光学元件、光学头、光学信息记录和再现装置、计算机、图像记录装置、图像再现装置、服务器和汽车导航系统

摘要

本发明提供了一个发射第一波长光束的第一光源(2 1)，该光束至少在信息记录介质(30)上记录信息或由其再现信息；发射第二波长光束的光源(22)，该光束至少在信息记录介质(33)上记录信息或由其再现信息；发射第三波长光束的光源(23)，该光束至少在信息记录介质(23)上记录信息或由其再现信息；聚焦装置；光学元件(28)，通过第一波长光束，并且衍射第二和第三波长光束；其中，光学元件为衬底上形成有多个凹槽的光学元件；其中满足表达式：380nm≤(n－1)×d≤420nm，此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽。

说明书

技术领域

本发明涉及光学信息记录和再现装置、计算机、图像记录装置、图像再现装置、用于在信息记录介质、如光盘和光卡上进行信息记录、再现或抹除的服务器和汽车导航系统，并且还涉及光学元件、光学头和用于这些装置中的液晶元件。

背景技术

利用光盘作为高密度大容量储存介质的光学存储技术逐渐地被广泛采用并进入到数字音盘、视盘、文本文件盘以及数据文件的一般用途。要通过微小的窄光束高可靠度地成功实现信息向光盘上的记录以及信息从光盘的再现，需要一种光学系统在衍射限度下形成微小光斑的聚焦功能、聚焦控制和跟踪控制以及凹痕信号(“信息信号”)探测功能。

随着光学系统设计技术的近期发展以及用作光源的半导体激光器的波长缺陷，正在开发一种包含的存储容量大于常规密度的光盘。作为提高密度的一种手段，已经研究了增大聚焦光学系统的光盘侧数字孔径的技术，时常将光束(NA)阻挡在光盘上。此时出现的问题在于盘相对于光轴的倾斜造成的偏差增大。当制作的NA很大时，倾斜造成的偏差增大。这可以通过削薄光盘透明基底的厚度(基底厚度)得到防止。

可以认作第一代光盘的小型盘(CD)利用发射红外光(波长λ3为780nm-820nm)的光源和NA为0.45的物镜，具有大约1.2mm的基底厚度。可以认作第二代光盘的数字通用盘(DVD)利用发射红光(波长λ2为630nm-680nm)的光源和NA为0.6的物镜，并具有大约0.6mm的衬底厚度。还提出了一个利用第三代光盘的系统，第三代光盘采用发射蓝光(波长λ1为380nm-420nm)的光源和NA为0.85的物镜，盘的衬底厚度为0.1mm。

应该注意，在此说明书中衬底厚度意味着透明衬底的从光束入射到光盘(或光记录介质)的面至信息记录表面的厚度。

因而光盘的衬底厚度随着记录密度的增大而变薄。从经济和装置所占空间的观点看，希望单个的光学信息记录和再现装置能够记录和再现不同衬底厚度和记录密度的光盘。为此目的，需要一种配置有聚焦光学系统的光学头装置，该聚光光学系统能够把高达衍射限度的光束聚焦到不同衬底厚度的光盘上。

在下面的专利文件1中给出了在DVD和CD光盘(信息记录介质)上记录和再现信息的装置的一个例子。作为第一个常规实例，其内容简单地利用图58～60进行描述。图58是光学头300的结构俯视图。图58A表示一种在DVD上记录和再现信息的方式，图58B表示一种在CD上记录或再现信息的方式。其包含发射波长635nm-650nm的光的红光半导体激光器301以及发射波长780nm的光的红外半导体激光器302。

当再现作为第二代信息记录介质的DVD308时，从红光半导体激光器301发出的光穿过波长选择棱镜303并被准直透镜304转变成平行光。转变成平行光的光被分束器305反射，穿过二色性全息图306，并物镜307转变成会聚光，并照射到DVD308上。被DVD308反射的光再穿过物镜307和二色性全息图306，通过分束器305，被探测透镜309转变成会聚光并聚焦到光电探测器310上。

当再现作为的三代信息记录介质的CD311时，从红外半导体激光器302发出的光被波长选择棱镜303反射，并被准直透镜304转变成平行光。转变成平行光的光被分束器305反射，被二色性全息图306衍射，并物镜307转变成会聚光，并照射到CD311上。被CD311反射的光再通过物镜307和二色性全息图306，通过分束器305，被探测透镜309转变成会聚光并聚焦到光电探测器310上。

DVD和CD的衬底厚度差造成的球差通过二色性全息图306校正。图59是二色性全息图306的截面图。依次在二色性全息图306的表面上分布深度为d、2d和3d的凹槽。深度d这样确定：

D＝λ1/(n1-1)

此处，λ1为红光半导体激光器的波长，n1为二色性全息图306在波长λ1处的折射率。这样，波长为λ1的光的透射率增大，没有衍射光。

此处，从红外半导体激光器发出的光的波长为λ2，二色性全息图306在波长λ2处的折射率为n2。图60A表示波长为λ2的光通过二色性全息图306之后的波前，其中，

d×(n2-1)/λ2＝0.75

在此情况下，每步发生0.75倍波长的相移。因为可以忽略大于1的相移，所以图60B表示仅基于小数点右侧部分的重写的波前。该波前成为第一级衍射光，在一侧具有高的衍射效率。

另外，在下面的非专利文献中，给出了一种关于再现CD、DVD以及超高密度光盘上的信息的装置实例。下面利用图61和62作为第二常规实例进行简要地解释。图61是表示光学头的结构概观。

从包含波长λ1＝405nm的蓝光光源的光学系统201发出的平行光通过棱镜204、205和相位板206(后面有解释)，被物镜207聚焦，照射到衬底厚度为0.1mm的光盘208(一种超高密度光盘)的信息记录表面。

被光盘208反射的光沿穿行路径返回并被光学系统201的光电探测器探测。由包含波长λ2＝650nm的红光光源的光学系统202发出的发散光被棱镜204反射，通过棱镜205和相位板206，被物镜207聚焦并照射到衬底厚度为0.6mm的光盘209(DVD)的信息记录表面上。

从光盘209反射的光沿穿行路径返回，并被光学系统202的光电探测器探测。由包含波长λ3＝780nm的红外光光源的光学系统203发射的发散光被棱镜205反射，通过相位板206，被物镜207聚焦，并照射到衬底厚度为1.2mm的光盘210(CD)的信息记录表面上。被光盘210反射的光沿穿行路径返回，并被光学系统203的光电探测器探测。

物镜207设计成处理0.1mm厚度的衬底，并且因为衬底厚度的差异而在CD和DVD中发生球差。由于光学系统202发出的发散光的发散度以及由于相位板206而发生球差的校正。当发散光入射到物镜上时产生不同的球差，因此可以消除由衬底厚度差造成的球差中的此新的球差。

发光散的发散度设置成使球差最小。由发散光造成的球差不能被完全校正，剩下较高阶的球差(主要是第五阶球差)。这些第五阶球差通过相位板206校正。

图62表示相位板206的平面图(图62A)和侧视图(图62B)。如果波长λ1处的折射率为n1，并且h＝λ1/(n1-1)，则相位板206由高度为h和高度3h的相位步幅206a构成。高度h在λ1波长的光束中产生1λ(λ为采用的波长)的相移，但这不影响相位分布，并且对光盘208的记录和再现没有阻碍。

另一方面，如果相位板206在波长λ2处的折射率为n2，则产生波长为λ2的光束的相移h/λ2×(n2-1)＝0.625λ。另外，如果相位板206在波长λ3处的折射率为n3，则产生波长为λ3的光束的相移h/λ3×(n3-1)＝0.52λ。关于DVD和CD，此光波移位用于转变波前，剩下的第五阶球差被校正。

另外，下述的专利文献2提出了一种利用能够记录和再现超高密度光盘的一个物镜和能够再现CD和DVD的两个物镜再现信息的方法。利用图62作为第三常规实例进行简要地描述。

透镜支架233配置有在对超高密度光盘记录和重播时使用的物镜231、在再现DVD和CD时使用的物镜232以及驱动线圈234，该支架由线材236悬挂在固定部分237下。

磁路由磁铁238和磁轭239组成。电流流经驱动线圈234产生电磁力，并且物镜231和232在聚焦方向和跟踪方向受到驱动。在第三常规实例中，2物镜231和232的使用依据于将被记录和再现的光盘。

另外，作为一项校正色差的技术，在下述的专利文献3中提出了一种色差校正全息图，其中光学元件的横截面为锯齿状，利用第二阶衍射光校正第一波长λ1的光，并且利用第一阶衍射光校正第二波长λ2的光。

但是，在第一常规实例的光学头中，当光照射到具有广泛不同的衬底厚度的光盘上时，如照射到1.2mm和0.1mm厚度的衬底上时，存在这样的问题，即，盘和物镜之间的距离显著地变化，致动器的活动范围增大，并且头部变大。而且还存在这样的问题，即，为探测对应于三类光源的光，信号线的数量增加，连结光学头和光盘驱动器的挠性缆的宽度变宽。

另外，在根据第二常规实例的光盘驱动装置中，因为在再现CD和DVD时光作为发散光入射到物镜上，所以产生很大的彗差，并且不能很好地再现光盘。

另外，在第三常规实例的光盘装置中，因为物镜231和232在切线方向(y方向)联接并且物镜231布置成其位置处于穿过光盘旋转中心O的跟踪方向(x方向)的直线上，所以存在这样的问题，即利用物镜232的DVD和CD不能采用微分推挽法(DPP)或三束法，这些方法都是普通的跟踪探测法。利用图64描述了这个问题。DPP法或三束法利用主光斑进行再现，利用两个次光斑进行跟踪探测。图63所示物镜232的主光斑232a处于图64所示的光斑位置150a。次光斑处于位置150b和150c，并且设置成相对于再现轨道153为最佳角度θ₀。

光斑根据光学头的搜查操作在x方向移动，并且光斑位置移到151a、151b和151c。因为光斑位置150a和151b不在x方向穿过光盘旋转轴O的直线上，所以由于光学头的搜查操作，角度θ₀变为角度θ₁。也就是说在第三常规实例的结构中，存在着跟踪控制不能可靠执行的问题。

专利文献1

JPH9-306018A

专利文献2

JPH11-120587A

专利文献3

JP2001-60336

非专利文献1

ISOM 2001 Session We-C-05(前面的30页)

发明内容

本发明的目的在于解决前述常规问题，并提供可以在衬底厚度不同的多种信息记录介质上记录和再现信息的光学元件、光学头、光学信息记录和再现装置、服务器和导航系统。

为了实现这些目标，本发明的第一光学元件包括形成有凹槽的衬底；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽。

本发明的第二光学元件包括其中形成有凹槽的衬底；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处，n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d、深度3d和深度4d四阶形式形成凹槽。

本发明的第一光学头包括：第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源和第二光源发出的光聚焦；

光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长的光；和

光电探测装置，探测第一波长的光及第二波长的光；

其中第一波长的光和第二波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第二光学头包括：第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源和第二光源发出的光聚焦；

光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长的光；和

光电探测装置，探测第一波长的光及第二波长的光；

其中第一波长的光和第二波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d、深度3d和深度4d四阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第三光学头包括：第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源、第二光源和第三光源发出的光聚焦；

第一光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长和第三波长的光；

光电探测装置，探测第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光；

其中第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，第一光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第四光学头包括：

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源、第二光源和第三光源发出的光聚焦；

第一光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长和第三波长的光；

光电探测装置，探测第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光；

其中第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，第一光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d、深度3d和深度4d四阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第一光学信息记录和再现装置包括光学头，该光学头包括：

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源和第二光源发出的光聚焦；

光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长的光；和

光电探测装置，探测第一波长的光及第二波长的光；

并且还包括：

移动装置，用于相对移动信息记录介质和光学头；

其中第一波长的光和第二波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光，

本发明的第二光学信息记录和再现装置包括光学头，该光学头包括：

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源和第二光源发出的光聚焦；

光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长的光；和

光电探测装置，探测第一波长的光及第二波长的光；

并且还包括：

移动装置，用于相对移动信息记录介质和光学头；

其中第一波长的光和第二波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d、深度3d和深度4d四阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第三光学信息记录和再现装置包括光学头，该光学头包括：

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源、第二光源和第三光源发出的光聚焦；

第一光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长和第三波长的光；

光电探测装置，探测第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光；

其中第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，第一光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d二阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第四光学信息记录和再现装置包括光学头，该光学头包括：

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长的光，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源、第二光源和第三光源发出的光聚焦；

第一光学元件，通过第一波长的光，衍射第二波长和第三波长的光；

光电探测装置，探测第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光；

并且还包括：

移动装置，用于相对移动信息记录介质和光学头；

其中第一波长的光、第二波长的光和第三波长的光通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；

其中，第一光学元件为衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

此处的n表示波长400nm的光在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每一阶深度；和

其中以深度d、深度2d、深度3d和深度4d四阶形式形成凹槽；和

光电探测装置探测至少是被信息记录介质反射或衍射的一种光。

本发明的第三光学元件包括衬底，在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

其中阶梯的高度为d的整数倍。

本发明的第五光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

聚焦装置，把第一波长光束和第二波长光束聚焦到信息记录介质上；

探测装置，探测第一波长光束和第二波长光束；

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

本发明的第六光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

聚焦装置，把第一波长光束和第二波长光束聚焦到信息记录介质上；

探测装置，探测第一波长光束和第二波长光束；

其中第二光源的位置设置得比不存在光学元件时第二信息记录介质的信息记录表面处的偏差为最小的位置更接近聚焦装置。

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

本发明的第七光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

聚焦装置，把第一波长光束和第二波长光束聚焦到信息记录介质上；

探测装置，探测第一波长光束和第二波长光束；

其中第二光源的位置设置得比某一个位置更远离聚焦装置，该位置基本上是不存在光学元件时第二信息记录介质的信息记录表面处的偏差为最小的位置和入射到聚焦装置上的第二波长光束为平行光的位置中间的位置，

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

本发明的第八光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

聚焦装置，把第一波长光束和第二波长光束聚焦到信息记录介质上；

探测装置，探测第一波长光束和第二波长光束；

其中入射到聚焦装置上的第二波长光束为平行光；

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

380nm≤(n-1)×d≤420nm

本发明的第九光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一和第三波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

聚焦装置，把第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束聚焦到信息记录介质上；

探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，

其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、第三波长为λ3、波长λ3在光学元件处的折射率为n3、并且一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm；和

-10nm＜λ1/(n1-1)-λ3/(n3-1)/2＜10nm

本发明的第十光学头包括：第一光源，发射波长处于380nm-420nm范围之内的第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

光学元件，通过第一和第三波长光束，并且转变第二波长光束的相位；

液晶元件，通过第一波长光束和第二波长光束，并衍射第三波长光束；

聚焦装置，把第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束聚焦到信息记录介质上；和

探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

其中光学元件是一种包含衬底的光学元件，其在衬底的平坦表面上凸出地形成阶梯，

其中当400nm的波长在衬底处的折射率为n、并且一个阶梯的高度(nm)为d时，满足表达式：

700nm≤(n-1)×d≤840nm

其中液晶元件包括：

具有浮凸状全息图图案的衬底；

第一透明电极，形成在浮凸状全息图图案上；和

第二透明电极，于第一透明电极相对设置，其间夹置液晶；

其中液晶元件通过第一波长光束和第二波长光束，并通过控制施加给第一透明电极和第二透明电极上的电压而衍射第三波长光束。

本发明的第十一光学头包括：第一光源，发射第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，把第一光源、第二光源和第三光源发出的光束聚焦到信息记录介质上；和

第一光学元件，通过第一波长光束，并且衍射第二和第三波长光束；

光电探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过所述的光学元件，之后由聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；和

其中光电探测装置探测至少被信息记录介质反射或衍射的光束。

本发明的第十二光学头包括：第一光源，发射第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，把第一光源、第二光源和第三光源发出的光束聚焦到信息记录介质上；和

光电探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过所述的光学元件，之后由聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；和

其中光电探测装置探测至少被信息记录介质反射或衍射的光束；

其中，当第一波长光束照射到第一信息记录介质上，第一信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第一信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD1时，和

当第二波长光束照射到第二信息记录介质上，第二信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第二信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD2时，和

当第三波长光束照射到第三信息记录介质上，第三信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第三信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD3时，

WD1、WD2和WD3中的最大值和最小值之差小于聚焦装置直径的最大值。

本发明的第十三光学头包括：第一光源，发射第一波长光束，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，把第一光源、第二光源和第三光源发出的光束聚焦到信息记录介质上；和

光电探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过所述的光学元件，之后由聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；和

其中光电探测装置探测至少被信息记录介质反射或衍射的光束；

其中，当第一波长光束照射到第一信息记录介质上，第一信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第一信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD1时，和

当第二波长光束照射到第二信息记录介质上，第二信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第二信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD2时，和

当第三波长光束照射到第三信息记录介质上，第三信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和第三信息记录介质一侧上的聚焦装置顶端之间的距离为WD3时，

WD1、WD2和WD3基本上相等。

本发明的第十四光学头包括：光源，发射至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息的光束；

聚焦装置，把从光源发出的光束聚焦到信息记录介质上；和

光电探测装置，探测所述的光束

其中光束被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；和

其中探测装置探测至少被信息记录介质反射或衍射的光束；和

还包括转换器，把从光电探测装置输出的并行接收到的多个信号转变成一串行信号。

第五光学信息记录和再现装置包括光学头，该光学头包括

第一光源，发射第一波长的光，该光束至少在第一信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

第三光源，发射第三波长光束，该光束至少在第三信息记录介质上记录信息或由其再现信息；

聚焦装置，对从第一光源、第二光源和第三光源发出的光聚焦；

第一光学元件，通过第一波长光束，衍射第二波长光束和第三波长光束；和

光电探测装置，探测第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束；

并且还包括：

移动装置，用于相对移动信息记录介质和光学头；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到信息记录介质上；和

其中光电探测装置探测被信息记录介质反射或衍射的光束。

本发明的第十五光学头包括第一聚焦装置和第二聚焦装置，用于将光束照射到信息记录介质上；

其中第一聚焦装置和第二聚焦装置排列在跟踪方向；

其中，第一聚焦装置位于信息记录装置的内周一侧上，第二聚焦装置位于信息记录介质的外周一侧上；

其中，第一聚焦装置的外径小于第二聚焦装置的外径，并且当转动信息记录介质的旋转系统和光学头紧靠时，第二聚焦装置可以再现信息记录介质最外周处的信息。

本发明的第十六光学头是一种至少在三种具有不同衬底厚度的信息记录介质上记录或再现信息的光学头；

其中光学头包含第一聚焦装置和第二聚焦装置，用于将光束照射到信息记录介质上；和

第一聚焦装置将光束照射到衬底厚度最厚的第一信息记录介质上，第二聚焦装置将光束照射到不包含第一信息记录介质的信息记录介质上。

本发明的第十七光学头是一种至少在具有不同衬底厚度的多种信息记录介质上记录或再现信息的光学头；

多个聚焦装置，将光束照射到多种信息记录介质上；和

活动体，能够在聚焦方向和跟踪方向移动；

其中将光束照射到衬底厚度最薄的信息记录介质上的聚焦装置基本上位于活动体的中心，并且在活动体上的跟踪方向安置多个聚焦装置。

本发明的第十八光学头包括发射第一波长光束的第一光源，该光束至少在第一信息记录介质上记录或再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录或再现信息；

聚焦装置，用于将第一波长光束和第二波长光束聚焦到信息记录介质上；和

探测装置，用于探测第一波长光束和第二波长光束，

其中第二波长光束照射第一信息记录介质个，以探测第一信息记录介质的倾斜度。

本发明的第十九光学头包括发射第一波长光束的第一光源，该光束至少在第一信息记录介质上记录或再现信息；

第二光源，发射第二波长光束，该光束至少在第二信息记录介质上记录或再现信息；

第一聚焦装置，用于将第一波长光束聚焦到第一信息记录介质上；

第二聚焦装置，用于将第二波长光束聚焦到第二信息记录介质上；

探测装置，用于探测第一波长光束和第二波长光束，

其中第二波长光束照射第一信息记录介质上，以探测第一信息记录介质的倾斜度。

本发明的液晶元件包括具有浮凸状全息图图案的衬底；

第一透明电极，形成在浮凸状全息图图案；和

第二透明电极，与第一透明电极相对分布，液晶夹置其间；

其中可以通过控制施加到第一透明电极和第二透明电极上的电压来改变入射到液晶元件中的光的衍射和通过。

本发明的第十六光学信息记录和再现装置包括第五～第十光学头或第十五～第十九光学头中的任何一种光学头；和

移动装置，用于相对移动信息记录介质和光学头。

本发明的计算机包括光学信息记录和再现装置，其包括作为外存储装置的任何一种光学头。

本发明的图像记录装置包括一种包含任意光学头的光学信息记录和再现装置，其中其至少可以记录在信息记录介质上记录的移动图像或从信息记录介质上再现的移动图像中的移动图像。

本发明的图像再现装置包括一种包含任意光学头的光学信息记录和再现装置，其中其从信息记录介质上再现图像。

本发明的服务器包括一种光学信息记录和再现装置，其包含任意一种作为外存储装置的光学头。

本发明的汽车导航系统包括一种光学信息记录和再现装置，其包含任意一种作为外存储装置的光学头。

附图说明

图1A是表示根据本发明第一实施例高密度光盘如何被记录和再现的结构框图；

图1B是表示根据本发明第一实施例DVD如何被记录和再现的结构框图；

图1C是表示根据本发明第一实施例CD如何被记录和再现的结构框图；

图2A是用在本发明第一实施例中的二色性全息图的上表面视图；

图2B是用在本发明第一实施例中的二色性全息图的后表面视图；

图3是用在本发明第一实施例中的二色性全息图的截面图；

图4A是波长为λ2的光束通过用在本发明第一实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图4B是通过忽略图4A中波前的波长整数部分而算出的波前简图；

图5是表示被用于本发明第一实施例中的二色性全息图衍射的光的衍射效率原理图；

图6A是波长为λ3的光束通过用在本发明第一实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图6B是通过忽略波长整数部分而算出的图6A中波前的简图；

图7是用在本发明第一实施例中的单独的二色性全息图的截面图；

图8A是波长为λ2的光束通过用在本发明第一实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图8B是通过忽略波长整数部分而算出的图8A中波前的简图；

图8C是波长为λ3的光束通过用在本发明第一实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图8D是通过忽略波长整数部分而算出的图8C中波前的简图；

图9A是表示被用于本发明第一实施例中的二色性全息图衍射的光的衍射效率原理图；

图9B是表示被用于本发明第一实施例中的二色性全息图衍射的光的透射率原理图；

图10是表示被用于本发明第一实施例中的二色性全息图衍射的光的主要方向视图；

图11是根据本发明第一实施例的光盘驱动的结构简图；

图12A是表示当盘和聚焦装置的间距为WD1时，在盘上记录和再现信息时本发明第一实施例的光盘驱动的简图；

图12B是表示当盘和聚焦装置的间距为WD2时，在盘上记录和再现信息时本发明第一实施例的光盘驱动的简图；

图12C是表示当盘和聚焦装置的间距为WD3时，在盘上记录和再现信息时本发明第一实施例的光盘驱动的简图；

图13A是当盘和聚焦装置之间的距离为Wda时，在盘上记录和再现信息时常规的的光盘驱动的简图；

图13B是当盘和聚焦装置之间的距离为Wdb时，在盘上记录和再现信息时常规的的光盘驱动的简图；

图14A是根据本发明第一实施例的光学头的有关电路结构图；

图14B是根据本发明第一实施例的光学头有关电路的单独实例结构图；

图15是根据本发明第一实施例的光学头有关电路输出的信号廓线；

图16A是根据本发明第二实施例的光学系统中高密度光盘被记录和再现的方式的结构视图；

图16B是根据本发明第二实施例的光学系统中DVD被记录和再现的方式的结构视图；

图17A是用在本发明第二实施例中的二色性全息图的上表面视图；

图17B是用在本发明第二实施例中的二色性全息图的后表面视图；

图18A是在根据本发明第二实施例的光学系统中记录和再现高密度光盘的方式实例的结构图；

图18B是在根据本发明第二实施例的光学系统中记录和再现DVD的方式实例的结构图；

图19A是用在本发明第二实施例中的二色性全息图的上表面实例视图；

图19B是用在本发明第二实施例中的二色性全息图的后表面实例视图；

图20A是在根据本发明第三实施例的光学系统中记录和再现高密度光盘的方式实例的结构图；

图20B是在根据本发明第三实施例的光学系统中记录和再现DVD的方式的结构图；

图20C是在根据本发明第三实施例的光学系统中记录和再现CD的方式的结构图；

图21A是用在本发明第三实施例中的二色性全息图的上表面视图；

图21B是用在本发明第三实施例中的二色性全息图的后表面视图；

图21C是用在本发明第三实施例中的二色性全息图的横截面视图；

图22是用在本发明第三实施例中的二色性全息图的截面图；

图23A是波长为λ2的光束通过用在本发明第三实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图23B是通过忽略波长整数部分而算出的图23A中的波前简图；

图24是表示被用于本发明第三实施例中的二色性全息图衍射的光的衍射效率原理图；

25A是波长为λ3的光束通过用在本发明第三实施例中的二色性全息图之后的波前视图；

图25B是通过忽略波长整数部分而算出的图25A中波前的简图；

图26是根据本发明第四实施例的光学头结构简图；

图27A是根据本发明第四实施例的物镜驱动装置结构简图；

图27B是根据本发明第四实施例的物镜驱动装置结构侧视图；

图28是根据本发明第五实施例的光学头结构总体图；

图29A是根据本发明第五实施例的相位板平面图；

图29B是根据本发明第五实施例的相位板侧视图；

图30是根据本发明第五实施例的波前偏差简图；

图31是根据本发明第六实施例的光学头结构简图；

图32A是根据本发明第六实施例的相位板平面图；

图32B是根据本发明第六实施例的相位板侧视图；

图33是根据本发明第六实施例的波前偏差简图；

图34是根据本发明第六实施例的光学图结构简图；

图35A是根据本发明第七实施例的相位板平面图；

图35B是根据本发明第七实施例的相位板侧视图；

图36是根据本发明第七实施例的波前偏差简图；

图37是根据本发明第八实施例的光学图结构简图；

图38是根据本发明第八实施例的反射镜结构简图；

图39A是根据本发明第九实施例的相位板平面图；

图39B是根据本发明第九实施例的相位板侧视图；

图40是根据本发明第十实施例的光学头结构简图；

图41A是根据本发明第十实施流的液晶全息图平面图；

图41B是根据本发明第十实施例的液晶全息图侧视图；

图42A是根据本发明第十实施例的相位板平面图；

图42B是根据本发明第十实施例的相位板侧视图；

图43是根据本发明第十一实施例的光学头结构简图；

图44是根据本发明第十一实施例的物镜驱动装置的结构简图

图45是用于描述物镜倾斜方式的简图；

图46是根据本发明第十一实施例用于描述三点位置的简图；

图47是根据本发明第十一实施例的光学头结构简图；

图48是根据本发明第十二实施例的光学头结构简图；

图49A是根据本发明第十二实施例的物镜截面图；

图49B是根据本发明第十二实施例的物镜后表面视图；

图50是用于描述根据本发明第十二实施例的倾斜度探测的简图；

图51是根据本发明第十三实施例的光学头结构简图；

图52是使用本发明光学头的光盘驱动总体图；

图53是采用本发明光盘驱动的个人电脑的外视图；

图54是采用本发明光盘驱动的光盘记录器的外视图；

图55是采用本发明光盘驱动的光盘播放器的外视图；

图56是采用本发明光盘驱动的服务器的外视图；

图57是采用本发明光盘驱动的汽车导航系统；

图58A是表示通过第一常规实例记录和再现的DVD的方式结构简图；

图58B是表示通过第一常规实例记录和再现的CD的方式结构简图；

图59是根据第一常规实例的二色性全息图的截面图；

图60A是波长为λ2的光束通过用在第一常规实施中的二色性全息图之后的波前视图；

图60B是通过忽略波长整数部分而算出的图60A中波前的简图；

图61是根据第二常规实例的光学头结构简图；

图62A是根据第二常规实例的相位板平面图；

图62B是根据本发明第二常规实例的相位板侧视图；

图63是根据第三常规实例的物镜结构简图；

图64是用于解释根据第三常规实例的三个光斑位置的简图。

具体实施方式

根据本发明的第一光学元件，因为波长380～420nm的光可以良好的效率通过，并且波长630～660nm的光可以良好的效率衍射，所以不同波长的光的波前可以以很小的损失转变。另外，因为有两阶凹槽，所以可以简化制造。

根据本发明的第二光学元件，因为波长380～420nm的光可以良好的效率通过，并且波长630～660nm的光可以良好的效率衍射，所以不同波长的光的波前可以以很小的损失转变。另外，因为有两阶凹槽，所以可以进一步提高被衍射光的效率。

在第二光学元件中，优选凹槽的深度以这样的顺序排列：深度2d，深度4d，深度d，深度3d，或以这样的顺序：深度3d，深度d，深度4d，深度2d。在此结构中被衍射光的效率可以进一步得到提高。

另外，优选以同心环状形成凹槽。根据此结构，作为平行光入射到光学元件上的具有平面波前的光可以被转变成会聚波前或发散波前。另外，还可以同时增加或去除球差。

另外，最好凹槽经不形成凹槽的部分相邻，并且每阶凹槽的宽度基本上与不形成凹槽部分的宽度相等。根据这种结构，可以简化制造并可以提高衍射光的效率。

根据本发明的第一光学头，第一光束以良好的效率通过光学元件并可以在第一光学信息介质上记录和再现，第二光束被光学元件以良好的衍射效率衍射并可以在第二光学信息介质上记录和再现。另外，因为有两阶凹槽，所以可以简化制造。

根据本发明的第二光学头，第一光束以良好的效率通过光学元件并可以在第一光学信息介质上记录和再现，第二光束被光学元件以良好的衍射效率衍射并可以在第二光学信息介质上记录和再现。另外，因为光学元件有四阶凹槽，所以提高了衍射光的效率。

在第一和第二光学头中，优选凹槽的深度以这样的顺序排列：深度2d，深度4d，深度d，深度3d，或以这样的顺序：深度3d，深度d，深度4d，深度2d。按照此结构，可以进一步得到提高光衍射的效率。

另外，优选第二波长为第一波长的1.5-1.8倍。按此结构可以进一步提高衍射光的效率。

另外，优选在接近聚焦装置的面上形成光学元件的凹槽。根据这种结构，通过使聚焦装置接近光学元件的所述面，可以简化制造，因为在制作类似的波前时凹槽间隔可以很大。

另外，优选对于被光学元件衍射的第二波长光束，关于入射光发散的光强于会聚的光。按照此种结构，因为甚至在对衬底厚度较厚的盘进行记录和再现时也基本上可以固定工作距离，所以可以眼神衍射光的焦距。

另外，优选当被光学元件衍射的第二波长光束聚焦到第二信息记录介质的信息表面上时光学元件校正的偏差不超过70mλ。按照此种结构，可以可靠地记录并再现信息，因为当在第二信息记录介质上记录和再现信息时可以将衍射光偏差校正到足够小的量。

根据本发明的第三光学头，因为单个的光学元件转变偏差被校正的第二光束和第三光束的波前，所以简化了结构。另外，因为第三光学头设置有深度处于两阶的凹槽，其中第一光束以良好的效率通过凹槽，第二光束以良好的效率被衍射，所以可以以很小的损失转变不同波长光束的波前。而且因为为两阶凹槽，所以可以简化制造。

根据本发明的第四光学头，因为单个的光学元件转变偏差被校正的第二光束和第三光束的波前，所以简化了制造。另外，因为第三光学头设置有深度处于四阶的凹槽，所以可以以较少的损失转变不同效率的光波长，因为第一光束以良好的效率通过，第二光束以良好的效率衍射。而且，因为为四阶凹槽，所以可以提高光的利用率。

在第三和第四光学头中，优选凹槽的深度以此顺序排列：深度2d，深度4d，深度d，深度3d，或以此顺序：3d，深度d，深度4d，深度2d。根据此结构，可以进一步提高被衍射光的效率。

另外，优选第二波长为第一波长的1.5-1.8倍，第三波长为第一波长的1.8-2.2倍。根据此结构，光的利用率可以得到进一步提高。

另外，优选当第一区域基本上为第一光学元件中心附近的圆形区域，第二区域基本上为包围第一区域的环形区域，第三区域为第二区域外测的区域。

第一波长光束通过第一、第二和第三区域，第二波长光束通过第一和第二区域，第三波长光束通过第一区域。根据此结构，可以可靠地记录和再现信息，因为利用单个光学元件的不同区域最佳地转变了每种波长光束的波前。

另外，优选对于被第一光学元件衍射的第二和第三波长光束，相对于入射光，发散光强于会聚光。根据此种结构，因为衍射光的焦距可以延长，所以甚至当在衬底厚度较厚的盘上记录和再现时也可以基本上固定工作距离。

另外，优选第三和第四光学头提供相位校正装置，当第二波长光束聚焦到第二信息记录介质的信息表面上时，校正被第一光学元件衍射的第二波长光束的偏差不超过70mλ，和

当第三波长光束聚焦到第三信息记录介质的信息表面上，校正被第一光学元件衍射的第三波长光束的偏差不超过70mλ，

其中相位校正装置不改变第一波长光束的相位，并且相位校正装置设置在光源和光学信息记录介质之间的光路上。根据此种结构，因为在对第二信息记录介质和第三信息记录介质记录和再现期间可以九衍射光的偏差校正到一个足够小的量，所以可以可靠地记录和再现信息。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，并衍射第二波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过所述的两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上。根据此结构，可以将偏差校正到较小的量，并且可以可靠地记录和再现信息，因为用这两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束并衍射第二波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上；

其中第二光学元件为一种在衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

此处n为400nm的波长在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每阶深度时；和

其中，以深度d和2d形成两阶凹槽。根据此种结构，可以将偏差校正到一个很小的量，并且可以可靠地记录和再现信息，因为用两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差。而且因为是两阶凹槽，所以可以简化制造。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，并衍射第二波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上；

其中第二光学元件为一种在衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

此处n为400nm的波长在衬底处的折射率，d(nm)为凹槽的每阶深度时；和

其中，以深度d、2d和3d形成两阶凹槽。根据此种结构，可以将偏差校正到一个很小的量，并且可以可靠地记录和再现信息，因为用两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差。而且因为第二光学元件是两阶凹槽，所以可以提高光束的利用率。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，衍射第二波长光束，

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上；

其中第一光学元件和第二光学元件形成在单个衬底的上下面上。根据此种结构，单个的光学元件可以具备两种功能，以至于简化了光学头的结构。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，并衍射第二波长光束，

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上；

其中第一光学元件和第二光学元件形成在单个衬底的顶部和后部，并且该单个衬底的两个面中形成有第二光学元件的面接近聚焦装置。根据此种结构，因为通过使聚焦装置和第二光学元件的凹槽的一个面接近，甚至在制作需要小的凹槽间隔的第二信息记录介质的类似波前时也可以增大凹槽间隔，所以便于制造。

另外，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，并衍射第二波长光束；

其中第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上；

其中，在光束聚焦到第二信息记录介质的信息表面时，第一和第二光学元件把被第一和第二光学元件衍射的第二波长光束的偏差校正到不超过70mλ，并且当光束聚焦到第三信息记录介质的信息表面上时，把被第一光学元件衍射的第三波长光束的偏差校正到不超过70mλ。

另外，优选当第一波长光束照射到第一信息记录介质上时，第一信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置的第一信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD1，和

当第二波长光束照射到第二信息记录介质上时，第二信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置在第二信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD2，和

当第三波长光束照射到第三信息记录介质上时，第三信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置在第三信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD3，

WD1、WD2和WD3中的最大值和最小值之差小于聚焦装置直径的最大值。根据此结构，可以稳定聚焦装置的高度，并且可以以更高的可靠性记录和再现信息，甚至在在不同类型的信息记录介质上记录和再现信息时也是这样。

另外，优选当第一波长光束照射到第一信息记录介质上时，第一信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置的第一信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD1，和

当第二波长光束照射到第二信息记录介质上时，第二信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置在第二信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD2，和

当第三波长光束照射到第三信息记录介质上时，第三信息记录介质的聚焦装置一侧的表面和聚焦装置在第三信息记录介质一侧的顶端之间的距离为WD3，

WD1、WD2和WD3基本上相等。根据此种结构，因为聚焦装置的高度基本上相同，所以光学头可以很小。

在第一至第四任一光学头中，优选还包括转换器，把多个从光电探测装置输出并且是并行接收的信号转变成一串行信号。根据此种结构，因为可以减少连接光学头的信号线的数量，所以可以便于制造光学头。

还优选再包括转换器，把多个从光电探测装置输出并且是并行接收的信号转变成一串行信号，该系列信号为电信号。根据此结构，该信号易于掌控。

还优选再包括第一转换器，把多个从光电探测装置输出并且是并行接收的信号转变成一串行信号；和第二转换器，接收从第一转换器输出的电信号并将电信号转变成光信号。根据此种结构，因为信号被转变成光信号，所以甚至是高频率的信号也没有衰减，并且可以以较小的噪音输出信号。

根据本发明的第一光学信息记录和再现装置，可以通过使第一光束以良好的效率经过光学元件而记录和再现第一信息记录介质，并且通过使第二光束以良好的效率经光学元件衍射而记录和再现第二信息记录介质。另外，因为有两阶凹槽，所以可以简化制造。

根据本发明的第二光学信息记录和再现装置，可以通过使第一光束以良好的效率经过光学元件而记录和再现第一信息记录介质，并且通过使第二光束以良好的效率经光学元件衍射而记录和再现第二信息记录介质。另外，因为光学元件有四阶凹槽，所以可以进一步提高衍射光的效率。

本发明第二光学记录和再现装置的第二光学元件包括以此顺序排列的凹槽：深度2d，深度4d，深度d，深度3d，或是这样的顺序：3d，深度d，深度4d，深度2d。根据此种结构，可以进一步提高衍射光的效率。

根据本发明的第三光学信息记录和再现装置，因为单个的光学元件就可以转变第二光束和第三光束的波前以校正偏差，所以简化了结构。另外，因为第三光学信息记录和再现装置提供两阶深度的凹槽，并且第一光束以良好的效率通过、第二光束以良好的效率衍射，所以可以以较少的损失转变不同波长的光束波前。而且因为有两阶凹槽，所以可以简化制造。

根据本发明的第四光学信息记录和再现装置，因为单个的光学元件可以转变第二光束和第三光束的波前以校正偏差，所以简化了结构。另外，因为第四光学信息记录和再现装置提供具有四阶深度的才，并且第一光束以落荒的效率通过而第二光束以良好的效率衍射，所以可以以较少的损失转变不同波长光束的波前。另外，因为光学元件有四阶凹槽，所以进一步提高了衍射光的效率。

在本发明的第三和第四光学信息记录和再现装置中，优选还设置第二光学元件，该元件通过第一波长光束和第三波长光束，衍射第二波长光束，并且第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上。根据此种结构，因为用两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差，所以可以将偏差校正校正到一个更小的量，并且可以可靠地记录和再现信息。

根据本发明的第三光学元件，可以以良好的效率通过波长在380～420nm范围的光束，并且可以转变波长为630～680nm范围光束的波前。

在本发明的第三光学元件中，优选阶梯以同心环状形成。根据此种结构，可以把以平行光入射到光学元件上的具有平面波前的光束转变成会聚波前或发散波前。另外，还可以同时增加或消除球差。

根据本发明的第五光学头，可以以良好的效率通过波长为380～420nm范围的光，并且可以转变波长范围在630～680nm的波前。

根据本发明的第六光学头，可以利用结构简单的相位板抑制关于高密度光盘(第一信息记录介质)和DVD(第二信息记录介质)的光损失。

根据本发明的第七光学头，甚至在跟踪方向移动聚焦装置时也可以减少彗差的产生，因为入射到聚焦装置上的光的发散度很小。

在第五～第七光学头的任一种中，优选还设置用于斜置聚焦装置的倾斜装置。在此结构中，可以消除彗差。

根据本发明的第八光学头，用于聚焦装置的倾斜装置不是必须的，因为入射到聚焦装置上的光是平行光，并且可以简化光学头。

在本发明的第五～第八光学头的任一种中，优选当第二波长光束入射到第二信息记录介质的信息记录表面上时，光学元件将第二波长光束的偏差校正到不超过70mλ。根据此结构，波前偏差小于Marshall标准70mλ，光学头具有衍射极限的能力，并且可以很好地记录和再现信息。

根据本发明的第九光学头，通过提供一种满足所述表达式的光学元件，可以基本上不影响第一光束和第三光束地转变第二波长光束的波前。

根据本发明的第十光学头，通过提供一种液晶元件，如果采用超高密度光盘(第一信息记录介质)和DVD(第二信息记录介质)时业经元件处于OFF态，则光束不受影响，而如果采用CD()时业经元件处于ON态，则光束的波前可以被转变。

根据本发明的第十一光学头，可以由第一光束记录和再现高密度第一信息记录介质，由第二光束记录和再现第二信息记录介质，可以由第三光束记录和再现第三信息记录介质。另外，因为用单个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差，所以简化了结构。

在本发明的第十一光学头中，优选还设置第二光学元件，其通过第一波长光束和第三波长光束，并衍射第二波长光束，和

第一波长光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上。根据此结构，可以将偏差校正到更小的量，并且可以可靠地记录和再现信息，因为用两个光学元件转变波前，校正第二光束和第三光束的偏差。

另外，还优选第二波长为第一波长的1.5-1.8倍，第三波长为第一波长的1.8-2.2。根据此结构，进一步提高了光的利用率。

另外，优选当第一区基本上是第一光学元件中心附近的圆形区时，第二区是基本上是包围第一区的环形区，并且第三区是第二区外测的区域，

第一波长光束通过第一、第二和第三区，第二波长光束通过第一和第二区，第三波长光束通过第一区。根据此结构，可以可靠地记录和再现信息，因为利用单个光学元件的不同区可以对每种波长的光束最佳地转变波前。

还优选对于被光学元件衍射的第二波长光束和第三波长光束，相对于入射光发散的光强于会聚的光。根据此结构，因为可以延长衍射光的焦距，所以甚至在衬底厚度较厚的盘上记录和再现信息，也基本上可以固定工作距离。

还优选在光源和光学信息记录介质之间的光路上设置相位校正装置，当第二波长光束聚焦到第二信息记录介质的信息表面上时，相位校正装置将第一光学元件衍射的第二波长光束的偏差校正到不大于70mλ，和

当第三波长光束聚焦到第三信息记录介质的信息表面上时，相位校正装置将第一光学元件衍射的第三波长光束的偏差校正到不超过70mλ，其中相位校正装置不改变第一波长光束的相位。根据此种结构，可以在第二信息记录介质和第三信息记录介质上可靠地记录和再现信息，因为衍射光可以校正很小量的偏差。

还优选第二光学元件是一种在衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

此处n为400nm的波长在衬底处的折射率，dnm)为每阶凹槽的深度；和

其中形成深度为d和2d的两阶凹槽。根据此种结构，可以将偏差校正到很小的量并且可以可靠地记录和再现信息，因为采用两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差。另外，因为是两阶凹槽，所以可以简化制造。

还优选第二光学元件是一种在衬底上形成有凹槽的光学元件；

其中满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

此处n为400nm的波长在衬底处的折射率，dnm)为每阶凹槽的深度；和

其中形成深度为、2d和3d的三阶凹槽。根据此种结构，可以将偏差校正到很小的量并且可以可靠地记录和再现信息，因为采用两个光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差。另外，因为第二光学元件为三阶凹槽，所以可以提高光的利用率。

还优选第一光学元件和第二光学元件形成在单个衬底的上下面上。根据此种结构，单个的光学元件可以具备两种功能，以至于简化了光学头的结构。

还优选第一光学元件和第二光学元件形成在单个衬底的上下面上，并且单个衬底的两个面中其上形成有第二光学元件的面接近聚焦装置。根据此种结构，因为通过使聚焦装置和第二光学元件的凹槽的表面趋于接近，甚至在形成需要较小凹槽间隔的第二信息记录介质的类似波前时也可以增大凹槽间隔，所以便于制造。

还优选当在第二信息记录介质的信息表面上聚焦时，第一和第二光学元件将被其衍射的第二波长光束的偏差校正到不超过70mλ，并且当在第三信息记录介质的信息表面上聚焦时，将第一光学元件衍射的第三波长光束的偏差校正到不超过70mλ。根据此种结构，因为当衍射光在第二信息记录介质和第三信息记录介质上记录和再现时可以将偏差校正到足够小的量，所以可以可靠地记录和再现信息。

根据本发明的第十二光学头，甚至在不同类型的信息记录介质上记录和再现信息时，也可以进一步稳定聚焦装置的高度，并且可以以更好的可靠性记录和再现信息。

根据本发明的第十三光学头，聚焦装置的高度基本上相同，并且甚至在不同类型的信息记录介质上记录和再现信息，也可以以更大的可靠性记录和再现信息。

根据本发明的第十四光学头，因为可以减少连接光学头和驱动装置的信号线数量，所以可以便于光学头的制造。

在本发明的第十四光学头中，优选系列信号是电信号。根据此种结构，信号更易于掌握。

另外，还优选提供第二转换器，接收从第一转换器输出的电信号并将电信号转变成光信号。根据此种结构，因为信号被转变成光信号，所以更高频率的信号也不会衰减，并且信号可以以很低的噪音输出。

根据本发明的第五光学信息记录和再现装置，可以由第一光束记录和再现高密度的第一信息记录介质，由第二光束记录和再现高密度的第二信息记录介质，并由第三光束记录和再现第三信息记录介质。另外，因为用单个的光学元件转变波前以校正第二光束和第三光束的偏差，所以结构得到简化。

在本发明的第五光学信息记录和再现装置中，优选还设置第二光学元件，通过第一波长光束和第三波长光束，衍射第二波长光束，和

第一波长国光束、第二波长光束和第三波长光束通过两个光学元件，之后被聚焦装置聚焦并照射到光学信息记录介质上。根据此种结构，因为用两个光学元件转变波前以校正第二波长光束和第三波长光束的偏差，所以可以将偏差校正到一个更小的量并可以可靠地记录和再现信息。

根据本发明的第十五光学头，因为第一聚焦装置的外径较小，所以第二光学装置也可以移到最内周的位置，并且能够阅读最内周位置上的信息。

根据本发明的第十六光学头，可以由利用不记录或再现信息的波长光束的简单结构执行倾斜度感测，以致于安装新的倾斜度感应器不为必需，因而降低了成本。

在本发明的第十六光学头中，优选第一聚焦装置将光束发射到衬底厚度为1.2mm的信息记录介质上，并且第二聚焦装置将光束发射到衬底厚度为0.1mm和0.6mm的信息记录介质上。

还优选第一聚焦装置和第二聚焦装置在跟踪方向上排列。根据此种结构，可以采用作为普通跟踪探测法的DPP法或三束法，并且可以执行良好的跟踪探测。

根据本发明的第十七光学头，可以防止倾斜度控制干扰聚焦控制，因为优选对其上进行倾斜度调节的信息记录介质基本上处于活动体的中心，该介质的衬底厚度最薄。

在本发明的第十七光学头中，优选还设置用于使聚焦装置倾斜的倾斜装置。

根据本发明的第十八和第十九光学头，可以由利用不记录或再现信息的波长光束的简单结构进行倾斜感测，使得不必安装新的倾斜度传感器，因而降低了成本。

在本发明的第十八和第十九光学头中，优选第一波长处于380～420nm范围内。

另外，在第十九光学头中，优选第一聚焦装置和第二聚焦装置在跟踪方向排列。根据此种结构，可以采用作为普通跟踪探测法的DPP法或三束法，并且可以执行良好的跟踪探测。

还优选对第二聚焦装置设置一个第二波长光束可以通过其而不被聚焦的区域。根据此结构，可以利用通过此域的的光探测第一信息记录介质的倾斜度。

还优选对第二聚焦装置设置一个第二波长光束被其聚焦到第一信息记录介质上的区域。根据此结构，可以利用通过此域的的光探测第一信息记录介质的倾斜度。

还优选对其上安装第一聚焦装置和第二聚焦装置的支架设置一个穿孔，第二波长光束经其通过。根据此种结构，可以利用穿过支架中该孔的光探测第一信息记录介质的倾斜度。

根据本发明的液晶元件，可以根据信息记录介质的类型在光感应设置和光束波前在其中转变的设置之间变化。

根据本发明的计算机、图象记录装置、动态图象再现装置、服务器和汽车导航系统，可以在不同类型的光盘上记录和再现信息，并且可以应用在很宽范围的用途上。

下面参考附图描述本发明的实施例。在下面的每个附图中，对起相同作用的部件采用相同的标号。

第一实施例

图1是根据本发明第一实施例的光学头20的结构图。光学头20至少能够记录和再现(以下称作“记录再现”)光盘。图1A表示衬底厚度很薄的高密度光盘的记录和再现状态，图1B表示DVD的记录和再现状态，图1C表示CD的记录和再现状态。

对光学头20配置三种光源：波长大约在400nm(380nm-420nm)的蓝光半导体激光器21(第一波长光束)，波长大约在630-680nm的红光半导体激光器(第二波长光源)22，和波长大约在780-820nm的绿光半导体激光器(第三波长光源)23。

在记录和再现高密度光盘30(图1A)时，从蓝光半导体激光器21发出的波长为λ1的光束穿过波长选择棱镜24和25，被准直透镜26转变成平行光。成为平行光的光束被分束器27反射，通过二色性全息图(光学元件)28，被物镜(聚焦装置)29转变成会聚光并照射到高密度光盘(第一信息记录介质)30上。

物镜29的数值孔径(NA)为0.85，假设高密度光盘的衬底厚度为0.1mm。物镜29设计成其偏差为最小，也就是说，当波长为λ1的蓝光照射到衬底厚度为0.1mm的盘上时波前偏差的标准偏差为最小。另外，二色性全息图28设计成允许波长为λ1的光经过其而不受影响。

被高密度光盘30反射、衍射和调制的光再通过物镜29和二色性全息图28，通过分束器27，被探测透镜31转变成会聚光并入射到光电探测器(光电探测装置)32上。光电探测器32包含多个光电探测区，并响应于接收到的光量输出信号。

当记录和再现DVD33(第二信息记录介质)(图1B)时，从红光半导体激光器22发出的波长为λ2的光被波长选择棱镜24反射，通过波长选择棱镜25并被准直透镜26转变成平行光。转变成平行光的光束被分束器27反射，被二色性全息图(光学元件)28衍射和转变波前，被物镜29转变成会聚光并照射到DVD33上。

从物镜29发出的光的数值孔径(NA)限定为0.6。DVD33的衬底厚度为0.6mm。二色性全息图28设计成当波长为λ2的红光通过物镜29之后照射到衬底厚度为0.6mm的盘上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

被DVD33反射、衍射和调制、又通过物镜29和二色性全息图28、通过分束器27的光被探测透镜31转变成会聚光，并入射到光电探测器32上。光电探测器32包含多个光电探测区，并响应于接收到的光量输出信号。

当记录和再现CD34(第三信息记录介质)(图1C)时，从红外半导体激光器23发出的波长为λ3的光被不平常选择棱镜25反射，并被准直透镜26转变成平行光。转变成平行光的光束被分束器27反射，被二色性全息图(光学元件)28衍射并转变成波前，被物镜29转变成会聚光并照射到CD34上。

从物镜29发出的光的数值孔径(NA)限制在0.4。CD34的衬底厚度为1.2mm。二色性全息图28设计成当波长为λ3的红外光通过物镜29之后照射到衬底厚度为1.2mm的盘上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

被CD34反射、衍射并调制、又通过物镜29和二色性全息图28的光通过分束器27，被探测透镜31转变成会聚光并入射到光电探测器32上。光电探测器32包含多个光电探测区，并响应于接收到的光量输出信号。

图2A表示二色性全息图的上表面图案，图2B表示后表面图案。接近盘的光束从后表面(第一光学元件)40进入，并从上表面(第二光学元件)41出射。处于780nm-820nm范围内的λ3波长的光束在后表面40的区域42中衍射，并形成一种图案，从而为CD34提供最佳的波前(使得当在CD34上聚焦时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ)。

波长λ3的光束不受影响地通过上表面41。另外，处于630nm-680nm范围内的λ2波长的光束被后表面40的区域42中的图案衍射，之后还被形成于上表面41上的区域43中的图案衍射。

区域43中图案的形成使得被上表面和后表面衍射的波长为λ2的光对于DVD33有最佳波长(使得当在DVD33上聚焦时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ)。因为上表面41和后表面40的主要目的在于对衍射光提供光焦度并校正球差，所以该图案为同心环状。波长λ1＝400nm附近的光不受影响地通过上表面和后表面。

图3表示二色性全息图28的后表面的放大截面图。二色性全息图的后表面40被刻以有四阶深度(d-4d)的凹槽。这些凹槽以组凹槽和无凹槽部分的重复图案构成，组凹槽按单组以2d、4d、d、3d的顺序排列。

此处，深度d为：

d＝λ1/(n1-1)

其中n1为介质在选自380～420nm范围的波长λ2处的折射率。波长λ1的光束由于在有凹槽部分和无凹槽部分之间的光路差异所致的相移是满足此关系式的2π的整数倍。也就是说，光程(n1-1)×d等于波长λ1。有鉴于此，波长λ1的蓝光半导体激光器的光束不受影响地(即，没有衍射地)通过二色性全息图28。

如果固定波长，则由(n1-1)×d表示的光程具有唯一值，并且如果光程处于预定范围之内，则则可以获得波长范围380～420nm之内的光实质上通过二色性全息图28的效果。

更具体的说，当范围在380～420nm的波长λ1的标准波长为400nm，且衬底在波长400nm处的折射率为n时，优选满足表达式：

380nm≤(n1-1)×d≤420nm

另一方面，红光半导体激光器的波长为λ2的光具有如图4A所示的调制波前。因为记录和再现DVD的波长λ2处于630～680nm范围，所以d是等于波长λ2的0.6倍的深度。

因此，2d为1.2λ，3d为1.8λ，4d对应于2.4λ。如果每个值是λ的整数倍，则不会发生光束的相移，以致于关于光束的相位，可以忽略λ的整数倍。因此，只考虑小于小数点的分数部分，d为0.6λ，2d为0.2λ(1.2λ-1λ)，3d为0.8λ(1.8λ-1λ)，4d对应于0.4λ(2.4λ-2λ)。

因此，以2d、4d、d和3d分布的凹槽形成具有相对于波长为λ2的光束有0.2λ、0.4λ、0.6λ和0.8λ的阶梯状变化的波前，如图4B所示。也就是说，关于波长为λ2的光，可以把图3所示的凹槽认作以阶梯状形式在从2d侧向3d侧的方向上加深的凹槽，如图4B所示。

当在光学元件的入射面一侧(光学元件的边界，光在其中从低折射率介质(如空气)向一种高折射率介质(如玻璃)传播的光)上形成如图3所示的凹槽时，光在图3所示方向1(从凹槽深度3d一侧向凹槽深度2d一侧的方向)上衍射的光强大于光在方向2(从凹槽深度2d一侧向凹槽深度3d一侧的方向)上衍射的光强。

此处，图5表示单阶凹槽深度和入射光效率R之间的关系，其中凹槽深是关于波长λ标准化的量，效率R是被二色性全息图转变成第一阶衍射光的入射光的效率，该衍射光的截面如图3所示。当对应于单阶的深度为λ的0.6倍时，衍射效率为最大值，并且可以获得大于0.8的衍射效率。

另外，如图6A所示的调制红外半导体激光器的波长为λ3的光束波前。因为出于记录和再现CD的目的，λ3处于780～820nm的范围，所以d是大约等于波长λ3的长度的0.5倍的深度。

因此，2d为1.0λ，3d为1.5λ，4d为2.0λ。如前所述，作为光束的相位，λ的整数倍部分可以忽略，因此如果只考虑小于小数点的部分，则d为0.5λ，2d为0(1.0λ-1λ)3d为0.5λ(1.5λ-1λ)，4d等于0(2.0λ-2λ)。因此，以2d、4d、d、3d顺序分布的凹槽形成具有两阶相位0、0、0.5λ、0.5λ的波前，其关于波长λ3的占空比为3：2，如图6B所示。在此情况下，根据图5，在对应于单阶的深度为0.5倍的λ时可以获得大约0.3的衍射率。

图7表示二色性全息图28的上表面41的放大截面图。二色性全息图28的上表面被刻以三种不同深度(d-3d)的凹槽。这些凹槽按草组和无凹槽部分的重复图案构成造单组，凹槽组以d、2d、3d的形式排列。深度d为：

d＝2×λ1/(n1-1)

其中n1为介质在选自380～420nm范围的波长λ1处的折射率。通过满足此关系式，波长λ1的光束由于在有凹槽部分和无凹槽部分之间的光路差异所致的相移是的2π的整数倍。有鉴于此，波长λ1的蓝光半导体激光器的光束不受二色性全息图28的影响地(即，没有衍射地)通过。

在此情况下，光程、即(n1-1)×d等于λ1的两倍。如前所述，如果光程处于预定范围之内，则可以实现这样的效果，即处于380nm-420nm波长范围的光束基本上可以通过二色性全息图28。

更具体的说，当波长范围在380～420nm的λ1的标准波长为400nm，且基底对波长400nm的折射率为n时，优选满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

另一方面，红光半导体激光器的波长为λ2的光束有一个如图8A所示的调制波前。因为记录和再现DVD的波长为λ2的光束处于λ2＝630nm-680nm的范围，所以d是对应于大约1.2倍波长λ2的深度。

因此，2d为2.4λ，3d为3.6。如前所述，对于光的相位可以忽略λ的整数倍部分，因此如果只考虑小于小数点的分数部分，则d为0.2(1.2λ-λ)，2d为0.4λ(2.4λ-2λ)，3d为0.6λ(3.6λ-3λ)。

因此，以d、2d和3d顺序分布的凹槽对于如图8B所示波长λ2形成具有0.2λ、0.4λ和0.6λ阶梯状相位变化的波前。也就是说，对于波长为λ2的光束，可以将图7中所示的凹槽认作是在从d侧向3d侧的方向上以阶梯的形式加深的凹槽，如图8B所示。

当在光学元件的入射面一侧(光从高折射率的介质(如玻璃)向低折射率的介质(如空气)传播时的界面)上形成如图7所示的凹槽时，光在图7中方向1(从凹槽深度3d一侧向凹槽深度d一侧的方向)的衍射强度强于光在方向2(从凹槽深度d一侧向凹槽深度3d一侧的方向)上的衍射强度。

图9A表示关于波长λ标准化的单阶凹槽深与被如图7所示二色性全息图28转变成第一阶衍射光的入射光效率R之间的关系。当对应于单阶的深度为λ的1.2倍时，可以获得高于0.65的衍射效率。

另外，红外半导体激光器的波长为λ3的光束并如图8C所示地调制。因为为了记录和再现CD，λ3处于780～820nm的范围内，所以d为近似等于波长λ3的1.0倍的深度。因此，2d为2.0λ，3d为3.0λ。如前所述，作为光的相位，λ的整数倍部分可以忽略，因此如果只考虑小于小数点的部分，则全部等于0，如图8d所示。因此，波长为λ3的光束不受二色性全息图28的影响(不衍射)，并且基本上从其通过。

此处，图9B表示关于波长λ标准化的单阶凹槽深与被如图7所示二色性全息图转变成零阶衍射光的入射光效率R之间的关系。当对应于单阶的深度为λ的1.0倍时，可以获得大约0.9的透射率。

通过这种方式，后表面(第一光学元件)40处的波长为λ1的光束基本上不受影响地通过二色性全息图28，而波长为λ2和λ3的光束被衍射。另外，在上表面(第二光学元件)41处，波长λ1和λ3的光束通过，波长为λ2的光束衍射。

有鉴于此，因为采用了分别具有适合于三种不同光盘(信息记录介质)的波长的光源，并且在信息表面上以良好的效率聚焦低偏差的光束，所以可以可靠地记录和再现信息。另外，当有两类光盘时也可以获得相同的效果。

应该注意，此处采用的二色性全息图28具有形成在形成在上表面41上的第一光学元件和第二光学元件，并且后表面40为单体件，但也可以布置一个二色性全息图，使得第一光学元件和第二光学元件形成在单独的元件上。在那种情况下，通过调节两个光学元件的位置，可以使它们的中心与光轴匹配。

另外，优选二色性全息图28由玻璃制成。如果由树脂制作，则优选采用基于非晶聚烯烃的树脂，吸收率不超过5％，优选吸收率不超过3％。这是鉴于波长不大于420nm的光束有很强的化学作用，因此如果长时间地照射高吸收率的光学元件，有可能损坏树脂。但即使用波长大于420nm的光照射，基于非晶聚烯烃的树脂也很难损坏。

而且还可以提高物镜光轴的位置精确度。

另外，在此所示的衍射效率是一个在不同深度的相邻凹槽的宽度基本上相等时算出的值。

另外，即使凹槽以一种与此处给出的实例完全相反的顺序排列，也可以使获得相同的效果，只要光被有效衍射的方向不同。

另外不用说，即使凹槽排列的路径的起始点以及所述凹槽的路径改变，如果凹槽以同样的顺序准确地排列，也可以获得相同的效果。

另外，波长λ1和λ2满足下列关系：

1.5≤λ2/λ1≤1.8

并且波长λ1和λ3满足下列关系：

1.8≤λ3/λ1≤2.2

另外，如图10所示，被二色性全息图28衍射的波长为λ2的光设计成被二色性全息图28从平行光衍射成发散光(方向1)的波长为λ2的光束的衍射效率大于被衍射成会聚光(方向2)一侧上的衍射光效率。更具体的说，在入射面一侧上将如图3所示的凹槽布置成同心环状，使得方向1接近圆周，方向2接近愿心，并且在出射面一侧上，如图7所示的凹槽布置成同心环状，使得方向1接近圆周，方向2接近愿心。通过这种方式，因为方向1上的衍射效率大于方向2上的衍射效率，所以衍射光基本上转变成发散光，并且二色性全息图28用作凹透镜。

因而，与物镜匹配的聚焦光学系统的焦距f增长，并且即使是基底厚度为厚于0.1的0.6的DVD，也可以在较大的工作距离下工作。

应该注意，在此对限制波长为λ2的光束或波长为λ3的光束孔径的方法没有特别地讨论，但有一种将波长选择滤光片气相沉积到二色性全息图28或物镜29上的方法，或是提供单独的玻璃滤光片的方法。另外，还可以通过(在光源和波长选择棱镜之间的区域中)设置一个只通过单波长光束的穿过光路的开口来控制孔径。

图11表示作为光学信息记录和再现装置的光盘驱动器50的整体结构实例。光盘51通过夹置在转动台52和钳位器53之间固定，并由电机(旋转系统)54旋转，该电机为移动装置。光学头20安装在回转器(传输装置)55上，该回转器为移动装置，并且被光照射的点能够从光盘51的内周移到外周。控制电路56根据从光学头20接受到的信号执行电机的聚焦控制、跟踪控制、横向移动控制和转动控制等。

图12表示记录和再现每个光盘时的工作距离。光入射到光盘一侧的高度由转动台52的位置决定。另一方面，光学头20的致动器上固定元件60相对于转动台52的高度由结构和回转器55及电机54的位置关系唯一地决定。另外，在聚焦方向上移动物镜29的致动器的活动元件61的位置由光盘记录表面的位置以及作为聚焦装置的物镜29光盘一侧上的后焦点决定。后焦点意味着聚焦装置的顶点到光线会聚点之间的长度。聚焦装置的顶点尤其意味着对于物镜29和光轴之间的相交是一种在光盘一侧上的相交。

工作距离WD为

WD＝BF-t/n

当对波长λ的折射率为n时，盘的衬底厚度为t，后焦距为BF。例如，在基底厚度较厚且t/n较大的盘上，工作距离WD变得较小，使得如果聚焦装置不设计成后焦距BF可以响应于该变化而变化，则当基底厚度有变化时工作距离WD将变化非常大。

图12表示根据光盘的类型、即根据基底厚度变化的工作距离WD1(图12A)、工作距离WD2(图12B)和工作距离WD3(图12C)。

根据常规实例的结构适于图13，该图表示工作距离依据光盘的类型有很大的变化。当工作距离由于光盘类型大大改变时，致动器的固定元件60和活动元件61之间的相对距离存在很大的变化。

因为图13A中的工作距离Wda很小，所以活动元件61比固定元件60的上侧(盘一侧)要高，但如图13B所示，当工作距离WDb很大时，活动元件61低于固定元件60的下侧(远离盘的一侧)。因为将光盘旋转时在其内外周一侧的下降以及表面振动调节到一定程度，所以固定元件60覆盖活动元件61的垂直活动范围。但是，当工作距离中存在差异时，出现的问题是不同的吸收、致动器尺寸的增大以及光学头的总体大小。另外，当活动范围较大时，活动元件61根据活动元件61的位置倾斜，并且出现光学系统容易产生偏差的问题。

活动元件61的活动范围还依据于致动器的结构，但优选其活动范围小于活动元件61的横向宽度。这是因为如果横向宽度较大，则即使在左右之间出现高度差，倾角也很小，但如果很小宽度很小，则即使对于最小的左右高度差，倾角也变得很大。

因此，优选由于盘的类型所致的工作距离的差异、即活动元件61的活动范围小于光学元件61的横向宽度。在图12所示的实例中，优选WD1、WD2和WD3之间的最大和最小差异，作为盘类型所致的工作距离的差异，小于活动元件61的横向宽度。

在超高密度光盘的情形中，当NA＝0.85、聚焦装置的焦距f为2.0mm时，光束直径为φ3.4mm。因为活动元件61的宽度最小值为此光束的宽度，所以在此情况下需要将工作距离的最大值和最小值之差至多设置为3.4mm。

应该注意，当考虑考虑致动器的实际大小时，致动器的活动范围最好为1mm，以致于优选最大工作距离和最小工作距离之间的差异不超过一半，即0.5mm。另外，为了基本上不影响致动器的大小，优选工作距离的最大值和最小值之间的差异不超过0.2mm。当然，最优选的状态是当在不同类型的信息记录介质上记录和再现信息时工作距离相等以及最大值和最小值之差为0的状态。

在本实施例中，因为可以根据被记录和再现的盘利用二色性全息图最佳地设置后焦距BF，所以在记录和再现每个盘时基本上可以固定WD。

更具体的说，在前面给出的实例中，从蓝光半导体激光器发出的光(波长为λ1)不受二色性全息图28的影响，并且从红光半导体激光器发出的光(波长λ2)的衍射效率设置为不同于从红外半导体激光器发出的光(波长λ3)的衍射效率。

因而，当蓝光半导体激光器的光束经二色性全息图28时通过，红光半导体激光器的光束发散度不同于红外光半导体激光器的光束发散度，并且可以根据每个激光器的光束改变后焦距。也就是说，可以根据盘的类型设计二色性全息图28以控制后焦距，并且可以基本上不考虑盘类型地固定WD。

如果可以基本上以此方式固定WD，则可以减小整个光学头的大小，并且因为活动元件61的活动范围可以减小，所以可以抑制由活动元件61的倾斜导致的偏差产生。

图14表示统一本实施例的光学头输出的信号的实例。光学头70具有与光学头20相同的光学构成元件。它们的不同在于设置了P/S(并联/串连)转换电路71(并联/串连转换器)，该转换器把光电探测器32输出的接收作为并行信号的信号转变成串连信号。P/S转换电路71镜多条信号线从光电探测器32接收信号，进行时间划分并将其系列排列，经单个的信号线作为输出信号输出。

作为其方法，有一种根据作为计时信号的时钟依次切换P/S转换电路的内部中模拟开关并作为输出信号输出系列信号的方法。另外，还可以有一种方法，即对并行获得的信号进行模拟/数字转换(A/D转换)，储存在存储器中并再作为数字数据序列发送。图15表示此情形中的信号实例。与作为计时信号的时钟同步，发送数字信号，如RF信号、FE+信号、FE-信号、TF+信号和TE-信号等。

因而，可以减少光学头和控制电路之间的信号线数量以及光盘驱动器的数量。在记录和再现CD和DVD以及高密度光盘的光学头中，大约需要数量为通常信号线数量三倍的信号线驱动作为光源的半导体激光器。图14A表示共享光电探测器(光电探测装置)的实例，如图14B所示，还可以想象一种情形，即不共享光电探测器(光电探测装置)，具有光电探测器(光电探测装置)72和光电探测器(光电探测装置)73，或是包含三个光电探测器的情形。在此情况下，信号线增加，连结光学头和驱动器的挠性缆宽度增大，并出现挠性缆灵活性(弯曲的容易性)减小的问题。另外，如果将挠性缆变成多层缆，则虽然挠性缆的宽度可以减小，但也存在成本增大的问题。

如果光学头是一种设置有P/S转换电路74的光学头，从光电探测器72和光电探测器73并行接收信号，并将这些信号作为系列信号输出，如图14所示，因而可以大大地减少信号线的数量。

在图14B所示的光学头实例中，来自P/S转换电路74的信号被LED(电/光转换器)76转变成光信号并输出给光线77。在此情况下，依然可以以较低的噪音传递比电信号更高频率的信号，并且还有这样的优点，即即使有被转换信号的数量增加，也可以以足够高的精确度和分时传递这些信号。

应该注意，利用P/S转换电路的实例不限于采用三种波长的光源的光学头，用包含一种波长或两种波长的光源的光学头也可以达到同样的效果。在这些情形中，如果对于跟踪信号和聚焦信号还需要多条信号线，则可以将光学头固化到一个单元中。另外，如果在光学头中进行A/D转换，则因为可以缩短引入噪音的路径，所以在提高下两地SN比方面也有效果。

第二实施例

以可互换地应用到高密度光盘和DVD中的光学头的例子作为第二实施例进行描述。图16是光学头80的结构实例。如图16A所示，从蓝光半导体激光器(第一波长光源)发出的波长为λ1的光束通过波长选择棱镜24，并被准直透镜26转变成平行光。转变成平行光的光束被分束器27反射，通过二色性全息图(光学元件)81，被物镜29(聚焦装置)聚焦并照射到高密度光盘(第一信息记录介质)30上。

物镜的数值孔径(NA)为0.85，高密度光盘30的基底厚度假设为0.1mm。物镜29设计成当波长为λ1的蓝光照射到基底厚度为0.1mm的盘上时球差最小。

另外，二色性全息图81设计成波长为λ1的光束不受影响地通过。被高密度光盘30反射的光被衍射和调制，又通过物镜29和二色性全息图81，通过分束器27后被探测透镜聚焦并入射到光电探测器(光电探测装置)82上。光电探测器82包含多个光电探测去，并响应于接受到的光量输出信号。

如图16B所示，当记录和再现DVD33(第二信息记录介质)时，从红光半导体激光器22发出的波长为λ2的光束被波长选择棱镜24反射并被准直透镜26转变成平行光。被转变成平行光的光束被分束器27反射，被二色性全息图81衍射并转变波前，被物镜29聚焦并照射到DVD33上。

此处，从物镜发出的光束的数值孔径(NA)限于0.6。DVD的基底厚度为0.6mm。二色性全息图81设计成当通过物镜29的波长为λ2的红光照射到基底厚度为0.6mm的盘上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

在DVD33处反射、衍射和调制的光又通过物镜29和二色性全息图81，通过分束器27后并探测透镜31聚焦并入射到光电探测器82上。光电探测器82包含多个光电探测去，并响应于接收到的光量输出信号。

图17表示二色性全息图81的上表面(盘一侧)和后侧(远离盘的一侧)上的图案。接近盘的光束从后表面到上表面地通过。在后表面上没有形成特别的图案，如图17B所示。在图17A所示的上表面上，波长范围在λ2＝630～680nm的光束被区域83内的图案衍射。

区域83之内的图案形成为这样，即在上表面处被衍射的波长为λ2的光束具有对于DVD 33最佳的波前。因为主要目的在于对衍射光提供光焦度并校正球差，所以该图案为同心环状。波长λ1＝400nm附近的光不受影响地通过上下两表面。

形成在二色性全息图81的上表面上的全息图的横截面形式与第一实施例中形成在二色性全息图28后表面40上的全息图横截面形式相同。因此，因为对于波长处于630nm-680nm范围内的λ2波长光束可以获得较高的衍射效率，所以可以实现令人满意的光利用率。

因此，因为可以使用各个波长适于光盘(信息记录介质)类型的光源，即高密度光盘30和DVD33，并且可以以很小的偏差高效地将光束聚焦到信息表面，所以可以可靠地记录和再现信息。

在本实施例中，通过将设置有图案的二色性全息图81的表面设置成最接近物镜的面，可以防止二色性全息图81的最小间距变得太小，由此进行二色性全息图81的制作。

另外，因为本实施例中省去了对CD的记录和再现，所以不仅不必有用于CD的光源，而且二色性全息图81的形状也被简化，并且因为光电探测器82探测的信号减少，所以光电探测器比第一实施例中的简单。

另外，图18表示用二色性全息图85代替二色性全息图81的光学头。图18A是记录和再现操作期间高密度光盘30的结构概观，图18B是记录和再现操作期间DVD33的结构概观。图19表示二色性全息图85的上表面(盘一侧)和后表面(远离盘的一侧)上的图案。图19A中所示二色性全息图85的上表面具有与图17中二色性全息图81的上表面上形成的同样的图案。在图19B所示二色性全息图85的后表面上的区域87中形成一种用于校正波长为λ1的光束中的色差的全息图案。

在专利文献3(JP2001-60336A)中详细解释了用于校正色差的全息图。在此说明书中，光学元件的横截面为锯齿形，在此描述的方法是用二阶衍射光校正第一波长λ1的光束，用第一阶衍射光校正第二波长λ2的光束。通过改变衍射光栅的衍射角来消除由波长λ1光束的波长偏移造成的在物镜处出现的偏差，从而校正色差。因此，可以不增加新部件地校正色差。

另外，在本实施例中描述了光学头的实例，但如同第一实施例的图11中所示结构，通过设置移动装置，如输送系统55或旋转系统54以及控制电路56，可以将光学头用作光学信息记录和再现装置(光盘驱动器)。

第三实施例

第三实施例表示了一个利用三类光源在三种光盘上记录和再现信息的实例，其中的三类光源使用一种在一个面上有二色性全息图、在另一个面上有相位梯的光学元件。另外，还描述了一种有两种凹槽深的二色性全息图。

图20是根据本实施例的光学头90的结构概观。与第一和第二实施例相同的部件采用相同的标号并省去对它们的描述。本实施例与第一和第二实施例的不同之处在于使用了二色性全息图(光学元件)91，该全息图在其后表面上有相位梯。

二色性全息图91的前视图适于图21，而图21A表示上表面(盘一侧)，图21B表示后表面(远离盘的一侧)，图21C是图21B的截面图。如图21A所示，在上表面92的中心附近形成凹槽，作为圆形区93(第一区)以及围绕区93的环形区94(第二区)中的二色性全息图。在区94外测的区95(第三区)中不形成凹槽。

另一方面，如图21B所示，在后表面96上形成相位梯(相位校正装置)97。波长为λ1＝380nm-420nm的光经上表面上的二色性全息图时通过，而波长为λ2＝780nm-820nm的光被衍射。波长为λ1的光束通过区93和区94以及一部分区95。

再现CD34的波长为λ3的光束通过后表面96，之后只照射到上表面92的区域93。区93设计成当被衍射的波长为λ3的光束照射到＝-1.2mm的CD12上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

图21B中所示后表面96的相位梯97是不影响波长为λ1的光束和波长为λ3的光束的阶。波长为λ2的光束被后表面96的相位梯97做相位调制，并照射到上表面92的圆形区93(第一区)和环形区94(第二区)。

圆形区94中图案的形状和相位梯97(相位校正装置)设计成当在圆形区93和环形区94处被衍射的光束照射到t＝0.6的DVD 33上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

图22表示二色性全息图91的放大截面图。二色性全息图91的表面被刻以有两种深度(d和2d)的凹槽。这些凹槽以d、2d、没有凹槽的排列顺序重复地形成为凹槽组。在范围为380～420nm的波长λ1处的介质折射率为n1时，深度d满足：

d＝λ1/(n1-1)

因此，从蓝光半导体激光器发出的波长为λ1的光束不受影响的通过。

另外，如第一实施例中所述，如果光程处于预定范围之内，则可以获得波长范围380～420nm之内的光基本上通过二色性全息图的效果。因而优选满足下列表达式：

380nm≤(n1-1)×d≤420nm

另一方面，如图23A所示的调制红光半导体激光器的波长为λ2的光束波前。因为记录和再现DVD 33的波长λ2处于630～680nm范围，所以d是对应于波长λ2的0.6倍的深度。因此，2d为1.2λ。因为在光束的相位中可以忽略λ的整数倍，只考虑小于小数点的分数部分，所以d对应于0.6λ，2d对应于0.2λ。因此，以d、2d顺序排列的凹槽形成具有以0.6λ和0.2λ为阶而变化的相位的波前，如图23B所示。

图24表示由波长λ规一化的单阶的凹槽深与入射光在如图22所示二色性全息图处转变成第一阶衍射光的效率R之间的关系。从图24看出，当一阶的深度为λ的0.6倍时，可以获得量级为0.6的衍射效率。

另外，如图25A所示的调制红外半导体激光器的波长为λ3的光束波前。因为用于记录和再现CD的λ3处于780～820nm的范围，所以d是大约对应于波长λ3的长度的0.5倍的深度。因此，2d为1.0λ。因为λ的整数倍部分可以忽略，只考虑小于小数点右边的部分，所以d为0.5λ，2d为0。

因此，以d、2d顺序排列的凹槽形成具有两阶相位0.5λ、0的波前，其占空比为1∶2。有鉴于此，在单阶的深度为0.5倍的λ时可以获得0.3量级的衍射率，如图24所示。

如果采用如图21所示的二色性全息图91，则仅在一个面上制得二色性全息图，并且因为由一个具有低光强损失的相位梯构成后表面，所以可以提高光利用率。

因而，因为可以利用具有适于三类光盘()的波长的光源将低偏差光束高效地聚焦到信息表面，所以可以可靠地记录和再现信息。

此处应该注意，在单个光学元件的上表面和后表面上形成了二色性全息图和相位梯，但也可以布置这样一种构件，在该构件中二色性全息图和相位梯形成在单个的光学元件上。在此情况下，通过调谐两光学元件的位置，可以将器中心调节到光轴。

另外，在此所示的衍射效率是一个当各种深度的相邻凹槽宽度基本上相同时算出的值。

另外，波长λ1和λ2之间的关系满足下式：

1.5≤λ2/λ1≤1.8

并且波长λ1和λ3满足下列关系：

1.8≤λ3/λ1≤2.2

在专利文献1(JPH9-306018A)中公开的常规实例通过一个具有三种凹槽深的实例举例说明，其允许一种波长的光通过而另一种波长的光衍射。但是，该专利中未提到当波长λ1和λ2之间具有关系式

1.5≤λ2/λ1≤1.8

时的这样一个实事，即，具有两种凹槽深的二色性全息图或具有四种凹槽深的二色性全息图可以提高波长为λ2的光束的衍射效率，其中有三种凹槽深的二色性全息图中凹槽深以2d、4d、d、3d、无凹槽的顺序排列。这是本发明首次公开的主题。另外，利用前述二色性全息图可以获得具有

1.8≤λ3/λ1≤2.2

关系的波长λ3的光束的适当衍射效率这一实事也是本发明的另一个原始公开。

应该注意，以相位梯分组的全息图也可以是一种具有如第一实施例中所示的四类凹槽深的形状。类似的，也可以使用一种应用到第一实施例的二色性全息图的具有两种凹槽深形式的二色性全息图，如第三实施例所示。

应该注意，为了简单起见，此处的光源是分立的，光电探测器共享，但也可以用单个光源、如整体式半导体激光器作为光源，光电探测器也可以是分立的。甚至利用此结构可以验证同样的效果。

另外，假设基底厚度t＝0.1和数值孔径为0.8的盘是高密度光盘的实例，但不限于此。

另外，虽然已利用光学头的实例描述了本实施例，但通过提供移动装置如回转系统55或旋转系统54以及控制电路56，该光学头也可以用作光学信息记录和再现装置(光盘驱动器)，如第一实施例的图11所示。

第四实施例

图26表示根据本发明第四实施例的光学头的结构视图。该光学头与第二常规实例的光学头的不同之处在于器设置有一个能够斜置物镜11的物镜驱动装置44。图26表示记录和再现超高密度光盘12和光盘(DVD)13的方式，其中该光盘12具有0.1mm的基底厚度，光盘(DVD)13具有0.6mm的基底厚度。

此附图中所示的光学头设置有产生380nm-420nm(波长λ1)波长的光源1和模块2a。在模块2a中包含光电探测器和波长为630nm的光束光源。在记录和再现超高密度光盘12时，从光源1发出的波长为λ1的光束通过棱镜4和6并由聚焦透镜7转变成平行光。此平行光被反射镜8反射，通过相位板9，由物镜11聚焦并照射到超高密度光盘12。

在此给出的物镜11具有0.85的数值孔径(NA)，设计成其关于基底厚度为0.1mm的光盘12的偏差最小。另外，相位板206包含如第二常规实例中所示的相位梯206a(图62)，并且设计成波长λ1的光束不受影响地通过。

被超高密度光盘12反射的光由通过物镜，被聚焦透镜7聚焦，被棱镜6反射并入射到探测装置15上。探测装置15包含多个光电探测去，并响应于接收到的光量输出信号。

当在DVD13上记录和再现信息时，从模块2a中的光源发出的波长为λ2的光束被棱镜4反射，通过棱镜6，并被聚焦透镜7转变成具有最佳发散度的发散光。

然后，通过如全息图中A～D给出的改变模块中光源的位置，可以改变发散度，或在聚焦透镜7处将其转变成平行光。当没有相位板206时，模块2a的光源位置为B，则通过聚焦透镜7的发散光通过物镜11，变成一束在发射到基底厚度为0.6mm的DVD13上时波前偏差的标准偏差为最小的发散光，其中物镜11的数值孔径NA限定为0.6，并且其设计成关于基底厚度为0.1mm的光盘12的偏差为最小。

从物镜11发出的光束的NA限定为0.6。被DVD13反射光又通过物镜11和相位板206，被反射镜8反射，被聚焦透镜7聚焦，通过棱镜6，被棱镜4反射并入射到模块2a的探测装置。模块2a的探测装置包含多个光电探测去，并响应于接收到的光量发出信号。

如果入射到物镜11上的光是发散的，则当物镜在跟踪方向上被驱动时，因为光倾斜地入射到物镜11上，所以会产生彗差。对第一实施例提供一种能够斜置的物镜驱动装置44，由于在跟踪方向上驱动物镜11造成的彗差可以通过由斜置物镜11而产生的彗差消除。

图27表示能够斜置物镜11的物镜驱动装置44。图27A是物镜驱动装置的结构简图，图27B是侧面图。透镜支架33配置有物镜11和驱动线圈34a、34b和35，这些部件通过线材36悬挂在固定部分37下。

磁性电路由驱动线圈34a、34b和35以及磁体38组成。物镜11通过流经线圈35的电流被在跟踪方向(x方向)驱动，并通过在同一方向流经驱动线圈34a和34b的相同值的电流被在聚焦方向驱动。并且，通过流经电线圈34a和34b的不同电流，物镜11可以在如图27B所示的φ方向倾斜。根据物镜的跟踪移动量，可以通过斜置物镜11消除彗差。

因为第二常规实例中在跟踪方向上移动物镜时产生很大的彗差，所以很难精确的记录和再现，但根据本实施例，可以通过斜置物镜将偏差较小的光束聚焦到信息表面上，并且可以很好地记录和再现信息。

第五实施例

图28是根据本发明第五实施例的光学头的结构简图。该实施例与第四实施例的不同之处在于相位板9，还在于模块2a的光源处于A位置。模块2a的光源位置A比位置B更接近物镜11，在该处，从模块2a发出的光束的波前偏差的标准偏差为最小值。

图29表示相位板9的结构。图29A是上表面(盘一侧)的平面图，图29B是侧视图。在相位板9上构成圆形的高度为d的相位梯9a。高度d为：

d＝2λ1/(n1-1)

此处n1为相位板9在波长λ1处的折射率。

在超高密度光盘12上记录和再现时，波长为λ1的光束被相位梯9a的相移为2λ(此处，λ为采用的波长)，但因为是波长的整数倍，光的波前不受影响，并且没有光损失。也就是说，在再现超高密度光盘12时可以获得有利的图象跳动。

在此情况下，如果确定了使用的波长λ，则相移2λ也唯一地固定，但是如果相移2λ处于一个关于使用的预定波长λ的预定范围之内，则可以获得一种效果，即波长范围在380～420nm的光束波前基本上在相位板9处不受影响。

更具体的说，当处于波长λ1的380～420nm范围内的波长标准为400nm、并且n为衬底在400nm波长处的折射率为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

另一方面，在记录和再现DVD13时，由想为提及9a对波长λ2的光束产生的相移为d/λ2×(n2-1)＝1.2λ。因为对于光的相位可以忽略波长的整数倍部分，如果只考虑小于小数点的右侧部分，则d对应于0.2λ。也就是说，波长λ2的光束的波前被转变。

图30用细线表示没有相位板9时的波前偏差，用粗线表示有相位板9时的波前偏差。在没有相位板9的情况下，波前偏差的标准偏差为77mλ，但在有相位板9的情况下，标准偏差减为51mλ。即与第二常规实例中的情形一样。如果波前偏差的标准偏差低于70mλ的Marshall Standard，则光学头具有限定衍射的能力，并且可以很好地记录和再现信息。

因而，因为波长λ2的光束发散度大于第二常规实例所示的情形，所以可以通过相位板9上的很少阶得到本第五实施例，并且大大地简化了结构。也就是说，便于相位板的制作，可以抑制光损失，并且可以减少光源的电功率消耗。

另外，如果入射到物镜11上的光是发散光，则当在跟踪方向上驱动物镜示产生彗差。但通过利用能够斜置的在第四实施例中描述的物镜驱动装置44，如果响应于跟踪移动量而斜置物镜11，则可以消除彗差。

因而根据本第五实施例，可以利用结构简单的相位板抑制高密度光盘12和DVD13的光损失。另外，因为可以通过斜置物镜11而校正彗差，所以可以将偏差较小的光束聚焦到信息表面，并且可以很好地记录和再现信息。

应该注意，为了简单化，模块2a与光源和探测装置合并成一体，但光源和探测装置也可以是分体。

第六实施例

图31表示本发明第六实施例的光学头的结构简图。本实施例与第四实施例的不同之处在于模块2a的光源处于位置C，相位板16以及其中用于物镜11的倾斜装置不是必须的。

模块2a中光源的位置处于位置C，该位置基本上处于位置D和位置B之间的中点。也就是说，位置C是基本上处于位置D和位置B中间的位置，其中通过聚焦透镜7的波长为λ2的光束从位置D发出为平行光，通过聚焦透镜7的波长为λ2的光束从位置B发出通过物镜11，物镜11的数值孔径限制为0.6，并设计成光束相对于基底厚度为0.1mm的光盘12的偏差为最小，当照射到基底厚度为0.6mm的DVD上时有最小波前。

因为入射到物镜11上的发散光的发散度小于模块2a的光源处于位置B时的情形，所以即使在跟踪方向驱动物镜11，也可以忽略彗差的发生。即，因为不必提供用于斜置物镜11的倾斜装置，所以系统的结构可以简化。

图32表示图16所示相位板的结构。图32A是上表面(盘一侧)的平面图，图32B是侧视图。在相位板16上构成一个提供同心环状梯d、2d、3d和4d的相位梯16a，单个阶高度为d。当把相位板16对波长λ1的折射率设置为n1时，高度d由下式决定：

d＝2λ1/(年-1)

另外，如第五实施例中所述，如果相移在预定范围之内，则可以获得这样的效果，即波长处于380～420nm范围之内的光束波前基本上在相位板处不受影响。

更具体的说，当处于波长λ1的380～420nm范围内的波长标准为400nm、并且n为衬底在400nm波长处的折射率为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

在记录和再现超高密度光盘12时，波长λ1的光束每高度d相移2λ，但因为是波长的整数倍，所以光束的波前不受影响，并且没有光损失。也就是说，当从超高密度光盘上再现时得到有利的图象跳动，并且记录时可以获得足够的峰强度。

另一方面，在记录和再现DVD13时，高度d在波长为λ2的光束中产生d/λ2×(n2-1)＝1.2λ的相移。因为对于光束的相位可以忽略波长的整数倍，所以如果只考虑小数点右侧的部分，则d对应于0.2λ。类似的，高度2d、3d和4d对应于0.4λ、0.6λ和0.8λ的相移。也就是说，波长为λ2的光束波前被转变。

图33用细线表示没有相位板16时的波前偏差，用粗线表示有相位板16时的波前偏差。相位板16a的阶宽度和厚度构造成校正细线的波前偏差。因而，当没有相位板16时波前偏差的标准偏差为490mλ，有相位板16时减为58mλ。如果波前偏差的标准偏差低于MarshallStandard的70mλ，则光学头具有限制衍射的能力，并且可以很好地记录和再现信息。

因而，因为可以抑制物镜11在跟踪感想被驱动时产生的彗差，所以可以省去物镜11的倾斜装置，光学头可以做成笔直，并且系统结构也得到简化。另外，因为可以将较小偏差的光束聚焦到超高密度光盘12和DVD13的信息记录表面上，所以可以很好地记录和再现信息。

应该注意，虽然利用相位梯为4d高度的实例描述本实施例，但也可以用5d、6d或更大高度的实例进行描述。

另外，即使模块2a的光源位置处于C和D之间，但如果改变相位梯的宽度和高度的结构以校正波前偏差，则可以获得相同的效果。

另外，为了简化，模块2a将合并光源和光电探测器为一体，但光源和光电探测器也可以是分体式。

另外，虽然在本实施例中将彗差抑制到不必斜置物镜11的程度，但也可以增加对物镜11的倾斜驱动。通过加入倾斜，光盘的倾斜边缘被放大，并且甚至对于卷曲程度很大的盘也可以很好地记录和再现。

第七实施例

根据本发明第七实施例的光学头示于图34。本实施例与第六实施例的不同之处在于对于DVD13没有模块而只有光源2，并且具有相位梯17。光源2设置在一个使得通过聚焦透镜7的波长为λ2的光束为平行光的位置。因而，因为被DVD13反射的光可以聚焦到探测装置15上，所以可以对超高密度光盘12和DVD13利用探测装置。即，可以减少部件数量，并且可以实现成本的降低。另外，因为入射到物镜11上的光束为平行光，所以对于物镜11不需要倾斜装置，简化了光学头，并且甚至在跟踪方向驱动物镜11时也不会发生彗差。

图35表示相位板17的结构。图35A是上表面(盘一侧)的平面图，图35B是侧视图。在相位板17上构成一个具有同心环状梯d、2d、3d和4d的相位梯17a，单个阶高度为d。当把相位板17对波长λ1的折射率设置为n1时，高度d由下式决定：

d＝2λ1/(n1-1)

图35B在径向具有比第六实施例的图32B所示结构中增多的阶数量，但是因为最小宽度为12μm的量级，所以易于制作。

在超高密度光盘12的记录和再现中，波长λ1的光束每高度d相移2λ，但是因为是波长的整数倍，所以光束波前不受影响，并且没有光损失。也就是说，在从超高密度光盘12上再现时可以获得有利的图象跳动，并当记录时可以获得总构的峰强度。

另外，如第五实施例中所述，如果相移在预定范围之内，则可以获得这样的效果，即波长处于380～420nm范围之内的光束波前基本上在相位板处不受影响。

更具体的说，当处于波长λ1的380～420nm范围内的波长标准为400nm、并且n为衬底在400nm波长处的折射率为d时，满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

另一方面，在记录和再现DVD13时，高度d在波长为λ2的光束中产生d/λ2×(n2-1)＝1.2λ的相移。因为对于光束的相位可以忽略波长的整数倍，所以当只考虑小数点右侧的部分时，则d对应于0.2λ。类似的，高度2d、3d和4d对应于0.4λ、0.6λ和0.8λ的相移。也就是说，波长为λ2的光束波前被转变。

图36用细线表示没有相位板17时的波前偏差，用粗线表示有相位板17时的波前偏差。构造相位板17的阶宽度和厚度以校正细线的波前偏差。因而，当没有相位板17时波前偏差的标准偏差为780mλ，有相位板17时减为58mλ。如果波前偏差的标准偏差低于MarshallStandard的70mλ，则光学头具有限制衍射的能力，并且可以很好地记录和再现信息。

在此方式中，根据本发明通过使入射到物镜11上的光束为平行光，用于物镜11的斜置装置的必要性小时，光学头可以做的更比值，并且系统结构也可以简化。另外，因为可以将较小偏差的光束聚焦到超高密度光盘12和DVD13的信息记录表面上，所以可以很好地记录和再现信息。

应该注意，虽然利用相位梯为4d高度的实例描述本实施例，但也可以用5d、6d或更大高度的实例进行描述。

第八实施例

根据第八实施例的光学头示于图37。它与第七实施例的不同之处在于设置了反射镜19和相位板18，但关于从光源发出的光变成平行光的结构以及被光盘12反射的光入射到探测装置15的结构与第七实施例相同。

如图38所示，反射镜19具有平坦反射面19a和曲面反射面19b，曲率半径为R。反射面19a由一种二色性膜构成，全反射一束关于物镜11保持平行的波长为λ1的光束1a，但允许波长为λ2的光束完全通过。

另外，反射面19b将波长为λ2的光束全反射并转变呈发散度对于物镜11最佳的发散光。对应于该发散度地设置相位板18的相位梯。例如，发散度和相位板18可以与第六实施例相同。

因而对于本实施例中的结构，因为可以将物镜11在跟踪方向被驱动时产生的彗差抑制到一个很不显著的量，所以可以将偏差很小的光束聚焦到超高密度光盘12和DVD13的信息记录表面上，并且可以很好地记录和再现信息。另外，因为可以与探测装置合并成一体，所以降低了成本。

另外，因为阶的数量很少，并且阶的宽度宽于第七实施例中的情形，所以便于制造，可以制作出设计的形状，并且可以减少光损失。

第九实施例

利用图39描述本发明的第九实施例。图39表示相位板18的结构简图。图39A是侧视图，图39B是后表面示图。相位板18由上表面(盘一侧)上的相位梯18a和后表面(最远离盘的一侧)上具有凸透镜光焦度的色差校正全息图18b构成。

在专利文献3(JP2001-60336A)中详细公开了色差校正全息图18b。该全息图通过消除物镜处由波长为λ1的光束的波长移动造成的相差并改变衍射光栅的角度来校正色差。通过将相位板18和色差校正全息图18b构成一体，可以不用补充新部件地校正色差。

应该注意，可以通过将色差校正全息图与第四～第八实施例中描述的相位板构成一体而获得相同的效果。

第十实施例

根据本发明第十实施例的光学头示于图40。该图表示了处于记录和再现状态的基底厚度为0.6mm的超高密度光盘12和基底厚度为1.2mm的光盘(CD)14，并且为了简化描述的目的，在同一位置重叠地绘出。

光学头包含发射光束波长为380nm-420nm(波长为λ1)的光源1，发射光束波长为630nm-680nm(波长为λ2)的光源2和发射光束波长为780nm-820nm(波长为λ3)的光源.

在记录和再现超高密度光盘12期间，从光源1发出的波长λ1光束通过棱镜4、5和6，被聚焦透镜7转变成平行光。该平行光被反射镜8反射，通过液晶全息图10和相位板17，被物镜11聚焦，并照射到超高密度光盘12上。

此处，物镜11设计成具有0.85的NA，用于正对波长为λ1的光束和基底厚度为0.1mm的盘。另外，相位板17设计成允许波长为λ1和λ3的光束不受影响地通过，并转变波长为λ2的光束的波前。

另外，在记录和再现超高密度光盘期间，液晶全息图处于不施加电压的状态(OFF)，光不受影响地通过。被超高密度光盘12反射的光又通过物镜11、相位板17和液晶全息图10，并被反射镜8反射。此反射光镜聚焦透镜7聚焦，被棱镜6反射并入射到探测装置15。探测装置15包含多个光电探测区，并响应于接收到的光量输出信号。

在记录和再现DVD13期间，从光源2发出的波长为λ2的光束被棱镜4反射，通过棱镜5和6，并被聚焦透镜7转变成平行光。此平行光被反射镜8反射，通过液晶全息图10，被相位板7转变波前，被物镜11聚焦并照射到DVD13上。

此处，从物镜11发出的光的NA限制为0.6。另外，相位板17设计成在通过物镜11之后，当波长为λ2的平行光照射到基底厚度为0.6mm的光盘上时，波前偏差的标准偏差不超过70mλ，其中物镜11设计成其关于基底厚度为0.1mm的盘的偏差为最小。

另外，在记录和再现DVD13时，液晶全息图处于OFF态，波长为λ2的光不受影响地通过。被DVD13反射的光又通过物镜11、相位板17和液晶全息图10，并被反射镜8反射。此反射光被聚焦透镜7聚焦，被棱镜6反射并入射到探测装置15上。

在记录和再现CD14期间，从光源3发出的波长为λ3的光束被棱镜5反射，通过棱镜6并被聚焦透镜7转变成平行光。此平行光被反射镜8反射并并液晶全息图10转变波前。其还通过相位板7，被物镜11聚焦并照射到CD14上。

此处，被物镜11发出的光的NA先知为0.45。另外，相位板17允许波长为λ3的光束不受影响地通过。另外，在记录和再现CD14时，液晶全息图处于被施加电压的状态(ON)，并且被设计成当波长为λ3的平行光在通过物镜11之后照射到基底厚度为1.2mm的光盘上时，其波前偏差的标准偏差不超过70mλ。

被CD14反射的光又通过物镜11、相位板17和液晶全息图10，被反射镜8反射，被聚焦透镜7聚焦，并被棱镜6反射以入射到探测装置15上。

相位板17的结构与图35所示的结构相同。也就是说，在相位板17上设置具有单个阶高度为d的同心环状阶d、2d、3d和4d的相位板17a。

当相位板17在波长为λ1和λ3处的折射率为n1和n3时，高度d为：

d＝2λ1/(n1-1)

折射率n1和n2满足：

-10nm＜λ1/(n1-1)-λ3/(n3-1)/2＜10nm

通过适当选择使用的波长和相位板的材料，可以基本上不影响波长为λ1和λ3的光束地转变波长为λ2的光束波前。

在记录和再现超高密度光盘12时，波长λ1的光束每高度d相移2λ，在记录和再现超高密度光盘14时，波长λ3的光束每高度d相移基本上为λ。当利用波长λ1或波长λ3的光束时，相移是波长的整数倍，所以光束的波前不受影响，并且没有光损失。也就是说，当从超高密度光盘12和CD14上重播时得到有利的图象跳动，并且记录时可以获得足够的峰强度。

另外，如第五实施例所示，如果相移2λ处于预定范围，则可以获得这样的效果，即处于380nm-420nm波长范围的光束的波前基本上可以在相位板处不受影响地通过。

更具体的说，当波长范围在380～420nm的λ1的标准波长为400nm，且基底对波长400nm的折射率为n时，优选满足表达式：

760nm≤(n-1)×d≤840nm

另一方面，在DVD13的记录和再现期间，在波长为λ2的光束中产生d/λ2×(n2-1)＝1.2λ的相移。因为对于光束的相位可以忽略波长的整数倍，所以当只考虑小数点右侧的部分时，d对应于0.2λ。类似的，高度2d、3d和4d对应于0.4λ、0.6λ和0.8λ的相移。也就是说，波长为λ2的光束波前被转变。

例如，如果使用的光束波长为λ1＝405nm，λ2＝650nm，λ3＝780nm，则可以用普通玻璃材料BK7作为相位板的材料，并且相位梯一个阶的高度d＝1.5292。因为BK7的反射率是n1＝1.15297，n2＝1.5141以及n3＝1.5107，波长λ1、λ2、λ3的光束每个阶的相移分别为2λ、1.2λ和λ。即，当利用超高密度光盘12和CD14时，相位板没有影响，波前可以只在使用DVD13时转变。

图36用细线表示没有相位板17时的波前偏差，用粗线表示有相位板17时的波前偏差。相位梯17a的阶宽度和高度构造成校正细线的波前偏差。因而在没有相位板17的情况下，波前偏差的标准偏差为780mλ，但在有相位板17时，标准偏差减为58mλ。如果波前偏差的标准偏差低于70mλ的MarshallStandard，则光学头具有限定衍射的能力，并且可以很好地记录和再现信息。

图41表示液晶全息图10的结构。图41A是上表面(盘一侧)的平面图，图41B是放大的截面图。在折射率为n₀的基底10b上设置浮凸状全息图案，并且在该表面上形成透明电极10c。液晶10a夹置在透明电极10c和10d之间。

液晶10a的折射率依据透明电极10c和10d之间的电压而变化。在施加电压的状态(ON)下折射率为n_e，在不施加电压的状态(OFF)下折射率为n₀。在OFF状态下，液晶10a和基底10b具有相同的折射率。虽然在此情况下是一个简单的平板，但在ON状态下产生折射率差异，并且由于全息图而产生折射的效果。

可以通过适当选择基底10b的材料和液晶10a的材料而获得预定的衍射效果。全息图有偏差，从而消除了波长为λ3的光束在通过物镜11并照射到CD14上时产生的波前偏差。也即当利用超高密度光盘12和DVD13时，如果全息图转为OFF态，则光束不受影响，如果全息图转为ON态，则光束的波前被转变。

因而根据本发明，可以将含有较少偏差的光束聚焦到超高密度光盘12、DVD13和CD14的信息记录表面上，并且可以很好地记录和再现信息。

应该注意，在本发明的第十实施例中，描述了波长为λ2的光束被聚焦透镜7转变成平行光的情形，但也可以利用这样的情形，即转变成发散光，如同第五和第六实施例的情形。

另外，利用液晶描述了CD14的记录和在决，但本发明相位梯的特征在于不影响CD14，因此可以采用现有技术中公知的任何方法记录和再现CD14。

另外，如果液晶的全息图案构造成消除由DVD13产生的波前偏差，则甚至在记录和再现DVD13时也可以采用液晶。而且还可以对CD14和DVD13安置各自的液晶全息图。

另外，第五至第十实施例的相位梯的高度为d＝2λ1/(n1-1)，但是如果本发明限于在超高密度光盘12和DVD13上记录和再现，则可以即使高度d＝λ1/(n1-1)，也可以实现相同的相移。

另外，如前所述，如果相移处于预定的范围之内，则可以得到相同的效果，即波长范围在380～420nm的光束的波前基本上在相位板处不受影响。有鉴于此，当400nm标准波长的折射率为n时，还可以满足表达式：

380nm≤(n1-1)×d≤420nm

在此情况下，因为高度d在波长为λ2的光束中产生0.6λ的相移，所以d、2d、3d和4d对应于0.6λ、0.2λ、0.8λ和0.4λ的相移。例如，第六实施例的相位梯(图32)变得与图42所示的相位梯16相同。

如果以这样的方式进行，则因为阶的高度可以降低，所以便于相位板的制作并可以缩短制造时间。另外，因为易于按涉及制作形状，所以光损失较少，并且可以获得抑制电功率消耗的效果。

另外，可以通过蚀刻玻璃基底而很容易地形成相位梯。另外，也可以通过模制玻璃或树脂形成相位梯。另外，还可以将相位梯与物镜形成一体。

应该注意，如果利用树脂作为相位梯的材料，则因为在波长小于420nm时很容易发生化学变化，则优选光吸收率不超过5％，并且更优选不超过3％。例如优选使用非晶硅聚烯烃(如Zonex或APEL)。

另外，假设以基底厚度为0.1mm和NA为0.85的盘作为超高密度光盘的一个例子，但不限于此。

另外，没有描述特殊的方法去限定光束的孔径，但有这样的方法可以采用，即在相位板17或物镜11上气相沉积波长选择滤光片(未示出)，或是设置单独的玻璃滤光片。另外，也可以通过在只传播单中波长光束的光路(光源和棱镜之间)上设置孔径来限制光束。

第十一实施例

根据本发明第十一实施例的光学头示于图43。此简图表示了基底厚度为0.1mm的超高密度光盘12、基底厚度为0.6mm的光盘(DVD)13和基底厚度为1.2mm的光盘(CD)14。为了简化描述，图中在同一位置重叠绘出。

光学头包含波长为380nm-420nm(λ1)的光源1、波长为630nm-680nm(λ2)的光源2和波长为780nm-820nm(λ3)的光源3。

在记录和再现超高密度光盘12时，从光源1发出的波长为λ1的光束通过棱镜4、5和6，又聚焦透镜7转变成平行光。此平行光在二色性反射镜20的反射表面67a处反射，通过相位板17，被物镜39聚焦并照射到超高密度光盘12上。

此处，反射表面67a由全反射波长λ1和λ2光束的二色性膜构成，并造成波长为λ3的光束完全通过。相位板17与第七实施例中使用的相位板相同。另外，物镜39和45以及相位板17安置在透镜支架33中。

被超高密度光盘12反射的光通过物镜39和相位板17，并被二色性反射镜67的反射表面67a反射。反射的光被聚焦透镜7聚焦并被棱镜6反射入射到探测装置15上。探测装置15包含多个光电探测区，并响应于接收到的光量输出信号。

在记录和再现DVD13期间，从光源2发出的波长为λ2的光束被棱镜4反射，通过棱镜5和6，并被聚焦透镜7转变成平行光。此平行光被二色性反射镜67的反射表面67a反射，被相位板17转变波前，被物镜39聚焦并照射到DVD13上。

被DVD13反射的光又通过物镜39和相位板17，并被额却和反射镜67的反射表面67a反射。此反射光被聚焦透镜7聚焦，并被棱镜6反射，入射到探测装置15上。

在记录和再现CD14期间，从光源3发出的波长为λ3的光被棱镜5反射，通过棱镜6并被聚焦透镜7转变成平行光。此平行光通过二色性反射镜67的反射表面67a，在反射表面67b处反射，被物镜45聚焦并照射到CD14上。

被CD14反射光又通过物镜45，被二色性反射镜67的反射表面67b反射，被聚焦透镜7聚焦并被棱镜6反射，入射到探测装置15上。

通过利用分立的物镜39和45，可以对超高密度光盘12、DVD13和CD14记录和再现信息。

利用图44详细描述物镜39和45安置在透镜支架33中的物镜驱动装置。透镜支架33包含物镜39和物镜45，物镜49是在记录和再现超高密度光盘12和DVD13时使用，物镜45是在记录和再现CD14并驱动线圈34a和34b及35时使用，由线材36悬挂在固定部分37下。

磁性电路由驱动线圈34a、34b和35以及磁体38组成。物镜39和45通过流经线圈35的电流被在跟踪方向(x方向)驱动，并通过在同一方向流经驱动线圈34a和34b的相同值的电流被在聚焦方向驱动。

并且，通过流经电线圈34a和34b的不同电流，物镜39可以在如图45B所示的φ方向倾斜。通过这种结构，可以通过斜置物镜39校正光盘倾斜造成的彗差。

本发明与第三实施例的不同之处在于两物镜39和45排列在跟踪方向(x方向)。

图46表示照射到光盘上的光斑的状态。微分推挽法(DPP)或三束法利用一个主光斑再现信息，利用两个子光斑跟踪探测。图44中所示物镜39的主光斑39a是图46中所示位置57a处的光斑。子光斑处于位置57b和57c，并设置成对于播放磁道59a为最佳的角度θ₀。

例如在三束法中，θ₀角设置成子光斑57b和57c位于1/4Tp(此处Tp是光盘的轨道间距)。另外，在DPP法中，子光斑57b和57c设置成位于1/2Tp。这些光斑根据光学头的搜索操作在x方向移动，并且光斑的位置变为58a、58b和58c。

因为光斑位置57a和57b位于x方向上一条穿过光盘的旋转中心0的直线上，即使在进行光盘的搜索操作也是如此，所以播放磁道59b的角度保持为θ₀。物镜45的光斑也一样。

因而，根据本实施例，通过在跟踪方向排列两物镜，可以采用作为普通跟踪法的DPP法或三束法，并且可以很好地进行跟踪探测。

此处，普通的物镜包含一种或多种由制造误差造成的彗差。为了校正此彗差，通过相对于入射到物镜上的光束斜置物镜的光轴来进行偏斜调节。至于其上安置有两个物镜的物镜驱动装置，当武警驱动装置倾斜时物镜作为一个单体改变位置。有鉴于此，即使对一个物镜进行偏斜调节，其它的透镜也不必达到其最佳状态。另外，必须随着增大的光盘记录密度提高偏斜调节的精确度。

在本实施例中，通过使用CD14的专用物镜45，其中该物镜具有三光盘的最低记录密度，可以单独地进行物镜39的偏斜调节，省去对物镜45的调节，并且因而简化了偏斜调节。也就是说，执行物镜39的偏斜调节，但不必对CD14进行专门的偏斜调节。

关于记录密度较低的CD，因为没有特别需要精确的偏斜调节，甚至没有斜置物镜驱动装置的调节，所以进行物镜45相对于透镜支架33的粗调就已足够。另外，因为CD使用较长的波长和较低的NA，所以在物镜45的设计上有很大的自由度。通过除去正弦条件，可以设计这样的物镜45，如把物镜45倾斜时产生的彗差抑制到最小。如果使用以此方式涉及的物镜45，则可以省去对CD14的专门的偏斜调节。

应该注意，在本发明的描述中使用了线材悬挂式物镜驱动装置，但即使两个物镜安置在轴向振荡式物镜驱动装置，也可以获得简化偏斜调节的类似效果。

另外，因为CD14有较低的NA，所以物镜45的外径可以设计得很小。即，可以在物镜39的光盘内周一侧上布置物镜45。

利用图47给予图解。物镜39和45在光学头62的跟踪方向上排列分布。超高密度光盘12被固定夹置在转动台63和夹具64之间，由电机65转动。

光学头62骑在回转器66上并能够从光盘12的内周移到(搜索操作)外周。当光学头62移到信息被记录在光盘12的最内周的位置时，光学头62和电机65紧密靠近。

在此情况下，因为物镜45的外径很小，所以物镜39可以移到最内周的位置，并且可以毫无疑问地读取信息。另外，还可以利用物镜45再现最内周上的信息。

另外，因为物镜45比物镜49更远地移开透镜支架33的中心位置，如图45所示，所以倾斜时在聚焦方向Z_T发生移动。这样造成倾斜控制干涉聚焦控制，并且从控制稳定性的观点出发不希望这样。

另一方面，因为物镜39位于透镜支架33的中心(倾斜中心)，所以在聚焦方向上基本上没有移动，并且不出现控制干扰。即，对于超高密度光盘12和DVD13优选倾斜，可以通过在透镜支架33的中心布置物镜39而利用倾斜控制来可靠地记录和再现信息。

因而，根据本实施例，通过在透镜支架的中心布置关于超高密度光盘12和DVD13的物镜39，并在光盘的内周上布置对于CD14的物镜45，可以获得很多效果，如简化偏斜调节，允许光盘最内周上的数据再现，并可以倾斜用于超高密度光盘和DVD的物镜。

应该注意，如果倾斜不是必须的，则可以互换驱动线圈34a和34b。

另外，本实施例利用相位板17进行了解释，但也可以使用液晶或全息图，只要它是一种能够记录和再现超高密度光盘12和DVD13的装置即可。

另外，本实施例利用在记录和再现超高密度光盘和DVD13时使用物镜39并在记录和再现CD14时使用物镜45的情形进行了解释，但即使对超高密度光盘12使用专门的物镜，并对DVD13和CD14使用一种物镜，也可以使用DPP法或三束法，并且可以获得同等的效果。另外，此时不用说也可以在CD14或DVD13其中之一上记录和再现。

第十二实施例

根据本发明第十二实施例的光学头示于图48。与第十一实施例的不同之处在于物镜68，并且在于本配置中包含用于探测光盘倾斜度的探测装置69。图48表示超高密度光盘12的记录和再现状态，并表示斜置超高密度光盘的方式。

从光源1发出的波长为λ1的光束由物镜39聚焦并照射到超高密度光盘12上进行记录和再现。与此同时，从光源3发出的波长为λ3的光束入射到物镜68上并只在环形区域中通过保持平行的光，之后照射到超高密度光盘12上。从斜置的超高密度光盘12反射的光的方向被改变，并由探测装置69探测。

在此简图中，环形区的反射光用阴影线表示。此处，物镜68的截面图示于图49A，并且如图49B所示，后表面(与盘相对的一侧)示图包含用于倾斜度探测的环形区77a。通过区域77a的平行光不聚焦的直线通过。优化用于CD14的通过区域77a以外的区域的光束。在记录和再现CD14期间，光量有轻微的减少，但这对记录和再现不产生任何问题。

图50表示探测装置69。探测装置包含两个探测区，并且接收到的环形光响应于超高密度光盘12的倾斜量移动。超高密度光盘12的倾斜量可以通过在探测装置69的每个探测区得到的信号差V1-V2探测。

由于光盘的卷曲(倾斜)产生彗差，这种情况通常是由于制造误差或使用期限等造成的。并且因为随着记录密度的增大而要求更高的精确度偏差特性，以便更好的进行记录和再现，优选通过斜置物镜来校正彗差。如果根据本实施例进行倾斜度探测，并且由第十一实施例中所述的能够斜置的物镜驱动机构执行倾斜驱动，则可以根据倾斜度探测信号校正彗差，并且可以很好地记录和再现信息。

因而，根据本发明的实施例，因为利用了不用于记录和再现的其它波长的光束，可以用简单的结构探测倾斜，所以不需要连结新的倾斜度传感器，并且可以降低成本。另外，因为在记录和再现信息的光斑附近探测倾斜度，所以可以获得精确的倾斜度探测。

应该注意，以上利用把探测装置69的探测区一分为二的情形描述了本实施例，但也可以将探测区分为四份，然后可以在径向和切向探测倾斜度。

另外，在前述说明中，给出了利用用于CD14的光束探测基底厚度为0.1mm的超高密度光盘的倾斜度的实例，但本实施例不限于此，也可以利用用于CD14的光束探测DVD13的倾斜度。甚至在此情况下，因为利用不记录和再现信息的波长光束进行倾斜度探测，所以可以获得相同的效果。

另外，在本实施例中，对用于倾斜度探测的区域给予一些物镜68，但不限于此，通过打开支撑物镜68的透镜支架33中的穿孔(未示出)、以通过用于倾斜度探测的光也可以得到相同的效果。

另外，为了简化起见，用于记录和再现的探测装置15以及用于倾斜度探测的探测装置69是分体，但可以是一体。

第十三实施例

根据本发明第十三实施例的光学头示于图51。与第十二实施例的不同之处在于物镜79的设置。图51表示记录和再现超高密度光盘12的方式以及斜置超高密度光盘的方式。

从光源1发出的波长为λ1的光束由物镜39聚焦并照射到超高密度光盘12上以进行记录和再现。此时，从光源3发出的波长为λ3的光束入射到物镜79上并照射到超高密度光盘12上。

此处，物镜79设计成相对于0.1mm的基底厚度，光束的偏差被内周区域79a减为最小，并且相对于1.2mm(CD)的基底厚度，光束偏差被外周区域79b减为最小。在记录再现CD期间，利用外周区域79b建立的光斑进行记录和再现。此时，内周区域的光束很大程度地被散焦，并且不影响记录或再现。

另一方面，关于入射到超高密度光盘12上的光束，虽然外周区域79b上的光斑被很大程度地散焦，但内周区域79a的光束被聚焦到记录表面的附近。被超高密度光盘反射的内周区域79a的光束由探测装置15探测。

在简图中，用阴影响表示内周区域79a的反射光。因为在记录和再现超高密度光盘12期间对物镜79进行聚焦控制，所以如果超高密度光盘12倾斜，则相对于物镜79将发生焦点平移。在探测装置15中利用诸如象散法或刀缘法，如果探测发生了焦点移位的光束，则可以将该光束用作倾斜度探测信号。

彗差的产生是由于光盘上的卷绕，这通常是由于例如制造误差或使用期限所致。并且因为随着记录密度的增大而要求更高的精确度偏差特性，以便更好的进行金属和再现，优选通过斜置物镜来校正彗差。根据本实施例，通过利用探测装置进行倾斜度探测，并且利用第十一实施例中所述的能够斜置的物镜驱动机构执行倾斜驱动，可以校正彗差，并且可以很好地记录和再现信息。

因而，根据本实施例，因为利用了不用于记录和再现的其它波长的光束，可以用简单的结构探测倾斜，所以不需要连结新的倾斜度传感器，并且可以降低成本。另外，因为在记录和再现信息的光斑附近探测倾斜度，所以可以获得高度精确的倾斜度探测。

应该注意，在本实施例中利用用于CD14的光束探测基底厚度为0.1mm的光盘12的倾斜度的实例，但本实施例不限于此，也可以利用用于CD14的光束探测DVD13的倾斜度。甚至在此情况下，因为利用不记录和再现信息的波长光束进行倾斜度探测，所以可以获得相同的效果。

第十四实施例

图52表示作为光学信息记录和再现装置的光盘驱动器89的完整结构实例。光盘61被固定，夹置在转动台63和夹具64之间，并且由作为移动装置的电机(旋转系统)65旋转。

在前述第四～第十三任一实施例中所述的光学头62骑在作为一动装置的回转器66上并设置成使发出的光束可以从光盘的内周移到外周。控制电路68根据从光学头62接收到的信号执行聚焦控制、跟踪控制、回转控制和电极旋转控制。另外，还从再现信号再现信息并将记录信号发送给光学头62。

第十五实施例

第十五实施例是一个把第一～第十四实施例中展示的光学头用于计算机的实施例。图53表示根据本实施例的计算机(各人电脑)的斜视图。在图53中，计算机100由光盘驱动器(光学信息记录和再现装置)101、输入信息的键盘103和用于显示信息的监视器102组成。光盘驱动装置101配置有前述第一～第十四任一实施例中所述的光学头。

因为计算机100配置有包括作为外记录装置的第一～第十四实施例中任一所述光学头的光盘驱动装置101，所以可以可靠地记录和再现不同类型的光盘，并且可以用在很宽范围的应用上。

另外，可以利用大容量的光盘备份计算机硬盘。另外，通过利用介质(光盘)的低成本和便携性以及可互换性，其中可以读出其它光盘驱动器上的信息，可以与他人交换程序或数据，或者可以用于个人用途。另外，还可以处理预存介质，如DVD或CD。

第十六实施例

第十六实施例是一个把第一～第十四实施例所述的光学头用于光盘记录器(图象记录装置)中的实施例。图54表示根据本实施例的光盘记录器的斜视图。使用光盘记录器110时将其连结到用于显示记录在光盘记录器110上的图象的监视器111。

因为光盘记录器110配置有包括第一～第十四任一实施例中所述光学头的光盘驱动器，所以可以可靠地在不同类型的光盘上记录和再现信息，并且可以用在很宽范围的应用中。

另外，光盘记录器110把图象记录在需要时可以再现的介质上。在记录之后以及再现之后不需要象磁带一样地重绕光盘，并且可以追逐重播，在记录程序的同时可以再现程序的开始，并且同步记录/重播，在记录另一个程序的同时再现预存的程序。

另外，通过利用介质(光盘)的低成本和便携性以及可互换性，其中可以读出其它光盘驱动装置上的信息，可以与他人交换程序或数据，或者可以用于个人用途。另外，还可以处理预存介质，如DVD或CD。

应该注意，在此描述的是关于只配置有光盘驱动装置的光盘记录器，但也可以配置内置硬盘，如同可以是具有记录和再现功能的录像带。以这种方式便于图象的暂时储存或备份。

第十七实施例

第十七实施例是一个把第一～第十四实施例中任一所述的光学头用于光盘播放器(图象再现装置)的实施例。图55表示根据本实施例的光盘播放器的斜视图。光盘播放器121配置有液晶监视器120，并且可以在液晶监视器上显示记录于光盘上的图象。

因为盘播放器121具有包括第一～第十四实施例中任一所述的光学头的内置光盘驱动器，所以可以可靠地在不同类型的光盘上记录和再现信息，并且可以用在很宽范围的应用中。

另外，光盘记录器可以在需要时再现记录于介质上的图象。在记录之后不需要象磁带一样地重绕光盘，并且可以存取和再现所需位置的图象。另外，还可以处理预存介质，如DVD或CD。

第十八实施例

第十八实施例是一个把第一～第十四实施例中任一所述的光学头用于服务器中的实施例。图56是根据本实施例的服务器斜视图。

服务器130配置有光盘驱动装置131、用于显示信息的监视器133和用于输入信息的键盘134，其连结到网络135。

因为服务器130具有包括第一～第十四任一实施例中所述光学头的内置光盘驱动装置，所以可以对不同类型的光盘可靠地记录和再现信息，并且服务器可以用于广泛的用途。

另外，利用光盘的大容量，响应于网络135的要求发送记录在光盘上的信息(如图象、语言、动态图象、HTML文本和文本文件)。另外，从网络发送的信息记录在所需的位置上。另外，因为还可以再现记录在预存介质、如CD和DVD上的信息，所以也可以传递这些信息。

第十九实施例

第十九实施例是一个把第一～第十四实施例中任一所述的光学头用于汽车导航系统的实施例。图57表示本实施例的汽车导航系统的斜视图。汽车导航系统140有一个内置光盘驱动装置，该驱动装置连结到显示地貌和目的地信息的液晶监视器141并与其一起使用。

因为汽车导航系统140配置有包括第一～第十四任一实施例所述光学头的光盘驱动装置，所以可以在不同类型的光盘闪可靠地记录和再现信息，并且可以用在很宽范围的应用中。

另外，汽车导航系统140根据来自记录于介质、地球定位系统(GPS)或陀螺仪上的地图信息计算其当前位置，并在液晶监视器上显示位置。

另外，如果输入了目的地，则系统根据地图信息和道路信息计算到达目的地的最佳路线，并在液晶监视器上显示该路线。

通过利用大容量光盘记录地图信息，可以在单张盘上提供覆盖很宽区域的详细的道路信息。另外，在光盘上还可以同时设置、包含关于在道路附近矗立的饭店、便利店和加油站的信息

另外，随着时间的推移，道路信息变得过时并且不准确，但因为光盘可以互换，并且介质很便宜，所以可以通过用包含最新道路信息的盘替换来获得最近的信息。

另外，因为汽车导航系统可以处理预存介质如DVD或CD的记录和再现，所以可以在汽车内看电影或听音乐。

工业实用性

因为根据上述实施例的本发明可以在具有不同基底厚度的光盘如基底厚度很薄的超高密度光盘、DVD和CD上可靠地记录和再现信息，所以可以应用到计算机、图象记录装置、图象再现装置、服务器和汽车导航系统。