JPWO2008062698A1 - 光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

光ヘッド装置（１００）は、ＢＤ規格の光記録媒体とＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体とに対応した光ヘッド装置として構成される。倍率変化レンズ（１０５）は、凸レンズ（１０５ａ）、（凹レンズ１０５ｂ）、凸レンズ（１０５ｃ）を有する。倍率変換レンズ（１０５）は、各レンズが光軸方向に移動可能に構成され、凸レンズ（１０５ａ）から入射した光の径と、凸レンズ（１０５ｃ）から出射する光の径との比を、所定の比率で変換する機能を有する。倍率変換レンズ（１０５）は、ＢＤ規格のディスク（１０８）の記録再生に際しては、対物レンズ（１０７）に向けて、対物レンズの開口数０．８５に対応する径の光を出射し、ＨＤ ＤＶＤ規格のディスク（１０８）の記録再生に際しては、対物レンズの開口数０．６５に対応する径の光を出射する。

Description

本発明は、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置に関し、更に詳しくは、複数の規格の光記録媒体に対して記録・再生を行う光学式情報記録再生装置、及び、そのような光学式情報記録再生装置で用いられる光ヘッド装置に関する。

光記録媒体に対して、記録・再生を行う光学式情報記録再生装置が広く用いられている。光学式情報記録再生装置には、記録及び再生を行う記録再生装置と、再生のみを行う再生専用装置とがあるが、ここでは、これらをまとめて光学式情報記録再生装置と呼ぶ。光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の２乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は、光ヘッド装置における光源の波長に比例し、対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、光源の波長が短く、対物レンズの開口数が高いほど、集光スポットの径は小さくなる。

例えば、容量６５０ＭＢのＣＤ（コンパクトディスク）規格の光記録媒体に対しては、光源波長が７８０ｎｍ、対物レンズの開口数が０．４５の光ヘッド装置が用いられる。また、容量４．７ＧＢのＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスク）規格の光記録媒体に対しては、光源波長が６５０ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６の光ヘッド装置が用いられる。これに対し、近年、記録密度を更に高めた光記録媒体として、容量１５ＧＢ〜２０ＧＢのＨＤ ＤＶＤ（ハイデンシティディジタルバーサタイルディスク）規格や容量２３．３ＧＢ〜２７ＧＢのＢＤ（ブルーレイディスク）規格が提案されている。これら記録密度を高めた規格では、光源波長が短く、対物レンズの開口数が高い光ヘッド装置が用いられる。具体的には、光源の波長は双方の規格とも４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は、ＨＤ ＤＶＤ規格では０．６５、ＢＤ規格では０．８５である。光学式情報記録再生装置には、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体とＢＤ規格の光記録媒体のような、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対しても、記録や再生が可能であることが好ましく、複数の規格に対して互換の機能を有する光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置が望まれている。

ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体とＢＤ規格の光記録媒体との何れに対しても記録や再生を行うことができる光ヘッド装置としては、特許文献１に記載されたものがある。図１２は、特許文献１に記載された光ヘッド装置の構成を示している。この光ヘッド装置２００では、光源である半導体レーザ（ＬＤ）２０１から出射された光は、一部が回折光学素子２２７を０次光として透過し、液晶光学素子２２８を通り、対物レンズ２０７によって、光記録媒体であるディスク２０８上に集光される。ディスク２０８からの反射光は、対物レンズ２０７、液晶光学素子２２８を逆向きに通り、一部が回折光学素子２２７で±１次光として回折され、−１次回折光及び＋１次回折光は、それぞれ光検出器２１１ａ及び２１１ｂで受光される。

ＨＤ ＤＶＤ規格とＢＤ規格とでは、記録再生に用いる対物レンズの開口数が異なる。このため、光ヘッド装置を、双方の規格に対応させるためには、光記録媒体の種別に応じて、対物レンズの開口数を制御する必要がある。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体とＢＤ規格の光記録媒体とでは、保護層（カバー層）の厚みが異なる。具体的には、ＨＤ ＤＶＤ規格における保護層の厚みは０．６ｍｍであり、ＢＤ規格におけるカバー層の厚みは０．１ｍｍである。光記録媒体の保護層の厚みが変化すると、光記録媒体上の集光スポットに発生する球面収差が変化する。集光スポットに発生する球面収差が大きいと、集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。この記録再生特性の悪化を防ぐためには、保護層の厚さが変化しても集光スポットに球面収差が発生しないように、光記録媒体の種類に応じて球面収差を補正する必要がある。

球面収差の補正は、光記録媒体の種類に応じて対物レンズの倍率（対物レンズへの入射光の発散又は収束の度合いに相当）を変化させることにより行うことができる。図１２に示す光ヘッド装置２００では、対物レンズ２０７は、ＢＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズ２０７に第１の発散角を有する発散光を入射させたときに球面収差が補正されるように設計されている。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズ２０７に第２の発散角を有する発散光を入射させたときに球面収差が補正されるように設計されている。

液晶光学素子２２８は、光記録媒体の種類に応じた対物レンズの開口数の制御、及び、球面収差の補正を行う機能を有する。ディスク２０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合には、液晶光学素子２２８は、入射光をそのまま対物レンズ２０７側へ透過させる。これにより、対物レンズ２０７の開口数は、対物レンズ２０７自身の有効領域の径で決まる０．８５となる。また、液晶光学素子２２８からの出射光は、第１の発散角を有する発散光として対物レンズ２０７へ入射し、ＢＤ規格のディスク２０８に対して球面収差が補正される。

一方、ディスク２０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、液晶光学素子２２８は、対物レンズ２０７の開口数０．６５に相当する円形領域の内部への入射光に対しては凹レンズの働きをし、円形領域の外部の入射光に対しては入射光を全て回折させる働きをする。その結果、液晶光学素子２２８の円形領域の内部からの出射光は、第２の発散角を有する発散光として対物レンズ２０７へ入射し、円形領域の外部からの出射光は、対物レンズ２０７へ有効な光として入射しない。これにより、対物レンズ２０７の開口数は、液晶光学素子の円形領域の径で決まる０．６５となる。また、ＨＤ ＤＶＤ規格のディスク２０８に対して球面収差が補正される。

ここで、光記録媒体の保護層の厚さは、設計値に対してある程度のばらつきを有している。光記録媒体の保護層の厚みが設計値からずれていると、保護層の厚みのずれに起因する球面収差によって集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。球面収差は光源の波長に反比例し、対物レンズの開口数の４乗に比例するため、光源の波長が短く、対物レンズの開口数が高いほど、記録再生特性に対する保護層の厚みのずれのマージンは狭くなる。従って、記録密度を高めるために光源の波長を短くし、対物レンズの開口数を高くしたＨＤ ＤＶＤ規格やＢＤ規格に対応した光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置では、記録再生特性を悪化させないために、光記録媒体の保護層の厚みのずれに起因する球面収差を補正することが必要である。

光記録媒体の保護層の厚みのずれに起因する球面収差を補正することができる光ヘッド装置としては、特許文献２に記載されたものがある。図１３は、特許文献２に記載された光ヘッド装置の構成を示している。この光ヘッド装置３００では、光源である半導体レーザ３０１からの出射光は、円筒レンズ３２９により、断面形状が楕円形から円形に変換され、コリメータレンズ３０２によって平行光化される。その後、一部がビームスプリッタ３３０を透過して、凹レンズ３３１ａ及び凸レンズ３３１ｂを通り、対物レンズ３０７によって光記録媒体であるディスク３０８上に集光される。ディスク３０８からの反射光は、対物レンズ３０７、凸レンズ３３１ｂ、凹レンズ３３１ａを逆向きに通り、一部がビームスプリッタ３３０で反射され、円筒レンズ３０９、凸レンズ３１０を通り、光検出器３１１で受光される。

光記録媒体の保護層の厚みのずれに起因する球面収差の補正は、保護層の厚みのずれ量に応じて、対物レンズ３０７の倍率を変化させることで行うことができる。対物レンズ３０７は、ディスク３０８の保護層の厚みが設計通りである場合には、平行光を入射したときに球面収差が補正されるように設計されている。凹レンズ３３１ａ及び凸レンズ３３１ｂは、保護層の厚みのずれに起因する球面収差を補正するために使用する。ディスク３０８の保護層の厚みが設計通りであるときには、凹レンズ３３１ａと凸レンズ３３１ｂとの間の間隔を所定の設計値として、対物レンズ３０７に対して平行光を入射する。これにより、球面収差が補正される。

ディスク３０８の保護層の厚みが設計値よりも薄い場合には、凹レンズ３３１ａと凸レンズ３３１ｂとの間隔を、保護層の厚みのずれに依存した量だけ、所定の設計値よりも広くする。これにより、対物レンズ３０７への入射光は、保護層の厚みのずれに応じた収束角を有する収束光となる。また、ディスク３０８の保護層の厚みが設計値よりも厚い場合には、凹レンズ３３１ａと凸レンズ３３１ｂとの間隔を、保護層の厚みのずれに依存した量だけ、所定の設計値よりも狭くする。これにより、対物レンズ３０７への入射光は、保護層の厚みのずれに応じた発散角を有する発散光となる。このようにすることで、保護層の厚みのずれに起因する球面収差が補正される。

凹レンズ３３１ａと凸レンズ３３１ｂとの間隔は、凹レンズ３３１ａ、凸レンズ３３１ｂの何れか一方のみを光軸方向に移動させることで変更できる。これに対して、図１３に示す光ヘッド装置３００は、凹レンズ３３１ａと凸レンズ３３１ｂの双方を、光軸方向に移動させる機構を備えている。このようにすることで、凹レンズ３３１ａ、凸レンズ３３１ｂの何れか一方を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正でき、他方を光軸方向へ移動させることにより、対物レンズ３０７の光軸に垂直な方向へのシフトに起因するコマ収差の補正を行うことができる。

なお、ディスク３０８の保護層厚ずれに起因する球面収差、及び、対物レンズ３０７の光軸に垂直な方向へのシフトに起因するコマ収差の補正を行う際の凹レンズ３３１ａ、凸レンズ３３１ｂの移動量は、通常±１００μｍ程度と小さい。このため、凹レンズ３３１ａ、凸レンズ３３１ｂを光軸方向に移動しても、対物レンズ３０７への入射光のビーム径は、実質的に変化しない。
特開平１０−９２００３号公報 特開２００５−２９３７７５号公報

図１２に示す光ヘッド装置２００では、ディスク２０８がＢＤ規格の光記録媒体であるときには、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ２０７の有効領域の内部に入射した光である。一方、ディスク２０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるときには、記録再生に寄与する有効な光は、液晶光学素子２２８の円形領域の内部に入射した光である。何れの場合も、対物レンズ２０７の開口数に対応した回折限界の集光スポットを得るために、対物レンズ２０７の開口数に相当する領域の内部の全面に光を入射させる。このとき、液晶光学素子２２８の円形領域の径は、対物レンズ２０７の有効領域の径よりも小さいため、ＨＤ ＤＢＤ規格の光記録媒体に対して記録再生に寄与する有効な光の量（有効光量）は、ＢＤ規格の光記録媒体での有効光量に比して少ない。すなわち、光ヘッド装置２００では、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対する光利用効率が、ＢＤ規格の光記録媒体に対する光利用効率に比して低いという問題がある。このため、光ヘッド装置２００を用いた記録再生装置では、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対し、再生を行うために必要な有効光量を得ることはできるが、記録を行うために必要な有効光量を得ることができない。

図１３に示す光ヘッド装置３００では、凹レンズ３１１ａと凸レンズ３３１ｂとの間隔を調整することで、保護層の厚みのずれに起因した球面収差を補正するものであり、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体と、ＢＤ規格の光記録媒体との双方に対応した光ヘッド装置としては構成されてない。また、凹レンズ３１１ａと凸レンズ３３１ｂとの間隔を調整し、対物レンズ３０７への入射光を、発散光、平行光、収束光とすることでは、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対する光利用効率が悪いという上記問題を解消することはできない。

発明の概要

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対して記録再生を行う際に、何れの規格の光記録媒体に対しても高い光利用効率を得ることができる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、記録・再生に用いる光学条件が相互に異なる複数種類の光記録媒体の記録・再生に用いられる光ヘッド装置であって、光源と、前記光源からの光を集光し、トラックを有する光記録媒体上に集光スポットを形成する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記対物レンズに入射する光の径を変化させる機能を有する機能レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備え、使用する光記録媒体に対応して、前記機能レンズが制御され、前記対物レンズに入射する光ビームの径が制御されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

本発明の光学式情報記録再生装置は、上記本発明の光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第１の回路ブロックと、前記光検出器からの出力に基づいて、前記光記録媒体に記録されたＲＦ信号を検出する第２の回路ブロックと、使用する光記録媒体の種別に応じて前記光ビームの径が変化するように前記機能レンズを駆動する第３の回路ブロックと、前記光検出器からの出力に基づいて前記集光スポットの前記トラックに対する光軸方向の位置ずれを表すフォーカス誤差信号、及び、光軸に垂直な面内でトラックに垂直な方向の位置ずれを表すトラック誤差信号を検出し、前記対物レンズを、前記フォーカス誤差信号及び前記トラック誤差信号に基づいて駆動する第４の回路ブロックとを有することを特徴とする。

本発明の上記、及び、他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。

本発明の第１実施形態例の光ヘッド装置の構成を示すブロック図。 図２Ａ及び２Ｂは、図１における液晶光学素子の断面構造を示す断面図。 図３Ａ及び３Ｂは、倍率変換レンズの第１の実施例を示す断面図。 図４Ａ及び４Ｂは、倍率変換レンズの第２の実施例を示す断面図。 図１に示す光ヘッド装置を含む光学式情報記録再生装置の構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態例の光ヘッド装置の構成を示すブロック図。 図６に示す光ヘッド装置を有する光学式情報記録再生装置の構成を示すブロック図。 倍率変換レンズの第３の実施例を示す断面図。 倍率変換レンズの第４の実施例を示す断面図。 本発明の第３実施形態例の光ヘッド装置の構成を示すブロック図。 図１１Ａ及び１１Ｂは、コリメータレンズの実施例を示す断面図。 特許文献１に記載された光ヘッド装置の構成を示すブロック図。 特許文献２に記載された光ヘッド装置の構成を示すブロック図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態例の光ヘッド装置の構成を示している。光ヘッド装置１００は、半導体レーザ１０１、コリメータレンズ１０２、回折光学素子１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、倍率変換レンズ１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７、円筒レンズ１０９、凸レンズ１１０、光検出器１１１、及び、液晶光学素子１１２を有する。光ヘッド装置１００は、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体とＢＤ規格の光記録媒体との何れに対しても記録や再生を行うことができる光ヘッド装置として構成される。

倍率変換レンズ１０５は、対物レンズ１０７に入射する光の径を変化させる機能を有するレンズ径として構成される。倍率変換レンズ１０５は、光源である半導体レーザ１０１側から入射する光ビームの径と、対物レンズ１０７側に出射する光ビームの径とを変化させる機能を有する。倍率変換レンズ１０５は、凸レンズとして機能するレンズ群、凹レンズとして機能するレンズ群、及び、凸レンズとして機能するレンズ群の３つのレンズ群から成る。各レンズ群は、１枚のレンズで構成されている。すなわち、凸レンズとして機能するレンズ群は、１枚の凸レンズ１０５ａで構成され、凹レンズとして機能するレンズ群は、１枚の凹レンズ１０５ｂで構成され、凸レンズとして機能するレンズ群は、１枚の凸レンズ１０５ｃで構成されている。

半導体レーザ１０１は、光源として構成される。コリメータレンズ１０２は、半導体レーザ１０１が出射する光を平行光化する。回折光学素子１０３は、コリメータレンズ１０２で平行光化された光を入射し、入射した光を、メインビームである０次光、サブビームである±１次光の３つの光に分割する。これらの光は、偏光ビームスプリッタ１０４にＰ偏光として入射し、偏光ビームスプリッタ１０４を、ほとんど全て透過する。倍率変換レンズ１０５は、偏光ビームスプリッタ１０４を透過した光を入射し、光スポット径を所定の倍率で変換して出射する。この倍率変換レンズ１０５の動作については後述する。

液晶光学素子１１２は、光記録媒体の種類に応じた対物レンズの開口数の制御及び球面収差の補正を行う機能を有する。倍率変換レンズ１０５を出射し、液晶光学素子１１２を通過した光は、１／４波長板１０６によって直線偏光から円偏光に変換されて対物レンズ１０７に入射し、対物レンズ１０７により、光記録媒体であるディスク１０８上に集光される。対物レンズ１０７は、ＢＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズ１０７に平行光を入射させたときに球面収差が補正され、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズ１０７に所定の発散角を有する発散光を入射させたときに球面収差が補正されるように設計されている。

ディスク１０８で反射されたメインビームの反射光、及び、サブビームの反射光は、対物レンズ１０７を逆向きに通り、１／４波長板１０６によって円偏光から、往路とは偏光方向が直交した方向の直線偏光に変換され、液晶光学素子１１２を逆向きに通る。その後、倍率変換レンズ１０５を通り、偏光ビームスプリッタ１０４にＳ偏光として入射し、ほとんど全てが反射して円筒レンズ１０９に向かう。ディスク１０８からの反射光は、円筒レンズ１０９及び凸レンズ１１０を介して、光検出器１１１に入射し、光検出器１１１の受光部にて電気信号に変換される。光ヘッド装置１００では、光検出器１１１の受光部からの出力に基づいて、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及び、ディスク１０８に記録されたＲＦ信号が検出される。フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により検出され、トラック誤差信号は、公知の位相差法又は差動プッシュプル法により検出される。

図２Ａ及び２Ｂは、液晶光学素子１１２の断面構造を示している。液晶光学素子１１２は、３枚のガラス基板１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃを有する。ガラス基板１１３ａ、１１３ｂの間には、液晶高分子１１４ａ及び充填剤１１５ａが封入されており、ガラス基板１１３ｂ、１１３ｃの間には、液晶高分子１１４ｂ及び充填剤１１５ｂが封入されている。液晶高分子１１４ａと充填剤１１５ａとの境界、及び、液晶高分子１１４ｂと充填剤１１５ｂとの境界には、対物レンズ１０７の開口数０．６５に相当する円形領域の内部において、液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの側に凸となり、充填剤１１５ａ、１１５ｂの側に凹となるレンズ面が形成されており、円形領域の外部においては回折格子面が形成されている。この円形領域の径は、対物レンズ１０７の有効領域の径の約半分である。

液晶高分子１１４ａ、１１４ｂは、一軸の屈折率異方性を有する。液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの常光に対する屈折率をｎｏ、異常光に対する屈折率をｎｅとするとき、ｎｏ＜ｎｅであるとする。また、充填剤１１５ａ、１１５ｂの屈折率は、液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの常光に対する屈折率ｎｏと等しいとする。図２Ａ及び２Ｂでは図示を省略するが、ガラス基板１１３ａの液晶高分子１１４ａ側の面、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ａ側の面、ガラス基板１１３ｃの液晶高分子１１４ｂ側の面、及び、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ｂ側の面には、それぞれ液晶高分子を駆動するための電極が形成されている。

液晶光学素子１１２は、ＢＤ規格のディスク１０８の記録・再生に際しては、ガラス基板１１３ａの液晶高分子１１４ａ側の面と、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ａ側の面との間、及び、ガラス基板１１３ｃの液晶高分子１１４ｂ側の面と、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ｂ側の面との間に、それぞれ所定の電圧が印加される。電圧を印加した状態では、図２Ａに示すように、液晶高分子１１４ａ及び液晶高分子１１４ｂの長手方向は、入射光の光軸方向と平行になり、入射光に対する液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの屈折率は、入射光の偏光方向によらずｎｏとなる。

上記状態では、液晶高分子１１４ａと充填剤１１５ａとの境界、及び、液晶高分子１１４ｂと充填剤１１５ｂとの境界のレンズ面は、入射光に対してレンズとして作用せず、回折格子面は入射光に対して回折格子として作用しない。すなわち、液晶光学素子１１２は、入射光の偏光方向によらず、入射光に対して何の働きもしない。その結果、倍率交換レンズ１０５から平行光として出射し、液晶光学素子１１２に入射した往路の光は、液晶光学素子１１２から平行光として出射し、対物レンズ１０７へ入射する。逆に、対物レンズ１０７側から平行光として液晶光学素子１１２に入射する復路の光は、液晶光学素子１１２を平行光として出射し、倍率変換レンズ１０５へ入射する。これにより、往路の光、及び、復路の光は、何れもディスク１０８に対して球面収差が補正される。このとき、対物レンズ１０７の開口数は、対物レンズ自身の有効領域の径で決まる０．８５となる。

一方、液晶光学素子１１２は、ＨＤ ＤＶＤ規格のディスク１０８の記録・再生に際しては、ガラス基板１１３ａの液晶高分子１１４ａ側の面と、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ａ側の面との間、及び、ガラス基板１１３ｃの液晶高分子１１４ｂ側の面と、ガラス基板１１３ｂの充填剤１１５ｂ側の面との間に、電圧は印加されない。電圧を印加しない状態では、図２Ｂに示すように、液晶高分子１１４ａの長手方向は、入射光の光軸に垂直で紙面に平行な方向となり、液晶高分子１１４ｂの長手方向は、入射光の光軸に垂直で紙面に垂直な方向となる。この状態では、入射光の偏光方向が紙面に平行な場合、入射光に対する液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの屈折率は、それぞれｎｅ、ｎｏとなり、入射光の偏光方向が紙面に垂直な場合には、入射光に対する液晶高分子１１４ａ、１１４ｂの屈折率は、それぞれｎｏ、ｎｅとなる。

上記状態では、入射光の偏光方向が紙面に平行な場合には、液晶分子１１４ａと充填剤１１５ａとの境界に形成されたレンズ面は、入射光に対して凹レンズとして作用し、回折格子面は、入射光に対して入射光を全て回折させる回折格子として作用する。また、液晶高分子１１４ｂと充填剤１１５ｂとの境界に形成されたレンズ面は、入射光に対してレンズとして作用せず、回折格子面は、入射光に対して回折格子として作用しない。一方、入射光の偏光方向が紙面に垂直な場合には、液晶分子１１４ｂと充填剤１１５ｂとの境界に形成されたレンズ面は、入射光に対して凹レンズとして作用し、回折格子面は、入射光に対して入射光を全て回折させる回折格子として作用する。また、液晶高分子１１４ａと充填剤１１５ａとの境界に形成されたレンズ面は、入射光に対してレンズとして作用せず、回折格子面は、入射光に対して回折格子として作用しない。すなわち、液晶光学素子１１２は、入射光の偏光方向が紙面に平行な場合、紙面に垂直な場合の何れも、対物レンズ１０７の開口数０．６５に相当する円形領域の内部への入射光に対しては凹レンズの働きをし、円形領域の外部への入射光に対しては、入射光を全て回折する働きをする。その結果、倍率変換レンズ１０５側から平行光として液晶光学素子１１２に入射する往路の光は、偏光方向が紙面に平行な方向であるとすると、円形領域の内部においては液晶光学素子１１２から所定の発散角を有する発散光として対物レンズ１０７側に出射し、円形領域の外部においては液晶光学素子１１２から回折光として出射し、対物レンズ１０７へ有効な光として入射しない。逆に、対物レンズ１０７側から所定の収束角を有する収束光として液晶光学素子１１２に入射する復路の光は、偏光方向が紙面に垂直な方向であるとすると、円形領域の内部においては液晶光学素子１１２から平行光として倍率変換レンズ１０５側に出射し、円形領域の外部においては液晶光学素子１１２から回折光として出射し、倍率変換レンズ１０５へ有効な光として入射しない。これにより、往路の光、及び、復路の光は、何れもディスク１０８に対して球面収差が補正される。このとき、対物レンズ１０７の開口数は、液晶光学素子１１２の円形領域の径で決まる０．６５となる。

倍率変換レンズ１０５について説明する。倍率変換レンズ１０５は、凸レンズ１０５ａ、凹レンズ１０５ｂ、凸レンズ１０５ｃの３つのレンズで構成されており、凸レンズ１０５ａと凹レンズ１０５ｂとの間の間隔、及び、凹レンズ１０５ｂと凸レンズ１０５ｃとの間の間隔を制御することで、入射光の光ビーム径と出射光の光ビーム径との比率を変換する。以下では、偏光ビームスプリッタ１０４側から凸レンズ１０５ａに入射する光の径と、凸レンズ１０５ｃから対物レンズ１０７側へ出射する光の径との比を、倍率変換レンズ１０５の倍率として定義する。

ここで、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７の有効領域の内部に入射した光である。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、記録再生に寄与する有効な光は、液晶光学素子１１２の円形領域の内部に入射した光である。そこで、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体であるときには、倍率変換レンズ１０５の倍率を、凸レンズ１０５ｃから対物レンズ１０７側へ向け出射する光の径が、対物レンズ１０７の有効領域の径に対応した径となるように制御する。また、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるときには、倍率変換レンズ１０５の倍率を、凸レンズ１０５ｃから液晶光学素子１１２側に向けて出射する光の径が、液晶光学素子１１２の円形領域の径に対応した径となるように制御する。ＢＤ規格の光記録媒体を用いるときの倍率変換レンズ１０５の倍率と、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体を用いるときの倍率変換レンズ１０５の倍率との比は、対物レンズ１０７の有効領域の径と、液晶光学素子１１２の円形領域の径との比とほぼ等しくなるように設定される。

図３Ａ及び３Ｂに、倍率変換レンズの第１の実施例を示す。この例では、凸レンズ１０５ａへ入射するビームの径は４ｍｍである。対物レンズ１０７の有効領域の径は４ｍｍ、液晶光学素子１１２の円形領域の径は２ｍｍであるとする。凸レンズ１０５ａ及び１０５ｃの焦点距離を１８ｍｍ、凹レンズ１０５ｂの焦点距離を−５ｍｍとする。なお、説明の簡略化のために各レンズの厚みは無視できるものとする。倍率変換レンズ１０５を構成する凸レンズ１０５ａと、凹レンズ１０５ｂとの間隔をＬ１とし、凹レンズ１０５ｂと凸レンズ１０５ｃとの間隔をＬ２とする。本実施例においては、凸レンズ１０５ａの位置を固定し、凹レンズ１０５ｂ及び凸レンズ１０５ｃを光軸方向に駆動可能として、間隔Ｌ１、Ｌ２を変更するものとする。

図３Ａに示すように、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を、Ｌ１＝８ｍｍ、Ｌ２＝８ｍｍとすると、凸レンズ１０５ａに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｃから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｃから出射する光ビームの径は４ｍｍとなる。つまり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「１」である。ＢＤ規格の光記録媒体を用いるときには、凸レンズ１０５ａに入射する光の径が４ｍｍで、対物レンズ１０７の有効領域の径が４ｍｍであるので、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を図３Ａに示すように制御して倍率を「１」に制御し、対物レンズ１０７に、対物レンズの有効領域の径に対応した４ｍｍの径の光ビームが入射するようにする。

図３Ｂに示すように、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を、Ｌ１＝１０．５ｍｍ、Ｌ２＝３ｍｍとすると、凸レンズ１０５ａに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｃから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｃから出射する光ビームの径は２ｍｍとなる。つまり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「０．５」となる。ＨＤ ＤＶＤ規格の光記憶媒体を用いるときには、凸レンズ１０５ａに入射する光の径が４ｍｍで、液晶光学素子１１２の円形領域の径が２ｍｍであるので、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を図３Ｂに示すように制御して倍率を「０．５」に制御し、液晶光学素子１１２に、液晶光学素子の円形領域に対応した２ｍｍの径の光ビームが入射するようにする。

光ヘッド装置は、記録・再生に際して、ディスク１０８の種別に応じて倍率変換レンズ１０５の倍率を変化させ、記録・再生の対象となるディスク１０８に対して、光利用効率が高くなるようにする。具体的には、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体のときには、倍率変換レンズ１０５におけるレンズ間の間隔Ｌ１、Ｌ２を８ｍｍ、８ｍｍとして（図３Ａ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」にする。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるときには、倍率変換レンズ１０５におけるレンズ間の間隔Ｌ１、Ｌ２を１０．５ｍｍ、３ｍｍとして（図３Ｂ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「０．５」にする。このようにすることで、何れの規格の光記録媒体に対して記録や再生を行う場合にも、高い光利用効率が得られる。

図４Ａ及び４Ｂは、倍率変換レンズ１０５の第２の実施例を示している。この例では、凸レンズ１０５ａへ入射するビームの径は２ｍｍである。本実施例においても、対物レンズ１０７の有効領域の径は４ｍｍで、液晶光学素子の円形領域の径は２ｍｍであるとする。また、凸レンズ１０５ａ及び１０５ｃの焦点距離は、上記実施例と同様に１８ｍｍとし、凹レンズ１０５ｂの焦点距離は−５ｍｍとする。説明の簡略化のために、各レンズの厚みは、無視できるものとする。

図４Ａに示すように、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｌ２＝１０．５ｍｍとすると、凸レンズ１０５ａに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｃから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｃから出射する光ビームの径は４ｍｍとなる。つまり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「２」となる。ＢＤ規格の光記録媒体を用いるときには、凸レンズ１０５ａに入射する光の径が２ｍｍで、対物レンズ１０７の有効領域の径が４ｍｍであるので、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を図４Ａに示すように制御して倍率を「２」に制御し、対物レンズ１０７に、４ｍｍの径の光ビームが入射するようにする。

図４Ｂに示すように、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を、Ｌ１＝８ｍｍ、Ｌ２＝８ｍｍとすると、凸レンズ１０５ａに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｃから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｃから出射する光ビームの径は２ｍｍとなる。つまり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「１」となる。ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体を用いるときには、凸レンズ１０５ａに入射する光の径が２ｍｍで、対物レンズ１０７の有効領域の径が２ｍｍであるので、倍率変換レンズ１０５の各レンズの間隔を図４Ｂに示すように制御して倍率を「１」に制御し、対物レンズ１０７に、２ｍｍの径の光ビームが入射するようにする。

本実施例では、光ヘッド装置は、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体のときには、倍率変換レンズ１０５におけるレンズ間の間隔Ｌ１、Ｌ２を３ｍｍ、１０．５ｍｍとして（図４Ａ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「２」にする。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるときには、倍率変換レンズ１０５におけるレンズ間の間隔Ｌ１、Ｌ２を８ｍｍ、８ｍｍとして（図４Ｂ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」にする。このようにすることにより、何れの規格の光記録媒体に対して記録や再生を行う場合にも、高い光利用効率が得られる。

第１及び第２の実施例では、倍率変換レンズ１０５を構成するレンズのうち、凸レンズ１０５ａの位置を固定し、凹レンズ１０５ｂ及び凸レンズ１０５ｃを光軸方向に移動して倍率を変化させるものとする。レンズを光軸方向に移動する機構としては、ステップモータやＩＤＭ（スムーズインパクトドライブメカニズム）を用いることができる。各レンズ間の間隔は、凹レンズ１０５ｂを固定して、凸レンズ１０５ａ及び１０５ｃを光軸方向に移動することで調整してもよく、凸レンズ１０５ｃを固定して、凸レンズ１０５ａ及び凹レンズ１０５ｂを光軸方向に移動することで調整してもよい。第１及び第２の実施例では、倍率変換レンズ１０５を構成するレンズの枚数を、必要最低限の３枚に抑えており、このような構成とすることで、レンズ自身のコストを抑えることができる。

図５に、図１に示す光ヘッド装置１００を含む光学式情報記録再生装置の構成を示す。光学式情報記録再生装置１０は、光ヘッド装置１００に加えて、変調回路１１６、記録信号生成回路１１７、半導体レーザ（ＬＤ）駆動回路１１８、増幅回路１１９、再生信号処理回路１２０、復調回路１２１、ディスク判別回路１２２、倍率変換レンズ駆動回路１２３、液晶光学素子駆動回路１２４、誤差信号生成回路１２５、及び、対物レンズ駆動回路１２６を有する。

変調回路１１６は、ディスク１０８に記録すべき記録データを、所定の変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１１７は、変調回路１１６で変調された信号を基に、記録ストラテジに従って、半導体レーザ１０１を駆動するための信号を生成する。半導体レーザ駆動回路１１８は、記録信号生成回路１１７にて生成された記録信号に基づいて、半導体レーザ１０１に記録信号に応じた電流を供給し、半導体レーザ１０１を駆動する。これにより、ディスク１０８への記録が行われる。半導体レーザ駆動回路１１８は、光源を駆動する第１の回路ブロックに相当する。

増幅回路１１９は、光検出器１１１の各受光部からの出力を増幅する。再生信号処理回路１２０は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、ディスク１０８に記録されたＲＦ信号を生成し、これに対して、波形等価及び２値化を行う。復調回路１２１は、再生信号処理回路１２０で２値化された信号を、所定の復調規則に従って復調する。これにより、ディスク１０８からの再生データの再生が行われる。増幅回路１１９、再生信号処理回路１２０、及び、復調回路１２１は、光検出器１１１からの出力に基づいて、光記録媒体に記録されたＲＦ信号を検出する第２の回路ブロックに相当する。

ディスク判別回路１２２は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、ディスク１０８が、ＢＤ規格の光記録媒体、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の何れであるかを判別する。倍率変換レンズ駆動回路１２３は、ディスク判別回路１２２で判別されたディスク１０８の種別に応じて、倍率変換レンズ１０５の倍率が所定の値となるように、倍率変換レンズ１０５を駆動する。具体的には、ステップモータやＳＩＤＭへ電流を供給し、各レンズ間の間隔を制御して、倍率を所定の値に設定する。倍率変換レンズ駆動回路１２３は、レンズを駆動する第３の回路ブロックに相当する。

液晶光学素子駆動回路１２４は、ディスク判別回路１２２で判別されたディスク１０８の種別に応じて、液晶光学素子１１２を駆動する。具体的には、ディスク１０８の種別に応じて液晶光学素子１１２へ供給する電圧を制御し、液晶光学素子１１２の倍率及び開口数を、ディスク１０８の種別に応じた値に制御する。

誤差信号生成回路１２５は、増幅回路１１９にて増幅された信号に基づいて、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路１２６は、誤差信号生成回路１２５によって生成された誤差信号に基づいて、対物レンズ１０７を駆動する。具体的には、対物レンズ１０７を駆動するためのアクチュエータに、誤差信号に応じた電流を供給し、対物レンズ１０７を駆動する。増幅回路１１９、誤差信号生成回路１２５、及び、対物レンズ駆動回路１２６は、光検出器１１１からの出力に基づいて誤差信号を検出し、対物レンズを誤差信号に基づいて駆動する第４の回路を含んでいる。

図５では図示を省略しているが、光学式情報記録再生装置１０は、ポジショナ制御回路と、スピンドル制御回路を含んでいる。ポジショナ制御回路は、光ヘッド装置全体を、図示しないモータによりディスク１０８の半径方向に移動する。スピンドル制御回路は、図示しないスピンドルモータを駆動し、ディスク１０８の回転制御を行う。これらにより、フォーカス、トラック、ポジショナ、スピンドルのサーボが行われる。変調回路１１６から半導体レーザ駆動回路１１８までのデータ記録に関わる回路、増幅回路１１９から復調回路１２１までのデータ再生に関わる回路、増幅回路１１９から倍率変換レンズ駆動回路１２３、液晶光学素子駆動回路１２４までの互換に関わる回路、及び、増幅回路１１９から対物レンズ駆動回路１２６までのサーボに関わる回路は、図示しないコントローラによって制御される。

本実施形態例では、倍率変換レンズ１０５を用い、対物レンズ１０７に、使用する光記録媒体の種別に対応した径の光が入射するように、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御する。具体的には、ＢＤ規格の光記録媒体では、記録再生に寄与する光は、対物レンズ１０７の有効領域の内部に入射した光になるので、対物レンズ１０７に、有効領域の径に対応した光が入射するように、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御する。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体では、記録再生に寄与する光は、液晶光学素子１１２の円形領域の内部に入射した光になるので、液晶光学素子１１２に、円形領域の径に対応した光が入射するように、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御する。このようにすることで、記録再生に寄与しない無駄な光を減らすことができ、記録再生に用いる光学特性が異なる複数の光記録媒体の何れに対しても、光利用効率を高めることができる。

図６は、本発明の第２実施形態例の光ヘッド装置の構成を示している。本実施形態例の光ヘッド装置１００ａは、対物レンズ１０７を２つ備える。対物レンズ１０７のうちの一方（対物レンズ１０７ａ）は、ＢＤ規格の光記録媒体の記録再生に用いられる対物レンズであり、他方（対物レンズ１０７ｂ）は、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の記録再生に用いられる光記録媒体である。対物レンズ１０７ａは、入射光が平行光として入射した際に、ＢＤ規格の光記録媒体に対して球面収差が補正されるように設計されている。また、対物レンズ１０７ｂは、入射光が平行光として入射した際に、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対して球面収差が補正されるように設計されている。

光源である半導体レーザ１０１からの出射光は、コリメータレンズ１０２で平行光化され、回折光学素子１０３により、メインビームである０次光、サブビームである±１次回折光の３つの光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ１０４にＰ偏光として入射してほとんど全てが透過し、凸レンズ１０５ａ、凹レンズ１０５ｂ、凸レンズ１０５ｃで構成される倍率変換レンズ１０５を通り、１／４波長板１０６によって直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１０７により光記録媒体であるディスク１０８上に照射される。対物レンズ１０７として、２つの対物レンズ１０７ａ、１０７ｂのうちの何れを用いるかは、ディスク１０８の種別に応じて選択される。

ディスク１０８で反射されたメインビームの反射光、及び、サーブビームの反射光は、対物レンズ１０７を逆向きに通り、１／４波長板１０６によって円偏光から、往路とは偏光方向が直交した直線偏光に変換され、倍率変換レンズ１０５を逆向きに通り、偏光ビームスプリッタ１０４にＳ偏光として入射し、偏光ビームスプリッタ１０４でほとんど全てが反射され、円筒レンズ１０９及び凸レンズ１１０を通り、光検出器１１１で検出される。光検出器１１１の受光部からの出力に基づいて、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及び、ディスク１０８に記録されたＲＦ信号が検出される。フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により検出され、トラック誤差信号は、公知の位相差法又は差動プッシュプル法により検出される。

図６では図示を省略しているが、光ヘッド装置は、使用する対物レンズ１０７を、対物レンズ１０７ａと対物レンズ１０７ｂとの間で切り替える対物レンズ切替え機構を有している。ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合には、対物レンズ切替え機構を駆動して対物レンズ１０７ａを、光路中に配置する。倍率変換レンズ１０５から平行光として出射した往路の光は、対物レンズ１０７ａに平行光として入射し、逆に、対物レンズ１０７ａから平行光として出射した復路の光は、倍率変換レンズ１０５へ平行光として入射する。これにより、往路の光及び復路の光は、何れもディスク１０８に対して球面収差が補正される。このときの対物レンズ１０７ａの開口数は、対物レンズ１０７ａ自身の有効領域の径で決まる０．８５となる。

ディスク１０８が、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、対物レンズ切替え機構は、対物レンズ１０７ｂを光路中に配置する。この場合も、倍率変換レンズ１０５から平行光として出射した往路の光は、対物レンズ１０７ｂに平行光として入射し、逆に、対物レンズ１０７ｂから平行光として出射した復路の光は、倍率変換レンズ１０５へ平行光として入射する。これにより、往路の光及び復路の光は、何れもディスク１０８に対して球面収差が補正される。このときの対物レンズ１０７ｂの開口数は、対物レンズ１０７ｂ自身の有効領域の径で決まる０．６５となる。

倍率変換レンズ１０５の倍率は、光記録媒体の種別に応じて、凸レンズ１０５ｃから、対物レンズ１０７ａ、１０７ｂの有効領域の径に対応した径の光ビームが出射するように制御する。倍率変換レンズ１０５は、ＢＤ規格のディスク１０８を用いるときには、対物レンズ１０７ａの有効領域の径に対応した径の光ビームを出射する倍率に制御され、ＨＤ ＤＶＤ規格のディスク１０８を用いるときには、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径に対応した径の光ビームを出射する倍率に制御される。ＢＤ規格の光記録媒体を用いるときの倍率変換レンズ１０５の倍率と、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体を用いるときの倍率変換レンズ１０５の倍率との比は、対物レンズ１０７ａの有効領域の径と、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径との比にほぼ等しくなるように設定される。

本実施形態例においても、倍率変換レンズ１０５として、第１及び第２の実施例として説明したものを用いることができる。対物レンズ１０７ａの有効領域の径は４ｍｍで、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径は２ｍｍであるとする。この場合、凸レンズ１０５ａに入射する光の径が４ｍｍのときには、ＢＤ規格の光記録媒体に対しては、凸レンズ１０５ａと凹レンズ１０５ｂとの間隔Ｌ１、及び、凹レンズ１０５ｂと凸レンズ１０５ｃとの間隔Ｌ２をそれぞれ８ｍｍに制御し（図３Ａ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」にして、倍率変換レンズ１０５から、対物レンズ１０７ａの有効領域の径４ｍｍに対応した光を出射する。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対しては、間隔Ｌ１及びＬ２をそれぞれ１０．５ｍｍ、３ｍｍに制御し（図３Ｂ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「０．５」にして、倍率変換レンズ１０５から、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径２ｍｍに対応した光を出射する。

凸レンズ１０５ａに入射する光の径２ｍｍであるときには、ＢＤ規格の光記録媒体に対しては、凸レンズ１０５ａと凹レンズ１０５ｂとの間隔Ｌ１、及び、凹レンズ１０５ｂと凸レンズ１０５ｃとの間隔Ｌ２をそれぞれ３ｍｍ、１０．５ｍｍに制御し（図４Ａ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「２」にして、倍率変換レンズ１０５から、対物レンズ１０７ａの有効領域の径４ｍｍに対応した光を出射する。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対しては、間隔Ｌ１Ｌ２をそれぞれ８ｍｍに制御し（図４Ｂ）、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」にして、倍率変換レンズ１０５から、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径２ｍｍに対応した光を出射する。

ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７ａの有効領域の内部に入射した光である。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７ｂの有効領域の内部に入射した光である。光ヘッド装置は、倍率変換レンズ１０５の倍率を、ディスク１０８の種別に応じて変化させ、使用する対物レンズ１０７の有効領域の径に応じた光を、倍率変換レンズ１０５から出射する。ディスク１０８の種別に応じて、対物レンズ１０７を使い分ける場合には、使用する対物レンズ１０７の有効領域の径に応じて倍率変換レンズ１０５の倍率を設定し、倍率変換レンズ１０５から、対物レンズ１０７の有効領域の径に応じた光を出射することで、何れの規格の光記録媒体に対しても、光利用効率を高くすることができる。

図７に、図６に示す光ヘッド装置１００ａを有する光学式情報記録再生装置の構成を示す。光学式情報記録再生装置１０ａは、光ヘッド装置１００ａに加えて、変調回路１１６、記録信号生成回路１１７、半導体レーザ駆動回路１１８、増幅回路１１９、再生信号処理回路１２０、復調回路１２１、ディスク判別回路１２２、倍率変換レンズ駆動回路１２３、誤差信号生成回路１２５、及び、対物レンズ駆動回路１２６を有する。

本実施形態例の光学式情報記録再生装置１０ａは、図５に示す第１実施形態例の光学式情報記録再生装置１０から、液晶光学素子駆動回路１２４を省いた構成である。変調回路１１６から半導体レーザ駆動回路１１８までのデータ記録に関わる回路の動作、及び、増幅回路１１９から復調回路１２１までのデータ再生に関わる回路の動作は、第１実施形態例の光学式情報記録再生装置１０と同様である。

ディスク判別回路１２２は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、ディスク１０８が、ＢＤ規格の光記録媒体、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の何れであるかを判別する。倍率変換レンズ駆動回路１２３は、ディスク判別回路１２２で判別されたディスク１０８の種別に応じて、倍率変換レンズ１０５の倍率が所定の値となるように、倍率変換レンズ１０５を駆動する。具体的には、ステップモータやＳＩＤＭへ電流を供給し、各レンズ間の間隔を制御して、倍率を所定の値に設定する。

対物レンズ駆動回路１２６は、ディスク判別回路１２２で判別されたディスク１０８の種別に基づき、対物レンズ１０７ａ、１０７ｂのうちで、判別したディスク１０８の種別に対応した開口数を有する対物レンズを選択し、図示しない対物レンズ切替え機構を駆動して、選択した対物レンズ１０７を、光路中に配置する。具体的には、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体であれば、対物レンズ１０７ａを光路中に配置し、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であれば、対物レンズ１０７ｂを光路中に配置する。

誤差信号生成回路１２５は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路１２６は、上記した対物レンズ切替え機構の駆動に加えて、誤差信号生成回路１２５で生成された誤差信号に基づいて、誤差信号に応じた電流を図示しないアクチュエータに供給し、対物レンズ１０７ａ又は対物レンズ１０７ｂを駆動する。

図８に、倍率変換レンズの第３の実施例を示す。本実施例は、第１及び第２の実施形態例における倍率変換レンズ１０５として用いることができる。本実施例では、倍率変換レンズ１０５は、凸レンズ１０５ｄ、凹レンズ１０５ｅ、凹レンズ１０５ｆ、及び、凸レンズ１０５ｇの４枚のレンズで構成される。凸レンズ１０５ｄと凹レンズ１０５ｅとの間隔をＬ１、凹レンズ１０５ｅと凹レンズ１０５ｆとの間隔をＬ２、凹レンズ１０５ｆと凸レンズ１０５ｇとの間隔をＬ３とする。凸レンズ１０５ｄ及び１０５ｇの焦点距離は１８ｍｍとし、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆの焦点距離は−１２ｍｍとする。説明の簡略化のため、各レンズの厚さは無視できるものとする。

本実施例では、倍率変換レンズ１０５を構成する各レンズのうち、凸レンズ１０５ｄ及び１０５ｇの位置を固定し、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆを光軸方向に移動させて、倍率を変化させる。レンズを光軸方向に移動させる機構としては、ステップモータや、ＳＩＤＭ（スムーズインパクトドライブメカニズム）を用いることができる。本実施例では、凸レンズ１０５ｄ及び１０５ｇの位置を固定するため、倍率変換レンズ１０５の全長は、倍率変換レンズ１０５の倍率によらず一定である。このような倍率変換レンズ１０５を用いることで、第１及び第２実施例よりも倍率変換レンズ１０５の全長を短くでき、光ヘッド装置を小型化できる。

各レンズの間隔を、図８に示すように、Ｌ１＝６ｍｍ、Ｌ２＝２．３ｍｍ、Ｌ３＝６ｍｍとする。この場合、凸レンズ１０５ｄへ平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｇから平行光として出射する。このとき、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径と、凸レンズ１０５ｇから出射する光ビームの径とは同じであり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「１」である。図示は省略するが、Ｌ１＝８．５ｍｍ、Ｌ２＝４．８ｍｍ、Ｌ３＝１ｍｍとしたときにも、凸レンズ１０５ｄへ平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｇから平行光として出射する。このとき、凸レンズ１０５ｇから出射する光ビームの径は、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径の半分であり、倍率変換レンズ１０５の倍率は、「０．５」である。また、Ｌ１＝１ｍｍ、Ｌ２＝４．８ｍｍ、Ｌ３＝８．５ｍｍとしたときには、凸レンズ１０５ｄに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｇから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｇから出射する光ビームの径は、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径の２倍で、倍率変換レンズ１０５の倍率は「２」となる。

ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体の場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズの開口数０．８５に相当する第１の領域の内部に入射した光である。そこで、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御し、倍率変換レンズ１０５から、第１の領域に対応した径の光が出射されるようにする。具体的には、第１の領域の径が４ｍｍで、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径が４ｍｍであるときには、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆを光軸方向に移動して、レンズ間の間隔をＬ１＝６ｍｍ、Ｌ２＝２．３ｍｍ、Ｌ３＝６ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」に制御する。また、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径が２ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆを光軸方向に移動して、各レンズ間の間隔をＬ１＝１ｍｍ、Ｌ２＝４．８ｍｍ、Ｌ３＝８．５ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「２」に制御する。

ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズの開口数０．６５に相当する第２の領域の内部に入射した光である。そこで、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御し、倍率変換レンズ１０５から、第２の領域に対応した径の光が出射されるようにする。具体的には、第２の領域の径が２ｍｍで、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径が４ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆを光軸方向に移動して、レンズ間の間隔をＬ１＝８．５ｍｍ、Ｌ２＝４．８ｍｍ、Ｌ３＝１ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「０．５」に制御する。また、凸レンズ１０５ｄに入射する光ビームの径が２ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｅ及び１０５ｆを光軸方向に移動して、各レンズの間隔をＬ１＝６ｍｍ、Ｌ２＝２．３ｍｍ、Ｌ３＝６ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」に制御する。このように制御することで、何れの規格の光記録媒体に対しても、光ヘッドの光利用効率を高めることができる。

図９に、倍率変換レンズの第４の実施例を示す。本実施例は、第１及び第２の実施形態例における倍率変換レンズとして用いることができる。本実施例では、倍率変換レンズ１０５は、凸レンズ１０５ｈを光入射側とすると、光入射側から順に、凸レンズ１０５ｈ、凹レンズ１０５ｉ、凸レンズ１０５ｊ、凹レンズ１０５ｋ、及び、凸レンズ１０５ｌを有する。凸レンズ１０５ｈと凹レンズ１０５ｉとの間隔、及び、凸レンズ１０５ｊと凹レンズ１０５ｋとの間隔をＬ１とする。また、凹レンズ１０５ｉと凸レンズ１０５ｊとの間隔、及び、凹レンズ１０５ｋと凸レンズ１０５ｌとの間隔をＬ２とする。凸レンズ１０５ｈ及び１０５ｌの焦点距離は１８ｍｍ、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋの焦点距離は−７ｍｍ、凸レンズ１０５ｊの焦点距離は９ｍｍとし、説明の簡略化のために、各レンズの厚さは無視できるものとする。

本実施例では、倍率変換レンズ１０５を構成する各レンズのうち、凸レンズ１０５ｈ、１０５ｊ、及び、１０５ｌの位置を固定し、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋの位置を光軸方向に移動させて、倍率を変化させる。レンズを光軸方向に移動させる機構としては、ステップモータやＳＩＤＭ（スムーズインパクトドライブメカニズム）を用いることができる。本実施例においても、第３実施例と同様に、倍率変換レンズ１０５の全長は、倍率変換レンズ１０５の倍率によらず一定であり、倍率変換レンズ１０５の全長を短くできる。

各レンズの間隔を、図９に示すように、Ｌ１＝４ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍとする。この場合、凸レンズ１０５ｈに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｌから平行光として出射する。このとき、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径と、凸レンズ１０５ｌから出射する光ビームの径とは同じであり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「１」である。図示は省略するが、Ｌ１＝６．４４４ｍｍ、Ｌ２＝１．５５６ｍｍしたときにも、凸レンズ１０５ｈに平行光として入射した光は、凸レンズ１０５ｌから平行光として出射する。このとき、凸レンズ１０５ｌから出射する光ビームの径は、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径の半分であり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「０．５」である。また、Ｌ１＝１．５５６ｍｍ、Ｌ２＝６．４４４ｍｍとしたときは、凸レンズ１０５ｈに平行として入射した光は、凸レンズ１０５ｌから平行光として出射し、このときの凸レンズ１０５ｌから出射する光ビームの径は、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径の２倍であり、倍率変換レンズ１０５の倍率は「２」となる。

ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体の場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズの開口数０．８５に相当する第１の領域の内部に入射した光である。そこで、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御し、倍率変換レンズ１０５から、第１の領域に対応した径の光が出射されるようにする。具体的には、第１の領域の径が４ｍｍで、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径が４ｍｍであるときには、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋを光軸方向に移動して、レンズ間の間隔をＬ１＝４ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」に制御する。また、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径が２ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋを光軸方向に移動して、各レンズ間の間隔をＬ１＝１．５５６ｍｍ、Ｌ２＝６．４４４ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「２」に制御する。

ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の場合には、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズの開口数０．６５に相当する第２の領域の内部に入射した光である。そこで、倍率変換レンズ１０５の倍率を制御し、倍率変換レンズ１０５から、第２の領域に対応した径の光が出射されるようにする。具体的には、第２の領域の径が２ｍｍで、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径が４ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋを光軸方向に移動して、レンズ間の間隔をＬ１＝６．４４４ｍｍ、Ｌ２＝１．５５６ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「０．５」に制御する。また、凸レンズ１０５ｈに入射する光ビームの径が２ｍｍであれば、凹レンズ１０５ｉ及び１０５ｋを光軸方向に移動して、各レンズの間隔をＬ１＝４ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍとし、倍率変換レンズ１０５の倍率を「１」に制御する。このように制御することで、何れの規格の光記録媒体に対しても、光ヘッドの光利用効率を高めることができる。

ここで、第１及び第２実施形態例においては、図１３に示す光ヘッド装置と同様に、光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差を補正することができる。光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差の補正は、保護層厚ずれの量に応じて、対物レンズの倍率を変化させることにより行う。倍率変換レンズ１０５は、光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差の補正を行う機能も有する。ディスク１０８の保護層の厚さが設計通りの場合には、倍率変換レンズ１０５を構成する各レンズの間隔を設定値通りとする。この場合には、倍率変換レンズ１０５から出射する往路の光は平行光となる。これに対し、ディスク保護層の厚さが設計値よりも薄い場合には、倍率変換レンズ１０５から出射する往路の光が、保護層厚ずれの量に応じた所定の収束角を有する収束光となるように、倍率変換レンズを構成するレンズの間隔を設計値に対して変化させる。また、保護層の厚さが設計よりも厚い場合には、倍率変換レンズ１０５から出射する往路の光が、保護層厚ずれの量に応じた所定の発散角を有する発散光となるように、倍率変換レンズ１０５を構成する各レンズの間隔を設計値に対して変化させる。このように制御することで、ディスク１０８の保護層厚ずれに起因する球面収差を補正できる。

図１０は、本発明の第３実施形態例の光ヘッド装置の構成を示している。本実施形態例の光ヘッド装置１００ｂでは、コリメータレンズ１０２が２つの凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂで構成されている。本実施形態例では、コリメータレンズ１０２に光ビームの径を変化させる機能を持たせており、図１に示す第１実施形態例の光ヘッド装置１００における倍率変換レンズ１０５は不要である。本実施形態例では、コリメータレンズ系とは別に倍率変換レンズを設ける必要がないため、レンズ自身のコストを抑えることができる。

光源である半導体レーザ１０１から出射した光は、凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂで構成されるコリメータレンズ１０２で平行光化され、回折光学素子１０３により、メインビームである０次光、サブビームである±１次光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ１０４にＰ偏光として入射してほとんど全てが透過して、液晶光学素子１１２を通り、１／４波長板１０６により直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１０７により、光記録媒体であるディスク１０８上に集光される。

ディスク１０８で反射されたメインビームの反射光及びサブビームの反射光は、対物レンズ１０７を逆向きに通り、１／４波長板１０６により円偏光から、往路とは偏光方向が直交した方向の直線偏光に変換され、液晶光学素子１１２を逆向きに通り、偏光ビームスプリッタ１０４にＳ偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ１０４にＳ偏光として入射した光は、ほとんど全てが反射され、円筒レンズ１０９及び凸レンズ１１０を通り、光検出器１１１で受光される。この光検出器１１１の受光部からの出力に基づいて、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が検出される。フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により検出され、トラック誤差信号は、公知の位相差法又は差動プッシュプル法により検出される。

光ヘッド装置１００ｂは、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体と、ＢＤ規格の光記録媒体との何れに対しても記録や再生を行うことができる光ヘッド装置として構成される。対物レンズ１０７は、ＢＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズに平行光を入射したときに球面収差が補正されるように設計されている。また、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体に対しては、対物レンズに、所定の発散角を有する発散光を入射したときに球面収差が補正されるように設計されている。

図１１Ａ及び１１Ｂに、コリメータレンズの実施例を示す。コリメータレンズ１０２を構成する凸レンズ１０２ａと凸レンズ１０２ｂとの間隔をＬ２、半導体レーザ１０１の発光点から光源側の凸レンズ１０２ａまでの間隔をＬ１とする。凸レンズ１０２ａの焦点距離は１２ｍｍとし、凸レンズ１０２ｂの焦点距離は７２ｍｍとして、説明の簡略化のために各レンズの厚さは無視できるものとする。凸レンズ１０２ａへ入射するビームの広がり角の半分をθとすると、ｔａｎθ＝０．０８３３３であるとする。

コリメータレンズ１０２は、コリメータレンズを構成する凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂの双方を光軸方向に移動させることで、合成焦点距離を変化させる。凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂを光軸方向に移動させる機構としては、ステップモータやＳＩＤＭ（スムーズインパクトドライブメカニズム）を用いることができる。図１１Ａに示すように、Ｌ１＝８ｍｍ、Ｌ２＝４８ｍｍとすると、凸レンズ１０２ａに発散光として入射した光は、凸レンズ１０２ｂから平行光として出射する。このときのコリメータレンズ１０２の焦点距離は２４ｍｍとなる。これに対し、同図Ｂに示すように、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝１２ｍｍとすると、凸レンズ１０２ａに発散光として入射した光は、凸レンズ１０２ｂから平行光として出射し、このときのコリメータレンズ１０２の焦点距離は１２ｍｍとなる。

ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７の有効領域の内部に入射した光である。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合、記録再生に寄与する有効な光は、液晶光学素子１１２の円形領域の内部に入射した光である。ここで、対物レンズ１０７の有効領域の径は４ｍｍであり、液晶光学素子１１２の円形領域の径は２ｍｍであるとする。ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合には、コリメータレンズ１０２を構成する凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂを光軸方向に移動し、コリメータレンズ１０２の合成の焦点距離を２４ｍｍとして、凸レンズ１０２ｂから出射する光ビームの径を、対物レンズ１０７の有効領域の径である４ｍｍとする。また、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、コリメータレンズ１０２を構成する凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂを光軸方向に移動し、コリメータレンズ１０２の合成焦点距離を２４ｍｍとして、凸レンズ１０２ｂから出射する光ビームの径を、液晶光学素子１１２の円形領域の径である２ｍｍとする。このように、コリメータレンズ１０２から出射する光ビームの径を、ディスク１０８の種別に応じて変化させることで、何れの規格の光記録媒体に対しても、高い光利用効率が得られる。

本実施形態例の光ヘッド装置１００ｂを有する光学式情報記録再生装置について説明する。本実施形態例の光学式情報記録再生装置は、図５に示す第１実施形態例の光学式情報記録再生装置１０における倍率変換レンズ駆動回路１２３に代えて、コリメータレンズ系駆動回路を有する。すなわち、光ヘッド装置１００ｂに加えて、変調回路１１６、記録信号生成回路１１７、半導体レーザ駆動回路１１８、増幅回路１１９、再生信号処理回路１２０、復調回路１２１、ディスク判別回路１２２、コリメータレンズ系駆動回路、液晶光学素子駆動回路１２４、誤差信号生成回路１２５、及び、対物レンズ駆動回路１２６を有する。変調回路１１６から半導体レーザ駆動回路１１８までのデータ記録に関する回路、及び、増幅回路１１９から復調回路１２１までのデータ再生に関する回路の動作は、第１実施形態例における光学式情報記録再生装置（図５）における動作と同じである。

ディスク判別回路１２２は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体であるか、或いは、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるかを判別する。コリメータレンズ１０２を駆動するコリメータレンズ系駆動回路は、ディスク判別回路１２２での判別結果に基づいて、コリメータレンズ１０２の合成焦点距離が、媒体種別に応じて定められた所定の値となるように、コリメータレンズ１０２を構成する各レンズを駆動するステップモータやＳＩＤＭへ電流を供給し、コリメータレンズ１０２を駆動する。液晶光学素子駆動回路１２４は、ディスク判別回路１２２での判別結果に基づいて、対物レンズ１０７の倍率及び開口数が、媒体種別に応じた所定の値になるように、液晶光学素子１１２へ電圧を供給して液晶光学素子１１２を駆動する。

誤差信号生成回路１２５は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路１２６は、誤差信号生成回路１２５で生成された誤差信号に基づき、対物レンズを駆動するアクチュエータへ誤差信号に応じた電流を供給し、対物レンズ１０７を駆動する。

次に、第４実施形態例について説明する。本発明の第４実施形態例の光ヘッド装置は、図６に示す第２実施形態例の光ヘッド装置１００ａから倍率変換レンズ１０５を省き、コリメータレンズ１０２を、凸レンズ１０２ａと凸レンズ１０２ｂとで構成した構成である。本実施形態例では、第２実施形態例と同様に、ディスク１０８の種別に応じて、ＢＤ規格の光記録媒体の記録再生に用いる対物レンズ１０７ａと、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体の記録生成に用いる対物レンズ１０７ｂとを、切り替えて使用する。コリメータレンズ１０２としては、第３実施形態例と同様に、図１１に示す実施例を用いることができる。

ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７ａの有効領域の内部に入射した光である。一方、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合、記録再生に寄与する有効な光は、対物レンズ１０７ｂの有効領域の内部に入射した光である。ここで、対物レンズ１０７ａの有効領域の径は４ｍｍであり、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径は２ｍｍであるとする。ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体である場合には、コリメータレンズ１０２を構成する凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂを光軸方向に移動し、コリメータレンズ１０２の合成の焦点距離を２４ｍｍとして、凸レンズ１０２ｂから出射する光ビームの径を、対物レンズ１０７ａの有効領域の径である４ｍｍとする。また、ディスク１０８がＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体である場合には、コリメータレンズ１０２を構成する凸レンズ１０２ａ及び１０２ｂを光軸方向に移動し、コリメータレンズ１０２の合成焦点距離を２４ｍｍとして、凸レンズ１０２ｂから出射する光ビームの径を、対物レンズ１０７ｂの有効領域の径である２ｍｍとする。このように、コリメータレンズ１０２から出射する光ビームの径を、ディスク１０８の種別に応じて変化させることで、何れの規格の光記録媒体に対しても、高い光利用効率が得られる。

本実施形態例の光ヘッド装置を有する光学式情報記録再生装置について説明する。本実施形態例の光学式情報記録再生装置は、図７に示す第２実施形態例の光学式情報記録再生装置１０ａにおける倍率変換レンズ駆動回路１２３に代えて、コリメータレンズ系駆動回路を有する。すなわち、本実施形態例の光ヘッド装置に加えて、変調回路１１６、記録信号生成回路１１７、半導体レーザ駆動回路１１８、増幅回路１１９、再生信号処理回路１２０、復調回路１２１、ディスク判別回路１２２、コリメータレンズ系駆動回路、誤差信号生成回路１２５、及び、対物レンズ駆動回路１２６を有する。変調回路１１６から半導体レーザ駆動回路１１８までのデータ記録に関する回路、及び、増幅回路１１９から復調回路１２１までのデータ再生に関する回路の動作は、第１実施形態例の光学式情報記録再生装置１０（図５）における動作と同様である。

ディスク判別回路１２２は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、ディスク１０８がＢＤ規格の光記録媒体であるか、或いは、ＨＤ ＤＶＤ規格の光記録媒体であるかを判別する。コリメータレンズ系駆動回路は、ディスク判別回路１２２での判別結果に基づいて、コリメータレンズ１０２の合成焦点距離が、媒体種別に応じた所定の値となるように、コリメータレンズ１０２を駆動するステップモータやＳＤＩＭへ電流を供給し、コリメータレンズ１０２を駆動する。対物レンズ駆動回路１２６は、ディスク判別回路１２２での判別結果に基づいて、使用する対物レンズを対物レンズ１０７ａと対物レンズ１０７ｂとの間で切り替える対物レンズ切替え機構を駆動し、対物レンズ１０７ａと対物レンズ１０７ｂとのうちで、使用する媒体種別に対応した開口数の対物レンズを、光路中に配置する。

誤差信号生成回路１２５は、増幅回路１１９で増幅された信号に基づいて、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路１２６は、対物レンズ切替え機構の駆動に加えて、誤差信号生成回路１２５で生成された誤差信号に基づき、対物レンズ１０７ａ又は対物レンズ１０７ｂを駆動するアクチュエータに誤差信号に応じた電流を供給し、対物レンズ１０７ａ又は対物レンズ１０７ｂを駆動する。

第３及び第４の実施形態例においては、図１３に示す光ヘッド装置と同様に、光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差を補正することができる。光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差の補正は、保護層厚ずれの量に応じて対物レンズの倍率を変化させることにより行う。コリメータレンズ１０２は、光記録媒体の保護層厚ずれに起因する球面収差の補正を行う機能も有する。ディスク１０８の保護層の厚さが設計通りであるときには、コリメータレンズ１０２を構成する各レンズの間隔を設計値通りとする。このとき、コリメータレンズ１０２から出射する往路の光は平行光となる。これに対し、ディスク１０８の保護層の厚さが設計値よりも薄いときには、コリメータレンズ１０２から出射する往路の光が、保護層厚ずれの量に応じた所定の収束角を有する収束光となるように、コリメータレンズ１０２を構成するレンズの間隔を設計値に対して変化させる。また、ディスク１０８の保護層の厚さが設計値よりも厚いときには、コリメータレンズ１０２から出射する往路の光が、保護層厚ずれの量に応じた所定の発散角を有する発散光となるように、コリメータレンズ１０２を構成するレンズの間隔を設計値に対して変化させる。このようにすることで、保護層厚ずれに起因する球面収差を補正できる。

なお、第１及び第２実施形態例では、倍率変換レンズ１０５とは別にコリメータレンズ１０２が設けられているが、倍率変換レンズ１０５とコリメータレンズ１０２とで、レンズを共用する構成を採用することもできる。例えば、コリメータレンズを、偏光ビームスプリッタ１０４と倍率変換レンズ１０５との間に移動し、コリメータレンズと、倍率変換レンズのうちでコリメータレンズに最も近いレンズとを一体化させる。この場合、凸レンズ１１０に代えて、凹レンズが用いられる。このような構成を採用する場合には、使用するレンズの枚数を減らすことができる。

倍率変換レンズの第１及び第２の実施例（図３、図４）においては、凸レンズ１０５ａ、凹レンズ１０５ｂ、及び、凸レンズ１０５ｃのそれぞれが１つのレンズ群を構成しており、倍率変換レンズ１０５は、３つのレンズ群によって構成されている。これに対し、３つのレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、１枚のレンズではなく、２枚以上のレンズで構成される実施例も考えられる。また、第３の実施例（図８）では、凸レンズ１０５ｄ、凹レンズ１０５ｅ、凹レンズ１０５ｆ、凸レンズ１０５ｇのそれぞれが１つのレンズ群を構成しており、倍率変換レンズ１０５は４つのレンズ群により構成されている。倍率変換レンズの第３実施例についても、４つのレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、２枚以上のレンズで構成される実施例も考えられる。

倍率変換レンズの第４の実施例（図９）では、凸レンズ１０５ｈ、凹レンズ１０５ｉ、凸レンズ１０５ｊ、凹レンズ１０５ｋ、凸レンズ１０５ｌのそれぞれが１つのレンズ群を構成しており、倍率変換レンズ１０５は５つのレンズ群により構成されている。これに対し、５つのレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、１枚のレンズではなく、２枚以上のレンズによって構成される実施例も考えられる。倍率変換レンズを構成する３つ以上のレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群を２枚以上のレンズで構成する場合には、非点収差、コマ収差、球面収差等の収差を低減することができる。

コリメータレンズの実施例（図１１）においては、凸レンズ１０２ａ及び凸レンズ１０２ｂがそれぞれ１つのレンズ群を構成しており、コリメータレンズは、２つのレンズ群により構成されている。これに対し、２つのレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、１枚のレンズではなく、２枚以上のレンズで構成される実施例も考えられる。コリメータレンズを構成する２つのレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群を２枚以上のレンズ群によって構成する場合には、非点収差、コマ収差、球面収差等の収差を低減することができる。

第１〜第４実施形態例では、ディスク１０８に対して、記録再生を行う光学式情報記録再生装置を説明したが、本発明の光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置としては、再生のみを行う光学式情報再生装置も考えられる。光ディスク装置が、光学式情報再生装置として構成される場合には、半導体レーザ１０１は、半導体レーザ駆動回路によって記録信号に基づいて駆動されるのではなく、出射光の光量が一定の値となるように駆動される。

上記実施形態例の光ヘッド装置は、対物レンズに入射する光の径を変化させる機能を有する機能レンズを有しており、この機能レンズを用いて、使用する光記録媒体に応じて、対物レンズに入射する光の径が制御される。記録再生に用いる光学条件が相互に異なる複数種類の光記録媒体の記録再生に際しては、記録再生の対象となる光記録媒体の種類に応じて、記録再生に有効な光の径が相互に異なることがある。そこで、機能レンズを制御して、対物レンズに入射する光の径を制御し、対物レンズに入射する光の径を、記録再生の対象となる光記録媒体の記録再生に有効な光の径と一致させる。このように、光記録媒体の種類に応じて対物レンズに入射する光の径を制御することで、当該光記録媒体の記録再生に際して、記録再生に寄与しない無駄な光を削減することができ、光利用効率を高めることができる。

以上，説明したように、本発明の光ヘッド装置は以下の態様を採用できる。
前記機能レンズは、少なくとも２つのレンズ群によって構成されており、各レンズ群の間隔が制御されることにより、前記対物レンズに入射する光ビームの径が制御される構成を採用できる。この場合、前記レンズ群のうちの少なくとも２つは、光軸方向の位置が移動可能に構成されており、該光軸方向の位置が制御されることで、レンズ群間の間隔が制御される構成を採用できる。レンズ群は、１枚以上のレンズから成る。機能レンズの、対物レンズに入射する光の径を変化させる機能は、レンズ群の位置を光軸方向に移動し、レンズ群間の間隔を調整することで実現できる。

前記機能レンズが、前記光源側から入射した光ビームの径と、前記対物レンズに向けて出射する光ビームの径との比を変化させる機能を有する倍率変換レンズとして構成される構成を採用できる。この場合、倍率変化レンズにおける光源側から入射した光の径と対物レンズに向けて出射する光の径との比を、光記録媒体に応じて変化させることで、対物レンズに入射する光の径を、記録再生の対象となる光記録媒体の記録再生に有効な光の径に一致させることができ、複数種類の光記録媒体に対して、光利用効率を高めることができる。

前記機能レンズが、少なくとも２つの凸レンズと、少なくとも１つの凹レンズとを含む構成を採用することができる。入射光の径に対する出射光の径を変化させる倍率変換レンズの構成としては、種々の構成が考えられるが、倍率変換レンズを、例えば、光源側から凸レンズ、凹レンズ、凸レンズを順次に有する構成とすることができる。また、光源側から凸レンズ、凹レンズ、凹レンズ、凸レンズを順次に有する構成とすることができ、光源側から凸レンズ、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズ、凸レンズを有する構成とすることもできる。これらにおいて、各レンズを、２枚以上のレンズの組み合わせにて構成してもよい。

前記機能レンズが、前記光源から出射した発散光を平行光化するコリメータレンズとして構成される構成を採用できる。この場合、光源からの光を平行光化するコリメータレンズを用いて対物レンズに入射する光の径を変化させることで、このコリメータレンズ系の他に、倍率変換レンズのような機能レンズを配置する必要がなく、光ヘッド装置のコストを低く抑えることができる。

前記機能レンズが、２つの凸レンズを含む構成を採用できる。この場合、２つの凸レンズの光軸方向の位置を調整可能に構成し、光源から２つの凸レンズまでの距離、及び、２つの凸レンズ間の間隔を、光記録媒体の種類に応じて制御することで、光記録媒体に応じて、対物レンズに入射する光の径を変化させることができる。この場合においても、各凸レンズを、２枚以上のレンズの組み合わせにて構成することができる。

前記複数種類の光記録媒体が、第１の開口数の対物レンズに対応する光学条件を用いる第１の光記録媒体と、第２の開口数の対物レンズに対応する光学条件を用いる第２の光記録媒体とを含む構成を採用できる。この場合、前記第１の光記録媒体を用いる際には、前記機能レンズから、前記第１の開口数の対物レンズの有効領域の径に対応した径の光ビームを出射し、前記第２の光記録媒体を用いる際には、前記機能レンズから、前記第２の開口数の対物レンズの有効領域の径に対応した径の光ビームを出射する構成を採用することができる。このような構成を採用する場合、第１の光記録媒体の記録再生に際して、対物レンズに入射する光の径を、第１の光記録媒体の記録再生に有効な光の径とすることで、第１の光記録媒体に対して、高い光利用効率を得ることができる。また、第２の光記録媒体の記録再生に際して、対物レンズに入射する光の径を、第２の光記録媒体の記録再生に有効な光の径とすることで、第２の光記録媒体に対して、高い光利用効率を得ることができる。

前記対物レンズと前記機能レンズとの間に、前記第１の光記録媒体を用いる際には前記機能レンズが出射する光を透過し、前記第２の光記録媒体を用いる際には、前記第２の開口数の対物レンズの有効領域に対応した円形領域内部の光に対しては凹レンズとして働き、かつ、前記円形領域外部の光を回折させる液晶光学素子を備えている構成を採用できる。この場合、対物レンズには、例えば第１の開口数に対応した有効領域をもち、かつ、第１の光記録媒体に対しては平行光を入射したときに球面収差が補正されるように設計され、第２の光記録媒体に対しては所定の発散角を有する発散光を入射したときに球面収差が補正されるように設計された対物レンズを用いる。第１の光記録媒体の記録再生にしては、機能レンズから、対物レンズの有効領域に対応した径の光を出射し、液晶光学素子は、機能レンズから出射した光を、そのまま透過して対物レンズに入射する。また、第２の光記録媒体の記録再生に際しては、機能レンズから、第２の開口数に対応する液晶光学素子の円形領域の径に対応する光を出射し、液晶光学素子は、円形領域の内部の光を所定の発散角を有する光として出射する。対物レンズの有効領域の径と、液晶光学素子の円形領域の径とを比較すると、円形領域の径は、対物レンズの有効領域の径よりも小さく、第２の光記録媒体の記録再生に際して、液晶光学素子に、対物レンズの有効領域の径に対応した光を出射すると、円形領域の外部の光は回折されて対物レンズに有効な光として入射しないこととなる。これに対し、第２の光記録媒体の記録再生に際して、機能レンズから出射する光の径を、液晶光学素子の円形領域の径に対応した径とすることで、回折されて対物レンズに有効な光として入射しない光を削減することができ、第２の光記録媒体に対して、高い光利用効率を得ることができる。また、第２の光記録媒体の記録再生に際して、液晶光学素子から、所定の発散角を有する発散光を出射することで、第１の光記録媒体と第２の光記録媒体とで同じ対物レンズを用いつつ、第２の光記録媒体に対して、球面収差を補正することができる。

前記第１の開口数の対物レンズと、前記第２の開口数の対物レンズとを備え、用いる光記録媒体に応じて、前記第１の開口数の対物レンズと前記第２の開口数の対物レンズとを使い分ける構成を採用することができる。上記では、液晶光学素子を用いることで、１つの対物レンズに対して、第１の光記録媒体の記録再生時と、第２の光記録媒体の記録再生時とで、対物レンズの開口数を第１の開口数と第２の開口数との間で変化させた。これに対して、第１の開口数の対物レンズと、第２の開口数の対物レンズとの２つの対物レンズを用意し、光記録媒体に応じて、使用する対物レンズを切り替える構成を採用することもできる。第１の光記録媒体の記録再生に際しては、第１の開口数の対物レンズを使用し、機能レンズから、第１の開口数の対物レンズの有効領域の径に対応した径の光を対物レンズに入射することで、第１の光記録媒体に対して、高い光利用効率を得ることができる。また、第２の光記録媒体の記録再生に際しては、第２の開口数の対物レンズを使用し、機能レンズから、第２の開口数の対物レンズの有効領域の径に対応した径の光を対物レンズに入射することで、第２の光記録媒体に対して、高い光利用効率を得ることができる。

本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態例を参照して説明したが、本発明は、その実施形態例及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付のクレームに規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本出願は、２００６年１１月２４日出願に係る日本特許出願２００６−３１７３２４号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。

Claims (12)

1. 記録・再生に用いる光学条件が相互に異なる複数種類の光記録媒体の記録・再生に用いられる光ヘッド装置であって、
   光源（１０１）と、
   前記光源からの光を集光し、トラックを有する光記録媒体上に集光スポットを形成する対物レンズ（１０７）と、
   前記光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記対物レンズに入射する光の径を変化させる機能を有する機能レンズ（１０５）と、
   前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器（１１１）とを備え、
   使用する光記録媒体（１０８）に対応して、前記機能レンズが制御され、前記対物レンズに入射する光ビームの径が制御されることを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記機能レンズ（１０５）は、少なくとも２つのレンズ群（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）によって構成されており、各レンズ群の間隔が制御されることにより、前記対物レンズ（１０７）に入射する光ビームの径が制御される、請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記レンズ群（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ）のうちの少なくとも２つは、光軸方向の位置が移動可能に構成されており、該光軸方向の位置が制御されることで、レンズ群間の間隔が制御される、請求項２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記機能レンズ（１０５）が、前記光源（１０１）側から入射した光ビームの径と、前記対物レンズ（１０７）に向けて出射する光ビームの径との比を変化させる機能を有する倍率変換レンズとして構成される、請求項１に記載の光ヘッド装置。
5. 前記機能レンズ（１０５）が、少なくとも２つの凸レンズ（１０５ａ、１０５ｃ）と、少なくとも１つの凹レンズ（１０５ｂ）とを含む、請求項４に記載の光ヘッド装置。
6. 前記機能レンズ（１０５）が、前記光源（１０１）から出射した発散光を平行光化するコリメータレンズとして構成される、請求項１に記載の光ヘッド装置。
7. 前記機能レンズ（１０５）が、２つの凸レンズ（１０５ａ、１０５ｂ）を含む、請求項６に記載の光ヘッド装置。
8. 前記複数種類の光記録媒体が、第１の開口数の対物レンズに対応する光学条件を用いる第１の光記録媒体と、第２の開口数の対物レンズに対応する光学条件を用いる第２の光記録媒体とを含む、請求項１に記載の光ヘッド装置。
9. 前記第１の光記録媒体を用いる際には、前記機能レンズ（１０５）から、前記第１の開口数の対物レンズ（１０７）の有効領域の径に対応した径の光ビームを出射し、前記第２の光記録媒体を用いる際には、前記レンズ（１０５）系から、前記第２の開口数の対物レンズ（１０７）の有効領域の径に対応した径の光ビームを出射する、請求項８に記載の光ヘッド装置。
10. 前記対物レンズ（１０７）と前記機能レンズ（１０５）との間に、前記第１の光記録媒体を用いる際には前記機能レンズが出射する光を透過し、前記第２の光記録媒体を用いる際には、前記第２の開口数の対物レンズの有効領域に対応した円形領域内部の光に対して凹レンズとして働き、かつ、前記円形領域外部の光を回折させる液晶光学素子を備えている、請求項８に記載の光ヘッド装置。
11. 前記第１の開口数の対物レンズと、前記第２の開口数の対物レンズとを備え、用いる光記録媒体に応じて、前記第１の開口数の対物レンズと前記第２の開口数の対物レンズとを使い分ける、請求項８に記載の光ヘッド装置。
12. 請求項１に記載の光ヘッド装置と、
    前記光源（１０１）を駆動する第１の回路ブロック（１１８）と、
    前記光検出器（１１１）からの出力に基づいて、前記光記録媒体（１０８）に記録されたＲＦ信号を検出する第２の回路ブロック（１２０）と、
    使用する光記録媒体の種別に応じて前記光ビームの径が変化するように前記機能レンズを駆動する第３の回路ブロック（１２３）と、
    前記光検出器からの出力に基づいて前記集光スポットの前記トラックに対する光軸方向の位置ずれを表すフォーカス誤差信号、及び、光軸に垂直な面内でトラックに垂直な方向の位置ずれを表すトラック誤差信号を検出し、前記対物レンズを、前記フォーカス誤差信号及び前記トラック誤差信号に基づいて駆動する第４の回路ブロック（１２５、１２６）とを有することを特徴とする光学式情報記録再生装置。

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