光头装置、光信息装置、计算机、盘播放器、车载导航系统、光盘记录器及车辆的制作方法

专利名称：：光头装置、光信息装置、计算机、盘播放器、车载导航系统、光盘记录器及车辆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及从以光盘为代表的信息记录介质再生信息或向记录介质记录信息的光信息装置及在光信息装置中再生或记录信息的光头装置、和利用了它们的信息设备与系统。
背景技术：
：数字化通用光盘(DVD)能够以光盘(CD)的约6倍的记录密度记录数字信息，作为能够记录大容量的数据的光盘而被公知。近年来，随着需要记录到光盘中的信息量的增大，要求记录容量更大的光盘。为了增大光盘的记录容量，需要提高信息的记录密度。具体而言，需要减小向光盘记录信息时及对光盘中记录的信息进行再生时向光盘照射的光所形成的光点。为此，需要使光源的激光为短波长且增大物镜的数值孔径(NA)。在DVD中，使用了波长为660nm的光源和数值孔径(NA)为0.6的物镜。而且，例如在记录容量更大的Blu—rayDisc(BD)中，使用了波长为405nm的蓝色激光和NA为0.85的物镜。由此，记录密度能够达到目前的DVD的记录密度的5倍。在利用蓝色激光等短波长激光来实现高密度的记录再生的光信息装置中，具备与现有的光盘的互换功能可进一步增加作为装置的有用性，提高性价比。作为实现对记录密度不同的多个光盘能够记录再生的互换型光信息装置的光头装置的现有技术，有以下的装置。图17表示现有的光头装置的构成例。从光源201放射出的光束210透过偏光各向异性全息照相器202。该光束201被准直透镜203变换成平行光，由1/4波长板204变换为圆偏光。第一物镜205使光束210收敛到光盘237的记录面上。6另外，对于记录密度比光盘327低的光盘328，通过数值孔径小的第二物镜250只收敛光束的接近光轴的内周部分的光(虚线)。这里，第一和第二物镜根据光盘的种类而被机械性地切换。此外，如果是单一的物镜，则能够利用可变开口来改变光盘的数值孔径。从光盘反射的圆偏光在原来的光路中逆行，在该过程中，由l/4波长板204将其变换成与被光源201射出时成直角方向的直线偏光的光。因此，通过偏光各向异性全息照相器202引起衍射，向光检测器263和266入射。根据由这些光检测器得到的信号，使物镜沿光轴方向移动，进行焦点控制。这里，如果为了对记录密度低的光盘应用小的数值孔径而减小光束的有效直径，则如图17的下方所示的光检测器上的衍射光213、214(虚线)那样，衍射光也变小。图18表示在现有的光头装置中得到的聚焦误差信号的波形。聚焦误差信号3281在中心附近斜率减小。即，灵敏度降低。为了避免这种灵敏度在中心附近迟钝的情况，如图17的下方所示那样局部地改变光检测器的区域分割宽度，由此，根据数值孔径的切换而使用的信号也被切换。这样，即使切换数值孔径，也能得到相同灵敏度的聚焦误差信号3271。专利文献1:特开2000—207769号公报在此前被实用化的光盘中，越是新的光盘，其记录密度越高。g卩，如果从时代久远的光盘开始按顺序进行举例，则是CompactDisc(CD)、DVD，然后是HD—DVD、Blu—rayDisc(BD)这一顺序。时代越久远，光盘的制造技术越生疏。因此，CD与DVD或BD相比，形状变形的产品多，而且，变形的量大。反过来说，记录密度越高的光盘的盘越需要精巧地制作，所以平坦度被制造得高。由于记录密度低的盘大多形状变形，所以，当安装到光信息装置中由主轴马达旋转驱动时，记录面的位置会上下变化。这一般被称为"面抖动"。为了针对面抖动大的盘可靠地开始聚焦伺服循环，必须扩大聚焦误差信号的动态范围。具体而言，在图18中希望聚焦误差信号最大和最小的散焦点A和点B的间隔宽。另一方面，对于BD需要使用蓝色激光和高的数值孔径(NA:0.85)，进行与CD比较为接近40倍的高密度记录。因此，在光盘记录面上形成7的聚光点比CD的小，焦点深度也比CD浅。因此，需要更高精度地进行聚焦伺服(焦点控制)。因此，需要图18中的聚焦误差信号最大和最小的散焦点A和B点的间隔窄、AB间的灵敏度高。在上述的现有例中，以保持聚焦误差信号的直线性、对不同种类的光盘以相同的灵敏度实现相同动态范围的聚焦误差信号为目的。因此，只表示了相同特性的聚焦误差信号的实现方法。如上所述，针对在CD中需要宽的动态范围，在BD中需要高的灵敏度没有得出认识。作为现有例的其他课题，由于只表示了使用单一光源的情况，所以，没有公开在具有多个尤其是不同的三波长光源的光头装置中，为了在利用任意一种光源时都能得到需要的聚焦误差信号且以最廉价的方式实现的构成。
发明内容本发明的目的在于，提供一种对应不同种类的光盘，对低密度的光盘可确保足够的动态范围并且能够廉价制造的光头装置。本发明的光头装置具备被切换利用的多个光源；使从所述多个光源之一放射出的光收敛到光盘的记录面上的物镜；和接受被所述记录面反射的光并根据受光量输出电信号的光检测器。所述多个光源包括放射第一波长的光的第一光源、放射比所述第一波长短的第二波长的光的第二光源，根据基于所述第一波长的光的受光量的电信号得到的聚焦误差信号的散焦检测范围，比根据基于所述第二波长的光的受光量的电信号得到的聚焦误差信号的散焦检测范围宽。来自所述记录面的所述第一波长的反射光及来自所述记录面的所述第二波长的反射光可都入射到所述光检测器，所述光检测器可通过对入射的光进行光电变换，生成用于得到聚焦误差信号的电信号。所述光头装置还可具备配置在被所述记录面反射的光入射到所述光检测器为止的光路上的光学元件，该光学元件对透过的光赋予像散，所述光检测器接受由所述记录面反射并被赋予了所述像散的光，通过像散法生成所述聚焦误差信号。所述光头装置还可具备使从所述多个光源之一放射出的光向与所述光盘垂直的方向弯折的立起镜，向所述立起镜入射的光的光轴与所述光盘的轨道槽约成45。的角度。从所述第一光源放射的所述第一波长的光及从所述第二光源放射的所述第二波长的光可都入射到所述物镜。所述物镜至少可具有包含光轴的内周区域和包围所述内周区域的外侧区域，所述内周区域含有包含所述光轴的中心区域和比所述中心区域靠外侧的外缘区域，通过所述中心区域的所述第一波长的光收敛到所述光盘的记录面上的第一位置，通过所述外缘区域的所述第一波长的光被附加球面像差，并收敛到与所述光盘垂直的方向上和所述第一位置不同的至少一个第二位置。基于所述球面像差，通过所述外缘区域的所述第一波长的光可收敛到比所述第一位置远离所述物镜的位置。所述多个光源还可包括放射比所述第二波长短的第三波长的光的第三光源，所述物镜使通过所述内周区域的中心区域的所述第一波长的光透过第一光盘的透明基材而收敛，使通过所述中心区域和到包围所述内周区域的外侧区域为止的第三波长的光透过第三光盘的透明基材而收敛，并且，使通过所述物镜的有效直径内的所述第二波长的光透过第二光盘的透明基材而收敛。所述物镜的内周区域可被设计成通过所述内周区域的所述第一波长的像差的平方和平均值在20mX以下。所述物镜使所述第一波长的光收敛时的焦距fl可比使所述第二波长的光收敛时的焦距G长。来自所述记录面的所述第一波长的反射光及来自所述记录面的所述第二波长的反射光可都入射到所述光检测器，所述光检测器通过对入射的光进行光电变换，生成用于得到聚焦误差信号的电信号。所述光头装置还可具备对从所述第二光源放射的所述第二波长的光进行反射的平行平板；和对被所述平行平板反射的所述第二波长的光进行反射且使从所述第一光源放射的所述第一波长的光透过的光学元件。本发明的物镜是在具有被切换利用的多个光源的光头装置中，用于使从所述多个光源之一放射出的光收敛到光盘的记录面上的物镜，其特征在于，所述光头装置的所述多个光源包括放射第一波长的光的第一光源、放射比所述第一波长短的第二波长的光的第二光源，所述物镜至少具有包含光轴的内周区域和包围所述内周区域的外侧区域，通过所述中心区域的所述第一波长的光收敛到所述光盘的记录面上的第一位置，通过所述外缘区域的所述第一波长的光被附加球面像差，并收敛到与所述光盘垂直的方向上和所述第一位置不同的至少一个第二位置。基于所述球面像差，通过所述外缘区域的所述第一波长的光可收敛到比所述第一位置远离所述物镜的位置。当所述光盘装置的所述多个光源还包括放射比所述第二波长短的第三波长的光的第三光源时，所述物镜可使通过所述内周区域的中心区域的所述第一波长的光透过第一光盘的透明基材而收敛，使通过所述中心区域和到包围所述内周区域的外侧区域为止的第三波长的光透过第三光盘的透明基材而收敛，并且，使通过所述物镜的有效直径内的所述第二波长的光透过第二光盘的透明基材而收敛。所述物镜的内周区域可被设计成通过所述内周区域的所述第一波长的像差的平方和平均值在20m入以下。所述物镜使所述第一波长的光收敛时的焦距fl可比使所述第二波长的光收敛时的焦距f2长。本发明的光信息装置具备上述的光头装置；使光盘旋转的马达；和从所述光头装置得到信号，根据所述信号对所述马达、光学透镜及所述光源进行控制及驱动的电路。本发明的计算机具备上述的光信息装置；用于输入信息的输入装置或输入端子；根据从所述输入装置输入的信息和从所述光信息装置再生的信息至少一方进行运算的运算装置；和用于对从所述输入装置输入的信息及从所述光信息装置再生的信息、和由所述运算装置运算的结果中的至少一方进行显示或输出的输出装置或输出端子。本发明的光盘播放器具备上述的光信息装置；和将从所述光信息装置得到的信息信号变换为图像的、实现从信息到图像的转换的译码器。本发明的车载导航系统具备上述的光信息装置；将从所述光信息装置得到的信息信号变换为图像的、实现从信息到图像的转换的译码器；和位置传感器。本发明的光盘记录器具有上述的光信息装置；和将图像信息变换为能够由所述光信息装置记录的形式的编码器；所述光盘记录器将变换后的所述图像信息记录到所述光盘中。本发明的车辆具备搭载有上述光信息装置的车体、和产生用于使所述车体移动的动力的动力产生部。(发明效果)根据本发明的光头装置，当利用数值孔径(NA)高的物镜从记录密度高的光盘再生信息或记录信息时，可以得到高灵敏度的聚焦误差信号。因此，能够基于高精度的聚焦伺服而稳定地进行。另外，当利用相同的光头装置从低密度的光盘再生信息或记录信息时，可得到形状动态范围宽的聚焦误差信号。因此，即使存在形状误差，也能够可靠地开始聚焦伺服。根据本发明的光头装置，能够以少的部件个数简单且廉价地构成具备用于与多种光盘对应的多个光源的光学系统。通过制造利用了本发明的光头装置的光信息装置，能够通过单一的光头装置稳定地对更大容量的光盘或记录密度不同的多个光盘进行再生。图1是表示实施方式1涉及的光头装置100的构成的图。图2是表示物镜9的一个例子的图。图3是表示适合以像散法检测聚焦误差信号的光检测器10的光检测区域分割例的图。图4(a)是表示透过物镜9的红外光的光束的图，图4(b)是从光轴方向观察物镜9相对蓝色光的有效直径的图。图5是表示从光源1对BD照射蓝色光时的聚焦误差信号的波形的图。图6是表示从光源12对DVD照射红色光时的聚焦误差信号的波形的图。图7是表示从光源12对CD照射红外色光时的聚焦误差信号的波形的图。图8是表示实施方式2涉及的光头装置200的构成的图。图9是表示在利用了物镜25的光头装置200中，通过计算求出了CD的聚焦误差信号的结果的图。图10是表示利用了近轴透镜511的光头装置的参考例的图。图11是表示在图10的光头装置中，通过计算求出了CD的聚焦误差信号的结果的图。图12是表示利用了实施方式1或2的光头装置的实施方式3涉及的光信息装置167的构成的图。图13是表示具备实施方式3的光信息装置167的、实施方式4涉及的计算机(PC)300的构成的图。图14是表示具备实施方式3涉及的光信息装置167的、实施方式5涉及的光盘播放器321的构成的图。图15是表示具备实施方式3涉及的光信息装置167的、实施方式6涉及的光盘记录器110的构成的图。图16是表示具备实施方式3涉及的光信息装置167的、实施方式7涉及的车辆300的构成的图。图17是表示现有的光头装置的构成例的图。图18是表示在现有的光头装置中得到的聚焦误差信号的波形的图。图中1、12—光源模块，2、14、15—光束，3—平行平板，4_全息照相元件，5—中继透镜，6—楔块(wedge)，7—准直透镜，8—立起镜(立6上〖fS，一)，9、25_物镜，10—光检测器，13—衍射元件，18一l/4波长板，40—物镜9的内周部，41一物镜9的中周部，42—物镜9的外周部，43—通过内周部40的中心区域的红外光，44—通过内周部40的外缘区域的红外光，100、200—光头装置。具体实施例方式下面，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。(实施方式1)图1表示本实施方式的光头装置100的构成。光头装置100具有至少放射两种不同波长的光束的半导体激光元件(以下记述为"光源")，能够对不同种类的光盘记录信息及/或再生信息。12在以下的说明中，以光源为3个能够对BD、DVD及CD进行信息的记录及/或信息的再生为例进行说明。光头装置100具备光源模块1及12、平行平板3、全息照相元件4、中继透镜5、楔块6、准直透镜7、立起镜8、物镜9、光检测器IO、衍射元件13和l/4波长板18。下面，在说明光头装置100放射光时的动作同时，对各构成要素的功能进行说明。其中，图1中Y轴相对于物镜9的光轴垂直且是该图中与光盘(未图示)的轨道槽延伸方向近似垂直的方向，Z轴是物镜9的光轴方向即对焦方向(垂直于纸面的方向)。另外，Y轴是向光盘的内周、外周位置记录信息或从这些位置再生信息时移动光头装置的方向。X轴是垂直于Z轴和Y轴的方向，而且，是在物镜9的位置处与光盘的轨道槽延伸方向近似平行的方向。其中，切换了X轴和Y轴的镜翻转，可以是旋转了90°、180°、270。的构成。光源模块1具有作为短波长光源(例如蓝色光源)的半导体激光元件。对于BD，从光源模块1的蓝色光源发射光束2。从短波长光源放射出的直线偏光的光束2被平行平板3的表面的偏光分离膜反射，透过全息照相元件4。透过了全息照相元件4的光束2基于中继透镜5被变换为更大地发散的光束。中继透镜5具有凹透镜作用。中继透镜5将从物镜9的开口部分观察光源模块1的角度、即光源侧数值孔径(NA)从光源附近的小的NA变换为准直透镜7侧的大的NA。接着，准直透镜7对光束2的平行度进行变换。例如，准直透镜7将光束14变换为近似平行光。其中，准直透镜7是缓和平行度、即缓和发散度的透镜，可以组合2枚透镜。当由2枚透镜构成准直透镜7、且为了修正球面像差而在其光轴方向移动准直透镜7时，只要移动2枚透镜中的一枚即可。1/4波长板18将直线偏光变换为圆偏光。立起镜8将来自准直透镜7的光的光轴弯折为与光盘成直角的Z轴方向。在本实施方式中，入射到立起镜8的光的光轴与光盘的轨道槽形成大约45°的角度、或者更宽地形成35°至55°的角度。由此，可得到以下的好处。此外，例如，光盘的轨道槽的切线与Y轴平行。如后所述，当由平行平板3分支光源模块1与光检测器10的方向时，13会对透过光施加像散。如果向立起镜8入射的光的光轴与轨道槽的角度设为35°55°，则该像散的焦线方向与轨道槽的方向为35°55°。因此，如果在光检测器10上设置4个分割区域，向其中入射存在像散的光，并利用从该分割区域得到的信号，则能够得到聚焦误差信号和基于公知的推挽法或相位差法的跟踪误差信号。物镜9使光束2通过比0.6mm薄的例如约O.lmm左右的透明基材，收敛到BD等高密度的光盘的记录面上。后面将对物镜9详细说明。被光盘的记录面反射的光束在原来的光路中逆行。1/4波长板18将反射后的光束变换成与往路的光束的偏光方向成直角的直线偏光。直线偏光的光束被楔块6反射，透过中继透镜5及全息照相元件4。全息照相元件4使一部分的光束衍射。透过全息照相元件4的光束及基于全息照相元件4而衍射的一部分的光束，透过在表面形成有偏光分离膜的平行平板3。然后，被分支到与光源模块1不同的方向，入射到光检测器10中。光检测器10对入射光进行光电变换，生成用于得到信息信号、伺服信号的电信号。伺服信号是焦点控制即用于聚焦伺服的聚焦误差信号与用于跟踪控制的跟踪信号的总称。另外，也可以远离全息照相元件4的光轴，在不遮挡向物镜9入射的光的位置形成反射型全息照相器(未图示)。通过由光检测器10接受被反射的衍射光来监视光束2的光强度，能够在不增加部件个数的情况下得到用于使光强度稳定化的监视信号。接着，对从光源模块12输出的光束进行说明。光源模块12例如具有作为红外光源的半导体激光元件。对记录密度比BD低的光盘(例如CD(CompactDisc))，从光源模块12的红外光源放射光束14。从红外光源放射的光束为了在光盘上形成子光点(subspot)而透过使一部分的光衍射的衍射元件13(局部衍射)，透过截面形状为楔形的楔块6。然后，光束14入射到准直透镜7中。接着，入射到准直透镜7的光束14被变换平行度。例如，光束14被准直透镜7变换成近似平行光。然后，光束14被1/4波长板18变换偏光方向，由立起镜9将其光轴弯折为与记录密度低于BD的光盘(例如CD(CompactDisc))成直角的14方向。物镜9使光束14通过约1.2mm的透明基材，收敛到光盘的记录面上。被光盘的记录面反射的光束在原来的光路中逆行，由设置于楔块6的准直透镜7侧表面的偏光选择膜分支到与光源模块12不同的方向，与光束2的情况同样地向光检测器10入射。另外，在再生专用光头装置等允许光的利用效率低的光头装置中，也可以替代偏光选择膜而使用无偏光的分支膜。光检测器10对入射光进行光电变换，生成用于得到信息信号、伺服信号的电信号。如果在光检测器10中还内置有放大电路，则不仅可以得到信号/噪音(S/N)比高的良好信息信号，还能够实现光头装置的小型、薄型化，得到稳定性。光源模块12还具有例如作为红外光源的半导体激光元件。红色光源用于进行上述两种光盘的中间的记录密度的光盘(例如DVD)的再生或记录。在本实施方式中，光源模块12具有红外光源及红色光源，但也可以将它们设置于不同的模块。此时，可以将红色光源配置到红外光源的附近，具备用于合并红色光源的光路与红外光源的光路的光束分离器。不过，如果设置光束分离器，则会增加部件个数。因此，由于在光源模块12中设置红色光源和红外光源能够抑制因光束分离器引起的部件增加，所以优选。另外，在本实施方式中，红色光源或红外光源是附加的，只要至少在上述蓝色光源的基础上具有红色光源及红外光源的一方，就能得到后述本发明的效果。从光源模块12放射的红色光的光束15经过与红外光同样的光路到达物镜9，由物镜9使其通过约0.6mm的透明基材、收敛到DVD等光盘的记录面上。然后，通过与红外光同样的光路而被光盘的记录面反射的光束在原来的光路中逆行，入射到光检测器10中。光检测器10对入射光进行光电变换，生成用于得到信息信号、伺服信号的电信号。另外，一般为了分支光路，还能够使用粘贴了2个三角形的透明部件的立方型光束分离器。但像本申请这样使用平行平板与楔块会使得部件数量少，所以材料成本便宜。不过，当在从光源到物镜的非平行的光路中配置单一部件的光束分离器而使光透过时，为了防止像散的发生，优选像本申请的楔块6那样使用楔块且使光轴的入射角度小于45度。另一方面，即使考虑到上述因素，也会因制造误差等发生像差。鉴于此，在本申请的图l所示的实施例中，形成为收敛于最高密度的光盘的光束2不透过从光源1到准直透镜7的非平行光路中的2个光束分离器中任意一个，而反射的构成。由此，能获得对BD等最高密度的光盘也能够实现良好的信号再生与信号记录的效果。物镜9被固定在使物镜微动的执行元件(未图示)的规定位置。执行元件能够使物镜9在与光盘的记录面正交的对焦方向(Z轴方向)及光盘的跟踪方向(Y轴方向)这两个方向上微动。如果为了进行BD等的再生或记录而使用NA为0.85或更大的数值孔径的物镜作为物镜9，则由于数值孔径大，所以，因对光盘记录信息时或再生时从光入射到光盘的面到信息记录面为止存在的透明基材的厚度，会显著发生球面像差。在本实施方式中，通过利用驱动装置11及驱动机构使准直透镜7向其光轴方向移动，来改变从准直透镜7向物镜9的光的发散收敛度。如果入射到物镜的光的发散收敛度变化，则由于球面像差变化，所以利用其来修正因基材厚度差引起的球面像差。作为驱动装置11，例如可以使用主轴马达或无电刷马达等。驱动机构具备保持准直透镜7的保持件17、引导保持件17的移动的导向轴16及将驱动马达11的驱动力向保持件17传递的齿轮(未图示)。如果保持准直透镜7的保持件17与准直透镜7—体成形，则还能够实现部件个数的削减。而且，通过使准直透镜7的光轴如本申请那样与Y轴非平行，可以防止光头装置整体向光盘的内外周方向移动时基于加减速引起的惯性力，使准直透镜7无意图地移动。并且，通过利用蓝色光源与红色光源的光记录系统使用短的波长，可以提高记录密度，实现进行大容量记录再生的目的。为了处理大容量的信息，还需要增快信息的记录再生速度。尤其在进行记录时，需要使出射光强度高速变化来高速地进行记录。即，为了高速调制光强度，需要高速调制为了使蓝色LD光源发光而流动的电流。因此，需要靠近光源配置对电16流进行控制的电路或大规模集成电路(LSI)。对于控制发光电流的电路而言，由于蓝色、红色公共部分多，所以为了电路的小型化，需要由单一的LSI构成。若对这些进行总结，则希望控制发光电流的电路由单一的LSI构成，且在其附近配置蓝色光源和红色光源。而且，为了能够对光盘的更内周侧进行记录再生，希望这些光源配置在光盘的外周侧。另外，希望物镜9通过光盘的近似中心，配置在基于寻找动作使光头装置向内外周移动的线上。由此，能够由衍射栅格12形成子光束，利用其可进行基于3光束法的跟踪信号检测，从而可以进行稳定的信号检测。图2表示了物镜9的一个例子。物镜9使光轴附近的最内周部分的红外光15通过CD等低密度光盘28的约1.2mm的透明基材而收敛。而且，物镜9使到比最内周部分宽一圈的范围的中周部分为止的红外光14，透过DVD等光盘27的约0.6mm的透明基材而收敛。并且，物镜9使有效直径内的蓝色光2透过BD等高密度光盘26的约O.liran或比其薄的透明基材而收敛。为了如此一边透过不同厚度的透明基材一边分别使光收敛，如图2所示，有效的做法是使用衍射元件。衍射元件设置在物镜9与光盘26、27、28对置的面的相反侧的面。而且，对于衍射元件而言，通过使最内周部、中周部、外周部的设计不连续，能够实现在最内周部透过任意厚度的基材而收敛，在最外周部只透过0.1mm或比其薄的基材时能够收敛。并且，作为一个例子如先前已说明那样，如果是用波长不同的光源，这能够更容易地设计。例如，如果CD使用红外光、DVD使用红色光、BD使用蓝色光，并利用衍射元件的衍射光的衍射角度因波长而不同的性质，则可以实现上述的因基材厚度引起的球面像差的修正、与盘种类对应的开口限制的切换。另外，下面包括衍射元件的光学性能在内，将物镜记述为"设计"。如果如上述那样改变物镜9的有效直径，则当采用利用了光点的大小变化的光点尺寸法作为聚焦误差信号检测方式时，有可能无法确保聚焦误差信号的直线性。作为解决方法的一个例子，有效的是利用像散法。其原因在于，像散法是一种利用光点的形状变化而不是利用光点的大小来检测焦点错移的方法。图3表示适合由像散法检测聚焦误差信号的光检测器10的光检测区域分割例。光检测器10具有受光区域20、21—1、21—2、23、24—1、24一2。该图3表示了光检测器10的从光束入射的面的相反侧透视观察时的图案。在图3中，X、Z轴与图l相同。受光区域20的设置目的在于接受蓝色光及红色光。受光区域20被4分割，可利用由平行平板3赋予的像散来根据入射光检测聚焦误差信号。而且，还能够得到基于所谓相位差法或推挽法的跟踪信号。受光区域21—1及21—2用于接受红色光透过衍射栅格13时发生衍射的子光束，对入射光进行光电变换。从受光区域21—1及21—2输出的信号与受光区域20的推挽信号一同被运算，被利用到基于差动推挽法的检测。而且，根据从受光区域21—1、21—2输出的信号也能检测出基于像散法的聚焦误差信号，通过与从受光区域20得到的聚焦误差信号运算，还能够除去来自轨道信号的串扰。并且，通过在光源1与平行平板3之间也配置衍射栅格，通过蓝色光也能够像上述红色光的情况那样，从受光区域21、22检测出子光束信号。受光区域23、24—1、24—2的设置目的在于接受红外光。受光区域20与受光区域23的中心点间距离，被设定为对光源12的红色光与红外光的发光点间距离乘以由中继透镜5实现的倍率的距离。而且，当设受光区域20与受光区域21—1的中心间距离为L1、受光区域23与受光区域24—1的中心间距离为L2时，Ll与L2之比被设定成和红色光的波长与红外光的波长之比相等。受光区域23被4分割，利用由平行平板3赋予的像散，检测聚焦误差信号。而且，还能够得到基于所谓相位差法或推挽法的跟踪信号。受光区域24—1和24_2用于接受红外色光透过衍射栅格13时发生衍射的子光束。与受光区域23的推挽信号一同被运算，可检测出基于差动推挽法的跟踪信号。这样，通过在单一的光检测器或单一的半导体芯片上设置多个受光区域，对不同的波长进行光电变换的构成，可实现半导体部件的部件个数削减。接着，叙述对记录密度比较低且面抖动大的在市场上流通个体的光盘(例如CD)，沿散焦方向得到检测方向宽的聚焦误差信号的实现方法。图4(a)表示透过物镜9的红外光的光束43、44，图4(b)表示从光轴方向观察物镜9相对蓝色光的有效直径的图。如果从光轴的方向观察，则物镜9由内周部40、中周部41、外周部42构成。各个区域以不同的设计值(参数)设计。物镜9使透过包括光轴的内周部40的红外光15通过CD等低密度光盘28的约1.2mm的透明基材而收敛。而且，物镜9被设计成对通过中周部41及外周部42的红外光赋予超过作为马歇尔(Marshall)界限的70mXrms的像差，或通过波长选择膜不使该红外光透过。或者被设计成光量向多次的衍射光分散。另夕卜，物镜9使透过内周部40及中周部41的红外光14通过DVD等光盘27的约0.6mm的透明基材而收敛。而且，物镜9被设计成对通过外周部42的红色光赋予超过作为马歇尔界限的70mXrms的像差，或通过波长选择膜不使该红色光透过。或者被设计成光量向多次的衍射光分散。并且，物镜9使透过有效直径内、即3个区域40、41、42的蓝色光2，通过BD等高密度光盘26的约O.lmm或比其薄的透明基材而收敛。换言之，内周部40使光束收敛于CD、DVD、BD，中周部41使光收敛于DVD和BD，外周部使光仅收敛于BD。图4(a)表示了透过内周部40的红外光的光束43及44。由于光盘的透明基材引起的折射简单，所以省略。物镜9被设计成满足以下的条件。即，使通过内周部40所包含的区域中、包括光轴的靠内侧的部分，即内周部40的中心区域的红外光43，几乎无像差地收敛于聚光点F1。另一方面，对于通过内周部40所包含的区域中、比中心部分靠外侧的比较接近中周部41的部分，即内周部40的外缘区域的红外光44，在稍微远离物镜的收敛点F2附近收敛的方向产生高次的球面像差。其中，通过内周部40的所有红外光43、44的像差的平方和平均值(RMS值)为20m入以下，以便不阻碍将光盘上的收敛点縮小为衍射界限，更优选为10m入以下。简单而言，对通过内周部40的外缘区域的红外光44"发生球面像差"19是指，使通过内周部40的外缘区域的红外光44，依赖该通过地点距光轴的距离地收敛到稍微不同的焦点位置，或收敛到多个位置。一般来说，认为内周部40的外缘部分也设计成球面像差发生量为零。但是，本实施方式的特征之一在于，有意地对内周部40的外缘部分赋予球面像差。图57表示利用了如上所述而设计的物镜9时得到的聚焦误差信号的波形。图5表示从光源1对BD照射蓝色光时的聚焦误差信号的波形。图6表示从光源12对DVD照射红色光时的聚焦误差信号的波形。图7表示从光源12对CD照射红外色光时的聚焦误差信号的波形。在图5图7中，横轴为散焦量、即记录面与收敛点的光轴方向上的距离，纵轴为聚焦误差信号强度。图5的BD的聚焦误差信号及图6的DVD的聚焦误差信号，将动态范围即聚焦误差信号强度为最大和最小的散焦量的间隔设定为约2/xm。该设定能够通过设定平行平板3的厚度、物镜9(25)与准直透镜7的焦距等的关系来设计。在散焦量约为一l/mi+lAtm的范围中，BD的聚焦误差信号的波形的斜率陡峭。这意味着聚焦误差信号的灵敏度高。因此，针对BD可得到高灵敏度的聚焦误差信号，能够实现高精度的焦点控制。另一方面，图7的CD的聚焦误差信号，可以将动态范围即聚焦误差信号强度为最大和最小的散焦量的间隔也就是所谓的散焦检测范围扩大为约4/mi。该值意味着聚焦误差信号的动态范围宽，是足以可靠地开始对焦伺服循环的值。能够实现这样宽的动态范围，是因为被设计成通过内周部40的外缘部的红外光44在稍微远离物镜的收敛点F2附近收敛的方向发生高次的球面像差。聚焦误差信号的检测可以利用在光盘上的收敛点散焦时入射到光检测器10上的光束的位置(距光轴的距离)发生变化这一情况来进行。根据图4(a)所示的例子，通过调整球面像差的赋予方法，使光束沿光轴方向移动。即，对一部分的光束赋予球面像差，对另一部分的光束赋予在收敛到不同的收敛点F2附近的方向赋予高次的球面像差。从这些光束得到的聚焦误差信号相对于从其他的光束得到的聚焦误差信号，沿散焦方向发生移动。基于该移动，聚焦误差信号的检测范围变宽。因此，根据本实施方式的物镜9，即便是面抖动大的CD，也能够稳定地开始聚焦伺服(控制)。另外，可以将红外光下的物镜的焦距设计成比物镜相对蓝色光的焦距长。根据该构成，可降低红外光下的散焦检测灵敏度，也能够得到增宽散焦检测范围的效果。一般而言，"焦距"被定义为物镜9的焦点与主点之间的距离。这不意味着从物镜9的表面(光的出射侧)或从发光点到汇聚点的距离不同。如在上述的图2及图4中说明的那样，本实施方式的物镜9中根据波长与光的透过位置而聚光点(焦点)的位置不同。在图2及图4中表示了焦点位置，但希望注意焦距未被明示。因此，无法从上述的图2及图4读出基于波长使物镜的焦距变化。(实施方式2)图8表示本实施方式的光头装置200的构成。对光头装置200的构成要素中，具有与实施方式1的光学头100(图1)所包含的构成要素功能相同的功能的要素，赋予相同的参照符号，并省略说明。主要的不同点在于新设置了检测透镜501及取代物镜9而设置了物镜25。由于检测透镜501进行像散法的聚焦误差信号检测，所以是被设置成正交的两轴的焦距不同的变形透镜。物镜25是设计如下的透镜。下面，对本实施方式的物镜25进行详细说明。物镜25对BD、DVD、CD具有互换性。表1表4表示物镜25的具体规格。[表l]21使用波长、材料折射率和间隔<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>如表1所示，BD、DVD、CD的记录或再生所使用的激光的波长及数值孔径NA不同。而且，如物点距离一项所示，在BD的记录或再生时，激光作为近似平行光向物镜入射，在DVD、CD的记录或再生时，分别向物镜入射规定的收敛光及发散光。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>对于表2中的面编号而言，面编号0表示光源，面编号1表示物镜25的第一面25a，面编号2表示物镜的第二面25b，面编号3表示动作距离的基准面，面编号4表示光盘的保护层表面，面编号5表示光盘的信息记录面。另外，面间隔及材料名表示相应的面编号与下一个面编号之间的面间隔及材料名。物点距离、动作距离、保护层厚在BD、DVD、CD各个光盘中成为表l所示的物点距离、动作距离、保护层厚。物镜25的第一面25a、第二面25b分别是物镜25与准直透镜7对置的透镜面及与光盘26对置的透镜面。对于物镜25的第一面25a、第二面25b中的非球面的形状，当设相对光轴的垂直方向的距离为h、近轴上的曲率半径为R、圆锥常数为k、i=0n项的非球面系数为Ai时，可由以下的公式表示距光轴上的切平面的光轴方向的距离(垂度)Z。l+Vl-(l+琳/^)2'.=。物镜25的第一面25a被划分为以光轴为中心的两个同心圆状的内周区域和外周区域，分别形成了不同的非球面形状。内周区域的直径为2.78mm，与表1所示的DVD的开口光阑径近似相等。表3表示对第一面25a与第二面25b的形状的进行规定的圆锥常数k和非球面系数Ai。其中，表述E表示了以IO为基数、以E右侧的数字为指数的累乘，例如"E—02"表示10的一2次方。23物镜的非球面系数<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>并且，本实施方式的物镜25在第一面25a上设置有衍射构造。规定衍射构造的相位差函数())在相对光轴的垂直方向的距离为h、衍射次数为M、i二2n项的系数为ai时，可由以下的公式表示。[数学式2]表4是对物镜25的第一面25a上形成的衍射构造进行规定的相位差函数。其中，在BD、DVD、CD中，全都是衍射次数M二1。[表4]<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>在图8所示的光头装置200中，准直透镜7的焦距为16.1mm。对于检测透镜501与准直透镜7的合成焦距而言，前侧焦线的焦距为42.4mm，后侧焦线的焦距为46.0mm。图9表示在利用了物镜25的光头装置200中，通过计算求出了CD的聚焦误差信号的结果。CD的散焦检测范围约为3.9/mi，与实施方式1同样，可以理解为得到了宽的动态范围。由此，能够可靠地开始聚焦伺服循环。另一方面，图10示意地表示假设将图8的物镜25置换为近轴透镜511的情况下的光头装置的构成。这里所说的"近轴透镜"意味着能够无像差地聚光的"厚度为零的理想透镜"。关于与CD对应的焦距，近轴透镜511与图8的物镜25相等。图11表示假设物镜是近轴透镜511，通过计算求出了图10的光头装置中的CD的聚焦误差信号的结果。根据图11，CD的散焦检测范围为3,3/mi。对图9和图11进行比较可知，通过采用物镜25，可使CD的散焦检测范围(所谓S字间隔)比利用近轴透镜511而计算的结果约大0.6/xm。即，例如通过对球面像差发生量为零的现有物镜使用本实施方式的物镜25，可以扩大CD的散焦检测范围。因此，在本实施方式的光头装置中，即使是面抖动大的CD，也能够进行更稳定的聚焦伺服。(实施方式3)图12表示利用了实施方式1或2的光头装置的光信息装置167的构成。下面，对采用了实施方式l的光头装置的例子进行说明。在图12中，光盘26(或27、28，以下同样)被载置于转盘182，由马达164旋转驱动。实施方式1所示的光头装置155被光头装置的驱动装置151粗调到光盘的存在所希望的信息的轨道位置。光头装置155还对应于与光盘26的位置关系，向电路153输送聚焦误差(焦点误差)信号与跟踪误差信号。电路153对应于该信号向光头装置155输送用于使物镜微动的信号。光头装置155基于该信号对光盘进行聚焦伺服(控制)和跟踪控制，可以通过光头装置155进行信息的读取或写入(记录)与擦除。本实施方式的光信息装置由于采用了上述的光头装置，所以，能够通过单一的光头装置对记录密度不同的多个光盘稳定地进行记录或再生。(实施方式4)图13表示具备了实施方式3涉及的光信息装置167的计算机(PC)300的构成。PC300包括运算装置364及实施方式3的光信息装置167。而且，PC300与独立的输出装置361及输入装置365构成了计算机系统。输入装置365是用于进行信息输入的键盘或鼠标、触摸屏等。运算装置364包括根据从输入装置输入的信息或从光信息装置167读出的信息等进行运算的中央运算装置(CPU)等。输出装置361是对由运算装置364运算出的结果等信息进行显示的显像管、液晶显示装置、打印机等。另外，在笔记本型PC的情况下，上述的PC300、输入装置365及输出装置361被一体化。具备实施方式3的光信息装置的或采用了上述的记录/再生方法的计算机，由于能够稳定地对不同种类的光盘进行记录或再生，所以可在广泛的用途中使用。(实施方式5)图14表示具备了实施方式3涉及的光信息装置167的光盘播放器321的构成。光盘播放器321具备实施方式3的光信息装置167、液晶显示器320和译码器366。译码器366是将从光信息装置167得到的信息信号变换为图像或声音的变换装置或变换电路。液晶显示器320用于输出变换后的图像。由于具备了实施方式3涉及的光信息装置的或采用了上述的记录/再生方法的光盘播放器，能够稳定地对不同种类的光盘进行再生，所以，可以在广泛的用途中使用。光盘播放器321通过增加GPS等位置传感器和中央运算装置(CPU)，并且在光盘(例如CD、DVD或BD)中存储地图数据，还可以作为车载导航系统而使用。另外，显示装置320不是必须的，也可以不是光盘播放器321的构成要素。(实施方式6)图15表示具备了实施方式3涉及的光信息装置167的光盘记录器110的构成。光盘记录器110具有实施方式3的光信息装置167、译码器366和编码器368。译码器366如实施方式5中已说明那样。编码器368将图像信息变换成能够由所述光信息装置向光盘(例如CD、DVD或BD)记录的形式的信息。另外，通常优选设置译码器366，可以将从光信息装置167得到的信息信号变换为图像与声音，向输出装置361输出。其原因在于，能够对已经记录的信息进行再生。但是，设置译码器366不是必须的。输出装置361是显像管或液晶显示装置，但也可以是打印机。输出装置361也不是光盘记录器110中必须的。(实施方式7)图16表示具备了实施方式3涉及的光信息装置167的车辆300的构成。车辆300例如是电车或汽车，图16表示汽车的例子。车辆300具有方向盘130、搭载光信息装置167的车体131、GPS单元132、车轮133、动力产生部134、燃料贮藏部135和电源136。动力产生部134产生用于使车体131移动的动力。动力产生部134例如是发动机。燃料贮藏部135对向动力产生部134供给的燃料进行贮藏。通过在车体131上搭载实施方式3涉及的光信息装置167，能够实现一边处于车辆300中，一边稳定地从各种光盘得到信息或记录信息的效果。27并且，通过在车辆300上设置变换器138与光盘收纳部139，能够方便地利用多张光盘。通过具备对从光盘得到的信息进行加工来生成图像或声音信息的运算装置164、暂时存储信息的半导体存储器137、显示装置142，能够从光盘再生电影等的动画。而且，通过具备放大器140和扬声器141，能够从光盘再生声音或音乐。并且，公知通过具备GPS单元132等位置传感器，能够与从光盘再生的地图信息一并在显示装置142上显示当前位置与行进方向的图像和从扬声器141发出声音。进而，通过具备无线通信部140，可以得到来自外部的信息，能够与光盘的信息相辅利用。另外，上述实施方式5及6中，没有在图14及图15中图示输入装置，但可以具备例如键盘、触摸屏、鼠标、遥控装置等。相反，在上述的实施方式46中，还能够成为将输入装置作为独立购买的部件而仅具有输入端子的形态。产业上的可利用性本发明的光头装置能够对基材厚度、对应波长、记录密度等不同的多种光盘进行记录再生，并且，利用了该光头装置的互换型光信息装置可以对CD、DVD、BD等多种规格的光盘进行处理。因此，能够扩展应用到计算机、光盘播放器、光盘记录器、车载导航系统、编辑系统、数据服务器、AV组件、车辆等向光盘蓄积信息的所有系统中。权利要求1、一种光头装置，具备被切换利用的多个光源；使从所述多个光源之一放射出的光收敛到光盘的记录面上的物镜；和接受被所述记录面反射的光并根据受光量输出电信号的光检测器；其特征在于，所述多个光源包括放射第一波长的光的第一光源、放射比所述第一波长短的第二波长的光的第二光源，根据基于所述第一波长的光的受光量的电信号得到的聚焦误差信号的散焦检测范围，比根据基于所述第二波长的光的受光量的电信号得到的聚焦误差信号的散焦检测范围宽。2、根据权利要求1所述的光头装置，其特征在于，来自所述记录面的所述第一波长的反射光及来自所述记录面的所述第二波长的反射光都入射到所述光检测器，所述光检测器通过对入射的光进行光电变换，生成用于得到聚焦误差信号的电信号。3、根据权利要求2所述的光头装置，其特征在于，还具备配置在被所述记录面反射的光入射到所述光检测器为止的光路上的光学元件，该光学元件对透过的光赋予像散，所述光检测器接受由所述记录面反射并被赋予了所述像散的光，通过像散法生成所述聚焦误差信号。4、根据权利要求l所述的光头装置，其特征在于，还具备使从所述多个光源之一放射出的光向与所述光盘垂直的方向弯折的立起镜，向所述立起镜入射的光的光轴与所述光盘的轨道槽约成45°的角度。5、根据权利要求3所述的光头装置，其特征在于，从所述第一光源放射的所述第一波长的光及从所述第二光源放射的所述第二波长的光都入射到所述物镜。6、根据权利要求5所述的光头装置，其特征在于，所述物镜至少具有包含光轴的内周区域和包围所述内周区域的外侧区域，所述内周区域含有包含所述光轴的中心区域和比所述中心区域靠外侧的外缘区域，通过所述中心区域的所述第一波长的光收敛到所述光盘的记录面上的第一位置，通过所述外缘区域的所述第一波长的光被附加球面像差，并收敛到与所述光盘垂直的方向上和所述第一位置不同的至少一个第二位置。7、根据权利要求6所述的光头装置，其特征在于，基于所述球面像差，通过所述外缘区域的所述第一波长的光收敛到比所述第一位置远离所述物镜的位置。8、根据权利要求6所述的光头装置，其特征在于，所述多个光源还包括放射比所述第二波长短的第三波长的光的第三光源，所述物镜使通过所述内周区域的中心区域的所述第一波长的光透过第一光盘的透明基材而收敛，使通过所述中心区域和到包围所述内周区域的外侧区域为止的第三波长的光透过第三光盘的透明基材而收敛，并且，使通过所述物镜的有效直径内的所述第二波长的光透过第二光盘的透明基材而收敛。9、根据权利要求6所述的光头装置，其特征在于，所述物镜的内周区域被设计成通过所述内周区域的所述第一波长的像差的平方和平均值在20mX以下。10、根据权利要求5所述的光头装置，其特征在于，所述物镜使所述第一波长的光收敛时的焦距fl比使所述第二波长的光收敛时的焦距G长。11、根据权利要求10所述的光头装置，其特征在于，来自所述记录面的所述第一波长的反射光及来自所述记录面的所述第二波长的反射光都入射到所述光检测器，所述光检测器通过对入射的光进行光电变换，生成用于得到聚焦误差信号的电信号。12、根据权利要求1所述的光头装置，其特征在于，还具备对从所述第二光源放射的所述第二波长的光进行反射的平行平板；和对被所述平行平板反射的所述第二波长的光进行反射且使从所述第一光源放射的所述第一波长的光透过的光学元件。13、一种物镜，在具有被切换利用的多个光源的光头装置中，用于使从所述多个光源之一放射出的光收敛到光盘的记录面上，其特征在于，所述光头装置的所述多个光源包括放射第一波长的光的第一光源、放射比所述第一波长短的第二波长的光的第二光源，所述物镜至少具有包含光轴的内周区域和包围所述内周区域的外侧区域，通过中心区域的所述第一波长的光收敛到所述光盘的记录面上的第一位置，通过所述外缘区域的所述第一波长的光被附加球面像差，并收敛到与所述光盘垂直的方向上和所述第一位置不同的至少一个第二位置。14、根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，基于所述球面像差，通过所述外缘区域的所述第一波长的光收敛到比所述第一位置远离所述物镜的位置。15、根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，当所述光盘装置的所述多个光源还包括放射比所述第二波长短的第三波长的光的第三光源时，所述物镜使通过所述内周区域的中心区域的所述第一波长的光透过第一光盘的透明基材而收敛，使通过所述中心区域和到包围所述内周区域的外侧区域为止的第三波长的光透过第三光盘的透明基材而收敛，并且，使通过所述物镜的有效直径内的所述第二波长的光透过第二光盘的透明基材而收敛。16、根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，所述物镜的内周区域被设计成通过所述内周区域的所述第一波长的像差的平方和平均值在20mX以下。17、根据权利要求13所述的物镜，其特征在于，使所述第一波长的光收敛时的焦距fl比使所述第二波长的光收敛时的焦距f2长。18、一种光信息装置，具备权利要求1所述的光头装置；使光盘旋转的马达；和从所述光头装置得到信号，根据所述信号对所述马达、光学透镜及所述光源进行控制及驱动的电路。19、一种计算机，具备权利要求18所述的光信息装置；用于输入信息的输入装置或输入端子；根据从所述输入装置输入的信息和从所述光信息装置再生的信息中的至少一方进行运算的运算装置；和用于对从所述输入装置输入的信息、从所述光信息装置再生的信息和由所述运算装置运算的结果中的至少一方进行显示或输出的输出装置或输出端子。20、一种光盘播放器，具备权利要求18所述的光信息装置；和将从所述光信息装置得到的信息信号变换为图像的、实现从信息到图像的转换的译码器。21、一种车载导航系统，具备权利要求18所述的光信息装置；将从所述光信息装置得到的信息信号变换为图像的、实现从信息到图像的转换的译码器；和位置传感器。22、一种光盘记录器，具有权利要求18所述的光信息装置；和将图像信息变换为能够由所述光信息装置记录的形式的编码器；该光盘记录器将变换后的所述图像信息记录到所述光盘中。23、一种车辆，具备搭载有权利要求18所述的光信息装置的车体；和产生用于使所述车体移动的动力的动力产生部。全文摘要提供一种与不同种类的光盘对应，能够对低密度光盘确保足够的动态范围的光头装置等。光头装置具备被切换利用的多个光源；使从多个光源之一放射出的光收敛到光盘的记录面上的物镜；和接受被记录面反射的光，根据受光量输出聚焦误差信号的光检测器。多个光源包括放射第一波长的光的第一光源、及放射比第一波长短的第二波长的光的第二光源。在光头装置中，根据第一波长的光得到的聚焦误差信号的散焦检测范围，比根据第二波长的光得到的聚焦误差信号的散焦检测范围宽。文档编号G11B7/125GK101490755SQ200780027680公开日2009年7月22日申请日期2007年7月18日优先权日2006年7月21日发明者山崎文朝,林克彦,金马庆明申请人:松下电器产业株式会社