５ｅとフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａを一体化することにより、構造が安定化し、それらを１つの部品として取り扱うことが可能で、位置合わせが容易になる。また、グレーティング５ｅを光源１の近傍の光路に配置する構成により、回折光学素子５ｅの面積を大幅に小さくすることができ、低価格化を行うことができる。
【０１３４】
又、グレーティング５ｅにより、光源１からの出射光は、例えば、０．８８°だけｚ軸方向に回折するため、この角度とθpを合計した分のθq＝１．８８°だけ、光源１の取り付け角を傾けている。同時に、コリメータレンズ３とグレーティング５ｅ及びフォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子８ａは、θp＝１．０°だけ傾けている。
【０１３５】
又、プリズム９ｃの設置角度は、例えば、５°としたが、実質上２°から１０°の範囲内であれば、対物レンズ４の左端とプリズム９ｃとの間隔に十分余裕が生まれ、好ましいことが分かった。
【０１３６】
尚、図１８の構成で、色収差補正グレーティング５ｅがない構成の場合でも、図１７に示した第１１の実施の形態の光学ヘッドと同じく色収差がそれほど問題にならない場合に、超薄型光学ヘッドが構成可能である。その場合、θq＝θpになる。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良好な光学特性を有する薄型の光学ヘッドを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と、光の伝搬の様子を示す平面図
（ｂ）：本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と、光の伝搬の様子を示す側面図
【図２】（ａ）：本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドにおける回折光学素子に異なる波長の光が入射したときの回折光の生じる様子を表す図
（ｂ）：本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドにおける屈折光学素子に異なる波長の光が入射したときの屈折光の生じる様子を表す図
【図３】本発明第２の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図４】本発明の第３の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図５】本発明の第４の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図６】本発明の第５の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図７】本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図８】本発明の第６の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（反射形グレーティング）の１次回折効率と、第５の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（透過形グレーティング）の１次回折効率を示す図
【図９】（ａ）：本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
（ｂ）：本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す平面図
【図１０】（ａ）：本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子として、断面が鋸歯形状のブレーズ化グレーティングを用いた場合の回折効率と溝深さとの関係を示すグラフを表したの図
（ｂ）：本発明の第７の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子として、断面が８段階形状の８レベルグレーティングを用いた場合の回折効率と溝深さとの関係を示すグラフを表した図
【図１１】本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１２】本発明の第８の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子に、波長が２ｎｍだけ異なる２波長を同じ入射角度で入射したときの、１次回折光の回折角度差と入射角との関係を示す図
【図１３】（ａ）：本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
（ｂ）：本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す平面図
【図１４】硝材（ＢＫ７）の屈折率の波長依存性を示した図
【図１５】本発明の第１０の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１６】本発明の第１０の実施の形態における光学ヘッドの回折光学素子（グレーティング）の周期と1次回折光の回折角度差の関係を示すグラフ（垂直入射、波長幅Δλ＝２ｎｍ）を表した図
【図１７】本発明の第１１の実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１８】本発明の一実施の形態における光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図
【図１９】従来の光学ヘッドの構成を示す側面図
【符号の説明】
１  光源
２  出射光
３  コリメータ手段
４  対物レンズ
５  回折光学素子
６  入射光
７  基板
８  フォーカス／トラック誤差信号検出用光学素子
９  屈折光学手段
１０  回折光
１１  情報記録媒体
１２  屈折光
１３  光検出器
１４  屈折光学手段の底面（第３面）
１５  屈折光学手段の側面（第２面）
１６  反射膜
１７  光源・光検出器ユニット
１８  ビームスプリッタ
１９  信号光
２０  立ち上げミラー
２１  屈折光学手段の斜面（第１面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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