JP5728658B2 - 光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、光透過層の厚さが異なる複数種類の情報記録媒体に対して、情報を記録又は再生する光学ヘッドと、当該光学ヘッドを備える光ディスク装置と、当該光ディスク装置を備える情報処理装置とに関するものである。

青紫半導体レーザの実用化に伴い、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）と同じ大きさで、高密度かつ大容量の光情報記録媒体（以下、光ディスクとも言う）であるＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤとする）が実用化されている。

ＣＤは、光透過層の厚さが１．２ｍｍであり、情報を記録又は再生するためのレーザ光の波長が約７８５ｎｍであり、対物レンズの開口数（以下、ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅとも言う）が０．４５〜０．５２であり、記録容量が約６５０ＭＢｙｔｅである光ディスクである。

また、ＤＶＤは、光透過層の厚さが約０．６ｍｍであり、情報を記録又は再生するためのレーザ光の波長が約６６０ｎｍであり、対物レンズの開口数が０．６０〜０．６６であり、１層の記録容量が約４．７ＧＢｙｔｅである光ディスクである。ＤＶＤでは、１つの情報記録面を有する単層ディスクと、２つの情報記録面を有する２層ディスクとが実用化されている。

一方、ＢＤは、波長４０５ｎｍ程度の青紫光を出射する青紫レーザ光源と、開口数が約０．８５である対物レンズとを用いて、光透過層の厚さが約０．１ｍｍの情報記録面に対して情報を記録又は再生する光ディスクである。ＢＤも、１つの情報記録面を有する単層ディスクと、２つの情報記録面を有する２層ディスクとが実用化されており、１層の記録容量は約２５ＧＢｙｔｅである。

ＢＤのように、複数の情報記録面に対して情報が記録又は再生される場合、情報記録面毎に光透過層の厚さが異なるため、対物レンズの最適光透過層厚（対物レンズに平行光が入射した時に３次球面収差が最小となる光透過層の厚さ）からずれた情報記録面では、最適光透過層厚からのずれに応じて３次球面収差が発生する。ＢＤでは、最適光透過層厚からの光透過層の厚さずれが１０μｍである場合、約１００ｍλの３次球面収差が発生する。そのため、ＢＤに情報を記録又は再生する光学ヘッドは、一般的に３次球面収差を補正するための手段を備えている。

例えば、特許文献１には、コリメートレンズをコリメートレンズ用アクチュエータに搭載し、光透過層の厚さずれに起因する３次球面収差を打ち消すよう、光源と対物レンズとの間に配置されたコリメートレンズを光軸方向に移動し、対物レンズに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させる光ディスク装置が示されている。

一方、短波長のレーザ光と高ＮＡの対物レンズとを用いたＢＤ等の高密度光ディスク用の光学ヘッドの多くは、光ディスクの傾き（以下、ディスクチルトとも言う）によって発生する３次コマ収差を補正するための手段を備えている。このような光学ヘッドでは、例えば、対物レンズアクチュエータに搭載された対物レンズを光ディスクの半径方向に傾ける方式や、液晶素子を用いる方式が実用化されている。

近年、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ等の高密度光ディスクに対し、３つの異なる波長のレーザ光を複数の対物レンズを用いて収束させて情報を記録又は再生する、互換性を有する光学ヘッドが提案されている。

ここで、従来の光学ヘッドの一構成について、図２０を用いて説明する。図２０は、従来の光学ヘッドの概略構成を示す図である。図２０において、光学ヘッド１４０は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源１０１、リレーレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、コリメートレンズ１０４、平板型ミラー１０５、１／４波長板１０６、回折レンズ１０７、対物レンズ１０８、対物レンズアクチュエータ１０９、赤色レーザ光と赤外レーザ光を出射する２波長レーザ光源１１１、回折格子１１２、平板型ビームスプリッタ１１３、コリメートレンズアクチュエータ１１４、くさび型ミラー１１５、１／４波長板１１６、互換対物レンズ１１８、検出ホログラム１２１、検出レンズ１２２、受光素子１２３及びフロントモニタセンサ１２４を備える。

まず、ＢＤ９０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド１４０の動作について述べる。ＢＤ９０は、２つの情報記録面Ｌ０，Ｌ１を有する。青紫レーザ光源１０１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、リレーレンズ１０２によってＮＡの異なる発散光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０３にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０３で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換され、くさび型ミラー１１５を透過し、平板型ミラー１０５に入射する。平板型ミラー１０５に入射した青紫レーザ光の一部は、１／４波長板１０６に向かって反射される。平板型ミラー１０５に入射した青紫レーザ光の他部は、平板型ミラー１０５を透過した後、フロントモニタセンサ１２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ１２４の出力に基づいて青紫レーザ光源１０１の出力が制御される。

一方、平板型ミラー１０５で反射した青紫レーザ光は、１／４波長板１０６で円偏光に変換された後、回折レンズ１０７を透過する。回折レンズ１０７を透過した青紫レーザ光は、対物レンズ１０８によって、ＢＤ９０の情報記録面Ｌ０及びＬ１の何れかに光スポットとして収束される。

ＢＤ９０の所定の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び対物レンズ１０８及び回折レンズ１０７を透過し、１／４波長板１０６で往路とは異なる直線偏光に変換された後、平板型ミラー１０５で反射される。平板型ミラー１０５で反射された青紫レーザ光は、くさび型ミラー１１５とコリメートレンズ１０４とを透過した後、偏光ビームスプリッタ１０３にＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した青紫レーザ光は、平板型ビームスプリッタ１１３、検出ホログラム１２１及び検出レンズ１２２を介して、受光素子１２３に導かれる。受光素子１２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、不図示の制御部で演算され、ＢＤ９０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＢＤ９０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とが生成される。

次に、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド１４０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、回折格子１１２によって、０次光であるメインビームと、±１次回折光であるサブビームとに分離される。メインビームとサブビームとは、平板型ビームスプリッタ１１３にＳ偏光で入射する。平板型ビームスプリッタ１１３で反射された赤色レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換され、くさび型ミラー１１５に入射する。くさび型ミラー１１５に入射した赤色レーザ光の一部は、１／４波長板１１６に向かって反射される。くさび型ミラー１１５に入射した赤色レーザ光の他部は、くさび型ミラー１１５と平板型ミラー１０５とを透過した後、フロントモニタセンサ１２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ１２４の出力に基づいて２波長レーザ光源１１１の赤色レーザ光の出力が制御される。

一方、くさび型ミラー１１５で反射した赤色レーザ光は、１／４波長板１１６で円偏光に変換された後、互換対物レンズ１１８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び互換対物レンズ１１８を透過し、１／４波長板１１６で往路とは異なる直線偏光に変換された後、くさび型ミラー１１５で反射される。くさび型ミラー１１５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過したのち、偏光ビームスプリッタ１０３と平板型ビームスプリッタ１１３とにＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ１０３と平板型ビームスプリッタ１１３とを透過した赤色レーザ光は、検出ホログラム１２１及び検出レンズ１２２を介して、受光素子１２３に導かれる。受光素子１２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、不図示の制御部で演算され、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とが生成される。

次に、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド１４０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１１から出射された波長約７８５ｎｍの赤外レーザ光は、回折格子１１２によって、０次光であるメインビームと、±１次回折光であるサブビームとに分離される。メインビームとサブビームとは、平板型ビームスプリッタ１１３で反射され、偏光ビームスプリッタ１０３を透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した赤外レーザ光は、コリメートレンズ１０４で略平行光に変換され、くさび型ミラー１１５に入射する。くさび型ミラー１１５に入射した赤外レーザ光の一部は、１／４波長板１１６に向かって反射される。くさび型ミラー１１５に入射した赤外レーザ光の他部は、くさび型ミラー１１５と平板型ミラー１０５とを透過した後、フロントモニタセンサ１２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ１２４の出力に基づいて２波長レーザ光源１１１の赤外レーザ光の出力が制御される。

一方、くさび型ミラー１１５で反射した赤外レーザ光は、１／４波長板１１６を透過した後、互換対物レンズ１１８によって、ＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＣＤ８０の情報記録面で反射した赤外レーザ光は、再び互換対物レンズ１１８と１／４波長板１１６とを透過した後、くさび型ミラー１１５で反射される。くさび型ミラー１１５で反射された赤外レーザ光は、コリメートレンズ１０４を透過した後、偏光ビームスプリッタ１０３と平板型ビームスプリッタ１１３とを透過する。平板型ビームスプリッタ１１３を透過した赤外レーザ光は、検出ホログラム１２１及び検出レンズ１２２を介して、受光素子１２３に導かれる。受光素子１２３で検出された赤外レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、不図示の制御部で演算され、ＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とが生成される。

光ディスク等の情報記録媒体に対して、情報を記録又は再生する光学ヘッドは、特に記録において光源から出射されるレーザ光の出力をより正確にコントロールするために、光源から出射されたレーザ光の一部を検出するフロントモニタセンサを備えている。このフロントモニタセンサにおける検出信号がＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動パワーコントロール）信号である。ＡＰＣ信号は、光源の出力を制御する制御部にフィードバックされる。ＡＰＣ信号は、情報の記録及び／又は再生に必要な適正なパワーが得られるよう、光源の出力を制御するのに用いられる。

ここで、図２０に示す光学構成では、光源から出射されたレーザ光が、例えばコリメートレンズ等によって略平行光に変換され、この略平行光が平行平板の反射ミラーを透過あるいは反射してフロントモニタセンサへ向かう。このような光学構成の場合、反射ミラーを透過あるいは反射した後にフロントモニタセンサへ向かうレーザ光の光軸と、反射ミラーで内部反射された後にフロントモニタセンサへ向かうレーザ光の光軸とが、互いに略平行となって干渉が起こる。その結果、フロントモニタセンサにおけるＡＰＣ信号が光源の出力に対して正確に比例しなくなる。

そこで、特許文献２には、平行平板のビームスプリッタに収束光又は発散光が入射するような光学構成とすることで、平行平板のビームスプリッタでの内部反射によるレーザ光の干渉を抑制する光学構成が示されている。また、特許文献２には、くさび型のビームスプリッタを用いることで、ビームスプリッタでの内部反射によるレーザ光の干渉を抑制する光学構成が示されている。

特開平１１−２５９９０６号公報 特開２００４−５９４４号公報

光ディスクのさらなる大容量化に向けて、ＢＤ等の高密度光ディスクの情報記録面を３層以上の多層構造とすることが考えられている。複数の情報記録面を備えた光ディスクでは、隣接する情報記録面からの反射光（迷光）による影響（情報信号のクロストーク、隣接する情報記録面で反射した迷光によるサーボ信号のオフセット等）を抑制するため、情報記録面同士の間隔を所定量確保しなければならない。従って、３層以上の情報記録面を備えた多層光ディスクでは、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面との間隔を、従来の２層ディスクよりも大きくせざるを得ない。

従って、このような多層光ディスクに情報を記録又は再生する時には、対物レンズの最適光透過層厚からのずれに比例して発生する３次球面収差が大きくなる。そのため、多層光ディスク用の光学ヘッドにおいては、従来の光学ヘッドよりもコリメートレンズの可動範囲を大きくし、より大きな３次球面収差を補正できるようにする必要がある。

ところで、図２０に示した従来の光学ヘッド１４０において、ＢＤ９０に情報を記録又は再生する時に、光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正するために、コリメートレンズ１０４を光軸方向に移動させ、くさび型ミラー１１５に入射する青紫レーザ光を非平行光（発散光あるいは収束光）にする。これにより、くさび型ミラー１１５を透過した青紫レーザ光の３次非点収差量が変化する。

図２１は、くさび型ミラー１１５の頂角α毎に、光透過層の厚さに応じてコリメートレンズを移動させた時に、３次非点収差がどのように変化するかを計算した結果を示す図である。図２１において、横軸は光透過層の厚さを示し、縦軸は３次非点収差量を示している。また、図２１において、グラフ２０１は、頂角αが＋０．１ｄｅｇである場合の光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示し、グラフ２０２は、頂角αが＋０．０６ｄｅｇである場合の光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示し、グラフ２０３は、頂角αが０ｄｅｇである場合の光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示し、グラフ２０４は、頂角αが−０．０６ｄｅｇである場合の光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示し、グラフ２０５は、頂角αが−０．１ｄｅｇである場合の光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示す。なお、計算条件は以下の通りである。

対物レンズの設計波長 ：４０５ｎｍ
対物レンズの設計光透過層厚 ：８７．５μｍ
対物レンズの焦点距離 ：１．３ｍｍ
対物レンズの開口数（ＮＡ） ：０．８５５
くさび型ミラーの厚さ ：１．０ｍｍ
くさび型ミラーの屈折率 ：１．５３

図２１より、光透過層の厚さに応じてコリメートレンズを移動させた時に発生する３次非点収差量は、レーザ光が透過するくさび型ミラー１１５の頂角αによって変化し、くさび型ミラー１１５の頂角αが０ｄｅｇ、すなわち入射面と反射面とが平行な場合に、３次非点収差の変化量が最も小さくなることが分かる。

従って、図２０の従来の光学ヘッド１４０のように、内部反射によるレーザ光の干渉を抑制するためにくさび型の反射ミラーを用いると、特に３層以上の情報記録面を備えた多層光ディスクでは、コリメートレンズの可動範囲を大きくしなければならないので、３次非点収差量の変化が非常に大きくなるという課題が生じる。

ところで、光ディスクの光透過層の厚さが変化する場合、光ディスクの光透過層の厚さによって、ディスクチルトにより発生する３次コマ収差量と、対物レンズの傾き（以下、レンズチルトとも言う）により発生する３次コマ収差量とがそれぞれ変化することが知られている。光ディスクが所定角度傾いた時（ディスクチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さに比例して大きくなる。また、対物レンズを所定角度傾けた時（レンズチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さが大きくなるにつれて小さくなる。

従って、光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報を記録又は再生する場合、ディスクチルトによって発生した３次コマ収差を補正するために、対物レンズを大きく傾けなければならない。ところが、一般的に対物レンズを傾けると、対物レンズの傾きに応じて３次非点収差が発生する。

図２２は、従来の光ディスク装置における光学ヘッドの配置を説明するための図である。図２３は、従来の光ディスク装置において、光ディスクの内周側及び外周側へ光学ヘッドがアクセスする時の様子を模式的に示す図である。

一般的な光ディスク装置では、図２２に示すように、コリメートレンズ１０４の光軸と、光ディスク（ＤＶＤ７０、ＣＤ８０又はＢＤ９０）の接線方向とが一致するよう光学ヘッドが配置されている。図２２に示すように、光ディスクの接線方向から入射したレーザ光は、くさび型ミラー１１５及び平板型ミラー１０５で光ディスクの情報記録面に垂直な方向に反射され、対物レンズ１０８又は互換対物レンズ１１８で光ディスクの情報記録面に収束される。このように配置することで、図２３に示すように、光ディスクの最内周へのアクセスが容易となり、光学ヘッドが光ディスクの最外周へアクセスした場合の光学ヘッドの光ディスクの外周部分からの飛び出しも小さくなる。

しかしながら、コリメートレンズの光軸と、光ディスクの接線方向とが一致するように光学ヘッドを配置すると、コリメートレンズを光軸方向に移動させて３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差と、対物レンズを光ディスクの半径方向に傾けて３次コマ収差を補正した時に発生する第２の３次非点収差とが、同じ方向成分（０ｄｅｇ／９０ｄｅｇ方向）かつ同じ極性となる。

上述したように、光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報を記録又は再生する時には、第１の３次非点収差及び第２の３次非点収差がいずれも大きくなる。従って、特に情報記録面を３層以上備えた多層光ディスク用の光学ヘッドでは、第１の３次非点収差及び第２の非点収差が加算されることによって、情報の記録又は再生に大きな影響を与えることが懸念される。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差量を抑制することができる光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一局面に係る光学ヘッドは、第１の波長を有する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第１のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第１の平行平板ミラーと、前記第２のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第２の平行平板ミラーと、前記第１の平行平板ミラーで反射された前記第１のレーザ光を、光透過層の厚さが異なる複数の情報記録面を備える第１の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第１の対物レンズと、前記第２の平行平板ミラーで反射された前記第２のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させる第２の対物レンズと、前記第１の光源と前記第１の平行平板ミラーとの間であり、かつ、前記第２の光源と前記第２の平行平板ミラーとの間に配置されるカップリングレンズと、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動部とを備え、前記レンズ駆動部は、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１の平行平板ミラーに入射する前記第１のレーザ光が収束光となる第１の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１の平行平板ミラーに入射する前記第１のレーザ光が発散光となる第２の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第３の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第４の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が略平行光となる前記カップリングレンズの位置を第５の位置としたとき、前記第５の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間であり、前記第３の位置及び前記第４の位置は、前記第１の位置と前記第５の位置との間である。

本発明によれば、第１のレーザ光は第１のミラーに対して収束光又は発散光で入射し、第２のレーザ光は第２のミラーに対して常に収束光で入射するため、第１のミラー又は第２のミラーを透過するレーザ光と、第１のミラー又は第２のミラー内で内部反射した後に第１のミラー又は第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第１の光源又は第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における多層光ディスクの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるコリメートレンズアクチュエータの概略構成を模式的に示す図である。 （Ａ）は、コリメートレンズが基準位置にある場合の出射光を示す図であり、（Ｂ）は、コリメートレンズが光源側に移動した場合の出射光を示す図であり、（Ｃ）は、コリメートレンズが対物レンズ側に移動した場合の出射光を示す図である。 ３種類の対物レンズについて、対物レンズが１．０ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差量と、光透過層の厚さとの関係を示す図である。 多層光ディスクが１．０ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差量と、光透過層の厚さとの関係を示す図である。 レンズチルト時に発生する３次非点収差量と、レンズチルト角との関係を示す図である。 本実施の形態１の光学ヘッドにおいて、ＣＤ、ＤＶＤ及び多層光ディスクに情報を記録又は再生する時のコリメートレンズの可動範囲を模式的に示す図である。 本実施の形態１の光学ヘッド４０におけるコリメートレンズ４の可動範囲を説明するための比較例である。 本発明の実施の形態１における回折格子付きミラーの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例における光学ヘッドの概略構成を示す図である。 ３次球面収差を補正した場合及び３次コマ収差を補正した場合における、光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示す図である。 従来の光学ヘッドにおいて、多層光ディスクに情報を記録又は再生した場合における、光透過層の厚さと３次非点収差との関係を示す図である。 設計光透過層厚が９０μｍである対物レンズを用いて、多層光ディスクに情報を記録又は再生した場合における、光透過層の厚さと３次非点収差との関係を示す図である。 光透過層の厚さと、青紫レーザ光源の非点隔差による補正後の３次非点収差との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２における光ディスク装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるコンピュータの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態４における光ディスクプレーヤの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの概略構成を示す図である。 従来の光学ヘッドの概略構成を示す図である。 くさび型ミラーの頂角α毎の、光透過層の厚さと３次非点収差との関係を示す図である。 従来の光ディスク装置における光学ヘッドの配置を説明するための図である。 従来の光ディスク装置において、光ディスクの内周側及び外周側へ光学ヘッドがアクセスする時の様子を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施の形態における光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態１における多層光ディスクの概略構成を示す図である。

図１において、光学ヘッド４０は、青紫レーザ光を出射する青紫レーザ光源１、リレーレンズ２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、回折格子付きミラー２５、１／４波長板６、回折レンズ７、対物レンズ８、対物レンズアクチュエータ９、赤色レーザ光と赤外レーザ光とを出射する２波長レーザ光源１１、回折格子１２、平板型ビームスプリッタ１３、コリメートレンズアクチュエータ１４、平板型ミラー１５、１／４波長板１６、互換対物レンズ１８、検出ホログラム２１、検出レンズ２２、受光素子２３及びフロントモニタセンサ２４を備える。

また、多層光ディスク６０は、図２に示すように、４つの情報記録面Ｌ０〜Ｌ３を有している。情報記録面Ｌ０の光透過層の厚さｔ０は、例えば１００μｍであり、情報記録面Ｌ１の光透過層の厚さｔ１は、例えば８３μｍであり、情報記録面Ｌ２の光透過層の厚さｔ２は、例えば６２μｍであり、情報記録面Ｌ３の光透過層の厚さｔ３は、例えば５０μｍである。

なお、本明細書において、光透過層とは、情報記録面から光入射面６１までの間の層を表している。そのため、情報記録面の光透過層の厚さとは、情報記録面から光入射面６１までの距離を表している。

光学ヘッド４０は、光透過層の厚さが異なる少なくとも３つの情報記録面を備える多層光ディスク６０に対して、情報を記録又は再生する。青紫レーザ光源１は、第１の波長λ１（例えば、約４０５ｎｍ）を有する青紫レーザ光を出射する。２波長レーザ光源１１は、第１の波長λ１よりも大きい第２の波長λ２（例えば、６６０ｎｍ）を有する赤色レーザ光を出射するとともに、第２の波長λ２よりも大きい第３の波長λ３（例えば、７８５ｎｍ）を有する赤外レーザ光を出射する。

回折格子付きミラー２５は、青紫レーザ光を概ね反射させる。また、回折格子付きミラー２５は、平行平板型であり、青紫レーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる。対物レンズ８は、回折格子付きミラー２５で反射された青紫レーザ光を、多層光ディスク６０の所定の情報記録面に収束させる。対物レンズアクチュエータ９は、少なくとも対物レンズ８を多層光ディスク６０の半径方向に傾斜させる。

コリメートレンズ４は、青紫レーザ光源１と回折格子付きミラー２５との間に配置される。なお、多層光ディスク６０の半径方向と直交する多層光ディスク６０の接線方向と、コリメートレンズ４の光軸とは、略平行である。平板型ミラー１５は、平行平板型であり、コリメートレンズ４と回折格子付きミラー２５との間に配置される。平板型ミラー１５は、青紫レーザ光を概ね透過させるとともに、赤色レーザ光及び赤外レーザ光を概ね反射させる。すなわち、平板型ミラー１５は、赤色レーザ光及び赤外レーザ光を所定の割合で透過及び反射させる。

なお、青紫レーザ光源１は、青紫レーザ光源１から出射された青紫レーザ光が、平板型ミラー１５に対してＰ偏光で入射するように配置されている。また、コリメートレンズ４は、青紫レーザ光源１と回折格子付きミラー２５との間であり、かつ、２波長レーザ光源１１と平板型ミラー１５との間に配置される。

互換対物レンズ１８は、平板型ミラー１５で反射された赤色レーザ光を、多層光ディスク６０とは異なるＤＶＤ７０の所定の情報記録面に収束させるとともに、平板型ミラー１５で反射された赤外レーザ光を、多層光ディスク６０及びＤＶＤ７０とは異なるＣＤ８０の所定の情報記録面に収束させる。

コリメートレンズアクチュエータ１４は、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させることにより、多層光ディスク６０の光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正する。

また、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０に情報が記録又は再生される時に、互換対物レンズ１８に入射する赤色レーザ光が収束光となるように、コリメートレンズ４を移動させる。さらに、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０に情報が記録又は再生される時に、互換対物レンズ１８に入射する赤色レーザ光が収束光となる範囲内で、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させて、ＤＶＤ７０の光透過層の厚さに応じて発生する球面収差を補正する。

さらにまた、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＣＤ８０に情報が記録又は再生される時に、互換対物レンズ１８に入射する赤外レーザ光が収束光となるように、コリメートレンズ４を移動させる。なお、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＣＤ８０に情報が記録又は再生される時に、互換対物レンズ１８に入射する赤外レーザ光が発散光となるように、コリメートレンズ４を移動させてもよい。

受光素子２３は、多層光ディスク６０の情報記録面からの反射光を受光する。フロントモニタセンサ２４は、平板型ミラー１５及び回折格子付きミラー２５を透過した青紫レーザ光を受光し、受光した青紫レーザ光に基づいて、青紫レーザ光源１の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成する。また、フロントモニタセンサ２４は、平板型ミラー１５及び回折格子付きミラー２５を透過した赤色レーザ光又は赤外レーザ光を受光し、受光した赤色レーザ光又は赤外レーザ光に基づいて、２波長レーザ光源１１の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成する。

次に、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド４０の動作について述べる。青紫レーザ光源１から出射された波長約４０５ｎｍの青紫レーザ光は、リレーレンズ２によってＮＡの異なる発散光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ３で反射された青紫レーザ光は、コリメートレンズ４で略平行光に変換され、平板型ミラー１５を透過し、回折格子付きミラー２５に入射する。回折格子付きミラー２５に入射した青紫レーザ光の一部は、１／４波長板６に向かって反射される。回折格子付きミラー２５に入射した青紫レーザ光の他部は、回折格子付きミラー２５を透過した後、フロントモニタセンサ２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ２４の出力に基づいて青紫レーザ光源１の出力が制御される。

一方、回折格子付きミラー２５で反射した青紫レーザ光は、１／４波長板６で円偏光に変換された後、回折レンズ７を透過する。回折レンズ７を透過した青紫レーザ光は、対物レンズ８によって、多層光ディスク６０の情報記録面Ｌ０〜Ｌ３の何れかに光スポットとして収束される。

多層光ディスク６０の所定の情報記録面で反射した青紫レーザ光は、再び対物レンズ８及び回折レンズ７を透過し、１／４波長板６で往路とは異なる直線偏光に変換された後、回折格子付きミラー２５で反射される。回折格子付きミラー２５で反射された青紫レーザ光は、平板型ミラー１５とコリメートレンズ４とを透過した後、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ３を透過した青紫レーザ光は、検出ホログラム２１及び検出レンズ２２を介して、受光素子２３に導かれる。受光素子２３で検出された青紫レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、不図示の制御部で演算され、多層光ディスク６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、多層光ディスク６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号が生成される。

次に、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド４０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１から出射された波長約６６０ｎｍの赤色レーザ光は、回折格子１２によって、０次光であるメインビームと、±１次回折光であるサブビームとに分離される。メインビームとサブビームとは、平板型ビームスプリッタ１３にＳ偏光で入射し、平板型ビームスプリッタ１３で反射され、偏光ビームスプリッタ３を透過する。偏光ビームスプリッタ３を透過した赤色レーザ光は、コリメートレンズ４で収束光に変換され、平板型ミラー１５に入射する。平板型ミラー１５に入射した赤色レーザ光の一部は、１／４波長板１６に向かって反射される。平板型ミラー１５に入射した赤色レーザ光の他部は、平板型ミラー１５と回折格子付きミラー２５とを透過した後、フロントモニタセンサ２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ２４の出力に基づいて２波長レーザ光源１１の赤色レーザ光の出力が制御される。

一方、平板型ミラー１５で反射した赤色レーザ光は、１／４波長板１６で円偏光に変換された後、互換対物レンズ１８によって、ＤＶＤ７０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＤＶＤ７０の情報記録面で反射した赤色レーザ光は、再び互換対物レンズ１８を透過し、１／４波長板１６で往路とは異なる直線偏光に変換された後、平板型ミラー１５で反射される。平板型ミラー１５で反射された赤色レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、偏光ビームスプリッタ３と平板型ビームスプリッタ１３とにＰ偏光で入射する。偏光ビームスプリッタ３と平板型ビームスプリッタ１３とを透過した赤色レーザ光は、検出ホログラム２１及び検出レンズ２２を介して、受光素子２３に導かれる。受光素子２３で検出された赤色レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、不図示の制御部で演算され、ＤＶＤ７０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＤＶＤ７０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とが生成される。

次に、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する場合の光学ヘッド４０の動作について述べる。２波長レーザ光源１１から出射された波長約７８５ｎｍの赤外レーザ光は、回折格子１２によって、０次光であるメインビームと、±１次回折光であるサブビームとに分離される。メインビームとサブビームとは、平板型ビームスプリッタ１３で反射され、偏光ビームスプリッタ３を透過する。偏光ビームスプリッタ３を透過した赤外レーザ光は、コリメートレンズ４でＮＡの異なる発散光に変換され、平板型ミラー１５に入射する。平板型ミラー１５に入射した赤外レーザ光の一部は、１／４波長板１６に向かって反射される。平板型ミラー１５に入射した赤外レーザ光の他部は、平板型ミラー１５と回折格子付きミラー２５とを透過した後、フロントモニタセンサ２４に入射する。そして、フロントモニタセンサ２４の出力に基づいて２波長レーザ光源１１の赤外レーザ光の出力が制御される。

一方、平板型ミラー１５で反射した赤外レーザ光は、１／４波長板１６を透過した後、互換対物レンズ１８によって、ＣＤ８０の情報記録面に光スポットとして収束される。

ＣＤ８０の情報記録面で反射した赤外レーザ光は、再び互換対物レンズ１８と１／４波長板１６とを透過した後、平板型ミラー１５で反射される。平板型ミラー１５で反射された赤外レーザ光は、コリメートレンズ４を透過した後、偏光ビームスプリッタ３と平板型ビームスプリッタ１３とを透過する。偏光ビームスプリッタ３と平板型ビームスプリッタ１３とを透過した赤外レーザ光は、検出ホログラム２１及び検出レンズ２２を介して、受光素子２３に導かれる。受光素子２３で検出された赤外レーザ光は、光電変換される。光電変換により生成された信号は、後述する制御部で演算され、ＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と、ＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号とが生成される。

なお、本実施の形態１において、多層光ディスク６０が第１の情報記録媒体の一例に相当し、青紫レーザ光が第１のレーザ光の一例に相当し、青紫レーザ光源１が第１の光源の一例に相当し、回折格子付きミラー２５が第１のミラー及び第１の平行平板ミラーの一例に相当し、対物レンズ８が第１の対物レンズの一例に相当し、コリメートレンズ４がカップリングレンズの一例に相当し、平板型ミラー１５が第２のミラー及び第２の平行平板ミラーの一例に相当し、コリメートレンズアクチュエータ１４が球面収差補正部及びレンズ駆動部の一例に相当し、受光素子２３が光検出器の一例に相当し、赤色レーザ光が第２のレーザ光の一例に相当し、赤外レーザ光が第３のレーザ光の一例に相当し、２波長レーザ光源１１が第２の光源及び第３の光源の一例に相当し、ＤＶＤ７０が第２の情報記録媒体の一例に相当し、互換対物レンズ１８が第２の対物レンズの一例に相当し、対物レンズアクチュエータ９がレンズ傾斜部の一例に相当し、フロントモニタセンサ２４がフロント光検出器の一例に相当し、ＣＤ８０が第３の情報記録媒体の一例に相当する。

次に、本実施の形態１の光学ヘッドにおけるフォーカス誤差信号の検出及びトラッキング誤差信号の検出について説明する。

多層光ディスク６０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号は、検出レンズ２２によって非点収差を与えられた集光スポットを受光素子２３内の４分割受光パターンで検出する、いわゆる非点収差法等を用いて検出される。

一方、多層光ディスク６０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号は、検出ホログラム２１を透過する際に生成された０次光と±１次回折光とを、受光素子２３の所定の受光領域で検出することにより、生成される。これにより、多層光ディスク６０に形成される情報トラックの溝の位置、幅及び深さにばらつきがある場合に生じるトラッキング誤差信号の変動と、情報トラックに情報が記録され、反射率が変わることで生じるトラッキング誤差信号の変動とを抑制することが可能である。また、記録又は再生の対象となる情報記録面とは異なる情報記録面で反射された不要な光（迷光）が、トラッキング誤差信号を検出する受光領域に入射することを避けることもできる。

なお、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の検出は、これらの検出方法に限定されるものではなく、例えば、トラッキング誤差信号の検出は、回折格子によって生成されたメインビームとサブビームとを用いた差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）等を用いることが可能である。

ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号も、検出レンズ２２によって非点収差を与えられた集光スポットを受光素子２３内の４分割受光パターンで検出する、いわゆる非点収差法等を用いて検出される。

一方、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の偏心に追従するためのトラッキング誤差信号は、回折格子１２によって生成されたメインビームとサブビームとを用いた、いわゆる３ビーム法又は差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）等を用いて検出される。

次に、本実施の形態１における対物レンズアクチュエータについて説明する。

対物レンズアクチュエータ９では、複数のサスペンションワイヤによって、対物レンズ８を保持する対物レンズホルダ（可動部）が支持されている。対物レンズアクチュエータ９は、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とによって、回転する多層光ディスク６０、ＤＶＤ７０又はＣＤ８０の情報トラックに光スポットが追従するよう、対物レンズ８及び互換対物レンズ１８を２軸方向（フォーカス方向及びトラッキング方向）に駆動する。

なお、対物レンズアクチュエータ９は、フォーカス方向及びトラッキング方向の変位に加えて、多層光ディスク６０、ＤＶＤ７０又はＣＤ８０の半径方向に対物レンズ８及び互換対物レンズ１８を傾けることが可能である。

次に、本実施の形態１におけるコリメートレンズアクチュエータについて説明する。コリメートレンズ４は、コリメートレンズアクチュエータ１４によって、コリメートレンズ４の光軸方向に移動可能となっている。

図３は、本発明の実施の形態１におけるコリメートレンズアクチュエータ１４の概略構成を模式的に示す図である。図３において、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ステッピングモータ７２、スクリューシャフト７３、主軸７４、副軸７５及びレンズホルダ７６を備える。ステッピングモータ７２を駆動してスクリューシャフト７３を回転させることにより、コリメートレンズ４を保持するレンズホルダ７６は、主軸７４及び副軸７５に沿ってコリメートレンズ４の光軸方向に移動する。

図４（Ａ）は、コリメートレンズが基準位置にある場合の出射光を示す図であり、図４（Ｂ）は、コリメートレンズが光源側に移動した場合の出射光を示す図であり、図４（Ｃ）は、コリメートレンズが対物レンズ側に移動した場合の出射光を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、コリメートレンズ４が基準位置にある場合、コリメートレンズ４の出射光は略平行光となる。これに対して、図４（Ｂ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置から光源側に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は発散光となり、多層光ディスク６０の光透過層が厚くなった場合に発生する３次球面収差を補正することができる。

一方、図４（Ｃ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置から対物レンズ側に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は収束光となり、多層光ディスク６０の光透過層が薄くなった場合に発生する３次球面収差を補正することができる。すなわち、複数の情報記録面を備えた多層光ディスク６０において、それぞれの情報記録面の光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させることにより３次球面収差を補正することができる。

なお、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させるコリメートレンズアクチュエータ１４の構成は、図３のようなステッピングモータ７２を用いた構成に限定されるものではなく、例えば、磁気回路又は圧電素子の駆動によるアクチュエータ等のいかなる構成であっても良い。図３に示したステッピングモータ７２を用いた構成では、コリメートレンズ４の光軸方向の位置をモニタする必要がなくシステムを簡素化することができる。一方、磁気回路又は圧電素子の駆動によるアクチュエータは駆動部分が小さいため、光学ヘッドの小型化に適している。

次に、本実施の形態１における対物レンズについて説明する。本実施の形態１の対物レンズ８の設計条件は、例えば以下の通りである。すなわち、設計波長は４０５ｎｍであり、設計光透過層厚は８０μｍであり、焦点距離は１．３ｍｍであり、開口数（ＮＡ）は０．８５５であり、作動距離は０．３ｍｍである。なお、設計光透過層厚は、対物レンズに平行光が入射したときに３次球面収差の絶対値が最小（≒０）となる仮想的な光透過層の厚さを表す。

本実施の形態１の対物レンズ８は、設計光透過層厚が８０μｍである。そのため、光透過層の厚さが１００μｍの情報記録面Ｌ０及び光透過層の厚さが８３μｍの情報記録面Ｌ１にレーザ光を集光させる場合、コリメートレンズ４を基準位置から光源側に移動させることにより、対物レンズ８に発散光を入射させる。これにより、光透過層の厚さが設計光透過層厚からずれていることによって発生する３次球面収差が補正される。一方、光透過層の厚さが６２μｍの情報記録面Ｌ２及び光透過層の厚さが５０μｍの情報記録面Ｌ３にレーザ光を集光させる場合、コリメートレンズ４を基準位置から対物レンズ側に移動させることにより、対物レンズ８に収束光を入射させる。これにより、光透過層の厚さが設計光透過層厚からずれていることによって発生する３次球面収差が補正される。

ここで、光ディスクが所定角度傾いた時（ディスクチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さに比例して大きくなり、対物レンズが所定角度傾いた時（レンズチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さが大きくなるにつれて小さくなる。

図５は、３種類の対物レンズについて、対物レンズが１．０ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差量と、光透過層の厚さとの関係を示す図である。３種類の対物レンズＳ１〜Ｓ３は、光透過層の厚さが８０μｍの場合において、対物レンズが１．０ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差量がそれぞれ異なるように設計した。図５において、横軸は光透過層の厚さを示し、縦軸は対物レンズが１．０ｄｅｇ傾いた時（レンズチルト１．０ｄｅｇ時）に発生する３次コマ収差量を示している。

また、光透過層の厚さが８０μｍであり、レンズチルトが１．０ｄｅｇであり、対物レンズＳ１を用いた場合に発生する３次コマ収差量は、１１３ｍλに設計されている。同様の条件で、対物レンズＳ２を用いた場合に発生する３次コマ収差量は、８４ｍλに設計されており、対物レンズＳ３を用いた場合に発生する３次コマ収差量は、６１ｍλに設計されている。

図５より、レンズチルトによって発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さが大きいほど小さくなり、光透過層の厚さに対して線形に変化することが分かる。

例えば、対物レンズＳ１において、レンズチルトが１．０ｄｅｇである場合に発生する３次コマ収差は、光透過層の厚さが５５μｍの場合で１４６ｍλであり、光透過層の厚さが８０μｍの場合で１１３ｍλであり、光透過層の厚さが１００μｍの場合で８７ｍλである。

また、図５より、対物レンズＳ１〜Ｓ３の各グラフの傾きが一定であることから、光透過層の厚さが変化したときの３次コマ収差量の変化は、対物レンズの設計に因らず一定であることが分かる。

図６は、多層光ディスク６０が１．０ｄｅｇ傾いた時、すなわちディスクチルトが１．０ｄｅｇである時に発生する３次コマ収差量と、光透過層の厚さとの関係を示す図である。図６において、横軸は光透過層の厚さを示し、縦軸は多層光ディスク６０が１．０ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差量を示している。図６に示すように、ディスクチルトによって発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さに比例して大きくなる。

図５及び図６より、多層光ディスク６０が所定角度傾いた時に発生する３次コマ収差を補正するために必要なレンズチルト量は、光透過層の厚さが大きくなるにつれて、急激に大きくなることが分かる。例えば、光透過層の厚さが１００μｍの場合、多層光ディスク６０が０．２５ｄｅｇ傾いた時に発生する３次コマ収差を補正するためには、対物レンズＳ１では０．３２ｄｅｇ、対物レンズＳ２では０．４８ｄｅｇ傾けるだけでよいが、対物レンズＳ３では、０．８１ｄｅｇ傾ける必要がある。

ここで、対物レンズを傾けると、３次コマ収差だけでなく３次非点収差が発生する。レンズチルトによって発生する３次非点収差は、焦点距離と作動距離とによってほぼ一意に決まる。図７は、上述の設計条件の対物レンズにおいて、レンズチルト時に発生する３次非点収差量と、レンズチルト角との関係を示す図である。図７において、横軸はレンズチルト角を示し、縦軸は３次非点収差量を示している。図７より、レンズチルト角が大きくなるにつれて３次非点収差は急激に増大する。例えば、レンズチルト角が０．５ｄｅｇを超えると、３次非点収差は１０ｍλに達する。光透過層の厚さが大きい情報記録面では、ディスクチルトによって発生した３次コマ収差を補正するために、対物レンズの傾き量（レンズチルト量）が大きくなるので、３次非点収差の影響が無視できなくなる。

一方、光透過層の厚さが小さい情報記録面では、多層光ディスク６０が所定角度傾いた時に発生する３次コマ収差を補正するためのレンズチルト量は小さくてよい。例えば、光透過層の厚さが５０μｍの場合、多層光ディスク６０が０．２５ｄｅｇ傾いたときに発生する３次コマ収差を補正するためには、対物レンズＳ１は０．０９ｄｅｇ、対物レンズＳ２は０．１１ｄｅｇ、対物レンズＳ３は０．１４ｄｅｇ傾ければよい。

しかしながら、３次コマ収差補正時のレンズチルト制御誤差や、対物レンズアクチュエータの共振等によって、対物レンズが想定以上に傾いた場合、光透過層の厚さが小さい情報記録面では、残存する３次コマ収差が非常に大きくなる。例えば、所定のレンズチルト角に対して±０．２ｄｅｇの制御誤差があると、対物レンズＳ１では３１ｍλ、対物レンズＳ２では２５ｍλ、対物レンズＳ３では２１ｍλの３次コマ収差が発生する。

以上より、多層光ディスク６０では、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面との間隔が非常に大きいため、収差を悪化させる要因が情報記録面毎に異なる。従って、レンズチルト時に発生する３次コマ収差量が適切な値になるよう、対物レンズを設計する必要がある。

例えば、２つの情報記録面を有するＢＤに対して情報を記録又は再生する従来の光学ヘッドの対物レンズは、一般的に図５に示した対物レンズＳ１のような特性となるよう設計されている。これに対して、本実施の形態１の対物レンズ８は、図５に示した対物レンズＳ２のような特性となるよう設計されている。このような設計とすることで、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３（光透過層の厚さｔ３は５０μｍ）におけるレンズチルト時の３次コマ収差量は、従来の２つの情報記録面を有するＢＤの光透過層の厚さが最も小さい情報記録面（光透過層の厚さｔは７５μｍ）におけるレンズチルト時の３次コマ収差量と略等しくなる。従って、実施の形態１の光学ヘッド４０において、３次コマ収差補正時におけるレンズチルトの制御誤差や、対物レンズアクチュエータの共振によるレンズチルトは、従来の光学ヘッドと同等にすればよい。

なお、本実施の形態１の対物レンズ８は、光透過層の厚さが８０μｍの情報記録面にレーザ光を集光する場合に、対物レンズが傾いた時に発生する３次コマ収差量と、光ディスクが傾いた時に発生する３次コマ収差量とが略等しくなるように設計されている。また、対物レンズ８は、光透過層の厚さが８０μｍの情報記録面にレーザ光を集光する場合に、対物レンズ８に平行光が入射したときの３次球面収差の絶対値が最小となるよう設計されている。従って、本実施の形態１の対物レンズ８は、光透過層の厚さ８０μｍにおいて正弦条件を満足している。

次に、本実施の形態１における互換対物レンズについて説明する。

互換対物レンズ１８は、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生するための赤色レーザ光及びＣＤ８０に情報を記録又は再生するための赤外レーザ光を、波長の差を利用してそれぞれ微小な光スポットとして集光するための回折構造を備えている。

ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合、コリメートレンズ４を対物レンズ側に移動させることにより、互換対物レンズ１８に所定収束角の収束光を入射させる。また、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する場合、コリメートレンズ４を光源側に移動させることにより、互換対物レンズ１８に所定発散角の発散光を入射させる。互換対物レンズ１８は、ＤＶＤ７０又はＣＤ８０の光透過層の厚さに対して、３次球面収差が最小となるように設計されている。

本実施の形態の互換対物レンズ１８の設計条件は、例えば以下の通りである。すなわち、ＤＶＤにおいて、設計波長は６６０ｎｍであり、設計光透過層厚は０．６ｍｍであり、焦点距離は２．０ｍｍであり、開口数（ＮＡ）は０．６６であり、作動距離は１．０ｍｍであり、物点距離は−１７０ｍｍ（収束光）である。また、ＣＤにおいて、設計波長は７８５ｎｍであり、設計光透過層厚は１．２ｍｍであり、焦点距離は２．０ｍｍであり、開口数（ＮＡ）は０．５１であり、作動距離は０．６５ｍｍであり、物点距離は＋１３０ｍｍ（発散光）である。

図４（Ａ）に示すように、コリメートレンズ４が基準位置にある場合、コリメートレンズ４の出射光は略平行光となる。これに対して、図４（Ｂ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置よりも光源側の所定位置に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は所定発散角（所定物点距離）を有する発散光となる。これにより、ＣＤ８０に情報が記録又は再生される。

一方、図４（Ｃ）に示すように、コリメートレンズ４を基準位置よりも対物レンズ側の所定位置に移動させることによって、コリメートレンズ４の出射光は所定収束角（所定物点距離）を有する収束光となる。これにより、ＤＶＤ７０に情報が記録又は再生される。なお、２つの情報記録面を備えたＤＶＤ７０に対しては、それぞれの情報記録面の光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させることにより、３次球面収差を補正することができる。

ここで、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時には、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に発散光を入射させることによって、互換対物レンズ１８の作動距離（ＷＤ）を大きくすることができ、互換対物レンズ１８とＣＤ８０との衝突を抑制することができる。また、光透過層の厚さが大きいＣＤ８０に情報を記録又は再生する時には、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に発散光を入射させることによって、発生する３次球面収差の一部を補正することができる。

一方、光透過層の厚さが小さいＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時には、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に収束光を入射させることによって、発生する３次球面収差の一部を補正することができる。このような構成とすることで、例えば、回折構造のピッチを大きくすることができるので、互換対物レンズ１８の光利用効率を高めることができるという効果が得られる。なお、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時の互換対物レンズ１８の作動距離は、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時の互換対物レンズ１８の作動距離と比較して大きい。そのため、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に収束光を入射させることによって、互換対物レンズ１８の作動距離が小さくなっても、実質的に問題ない。

以上、本実施の形態１に示すように、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時には、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に発散光を入射させ、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時に、コリメートレンズ４から互換対物レンズ１８に収束光を入射させることが好ましい。

次に、本実施の形態１におけるコリメートレンズの可動範囲について説明する。

図８（Ａ）は、本実施の形態１の光学ヘッド４０において、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の可動範囲を模式的に示す図であり、図８（Ｂ）は、本実施の形態１の光学ヘッド４０において、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の可動範囲を模式的に示す図であり、図８（Ｃ）は、本実施の形態１の光学ヘッド４０において、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の可動範囲を模式的に示す図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）において、破線で示した中立位置ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ３がそれぞれ異なるのは、ＣＤ８０、ＤＶＤ７０及び多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する際に用いられるレーザ光の波長が異なることに起因している。

図８（Ａ）は、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置を模式的に示している。本実施の形態１の互換対物レンズ１８は、光透過層の厚さが１．２ｍｍのＣＤ８０の情報記録面に対して、物点距離が＋１３０ｍｍの発散光を入射させた場合に３次球面収差が最適になるように設計されている。従って、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ１よりも光源側の位置Ｐ０に移動させることによって、互換対物レンズ１８に所定発散角の発散光を入射させることができる。ＣＤ８０は、ＤＶＤ７０及び多層光ディスク６０よりも開口数が小さいので、コリメートレンズ４を所定の位置Ｐ０に固定して、ＣＤ８０に情報を記録又は再生することができる。

図８（Ｂ）は、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置を模式的に示している。本実施の形態１の互換対物レンズ１８は、光透過層の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ７０の情報記録面に対して、物点距離が−１７０ｍｍの収束光を入射させた場合に３次球面収差が最適になるように設計されている。従って、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ２よりも対物レンズ側の位置Ｐ１に移動させることによって、互換対物レンズ１８に所定収束角の収束光を入射させることができる。

ＤＶＤ７０には、単一の情報記録面を備えた単層ディスクと、２つの情報記録面を備えた２層ディスクとが実用化されている。図８（Ｂ）に示す位置Ｐ１は、単層ディスクから情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置を表している。

２層ディスクは、情報記録面Ｌ１と情報記録面Ｌ０とを有している。情報記録面Ｌ０の光透過層厚は約０．５８ｍｍであり、情報記録面Ｌ１の光透過層厚は約０．６２ｍｍである。情報記録面の光透過層の厚さが、設計光透過層厚（０．６ｍｍ）からずれると、３次球面収差が発生する。ＤＶＤ７０は、ＣＤ８０と比較して開口数が大きいため、３次球面収差の影響は無視できない。従って、情報の記録又は再生の対象となる情報記録面の光透過層の厚さに対応して、コリメートレンズ４を所定の位置Ｐ２，Ｐ３に移動させることが好ましい。

すなわち、２層ディスクの光透過層の厚さが小さい情報記録面Ｌ０から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ２は、２層ディスクの光透過層の厚さが大きい情報記録面Ｌ１から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ３よりも対物レンズ側になる。また、位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、いずれも中立位置ＭＰ２よりも対物レンズ側であり、位置Ｐ１は、位置Ｐ２と位置Ｐ３との間になる。

図８（Ｃ）は、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置を模式的に示している。本実施の形態１の対物レンズ８は、設計光透過層厚が８０μｍである。そのため、光透過層の厚さが１００μｍの情報記録面Ｌ０及び光透過層の厚さが８３μｍの情報記録面Ｌ１にレーザ光を集光させる場合、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ３よりも光源側の位置Ｐ１１，Ｐ１２に移動させて対物レンズ８に発散光を入射させる。一方、光透過層の厚さが６２μｍの情報記録面Ｌ２及び光透過層の厚さが５０μｍの情報記録面Ｌ３にレーザ光を集光させる場合、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ３よりも対物レンズ側の位置Ｐ１３，Ｐ１４に移動させて対物レンズ８に収束光を入射させる。これにより、光透過層の厚さが設計光透過層厚からずれていることによって発生する３次球面収差を補正することができる。

なお、情報記録面Ｌ０から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ１１は、情報記録面Ｌ１から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ１２よりも光源側になる。また、情報記録面Ｌ３から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ１４は、情報記録面Ｌ２から情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の位置Ｐ１３よりも対物レンズ側になる。

多層光ディスク６０は、ＣＤ８０及びＤＶＤ７０よりも開口数が非常に大きいので、情報記録面の光透過層の厚さに対応してコリメートレンズ４を移動させるだけではなく、それぞれの光透過層の厚さのばらつき及び温度変化等で発生する３次球面収差も含めて補正できることが好ましい。本実施の形態１の光学ヘッド４０は、図８（Ｃ）に示すように、情報記録面Ｌ０及び情報記録面Ｌ３の光透過層の厚さで決まる３次球面収差に加えて、光透過層の厚さのばらつき及び温度変化等で発生する３次球面収差も含めて補正できるように、コリメートレンズ４の可動範囲（光源側最大位置Ｐ１５〜対物レンズ側最大位置Ｐ１６）を設定している。

コリメートレンズアクチュエータ１４は、多層光ディスク６０の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、回折格子付きミラー２５に入射する青紫レーザ光が収束光となる位置Ｐ１４（第１の位置）にコリメートレンズ４を移動させる。また、コリメートレンズアクチュエータ１４は、多層光ディスク６０の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、回折格子付きミラー２５に入射する青紫レーザ光が発散光となる位置Ｐ１１（第２の位置）にコリメートレンズ４を移動させる。さらに、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０の情報記録面に情報が記録又は再生される時に、平板型ミラー１５に入射する赤色レーザ光が収束光となる位置Ｐ１（第３の位置）にコリメートレンズ４を移動させる。そして、位置Ｐ１（第３の位置）は、位置Ｐ１４（第１の位置）と位置Ｐ１１（第２の位置）との間である。

また、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０の光透過層の厚さが小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、平板型ミラー１５に入射する赤色レーザ光が収束光となる位置Ｐ２（第４の位置）にコリメートレンズ４を移動させる。さらに、コリメートレンズアクチュエータ１４は、ＤＶＤ７０の光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、平板型ミラー１５に入射する赤色レーザ光が収束光となる位置Ｐ３（第５の位置）にコリメートレンズ４を移動させる。そして、位置Ｐ２（第４の位置）及び位置Ｐ３（第５の位置）は、位置Ｐ１４（第１の位置）と位置Ｐ１１（第２の位置）との間である。

なお、位置Ｐ１４（第１の位置）及び位置Ｐ１１（第２の位置）は、多層光ディスク６０の光透過層の厚み誤差又は対物レンズ８の初期収差によって発生する３次球面収差の補正量によって決定される。

従来、高密度の多層光ディスクに情報を記録又は再生する際、コリメートレンズの可動範囲が非常に大きくなり、光学ヘッドが大型化するという、多層光ディスク特有の課題があった。

しかしながら、本実施の形態１の光学ヘッドでは、多層光ディスクに情報を記録又は再生する際のコリメートレンズの可動範囲内に、ＤＶＤに情報を記録又は再生する際のコリメートレンズの可動範囲が含まれるように、対物レンズが設計されている。そのため、光学ヘッドが大型化するのを抑制することができ、光学ヘッドを小型化することができる。また、ＤＶＤに情報を記録又は再生する際は、レーザ光が収束光となる範囲だけを用いるので、光路を分岐する平行平板ミラーでの透過光と内部反射光との干渉を抑制することができる。

ＤＶＤにおける球面収差補正時のコリメートレンズの可動範囲は、多層光ディスクにおける球面収差補正時のコリメートレンズの可動範囲を超えておらず、かつ、中立位置よりも対物レンズ側になっている。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態１の光学ヘッド４０におけるコリメートレンズ４の可動範囲を説明するための比較例である。図９（Ａ）は、光学ヘッド１４０において、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ１０４の可動範囲を模式的に示す図であり、図９（Ｂ）は、光学ヘッド１４０において、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ１０４の可動範囲を模式的に示す図であり、図９（Ｃ）は、光学ヘッド１４０において、ＢＤ９０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ１０４の可動範囲を模式的に示す図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）において、中立位置ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ４がそれぞれ異なるのは、ＣＤ８０、ＤＶＤ７０及びＢＤ９０に情報を記録又は再生する際に用いられるレーザ光の波長が異なることに起因している。

図９（Ａ）に示すように、光学ヘッド１４０において、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ１に移動させる。これにより、互換対物レンズ１１８には略平行光が入射する。すなわち、光学ヘッド１４０において、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時、コリメートレンズ１０４からは、発散光及び収束光のいずれでもなく、略平行光が出射される。

光学ヘッド１４０において、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する場合、単層ディスクと２層ディスクとでは、異なる位置にコリメートレンズ１０４を移動させる。図９（Ｂ）に示すように、光学ヘッド１４０において、単層ディスクに情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ２に移動させる。これにより、互換対物レンズ１１８には略平行光が入射する。

また、２層ディスクの光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ０から情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ２よりも対物レンズ側の位置Ｐ２１に移動させる。これにより、互換対物レンズ１１８には所定収束角の収束光が入射する。

一方、２層ディスクの光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ１から情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ２よりも光源側の位置Ｐ２２に移動させる。これにより、互換対物レンズ１１８には所定発散角の発散光が入射する。

ＢＤ９０は、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ１とを有している。図９（Ｃ）に示すように、ＢＤ９０の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０から情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ４よりも光源側の位置Ｐ３１に移動させる。これにより、対物レンズ１０８には所定発散角の発散光が入射する。

一方、ＢＤ９０の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ１から情報を記録又は再生する時、コリメートレンズアクチュエータ１１４は、コリメートレンズ１０４を中立位置ＭＰ４よりも対物レンズ側の位置Ｐ３２に移動させる。これにより、対物レンズ１０８には所定収束角の収束光が入射する。

なお、図９（Ｃ）に示すように、光学ヘッド１４０は、光透過層の厚さのばらつき及び温度変化等で発生する３次球面収差も含めて補正できるように、コリメートレンズ１０４の可動範囲（光源側最大位置Ｐ３３〜対物レンズ側最大位置Ｐ３４）を設定している。

図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施の形態の光学ヘッド４０におけるコリメートレンズ４の可動範囲と、光学ヘッド１４０の可動範囲とは大きく異なっていることが分かる。

光学ヘッド１４０の対物レンズ１０８では、２層のＢＤ９０における、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０（光透過層の厚さｔは１００μｍ）と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ１（光透過層の厚さｔは７５μｍ）とに対して、最適基材厚（設計透過層厚）は８７．５μｍに設定されている。また、中立位置ＭＰ４から対物レンズ側の位置Ｐ３２までのコリメートレンズ１０４の可動範囲と、中立位置ＭＰ４から光源側の位置Ｐ３１までのコリメートレンズ１０４の可動範囲とは、略等しくなっている。

また、図９（Ｃ）では、それぞれの光透過層の厚さのばらつき及び温度変化等で発生する３次球面収差も含めて補正できるように、コリメートレンズ１０４の可動範囲（光源側最大位置Ｐ３３〜対物レンズ側最大位置Ｐ３４）が設定されている。しかしながら、光学ヘッド１４０は、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面との間隔が非常に大きい多層光ディスク６０については考慮されていない。そのため、図９（Ｃ）に示す光学ヘッド１４０におけるコリメートレンズ１０４の可動範囲は、図８（Ｃ）に示した本実施の形態１の光学ヘッド４０におけるコリメートレンズ４の可動範囲と大きく異なっている。

ここで、本実施の形態１の対物レンズ８は、設計光透過層厚が８０μｍとなるように設計されている。そのため、中立位置ＭＰ３から対物レンズ側に移動するコリメートレンズ４の可動範囲は、中立位置ＭＰ３から光源側に移動するコリメートレンズ１０４の可動範囲よりも広くなっている。換言すると、対物レンズ８又は互換対物レンズ１８に入射するレーザ光が収束光となる範囲は、発散光となる範囲よりも広くなっている。

互換対物レンズ１８に入射するレーザ光が収束光となる範囲は広くなっている。そのため、図８（Ｂ）に示すように、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時に、コリメートレンズ４を移動させても、コリメートレンズ４は中立位置ＭＰ２に対して常に対物レンズ側にある。したがって、赤色レーザ光は平板型ミラー１５に対して常に収束光で入射するので、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。

一方、互換対物レンズ１８に入射するレーザ光が発散光となる範囲は狭くなっている。しかしながら、図８（Ａ）に示すように、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時に、コリメートレンズ４を移動させないので、コリメートレンズ４は中立位置ＭＰ１に対して常に光源側にある。したがって、赤外レーザ光は平板型ミラー１５に対して常に発散光で入射するので、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。

なお、図８（Ｂ）に示すように、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の可動範囲は、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する時のコリメートレンズ４の可動範囲内であるので、光学ヘッド４０の寸法は大きくする必要がない。

以上のように、本実施の形態１の光学ヘッド４０は、対物レンズ８と互換対物レンズ１８とを用いて、それぞれ異なる種類の光ディスク、すなわち、多層光ディスク６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０に対して、良好に情報を記録又は再生することができる。

次に、本実施の形態１における回折格子付きミラー及び平板型ミラーについて説明する。

平板型ミラー１５は、コリメートレンズ４から出射された赤外レーザ光及び赤色レーザ光を概ね反射して互換対物レンズ１８の方向へ折り曲げ、青紫レーザ光のほぼ全てを透過して回折格子付きミラー２５に入射させる。

平板型ミラー１５の光入射側の面（第１面）には、略４５ｄｅｇの角度で入射する赤外レーザ光及び赤色レーザ光を９０％反射し、１０％透過させると共に、青紫レーザ光をほぼ１００％透過させる波長選択性の反射膜が形成されている。

一方、平板型ミラー１５の光出射側の面（第２面）には内部反射を抑制するために、青紫レーザ光、赤色レーザ光及び赤外レーザ光の３つの波長に対応したＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：反射防止）コートが施されている。

回折格子付きミラー２５は、コリメートレンズ４から出射された青紫レーザ光を概ね反射し、反射した大部分の青紫レーザ光を対物レンズ８の方向へ折り曲げる。また、回折格子付きミラー２５は、青紫レーザ光の一部、赤色レーザ光のほぼ全て及び赤外レーザ光のほぼ全てを透過し、透過した各レーザ光をフロントモニタセンサ２４に入射させる。

図１０は、本発明の実施の形態１における回折格子付きミラー２５の概略構成を示す図である。回折格子付きミラー２５は、平板型ミラーである。図１０に示すように、回折格子付きミラー２５の光入射側の面（第１面）２５ａには、略４５ｄｅｇの角度で入射する青紫レーザ光を９０％反射し、１０％透過させると共に、赤色レーザ光と赤外レーザ光とをほぼ１００％透過させる波長選択性の反射膜が形成されている。

一方、回折格子付きミラー２５の光出射側の面（第２面）２５ｂは、略４５ｄｅｇの角度で入射する青紫レーザ光の入射面に平行な回折格子が形成されている。回折格子は、青紫レーザ光の入射面に平行な複数の直線が平行に並んだ凹凸パターンを有する。回折格子は、第２面２５ｂを透過する青紫レーザ光を０次光と±１次回折光とに分割するとともに、第２面２５ｂで内部反射する青紫レーザ光を０次光と±１次回折光とに分割する。また、第２面２５ｂには、内部反射を抑制するために、青紫レーザ光、赤色レーザ光及び赤外レーザ光の３つの波長に対応したＡＲコートが施されている。なお、第１面２５ａと第２面２５ｂとは互いに平行となっている。

このような回折格子付きミラー２５は、第１面２５ａに上述の波長選択性の反射膜を形成し、第２面２５ｂに上述の回折格子とＡＲコートとを形成した平行平面基板を切断することにより作成することが可能である。したがって、くさび型の反射ミラー及びくさび型のビームスプリッタ等と比較して、安価に作成することが可能である。

本実施の形態１の回折格子付きミラー２５において、第２面２５ｂに形成された回折格子の深さｄは０．０８μｍとなっている。そのため、回折格子付きミラー２５で少なくとも２回以上内部反射された後にフロントモニタセンサ２４へ向かう青紫レーザ光の０次光の効率（反射率）は、実質的にゼロとなる。また、回折格子付きミラー２５で少なくとも２回以上内部反射された後にフロントモニタセンサ２４へ向かう青紫レーザ光の±１次回折光は、４５ｄｅｇの角度で入射する青紫レーザ光の入射面に平行な回折格子によって回折される。したがって、回折格子付きミラー２５内で内部反射した後にフロントモニタセンサ２４へ向かう青紫レーザ光は、回折格子付きミラー２５に入射する青紫レーザ光が平行光であっても、回折格子付きミラー２５を透過した後にフロントモニタセンサ２４へ向かう青紫レーザ光とは平行にならない。

一方、第２面２５ｂを透過する赤色レーザ光及び赤外レーザ光の０次光の効率（透過率）は、９８％以上となる。また、第１面２５ａにおける赤色レーザ光及び赤外レーザ光の反射率は十分小さいので、回折格子付きミラー２５で少なくとも２回以上内部反射された後にフロントモニタセンサ２４へ向かう赤色レーザ光及び赤外レーザ光の光量は十分小さくなる。

以上のように、本実施の形態１の光学ヘッド４０は、平板型の回折格子付きミラー２５に入射した青紫レーザ光の一部を透過させ、フロントモニタセンサ２４に入射させることによりＡＰＣ信号検出する。このような光学ヘッド４０において、回折格子付きミラー２５を用いることにより、回折格子付きミラー２５に入射するレーザ光が平行光であっても、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができ、青紫レーザ光源１及び２波長レーザ光源１１の出射光量に正確に比例するＡＰＣ信号を得ることができる。

一方、赤色レーザ光及び赤外レーザ光は、平板型ミラー１５に対してそれぞれ収束光及び発散光で入射する。そのため、平板型ミラー１５と回折格子付きミラー２５とを透過してフロントモニタセンサ２４へ向かうレーザ光の光軸と、平板型ミラー１５において２回以上内部反射された後に回折格子付きミラー２５を透過してフロントモニタセンサ２４へ向かうレーザ光の光軸とは、互いに平行にはならない。従って、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができ、２波長レーザ光源１１の出射光量に正確に比例するＡＰＣ信号を得ることができる。

なお、本実施の形態１における光学ヘッドは、回折格子付きミラー２５の代わりに、図１１に示すような、波長選択ミラー３５を備えても良い。

図１１は、本発明の実施の形態１の変形例における光学ヘッドの概略構成を示す図である。なお、図１１の光学ヘッド４１において、図１の光学ヘッド４０と共通の構成要素については同一の符号を付して、以下その説明を省略する。

図１１における光学ヘッド４１は、図１における光学ヘッド４０の回折格子付きミラー２５に替えて、波長選択ミラー３５を備える。波長選択ミラー３５は、コリメートレンズ４から出射された青紫レーザ光を概ね反射し、反射した大部分の青紫レーザ光を対物レンズ８の方向へ折り曲げる。また、波長選択ミラー３５は、青紫レーザ光の一部及び赤色レーザ光のほぼ全て及び赤外レーザ光のほぼ全てを透過し、透過した各レーザ光をフロントモニタセンサ２４に入射させる。

波長選択ミラー３５は、波長選択性を有する平板型ミラーである。波長選択ミラー３５の光入射側の面（第１面）３５ａには、４５ｄｅｇの角度で入射する青紫レーザ光を９０％反射し、１０％透過させると共に、赤色レーザ光と赤外レーザ光とをほぼ１００％透過させる波長選択性を有する反射膜が形成されている。

一方、波長選択ミラー３５の光出射側の面（第２面）３５ｂには、青紫レーザ光の内部反射を防止するために、青紫レーザ光の波長に対して最適化されたＡＲコートが施されている。このＡＲコートは、青紫レーザ光の波長に対して最適化されているので、赤色レーザ光及び赤外レーザ光の数％は内部反射する。具体的には、青紫レーザ光の波長に対する反射率が１％未満であり、赤色レーザ光及び赤外レーザ光に対する反射率は２％以上である。なお、第１面３５ａと第２面３５ｂとは互いに平行となっている。

このような波長選択ミラー３５は、第１面３５ａに上述の波長選択性を有する反射膜を形成し、第２面３５ｂに上述のＡＲコートを形成した平行平面基板を切断することにより作成することが可能である。したがって、くさび型の反射ミラー及びくさび型のビームスプリッタ等と比較して、非常に安価に作成することが可能である。

波長選択ミラー３５は、第２面３５ｂにおける青紫レーザ光の反射率が１％未満である。そのため、波長選択ミラー３５で少なくとも２回以上内部反射された後にフロントモニタセンサ２４へ向かう青紫レーザ光の光量は十分小さくなる。

一方、第２面３５ｂにおける赤色レーザ光及び赤外レーザ光の反射率は２％以上であるが、第１面３５ａにおける赤色レーザ光及び赤外レーザ光の反射率は十分小さいので、波長選択ミラー３５で少なくとも２回以上内部反射された後にフロントモニタセンサ２４へ向かう赤色レーザ光及び赤外レーザ光の光量は十分小さくなる。

以上のように、光学ヘッド４１は、平板型の波長選択ミラー３５に入射したレーザ光の一部を透過させ、フロントモニタセンサ２４に入射させることによりＡＰＣ信号検出する。このような光学ヘッド４１において、波長選択ミラー３５を用いることにより、波長選択ミラー３５に入射するレーザ光が平行光であっても、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができ、青紫レーザ光源１及び２波長レーザ光源１１の出射光量に正確に比例するＡＰＣ信号を得ることができる。

ここで、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する時に、光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正するため、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させると、平板型ミラー１５に非平行光（発散光又は収束光）が入射し、３次非点収差が発生する。図１２は、３次球面収差を補正した場合及び３次コマ収差を補正した場合における、光透過層の厚さに対する３次非点収差の変化を示す図である。図１２において、横軸は光透過層の厚さを示し、縦軸は３次非点収差量を示している。

図１２に示すグラフ８１は、光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させることによって３次球面収差を補正した場合に発生する３次非点収差量の変化を計算した結果を表している。なお、３次非点収差量の計算条件は、例えば以下の通りである。すなわち、対物レンズ８の設計波長は４０５ｎｍであり、設計光透過層厚は８０μｍであり、開口数（ＮＡ）は０．８５５であり、焦点距離は１．３ｍｍである。また、平板型ミラー１５の厚さは１．０ｍｍであり、屈折率は１．５３である。

図１２のグラフ８１より、光透過層の厚さが設計光透過層厚である８０μｍの場合、平板型ミラー１５に平行光が入射するため、３次非点収差量は最小（＝０）となる。また、３次非点収差量は、設計光透過層厚である８０μｍから遠ざかるにつれて、すなわち平板型ミラー１５に入射する青紫レーザ光の非平行度が大きくなるにつれて大きくなる。３層以上の情報記録面を備えた多層光ディスク６０では、図８（Ｃ）に示したようにコリメートレンズ４の可動範囲が大きくなるため、光透過層の厚さに応じて発生する３次非点収差量の変化も大きくなる。

ここで、本実施の形態１の対物レンズ８は、設計光透過層厚が８０μｍとなるように設計されている。そのため、図８（Ｃ）に示すように、中立位置ＭＰ３から対物レンズ側に移動するコリメートレンズ４の可動範囲は、中立位置ＭＰ３から光源側に移動するコリメートレンズ１０４の可動範囲よりも広くなっている。すなわち、対物レンズ８に入射するレーザ光が収束光となる範囲は、発散光となる範囲よりも広くなっている。

換言すれば、本実施の形態１の対物レンズ８は、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０までの光透過層の厚さをｔ０とし、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３までの光透過層の厚さをｔ３とし、対物レンズ８に青紫レーザ光が平行光で入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる（すなわち、３次球面収差が略ゼロになる）仮想的な光透過層の厚さをｔｃとしたとき、下記の（１）式を満たすように設計されている。なお、光透過層の厚さｔｃは、対物レンズ８の設計光透過層厚８０μｍを示している。

ｔｃ＞（ｔ０＋ｔ３）／２・・・（１）

従って、光透過層の厚さｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３が１００μｍ，８３μｍ，６２μｍ，５０μｍである４つの情報記録面Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を備えた多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する場合に発生する３次非点収差量は、図１２のグラフ８１に示すように、光透過層の厚さが小さい情報記録面Ｌ３側で大きくなり、光透過層の厚さが大きい情報記録面Ｌ０側で小さくなる。

一方、上述したように、光ディスクが所定角度傾いた時（ディスクチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さに比例して大きくなり、対物レンズを所定角度傾けた時（レンズチルト時）に発生する３次コマ収差量は、光透過層の厚さが大きくなるにつれて小さくなる。従って、光透過層の厚さが大きくなるにつれて、ディスクチルトによって発生する３次コマ収差を補正するときのレンズチルト量が大きくなり、それに伴って３次非点収差量が大きくなる。

図１２に示すグラフ８２は、０．２５ｄｅｇのディスクチルトが発生したときに対物レンズ８を傾けることによって３次コマ収差を補正した場合に発生する３次非点収差量の変化を計算した結果を表している。図１２のグラフ８２より、光透過層の厚さが大きくなるにつれて、３次非点収差量が大きくなることが分かる。

本実施の形態１の光ディスク装置では、従来の光ディスク装置（図２２参照）と同様に、コリメートレンズ４の光軸と、光ディスクの接線方向とが一致するように光学ヘッド４０が配置されている。従って、対物レンズ８を光ディスクの半径方向に傾けることによって３次コマ収差を補正した時に発生する３次非点収差と、コリメートレンズ４を光軸方向に移動させることによって３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差とは、同じ方向成分（０ｄｅｇ／９０ｄｅｇ方向）かつ同じ極性となる。

本実施の形態１の光学ヘッド４０では、光透過層の厚さが小さい情報記録面Ｌ３側よりも光透過層の厚さが大きい情報記録面Ｌ０側において、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差が小さくなるように設計されている（図１２のグラフ８１）。従って、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差（図１２のグラフ８１）と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差（図１２のグラフ８２）との合計の３次非点収差（図１２のグラフ８３）は、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３（光透過層の厚さｔ３＝５０μｍ）と光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０（光透過層の厚さｔ０＝１００μｍ）とで略等しくなる。このような構成とすることで、特に光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報を記録又は再生する時に、３次非点収差が大きくなることを抑制することができる。

なお、２層のＢＤに対して情報を記録又は再生する光学ヘッドの対物レンズは、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面（ｔ＝１００μｍ）と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面（ｔ＝７５μｍ）との間隔が小さい。そのため、コリメートレンズ１０４の可動範囲は、本実施の形態１の光学ヘッドのコリメートレンズ４の可動範囲よりも小さく（図８（Ｃ）及び図９（Ｃ）参照）、光透過層の厚さに応じて発生する３次非点収差量の変化は小さい。

図１３は、従来の光学ヘッドにおいて、多層光ディスクに情報を記録又は再生した場合における、光透過層の厚さと３次非点収差との関係を示す図である。

上述のように、従来の光学ヘッドの対物レンズは、図５に示した対物レンズＳ１のような特性となるよう設計されている。従って、ディスクチルト時に発生する３次コマ収差を補正するためのレンズチルト量は少なくて済むため、レンズチルトによって発生する３次非点収差も小さくなる。

このように、従来の光学ヘッドの対物レンズでは、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する第２の３次非点収差とがいずれも小さい。そのため、従来、３次非点収差の影響は考慮されていなかった。

ここで、このような従来の光学ヘッドの対物レンズを用いて、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面との間隔が非常に大きい多層光ディスク６０に情報を記録又は再生したとする。この場合、図１３に示すように、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差（図１３のグラフ８４）と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差（図１３のグラフ８５）との合計の３次非点収差（図１３のグラフ８６）は、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３（光透過層の厚さｔ３＝５０μｍ）と光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０（光透過層の厚さｔ０＝１００μｍ）とでアンバランスとなる。

図１４は、設計光透過層厚が９０μｍである対物レンズを用いて、多層光ディスクに情報を記録又は再生した場合における、光透過層の厚さと３次非点収差との関係を示す図である。

平行光が入射した時に３次球面収差が最小となる光透過層の厚さを表す設計光透過層厚を８０μｍからさらに情報記録面Ｌ０寄りの、例えば９０μｍとしたとする。この場合、光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させた時に発生する３次非点収差（図１４のグラフ８７）は、光透過層の厚さが設計光透過層厚である９０μｍの時に、平板型ミラー１５に平行光が入射するため、最小（＝０）となる。

この時、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差（図１４のグラフ８７）と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差（図１４のグラフ８８）との合計の３次非点収差（図１４のグラフ８９）は、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３（光透過層の厚さｔ３＝５０μｍ）側で非常に大きくなる。これは、平板型ミラー１５に入射する青紫レーザ光の非平行度が大きくなるにつれて、３次非点収差が２次関数的に増大することに起因している。

以上のように、設計光透過層厚を極端に情報記録面Ｌ０寄りとすることは好ましくない。具体的には、設計光透過層厚は、情報記録面Ｌ０の光透過層の厚さ（ｔ０＝１００μｍ）と情報記録面Ｌ３の光透過層の厚さ（ｔ３＝５０μｍ）との中間値ｔａ（ｔａ＝（ｔ０＋ｔ３）／２）と、情報記録面Ｌ０の光透過層の厚さｔ０との平均値以下とすることが好ましい。

従って、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０までの光透過層の厚さをｔ０とし、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３までの光透過層の厚さをｔ３とし、対物レンズ８に平行光が入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる光透過層の厚さをｔｃとしたとき、本実施の形態１の対物レンズ８は、上記の（１）式を満たすと共に、下記の（２）式を満たすことがより好ましい。

ｔｃ≦｛（ｔ０＋ｔ３）／２＋ｔ０｝／２・・・（２）

本実施の形態１の光学ヘッドにおいて、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０の光透過層の厚さｔ０が１００μｍであり、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３の光透過層の厚さｔ３が５０μｍである多層光ディスク６０に対して、対物レンズ８の設計光透過層厚は８０μｍとしている。このような構成とすることにより、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差の方向成分及び極性と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する第２の３次非点収差の方向成分及び極性とが等しい場合であっても、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３で発生する３次非点収差量と、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０で発生する３次非点収差量とが略等しくなる。この場合、特に、光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報を記録又は再生する時に、３次非点収差が大きくなることを抑制することができる。

ところで、一般的な半導体レーザには非点隔差が存在するため、この非点隔差によっても３次非点収差が発生する。図１５は、光透過層の厚さと、青紫レーザ光源の非点隔差による補正後の３次非点収差との関係を示す図である。なお、図１５に示すグラフ９１は、図１２に示すグラフ８３と同じである。

本実施の形態１の光学ヘッド４０では、図１に示すように、青紫レーザ光源１から出射された青紫レーザ光が、平板型ミラー１５に対してＰ偏光で入射するよう、すなわち、偏光ビームスプリッタ３に対してＳ偏光で入射するように、青紫レーザ光源１が配置される。これにより、上述の３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差（図１２のグラフ８１）及び３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差（図１２のグラフ８２）と、青紫レーザ光源１の非点隔差によって発生する３次非点収差とは、必ず同じ方向成分（０ｄｅｇ／９０ｄｅｇ方向）で逆の極性となる。

従って、図１５のグラフ９１に示した合計の３次非点収差は、青紫レーザ光源１の非点隔差によって発生する３次非点収差と互いに相殺されるため、図１５のグラフ９２に示すように、合計の３次非点収差は、青紫レーザ光源１の非点隔差によって補正され、さらに３次非点収差を低減することができる。

ところで、光透過層の厚さに応じてコリメートレンズ４を移動させると、３次球面収差に加えて、５次球面収差が発生する。ここで、３次球面収差を補正した時に残存する５次球面収差は、コリメートレンズ４の移動量に比例して増加する。そこで、対物レンズ８は、光透過層の厚さが１００μｍと５０μｍとの中間である７５μｍの場合において５次球面収差の絶対値が最小（≒０）となるように、設計されることが好ましい。これにより、光透過層の厚さが１００μｍの情報記録面Ｌ０において残存する５次球面収差と、光透過層の厚さが５０μｍの情報記録面Ｌ３において残存する５次球面収差とが等しくなる。

換言すれば、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０までの光透過層の厚さをｔ０とし、多層光ディスク６０の表面から、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌ３までの光透過層の厚さをｔ３とし、３次球面収差を補正した時に残存する５次球面収差の絶対値が最小となる光透過層の厚さをｔｈとしたとき、対物レンズ８は、下記の（３）式を満たすことが好ましい。

ｔｈ≒（ｔ０＋ｔ３）／２・・・（３）
以上より、対物レンズ８に平行光が入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる光透過層の厚さｔｃと、３次球面収差を補正した時に残存する５次球面収差の絶対値が最小となる光透過層の厚さｔｈとは、下記の（４）式を満たす。

ｔｃ＞ｔｈ・・・（４）

なお、上記のように、対物レンズ８に入射するレーザ光が収束光となる範囲を広く、発散光となる範囲を狭くすることで、互換対物レンズ１８に入射するレーザ光が収束光となる範囲が広くなる。従って、図８（Ｂ）に示すように、ＤＶＤ７０に情報を記録又は再生する時に、光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正しても、コリメートレンズ４が中立位置ＭＰ２に対して常に対物レンズ側にあるような対物レンズ８の設計が可能となる。

このように対物レンズ８を設計することで、赤色レーザ光は平板型ミラー１５に対して常に収束光で入射するため、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。

一方、ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時には、コリメートレンズ４を移動させる必要がない。そのため、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ１に対して光源側に移動させることで、発散光を互換対物レンズ１８に入射させても良いし、コリメートレンズ４を中立位置ＭＰ１に対して対物レンズ側に移動させることで、収束光を互換対物レンズ１８に入射させても良い。

いずれにしても、赤外レーザ光は平板型ミラー１５に対して発散光又は収束光で入射するので、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。ＣＤ８０に情報を記録又は再生する時、互換対物レンズ１８に発散光を入射させることにより、互換対物レンズ１８の作動距離を大きくすることができる。また、互換対物レンズ１８に収束光を入射させることにより、情報の記録又は再生の対象となる光ディスクを、ＣＤからＤＶＤ又はＤＶＤからＣＤに切り替えたときのコリメートレンズ４の移動量を小さくすることができる。そのため、起動時間及び動作時間を短縮することができる。

以上のように、本実施の形態１の光学ヘッド４０は、多層光ディスク６０に情報を記録又は再生する時、中立位置ＭＰ３よりも対物レンズ側のコリメートレンズ４の可動範囲が広く、中立位置ＭＰ３よりも光源側のコリメートレンズ４の可動範囲が狭くなるように構成している。そのため、特に、光透過層の厚さが大きい情報記録面に情報を記録又は再生する時に、３次非点収差が大きくなることを抑制することができ、多層光ディスク６０に対して、良好に情報を記録又は再生することができる。

なお、本実施の形態１においては、光透過層の厚さが１００μｍ〜５０μｍの４つの情報記録面Ｌ０〜Ｌ３を備えた多層光ディスク６０について説明しているが、多層光ディスク６０はこのような構造に限るものではない。本実施の形態１における光学ヘッドは、３つ以上の情報記録面を備えた多層光ディスクに対して広く適用可能であることは言うまでもない。

また、本実施の形態１においては、多層光ディスク６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０の３種類の光ディスクに対して情報を記録又は再生する光学ヘッドについて説明しているが、本発明はこのような光学ヘッドに限定されるものではない。例えば、本実施の形態１の光学ヘッドは、多層光ディスク６０、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０に加え、従来の単層及び２層のＢＤに対しても良好に情報を記録又は再生することが可能であることは明らかである。

また、ＤＶＤ７０及びＣＤ８０に情報を記録又は再生するための互換対物レンズ１８を、ＤＶＤ専用の対物レンズとすることで、多層光ディスク６０、ＢＤ及びＤＶＤ７０に対して、良好に情報を記録又は再生することが可能である。

なお、本実施の形態１においては、レーザ光を所定の割合で透過及び反射させる平行平板型ミラーが、コリメートレンズ４から出射されたレーザ光を光ディスクの方向に反射させるミラーである場合について述べたが、本発明の平行平板ミラーはこのような実施の形態に限定されるものではない。

例えば、光学ヘッドは、平行平板型ミラーの替わりに、平行平板型の偏光ビームスプリッタを備えてもよい。この場合、レーザ光源から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ４で収束光に変換された後、偏光ビームスプリッタに入射する。偏光ビームスプリッタは、レーザ光の一部を光ディスクの方向に透過又は反射させると共に、レーザ光の他部をフロントモニタセンサ２４の方向に反射又は透過させる。これにより、レーザ光源の出力が制御される。このように、平行平板型の偏光ビームスプリッタにレーザ光が収束光で入射するので、フロントモニタセンサ２４の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。

以上のように、レーザ光を所定の割合で透過及び反射させる平行平板型ミラーが、偏光ビームスプリッタ又はハーフミラー等の、レーザ光源側の光路と受光素子側の光路とを切り替えるための光路分岐素子であっても、本発明の効果を奏することは言うまでもない。

（実施の形態２）
図１６は、本発明の実施の形態２における光ディスク装置の概略構成を示す図である。

図１６において、光ディスク装置５０は、内部に光ディスク駆動部５１、制御部５２及び光学ヘッド４０を備える。

光ディスク駆動部５１は、多層光ディスク６０（又はＤＶＤ７０又はＣＤ８０）を回転駆動する。光学ヘッド４０は、実施の形態１で述べた光学ヘッドである。制御部５２は、光ディスク駆動部５１及び光学ヘッド４０の駆動を制御すると共に、光学ヘッド４０で光電変換された制御信号及び情報信号の信号処理を行う。また、制御部５２は、情報信号を光ディスク装置５０の外部と内部とでインタフェースさせる。

制御部５２は、光学ヘッド４０から得られる制御信号を受け、制御信号に基づいて、フォーカス制御、トラッキング制御、情報再生制御及び光ディスク駆動部５１の回転制御を行う。また、制御部５２は、情報信号から情報の再生を行うと共に、記録信号の光学ヘッド４０への送出を行う。

光ディスク装置５０は、実施の形態１で述べた光学ヘッド４０を搭載しているので、本実施の形態２における光ディスク装置５０は、少なくとも３つの情報記録面を備えた多層光ディスクを、良好に情報を記録又は再生することができる。

（実施の形態３）
図１７は、本発明の実施の形態３におけるコンピュータの概略構成を示す図である。

図１７において、コンピュータ５００は、実施の形態２の光ディスク装置５０と、情報を入力するためのキーボード、マウス又はタッチパネルなどの入力装置５０１と、入力装置５０１から入力された情報及び光ディスク装置５０から読み出した情報などに基づいて演算を行う中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置５０２と、演算装置５０２によって演算された結果などの情報を表示するブラウン管又は液晶表示装置、あるいは当該情報を印刷するプリンタなどの出力装置５０３とを備える。

なお、本実施の形態３において、コンピュータ５００が情報処理装置の一例に相当し、演算装置５０２が情報処理部の一例に相当する。

コンピュータ５００は、実施の形態２の光ディスク装置５０を備えるので、特に、少なくとも３つの情報記録面を備えた多層光ディスクに対して、良好に情報を記録又は再生することができ、広い用途に適用することができる。

（実施の形態４）
図１８は、本発明の実施の形態４における光ディスクプレーヤの概略構成を示す図である。

図１８において、光ディスクプレーヤ６００は、実施の形態２の光ディスク装置５０と、光ディスク装置５０から得られる情報信号を画像信号に変換するデコーダ６０１とを備える。

なお、光ディスクプレーヤ６００は、ＧＰＳ等の位置センサ及び中央演算装置（ＣＰＵ）を加えることによりカーナビゲーションシステムとしても利用可能である。また、光ディスクプレーヤ６００は、液晶モニタなどの表示装置６０２を備えてもよい。

また、本実施の形態４において、光ディスクプレーヤ６００が情報処理装置の一例に相当し、デコーダ６０１が情報処理部の一例に相当する。

光ディスクプレーヤ６００は、実施の形態２の光ディスク装置５０を備えるので、特に、少なくとも３つの情報記録面を備えた多層光ディスクに対して、良好に情報を記録又は再生することができ、広い用途に適用することができる。

（実施の形態５）
図１９は、本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの概略構成を示す図である。

図１９において、光ディスクレコーダ７００は、実施の形態２の光ディスク装置５０と、光ディスク装置５０によって光ディスクへ記録するための情報信号に画像情報を変換するエンコーダ７０１とを備える。望ましくは、光ディスク装置５０から得られる情報信号を画像情報に変換するデコーダ７０２も備えることにより、記録した画像を再生することも可能となる。なお、光ディスクレコーダ７００は、情報を表示するブラウン管又は液晶表示装置あるいは情報を印刷するプリンタなどの出力装置７０３を備えてもよい。

なお、本実施の形態５において、光ディスクレコーダ７００が情報処理装置の一例に相当し、エンコーダ７０１及びデコーダ７０２が情報処理部の一例に相当する。

光ディスクレコーダ７００は、実施の形態２の光ディスク装置５０を備えるので、特に、少なくとも３つの情報記録面を備えた多層光ディスクに対して、良好に情報を記録又は再生することができ、広い用途に適用することができる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る光学ヘッドは、光透過層の厚さが異なる少なくとも３つの情報記録面を備える第１の情報記録媒体に対して、情報を記録又は再生する光学ヘッドであって、第１の波長を有する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、前記第１のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させる第１のミラーと、前記第１のミラーで反射された前記第１のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第１の対物レンズと、前記第１の光源と前記第１のミラーとの間に配置されるカップリングレンズと、平行平板型であり、前記カップリングレンズと前記第１のミラーとの間に配置される第２のミラーと、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させることにより、前記第１の情報記録媒体の光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正する球面収差補正部と、前記第１の情報記録媒体の前記情報記録面からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記第１の対物レンズは、前記第１の情報記録媒体の表面から、前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０までの光透過層の厚さをｔ０とし、前記第１の情報記録媒体の表面から、前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌｎまでの光透過層の厚さをｔｎとし、前記第１の対物レンズに前記第１のレーザ光が平行光で入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる仮想的な光透過層の厚さをｔｃとしたとき、ｔｃ＞（ｔ０＋ｔｎ）／２を満たすように設計される。

この構成によれば、第１の光源は、第１の波長を有する第１のレーザ光を出射し、第１のミラーは、第１のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させる。第１の対物レンズは、第１のミラーで反射された第１のレーザ光を、第１の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる。カップリングレンズは、第１の光源と第１のミラーとの間に配置され、第２のミラーは、平行平板型であり、カップリングレンズと第１のミラーとの間に配置される。球面収差補正部は、カップリングレンズを光軸方向に移動させることにより、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さに応じて発生する３次球面収差を補正する。光検出器は、第１の情報記録媒体の情報記録面からの反射光を受光する。第１の対物レンズは、第１の情報記録媒体の表面から、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０までの光透過層の厚さをｔ０とし、第１の情報記録媒体の表面から、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌｎまでの光透過層の厚さをｔｎとし、第１の対物レンズに第１のレーザ光が平行光で入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる仮想的な光透過層の厚さをｔｃとしたとき、ｔｃ＞（ｔ０＋ｔｎ）／２を満たすように設計される。

この場合、多層光ディスクに情報を記録又は再生する時、第１の対物レンズに第１のレーザ光が平行光で入射した時に３次球面収差の絶対値が最小となる中立位置よりも第１の対物レンズ側のカップリングレンズの可動範囲は、中立位置よりも第１のレーザ光源側のカップリングレンズの可動範囲よりも広くなるので、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差量を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の所定の情報記録面に前記第２のレーザ光を収束させる第２の対物レンズと、少なくとも前記第１の対物レンズを前記第１の情報記録媒体の半径方向に傾斜させるレンズ傾斜部とをさらに備え、前記第２のミラーは、前記第１のレーザ光を透過させるとともに、前記第２のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させ、前記球面収差補正部が前記カップリングレンズを光軸方向に移動させた時に前記第１のレーザ光が前記第２のミラーを透過することによって発生する第１の３次非点収差の方向成分及び極性は、前記レンズ傾斜部が前記第１の対物レンズを前記第１の情報記録媒体の半径方向に傾斜させた時に発生する第２の３次非点収差の方向成分及び極性と等しいことが好ましい。

この構成によれば、第２の光源は、第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射し、第２の対物レンズは、第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の所定の情報記録面に第２のレーザ光を収束させる。レンズ傾斜部は、少なくとも第１の対物レンズを第１の情報記録媒体の半径方向に傾斜させる。第２のミラーは、第１のレーザ光を透過させるとともに、第２のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させる。そして、球面収差補正部がカップリングレンズを光軸方向に移動させた時に第１のレーザ光が第２のミラーを透過することによって発生する第１の３次非点収差の方向成分及び極性は、レンズ傾斜部が第１の対物レンズを第１の情報記録媒体の半径方向に傾斜させた時に発生する第２の３次非点収差の方向成分及び極性と等しい。

この場合、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差と、３次コマ収差を補正した時に発生する第２の３次非点収差とは、同じ方向成分及び極性を有しているので、第１の３次非点収差と第２の３次非点収差とを合計した３次非点収差が、多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差となる。しかしながら、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差は、光透過層の厚さが小さい情報記録面Ｌｎ側よりも光透過層の厚さが大きい情報記録面Ｌ０側において小さくなるので、第１の３次非点収差と第２の３次非点収差とを合計した３次非点収差は、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌｎと光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０とで略等しくなる。したがって、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差量を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の情報記録媒体の半径方向と直交する前記第１の情報記録媒体の接線方向と、前記カップリングレンズの光軸とは、略平行であることが好ましい。

この場合、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差と、３次コマ収差を補正した時に発生する第２の３次非点収差とは、同じ方向成分及び極性を有しているので、第１の３次非点収差と第２の３次非点収差とを合計した３次非点収差が、多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差となる。しかしながら、３次球面収差を補正した時に発生する第１の３次非点収差は、光透過層の厚さが小さい情報記録面Ｌｎ側よりも光透過層の厚さが大きい情報記録面Ｌ０側において小さくなるので、第１の３次非点収差と第２の３次非点収差とを合計した３次非点収差は、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌｎと光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０とで略等しくなる。したがって、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差量を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の光源は、前記第１の光源の非点隔差によって発生する第３の３次非点収差と、前記第１の３次非点収差及び前記第２の３次非点収差とが互いにキャンセルされる位置に、配置されていることが好ましい。

この構成によれば、第１の光源は、第１の光源の非点隔差によって発生する第３の３次非点収差と、第１の３次非点収差及び第２の３次非点収差とが互いにキャンセルされる位置に、配置されているので、第１の３次非点収差と第２の３次非点収差とを合計した３次非点収差をさらに抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の光源は、前記第１の光源から出射された前記第１のレーザ光が、前記第２のミラーに対してＰ偏光で入射するように配置されていることが好ましい。この構成によれば、第１の光源から出射された第１のレーザ光を、第２のミラーに対してＰ偏光で入射させることができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の対物レンズは、ｔｃ≦｛（ｔ０＋ｔｎ）／２＋ｔ０｝／２をさらに満たすことが好ましい。

仮想的な光透過層の厚さｔｃを情報記録面Ｌ０に近付けた場合、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差との合計の３次非点収差は、情報記録面Ｌｎ側で非常に大きくなる。

しかしながら、第１の対物レンズは、ｔｃ≦｛（ｔ０＋ｔｎ）／２＋ｔ０｝／２をさらに満たすように設計されるので、３次球面収差を補正した時に発生する３次非点収差と、３次コマ収差をレンズチルトによって補正した時に発生する３次非点収差との合計の３次非点収差を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の対物レンズは、前記仮想的な光透過層の厚さｔｃにおいて、正弦条件を満足することが好ましい。

この構成によれば、第１の対物レンズは、仮想的な光透過層の厚さｔｃにおいて、正弦条件を満足するので、コマ収差を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の対物レンズは、前記球面収差補正部によって３次球面収差を補正した時に残存する５次球面収差の絶対値が最小となる仮想的な光透過層の厚さをｔｈとしたとき、ｔｈ≒（ｔ０＋ｔｎ）／２を満たすように設計されることが好ましい。

この構成によれば、ｔｈ≒（ｔ０＋ｔｎ）／２を満たす場合、光透過層の厚さが最も大きい情報記録面Ｌ０において残存する５次球面収差と、光透過層の厚さが最も小さい情報記録面Ｌｎにおいて残存する５次球面収差とが等しくなるので、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する５次球面収差量を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の対物レンズは、前記球面収差補正部によって３次球面収差を補正した時に残存する５次球面収差の絶対値が最小となる仮想的な光透過層の厚さをｔｈとしたとき、ｔｃ＞ｔｈを満たすことが好ましい。

この構成によれば、ｔｃ＞ｔｈを満たす場合、少なくとも３つの情報記録面を有する多層光ディスクに情報を記録又は再生する際に発生する３次非点収差量及び５次球面収差量を抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記球面収差補正部は、前記第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、前記第２の対物レンズに入射する前記第２のレーザ光が収束光となるように、前記カップリングレンズを移動させることが好ましい。

この構成によれば、第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、第２の対物レンズに入射する第２のレーザ光が収束光となるように、カップリングレンズが移動する。したがって、第２のレーザ光は第２のミラーに対して収束光で入射するため、第２のミラーを透過するレーザ光と、第２のミラー内で内部反射した後に第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記球面収差補正部は、前記第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、前記第２の対物レンズに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる範囲内で、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させて、前記第２の情報記録媒体の光透過層の厚さに応じて発生する球面収差を補正することが好ましい。

この構成によれば、第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、第２の対物レンズに入射する第２のレーザ光が収束光となる範囲内で、カップリングレンズを光軸方向に移動させて、第２の情報記録媒体の光透過層の厚さに応じて発生する球面収差が補正される。したがって、第２のレーザ光は第２のミラーに対して常に収束光で入射するため、第２のミラーを透過するレーザ光と、第２のミラー内で内部反射した後に第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第２の波長よりも大きい第３の波長を有する第３のレーザ光を出射する第３の光源をさらに備え、前記第２のミラーは、前記第３のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させ、前記第２の対物レンズは、前記第２のミラーで反射された前記第３のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体及び前記第２の情報記録媒体とは異なる第３の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させ、前記球面収差補正部は、前記第３の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、前記第２の対物レンズに入射する前記第３のレーザ光が収束光となるように、前記カップリングレンズを移動させることが好ましい。

この構成によれば、第３の光源は、第２の波長よりも大きい第３の波長を有する第３のレーザ光を出射し、第２のミラーは、第３のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させ、第２の対物レンズは、第２のミラーで反射された第３のレーザ光を、第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体とは異なる第３の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる。そして、球面収差補正部は、第３の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、第２の対物レンズに入射する第３のレーザ光が収束光となるように、カップリングレンズを移動させる。

したがって、第３のレーザ光は第２のミラーに対して収束光で入射するため、第２のミラーを透過するレーザ光と、第２のミラー内で内部反射した後に第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第３の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第２の波長よりも大きい第３の波長を有する第３のレーザ光を出射する第３の光源をさらに備え、前記第２のミラーは、前記第３のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させ、前記第２の対物レンズは、前記第２のミラーで反射された前記第３のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体及び前記第２の情報記録媒体とは異なる第３の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させ、前記球面収差補正部は、前記第３の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、前記第２の対物レンズに入射する前記第３のレーザ光が発散光となるように、前記カップリングレンズを移動させることが好ましい。

この構成によれば、第３の光源は、第２の波長よりも大きい第３の波長を有する第３のレーザ光を出射し、第２のミラーは、第３のレーザ光を所定の割合で反射及び透過させ、第２の対物レンズは、第２のミラーで反射された第３のレーザ光を、第１の情報記録媒体及び第２の情報記録媒体とは異なる第３の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる。そして、球面収差補正部は、第３の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、第２の対物レンズに入射する第３のレーザ光が発散光となるように、カップリングレンズを移動させる。

したがって、第３のレーザ光は第２のミラーに対して発散光で入射するため、第２のミラーを透過するレーザ光と、第２のミラー内で内部反射した後に第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第３の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第２のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第２の対物レンズとをさらに備え、前記第１のミラーは、平行平板型であり、前記第１のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させ、前記第２のミラーは、前記第２のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させ、前記カップリングレンズは、前記第１の光源と前記第１のミラーとの間であり、かつ、前記第２の光源と前記第２のミラーとの間に配置され、前記球面収差補正部は、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１のミラーに入射する前記第１のレーザ光が収束光となる第１の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１のミラーに入射する前記第１のレーザ光が発散光となる第２の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体の情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２のミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第３の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第３の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間であることが好ましい。

この構成によれば、球面収差補正部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１のミラーに入射する第１のレーザ光が収束光となる第１の位置にカップリングレンズを移動させる。また、球面収差補正部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１のミラーに入射する第１のレーザ光が発散光となる第２の位置にカップリングレンズを移動させる。さらに、球面収差補正部は、第２の情報記録媒体の情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第２のミラーに入射する第２のレーザ光が収束光となる第３の位置にカップリングレンズを移動させる。そして、第３の位置は、第１の位置と第２の位置との間である。

したがって、第１のレーザ光は第１のミラーに対して収束光又は発散光で入射し、第２のレーザ光は第２のミラーに対して収束光で入射するため、第１のミラー又は第２のミラーを透過するレーザ光と、第１のミラー又は第２のミラー内で内部反射した後に第１のミラー又は第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第１の光源又は第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

さらに、第３の位置が、第１の位置と第２の位置との間にあるので、光学ヘッドの寸法が大きくなることを抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第２のレーザ光を、光透過層の厚さが異なる複数の情報記録面を備える、第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第２の対物レンズとをさらに備え、前記第１のミラーは、平行平板型であり、前記第１のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させ、前記第２のミラーは、前記第２のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させ、前記カップリングレンズは、前記第１の光源と前記第１のミラーとの間であり、かつ、前記第２の光源と前記第２のミラーとの間に配置され、前記球面収差補正部は、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１のミラーに入射する前記第１のレーザ光が収束光となる第１の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１のミラーに入射する前記第１のレーザ光が発散光となる第２の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２のミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第４の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２のミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第５の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第４の位置及び前記第５の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間であることが好ましい。

この構成によれば、球面収差補正部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１のミラーに入射する第１のレーザ光が収束光となる第１の位置にカップリングレンズを移動させる。また、球面収差補正部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１のミラーに入射する第１のレーザ光が発散光となる第２の位置にカップリングレンズを移動させる。また、球面収差補正部は、第２の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第２のミラーに入射する第２のレーザ光が収束光となる第４の位置にカップリングレンズを移動させる。さらに、球面収差補正部は、第２の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第２のミラーに入射する第２のレーザ光が収束光となる第５の位置にカップリングレンズを移動させる。そして、第４の位置及び第５の位置は、第１の位置と第２の位置との間である。

したがって、第１のレーザ光は第１のミラーに対して収束光又は発散光で入射し、第２のレーザ光は第２のミラーに対して常に収束光で入射するため、第１のミラー又は第２のミラーを透過するレーザ光と、第１のミラー又は第２のミラー内で内部反射した後に第１のミラー又は第２のミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第１の光源又は第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

さらに、第４の位置及び第５の位置が、第１の位置と第２の位置との間にあるので、光学ヘッドの寸法が大きくなることを抑制することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚み誤差又は前記第１の対物レンズの初期収差によって発生する３次球面収差の補正量によって決定されることが好ましい。

この構成によれば、第１の位置及び前記第２の位置は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚み誤差又は第１の対物レンズの初期収差によって発生する３次球面収差の補正量によって決定されるので、カップリングレンズの可動範囲を適切に設定することができる。

また、上記の光学ヘッドにおいて、前記第２のミラーを透過した前記第２のレーザ光を受光し、受光した前記第２のレーザ光に基づいて、前記第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。

本発明の他の局面に係る光学ヘッドは、第１の波長を有する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第１のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第１の平行平板ミラーと、前記第２のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第２の平行平板ミラーと、前記第１のレーザ光を、光透過層の厚さが異なる複数の情報記録面を備える第１の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第１の対物レンズと、前記第２のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体とは異なる第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させる第２の対物レンズと、前記第１の光源と前記第１の平行平板ミラーとの間であり、かつ、前記第２の光源と前記第２の平行平板ミラーとの間に配置されるカップリングレンズと、前記カップリングレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動部とを備え、前記レンズ駆動部は、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１の平行平板ミラーに入射する前記第１のレーザ光が収束光となる第１の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１の平行平板ミラーに入射する前記第１のレーザ光が発散光となる第２の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第３の位置に前記カップリングレンズを移動させ、前記第３の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間である。

この構成によれば、レンズ駆動部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１の平行平板ミラーに入射する第１のレーザ光が収束光となる第１の位置にカップリングレンズを移動させる。また、レンズ駆動部は、第１の情報記録媒体の光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、第１の平行平板ミラーに入射する第１のレーザ光が発散光となる第２の位置にカップリングレンズを移動させる。さらに、レンズ駆動部は、第２の情報記録媒体に情報が記録又は再生される時に、第２の平行平板ミラーに入射する第２のレーザ光が収束光となる第３の位置にカップリングレンズを移動させる。そして、第３の位置は、第１の位置と第２の位置との間である。

したがって、第１のレーザ光は第１の平行平板ミラーに対して収束光又は発散光で入射し、第２のレーザ光は第２の平行平板ミラーに対して収束光で入射するため、第１の平行平板ミラー又は第２の平行平板ミラーを透過するレーザ光と、第１の平行平板ミラー又は第２の平行平板ミラー内で内部反射した後に第１の平行平板ミラー又は第２の平行平板ミラーを出射するレーザ光とが非平行となり、第１の光源又は第２の光源の出力をコントロールするための自動パワーコントロール信号を生成するフロント光検出器の有効領域内におけるレーザ光の干渉を抑制することができる。その結果、光源から出射されるレーザ光のレーザパワーを正確に制御することができる。

本発明の他の局面に係る光ディスク装置は、上記のいずれかに記載の光学ヘッドと、情報記録媒体を回転駆動するモータと、前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備える。この構成によれば、上記の光学ヘッドを光ディスク装置に適用することができる。

本発明の他の局面に係る情報処理装置は、上記の光ディスク装置と、前記光ディスク装置に記録する情報及び／又は前記光ディスク装置から再生された情報を処理する情報処理部とを備える。この構成によれば、上記の光学ヘッドを備える光ディスク装置を情報処理装置に適用することができる。

なお、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

本発明に係る光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置は、安価な構成で、少なくとも３つの情報記録面を備えた多層光ディスクに対して、良好に情報を記録又は再生することができ、光透過層の厚さが異なる複数種類の情報記録媒体に対して、情報を記録又は再生する光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置に有用である。

１ 青紫レーザ光源
２ リレーレンズ
３ 偏光ビームスプリッタ
４ コリメートレンズ
６ １／４波長板
７ 回折レンズ
８ 対物レンズ
９ 対物レンズアクチュエータ
１１ ２波長レーザ光源
１２ 回折格子
１３ 平板型ビームスプリッタ
１４ コリメートレンズアクチュエータ
１５ 平板型ミラー
１６ １／４波長板
１８ 互換対物レンズ
２１ 検出ホログラム
２２ 検出レンズ
２３ 受光素子
２４ フロントモニタセンサ
２５ 回折格子付きミラー
３５ 波長選択ミラー
４０，４１ 光学ヘッド
５０ 光ディスク装置
５１ 光ディスク駆動部
５２ 制御部
１０１ 青紫レーザ光源
１０２ リレーレンズ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ コリメートレンズ
１０５ 平板型ミラー
１０６ １／４波長板
１０７ 回折レンズ
１０８ 対物レンズ
１０９ 対物レンズアクチュエータ
１１１ ２波長レーザ光源
１１２ 回折格子
１１３ 平板型ビームスプリッタ
１１４ コリメートレンズアクチュエータ
１１５ くさび型ミラー
１１６ １／４波長板
１１８ 互換対物レンズ
１２１ 検出ホログラム
１２２ 検出レンズ
１２３ 受光素子
１２４ フロントモニタセンサ
１４０ 光学ヘッド
５００ コンピュータ
５０１ 入力装置
５０２ 演算装置
５０３ 出力装置
６００ 光ディスクプレーヤ
６０１ デコーダ
６０２ 表示装置
７００ 光ディスクレコーダ
７０１ エンコーダ
７０２ デコーダ
７０３ 出力装置

Claims (3)

1. 第１の波長を有する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、
   前記第１の波長よりも大きい第２の波長を有する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、
   前記第２の波長よりも大きい第３の波長を有する第３のレーザ光を出射する第３の光源と、
   前記第１のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第１の平行平板ミラーと、
   前記第２のレーザ光および前記第３のレーザ光を、所定の割合で透過及び反射させる第２の平行平板ミラーと、
   前記第１の平行平板ミラーで反射された前記第１のレーザ光を、光透過層の厚さが異なる複数の情報記録面を備える第１の情報記録媒体の所定の情報記録面に収束させる第１の対物レンズと、
   前記第２の平行平板ミラーで反射された前記第２のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体とは異なる、光透過層の厚さが異なる複数の情報記録面を備える第２の情報記録媒体の情報記録面に収束させ、前記第２の平行平板ミラーで反射された前記第３のレーザ光を、前記第１の情報記録媒体および前記第２の情報記録媒体とは異なる第３の情報記録媒体の情報記録面に収束させる第２の対物レンズと、
   前記第１の光源と前記第１の平行平板ミラーとの間、かつ、前記第２の光源と前記第２の平行平板ミラーとの間に配置されるカップリングレンズと、
   前記カップリングレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動部とを備え、
   前記カップリングレンズは、光源側最大位置から対物レンズ側最大位置までを可動範囲とし、
   前記レンズ駆動部は、
   前記第１の情報記録媒体の複数の情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第１の情報記録媒体の前記光透過層の厚さおよび温度変化に対応して、前記カップリングレンズを前記可動範囲内の所定の位置に移動させ、
   前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も小さい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第１の位置に前記カップリングレンズを移動させ、
   前記第２の情報記録媒体の前記光透過層の厚さが最も大きい情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第２のレーザ光が収束光となる第２の位置に前記カップリングレンズを移動させ、
   前記第３の情報記録媒体の情報記録面に情報が記録又は再生される時に、前記第２の平行平板ミラーに入射する前記第３のレーザ光が発散光となる第３の位置に前記カップリングレンズを移動させ、
   前記第１の平行平板ミラーに入射する前記第１のレーザ光が略平行光となる前記カップリングレンズの位置を中立位置として、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記中立位置と前記対物レンズ側最大位置との間であり、前記第３の位置は、前記中立位置と前記光源側最大位置との間であり、
   前記中立位置と前記対物レンズ側最大位置との間隔が、前記中立位置と前記光源側最大位置との間隔よりも大きいことを特徴とする光学ヘッド。
2. 請求項１に記載の光学ヘッドと、
   情報記録媒体を回転駆動するモータと、
   前記光学ヘッドと前記モータとを制御する制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置。
3. 請求項２に記載の光ディスク装置と、
   前記光ディスク装置に記録する情報及び／又は前記光ディスク装置から再生された情報を処理する情報処理部とを備えることを特徴とする情報処理装置。

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