CN1192375C - 聚束元件、光头、光信息存储再生装置及光信息存储再生方法 - Google Patents

Abstract

一种光头，使用两个波长的光束、一个物镜来再生光盘基材厚度t1(0.6mm)或t2(1.2mm)的基材厚度不同光盘。为此，由中心部和外周部构成聚束元件，设聚束元件中心部的最佳设计基材厚度为t1×0.6～t1、外周部的最佳设计基材厚度为0.6mm。通过给聚束元件设置级差，无论是对光盘基材厚度t1的信息媒介物，还是对光盘基材厚度t2的信息媒介物，都以旁瓣较少的状态进行信息的存储再生。提供一种用光学方法在光信息存储媒介物上存储或再生信息的光头。

Description

聚束元件、光头、光信息存储再生装置及 光信息存储再生方法

技术领域

本发明涉及一种用光学方法在光信息存储媒介物上存储或再生信息的光头以及光信息存储再生装置。

背景技术

作为高密度、大容量的存储媒介物，使用地坑型光盘的光存储器技术应用范围不断地扩大，如数字音频光盘、视频光盘、文件外存储器光盘乃至数据外存储器等。在这种存储器技术中，信息经聚束得很微小光束被高精度地、可靠地存储再生到光盘上。这种存储再生动作完全依存于该光学系统。

作为该光学系统主要部分的光头的基本功能可大致分为形成绕射极限的微小光点的聚束、所述光学系统的焦点控制、跟踪控制、以及凹点信号的检测等。这些功能可以按照其目的和用途利用各种光学系统和光点转换检出方式的组合来实现。

用于光头的物镜的设计要考虑光盘的基材厚度，与该设计值的基材厚度不同的光盘，因产生球面象差、聚束性能劣化而使存储和再生发生困难。以往，小型光盘(以下称CD)、视频光盘、数据用光磁盘等全都采用1.2mm厚度的光盘基材，用一个光头可以存储和再生不同种类的光盘。

近年来，一种称为DVD(数字视频光盘)的高密度、大容量的光盘正在被实用化，作为处理象动画那样大量信息的信息媒介物而被世人所注目。与以往的CD光盘相比，这种DVD为了增大存储密度而缩小了信息存储面上的凹点尺寸。因此，存储、再生DVD的光头中，决定光点径的光波长、聚束透镜的开口数(NumericalAperture：以下简称NA)与CD的情况不同。DVD为追求高密度化而增大了物镜的开口数。增大开口数能够提高光学分辨率和存储密度，但由于光盘的倾斜会在聚束的光点上产生更大的慧形象差。因此，为了既让物镜的开口数增大又不致于使慧形象差变大，可将光盘基材的厚度设定为0.6mm以减少该影响。但是减小了光盘基材的厚度，存储、再生该光盘的物镜就不能再生以往的光盘了，从而也就不能再保持与以往光盘之间的互换性。

此外，相对于CD的光源波长大约是0.78μm、NA大约为0.45，DVD的光源波长大约是0.63μm～0.65μm，NA大约是0.6。因此，如果要把CD和DVD两种光盘用一个光盘驱动来进行存储再生，就需要具有两个光学系统的光头装置。另一方面，从光盘驱动和光头装置小型化、薄型化及低成本化的要求来看，其方向在于CD和DVD光学系统应尽可能地共有化，例如正在采用的改变机械性或光学性等方式，即或者共同使用DVD用的光源，只是聚束用透镜分别使用CD用和DVD用的两种聚束用透镜；或者连聚束用透镜也共有化，只是DVD时使NA增大，CD时使NA减小等。

作为以往CD、DVD互换驱动光头装置光学系统的一个例子，是使用开口数0.6的物镜来作为聚束用透镜。该物镜的设计要使开口数0.37以下的中心部通过厚0.9mm的透射性平板聚束光时让慧形象差为最小，而开口数0.37以上的外周部通过厚0.6mm的透射性平板聚束光时让慧形象差为最小。从半导体激光射出的波长650nm的光束52被聚光透镜53视准成为近似并行的光束后射入物镜。再生DVD等时，用物镜聚束的光束在基材厚度0.6mm的DVD信息面上形成光点，再生CD等时，用物镜聚束的光束在基材厚度1.2mm的CD信息面上形成光点。接着，来自光盘的反射光再次被用物镜聚光后被光检测器接收。光检测器的构成要使在检出再生信号的同时，利用非点慧形象差法检出焦点控制信号，利用相位差法以及推挽法检出跟踪控制信号。

使用该光头再生CD时，通过物镜中心部的光束被媒介物面反射后射入光检测器。但因通过外周部的光束具有较大的球面慧形象差，所以扩散后几乎不射入光检测器的受光面，开口实质上被限制在开口数0.37。另一方面，再生DVD时，通过物镜中心部的光束慧形象差较小，所以与通过外周部的光束合成形成光点，其反射光几乎全都射入光检测器，能用开口数0.6再生。

但是，按这种以往的光头的构成，是使用波长650nm的光源进行DVD和CD的互换，所以存在着有波长依存性的光盘因反射率不同而不能获得充分的再生信号这一问题。对此显而易见的例子，如作为能够写入的CD而被标准化了的CD-R等。原来规定CD-R在波长775nm～820nm时其反射率在65％以上，但在规定范围以外的波长反射率降低，吸收率增加。有的在波长650nm附近反射率竟变为1/8而吸收率变为8倍，有时别说是再生了，由于光的吸收，甚至连储存好的数据都会被消掉。

为解决这一问题，已有下述这样的提案：即使用波长为780nm和650nm的两个光源，如所述那样将物镜分为中心部和包围中心部的外围部，将中心部的最佳设计基材厚度设为0.9mm，将外围部的最佳设计基材厚度设为0.6mm的构成，采用DVD和CD互换的方法。但是，该方法因DVD再生时的球面慧形象差变得过大而不能被实际应用。CD驱动是波长780nm、物镜开口数0.45，但按照该以往的例子，为了用波长650nm的光再生CD，开口数按波长程度变小为0.37。如象该以往例那样，物镜的中心部如果是开口数为0.37的水平，则CD再生时的球面慧形象差就收容限定在40mλrms程度，DVD再生时的球面慧形象差就收容限定在30mλrms程度，不会给再生性能带来障碍。但是，使用波长780nm的光源再生CD时，有必要设定为与一般的CD驱动具有同等的开口数。物镜中心部的开口数成为0.45。如增大最佳设计基材厚度被设定为0.9mm的物镜的中心部，则DVD再生时的慧形象差就变大。如把中心部扩大到开口数0.45，则慧形象差尽管根据设计条件而有所不同，但达到80mλrms以上，得不到充分的再生性能。如以上说明的那样，使用复数波长780nm、650nm的光束，如所述的那样，用具有双重的最佳设计基材厚度的物镜再生DVD和CD的光头还未能实现。

发明内容

本发明的目的是提供使用复数波长光束、对于厚度不同的至少两种光信息存储媒介物具有所希望的聚光性能的聚束元件、和使用该聚束元件的光头以及光信息记录再生装置。

本发明的聚束元件是把来自光源的光束聚束到具有厚度不同的至少两种透明基材的光信息存储媒介物上的聚束元件。该聚束元件由光束中心轴附近的内周区域和在远离所述中心轴侧邻接所述内周区域的外周区域构成。外周区域具有使通过外周区域的光束聚束到所述光信息存储媒介物中透明基材较薄的第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，所述内周区域面具有使通过该区域的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置的被最佳化的面。而且，设置外周区域面的相位使通过外周区域面的最内周部的光束的相位与通过内周区域面的最外周部的光束的相位偏离。而且，在与发明有关的光头和光信息存储再生装置中使用该聚束元件。通过采取这种构成，能够连续确保基材较薄的信息媒介物(例如DVD)的再生性能，增大基材较厚的信息存储媒介物(例如CD)再生对应NA。而且，通过能够增大基材较厚的再生对应NA，能够用较长波长的光源再生基材较厚的信息存储媒介物。例如，如CD/R那样用基材较薄的信息存储媒介物(例如DVD)再生用的波长能够实现能再生反射率低下不能再生的信息存储媒介物的光头。

该聚束元件，例如是具有内周区域和外周区域的物镜。而且，该聚束元件例如由把来自光源的光束聚束到信息存储媒介物上的物镜和由该物镜组合的板状光学元件构成。物镜由光束中心轴附近的第1内周部和在远离所述中心轴侧邻接第1内周部的第1外周部构成，所述第1外周部具有使通过该第1外周部的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面。所述第1内周部具有使通过该第1内周部的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置的被最佳化的面；而且，板状光学元件由第2内周部和由该第2内周部和光学级差部划分的第2外周部构成，第2内周部和第2外周部是在与所述物镜组合时，为了使通过物镜第1外周部的光束通过所述第2外周部，通过所述物镜第1内周部的光束通过所述第2内周部而设置的。

而且，该聚束元件由例如把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和设置在所述光源和所述物镜间的光路上的板状光学元件构成。物镜具有被最佳化的面，使没有所述板状光学元件时，通过物镜的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上。板状光学元件由光束中心轴附近的内周部和远离所述中心轴的外周部构成，内周部和外周部由光学级差部划分，所述外周部的面是平面，所述内周部的面被最佳化，使在与所述物镜组合时通过所述内周部的光束聚束到具有比所述第1光信息存储媒介物厚的透明基材的光信息存储媒介物上。

而且，本发明的光头是把来自光源的光束聚束到具有厚度不同的透明基材的第1和第2光信息存储媒介物上的光头，光源产生聚束在第1光信息存储媒介物上的光束和聚束在第2光信息存储媒介物上的光束。所述聚束元件具有光束中心轴附近的内周区域和在远离所述中心轴侧邻接所述内周区域的外周区域，所述外周区域具有被最佳化的面，使通过所述外周区域的光束聚束到具有第1厚度的透明基材的第1光信息存储媒介物上，所述内周区域具有被最佳化的面，使通过所述内周区域的光束聚束到具有所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚度和比所述第1光信息存储媒介物厚的透明基材的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置光信息存储媒介物上。设定所述外周区域的所述面的相位使通过所述外周区域的所述面的最外周部的光束的相位偏离通过所述内周区域的所述面的最外周部的光束的相位。而且受光元件接受来自光信息存储媒介物的反射光并转换成电信号。在此，从所述第1光源到所述聚束元件的距离L1和从所述第2光源到所述聚光光学系统的距离L2满足L1×0.8＜L2＜L1×0.95。通过选取该构成就能够不断地确保厚度较薄基材的信息存储媒介物(例如DVD)的再生机能，并能够增大较厚基材信息存储媒介物(例如CD)的再生对应的NA。通过能够增大较厚基材再生对应的NA，就能够用波长较长的光源再生较厚基材的信息存储媒介物，例如，如CD/R那样用基材较薄的信息存储媒介物(例如DVD)再生用的波长能够实现能再生反射率低下不能再生的信息存储媒介物的光头和信息存储再生装置。

而且，有关本发明的其他光头，具有产生第1、第2波长的光源、开口数是NA1的中心部和开口数是NA1以上NA2以下的外周部，由聚束元件和光学系统来构成。所述聚束元件外周部的形成要使通过基材厚度为t1的光透过性平板来聚束光时象差变小，所述聚束元件的所述中心部的形成要使通过基材厚度为t2×0.7以上t2以下的光透过性平板来聚束光时象差变小，所述光学系统对于基材厚度为t1的第1光信息存储媒介物的信息面，通过所述聚束元件聚束第1波长的光，对于基材厚度为比t1厚的t2的第2光信息存储媒介物的信息面，通过所述聚束元件聚束第2波长的光，同时把来自所述第1或第2的信息面的反射光导向光检测器。这里，在相当于聚束元件的开口数是NA1以下NA1×0.7以上的环形区域，将防止所述第1波长的反射光射入所述光检测器的光学构件配置在所述光学系统中。

如此，通过遮光或衍射具有双重最佳设计基材厚度的物镜的一部分，能够用两个光源来存储再生基材厚度不同的信息媒介物，已能够再生如以往例中的有波长依存性的光盘。根据该方法，能够确保所有的CD光盘和DVD光盘的互换。

本发明的有益效果之一是能提供增大CD再生对应NA，即使用780nm的激光也能够进行CD再生，并且能再生DVD的聚束元件，以及使用该元件的光头。

本发明的另一效果是利用一个聚束元件的简历光头可实现DVD、CD的再生，从而可使光学小型化、光盘驱动器本身小型化、简单化。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的光头装置光学系统构成的图；

图2是表示本发明实施例1的光头装置光学系统构成的图；

图3是表示该光头装置光学系统的物镜形态的图；

图4是表示该光头装置光学系统的物镜形态的图；

图5是表示物镜的级差和聚光点的波面象差的关系的波形图；

图6是表示物镜的级差和旁瓣的量的关系的波形图；

图7是光信息存储再生装置的示意图；

图8是表示本发明实施例2的光头装置构成的图；

图9是表示本发明实施例2的光头装置构成的图；

图10是偏振光性全息照相；

图11是表示实施例2的物镜部的图；

图12是表示实施例2的物镜部的图；

图13是表示本发明实施例3的光头装置构成的图；

图14是表示本发明实施例3的光头装置构成的图；

图15是表示该光头装置光学系统的物镜和相位移动元件的形态的图；

图16是表示该光头装置光学系统的物镜和相位移动元件的形态的图；

图17是表示本发明实施例4的光头装置构成的图；

图18是表示本发明实施例4的光头装置构成的图；

图19是表示实施例4的物镜和相位移动元件的图；

图20是表示实施例4的物镜和相位移动元件的图；

图21是表示本发明实施例5的光学系统构成的图；

图22是表示本发明实施例5的光学系统构成的图；

图23是表示实施例5的板状光学元件及物镜的周边构成的图；

图24是表示实施例5的板状光学元件及物镜的周边构成的图；

图25是表示本发明实施例6的光学系统构成的图；

图26是表示本发明实施例6的光学系统构成的图；

图27是表示实施例6的板状光学元件及物镜的周边构成的图；

图28是表示实施例6的板状光学元件及物镜的周边构成的图；

图29是表示本发明实施例7的光头装置光学系统构成的图；

图30是表示本发明实施例7的光头装置光学系统构成的图；

图31是表示该光头装置光学系统的物镜形态的图；

图32是表示该光头装置光学系统的物镜形态的图；

图33是表示本发明实施例8的光头装置构成的图；

图34是表示本发明实施例8的光头装置构成的图；

图35是表示该光头装置光学系统的物镜部的图；

图36是表示该光头装置光学系统的物镜部的图；

图37是表示焦点偏置和L2/L1之间关系的曲线图；

图38是根据本发明实施例9的光头光学系统来表示DVD等较薄光盘的存储再生的说明图；

图39是表示CD等较厚光盘的存储再生的与图38同样的说明图；

图40是配置在光学系统内的遮光滤波器的主视图；

图41是表示图40所示的遮光滤波器的遮光部的光透射特性的曲线图；

图42是表示图40所示的遮光滤波器的透射部的光透射特性的曲线图；

图43是表示在基材较薄光盘的情况下，由物镜和遮光滤波器形成的光点形成状态的扩大说明图。

图44是表示在基材较厚光盘的情况下，由物镜和遮光滤波器形成的光点形成状态的扩大说明图。

图45是根据本发明实施例10的光头光学构成来表示DVD等较薄光盘的存储再生的说明图；

图46是表示CD等较厚光盘的存储再生的与图45同样的说明图；

图47是表示在基材较薄光盘的情况下，由物镜和偏振光性全息照相形成的光点形成状态的扩大说明图。

图48是表示在基材较厚光盘的情况下，由物镜和偏振光性全息照相形成的光点形成状态的扩大说明图。

具体实施方式

下面根据附图来说明本发明的实施例，尤其，要指出附图中相同的参考符号，是指相同或相等的构件。

参照附图来说明本发明的实施例1。图1和图2表示该实施例的光头装置光学系统。图1表示存储或再生基材厚度0.6mm的光盘10的情况，图2表示存储或再生基材厚度1.2mm的光盘18的情况。在图1中，从半导体激光1射出的波长650nm的光束2的大约一半的光透射光束分离器3，入射到波长滤波器4中，该波长滤波器4的构成要使之能透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。为此，光束2透过此处，被聚光透镜5照准而形成近似平行光束。被照准的光束2被反射镜6反射通过遮光滤波器射入开口数0.6的物镜8中。物镜8的开口数0.45以下的中心部8a的设计要使之对光盘的基材厚度0.9mm光盘的象差为最小，物镜8的开口数0.45以上的外周部8b的设计要使之对光盘的基材厚度0.6mm光盘的象差为最小。光束2由该物镜8聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点11。

接着，用光盘10反射的反射光12被物镜8聚光，通过遮光滤波器和反射镜6被聚光透镜5聚光。被聚光的反射光12透射波长滤波器4入射光束分离器3。入射光束分离器3的反射光12的大约一半的光在此被反射，通过圆柱形透镜13被光检测器14接收。光检测器14的构成要使其在检出再生信号的同时，还要检出利用象散法使透镜8追踪信息媒介物面的焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，在图2中，从半导体激光15射出的波长780nm的光束16的大约一半的光透射光束分离器17，入射到波长滤波器4中。波长滤波器4的构成要使之反射波长780nm的光，为此，光束16被该波长滤波器4反射，利用聚光透镜5照准。被照准的光束16通过反射镜6射入物镜8。波长780nm的光束16被物镜8聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点19。

接着，从光盘18反射的反射光20再次被物镜8聚光，通过反射镜6被聚光透镜5聚光，被波长滤波器4反射后入射到光束分离器17中。入射到光束分离器17中的反射光20的大约一半在此反射，通过圆柱形透镜21被光检测器22接收。光检测器22的构成要使其在检出再生信号的同时，还要利用象散法检出焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法检出跟踪控制信号。

如此，在使用了波长650nm和780nm的两个构成中，用波长780nm的光再生CD时，物镜8的中心部8a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点11上就会产生超过80mλrm s的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，因此，在以往构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部8a的开口数不能满足性能。为此，在本实施例中，在设置波长780nm的光源，提高中心部8a的开口数的同时，如图3所示，在物镜8的外周部和内周部的交界处设置级差，通过降低所述象差成分中所谓泽尔尼克的5次球面象差成分，来降低光点11的旁瓣，提高存储再生的性能。

在图5和图6中，分别表示了所述级差(换算为波长650nm的光的相位)和各象差的值的曲线图和所述级差与旁瓣值(主瓣强度以100％表示)的曲线图。可知通过设定适当量的相位级差，能够降低5次球面象差，还能够缩小旁瓣。还可知为了把5次象差控制在20mλ(rm s)以下，相位偏离量在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。而且，在本实施例是把级差量用相位差设定到100度。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜8的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。如图3所示，通过物镜8的外周部8b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。为此，通过使通过该外周部8b的光的反射光几乎不入射到光检测器22中，就能够不用特别设置开口限制部件而再生开口数0.45的CD。

图7是使用所述光头100的光信息存储再生装置的概略示意图；光头以外的构成与以往相同。作为信息媒介物的光盘102靠马达104转动。光头100沿旋转轴在光盘102的半径方向上移动。为了信息的存储再生，来自光头100的半导体激光的射出光被光头100的物镜聚束到光盘102的信息存储面上。利用光头100内的光检测器22的输出信号检出让光头100的物镜追踪光盘102的面的焦点控制信号和追踪光盘102的信息磁道的跟踪控制信号。光头控制电路108以这些控制信号为基础，进行光头100的焦点控制和伺服控制。而且，信号处理电路110判别光盘的种类，存储时利用光头100把信息存储到光盘6中，并在再生时从光头100内的光检测器的输出信号中再生存储在光盘102的信息磁道中的光信息。

而且，在以下实施例中说明的各种光头也同样能在该光信息存储装置上使用。

下面参照附图说明本发明的实施例2。图8和图9是表示该实施例2的光头装置光学系统构成的图；图8是表示存储或再生基材厚0.6mm的光盘10的情况，图9是表示存储或再生基材厚1.2mm的光盘18的情况。在图8中，DVD用的第1组件31是波长650nm的半导体激光31a和接受来自光盘10的反射光的光检测器1b、1c一体化构成的。从第1组件31的半导体激光31a射出的波长650nm的光束32通过玻璃罩31d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。因此，光束32透射此处，被聚光透镜34照准而形成近似平行光束。被照准的光束32通过偏振光性全息照相35和波长板36射入到开口数0.6的物镜37中。偏振光性全息照相35和波长板36被作为一体构成，与物镜37一起被固定在物镜架38上。

如图10所示，偏振光性全息照相35是在双折射材料LiNb基板上用前面交换形成全息照相来制作的，其构成要使之透射异常光，衍射正常光。光束32的构成要使之对偏振光性全息照相35成为异常光，不受衍射作用进行透射。波长板36的构成要使波长650nm的光从直线偏振光变换为近似圆偏振光，使波长780nm的光不改变偏振光方向，光束32被变换成圆偏振光。

物镜37的构成与实施例1的物镜8一样，如图11所示，开口数0.45以下的中心部37a的设计要使之对光盘基材厚度0.9mm的象差为最小，开口数0.45以上的外周部37b的设计要使之对光盘基材厚度0.6mm的象差为最小。光束32由该物镜37聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点39。

接着，用光盘10反射的反射光40被物镜37聚光。用波长板36从圆偏振光变换为与光束32的偏振光面垂直的偏振光方向的直线偏振光，射入偏振光性全息照相35。反射光40为了对偏振光性全息照相35以正常光入射，在此进行衍射。因为衍射反射光40被分割成焦点信号检出的衍射光42a和跟踪信号检出的衍射光42b。衍射光42a和42b被聚光透镜34聚束，分别射入光检测器31b和31c，用两方或一方的检测器检出再生信号。光检测器31b的构成要使其检出利用SSD(光点尺寸检出)法使物镜37追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器31c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，CD用的第2组件43是波长780nm的半导体激光43a和分离来自光盘10的反射光并给予空间性变化的全息照相43d以及接受该反射光的光检测器43b、43c一体化构成的。在图9中，从第2组件43的半导体激光43a射出的波长780nm的光束44的一部分通过全息照相43d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之反射波长780nm的光，因此，光束44被用该波长滤波器33反射，被聚光透镜34照准。被照准的光束44通过偏振光性全息照相35和波长板36射入开口数0.6的物镜中。光束44的构成要使之对偏振光性全息照相32成为异常光，不受衍射作用进行透射。波长板36对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以光束44的偏振光面维持原样。被物镜37聚束，在集束基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点45。

接着，被光盘18反射的反射光46再次被物镜37聚光，透射波长板36和偏振光性全息照相35。波长板36对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以反射光46也与光束44一样，以直线偏振光照原样透射波长板36。因此，反射光46作为异常光射入偏振光性全息照相35，所以不受衍射作用。透射此处的反射光46被聚光透镜34聚束，被用波长滤波器33反射，入射到第2组件43中。入射到第2组件43中的反射光46用全息照相43d衍射，射入光检测器43b和43c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器43b的构成要使其检出利用SSD法使物镜37追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器43c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

如此，在使用了波长650nm和780nm的两个波长的构成中，用波长780nm的光再生CD时，物镜37的中心部37a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳设计基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点11上就会产生超过80mλrm s的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，因此，在以往构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部37a的开口数不能满足性能。为此，在本实施例中，在提高中心部8a的开口数的同时，与实施例1一样，如图11所示，在物镜37的外周部和内周部的境界上设置级差，通过降低所述象差成分中5次球面象差成分，来降低光点39的旁瓣，提高存储再生的性能。

还可知为了把5次象差控制在20mλ(rm s)以下，相位偏离量在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。而且，在本实施例为了提高物镜的加工性而用光滑的曲线形成级差。通过设定这样的光滑形状的透镜，就能够加工对环境温度的变化能确保其具有安定的性能的玻璃物镜。而且，把级差量用相位差设定到100度。另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜37的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。

如图12所示，通过物镜37的外周部37b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部37b的光的反射光几乎不入射到光检测器43b、43c中，所以不用特别设置开口限制部件就能够再生开口数0.45的CD。

如以上所述中清楚表明的那样，根据实施例1、2，能提供增大CD再生对应NA，即使用780nm的激光也能够进行CD再生，并且能再生DVD的透镜，能够用利用了一个透镜的简易光头实现DVD、CD互换再生。而且，能够使光头小型化、光盘驱动器本身小型化以及简单化。

下面参照附图说明本发明实施例3。实施例3的光头装置是用具有两重最佳设计基材厚度的一个物镜来实现DVD、CD互换再生的简易光头。该物镜能增大CD再生对应NA，用780nm的激光就能进行CD再生，并且能再生DVD。

图13、14是表示光头装置构成的图。图13表示用波长650nm的光束存储或再生基材厚度0.6mm的光盘10的情况，图14表示用波长780nm的光束存储或再生基材厚度1.2mm的光盘18的情况。该光学系统使用分别产生650nm和780nm波长光束的半导体激光1、15，但共用把光束聚束到光盘上的物镜108。具体地说，由半导体激光、电子束分裂器、柱形透镜以及光检测器构成的部分，按每个波长设置，但利用透射650nm波长的光、反射780nm波长的光的波长滤波器把来自两个光路的不同波长的光导向一个光路。从波长滤波器4到物镜108的部分为共用。一般在再生光盘基材厚度t2(0.6mm)或t1(1.2mm)的光信息存储媒介物的光头中，把物镜108中心部的最佳设计基材厚度设为t1×0.6～t1，外周部的最佳设计基材厚度设为0.6mm。该最佳设计基材厚度的范围是由实验得出的。而且，在与物镜108组合的相位移动元件(板状光学元件)107上设置级差。椐此，无论是对光盘基材厚度t1的信息媒介物还是对光盘基材厚度t2的信息媒介物，都能在旁瓣较少的情况下存储、再生信息。

如果进一步具体地说明光盘装置，用波长650nm的光束存储或再生基材厚度0.6mm的光盘10的情况，在图13中，从第1半导体激光1射出的波长650nm的(DVD用的)光束2的大约一半的光透射光束分离器3，入射到波长滤波器4中。该波长滤波器4的构成要使之能透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。为此，光束2透过波长滤波器4，被聚光透镜5平行化而形成近似平行光束。被平行化的光束2被反射镜6反射通过作为板状光学元件的相位移动元件107，射入开口数0.6的物镜108中。

在此，参照图15、16来说明相位移动元件107和物镜108的构造和配置。其组合要使物镜108和相位移动元件107各自的中心与光束的中心轴一致。物镜108由光束中心轴附近的中心部(内周区域)108a和远离所述中心轴的外周部(外周区域)108b构成，中心部108a具有被最佳化的面，使得通过该部分的光束聚束到透明基材较薄的光盘上，外周部108b具有被最佳化的面，使得通过该部分的光束聚束到具有比所述较薄透明基材光盘厚的基材的光盘上。而且，相位移动元件107是在板状光学元件上设置级差，改变相位。当组合相位移动元件107和物镜108时，设定外周部108b的面的相位使通过物镜108的外周部的108b的面的最内周部的光束的相位偏离通过中心部108a的面的最外周部的光束的相位。

具体地说，在物镜108中，开口数0.45以下的中心部108a的设计要使之对光盘基材厚度0.9mm光盘的象差为最小，开口数0.45以上的外周部108b的设计要使之对光盘基材厚度0.6mm的光盘象差为最小。光束2由该物镜108聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点111。

接着，用光盘10反射的反射光112被物镜108聚光，通过相位移动元件107被反射镜6反射，被聚光透镜5聚光。被聚光的反射光112透射波长滤波器4入射光束分离器3。入射光束分离器3的反射光12的大约一半的光在此被反射，通过圆柱形透镜13被光检测器14接收。光检测器14的构成要使其在检出再生信号的同时，还要检出利用象散法使透镜8追踪信息媒介物面的焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，在图14中，从第2半导体激光15射出的波长780nm的(CD用)光束16的大约一半的光透射光束分离器17，入射到波长滤波器4中，波长滤波器4的构成要使之反射波长780nm的光，为此，光束16被该波长滤波器4反射，利用聚光透镜5被平行化。被平行化的光束16通过反射镜6被反射，通过相位移动元件107射入物镜108。波长780nm的光束16被物镜108聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点119。

从光盘18反射的反射光120再次被物镜108聚光，通过相位移动元件107被反射镜6反射，被聚光透镜5聚光，被波长滤波器4反射后入射到光束分离器17中。入射到光束分离器17中的反射光20的大约一半在此反射，通过圆柱形透镜21被光检测器22接收。光检测器22的构成要使其在检出再生信号的同时，还要利用象散法检出焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法检出跟踪控制信号。

而且，物镜108和相位移动元件107的安装要使之保持对可动部的可动部重心123的动态平衡，而所述可动部是由具有能向作为物镜光轴的焦点方向及光盘的半径方向的跟踪方向移动的驱动部件的物镜架109构成的。因为保持了物镜108和相位移动元件107对可动体的重心123的动态平衡，即使不用平衡器等，物镜108对光轴的扭曲量也较小。因此，能够实现在再生时和存储时信号质量良好的光头和信息存储再生装置。

如上所述，在使用了波长650nm和780nm的两个波长的光源构成中，用波长780nm的光再生CD时，物镜108的中心部108a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点11上就会产生超过80mλrm s的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，其结果，在以往的光头构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了物镜108的中心部108a的开口数不能满足性能。为此，在本实施例中，在提高中心部108a的开口数的同时，在相位移动元件107的外周部107b和内周部107a之间设置光学性级差，椐此来降低透射物镜形成的光点的象差成分中所谓的泽尔尼克5次球面象差成分。如图15所示，光学级差是通过把相位移动元件107内周部107a的厚度变薄来形成的。通过设置级差部，对任一波长的光束都能降低其光点的旁瓣，提高存储再生的性能。因相位移动元件107和物镜108是作为单独体构成的，所以能够在简化物镜108的形状的同时，使用对环境温度变化适应性强的玻璃透镜也比较容易。为了把5次象差控制在20mλrm s以下，相位偏离量设定在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。而且，在本实施例中，把级差量换算到波长650nm的光的相位上，把级差量用相位差设定到125度。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜108的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。如图16所示，通过物镜108的外周部108b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部108b的光的反射光几乎不入射到光检测器22中，所以不用特别设置开口限制部件就能够再生开口数为0.45的CD。

下面说明本发明实施例4的光头。该光头装置使用光源和光检测器为一体的组件31、43。而且，相位移动元件137、波长板136以及偏振光性全息照相135被作为一体构成。图17、18是表示该光头装置的光学系统的图。图17表示存储或再生基材厚度0.6mm的光盘10的情况，图18表示存储或再生基材厚度1.2mm的光盘18的情况。

在图17中，DVD用的第1组件31是波长650nm的半导体激光31a和接受来自光盘10的反射光的光检测器1b、1c一体化构成的。从第1组件31的半导体激光31a射出的波长650nm的光束32通过玻璃罩31d射入波长滤波器33，该波长滤波器33透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。因此，光束32透射此处，被聚光透镜34平行化而形成近似平行的光束。被平行化的光束32通过偏振光性全息照相135和波长板136以及作为板状光学元件的相位移动元件137射入开口数0.6的物镜138中。

偏振光性全息照相135和波长板136以及相位移动元件137被作为一体构成，与物镜138一起被固定在物镜架139上。如图10所示，偏振光性全息照相135是在多折射材料LiNb基板上以前面交换形成全息照相来制作而成的，它透射异常光衍射正常光。光束32的构成要使之对偏振光性全息照相135呈异常光，不受衍射作用地对其进行透射。波长板136把波长650nm的光从直线偏振光变为近似圆偏振光，使波长780nm的光不改变偏振光方向。按照该构成，光束32被变换为圆偏振光。

物镜38与实施例3的物镜108相同，具有双重的最佳设计基材。如图19和图20所示，开口数为0.45以下的中心部138a的设计要使之对光盘基材厚度0.9mm光盘的象差为最小，开口数0.45以上的外周部138b的设计要使之对光盘基材厚度0.6mm的光盘象差为最小。光束32由该物镜138聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点141。

接着，用光盘10反射的反射光140被物镜138聚光，通过相位移动元件137，被波长板136从圆偏振光变换为垂直于光束32偏光面的偏振光方向的直线偏振光，入射偏振光性全息照相135，因为反射光140以正常光入射偏振光性全息照相135，所以在此被衍射。通过衍射，反射光140被分割为焦点信号检出的衍射光142a和跟踪信号检出用的衍射光142b。利用聚光透镜34聚束衍射光142a、142b，衍射光射入各个光检测器31b、31c，用两方或者一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器31b检出利用SSD法使物镜138追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器31c检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，CD用的第2组件43是波长780nm的半导体激光43a、分离来自光盘的反射光并给予空间性变化的全息照相43d以及接受该反射光的光检测器43b、43c被一体化而构成的。从第2组件43的半导体激光43a射出的波长780nm的光束44的一部分通过全息照相43d，射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之反射波长780nm的光，因此，光束44被该波长滤波器33反射，被聚光透镜34平行化。被平行化的光束44通过偏振光性全息照相135和波长板136以及相位移动元件137射入开口数0.6的物镜中。光束44要对偏振光性全息照相32呈异常光来构成，不受衍射作用地透射。波长板136对波长780nm的光不改变偏光方向，所以光束44的偏振光面保持原样。光束44被物镜138聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点149。

从光盘18反射的反射光146再次被物镜138聚光，透射相位移动元件137、波长板136和偏振光性全息照相135。波长板136对波长780nm的光不改变偏光方向，所以反射光146也与光束44一样，以直线偏振光原封不动地透射波长板136。因此，反射光146由于以异常光入射偏振光性全息照相135，所以不受衍射作用。透射此处的反射光146被聚光透镜34聚束，被用波长滤波器33反射，入射到第2组件43中。入射到第2组件43中的反射光46用全息照相43d衍射，射入光检测器43b和43c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器43b检出利用SSD法使物镜138追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器43c检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。而且，物镜138和相位移动动元件137的安装要使之保持对于可动部的可动部重心153的动态平衡，而该可动部是利用具有能够向作为物镜光轴的焦点方向以及作为光盘半径方向的跟踪方向移动的驱动部件的物镜架139来构成的。

如上所述，在使用了波长650nm和780nm的两个波长的光头中，为了用波长780nm的光再生CD，与实施例3的情况相同，在提高物镜138的中心部138a的开口数的同时，如图19所示那样，在相位移动元件137的内周部和外周部设置级差。椐此来降低透射物镜138形成的光点149的象差成分中所谓的泽尔尼克5次球面象差成分，并降低光点149的旁瓣。提高存储再生的性能。为了把5次象差控制在20mλrm s以下，相位偏离量设定在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。并且把级差量用相位差设定到了125度。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜138的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，来把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。如图20所示，通过物镜138的外周部138b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围内，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部138b的光的反射光几乎不入射到光检测器43b、43c中，所以不用特别设置开口限制部件就能够再生开口数为0.45的CD。

如前面说明的那样，相位移动元件137是在板状光学元件上设有光学性级差。在实施例3中，相位移动元件107是单独设置的，在实施例4中，相位移动元件137是由偏振光性全息照相与波长板一体构成的。具体地说，例如，无论那种情况，设有光学性级差的相位移动元件都能利用蚀刻在玻璃平板上制造级差，或通过利用透明树脂等的成形设置级差来进行制作。而且，即使取代级差，蒸着折射率不同的等方性膜，也能够得到相同的效果。而且也能够在偏振光性全息照相的任意一面上蒸着级差和折射率不同的膜来制作。而且，不用说，也能够在波长板上进行同样的制作。

相位移动元件是利用级差和膜的蒸镀在板状光学元件上变化光束相位的的单纯构造。所以对相位的偏离量进行最佳化处理比较容易。因此，容易进行对每个多机种光头的最佳化处理等，能够大幅度地缩短开发用时间。

而且，在所述第3和第4实施例中，使用两个光源，用于不同波长的光束在不同厚度透明基材光盘上的存储再生。但是与所述实施例相同，即使在使用以往的一个波长光束的光头上，通过使用设有内周区域和外周区域的相位移动元件，能够提高对两种光存储信息媒介物的存储再生性能。

下面说明实施例3、4的效果，在这些实施例中，增大CD再生对应的NA，即使使用780nm的激光也能够进行CD再生，而且能够提供能进行DVD再生的光学元件。而且，能够使用用了一个物镜的简易光头来实现DVD、CD的互换再生。而且，使光头的小型化成为可能，使光信息存储再生装置本身的小型化和简单化成为可能。

而且，错开相位的部件能够用级差和膜的蒸镀在板状光学元件上使光束的相位变化的单纯的构造来实现，所以，容易进行相位偏离量的最佳化。因此，容易进行对每个多机种光头的最佳化处理等，能够大幅度地缩短开发用时间。

而且，因为相位移动元件和物镜用个体构成，所以能够在简化物镜形状的同时，使用对环境温度变化有利的玻璃透镜也比较容易。

并且，因为对可动体的重心保持了物镜和板状光学元件的动态平衡，即使不用平衡器等，物镜对光轴的扭曲量也较小，能够实现在再生时和存储时信号质量良好的光头和信息存储再生装置。

下面，使用图21～24来说明本发明的实施例5。图21、22是表示本发明实施例5的光头装置的光学系统构成的图。图21表示存储或再生DVD等基材厚度0.6mm的光盘的情况，图22表示存储或再生基材厚度1.2mm的光盘的情况。而图23和图24表示实施例5的板状光学元件以及物镜周边的详细情况。

在图21中，在存储或再生DVD等基材厚度0.6mm的光盘的情况下，从半导体激光1射出的波长650nm的光束2的大约一半的光透射光束分离器3，入射到波长滤波器4中，该波长滤波器4的构成要使之能透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。为此，光束2透过此处，被聚光透镜5平行化而形成近似平行光束。被平行化的光束2被反射镜6反射通过板状光学元件271射入NA0.6的物镜208中。通过板状光学元件271的光束2由该物镜208聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点211。板状光学元件271和物镜208利用物镜架209保持一体，利用物镜驱动部件控制该位置。

用光盘10反射的反射光212被物镜208聚光，通过板状光学元件271、反射镜6被聚光透镜5聚光。被聚光的反射光212透射波长滤波器4入射光束分离器3。入射光束分离器3的反射光12的大约一半的光在此被反射，通过圆柱形透镜13被光检测器14接收。光检测器14的构成要使其在检出再生信号的同时，还要检出利用象散法法使透镜208追踪信息媒介物面的焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，在图22中，在存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘的情况下，从半导体激光15射出的波长780nm的光束16的大约一半的光透射光束分离器17，入射到波长滤波器4中，波长滤波器4的构成要使之反射波长780nm的光，为此，光束16被该波长滤波器4反射，利用聚光透镜5平行化。被平行化的光束16被反射镜6反射，通过板状光学元件271射入物镜208。波长780nm的光束16被物镜208聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点219。

从光盘18反射的反射光220再次被物镜208聚光，通过板状光学元件271被反射镜6反射，被聚光透镜5聚光，被波长滤波器4反射后入射到光束分离器17中。入射到光束分离器17中的反射光20的大约一半在此反射，通过圆柱形透镜21被光检测器22接收。光检测器22的构成要使其在检出再生信号的同时，还要利用象散法检出焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法检出跟踪控制信号。

在此，进一步详细说明板状光学元件271和物镜208。当物镜208不与板状光学元件271组合而单独使用时，其设计要使NA0.6以下的所有部分对光盘基材厚度0.6mm的象差为最小。即，具有最佳化的面要使通过物镜208的光束聚束到透明基材较薄的光盘上。因此，该物镜208能够只在存储或再生基材厚度0.6mm的光头上单独使用。

而且，板状光学元件271由离光束的中心轴较近的内周区域271a和远离所述中心轴的外周区域271b构成。在使用了波长650nm和780nm的两个波长的构成中，用波长780nm的光再生基材厚度0.6mm的光盘时，为此的板状光学元件271的内周区域271a的NA不得不定在0.45的水平上。但是，最佳设计基材厚度0.9mm的NA一达到0.45，在存储或再生DVD的光点211上就会产生超过80mλrm s的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，所以在以往的光头构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部271a的NA不能满足性能要求。为此，在本实施例中，如图23所示的那样，在提高板状光学元件271的内周区域271a的NA的同时，在板状光学元件271的内周部271a和外周部271b之间设置级差。因此，给通过内周部271a和外周部271b的光以相位段差，椐此来降低透射物镜形成的光点的所述象差成分中所谓的泽尔尼克5次球面象差成分。通过降低其光点的旁瓣，来提高存储再生的性能。而且，在本实施例中，把级差量用相位差设定到125度。

而且，板状光学元件271的设计要使之在NA为0.45以下的内周区域271a内与物镜208组合时，具有对光盘基材厚度0.9mm的透射性平板的象差为最小的面。在此，板状光学元件271的内周区域面具有被最佳化的面，使其一旦与物镜208组合，则会将通过内周区域271a的光束聚束到比多种光盘中的透明基材较薄的光盘更厚的透明基材的透射性平板上。象那样的透射性平板，例如是具有t1×0.7以上厚度的透明基材(在此t1为多种光盘中透明基材较厚的光盘的透明基材厚度，在此是1.2mm)。另一方面，NA为0.6以上的外周区域271b是平面，对于通过该部分的光，只是给予按外周区域271b的厚度和板状光学元件271的折射率决定其量的相位偏差。而且，板状光学元件271的外周区域面相位的设定，要使其与物镜208组合时，通过物镜208的外周区域面的最内周部的光束的相位偏离通过内周区域面的最外周部的光束的相位。板状光学元件271由玻璃构成，其表面形状通过蚀刻玻璃平板的表面来获得。

所述级差(换算成650nm波长的光)和各象差的关系与实施例1的图5的曲线图几乎相同，所述级差和旁瓣的值(把主波瓣的强度设为100％来表示)与图6的曲线图几乎相同。可知通过把相位级差设定为适当的量来降低5次球面象差，旁瓣也能够缩小。还可知把5次象差控制在20mλ(rm s)以下，相位偏离量设定在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把板状光学元件271的NA0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同水平的级差上。如图24所示，通过板状光学元件271的外周区域271a的光束为了直接地通过物镜208而具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周区域271b的光的反射光几乎不入射到光检测器22中，所以不用特别设置开口限制部件就能够再生NA0.45的基材厚度1.2mm的光盘。

下面，使用图25～28来说明本发明的实施例6。图25、26是表示实施例6的光头装置的光学系统构成的图。图25表示存储或再生DVD等基材厚度0.6mm的光盘的情况，图26表示存储或再生基材厚度1.2mm的光盘的情况。而图27和图28表示板状光学元件以及物镜周边的详细情况。

若说明存储或再生DVD等基材厚度0.6mm的光盘的情况，则在图25中，DVD用的第1组件31是波长650nm的半导体激光31a和接受来自光盘10的反射光的光检测器31b、31c一体化构成的。从第1组件31的半导体激光31a射出的波长650nm的光束32通过玻璃罩31d射入波长滤波器33，该波长滤波器33透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。因此，光束32透射此处，被聚光透镜34平行化而形成近似平行的光束。被平行化的光束32通过偏振光性全息照相235和波长板236以及板状光学元件271射入NA0.6的物镜208中。

偏振光性全息照相235和波长板236以及相位移动元件271被作为一体构成，与物镜208一起被固定在物镜架209上。而且，被物镜驱动部件23驱动，如图10所示，偏振光性全息照相235是在双折射材料LiNb基板上以质子交换形成全息照相来制作而成的，它透射异常光衍射正常光。光束32的构成要使之对偏振光性全息照相235呈异常光，不受衍射作用地对其进行透射。波长板236的构成要使波长650nm的光从直线偏振光变为近似圆偏振光，但使波长780nm的光不改变偏振光方向。按照波长板236，光束32被变换为圆偏振光。圆偏振光的光束32接着通过板状光学元件271，利用物镜208聚束，在基材厚度0.6mm的光盘10的信息面上形成光点241。

物镜208和板状光学元件271与实施例5具有相同的构成，物镜208的设计要使NA0.6以下的所有部分在单独情况下对基材厚度0.6mm的光盘的象差为最小。因此，该透镜能够单独使用在只存储或再生基材厚度0.6mm光盘的光头上。而且，板状光学元件271由离光束的中心轴较近的内周区域271a和远离所述中心轴的外周区域271b构成。在提高内周区域271a的NA的同时，在内周区域271a和外周区域271b之间设置级差。级差量用相位差设定在125度。

用光盘10反射的反射光240被物镜208聚光，通过板状光学元件271，被波长板236从圆偏振光变换为垂直于光束32偏光面的偏振光方向的直线偏振光，入射偏振光性全息照相235，因为反射光240以正常光入射偏振光性全息照相235，所以在此被衍射。根据衍射，反射光240被分割为焦点信号检出的衍射光242a和跟踪信号检出用的衍射光242b。利用聚光透镜5聚束衍射光242a、242b，衍射光射入各个光检测器31b、31c，用两方或者一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器31b检出利用SSD法使物镜208追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器31c检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，CD用的第2组件43是波长780nm的半导体激光43a和分离来自光盘的反射光并给予空间性变化的全息照相43d以及接受该反射光的光检测器43b、43c一体化构成的。在图25中，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘时，从第2组件43的半导体激光43a射出的波长780nm的光束44的一部分通过全息照相43d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之反射波长780nm的光，因此，光束44被用该波长滤波器33反射，被聚光透镜34照准。被照准的光束44通过偏振光性全息照相235和波长板236以及板状光学元件271射入NA0.6的物镜208中。光束44的构成要使之对偏振光性全息照相235成为异常光，不受衍射作用进行透射。如上所述，波长板236对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以光束44的偏振光面维持原样。光束44被物镜208聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点249。

被光盘18反射的反射光246再次被物镜208聚光，透射板状光学元件271和波长板236以及偏振光性全息照相235。波长板236对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以反射光246也与光束44一样，以直线偏振光照原样透射波长板236。因此，反射光246作为异常光射入偏振光性全息照相235，所以不受衍射作用。透射此处的反射光246被聚光透镜34聚束，被用波长滤波器33反射，入射到第2组件43中。入射到第2组件43中的反射光46用全息照相43d衍射，射入光检测器43b和43c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器43b的构成要使其检出利用SSD法使物镜208追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器43c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

在实施例5中，与利用图5、6所进行的说明一样，通过把相位级差设定为适当的量，能够降低5次球面象差，还能够缩小旁瓣。为了把5次象差控制在20mλrm s以下，相位偏离量在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把板状光学元件71的NA0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往相同的级差上。如图28所示，通过板状光学元件271的外周部271a的光束原样通过物镜208，所以具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部271b的光的反射光几乎不入射到光检测器43b、43c中，所以不用特别设置开口限制部件就能够再生NA0.45的基材厚度1.2mm的光盘。

而且，在实施例5、6中，虽然板状光学元件271是利用来自玻璃板的蚀刻制作的，但也可以利用玻璃冲压来成型。而且，板状光学元件271的透镜效果比较差，所以也可以使用折射率较低的树脂。因此，即使利用树脂的注射成型或加压成型也能获得同样的效果。

根据实施例5、6，通过把板状光学元件设置到光路上，能够给既成的对物透镜补充所必要的功能。而且，能够作为实现在物镜上构成比较困难的形状的部件来使用，能够比较容易地提供具有所希望的聚光性能的光头以及光盘存储再生装置。

而且，板状光学元件是可以用蚀刻等方法来改变其近似平面形状的表面形状这样一个构造，所以形状的最佳化是比较容易的。因此，将物镜作为通用，也容易对每个多机种光头进行最佳化处理等，能够大幅度地缩短开发时间，也适用于小批量的生产。

而且，因为板状光学元件和物镜用个体构成，所以在简化物镜形状的同时，使用对环境温度变化有利的玻璃透镜也比较容易。

并且，通过取得所述那样的构成，能够继续确保厚度较薄基材的信息存储媒介物(例如DVD)的再生性能，增大较厚基材的信息存储媒介物(例如CD)再生对应的NA。

而且，通过能增大较厚基材再生对应的NA，就能够用波长较长的光源再生较厚基材的信息存储媒介物，例如，如CD-R那样用基材较薄的信息存储媒介物(例如DVD)再生用的波长能够实现能再生反射率低下不能再生的信息存储媒介物的光头和信息存储再生装置。

并且，在实施例1～6中，以DVD和CD的互换再生为例，把最佳设计基材厚度0.9mm的范围设定在0.45。但是取代CD，为了LD(激光光盘)的互换再生，也可以进一步扩大其范围，设定在0.50的水平上。

参照附图来说明本发明的实施例7。图29和图30表示该实施例7的光头装置光学系统。图29表示存储或再生基材厚度0.6mm的光盘10的情况，图30表示存储或再生基材厚度1.2mm的光盘18的情况。

在图29中，从半导体激光1射出的波长650nm的光束2的大约一半的光透射光束分离器3，入射到波长滤波器4中，该波长滤波器4的构成要使之能透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。为此，光束2透过此处，被聚光透镜5照准而形成近似平行光束。被照准的光束2被反射镜6反射，射入开口数0.6的物镜308中。物镜308由中心部308a和外周部308b构成。开口数0.45以下的中心部308a的设计要使之对基材厚度0.9mm光盘的象差为最小，开口数0.45以上的外周部308b的设计要使之对基材厚度0.6mm光盘的象差为最小。光束2由该物镜308聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点311。

用光盘10反射的反射光312被物镜308聚光，通过反射镜6被聚光透镜5聚光。被聚光的反射光312透射波长滤波器4入射光束分离器3。入射光束分离器3的反射光12的大约一半的光在此被反射，通过圆柱形透镜13被光检测器14接收。光检测器14的构成要使其在检出再生信号的同时，还要检出利用象散法使透镜8追踪信息媒介物面的焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，在图30中，从半导体激光15射出的波长780nm的光束16的大约一半的光透射光束分离器17，入射到波长滤波器4中，波长滤波器4的构成要使之反射波长780nm的光，为此，光束16被该波长滤波器4反射，利用聚光透镜5照准。被照准的光束16通过反射镜6射入物镜8。波长780nm的光束16被物镜308聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点319。

从光盘18反射的反射光320再次被物镜308聚光，通过反射镜6被聚光透镜305聚光，被波长滤波器4反射后入射到光束分离器17中。入射到光束分离器17中的反射光20的大约一半在此反射，通过圆柱形透镜21被光检测器22接收。光检测器22的构成要使其在检出再生信号的同时，还要利用象散法检出焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法检出跟踪控制信号。

如上所述，在使用了波长650nm和780nm的两个波长的光头中，用波长780nm的光再生CD时，物镜308的中心部308a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点311上就会产生超过80mλrm s的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，因此，在以往构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部308a的开口数不能满足性能。为此，在本实施例中，在提高中心部308a的开口数的同时，如图30所示，在物镜308的外周部和内周部的境界上设置级差，通过降低所述象差成分中的所谓5次球面象差成分，来降低光点311的旁瓣，提高存储再生的性能。

所述级差(换算成650nm波长光的相位)和各象差的关系以及所述级差和旁瓣值(把主瓣的强度作为100％来表示)的关系分别与实施例1的图5和图6的曲线图几乎相同，通过设定适当量的相位级差，能够降低5次球面象差，还能够缩小旁瓣。还可知为了把5次象差控制在20mλ(rm s)以下，相位偏离量在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。而且，在本实施例是把级差量用相位差设定到100度。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜308的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。但是，最好把从半导体激光15到聚光透镜5的光学距离L2设定在从半导体激光1到聚光透镜5的光学距离L1的80％～95％之间来进一步限制象差。而且，如图32所示，通过物镜308的外周部308b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部308b的光的反射光几乎不入射到光检测器22中，能够不用特别设置开口限制部件而再生开口数0.45的CD。在把所述光学距离L2设定在L1的80％以下的情况下，其扩散度也会减小，这是为CD的再生性能要求所不希望的。

下面参照附图说明本发明的实施例8，图33和图34是表示该实施例的光头装置光学系统构成的图；图33是表示在本实施例中存储或再生基材厚0.6mm的光盘10的情况，图34是表示存储或再生基材厚1.2mm的光盘18的情况。

在图33中，DVD用的第1组件31是波长650nm的半导体激光31a和接受来自光盘10的反射光的光检测器1b、1c一体化构成的。从第1组件31的半导体激光31a射出的波长650nm的光束32通过玻璃罩31d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。因此，光束32透射此处，被聚光透镜34照准而形成近似平行光束。被照准的光束32通过偏振光性全息照相335和波长板336射入开口数0.6的物镜中。偏振光性全息照相335和波长板336被作为一体构成，与物镜337一起被固定在物镜架338上。如图10所示，偏振光性全息照相335是在双曲折材料LiNb基板上用质子交换形成全息照相来制作的，其构成要使之透射异常光，衍射正常光。

光束32的构成要使之对偏振光性全息照相335成为异常光，不受衍射作用进行透射。波长板336的构成要使波长650nm的光从直线偏振光变换为近似圆偏振光，使波长780nm的光不改变偏振光方向，光束32被变换成圆偏振光。物镜337的构成与实施例7的物镜308一样，如图35及36所示，开口数0.45以下的中心部337a的设计要使之对基材厚度0.9mm的象差为最小，开口数0.45以上的外周部337b的设计要使之对基材厚度0.6mm的象差为最小。光束32由该物镜337聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点339。

用光盘10反射的反射光340被物镜337聚光，用波长板336从圆偏振光变换为与光束32的偏振光面垂直的偏振光方向的直线偏振光，射入偏振光性全息照相335。反射光40为了对偏振光性全息照相335以正常光入射，在此进行衍射。利用衍射反射光340被分割成焦点信号检出的衍射光342a和跟踪信号检出的衍射光342b。衍射光342a和342b被聚光透镜34聚束，分别射入光检测器31b和31c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器31b的构成要使其检出利用SSD(光点尺寸检出)法使物镜37追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器31c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，CD用的第2组件43是波长780nm的半导体激光43a和分离来自光盘10的反射光并给予空间性变化的全息照相43d以及接受该反光的光检测器43b、43c一体化构成的。在图34中，从第2组件43的半导体激光43a射出的波长780nm的光束44的一部分通过全息照相43d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之反射波长780nm的光，因此，光束44被用该波长滤波器33反射，被聚光透镜34照准。被照准的光束44通过偏振光性全息照相335和波长板336射入开口数0.6的物镜中。光束44的构成要使之对偏振光性全息照相32成为异常光，不受衍射作用进行透射。如所述那样，波长板336对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以光束44的偏振光面维持原样。被物镜337聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点345。

被光盘18反射的反射光346再次被物镜337聚光，透射波长板336和偏振光性全息照相335。波长板336对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以反射光346也与光束44一样，以直线偏振光照原样透射波长板336。因此，反射光46作为异常光射入偏振光性全息照相335，所以不受衍射作用。透射此处的反射光346被聚光透镜34聚束，被用波长滤波器33反射，入射到第2组件43中。入射到第2组件43中的反射光46用全息照相43d衍射，射入光检测器43b和43c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器43b的构成要使其检出利用SSD法使物镜37追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器43c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

如上所述，在使用了波长650nm和780nm两个波长的光头中，用波长780nm的光再生CD时，物镜337的中心部337a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳设计基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点11上就会产生超过80mλrms的象差，通常，超过80mλrm s的光点，因为所谓的旁瓣增大，所以存储再生性能劣化，因此，在以往构成中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部337a的开口数而不能满足性能。为此，在本实施例中，在提高中心部337a的开口数的同时，与实施例7一样，如图35所示，在物镜337的外周部和内周部的境界上设置级差，通过降低所述象差成分中5次球面象差成分，来降低光点339的旁瓣，提高存储再生的性能。还可知为了把5次象差控制在20mλ(rm s)以下，相位偏离量在50度～150度的范围较好。而且，即使变化相位级差，综合级差也变化不大。而且，在本实施例为了提高物镜的加工性而用光滑的曲线形成级差。通过设定这样的光滑形状的透镜，就能够加工对环境温度的变化能确保其具有安定的性能的玻璃物镜。而且，把级差量用相位差设定到100度。

另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜37的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。另一方面，存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜337的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的级差限定在与以往例相同的级差上。但是，最好把从半导体激光43a到聚光透镜34的光学距离L2设定在从半导体激光31a到聚光透镜34的光学距离L1的80％～95％之间来进一步限制象差。而且，按照光源和受光元件成为一体的组件方式，为了利用球面象差产生焦点偏置，从焦点偏置的角度也应把光学距离L2设定在光学距离L1的80％～95％之间来进一步限制象差。在图37表示了当使L2变化的情况下的焦点偏置的变化情况。此时，通过把L2设定到L1的90％能够就把焦点偏置设置到近似为0。而且，通过物镜337的外周部337b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部337b的光的反射光几乎不入射到光检测器43b、43c中，能够不用特别设置开口限制部件而再生开口数0.45的CD。在把所述光学距离L2设定在L1的80％以下的情况下，其扩散度也会减小，此为CD的再生性能要求所不希望的。

而且，在实施例7、8中，即使使用聚光透镜和物镜为一体的所谓有限系统透镜也能获得同样的效果。

如在上述说明中所明确的那样，利用实施例7、8就能提供增大CD再生对应NA，即使用780nm的激光也能够进行CD再生，并且能再生DVD的透镜，能够用利用了一个透镜的简易光头实现DVD、CD互换再生。而且，能够使光头小型化、光盘驱动器本身小型化以及简单化。

而且，通过把从CD激光到聚光透镜的光学距离设置得比DVD用激光还短，就能够限制象差，在提高再生信号质量的同时还能降低焦点偏置。

并且，在实施例1～8中，是以DVD和CD的互换再生为例，把最佳设计基材厚度设定为0.9mm、变化基材厚度的范围设定在0.45进行了说明。但是也可以把最佳设计基材厚度设定为1.0mm，取代CD，为了LD(激光光盘)的互换再生，也可以进一步扩大基材厚度范围，也可以设定在0.50的水平上。

下面参照附图说明本发明的实施例9。图38是表示在本实施例中存储或再生基材厚0.6mm的光盘10的情况，图39是表示存储或再生基材厚1.2mm的光盘18的情况。在图38中，从半导体激光1射出的波长650nm的光束2的大约一半的光透射光束分离器3，入射到波长滤波器4中。该波长滤波器4的构成要使之能透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。为此，光束2透过此处，被聚光透镜5照准而形成近似平行光束。被照准的光束2被反射镜6反射通过遮光滤波器407射入开口数(NA)0.6的物镜8中。遮光滤波器407和物镜408都被固定在物镜架409上。如图40所示，遮光滤波器407由环形遮光部407a和此外的透射部407b构成。如图41所示，遮光部407a具有透射象波长650nm和780nm的光那样的波长特性。而且，该遮光部407a如图43所示的那样，对光束2中相当于物镜408的开口数从0.37～0.45的部分进行遮光。

物镜408由中心部408a和外周部408b构成。开口数0.45以下的中心部408a的设计要使之对基材厚度0.9mm光盘的象差为最小，开口数0.45以上的外周部408b的设计要使之对基材厚度0.6mm光盘的象差为最小。用遮光滤波器7被遮光成轮带状的光束2被该物镜408聚束，在基材厚0.6mm的光盘10的信息面上形成光点411。

用光盘10反射的反射光412被物镜408聚光，通过遮光滤波器407和反射镜6被聚光透镜5聚光。被聚光的反射光12透射波长滤波器4入射光束分离器3。入射光束分离器3的反射光12的大约一半的光在此被反射，通过圆柱形透镜13被光检测器14接收。光检测器14的构成要使其在检出再生信号的同时，还要检出利用象散法使透镜8追踪信息媒介物面的焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，在图39中，从使光轴垂直于所述半导体激光1的光轴而设置的半导体激光15射出的波长780nm的光束16的大约一半的光透射光束分离器17，入射到波长滤波器4中，波长滤波器4的构成要使之反射波长780nm的光，为此，光束16被该波长滤波器4反射，利用聚光透镜5照准。被照准的光束16通过反射镜6及遮光滤波器407射入物镜408。如图41、42的波长特性所示的那样，波长780nm的光束16透射遮光部407a、透射部407b，被物镜408聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点419。

从光盘18反射的反射光420再次被物镜408聚光，通过遮光滤波器407和反射镜6被聚光透镜5聚光，被波长滤波器4反射后入射到光束分离器17中。入射到光束分离器17中的反射光20的大约一半在此反射，通过圆柱形透镜21被光检测器22接收。光检测器22的构成要使其在检出再生信号的同时，还要利用象散法检出焦点控制信号，以及通过相位差法或推挽法检出跟踪控制信号。

如此，在使用了波长650nm和780nm的两个波长的光头中，用波长780nm的光再生CD时，物镜408的中心部408a的开口数不得不定在0.45的水平上。但是，最佳设计基材厚度0.9mm的开口数一达到0.45，在存储或再生DVD的光点411上就会产生超过80mλrm s的象差。所以存储再生性能劣化，在以往的光头中设置波长780nm的光源，仅仅提高了中心部408a的开口数不能满足性能。为此，在本实施例中，在提高中心部408a的开口数的同时，如图43所示，用遮光滤波器407的遮光部407a对光束2中相当于物镜408的开口数0.37～0.45的部分进行遮光，以此来降低象差。即，存储再生DVD时的光点411是由通过物镜408的中心部408a中的开口数为0.37以下的中心部408a的光束，和通过开口数0.45～0.6的外周部408b的光束合成而形成的。在接近物镜408光轴中心的区域(近轴区域)即使设计基材厚度偏离象差也较小，如果开口数在0.37的水平上，即使把通过最佳设计基材厚度0.9mm的中心部的光聚束到基材厚度0.6mm的光盘上，象差限制在30mλrm s的水平，不会使存储再生性能劣化。因此，能够利用通过物镜408的外周部408b和开口数0.37以下的中心部408a的光束2合成而形成的光点11来存储再生DVD。

存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜408的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的象差限定在与以往例相同的象差上。如图44所示，通过物镜408的外周部408b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部408b的光的反射光几乎不入射到光检测器22中。遮光滤波器407不遮挡光束16，存储再生CD时的物镜的开口数成为0.45，能够确保与通常的CD驱动器具有同等的开口数。

在本实施例中，作为遮光滤波器407举例说明了由光学薄膜构成的滤波器，但是即使其构成是使用波长选择性的全息照相，使之只在遮光部407a的区域衍射波长650nm的光也会有同样的效果。而且，把最佳设计基材厚度设为0.9mm对物镜408的开口数0.45的区域进行了说明。该范围如果是在光盘18的基材厚度的70％以上，则再生CD时的象差限制在40mλrm s，为实用范围之内。而且，虽然把所述遮光部407a作为相当于物镜408的开口数从0.45到0.37的区域，但开口数只要是CD开口数0.45的70％以上，就能确保DVD的性能。

下面参照附图说明本发明的实施例10。图45是表示在本实施例中存储或再生基材厚0.6mm的光盘10的情况，图46是表示存储或再生基材厚1.2mm的光盘18的情况。在图45中，DVD用的第1组件31是波长650nm的半导体激光31a和接受来自光盘10的反射光的光检测器1b、1c一体化构成的。从第1组件31的半导体激光31a射出的波长650nm的光束32通过玻璃罩31d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之透射波长650nm的光，反射波长780nm的光。因此，光束32透射此处，被聚光透镜34照准而形成近似平行光束。被照准的光束32通过偏振光性全息照相35和波长板436射入开口数0.6的物镜437中。偏振光性全息照相435和波长板436被作为一体构成，与物镜437一起被固定在物镜架438上。如图10所示，偏振光性全息照相435是在双曲折材料LiNb基板上用质子交换形成全息照相来制作的，其构成要使之透射异常光，衍射正常光。光束32的构成要使之对偏振光性全息照相435成为异常光，不受衍射作用进行透射。波长板436的构成要使波长650nm的光从直线偏振光变换为近似圆偏振光，使波长780nm的光不改变偏振光方向，光束32被变换成圆偏振光。物镜437的构成与实施例9的物镜408一样，如图47所示，开口数0.45以下的中心部437a的设计要使之对基材厚度0.9mm的象差为最小，开口数0.45以上的外周部437b的设计要使之对基材厚度0.6mm的象差为最小。光束32由该物镜437聚束，在基材厚度0.6mm光盘10的信息面上形成光点439。

用光盘10反射的反射光440被物镜437聚光，用波长板436从圆偏振光变换为与光束32的偏振光面垂直的偏振光方向的直线偏振光，射入偏振光性全息照相435。反射光440为了对偏振光性全息照相435以正常光入射，在此进行衍射。因为衍射反射光440被分割成焦点信号检出的衍射光442a和跟踪信号检出的衍射光442b、以及遮光用的衍射光441。如图45所示，衍射光441的构成要使其利用轮带状的全息照相，在反射光440中衍射相当于物镜437的开口数从0.37到0.45的部分，不作为散射光入射光检测器31b和31c。衍射光442a和442b被聚光透镜434聚束，分别射入各光检测器31b和31c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器31b的构成要使其检出利用SSD(光点尺寸检出)法使物镜437追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器31c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

另一方面，如图46所示，CD用的第2组件43是波长780nm的半导体激光43a和分离来自光盘10的反射光并给予空间性变化的全息照相43d以及接受该反光的光检测43b、43c一体化构成的。在图46中，从第2组件43的半导体激光43a射出的波长780nm的光束44的一部分通过全息照相43d射入波长滤波器33，该波长滤波器33的构成要使之反射波长780nm的光，因此，光束44被用该波长滤波器33反射，被聚光透镜34照准。被照准的光束44通过偏振光性全息照相435和波长板436射入开口数0.6的物镜437中。光束44的构成要使之对偏振光性全息照相32成为异常光，不受衍射作用进行透射。波长板436对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以光束44的偏振光面维持原样。被物镜437聚束，在基材厚度1.2mm的光盘18的信息面上形成光点445。

被光盘18反射的反射光446再次被物镜437聚光，透射波长板436和偏振光性全息照相435。波长板436对波长780nm的光不改变偏振光方向，所以反射光446也与光束44一样，以直线偏振光照原样透射波长板436。因此，反射光446作为异常光射入偏振光性全息照相435，所以不受衍射作用。透射此处的反射光446被聚光透镜34聚束，被用波长滤波器33反射，入射到第2组件43中。入射到第2组件43中的反射光46用全息照相43d衍射，射入光检测器43b和43c，用两方或一方的检测器检出再生信号。而且，光检测器43b的构成要使其检出利用SSD法使物镜37追踪信息媒介物面的焦点控制信号，光检测器43c的构成要使其检出通过相位差法或推挽法追踪信息磁道的跟踪控制信号。

在以上的构成中，存储或再生DVD等基材厚0.6mm的光盘时，如图47所示，用偏振光性全息照相435的衍射部435a来衍射在反射光440中相当于物镜437的开口数从0.37到0.45的部分，作为衍射光441不入射光检测器。因此，在用形成检出信号用的光的衍射部435b衍射的反射光442a、442b中不含象差较大的成分。即，只检出用通过存储再生DVD时的物镜437的中心部437a的开口数0.37以下的反射光和开口数0.45～0.6的外周部的反射光所合成的光。在物镜近轴区域，即使设计基材厚度偏离，象差也较小，如果开口数在0.37的水平上，即使把通过最佳基材厚度0.9mm的中心部的光聚束到基材厚度0.6mm的光盘上，象差限制在30mλrm s的水平，不会使存储再生性能劣化。因此，能够利用通过物镜437的外周部437b和开口数0.37以下的中心部437a的光束存储再生DVD。

存储或再生CD等基材厚度1.2mm的光盘18时，通过把物镜437的开口数0.45的范围设定为最佳设计基材厚度0.9mm，把通过此处的光的象差限定在与以往例相同的象差上。如图48所示，通过物镜437的外周部437b的光束具有较大的球面象差，扩散到光盘18的信息媒介物面上的较宽范围，而且，该反射光也以较大球面象差扩散。因此，通过该外周部437b的光的反射光几乎不入射到光检测器中。而且，偏振光性全息照相435无论是光束44还是反射光446都不衍射，所以存储再生CD等时的物镜的开口数成为0.45，能够确保与通常的CD驱动器具有同等的开口数。

而且，在本实施例中，把物镜437的开口数0.45的区域的最佳设计基材厚度设为0.9mm，进行了说明。该范围如果是在光盘18的基材厚度的70％以上，则再生CD时的象差限制在40mλrm s，为实用范围之内。而且，虽然把所述遮光部407a作为相当于物镜408的开口数从0.45到0.37的区域，但开口数只要是CD开口数0.45的70％以上，就能确保DVD的性能。

如通过以上说明所明确的那样，根据实施例9、10，在NA3以上(0.7×NA1≤NA3＜NA1)NA1以下的环形区域，对第1波长光进行遮光或者衍射，所以能够把对第1波长光的物镜的中心部的开口数设定为实质性的NA3，能够用较小的象差进行光盘基材厚度t1的信息媒介物的存储再生。

而且，在根据比第一波长大的第二波长的光盘基材厚度t2(t2＞t3)的信息媒介物的存储再生中，能够把物镜中心部的开口数设定为NA1，因为该开口数对于基材厚度t3被设定为最佳值，所以能够设定较小的象差。其结果，能够实现使用一个物镜，用第一波长的光，例如650nm的光存储再生光盘基材厚度t1的信息媒介物例如DVD，和用第二波长的光，例如780nm的光存储再生光盘基材厚度t2的信息媒介物体例如CD的光头。

而且，用一个光头能够存储再生DVD、CD光盘以及有波长依存性的CD--R光盘等，能够确保所有的DVD光盘和CD光盘的互换性。

而且，尽管本发明根据所述实施例进行了说明，但这些实施例仅仅是例示而已，不作限定之用。

Claims (38)

1.一种聚束元件，是把来自光源的光束分别聚束到具有两种厚度不同的透明基材的光信息存储媒介物上的聚束元件，其特征在于：

所述聚束元件由光束中心轴附近的内周区域和在远离所述中心轴侧邻接所述内周区域的外周区域构成，所述外周区域具有使通过外周区域的光束聚束到所述光信息存储媒介物中透明基材较薄的第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面；

内周区域面具有使通过该区域的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置的被最佳化的面；

设置外周区域面的相位使通过外周区域面的最内周部的光束的相位与通过内周区域面的最外周部的光束的相位偏离。

2.根据权利要求1所述的聚束元件，其特征在于：所述的聚束元件是具有所述内周区域和所述外周区域的物镜。

3.根据权利要求2所述的聚束元件，其特征在于：当把所述光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上时的波面象差设计要满足：

全象差量≥20mλ(rms)

5次球面象差≤20mλ(rms)的条件。

4.根据权利要求1所述的聚束元件，其特征在于：通过外周区域面的最内周部的光束相位的偏离方向是通过内周区域面的最外周部的光束相位的方向。

5.根据权利要求4所述的聚束元件，其特征在于：通过外周区域面的最内周部的光束的相位相对于通过内周区域面的最外周部的光束相位的偏离量满足：

50度≤相位偏离量≤150度的条件。

6.根据权利要求2所述的聚束元件，其特征在于：当把所述光信息存储媒介物中透明基材较厚的第2光信息存储媒介物的基材厚度设定为t1时，通过内周区域的光束在内周区域被最佳化使其聚束到具有：

t1×0.6≤内周区域设计基材厚度的基材厚度的信息媒介物上。

7.根据权利要求2所述的聚束元件，其特征在于：用光滑的曲线构成外周区域面的最内周部和内周区域面的最外周部。

8.根据权利要求1所述的聚束元件，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和被该物镜组合的板状光学元件构成；

所述物镜由光束中心轴附近的第1内周部和在远离所述中心轴侧邻接所述第1内周部的第1外周部构成，所述第1外周部具有使通过该第1外周部的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，所述第1内周部具有使通过该第1内周部的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置的被最佳化的面；

所述板状光学元件是由第2内周部和由该第2内周部和光学级差部划分的第2外周部构成的，是为了在所述第2内周部和第2外周部与所述物镜组合时，使通过所述物镜的第1外周部的光束通过所述第2外周部，使通过所述物镜的第1内周部的光束通过所述第2内周部而设置的，所述内周区域包含所述第1内周部和所述第2内周部，所述外周区域包含所述第1外周部和所述第2外周部。

9.根据权利要求8所述的聚束元件，其特征在于：所述板状光学元件的第2内周部和第2外周部的厚度不同。

10.根据权利要求8所述的聚束元件，其特征在于：所述板状光学元件的第2内周部和第2外周部是由互不相同的电介质材料构成的。

11.根据权利要求1所述的聚束元件，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和设置在所述光源和所述物镜间的光路上的板状光学元件构成；

所述物镜具有被最佳化的面，使没有所述板状光学元件时，通过物镜的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上；

所述板状光学元件由光束中心轴附近的内周部和远离所述中心轴的外周部构成，内周部和外周部由光学级差部划分，所述外周部的面是平面，所述内周部的面被最佳化，使在与所述物镜组合时通过所述内周部的光束聚束到具有比所述第1光信息存储媒介物厚的透明基材的光信息存储媒介物上。

12.一种光头，由产生光束的光源、把来自光源的光束分别聚束到具有厚度不同的两种透明基材的光信息存储媒介物上的聚束元件和接收来自所述光信息存储媒介物的反射光并将其转换成电信号的受光元件构成；

所述聚束元件由光束中心轴附近的内周区域和在远离所述中心轴侧邻接所述内周区域的外周区域构成，所述外周区域具有使通过外周区域的光束聚束到所述光信息存储媒介物中透明基材较薄的第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面；

所述内周区域面具有使通过该区域的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间的一定厚度所对应的位置的被最佳化的面，而且设置外周区域面的相位使通过外周区域面的最内周部的光束的相位与通过内周区域面的最外周部的光束的相位偏离。

13.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述光源产生两个不同波长的光束。

14.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述光源产生一个波长的光束。

15.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述聚束元件是具有所述内周区域和所述外周区域的物镜。

16.根据权利要求15所述的光头，其特征在于：所述聚束元件的设计要使所述光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上时的波面象差满足：

全象差量≥20mλ(rms)

5次球面象差≤20mλ(rms)的条件。

17.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：通过所述聚束元件的外周区域面的最内周部的光束相位的偏离方向是通过内周区域面的最外周部的光束相位的方向。

18.根据权利要求17所述的光头，其特征在于：通过外周区域面的最内周部的光束的相位相对于通过内周区域面的最外周部的光束相位的偏离量满足：

    50度≤相位偏离量≤150度的条件。

19.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述聚束元件，在将所述光信息存储媒介物中透明基材较厚的第2光信息存储媒介物的基材厚度设定为t1时，使通过内周区域的光束在内周区域被最佳化聚束到具有：

t1×0.6≤内周区域设计基材厚度的范围的基材厚度的信息媒介物上。

20.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：对于每个具有厚度不同的透明基材的光信息存储媒介物具有两个受光元件。

21.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和被该物镜组合的板状光学元件构成；

所述物镜由光束中心轴附近的内周区域和远离所述中心轴的外周区域构成，所述外周区域具有所述光源产生并使通过外周区域的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，所述内周区域具有产生所述光源并使通过内周区域的光束聚束到比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的信息媒介物上的被最佳化的面；

所述板状光学元件是由内周部和由该内周部和光学级差部划分的外周部构成的，是为了在所述内周部和外周部与所述物镜组合时，使通过所述物镜外周区域的光束通过所述外周部，使通过所述物镜内周部的光束通过所述内周部而设置的。

22.根据权利要求21所述的光头，其特征在于：所述光源产生两个波长的光束，所述物镜的外周区域具有产生所述光源并使通过外周区域的第一波长光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，所述物镜的内周区域具有产生所述光源并使与通过内周区域的第1波长不同的第2波长的光束聚束到比所述第一光信息存储媒介物的透明基材厚的信息媒介物上的被最佳化的面。

23.根据权利要求21或22中的任意一项所述的光头，其特征在于：所述板状光学元件和所述物镜被具有可以向所述物镜的焦点方向及跟踪方向移动的驱动部件的可动体所保持；所述板状光学元件和所述物镜的配置要使之保持对可动体重心的动态平衡。

24.根据权利要求12所述的光头，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和被该物镜组合的板状光学元件构成；

所述物镜具有在没有所述板状光学元件时，使通过该物镜的光束聚束到具有第1厚度的透明基材的光信息存储媒介物上的被最佳化的面；

所述板状光学元件由光束中心轴附近的内周部和远离所述中心轴的外周部构成，内周部和外周部由光学级差部划分，所述外周部的面是平面，所述内周部的面被最佳化，使之与所述物镜组合时通过所述内周部的光束聚束到具有比所述第1光信息存储媒介物厚的透明基材的光信息存储媒介物上。

25.根据权利要求23所述的光头，其特征在于：所述光源产生两个波长的光束，所述板状光学元件的内周部具有产生所述光源并使之在与通过内周部的第1波长不同的第2波长的光束透射比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的信息媒介物时进行聚束的被最佳化的面。

26.一种光信息存储再生装置，其特征在于：包括：产生光束的光源、把来自光源的光束分别聚束到具有两种厚度不同的透明基材的光信息存储媒介物上的聚束元件；接受来自所述光信息存储媒介物的反射光并将其转换成电信号的受光元件；区分所述光信息存储媒介物的种类，选择性地从电信号中读取信息的信号处理电路；

所述聚束元件由光束中心轴附近的内周区域和在远离所述中心轴侧邻接所述内周区域的外周区域构成，外周区域具有使通过该区域的光束聚束到所述光信息存储媒介物中透明基材较薄的第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，内周区域面具有使通过该区域的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物的透明基材的厚度和比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的第2光信息存储媒介物的透明基材的厚度之间所对应的位置的被最佳化的面，而且设置外周区域面的相位使通过外周区域面的最内周部的光束的相位与通过内周区域面的最外周部的光束的相位偏离。

27.根据权利要求26所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述聚束元件是具有所述内周区域和所述外周区域的物镜。

28.根据权利要求27所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述聚束元件的设计要使所述光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上时的波面象差满足：

全象差量≥20mλ(rms)

5次球面象差≤20mλ(rms)的条件。

29.根据权利要求27或28所述的光信息存储再生装置，其特征在于：通过所述聚束元件的外周区域面的最内周部的光束相位的偏离方向是通过内周区域面的最外周部的光束相位的方向。

30.根据权利要求29所述的光信息存储再生装置，其特征在于：通过外周区域面的最内周部的光束的相位相对于通过内周区域面的最外周部的光束相位的偏离量满足：

  50度≤相位偏离量≤150度的条件。

31.根据权利要求27所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述聚束元件，在将所述光信息存储媒介物中透明基材较厚的第2光信息存储媒介物的基材厚度设定为t1时，使通过内周区域的光束在内周区域被最佳化聚束到具有：

t1×0.6≤内周区域设计基材厚度的范围的基材厚度的信息媒介物上。

32.根据权利要求27所述的光信息存储再生装置，其特征在于：对于每个具有厚度不同的透明基材的光信息存储媒介物设有所述受光元件。

33.根据权利要求26所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和被该物镜组合的板状光学元件构成；

所述物镜由光束中心轴附近的第1内周部和远离所述中心轴的第1外周部构成，所述第1外周部具有使通过该第1外周部的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面，所述第1内周部具有使通过该第1内周部的光束聚束到比所述第一光信息存储媒介物的透明基材厚的光信息存储媒介物上的被最佳化的面；

所述板状光学元件是由第2内周部和由该第2内周部和光学级差部划分的第2外周部构成的，是为了在所述第2内周部和第2外周部与所述物镜组合时，使通过所述物镜的第1外周部的光束通过所述第2外周部，使通过所述物镜的第1内周部的光束通过所述第2内周部而设置的，所述内周区域包含所述第1内周部和所述第2内周部，所述外周区域包含所述第1外周部和所述第2外周部。

34.根据权利要求33所述的光信息存储再生装置，其特征在于：在所述光头装置中，所述板状光学元件和所述物镜被具有可以向所述物镜的焦点方向及跟踪方向移动的驱动部件的可动体所保持；所述板状光学元件和所述物镜的配置要使之保持对可动体重心的动态平衡。

35.根据权利要求26所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述聚束元件由把来自光源的光束聚束到光信息存储媒介物上的物镜和设置在所述光源和所述物镜间的光路上的板状光学元件构成；

所述物镜具有在没有所述板状光学元件时，使通过该物镜的光束聚束到所述第1光信息存储媒介物上的被最佳化的面；

所述板状光学元件由光束中心轴附近的内周部和远离所述中心轴的外周部构成，内周部和外周部由光学级差部划分，所述外周部的面是平面，所述内周部的面被最佳化，使之与所述物镜组合时通过所述内周部的光束聚束到具有比所述第1光信息存储媒介物厚的透明基材的光信息存储媒介物上。

36.根据权利要求35所述的光信息存储再生装置，其特征在于：所述光源产生两个波长的光束，所述板状光学元件的内周部具有使所述光源产生并与通过内周部的第1波长不同的第2波长的光束透射比所述第1光信息存储媒介物的透明基材厚的透明基材时进行聚束的被最佳化的面。

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