JP2006004570A - Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder - Google Patents

Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder Download PDF

Info

Publication number
JP2006004570A
JP2006004570A JP2004182636A JP2004182636A JP2006004570A JP 2006004570 A JP2006004570 A JP 2006004570A JP 2004182636 A JP2004182636 A JP 2004182636A JP 2004182636 A JP2004182636 A JP 2004182636A JP 2006004570 A JP2006004570 A JP 2006004570A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
hologram
wavelength
optical
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004182636A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadao Mizuno
定夫 水野
Teruhiro Shiono
照弘 塩野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004182636A priority Critical patent/JP2006004570A/en
Publication of JP2006004570A publication Critical patent/JP2006004570A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical head capable of realizing a recording/reproducing operation of three kinds of optical disks having the different thicknesses by using one objective lens and to provide an apparatus applying them. <P>SOLUTION: The apparatus is equipped with: 1st, 2nd volume holograms for diffracting a red light; 3rd, 4th volume holograms for diffracting an infrared light; and a refractive lens, and a blue light is converged to a transparent layer of 0.1mm by the refractive lens through the volume hologram, and for the red light, the diffracted lights of the 1st volume hologram are partially crossed and incident to the 2nd hologram, and the diffracted lights of the 2nd volume hologram are converged to a transparent layer of 0.6mm by the refractive lens. The infrared light, is diffracted as well as the red light by the 3rd, 4th volume holograms to be converged to a transparent layer of 1.2mm by the refractive lens. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ディスクなどの光情報媒体上に記憶される情報の記録・再生または消去を行う光ヘッドとこの光ヘッドに用いる光学レンズ、及びその光ヘッドを用いた光情報装置と、それらを応用したシステムに関する。   The present invention relates to an optical head for recording / reproducing or erasing information stored on an optical information medium such as an optical disc, an optical lens used for the optical head, an optical information device using the optical head, and applications thereof. Related to the system.

高密度で大容量の記憶媒体として光ディスクは、オーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、データファイルへと用途を拡大してきた。さらに、近年、光学技術の進歩と光源である半導体レーザの短波長化により、従来以上に高密度の記憶容量を持つ光ディスクの開発が進んでいる。高密度化のアプローチとしては、光ディスク上へ光ビームを微小に絞る光学系の開口数(以下NA)を大きくすることが検討されている。その際、問題となるのが光軸の傾きによる収差の増加である。NAを大きくすると、光軸の傾きに対して発生する収差が大きくなる。これを防ぐためには、光ディスクの透明層を薄くすれば良い。なお、本明細書中において、透明層とは光ディスクに光ビームが入射する面から情報記録面までに介在する透明な媒体を指す。   As high-density and large-capacity storage media, optical discs have been expanded to audio discs, video discs, document file discs, and data files. Furthermore, in recent years, with the advance of optical technology and the shortening of the wavelength of a semiconductor laser, which is a light source, development of an optical disc having a higher storage capacity than before has been progressing. As an approach for increasing the density, it has been studied to increase the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) of an optical system that finely focuses a light beam onto an optical disk. At that time, the problem is an increase in aberration due to the inclination of the optical axis. When NA is increased, the aberration generated with respect to the inclination of the optical axis increases. In order to prevent this, the transparent layer of the optical disk may be thinned. In the present specification, the transparent layer refers to a transparent medium interposed from the surface on which the light beam enters the optical disk to the information recording surface.

光ディスクの第1世代といえるコンパクトディスク(以下CD)は波長780nmの赤外光を用い、対物レンズのNAを0.45とし、光ディスクの透明層の厚みを1.2mmとしている。第2世代のデジタルバーサタイルディスク(以下DVD)は波長650nmの赤色光を用い、対物レンズのNAを0.6とし、光ディスクの透明層の厚みを0.6mmとしている。そして、第3世代のブルーレイディスク(以下BD)は波長405nmの青色光を用い、対物レンズのNAを0.85とし、光ディスクの透明層の厚みを0.1mmとした。このように、高密度化に伴い、光ディスクの透明層は薄くなっている。   A compact disc (hereinafter referred to as CD) which can be said to be the first generation of an optical disc uses infrared light having a wavelength of 780 nm, the NA of the objective lens is 0.45, and the thickness of the transparent layer of the optical disc is 1.2 mm. The second generation digital versatile disk (hereinafter referred to as DVD) uses red light with a wavelength of 650 nm, the NA of the objective lens is 0.6, and the thickness of the transparent layer of the optical disk is 0.6 mm. The third-generation Blu-ray disc (hereinafter referred to as BD) uses blue light with a wavelength of 405 nm, the NA of the objective lens is 0.85, and the thickness of the transparent layer of the optical disc is 0.1 mm. As described above, the transparent layer of the optical disk becomes thinner as the density increases.

高密度光ディスクであるBDにおいても、DVDやCDで蓄積された資産の継承が望まれ、装置の大きさの観点からは、異なる光ディスクを1つの光ヘッドで記録再生できる光情報装置が求められている。そのためには透明層の厚みが異なる光ディスクに対して回折限界まで光ビームを絞ることのできる光ヘッドが必要になる。また、透明層の厚いディスクを記録再生する場合には、光ディスク表面より離れた位置ある記録面上に光ビームを収束する必要があり、焦点距離をより長くしなければならない。   In BD, which is a high-density optical disc, inheritance of assets stored on DVDs and CDs is desired. From the viewpoint of the size of the device, an optical information device capable of recording / reproducing different optical discs with one optical head is required. Yes. For this purpose, an optical head capable of focusing the light beam to the diffraction limit is required for optical disks having different transparent layer thicknesses. Further, when recording / reproducing a disc having a thick transparent layer, it is necessary to focus the light beam on a recording surface located far from the surface of the optical disc, and the focal length must be made longer.

このため、従来より異なる種類の光ディスクを複数の波長の光ビームを用いて記録再生することを目的とした構成が開示されている。これを図18と図19を用いて説明する。   For this reason, a configuration for recording / reproducing different types of optical disks using light beams having a plurality of wavelengths has been disclosed. This will be described with reference to FIGS.

図18は、光ヘッドの概略構成を示し、波長650nmの光源を有する光学系60より出射した平行光はビームスプリッター62及び波長選択位相板63を透過して、対物レンズ64により、透明層の厚み0.6mmの光ディスク52の情報記録面に収束される。光ディスク52で反射した光は逆の経路をたどって光学系60の検出器で検出される。波長780nmの光源を有する光学系61より出射した発散光はビームスプリッター62で反射、波長選択位相板63を透過して、対物レンズ64により、透明層の厚み1.2mmの光ディスク53の情報記録面に収束される。光ディスク53で反射した光は逆の経路をたどって光学系61の検出器で検出される。   FIG. 18 shows a schematic configuration of an optical head. Parallel light emitted from an optical system 60 having a light source with a wavelength of 650 nm is transmitted through a beam splitter 62 and a wavelength selection phase plate 63, and the thickness of the transparent layer is obtained by the objective lens 64. It converges on the information recording surface of the 0.6 mm optical disk 52. The light reflected by the optical disk 52 follows the reverse path and is detected by the detector of the optical system 60. The divergent light emitted from the optical system 61 having a light source having a wavelength of 780 nm is reflected by the beam splitter 62, transmitted through the wavelength selection phase plate 63, and by the objective lens 64, the information recording surface of the optical disk 53 having a transparent layer thickness of 1.2 mm. To converge. The light reflected by the optical disk 53 follows the reverse path and is detected by the detector of the optical system 61.

対物レンズ64は波長650nmの平行光入射時に透明層の厚み0.6mmのDVDに収束されるように設計されており、透明層の厚み1.2mmのCDを記録再生の際は透明層の厚みの違いによって球面収差が発生する。この球面収差を補正するため、光学系61より出射して対物レンズ64に入射する光ビームを発散光にするとともに、波長選択位相板63を用いている。対物レンズに発散光を入射させると新たな球面収差が発生するので、透明層の厚みの違いによって発生する球面収差をこの新たな球面収差でうち消すとともに、波長選択位相板63によっても波面を補正している。   The objective lens 64 is designed to converge on a DVD having a transparent layer thickness of 0.6 mm when collimated light with a wavelength of 650 nm is incident. When a CD having a transparent layer thickness of 1.2 mm is recorded and reproduced, the thickness of the transparent layer is set. Due to the difference, spherical aberration occurs. In order to correct this spherical aberration, the light beam emitted from the optical system 61 and incident on the objective lens 64 is made into divergent light, and a wavelength selection phase plate 63 is used. When divergent light is incident on the objective lens, a new spherical aberration is generated. Therefore, the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transparent layer is eliminated by the new spherical aberration, and the wavefront is also corrected by the wavelength selection phase plate 63. is doing.

図19に波長選択位相板63の平面図である図19(a)と側面図である図19(b)を示す。波長選択位相板63は、波長λ2(650nm)での屈折率をn2、hをλ2/(n2−1)として、高さh、3hの位相段差63aで構成される。波長650nmの光に対しては、高さhにより生じる光路長の差は波長λ2であり、位相差は2πラジアンに相当するため、位相分布に影響を与えず、光ディスク52の記録再生には影響を与えない。一方、波長λ3(780nm)の光に対しては、屈折率をn3とすると、h/λ3×(n3―1)の光路長の差を生じる。この光路長の差は波長の整数倍にならず位相差が発生する。この位相差を利用して、先に述べた収差補正を行っている(たとえば特許文献1)。   FIG. 19A is a plan view of the wavelength selection phase plate 63 and FIG. 19B is a side view thereof. The wavelength selection phase plate 63 includes a phase step 63a having heights h and 3h, where the refractive index at the wavelength λ2 (650 nm) is n2, and h is λ2 / (n2-1). For light having a wavelength of 650 nm, the difference in optical path length caused by the height h is the wavelength λ2, and the phase difference corresponds to 2π radians, so the phase distribution is not affected and the recording / reproduction of the optical disk 52 is affected. Not give. On the other hand, for light of wavelength λ3 (780 nm), if the refractive index is n3, an optical path length difference of h / λ3 × (n3-1) is generated. This difference in optical path length is not an integral multiple of the wavelength, and a phase difference occurs. The aberration correction described above is performed using this phase difference (for example, Patent Document 1).

第2の従来例としては、2つの波長選択位相板と対物レンズを組み合わせ、3種類のディスクに対応する構成が開示されている。これを、図20を用いて説明する。図20は光ヘッドの概略構成を示し、光学ユニット70より出射した波長405nmの青色光71aは回折素子72で回折し凹レンズ73で略平行光となり対物レンズ77で発生する色収差を補正して透明層の厚み0.1mmの光ディスク51の情報記録面に収束される。また、光学ユニット70より出射した波長650nmの赤色光71bは回折素子72の影響を受けずに凹レンズ73で発散光となり、波長選択位相板75により位相を補正されて透明層の厚み0.6mmの光ディスク52の情報記録面に収束される。さらに、光学ユニット70より出射した波長780nmの赤外光71cは回折素子72の影響を受けずに凹レンズ73で発散光となり、波長選択位相板76により位相を補正されて、透明層の厚み1.2mmの光ディスク53の情報記録面に収束される。光ディスク51、52、53で反射した光は逆の経路をたどって光学ユニット70の検出器で検出されるよう構成されている。   As a second conventional example, a configuration corresponding to three types of discs is disclosed by combining two wavelength selection phase plates and an objective lens. This will be described with reference to FIG. FIG. 20 shows a schematic configuration of the optical head. Blue light 71a having a wavelength of 405 nm emitted from the optical unit 70 is diffracted by the diffraction element 72 and becomes substantially parallel light by the concave lens 73 to correct chromatic aberration generated by the objective lens 77, thereby converting the transparent layer. Is converged on the information recording surface of the optical disk 51 having a thickness of 0.1 mm. The red light 71b having a wavelength of 650 nm emitted from the optical unit 70 is diverged by the concave lens 73 without being affected by the diffraction element 72, and the phase is corrected by the wavelength selection phase plate 75 so that the transparent layer has a thickness of 0.6 mm. It converges on the information recording surface of the optical disc 52. Further, the infrared light 71c having a wavelength of 780 nm emitted from the optical unit 70 becomes divergent light by the concave lens 73 without being affected by the diffraction element 72, the phase is corrected by the wavelength selection phase plate 76, and the thickness of the transparent layer 1. It converges on the information recording surface of the 2 mm optical disk 53. The light reflected by the optical discs 51, 52, 53 follows the reverse path and is detected by the detector of the optical unit 70.

波長選択位相板75は波長650nmの光ビームに対して位相段差を発生し、波長405nmと780nmの光ビームに対しては各波長の略整数倍の位相差になるような位相段差75aが設けられている。このため、光ビーム71aと71cの位相分布には影響を与えない。波長選択位相板76は波長780nmの光ビームに対して位相段差を発生し、波長405nmと650nmの光ビームに対しては各波長の略整数倍になるような位相段差76aが設けられている。このため、光ビーム71aと71bの位相分布には影響を与えない。   The wavelength selection phase plate 75 generates a phase step for a light beam having a wavelength of 650 nm, and a phase step 75a is provided for a light beam having a wavelength of 405 nm and a wavelength of 780 nm so that the phase difference is approximately an integer multiple of each wavelength. ing. Therefore, the phase distribution of the light beams 71a and 71c is not affected. The wavelength selection phase plate 76 has a phase step for a light beam having a wavelength of 780 nm, and a phase step 76a for the light beam having a wavelength of 405 nm and 650 nm that is substantially an integral multiple of each wavelength. For this reason, the phase distribution of the light beams 71a and 71b is not affected.

対物レンズ77は波長405nmの青色光が平行で入射した時に透明層の厚み0.1mmのBDに収束されるように設計されており、透明層の厚み0.6mmのDVDを記録再生する際は厚みの違いによって球面収差が発生する。この球面収差を凹レンズ73により発散光にすることで発生する球面収差と、波長選択位相板75を用いて補正している。また、透明層の厚み1.2mmのCDを記録再生する際に発生する球面収差は、凹レンズ73により発散光にすることで発生する球面収差と、波長選択位相板76を用いて補正している(たとえば特許文献2)。   The objective lens 77 is designed to converge on a BD having a transparent layer thickness of 0.1 mm when blue light having a wavelength of 405 nm is incident in parallel. Spherical aberration occurs due to the difference in thickness. This spherical aberration is corrected using the spherical aberration generated by making the divergent light by the concave lens 73 and the wavelength selection phase plate 75. Further, spherical aberration that occurs when recording and reproducing a CD having a transparent layer thickness of 1.2 mm is corrected by using spherical aberration that occurs when diverging light is generated by the concave lens 73 and a wavelength selection phase plate 76. (For example, Patent Document 2).

第3の従来例としては、複数の対物レンズを機械的に切り替えて用いる構成が開示されている(たとえば特許文献3)。   As a third conventional example, a configuration in which a plurality of objective lenses are switched mechanically is disclosed (for example, Patent Document 3).

第4の従来例としては、第1の従来例と同様に屈折型の対物レンズとホログラムを組み合わせて、異なる波長の光の同じ次数の回折光に生じる色収差を利用して、透明層の厚みの差を補正する構成が開示されている(たとえば特許文献4)。
特開平10−334504号公報(第7−9頁、図1−図4) 特開2003−281775号公報(第6−11頁、図1) 特開平11−296890号公報(第4−6頁、図1) 特開2000−81566号公報(第4−6頁、図1、2)
As a fourth conventional example, a refractive objective lens and a hologram are combined in the same manner as in the first conventional example, and the thickness of the transparent layer is increased by using chromatic aberration generated in the same order diffracted light of different wavelengths. A configuration for correcting the difference is disclosed (for example, Patent Document 4).
JP-A-10-334504 (page 7-9, FIGS. 1 to 4) JP 2003-281775 A (page 6-11, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 11-296890 (page 4-6, FIG. 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-81566 (page 4-6, FIGS. 1 and 2)

第1の従来例は、互換素子として、波長選択位相板を用いている。透明層の厚い光ディスクを記録再生する際には、記録面が対物レンズに対して、透明層の厚みの分だけ遠くなるので、焦点距離を延ばす必要がある。焦点距離は互換素子がレンズパワーを有することによって伸ばすこともできるが、波長選択位相板にはレンズパワーがない。このため、BDのように作動距離の短い対物レンズでDVDやCDの球面収差を補正しても作動距離が確保できず、光ディスクと対物レンズが衝突してしまう。さらに、この方式はCDとDVDの互換に関する特許であり、BDを含めた3波長に対応することはできない。   The first conventional example uses a wavelength selective phase plate as an interchangeable element. When recording / reproducing an optical disk with a thick transparent layer, the recording surface is further away from the objective lens by the thickness of the transparent layer, so it is necessary to increase the focal length. The focal length can be extended by having the lens power of the compatible element, but the wavelength selective phase plate has no lens power. For this reason, even if the spherical aberration of DVD or CD is corrected with an objective lens having a short working distance such as BD, the working distance cannot be secured, and the optical disk and the objective lens collide. Furthermore, this method is a patent relating to compatibility between CD and DVD, and cannot cope with three wavelengths including BD.

第2の従来例では2つの波長選択位相板を用いてBD、DVD、CDの記録再生に対応しているが、回折素子と波長選択位相板は3波長の波長選択性を持たせているため溝が深くなり、溝斜面の回折ロスと溝深さ精度の誤差で光量ロスが増加する。さらに、NAの違いにより、DVDやCDでは開口が小さくなるため、光の取り込み率が劣化する。半導体レーザの発光角はBDとDVD及びCDで大差ないため、光の取り込み率はほぼ開口の比例する。例えばCDの場合、BDに比べ面積比で26%になるため、光量は1/4程度に低下する。また、凹レンズは回折素子と組み合わせてBDの色収差を補正するため、DVDとCDに対しては、十分に焦点距離を伸ばすことができず、CDを記録再生する場合の作動距離は0.3mm以下になってしまう。CDには0.3mmのスタックリブ(内周部のリング状の突起)があるため、規格上は光ヘッドがCDに衝突することになる。さらに、この構成では回折格子と凹レンズと2つの波長選択位相板と対物レンズを必要とするため構造が複雑になりコスト面で不利である。また、これらを一体化してフォーカス駆動やトラッキング駆動をすると、アクチュエータの可動部質量が増加し高倍速駆動が困難になる。   In the second conventional example, two wavelength selective phase plates are used for recording / reproducing BD, DVD, and CD. However, the diffraction element and the wavelength selective phase plate have wavelength selectivity of three wavelengths. Grooves become deeper, and light loss increases due to diffraction loss on the groove slope and errors in groove depth accuracy. Furthermore, due to the difference in NA, the aperture of DVD and CD becomes small, so that the light capture rate deteriorates. Since the emission angle of the semiconductor laser does not differ greatly between BD, DVD and CD, the light capture rate is almost proportional to the aperture. For example, in the case of a CD, since the area ratio is 26% compared to the BD, the light amount is reduced to about ¼. In addition, since the concave lens is combined with the diffraction element to correct the BD chromatic aberration, the focal length cannot be sufficiently extended for DVD and CD, and the working distance when recording / reproducing CD is 0.3 mm or less. Become. Since the CD has a 0.3 mm stack rib (ring-shaped protrusion on the inner periphery), the optical head collides with the CD in accordance with the standard. Further, this configuration requires a diffraction grating, a concave lens, two wavelength selection phase plates, and an objective lens, which makes the structure complicated and disadvantageous in terms of cost. Further, when these are integrated and focus driving or tracking driving is performed, the mass of the movable part of the actuator increases, and high-speed driving becomes difficult.

第3の従来例では、対物レンズを切り替えているので、複数の対物レンズを要し、部品点数が多くなるとともに、光ヘッド装置の小型化が困難という課題がある。また、切り替え機構を要する点でも装置の小型化を困難にするという課題がある。   In the third conventional example, since the objective lenses are switched, there are problems that a plurality of objective lenses are required, the number of parts is increased, and it is difficult to reduce the size of the optical head device. In addition, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the apparatus in that a switching mechanism is required.

第4の従来例では、互換素子としてホログラムの1次回折を利用している。この方式はCDとDVDの互換はできるが、BDを含めた互換では、ホログラムの溝が深くなるため、溝斜面の回折ロスと精度誤差による光量ロスが増加し、記録光量の確保が困難になる。また、波長が変化するとホログラムの色収差により、球面収差が増加して記録再生性能を劣化させる。さらに、前記のようにBDとDVD及びCDのNAの違いにより、DVDとCDの光の取り込み率が劣化する。   In the fourth conventional example, the first-order diffraction of a hologram is used as a compatible element. This method is compatible with CD and DVD, but with compatibility including BD, the hologram groove becomes deep, so the diffraction loss on the groove slope and the light loss due to accuracy error increase, making it difficult to secure the recording light amount. . Further, when the wavelength changes, the spherical aberration increases due to the chromatic aberration of the hologram, thereby deteriorating the recording / reproducing performance. Furthermore, as described above, due to the difference in NA between BD, DVD, and CD, the light capture rate of DVD and CD deteriorates.

これらのことから、光ディスクの透明層の厚さが1.2mm、0.6mm、0.1mmに対応し、赤外光、赤色光、青色光の3波長互換を持った実用的な光ヘッドはできていない。   From these facts, practical optical heads with three-wavelength compatibility of infrared light, red light, and blue light corresponding to the thickness of the transparent layer of the optical disk of 1.2 mm, 0.6 mm, and 0.1 mm are Not done.

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を1つの対物レンズを用いて実現し、かつ光の取り込み率を上げて記録に十分な光量を確保するとともに、光量切り替え時などの波長変化に際して、焦点距離の変化や球面収差の発生を抑制し、安定した情報の記録再生ができる光ヘッド、及びこれらを応用した装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problems as described above, and realizes compatible reproduction and compatible recording of different types of optical disks using a single objective lens, and is sufficient for recording by increasing the light capture rate. To provide an optical head capable of ensuring stable light quantity, suppressing the change of focal length and the occurrence of spherical aberration at the time of wavelength change at the time of light quantity switching, etc., and capable of stably recording and reproducing information, and an apparatus using these optical heads With the goal.

前記目的を達成するために、本発明に係わる光学レンズの第1の構成は、波長λ2の光を回折する第1、第2のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光は厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光は厚みt2の透明層を通して収束されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first configuration of an optical lens according to the present invention includes first and second holograms that diffract light having a wavelength λ2 and a refractive lens, and the light having a wavelength λ1 has a thickness t1. The light having the wavelength λ2 is converged through the transparent layer having the thickness t2.

前記本発明の望ましい構成は、前記波長λ1の光が第1及び第2のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、前記波長λ2の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束されることを特徴とする。この構成によれば、波長λ2の光の波長が変化したとき、厚みt2の透明層を通して収束する光の球面収差の増加を抑えることができる。   The desirable configuration of the present invention is that the light of the wavelength λ1 enters the refractive lens through the first and second holograms and is converged through the transparent layer having the thickness t1, and the light of the wavelength λ2 is focused on the first hologram. , The at least part of the optical axis of the diffracted light of the first hologram intersects and enters the second hologram, the diffracted light of the second hologram enters the refractive lens, and the transparent layer has a thickness t2. It is characterized by being converged through. According to this configuration, it is possible to suppress an increase in spherical aberration of light that converges through the transparent layer having the thickness t2 when the wavelength of the light having the wavelength λ2 changes.

前記本発明の光学レンズの第1の構成においては、前記波長λ2の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射することが望ましい。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, it is desirable that the light of wavelength λ2 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become divergent light and enter the refractive lens.

前記本発明の光学レンズの第1の構成において、前記波長λ2の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあることが望ましい。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, the change in the diffraction angle of the first hologram due to the change in the wavelength of the light having the wavelength λ2 and the change in the diffraction angle of the second hologram are offset. It is desirable to be.

前記本発明の光学レンズの第1の構成において、第1のホログラムに入射する波長λ2の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射することが望ましい。この望ましい例によれば、透明層に収束する波長λ2の光の光強度分布に不連続な領域が無くなり滑らかな光強度分布となる。   In the first configuration of the optical lens according to the present invention, the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ2 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram and becomes the innermost periphery of the second hologram. It is desirable to enter. According to this desirable example, there is no discontinuous region in the light intensity distribution of the light of wavelength λ2 that converges on the transparent layer, and a smooth light intensity distribution is obtained.

前記本発明の光学レンズの第1の構成において、波長λ2の光が第1のホログラムに入射するときのビーム径をD1、第1のホログラムにより回折し第2のホログラムに入射するときのビーム径をD2とすると、D1>D2であることが望ましい。この望ましい例によれば、前記NA1と前記NA2の差による波長λ2の光の取り込み率の劣化を防ぐことができる。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, the beam diameter when light of wavelength λ2 is incident on the first hologram is D1, and the beam diameter when diffracted by the first hologram and incident on the second hologram If D2 is D2, it is desirable that D1> D2. According to this desirable example, it is possible to prevent deterioration of the light capturing rate of the wavelength λ2 due to the difference between the NA1 and the NA2.

前記本発明の光学レンズの第1の構成において、前記第1及び第2のホログラムが、屈折率分布を有する体積ホログラムであることが望ましい。この望ましい例によればホログラムの波長選択性が良好でかつ、回折効率が良く、光量ロスが少ない光学レンズを実現することができる。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, it is preferable that the first and second holograms are volume holograms having a refractive index distribution. According to this desirable example, it is possible to realize an optical lens having good hologram wavelength selectivity, good diffraction efficiency, and little light loss.

前記本発明の光学レンズの第1の構成においては、前記第1のホログラムを透明平行板の一方の面に、前記第2のホログラムを前記透明平行板の他方の面に形成することが望ましい。この望ましい例によれば、光学レンズを小型かつ軽量に構成でき、アクチュエータの高速駆動が可能になる。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, it is desirable to form the first hologram on one surface of the transparent parallel plate and the second hologram on the other surface of the transparent parallel plate. According to this desirable example, the optical lens can be made small and light, and the actuator can be driven at high speed.

前記本発明の光学レンズの第1の構成において、波長λ1の光が透明層の厚みt1の透明層を通して収束される開口数をNA1、波長λ2の光が透明層の厚みt2の透明層を通して収束される開口数をNA2とすると、t1<t2であり、かつNA1>NA2であることが望ましい。   In the first configuration of the optical lens of the present invention, the numerical aperture at which the light of wavelength λ1 is converged through the transparent layer having the thickness t1 of the transparent layer is NA1, and the light of wavelength λ2 is converged through the transparent layer of the thickness t2 of the transparent layer. Assuming that the numerical aperture is NA2, it is desirable that t1 <t2 and NA1> NA2.

本発明の第1の光ヘッドは前記第1の構成の光学レンズと、波長λ1の光を出射する第1の光源と、波長λ2の光を出射する第2の光源と、光情報媒体の記録面で反射した光を受けてその光量に応じて電気信号を取り出す光検出部とを備え、前記光学レンズは、前記第1の光源からの第1の光ビームを透明層の厚みt1の透明層を通して第1の光情報媒体の記録面に収束し、前記第2の光源からの第2の光ビームを透明層の厚みt2の透明層を通して第2の光情報媒体の記録面に収束し、t1<t2であることを特徴とする。   The first optical head of the present invention includes the optical lens having the first configuration, a first light source that emits light having a wavelength λ1, a second light source that emits light having a wavelength λ2, and recording on an optical information medium. A light detection unit that receives light reflected by the surface and extracts an electrical signal in accordance with the amount of light, and the optical lens converts the first light beam from the first light source into a transparent layer having a transparent layer thickness t1. And converges on the recording surface of the first optical information medium through the transparent layer having the thickness t2 of the transparent layer and converges on the recording surface of the second optical information medium through the transparent layer having the thickness t2. <T2.

前記本発明の第1の構成の光学レンズと第1の光ヘッドにおいて、前記波長λ1の光の波長が405nm近傍であり、前記波長λ2の光の波長が650nm近傍であることが望ましい。   In the optical lens and the first optical head of the first configuration of the present invention, it is desirable that the wavelength of the light having the wavelength λ1 is in the vicinity of 405 nm and the wavelength of the light having the wavelength λ2 is in the vicinity of 650 nm.

前記本発明の第1の構成の光学レンズと第1の光ヘッドにおいて、前記透明層の厚みt1が略0.1mmであり、前記透明層の厚みt2が略0.6mmであることが望ましい。   In the optical lens and the first optical head of the first configuration of the present invention, it is desirable that the thickness t1 of the transparent layer is approximately 0.1 mm and the thickness t2 of the transparent layer is approximately 0.6 mm.

本発明に係わる光学レンズの第2の構成は、波長λ2の光を回折する第1及び第2のホログラムと波長λ3の光を回折する第3、第4のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光が厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光が厚みt2の透明層を通して収束され、波長λ3の光が厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする。   A second configuration of the optical lens according to the present invention includes first and second holograms that diffract light having a wavelength λ2, third and fourth holograms that diffract light having a wavelength λ3, and a refractive lens. The light having the wavelength λ1 is converged through the transparent layer having the thickness t1, the light having the wavelength λ2 is converged through the transparent layer having the thickness t2, and the light having the wavelength λ3 is converged through the transparent layer having the thickness t3.

本構成の望ましい構成は、前記波長λ1の光が第1及び第2のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、前記波長λ2の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束され、波長λ3の光が第3のホログラムに入射し、第3のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第4のホログラムに入射し、第4のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする。この構成によれば、透明層の厚みが異なる光ディスクを1つの対物レンズで記録再生することができ、波長λ2およびλ3の波長が変化したときの球面収差の増加を抑えることができる。   A desirable configuration of the present configuration is that the light with the wavelength λ1 enters the refractive lens through the first and second holograms, is converged through the transparent layer with the thickness t1, and the light with the wavelength λ2 becomes the first hologram. Incident, at least part of the optical axis of the diffracted light of the first hologram intersects and enters the second hologram, the diffracted light of the second hologram enters the refractive lens, and passes through the transparent layer having the thickness t2. The converged light of wavelength λ3 is incident on the third hologram, at least part of the optical axis of the diffracted light of the third hologram intersects and is incident on the fourth hologram, and the diffracted light of the fourth hologram is It is incident on the refractive lens and converged through a transparent layer having a thickness t3. According to this configuration, optical disks having different transparent layer thicknesses can be recorded and reproduced with one objective lens, and an increase in spherical aberration when the wavelengths λ2 and λ3 change can be suppressed.

前記本発明の光学レンズの第2の構成において、前記波長λ2の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射し、前記波長λ3の光は第3のホログラムと第4のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射することが望ましい。   In the second configuration of the optical lens of the present invention, the light of wavelength λ2 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become divergent light, and is incident on the refractive lens, and the light of wavelength λ3 is It is desirable that the light is diffracted by the hologram 3 and the fourth hologram to become divergent light and enter the refractive lens.

前記本発明の光学レンズの第2の構成において、前記波長λ2の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあり、前記波長λ3の光の波長変化による第3のホログラムの回折角の変化分と、第4のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあることが望ましい。   In the second configuration of the optical lens of the present invention, the change in the diffraction angle of the first hologram due to the change in the wavelength of the light having the wavelength λ2 and the change in the diffraction angle of the second hologram cancel each other. It is desirable that the change in the diffraction angle of the third hologram due to the change in the wavelength of the light having the wavelength λ3 and the change in the diffraction angle of the fourth hologram be offset.

前記本発明の光学レンズの第2の構成において、第1のホログラムに入射する波長λ2の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射し、第3のホログラムに入射する波長λ3の光の開口の最外周の光が、第3のホログラムで回折して第4のホログラムの最内周に入射することが望ましい。この望ましい例によれば、透明層に収束する波長λ2の光と波長λ3の光の光強度分布に不連続な領域が無くなり滑らかな光強度分布となる。   In the second configuration of the optical lens of the present invention, the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ2 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram and is incident on the innermost periphery of the second hologram. It is desirable that the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ3 that enters and enters the third hologram is diffracted by the third hologram and is incident on the innermost periphery of the fourth hologram. According to this desirable example, there is no discontinuous region in the light intensity distribution of the light of wavelength λ2 and the light of wavelength λ3 that converges on the transparent layer, and a smooth light intensity distribution is obtained.

前記本発明の光学レンズの第2の構成において、前記波長λ2の光が第1のホログラムに直径D1で入射し、第1のホログラムの回折光が第2のホログラムに直径D2で入射し、前記波長λ3の光が第3のホログラムに直径D3で入射し、第3のホログラムの回折光が第4のホログラムに直径D4で入射するとき、D1>D2及びまたはD3>D4になるよう構成することが望ましい。この望ましい例によれば、前記NA1と前記NA2及び前記NA3の差による波長λ2の光の取り込み率の劣化を防ぐことができる。   In the second configuration of the optical lens of the present invention, the light of the wavelength λ2 is incident on the first hologram with a diameter D1, the diffracted light of the first hologram is incident on the second hologram with a diameter D2, When the light of wavelength λ3 is incident on the third hologram with a diameter D3 and the diffracted light of the third hologram is incident on the fourth hologram with a diameter D4, D1> D2 and / or D3> D4. Is desirable. According to this desirable example, it is possible to prevent deterioration of the light capturing rate of the wavelength λ2 due to the difference between the NA1, the NA2, and the NA3.

本発明に係わる光学レンズの第3の構成は、波長λ1の光を回折する第1及び第2のホログラムと波長λ3の光を回折する第3、第4のホログラムと屈折型レンズとを備え、前記波長λ2の光が第1及び第2のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束され、前記波長λ1の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ3の光が第3のホログラムに入射し、第3のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第4のホログラムに入射し、第4のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする。この構成によれば、透明層の厚みが異なる光ディスクを1つの対物レンズで記録再生することができ、波長λ1およびλ3の波長が変化したときの球面収差の増加を抑えることができる。   A third configuration of the optical lens according to the present invention includes first and second holograms that diffract light having a wavelength λ1, third and fourth holograms that diffract light having a wavelength λ3, and a refractive lens. The light of wavelength λ2 is incident on the refractive lens through the first and second holograms, converged through the transparent layer of thickness t2, and the light of wavelength λ1 is incident on the first hologram. At least part of the optical axes of the diffracted light beams intersect and enter the second hologram, and the diffracted light beams of the second hologram enter the refractive lens and are converged through the transparent layer having the thickness t1, and light having wavelength λ3. Is incident on the third hologram, at least part of the optical axis of the diffracted light of the third hologram intersects and is incident on the fourth hologram, and the diffracted light of the fourth hologram is incident on the refractive lens, Through a transparent layer of thickness t3 It is characterized by convergence. According to this configuration, optical disks having different transparent layer thicknesses can be recorded and reproduced with one objective lens, and an increase in spherical aberration when the wavelengths λ1 and λ3 change can be suppressed.

前記本発明の光学レンズの第3の構成において、前記波長λ1の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して収束光となり前記屈折型レンズに入射し、前記波長λ3の光は第3のホログラムと第4のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射することが望ましい。   In the third configuration of the optical lens of the present invention, the light having the wavelength λ1 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become convergent light, and is incident on the refractive lens, and the light having the wavelength λ3 is It is desirable that the light is diffracted by the hologram 3 and the fourth hologram to become divergent light and enter the refractive lens.

前記本発明の光学レンズの第3の構成において、前記波長λ1の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあり、前記波長λ3の光の波長変化による第3のホログラムの回折角の変化分と、第4のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあることが望ましい。   In the third configuration of the optical lens of the present invention, the change in the diffraction angle of the first hologram due to the change in the wavelength of the light having the wavelength λ1 and the change in the diffraction angle of the second hologram are offset. It is desirable that the change in the diffraction angle of the third hologram due to the change in the wavelength of the light having the wavelength λ3 and the change in the diffraction angle of the fourth hologram be offset.

前記本発明の光学レンズの第3の構成において、第1のホログラムに入射する波長λ1の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射し、第3のホログラムに入射する波長λ3の光の開口の最外周の光が、第3のホログラムで回折して第4のホログラムの最内周に入射することが望ましい。この望ましい例によれば、透明層に収束する波長λ1の光と波長λ3の光の光強度分布に不連続な領域が無くなり滑らかな光強度分布となる。   In the third configuration of the optical lens of the present invention, the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ1 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram and becomes the innermost periphery of the second hologram. It is desirable that the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ3 that enters and enters the third hologram is diffracted by the third hologram and is incident on the innermost periphery of the fourth hologram. According to this desirable example, there is no discontinuous region in the light intensity distribution of the light of wavelength λ1 and the light of wavelength λ3 that converges on the transparent layer, and a smooth light intensity distribution is obtained.

前記本発明の光学レンズの第3の構成において、前記波長λ1の光が第1のホログラムに直径D1で入射し、第1のホログラムの回折光が第2のホログラムに直径D2で入射し、前記波長λ3の光が第3のホログラムに直径D3で入射し、第3のホログラムの回折光が第4のホログラムに直径D4で入射するとき、D1<D2及びまたはD3>D4になるよう構成することが望ましい。この望ましい例によれば、前記NA1と前記NA2及び前記NA3の差による波長λ2の光の取り込み率の劣化を防ぐことができる。   In the third configuration of the optical lens of the present invention, the light of the wavelength λ1 is incident on the first hologram with a diameter D1, the diffracted light of the first hologram is incident on the second hologram with a diameter D2, When the light of wavelength λ3 is incident on the third hologram with a diameter D3 and the diffracted light of the third hologram is incident on the fourth hologram with a diameter D4, D1 <D2 and / or D3> D4. Is desirable. According to this desirable example, it is possible to prevent deterioration of the light capturing rate of the wavelength λ2 due to the difference between the NA1, the NA2, and the NA3.

前記本発明の光学レンズの第2及び第3の構成において、前記第1から第4のホログラムが、屈折率分布を有する体積ホログラムであることが望ましい。この望ましい例によればホログラムの波長選択性が良好でかつ、回折効率の良く、光量ロスが少ない光学レンズを実現することができる。   In the second and third configurations of the optical lens of the present invention, it is desirable that the first to fourth holograms are volume holograms having a refractive index distribution. According to this desirable example, it is possible to realize an optical lens having good hologram wavelength selectivity, good diffraction efficiency, and low light loss.

前記本発明の光学レンズの第2及び第3の構成において、前記第1及び第3のホログラムを透明平行板の一方の面に、前記第2及び第4のホログラムを前記透明平行板の他方の面に形成しすることが望ましい。この望ましい例によれば、光学レンズを小型かつ軽量に構成でき、アクチュエータの高速駆動が可能になる。   In the second and third configurations of the optical lens of the present invention, the first and third holograms are placed on one side of the transparent parallel plate, and the second and fourth holograms are placed on the other side of the transparent parallel plate. It is desirable to form on the surface. According to this desirable example, the optical lens can be made small and light, and the actuator can be driven at high speed.

前記本発明の光学レンズの第2及び第3の構成において、波長λ1の光がt1の透明層を通して収束される開口数をNA1、波長λ2の光が厚t2の透明層を通して収束される開口数をNA2、波長λ3の光が厚さt3の透明層を通して収束される開口数をNA3とすると、t1<t2<t3であり、かつNA1>NA2>NA3であることが望ましい。   In the second and third configurations of the optical lens of the present invention, the numerical aperture at which the light of wavelength λ1 is converged through the transparent layer of t1 is NA1, and the numerical aperture of the light at wavelength λ2 is converged through the transparent layer of thickness t2. Is NA2, and the numerical aperture at which the light with wavelength λ3 is converged through the transparent layer of thickness t3 is NA3, it is desirable that t1 <t2 <t3 and NA1> NA2> NA3.

本発明の第2の光ヘッドは前記第2又は第3の構成の光学レンズと、波長λ1の光を出射する第1の光源と、波長λ2の光を出射する第2の光源と、波長λ3の光を出射する第3の光源と、光情報媒体の記録面で反射した光を受けてその光量に応じて電気信号を取り出す光検出部とを備え、前記光学レンズは、前記第1の光源からの第1の光ビームを厚みt1の透明層を通して第1の光情報媒体の記録面に収束し、前記第2の光源からの第2の光ビームを厚みt2の透明層を通して第2の光情報媒体の記録面に収束し、第3の光源からの第3の光ビームを厚みt3の透明層を通して第3の光情報媒体の記録面に収束し、t1<t2<t3であることを特徴とする。   A second optical head of the present invention includes the optical lens having the second or third configuration, a first light source that emits light having a wavelength λ1, a second light source that emits light having a wavelength λ2, and a wavelength λ3. A third light source that emits the light and a light detection unit that receives the light reflected by the recording surface of the optical information medium and extracts an electrical signal according to the amount of the light, and the optical lens includes the first light source The first light beam from the second light beam is converged on the recording surface of the first optical information medium through the transparent layer having the thickness t1, and the second light beam from the second light source passes through the transparent layer having the thickness t2. The light beam converges on the recording surface of the information medium, and the third light beam from the third light source converges on the recording surface of the third optical information medium through the transparent layer having a thickness t3, and t1 <t2 <t3. And

前記本発明の第2及び第3の構成の光学レンズと第2の構成の光ヘッドにおいて、前記波長λ1の光の波長が405nm近傍であり、前記波長λ2の光の波長が650nm近傍であり、前記波長λ3の光の波長が780nm近傍であることが望ましい。   In the optical lenses of the second and third configurations of the present invention and the optical head of the second configuration, the wavelength of the light of the wavelength λ1 is about 405 nm, and the wavelength of the light of the wavelength λ2 is about 650 nm, It is desirable that the wavelength of the light having the wavelength λ3 is in the vicinity of 780 nm.

前記本発明の第2及び第3の構成の光学レンズと第2の構成の光ヘッドにおいて、前記透明層の厚みt1が略0.1mmであり、前記透明層の厚みt2が略0.6mmであり、前記透明層の厚みt3が略1.2mmであることが望ましい。   In the optical lenses having the second and third configurations of the present invention and the optical head having the second configuration, the thickness t1 of the transparent layer is approximately 0.1 mm, and the thickness t2 of the transparent layer is approximately 0.6 mm. It is desirable that the thickness t3 of the transparent layer is approximately 1.2 mm.

本発明の光情報装置は前記各光学レンズのいずれかとレーザ光源とを含む光ヘッドと、光情報媒体を回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受け前記信号に基づいて、前記モータ、前記光学レンズ、及び前記レーザ光源の少なくともいずれかを制御及び駆動する電気回路とを備えたことを特徴とする。   The optical information device of the present invention includes an optical head including any one of the optical lenses and a laser light source, a motor for rotating an optical information medium, a signal obtained from the optical head device, and the motor based on the signal. And an electric circuit for controlling and driving at least one of the optical lens and the laser light source.

本発明のコンピュータは、前記光情報装置を備え、入力された情報、及び前記光情報装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、前記入力された情報、前記光情報装置から再生された情報、及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置を備えたこと特徴とする。   The computer of the present invention includes the optical information device, and performs an operation based on at least one of the input information and the information reproduced from the optical information device, the input information, the optical An output device that outputs at least one of information reproduced from the information device and a result calculated by the arithmetic device is provided.

本発明の光情報媒体レコーダーは、前記光情報装置と、画像情報を前記光情報装置によって記録する情報に変換するエンコーダーとを備えたことを特徴とする。   The optical information medium recorder of the present invention includes the optical information device and an encoder that converts image information into information recorded by the optical information device.

本発明は、主に屈折率分布を有する2つの体積ホログラムにより、波長選択性が良好で波面変換効率の良い光学系を実現し、波長λ2の光を回折するホログラムと波長λ3の光を回折するホログラムを組み合わせることによりBDとDVD、CD間の透明層厚みの差による球面収差を補正でき、異種ディスクの互換を実現できる。また、2つの体積ホログラムを組み合わせることによりNAの違いによる光の取り込み率低下を防ぐことができる。   The present invention realizes an optical system with good wavelength selectivity and good wavefront conversion efficiency mainly by two volume holograms having a refractive index distribution, and diffracts a hologram that diffracts light of wavelength λ2 and light of wavelength λ3. By combining holograms, spherical aberration due to the difference in transparent layer thickness between BD, DVD, and CD can be corrected, and compatibility between different types of discs can be realized. In addition, by combining two volume holograms, it is possible to prevent a decrease in light capture rate due to a difference in NA.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の光ヘッドを図1から図8を用いて説明する。図1は同実施の形態における光ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図、図2(a)は第1のホログラムの平面図であり、図2(b)は第1及び第2のホログラムおよび対物レンズの側面図、図3は第1のホログラムの詳細を示す拡大図、図4は第1及び第2のホログラムに入射する波長λ2の波長ずれと1次回折光の関係を示す図、図5は波長λ2の入射光に波長変動が生じたときの第1及び第2のホログラムからの回折光の振る舞いの様子を示す図、図6は波長λ2に波長ずれが生じたときの収差量の変化を示す図、図7は波長λ2の入射光に対する第1のホログラムと第2のホログラムの屈折率変化量Δnと1次回折効率の関係を示す図、さらに、図8(a)は波長λ2の入射光をNAに合わせて開口制限したときの第1のホログラムの平面図を示し、図8(b)はそのときの第1及び第2のホログラムと対物レンズの側面図を示す。
(Embodiment 1)
An optical head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view showing the basic configuration of the optical head and the state of light propagation in the same embodiment, FIG. 2A is a plan view of the first hologram, and FIG. 3 is a side view of the hologram and objective lens, FIG. 3 is an enlarged view showing details of the first hologram, and FIG. 4 shows a relationship between the wavelength shift of the wavelength λ2 incident on the first and second holograms and the first-order diffracted light. FIG. 5 is a diagram showing the behavior of diffracted light from the first and second holograms when wavelength variation occurs in incident light of wavelength λ2, and FIG. 6 is a diagram of when wavelength shift occurs in wavelength λ2. FIG. 7 is a diagram showing the change in the amount of aberration, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the refractive index change amount Δn of the first hologram and the second hologram and the first-order diffraction efficiency with respect to incident light of wavelength λ2, and FIG. 8 (a). Is the first hologram when the incident light of wavelength λ2 is aperture limited in accordance with NA Shows a plan view of the beam, FIG. 8 (b) shows a side view of the first and second hologram and the objective lens at that time.

図1において1は第1のホログラム、2は第2のホログラムで、10の透明平行板の面上に形成され、波長λ2(略650nm)の赤色光を回折する。11は波長λ1(略405nm)の青色光を出射する青色レーザであり、12は波長λ2の赤色光を出射する赤色レーザである。14はコリメートレンズ、15は対物レンズである。対物レンズ15はNAが0.85であり、波長λ1の光ビームを0.1mmの透明層を通して絞ったときに球面収差が少なくなるように設計されている。また、第1及び第2のホログラム1、2と透明平行板10及び対物レンズ15は16の鏡筒に取り付けられ、鏡筒16はアクチュエータにより光ディスクのトラックに追従するよう構成されている。   In FIG. 1, 1 is a first hologram and 2 is a second hologram, which are formed on the surface of 10 transparent parallel plates and diffract red light having a wavelength λ2 (approximately 650 nm). Reference numeral 11 denotes a blue laser that emits blue light having a wavelength λ1 (approximately 405 nm), and reference numeral 12 denotes a red laser that emits red light having a wavelength λ2. 14 is a collimating lens, and 15 is an objective lens. The objective lens 15 has an NA of 0.85, and is designed so that spherical aberration is reduced when a light beam having a wavelength λ1 is narrowed through a transparent layer of 0.1 mm. The first and second holograms 1 and 2, the transparent parallel plate 10 and the objective lens 15 are attached to 16 lens barrels, and the lens barrel 16 is configured to follow the track of the optical disk by an actuator.

51は透明層の厚みt1が約0.1mmか又はより薄い光ディスクで、波長λ1の光ビームによって記録再生される光情報媒体、例えばBD用の光ディスクである。52は透明層の厚みt2が約0.6mmで、波長λ2の光ビームによって記録再生される光情報媒体、例えばDVD用の光ディスクである。光ディスク51、52は、光ビームが入射する面から記録面までの透明層のみを図示している。実際には、機械的強度を確保し、外形をCDと同じ1.2mmにするため、保護材を張り合わせている。光ディスク52は、厚み0.6mmの保護材を張り合わせ、光ディスク51は厚み1.1mmの保護材を張り合わせている。本発明の図面では、簡単のため、保護材は省略する。   Reference numeral 51 denotes an optical disk having a transparent layer thickness t1 of about 0.1 mm or thinner, and is an optical information medium that is recorded and reproduced by a light beam having a wavelength λ1, for example, an optical disk for BD. Reference numeral 52 denotes an optical information medium, for example, an optical disk for DVD, which has a thickness t2 of the transparent layer of about 0.6 mm and is recorded and reproduced by a light beam having a wavelength λ2. The optical disks 51 and 52 show only the transparent layer from the surface on which the light beam is incident to the recording surface. Actually, a protective material is bonded to secure the mechanical strength and to make the outer shape 1.2 mm which is the same as that of the CD. The optical disk 52 is laminated with a protective material having a thickness of 0.6 mm, and the optical disk 51 is laminated with a protective material having a thickness of 1.1 mm. In the drawings of the present invention, the protective material is omitted for simplicity.

記録密度の高い光ディスク51を記録再生する際には、青色レーザ11から出射した波長λ1の光ビーム41がビームスプリッター17により反射され、コリメートレンズ14によって略平行光になり、波長板19によって円偏光になる。波長板19は波長λ1、波長λ2の両方に対して、略1/4波長板として作用するように設計されている。円偏光になった光ビーム41は、第1のホログラム1と透明平行板10と第2のホログラム2を透過し屈折型の対物レンズ15により絞られ、厚さ約0.1mmの透明層を通して光ディスク51の情報記録面に収束される。光ディスク51の情報記録面で反射した光ビーム41は、もとの光路を逆にたどり波長板19によって往路に対して直角方向の直線偏光になり、ビームスプリッター17を透過して、ビームスプリッター18で反射される。このビームスプリッター17は、波長λ1の光ビームに関しては、1方向の直線偏光を反射し、それと直角方向の直線偏光を透過する。また、後で述べるように、赤色レーザ12から出射する波長λ2の光ビーム42は偏光に関係なく透過する。このようにビームスプリッター17は偏光特性と共に波長選択性を持った光路分岐素子であり、このような特性になるよう光学多層膜17aが形成されている。ビームスプリッター18で反射した光ビーム41は、検出レンズ20によって非点収差を与えられ、光検出器21に入射する。光検出器21の出力を演算することによって、フォーカス制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。フォーカス信号は例えば非点収差法、トラッキング信号は例えばプッシュプル法によって検出することができる。   When recording / reproducing the optical disk 51 having a high recording density, the light beam 41 having the wavelength λ 1 emitted from the blue laser 11 is reflected by the beam splitter 17, becomes substantially parallel light by the collimator lens 14, and is circularly polarized by the wavelength plate 19. become. The wave plate 19 is designed to act as a substantially quarter wave plate for both the wavelength λ1 and the wavelength λ2. The circularly polarized light beam 41 passes through the first hologram 1, the transparent parallel plate 10 and the second hologram 2, is narrowed down by the refractive objective lens 15, and passes through the transparent layer having a thickness of about 0.1 mm. 51 converges on the information recording surface. The light beam 41 reflected by the information recording surface of the optical disc 51 travels back along the original optical path to become linearly polarized light in a direction perpendicular to the forward path by the wave plate 19, passes through the beam splitter 17, and passes through the beam splitter 18. Reflected. The beam splitter 17 reflects linearly polarized light in one direction and transmits linearly polarized light in a direction perpendicular thereto with respect to the light beam having the wavelength λ1. As will be described later, the light beam 42 having the wavelength λ2 emitted from the red laser 12 is transmitted regardless of the polarization. Thus, the beam splitter 17 is an optical path branching element having wavelength selectivity as well as polarization characteristics, and the optical multilayer film 17a is formed so as to have such characteristics. The light beam 41 reflected by the beam splitter 18 is given astigmatism by the detection lens 20 and enters the photodetector 21. By calculating the output of the photodetector 21, servo signals and information signals used for focus control and tracking control are obtained. The focus signal can be detected by, for example, the astigmatism method, and the tracking signal can be detected by, for example, the push-pull method.

光ディスク52を記録再生する際には、赤色レーザ12から出射した波長λ2の光ビーム42がビームスプリッター18とビームスプリッター17を透過し、コリメートレンズ14によって略平行光にされ、波長板19で円偏光になる。円偏光になった光ビーム42は、第1のホログラム1で回折し透明平行板10を介して、第2のホログラム2で前記回折と反対方向に回折し、対物レンズ15により、厚さ約0.6mmの透明層を通して光ディスク52の情報記録面に収束される。光ディスク52の情報記録面で反射した光ビームはもとの光路を逆にたどって、ビームスプリッター17を透過し、ビームスプリッター18で反射される。ビームスプリッター18は波長λ2に対して、1方向の直線偏光を透過し、それと直角方向の直線偏光を反射する。さらに、波長λ1の光ビーム41は偏光に関係なく反射する。このようにビームスプリッター18も偏光特性と共に波長選択性を持った光路分岐素子であり、このような特性になるよう光学多層膜18aが形成されている。ビームスプリッター18で反射した光ビーム42は、検出レンズ20によって非点収差を与えられ、光検出器21に入射する。   When recording / reproducing the optical disk 52, the light beam 42 having the wavelength λ 2 emitted from the red laser 12 passes through the beam splitter 18 and the beam splitter 17, is made into substantially parallel light by the collimator lens 14, and is circularly polarized by the wavelength plate 19. become. The circularly polarized light beam 42 is diffracted by the first hologram 1, diffracted by the second hologram 2 through the transparent parallel plate 10, and diffracted in the opposite direction by the objective lens 15. It converges on the information recording surface of the optical disc 52 through a 6 mm transparent layer. The light beam reflected by the information recording surface of the optical disk 52 follows the original optical path in reverse, passes through the beam splitter 17, and is reflected by the beam splitter 18. The beam splitter 18 transmits linearly polarized light in one direction with respect to the wavelength λ2, and reflects linearly polarized light in a direction perpendicular thereto. Further, the light beam 41 having the wavelength λ1 is reflected regardless of the polarization. As described above, the beam splitter 18 is also an optical path branching element having wavelength selectivity as well as polarization characteristics, and the optical multilayer film 18a is formed so as to have such characteristics. The light beam 42 reflected by the beam splitter 18 is given astigmatism by the detection lens 20 and enters the photodetector 21.

光検出器21の出力を演算することによって、フォーカス制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。このように共通の光検出器21から、光ディスク51と52のサーボ信号を得るためには、青色レーザ11と赤色レーザ12の発光点を、対物レンズ15側の共通の位置に対して結像関係にあるように配置する。こうすることにより、検出器の数も配線数も減らすことができる。   By calculating the output of the photodetector 21, servo signals and information signals used for focus control and tracking control are obtained. In order to obtain the servo signals of the optical disks 51 and 52 from the common photodetector 21 in this way, the emission points of the blue laser 11 and the red laser 12 are imaged with respect to the common position on the objective lens 15 side. Arrange as shown. By doing so, the number of detectors and the number of wirings can be reduced.

次に、図2〜図7を用いて第1のホログラム1、第2のホログラム2および対物レンズ15の働きと構成を詳細に説明する。対物レンズ15は波長λ1の光ビーム41を透明層0.1mmの光ディスクを通して絞ったときに球面収差が少なくなるよう設計されているため、波長λ2の光ビームを透明層0.6mmの光ディスクを通して絞ったときには球面収差が発生する。本発明は、第1及び第2のホログラム1、2を用いて、波長λ2の光ビーム42を、この球面収差を補正する発散光に波面変換することである。   Next, the function and configuration of the first hologram 1, the second hologram 2, and the objective lens 15 will be described in detail with reference to FIGS. Since the objective lens 15 is designed to reduce spherical aberration when the light beam 41 having the wavelength λ1 is focused through the optical disk having the transparent layer of 0.1 mm, the light beam having the wavelength λ2 is focused through the optical disk having the transparent layer having the thickness of 0.6 mm. When this occurs, spherical aberration occurs. The present invention uses the first and second holograms 1 and 2 to wavefront convert the light beam 42 having the wavelength λ2 into divergent light that corrects this spherical aberration.

本実施形態においては、第1及び第2のホログラム1、2はどちらも体積ホログラムを用いる。体積ホログラムとは屈折率分布が周期構造あるいは準周期構造を有し、厚さが周期に対して大きいホログラムである。また、準周期構造とは周期に急激な変化がなく、徐々に周期が変わるような構造を言う。体積ホログラムである第1及び第2のホログラム1、2は、屈折率分布がラジアル方向に周期構造または準周期構造を有し、中心部を除きラジアル方向に急激な周期の変化はない。これらの体積ホログラムは、例えば、フォトポリマーを用いて、公知のArレーザ光(例えば、波長λ=0.5145μmまたは0.488μm)を用いた2光束干渉法により、正弦波状の屈折率分布の準周期構造を形成したものである。第1及び第2のホログラム1、2に体積ホログラムを用いることにより、例えば45°のような大きな回折角でも、90%以上の高い回折効率を実現することが可能になる。なお、体積ホログラムの材料としては、必ずしもファトポリマー等の感光性樹脂に限定されるものではなく、ゼラチンやフォトレフラクティブ効果のあるFeがドープされたLiNbO3、BiTiO3等でもよい。   In the present embodiment, both the first and second holograms 1 and 2 use volume holograms. The volume hologram is a hologram having a refractive index distribution having a periodic structure or a quasi-periodic structure and having a thickness that is larger than the period. A quasi-periodic structure is a structure in which the period does not change suddenly and the period gradually changes. The first and second holograms 1 and 2 which are volume holograms have a refractive index distribution having a periodic structure or a quasi-periodic structure in the radial direction, and there is no rapid change in the radial direction except for the central portion. These volume holograms are obtained by, for example, using a photopolymer and applying a quasi-sine wave refractive index distribution by a two-beam interference method using a known Ar laser beam (for example, wavelength λ = 0.5145 μm or 0.488 μm). A periodic structure is formed. By using volume holograms for the first and second holograms 1 and 2, it is possible to realize a high diffraction efficiency of 90% or more even at a large diffraction angle such as 45 °. The material of the volume hologram is not necessarily limited to a photosensitive resin such as a fat polymer, but may be LiNbO3, BiTiO3 or the like doped with gelatin or Fe having a photorefractive effect.

図2(a)と図3に示す第1のホログラム1は、例えば屈折率分布層の厚さがL1=6μmで、屈折率変化量Δn(図3の屈折率n1aとn1bの差)が0.055、屈折率分布の周期Λ1が0.57μm前後の準周期構造をなし、フリンジ1aは、その前方が中心方向に傾斜している。また、その傾斜角φは、回折角の半分の値、例えば22.5°前後である。これにより、第1のホログラム1に入射した光ビーム42は、ブラッグ回折によって例えば斜め45°前後(θ1が45°前後)に1次回折光として出射する。   In the first hologram 1 shown in FIGS. 2A and 3, for example, the thickness of the refractive index distribution layer is L1 = 6 μm, and the refractive index change amount Δn (difference between the refractive indexes n1a and n1b in FIG. 3) is 0. .055, a quasi-periodic structure in which the refractive index distribution period Λ1 is around 0.57 μm, and the front of the fringe 1a is inclined toward the center. Further, the inclination angle φ is a half value of the diffraction angle, for example, around 22.5 °. As a result, the light beam 42 incident on the first hologram 1 is emitted as first-order diffracted light, for example, around 45 ° obliquely (θ1 is around 45 °) by Bragg diffraction.

第2のホログラム2は、屈折率分布層の周期Λ2とフリンジ2aが第1のホログラム1とは異なり、平均的な回折角は第1のホログラムより小さくなっている。フリンジ2aは、その前方が外周方向に傾斜しており、第1のホログラム1で斜め45°前後に回折した光は第2のホログラム2の回折で光軸が戻されて、発散光になり対物レンズ15に入射する。第2のホログラムの周期Λ2とフリンジ2aはこの発散光が対物レンズ15に入射し、0.6mmの透明層を通して収束したときに球面収差が少なくなるように設計されている。   The second hologram 2 is different from the first hologram 1 in the period Λ2 and the fringe 2a of the refractive index distribution layer, and has an average diffraction angle smaller than that of the first hologram. The front edge of the fringe 2a is inclined in the outer peripheral direction, and the light diffracted by the first hologram 1 at an angle of about 45 ° is returned to the optical axis by the diffraction of the second hologram 2, and becomes divergent light. The light enters the lens 15. The period Λ2 and fringe 2a of the second hologram are designed so that the spherical aberration is reduced when the divergent light enters the objective lens 15 and converges through the 0.6 mm transparent layer.

図2(b)の光ビーム42において、第1のホログラム1の点Paに入射する光は中心方向(図では光の進行方向に対して左側)に回折し、この回折した光は中心軸Cと交差して第2のホログラム2の点Pbに入射する。点Pbに入射した回折光は第2のホログラム2で光軸が戻される方向(光進行方向に対して右側)に回折して、対物レンズ15の点Pcに入射し、ここで屈折する。この光はさらに出射側の点Pdで屈折し、光ディスク52を通って点P2に収束する。光ビーム42の最内周の光は第1のホログラム1の点Peで回折し、第2のホログラム2の点Pfに入射する。点Pfに入射した回折光は第2のホログラム2で回折して対物レンズ15の点Pgに入射し、ここで屈折する。この光はさらに出射側の点Phで屈折し、光ディスク52を通って点P2に収束する。また、光ビーム42が光ディスク52にNA0.6で入射するときの第1のホログラム1の開口の最外周の光は、第1のホログラム1の点Pjで回折し、第2のホログラム2の点Pkに入射する。さらに、この回折光は第2のホログラム2により第1のホログラム1の点Pjと同じ角度で反対方向に回折して、対物レンズ15の点Pmと点Pnを通って光ディスク52の点P2に収束する。このように、第1のホログラム1の点Pjで回折した最外周の光は、第2のホログラム2の最内周に入射することが望ましい。   In the light beam 42 of FIG. 2B, the light incident on the point Pa of the first hologram 1 is diffracted in the central direction (left side with respect to the traveling direction of the light in the figure). Crosses the beam and enters the point Pb of the second hologram 2. The diffracted light incident on the point Pb is diffracted in the direction in which the optical axis is returned by the second hologram 2 (rightward with respect to the light traveling direction), enters the point Pc of the objective lens 15, and is refracted here. This light is further refracted at the point Pd on the exit side, passes through the optical disk 52 and converges to the point P2. The innermost light of the light beam 42 is diffracted at the point Pe of the first hologram 1 and is incident on the point Pf of the second hologram 2. The diffracted light incident on the point Pf is diffracted by the second hologram 2 and incident on the point Pg of the objective lens 15 where it is refracted. This light is further refracted at a point Ph on the exit side, passes through the optical disk 52, and converges to a point P2. Further, the light at the outermost periphery of the opening of the first hologram 1 when the light beam 42 enters the optical disk 52 with NA 0.6 is diffracted at the point Pj of the first hologram 1, and the point of the second hologram 2. Incident on Pk. Further, the diffracted light is diffracted by the second hologram 2 in the opposite direction at the same angle as the point Pj of the first hologram 1 and converges to the point P2 of the optical disk 52 through the points Pm and Pn of the objective lens 15. To do. Thus, it is desirable that the light at the outermost periphery diffracted at the point Pj of the first hologram 1 is incident on the innermost periphery of the second hologram 2.

第2のホログラム2で回折した光ビーム42を球面収差を補正する発散光にするには、例えば周期Λ1とフリンジ1aを一定にして、周期Λ2を中心部から外周部に向かって徐々に広くし、フリンジ2aの傾斜角を中心部から外周部に向かって徐々に大きくする構造にしても良いし、周期Λ2とフリンジ2aを一定にして、周期Λ1を中心部から外周部に向かって徐々に細かくし、フリンジ1aの傾斜角を中心部から外周部に向かって徐々に大きくする構造にしても良い。また、周期Λ1とフリンジ1a及び周期Λ2とフリンジ2aをともに変えることによっても構成できる。また、第2のホログラム2で回折した光ビーム42は単に発散するだけではなく球面収差を補正するよう設計されている。このように、第1のホログラム1の周期Λ1とフリンジ1aの傾斜角及び、第2のホログラム2の周期Λ2とフリンジ2aの傾斜角を設定することにより、光ビーム42を効率的に発散光に波面変換できる。   In order to make the light beam 42 diffracted by the second hologram 2 into divergent light for correcting spherical aberration, for example, the period Λ1 and the fringe 1a are made constant, and the period Λ2 is gradually widened from the central part toward the outer peripheral part. The inclination angle of the fringe 2a may be gradually increased from the central portion toward the outer peripheral portion, or the period Λ2 and the fringe 2a may be constant, and the period Λ1 may be gradually decreased from the central portion toward the outer peripheral portion. However, the inclination angle of the fringe 1a may be gradually increased from the central portion toward the outer peripheral portion. It can also be configured by changing both the period Λ1 and the fringe 1a and the period Λ2 and the fringe 2a. The light beam 42 diffracted by the second hologram 2 is designed not only to diverge but also to correct spherical aberration. Thus, by setting the period Λ1 of the first hologram 1 and the inclination angle of the fringe 1a and the period Λ2 of the second hologram 2 and the inclination angle of the fringe 2a, the light beam 42 can be efficiently diverged. Wavefront conversion is possible.

一方、光ディスク52の透明層の厚みは0.6mmで、光ディスク51の透明層の厚み0.1mmより厚くなっており、光ディスク52を記録再生する場合の焦点位置は光ディスク51を記録再生する場合より光軸方向に離す必要がある。図2(b)に示すような光ビーム42の波面変換によって、球面収差を補正するとともに焦点位置を対物レンズから離すことができる。   On the other hand, the thickness of the transparent layer of the optical disc 52 is 0.6 mm, which is thicker than the thickness of the transparent layer of the optical disc 51, and the focal position when recording / reproducing the optical disc 52 is greater than that when recording / reproducing the optical disc 51. It is necessary to separate in the optical axis direction. By the wavefront conversion of the light beam 42 as shown in FIG. 2B, the spherical aberration can be corrected and the focal position can be separated from the objective lens.

上記のような体積ホログラムで第1及び第2のホログラム1、2を形成した場合、波長変化に対する回折効率の変化は図4に示すようような特性になる。図4において実線はS偏光の場合、波線はP偏光(光の電界方向が図2のrz面内、rは半径方向)を示す。半導体レーザの波長のばらつきは±5nm程度であり、半導体レーザの波長変化に対する回折効率の変化は、円偏光で入射した場合にP偏光とS偏光の平均値になるから2〜3%程度の変化に収まり、問題ないレベルである。一方、波長λ1と波長λ2は250nm程度の波長差があり、波長λ2の赤色光は回折するが波長λ1の青色光が回折することはなく十分に波長選択性を持たせることができる。   When the first and second holograms 1 and 2 are formed by the volume hologram as described above, the change in diffraction efficiency with respect to the wavelength change has characteristics as shown in FIG. In FIG. 4, the solid line indicates S-polarized light, and the wavy line indicates P-polarized light (the electric field direction of light is in the rz plane of FIG. 2, where r is the radial direction). The variation of the wavelength of the semiconductor laser is about ± 5 nm, and the change of the diffraction efficiency with respect to the change of the wavelength of the semiconductor laser becomes an average value of P-polarized light and S-polarized light when incident with circularly polarized light. It is a level that does not have any problem. On the other hand, the wavelength λ1 and the wavelength λ2 have a wavelength difference of about 250 nm, and the red light with the wavelength λ2 is diffracted, but the blue light with the wavelength λ1 is not diffracted, and the wavelength selectivity can be sufficiently provided.

半導体レーザから出射する光は温度や記録再生の切り替えに伴う出力の変化によりの波長が±2nm程度変化するが、本実施の形態では、第1のホログラム1からの回折光の光軸の変化分が、第2のホログラム2からの回折光の光軸の変化分と互いに相殺される方向にある。その結果、波長が変化しても第2のホログラムから出射する発散光は波長変動の影響が相殺されて、0.6mmの透明層を通して絞った場合の球面収差はほとんど増加しない。   The wavelength of light emitted from the semiconductor laser changes by about ± 2 nm due to a change in output associated with temperature and recording / reproduction switching. In this embodiment, the amount of change in the optical axis of the diffracted light from the first hologram 1 is changed. Is in a direction that cancels out the change in the optical axis of the diffracted light from the second hologram 2. As a result, even if the wavelength changes, the divergent light emitted from the second hologram cancels out the influence of the wavelength variation, and the spherical aberration when the light is stopped through the 0.6 mm transparent layer hardly increases.

波長変動が生じたときの光の振る舞いについて、図5を用いて具体的に説明する。波長λ2の赤色レーザから出射した光ビーム42は、波長変動が生じないとき(Δλ=0)、実線で示したように、第1のホログラム1の点Paで回折した光は、第2のホログラム2の点Pbに入射し図のように回折され、対物レンズ15で絞られて点P2に収束する。波長が長くなる方向(Δλ>0)に変動したとき、波線で示したように、第1のホログラム1では回折角がΔθ+だけ大きくなるが、第2のホログラム2において入射角がΔθ+だけ大きくなっているため点Pb+に入射する。その結果、点Pb+で回折する光の方向は、Δλ=0の時に、第1のホログラム1の点Pa+で回折し、第2のホログラム2の点Pb+に入射する光が回折する方向と一致し、回折角の変動は相殺されて対物レンズ15で0.6mmの透明層を通して絞ったときに点P2に収束するように構成されている。   The behavior of light when wavelength variation occurs will be specifically described with reference to FIG. When the wavelength of the light beam 42 emitted from the red laser with the wavelength λ2 does not change (Δλ = 0), the light diffracted at the point Pa of the first hologram 1 is the second hologram as shown by the solid line. 2 enters the point Pb and is diffracted as shown in the figure, and is focused by the objective lens 15 and converges to the point P2. When the wavelength fluctuates in the direction of increasing wavelength (Δλ> 0), as shown by the wavy line, the diffraction angle is increased by Δθ + in the first hologram 1, but the incident angle is increased by Δθ + in the second hologram 2. Is incident on the point Pb +. As a result, the direction of light diffracted at the point Pb + is diffracted at the point Pa + of the first hologram 1 when Δλ = 0, and coincides with the direction in which the light incident on the point Pb + of the second hologram 2 is diffracted. The fluctuation of the diffraction angle is canceled out and converges to the point P2 when the objective lens 15 is squeezed through the 0.6 mm transparent layer.

一方、波長が短くなる方向(Δλ<0)に変動したときは、2点鎖線で示したように、第1のホログラム1では回折角がΔθ−だけ小さくなるが、第2のホログラム2においては入射角がΔθ−だけ小さくくなっているため、点Pb−に入射する。その結果、点Pb−で回折する光の方向は、Δλ=0の時に、第1のホログラム1の点Pa−で回折し、第2のホログラム2の点Pb−に入射する光が回折する方向と一致し、回折角の変動は相殺されて対物レンズ15で0.6mmの透明層を通して絞ったときに点P2に収束するように構成されている。このように構成された第1及び第2のホログラムを用いて波長λ2の波長がずれたときの球面収差の変化を図6に示す。図から分かるように、第1及び第2のホログラムの設計波長を650nmとして、波長が±10nmずれたとしても、球面収差は20mλrms以下に抑えられ、十分に実用性能を満足させることができる。   On the other hand, when the wavelength fluctuates in the direction of shortening (Δλ <0), the diffraction angle is reduced by Δθ− in the first hologram 1 as shown by the two-dot chain line, but in the second hologram 2, Since the incident angle is decreased by Δθ−, the incident angle is incident on the point Pb−. As a result, the direction of light diffracted at the point Pb− is diffracted at the point Pa− of the first hologram 1 when Δλ = 0 and the light incident on the point Pb− of the second hologram 2 is diffracted. The diffraction angle variation is canceled out and converged to the point P2 when the objective lens 15 is squeezed through the 0.6 mm transparent layer. FIG. 6 shows changes in spherical aberration when the wavelength λ2 is shifted using the first and second holograms configured as described above. As can be seen from the figure, even when the design wavelength of the first and second holograms is 650 nm and the wavelength is shifted by ± 10 nm, the spherical aberration can be suppressed to 20 mλrms or less, and the practical performance can be sufficiently satisfied.

本実施の形態においては、第1及び第2のホログラム1、2として、正弦波状の屈折率分布を有する体積ホログラムを用いた。これは図7に示すように、その1次回折効率は、屈折率変化量Δnに依存して、入射光の偏光方向により、異なる特性を持っている。図で実線はS偏光の場合、波線はP偏光(電界方向が図2のrz面内、rは半径方向)の場合であり、波長λ=655nm、回折角θ=45°、厚さL=6μm、体積ホログラムの平均の屈折率n=1.53、フリンジ傾斜角φ=θ/2とした。なお、黒丸と三角は実測値を示している。これから分かるように、本実施形態のように円偏光で入射する場合は、屈折率変化量ΔnはS偏光とP偏光の特性が交差する0.055程度が良く、直線偏光で入射するような光学系ではその偏光にあわせることが望ましい。   In the present embodiment, volume holograms having a sinusoidal refractive index distribution are used as the first and second holograms 1 and 2. As shown in FIG. 7, the first-order diffraction efficiency has different characteristics depending on the polarization direction of incident light depending on the refractive index change amount Δn. In the figure, the solid line is for S-polarized light, the wavy line is for P-polarized light (electric field direction is in the rz plane of FIG. 2, r is the radial direction), wavelength λ = 655 nm, diffraction angle θ = 45 °, thickness L = The average refractive index n of the volume hologram was 6 μm, the fringe tilt angle φ was set to θ / 2. Black circles and triangles indicate actual measurement values. As can be seen from this, when the incident light is circularly polarized as in the present embodiment, the refractive index change amount Δn is preferably about 0.055 where the characteristics of the S-polarized light and the P-polarized light intersect. In the system, it is desirable to match the polarization.

なお、本実施の形態においては、第1及び第2のホログラム1、2として、屈折率分布を有する体積ホログラムを用いた場合を例に説明したが、表面レリーフ型のホログラムでも動作は可能である。ただし、その場合には、大きな回折角と高い回折効率の両立が困難となる。   In the present embodiment, the case where a volume hologram having a refractive index distribution is used as the first and second holograms 1 and 2 has been described as an example. However, operation is possible even with a surface relief hologram. . However, in that case, it is difficult to achieve both a large diffraction angle and high diffraction efficiency.

また、本実施の形態においては、第1及び第2のホログラム1、2を透明平行板10の両面に形成したが、それぞれ別の透明平行板に形成して組み合わせても問題ない。   In the present embodiment, the first and second holograms 1 and 2 are formed on both surfaces of the transparent parallel plate 10, but there is no problem even if they are formed and combined on different transparent parallel plates.

光ディスク51を光ビーム41によって記録再生するときの開口数NA1(BDの場合0.85)と、また、光ディスク52を光ビーム42によって記録再生するときの開口数NA2(DVDの場合0.6)は異なり、NA1>NA2であるため、光ビーム42を第1のホログラムまたは第2のホログラムで開口制限して、最適なNAに設定することが望ましい。図8は第1のホログラムで開口制限する場合であり、第1のホログラム5は体積ホログラムが直径D0の範囲に形成され、それ以外の部分は透過するか、または収束点P2に影響を与えない程度に回折するよう構成されている。直径D0をNA0.6になうよう設定することにより点P2に収束する光ビーム42を開口制限することができる。   Numerical aperture NA1 when recording / reproducing the optical disk 51 with the light beam 41 (0.85 in the case of BD), and numerical aperture NA2 when recording / reproducing the optical disk 52 with the light beam 42 (in the case of DVD 0.6) However, since NA1> NA2, it is desirable to set the optimum NA by limiting the aperture of the light beam 42 with the first hologram or the second hologram. FIG. 8 shows a case in which the aperture is limited by the first hologram, and the first hologram 5 has a volume hologram formed in the range of the diameter D0, and other portions are transmitted or do not affect the convergence point P2. It is configured to diffract to a degree. By setting the diameter D0 to be NA 0.6, the aperture of the light beam 42 that converges at the point P2 can be limited.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2を図9を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1の第1のホログラムと第2のホログラムのみを変更するものである。なお、図9(a)は第1のホログラムの平面図であり、図9(b)は第1及び第2のホログラムおよび対物レンズの側面図を示す図である。図で6の第1のホログラムと7の第2のホログラムは透明平行板10の面上に形成され、赤色光を回折するよう構成され、第1及び第2のホログラム6、7はどちらも体積ホログラムを用いる。また第1及び第2のホログラム6、7と透明平行板10および対物レンズ15は鏡筒に取り付けられている。対物レンズ15は実施の形態1同様に波長λ1の光ビーム41を透明層0.1mmの光ディスクを通して絞ったときに球面収差が少なくなるよう設計されており、波長λ2の光ビームを透明層0.6mmの光ディスクを通して絞ったときには球面収差が発生する。本実施の形態は、第1及び第2のホログラム6、7を用いて、波長λ2の光ビーム42を、前記球面収差が補正されるような発散光に波面変換するとともに、光ビーム42の取り込み率を向上させることである。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, only the first hologram and the second hologram of the first embodiment are changed. 9A is a plan view of the first hologram, and FIG. 9B is a side view of the first and second holograms and the objective lens. In the figure, the first hologram 7 and the second hologram 7 are formed on the surface of the transparent parallel plate 10 and are configured to diffract red light. Both the first and second holograms 6 and 7 have a volume. Use a hologram. The first and second holograms 6 and 7, the transparent parallel plate 10 and the objective lens 15 are attached to a lens barrel. As in the first embodiment, the objective lens 15 is designed so that spherical aberration is reduced when the light beam 41 having the wavelength λ1 is focused through the optical disk having the transparent layer of 0.1 mm. When squeezing through a 6 mm optical disk, spherical aberration occurs. In the present embodiment, the first and second holograms 6 and 7 are used to convert the light beam 42 having the wavelength λ2 into a divergent light in which the spherical aberration is corrected and to capture the light beam 42. To improve the rate.

光ディスク52を光ビーム42によって記録再生するときの開口数NA2は、光ディスク51を光ビーム41によって記録再生するときの開口数NA1より小さいため、例えば図8の第1のホログラム5のように直径D0で開口制限することになる。しかし、開口数NA1と開口数NA2の違いにより、点P2に収束する光ビーム42は光ビーム41との面積比較で半分程度になる。青色レーザ11から出射する光の放射角も赤色レーザ12から出射する光の放射角も同程度であり、光ビーム42は前記面積分だけ取り込み率が悪化する。このため、このように1つの対物レンズ15により光ディスク51と52を記録再生する互換ヘッドでは光ディスク52の記録速度を落とさざるを得ない。今、DVDでは高速にデータを転送するため、標準記録再生に対して8倍、16倍の高倍速化がなされつつある。光の取り込み率が悪いとこの倍速が得られなくなり商品価値が低下する。このため、本実施形態では図のように、第1のホログラム6に入射するときの光ビーム42のビーム径D1を、第2のホログラム7に入射するときの光ビーム42のビーム径D2径より大きくなるよう、第1及び第2のホログラム6、7を構成することにより、開口数NA2を維持してより多くの光を取り込み、光ビーム42の取り込み率を向上させる。   Since the numerical aperture NA2 when recording / reproducing the optical disk 52 with the light beam 42 is smaller than the numerical aperture NA1 when recording / reproducing the optical disk 51 with the light beam 41, for example, the diameter D0 as in the first hologram 5 of FIG. Will limit the opening. However, due to the difference between the numerical aperture NA1 and the numerical aperture NA2, the light beam 42 that converges at the point P2 is about half of the area compared to the light beam 41. The emission angle of the light emitted from the blue laser 11 and the emission angle of the light emitted from the red laser 12 are approximately the same, and the light beam 42 is deteriorated in the capture rate by the area. For this reason, in such a compatible head that records and reproduces the optical disks 51 and 52 by the single objective lens 15, the recording speed of the optical disk 52 must be reduced. Now, in order to transfer data at high speed with DVD, the speed is increased by 8 times or 16 times as compared with standard recording / reproduction. If the light uptake rate is poor, this double speed cannot be obtained and the commercial value is lowered. For this reason, in this embodiment, as shown in the figure, the beam diameter D1 of the light beam 42 when entering the first hologram 6 is larger than the beam diameter D2 of the light beam 42 when entering the second hologram 7. By configuring the first and second holograms 6 and 7 to be larger, more light is captured while maintaining the numerical aperture NA2, and the capture rate of the light beam 42 is improved.

第1のホログラム6のフリンジ6aは、その前方が中心方向に傾斜しており、例えば周期Λ6は中心部から外周部に向かって徐々に細かくなり、フリンジ6aの傾斜角を中心部から外周部に向かって徐々に大きくする構造となっている。また、第2のホログラム7のフリンジ7aは、その前方が外周方向に傾斜している。第1のホログラム6に入射した光ビーム42は、ブラッグ回折によって最内周では例えば斜め45°に1次回折光を出射し、外周に向かって徐々に回折角が大きくなり、最外周部では例えば斜め55°に1次回折光を出射する。これにより、光ビーム42がNA2でP2に収束するときの第1のホログラム6の開口が、光ビーム41の開口と同程度になるよう設定される。体積ホログラムは1次回折光の角度を60°まで増加しても回折効率は90%以上確保できるため、55°程度では回折効率の問題はない。また、この回折角度は、対物レンズ15の設計、第1のホログラム6の最内周の回折角度、透明平行板10の厚み等の設定によっても変わり、光学系に最適な設計をすることが望ましい。これをさらに説明すると、光ビーム42の最内周の光は第1のホログラム6の点Poで回折し、第2のホログラム7の点Ppに入射する。さらに、この回折光は第2のホログラム7において回折して対物レンズ15の点Pqに入射し、ここで屈折してさらに点Prで屈折し光ディスク52を通って点P2に収束する。また、光ビーム42が光ディスク52にNA0.6で入射するときの第1のホログラム6の開口の最外周の光は、第1のホログラム6の点Psにおいて最内周より大きな角度で回折し、第2のホログラム7の点Ptに入射する。さらに、この回折光は第2のホログラム7により第1のホログラム6の点Psと同じ角度で反対方向に回折して対物レンズ15の点Puと点Pvを通って光ディスク52の点P2に収束する。第2のホログラム7の中心部Ptと外周部Ppの入射角と出射角は異なり、周期Λ7とフリンジ7aはこれに対応して設計されている。この結果、第2のホログラム7で回折した光ビーム42は単に発散光になるだけではなく球面収差を補正されて対物レンズ15で収束される。ここで説明したように、第1のホログラム6の点Psで回折した最外周の光は、第2のホログラム7の最内周に入射することが望ましい。   The front side of the fringe 6a of the first hologram 6 is inclined in the center direction. For example, the period Λ6 gradually becomes finer from the central part toward the outer peripheral part, and the inclination angle of the fringe 6a is changed from the central part to the outer peripheral part. It has a structure that gradually increases toward the front. Further, the front side of the fringe 7a of the second hologram 7 is inclined in the outer peripheral direction. The light beam 42 incident on the first hologram 6 emits first-order diffracted light at an innermost circumference of, for example, 45 ° by Bragg diffraction, and gradually increases in diffraction angle toward the outer periphery. First-order diffracted light is emitted at 55 °. Thereby, the opening of the first hologram 6 when the light beam 42 converges to P2 at NA2 is set to be approximately the same as the opening of the light beam 41. The volume hologram can secure a diffraction efficiency of 90% or more even if the angle of the first-order diffracted light is increased to 60 °, and therefore there is no problem of the diffraction efficiency at about 55 °. The diffraction angle also varies depending on the design of the objective lens 15, the innermost diffraction angle of the first hologram 6, the thickness of the transparent parallel plate 10, and the like, and it is desirable to design the optical system optimally. . More specifically, the innermost light of the light beam 42 is diffracted at the point Po of the first hologram 6 and enters the point Pp of the second hologram 7. Further, the diffracted light is diffracted by the second hologram 7 and incident on the point Pq of the objective lens 15, where it is refracted and further refracted at the point Pr and passes through the optical disk 52 and converges to the point P2. The light at the outermost periphery of the opening of the first hologram 6 when the light beam 42 enters the optical disk 52 at NA 0.6 is diffracted at a larger angle than the innermost periphery at the point Ps of the first hologram 6, Incident on the point Pt of the second hologram 7. Further, the diffracted light is diffracted by the second hologram 7 in the opposite direction at the same angle as the point Ps of the first hologram 6 and converges to the point P2 of the optical disk 52 through the points Pu and Pv of the objective lens 15. . The incidence angle and the emission angle of the central portion Pt and the outer peripheral portion Pp of the second hologram 7 are different, and the period Λ7 and the fringe 7a are designed correspondingly. As a result, the light beam 42 diffracted by the second hologram 7 is not simply diverged light, but is corrected by the spherical aberration and converged by the objective lens 15. As described here, it is desirable that the light at the outermost periphery diffracted at the point Ps of the first hologram 6 is incident on the innermost periphery of the second hologram 7.

また、光ディスク52の透明層は、光ディスク51の透明層より厚くなっており、光ディスク52を記録再生する場合の焦点位置は光ディスク51を記録再生する場合より光軸方向に離す必要がある。図9に示すように光ビーム42を波面変換によって、球面収差を補正するとともに焦点位置を対物レンズ15から離すことができる。また、半導体レーザから出射する光は温度や記録再生の切り替えに伴う出力の変化によりの波長が±2nm程度変化するが、本実施の形態では、第1の実施形態同様に第1のホログラム6の光軸の変化分が、第2のホログラム7からの回折光の光軸の変化分と互いに相殺される方向にあり、波長が変化しても第2のホログラム7から出射する発散光は波長変動の影響が相殺されて、0.6mmの透明層を通して絞った場合の球面収差はほとんど増加しない。   Further, the transparent layer of the optical disc 52 is thicker than the transparent layer of the optical disc 51, and the focal position when recording and reproducing the optical disc 52 needs to be separated in the optical axis direction than when recording and reproducing the optical disc 51. As shown in FIG. 9, spherical aberration can be corrected and the focal position can be moved away from the objective lens 15 by wavefront conversion of the light beam 42. In addition, the light emitted from the semiconductor laser changes in wavelength by about ± 2 nm due to the change in temperature and the output accompanying the switching of recording / reproduction. In this embodiment, the first hologram 6 of the first hologram 6 is changed as in the first embodiment. The amount of change in the optical axis is in a direction that cancels out the amount of change in the optical axis of the diffracted light from the second hologram 7, and the divergent light emitted from the second hologram 7 varies even when the wavelength changes. The spherical aberration is hardly increased when the light is squeezed through the 0.6 mm transparent layer.

このように、本実施形態によれば、開口数NA2が開口数NA1より小さくても、第1のホログラム6に入射する光ビーム42を大きな範囲で取り込むことができ、取り込み率を向上させることが可能になる。この結果、1つの対物レンズを用いた互換ヘッドであっても、高倍速記録への対応も可能になる。   Thus, according to this embodiment, even if the numerical aperture NA2 is smaller than the numerical aperture NA1, the light beam 42 incident on the first hologram 6 can be captured in a large range, and the capture rate can be improved. It becomes possible. As a result, even a compatible head using one objective lens can cope with high-speed recording.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の光ヘッドを図10から図12を用いて説明する。図10は同実施の形態における光ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図、図11(a)は第3のホログラムの平面図であり、図11(b)は第1から第4のホログラムおよび対物レンズの側面図、図12(a)は波長λ3の入射光をNAに合わせて開口制限したときの第3のホログラムの平面図であり図12(b)はそのときの第1から第4のホログラムと対物レンズの側面図を示す。
(Embodiment 3)
An optical head according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a side view showing the basic configuration of the optical head and the state of light propagation in the same embodiment, FIG. 11A is a plan view of a third hologram, and FIG. 4 is a side view of the hologram and the objective lens, FIG. 12A is a plan view of the third hologram when the incident light of wavelength λ3 is aperture-limited in accordance with NA, and FIG. Side views of the first to fourth holograms and the objective lens are shown.

図10において、3は第3のホログラム、4の第4のホログラムで、13は波長λ3(略780nm)の赤外レーザである。本実施形態は、第1の実施形態に、第3及び第4のホログラム3、4と赤外レーザ13及びビームスプリッター32を追加したものである。また、ビームスプリッター30、31と波長板33は図1のビームスプリッター17、18と波長板19を波長λ1とλ2及びλ3の光に対応するよう変更したものである。なお、図1と図10で同番号のものは同じ働きをする。   In FIG. 10, 3 is a third hologram, 4 is a fourth hologram, and 13 is an infrared laser having a wavelength λ3 (approximately 780 nm). In this embodiment, third and fourth holograms 3 and 4, an infrared laser 13 and a beam splitter 32 are added to the first embodiment. The beam splitters 30 and 31 and the wave plate 33 are obtained by changing the beam splitters 17 and 18 and the wave plate 19 of FIG. In FIG. 1 and FIG.

第1のホログラム1と第3のホログラム3は透明平行板上10の同一面に形成され、第2のホログラム3と第4のホログラム4は透明平行板上10の他の同一面に形成されており、第1及び第2のホログラム1、2は波長λ2の赤色光を回折し、第3及び第4のホログラム3、4は波長λ3の赤外光を回折する。また、第1から第4のホログラム1〜4と透明平行板10及び対物レンズ15は16の鏡筒に取り付けられ、鏡筒16はアクチュエータにより光ディスクに設けられたトラックに追従するよう構成されている。53は透明層の厚みt3が約1.2mmで、波長λ3の光ビームによって記録再生される光情報媒体、例えばCD用の光ディスクである。   The first hologram 1 and the third hologram 3 are formed on the same surface of the transparent parallel plate 10, and the second hologram 4 and the fourth hologram 4 are formed on the other same surface of the transparent parallel plate 10. The first and second holograms 1 and 2 diffract red light having a wavelength λ2, and the third and fourth holograms 3 and 4 diffract infrared light having a wavelength λ3. The first to fourth holograms 1 to 4, the transparent parallel plate 10 and the objective lens 15 are attached to 16 lens barrels, and the lens barrel 16 is configured to follow a track provided on the optical disk by an actuator. . Reference numeral 53 denotes an optical information medium, for example, an optical disk for CD, which has a thickness t3 of the transparent layer of about 1.2 mm and is recorded and reproduced by a light beam having a wavelength λ3.

記録密度の高い光ディスク51を記録再生する際には、青色レーザ11から出射した波長λ1の光ビーム41がビームスプリッター30により反射され、コリメートレンズ14によって略平行光になり、波長板33によって円偏光になる。波長板33は波長λ1、λ2、λ3に対して略1/4波長板として作用するよう設計されている。円偏光になった光ビーム41は、第1及び第3のホログラム1、3と透明平行板10と第2及び第4のホログラム2、4を透過し、屈折型の対物レンズ15によって厚さ約0.1mmの透明層を通して光ディスク51の情報記録面に収束される。光ディスク51の情報記録面で反射した光ビーム41は、もとの光路を逆にたどり波長板33によって往路に対して直角方向の直線偏光になり、ビームスプリッター30を透過して、ビームスプリッター31で反射される。このビームスプリッター30は、波長λ1の光ビームに関しては、1方向の直線偏光を反射し、それと直角方向の直線偏光を透過する。また、後で述べるように、波長λ2の光ビーム42と波長λ3の光ビームは偏光に関係なく透過する。このようにビームスプリッター30は偏光特性と共に波長選択性を持った光路分岐素子であり、このような特性になるよう光学多層膜30aが形成されている。ビームスプリッター31で反射した光ビーム41は、検出レンズ20によって非点収差を与えられ、光検出器21に入射する。光検出器21の出力を演算することによって、フォーカス制御やトラッキング制御に用いるサーボ信号及び、情報信号を得る。   When recording / reproducing the optical disk 51 having a high recording density, the light beam 41 having the wavelength λ 1 emitted from the blue laser 11 is reflected by the beam splitter 30, becomes substantially parallel light by the collimating lens 14, and is circularly polarized by the wavelength plate 33. become. The wave plate 33 is designed to act as a substantially quarter wave plate for the wavelengths λ1, λ2, and λ3. The circularly polarized light beam 41 passes through the first and third holograms 1, 3, the transparent parallel plate 10, and the second and fourth holograms 2, 4, and has a thickness of about 30 mm by the refractive objective lens 15. The light is converged on the information recording surface of the optical disc 51 through a transparent layer of 0.1 mm. The light beam 41 reflected by the information recording surface of the optical disc 51 travels back along the original optical path to become linearly polarized light in the direction perpendicular to the forward path by the wave plate 33, passes through the beam splitter 30, and passes through the beam splitter 31. Reflected. The beam splitter 30 reflects linearly polarized light in one direction and transmits linearly polarized light in a direction perpendicular to the light beam having the wavelength λ1. As will be described later, the light beam 42 having the wavelength λ2 and the light beam having the wavelength λ3 are transmitted regardless of the polarization. As described above, the beam splitter 30 is an optical path branching element having wavelength characteristics as well as polarization characteristics, and the optical multilayer film 30a is formed so as to have such characteristics. The light beam 41 reflected by the beam splitter 31 is given astigmatism by the detection lens 20 and enters the photodetector 21. By calculating the output of the photodetector 21, servo signals and information signals used for focus control and tracking control are obtained.

次に、光ディスク52の記録再生を行う際には、赤色レーザ12から出射した波長λ2の光ビーム42がビームスプリッター32、31、30を透過し、コリメートレンズ14によって略平行光になり、波長板33によって円偏光になる。ビームスプリッター32は波長λ2の赤色光を透過し、波長λ3の赤外光を反射する。円偏光になった光ビーム42は、第1のホログラム1で回折し透明平行板10を介して、第2のホログラム2で第1のホログラム1とは反対方向に回折し、対物レンズ15によって厚さ約0.6mmの透明層を通して光ディスク52の情報記録面に収束される。光ディスク52の情報記録面で反射した光ビーム42はもとの光路を逆にたどって、波長板33によって往路に対して直角方向の直線偏光となり、ビームスプリッター30を透過して、ビームスプリッター31で反射される。ビームスプリッター31は波長λ2と波長λ3の光に対して、1方向の直線偏光を透過し、それと直角方向の直線偏光を反射し、波長λ1の光は偏光に関係なく反射する。よって、ビームスプリッター31は偏光特性と波長選択性を持った光路分岐素子であり、このような特性になるよう光学多層膜31aが形成されている。ビームスプリッター31で反射した光ビーム42は、検出レンズ20によって非点収差を与えられ、光検出器21に入射し、サーボ信号及び、情報信号を得る。   Next, when recording / reproducing the optical disk 52, the light beam 42 having the wavelength λ2 emitted from the red laser 12 is transmitted through the beam splitters 32, 31, and 30 and becomes substantially parallel light by the collimating lens 14, and the wavelength plate 33 becomes circularly polarized light. The beam splitter 32 transmits red light having a wavelength λ2 and reflects infrared light having a wavelength λ3. The circularly polarized light beam 42 is diffracted by the first hologram 1, diffracted by the second hologram 2 in the opposite direction to the first hologram 1 through the transparent parallel plate 10, and thickened by the objective lens 15. The light is converged on the information recording surface of the optical disc 52 through a transparent layer having a thickness of about 0.6 mm. The light beam 42 reflected by the information recording surface of the optical disk 52 traces the original optical path in the opposite direction, and is linearly polarized in the direction perpendicular to the forward path by the wave plate 33, passes through the beam splitter 30, and passes through the beam splitter 31. Reflected. The beam splitter 31 transmits linearly polarized light in one direction with respect to light having wavelengths λ2 and λ3, reflects linearly polarized light in a direction perpendicular thereto, and reflects light having wavelength λ1 regardless of the polarization. Therefore, the beam splitter 31 is an optical path branching element having polarization characteristics and wavelength selectivity, and the optical multilayer film 31a is formed so as to have such characteristics. The light beam 42 reflected by the beam splitter 31 is given astigmatism by the detection lens 20 and enters the photodetector 21 to obtain a servo signal and an information signal.

次に、光ディスク53を記録再生する際には、赤外レーザ13から出射した波長λ3の光ビーム43がビームスプリッター32で反射し、ビームスプリッター31、30を透過しコリメートレンズ14によって略平行光となり、波長板33によって円偏光になる。円偏光になった光ビーム43は第3のホログラム3で回折し透明平行板10を介して、第4のホログラム4で第3のホログラム3とは反対方向に回折し、対物レンズ15によって厚さ約1.2mmの透明層を通して光ディスク53の情報記録面に収束される。光ディスク53の情報記録面で反射した光ビーム43はもとの光路を逆にたどって、波長板33によって往路に対して直角方向の直線偏光となり、ビームスプリッター30を透過し、ビームスプリッター31で反射される。ビームスプリッター31で反射した光ビーム43は、検出レンズ20によって非点収差を与えられ、光検出器21に入射し、サーボ信号及び、情報信号を得る。   Next, when recording / reproducing the optical disk 53, the light beam 43 having the wavelength λ3 emitted from the infrared laser 13 is reflected by the beam splitter 32, passes through the beam splitters 31 and 30, and becomes substantially parallel light by the collimating lens 14. The circularly polarized light is obtained by the wave plate 33. The circularly polarized light beam 43 is diffracted by the third hologram 3, diffracted by the fourth hologram 4 in the direction opposite to the third hologram 3 through the transparent parallel plate 10, and is thickened by the objective lens 15. It converges on the information recording surface of the optical disc 53 through a transparent layer of about 1.2 mm. The light beam 43 reflected by the information recording surface of the optical disk 53 traces the original optical path in the opposite direction, becomes linearly polarized light in the direction perpendicular to the forward path by the wave plate 33, passes through the beam splitter 30, and is reflected by the beam splitter 31. Is done. The light beam 43 reflected by the beam splitter 31 is given astigmatism by the detection lens 20, enters the photodetector 21, and obtains a servo signal and an information signal.

本実施形態においては、第1及び第2のホログラム1、2と第3及び第4のホログラム3、4はすべて体積ホログラムを用いる。また、第1及び第2のホログラム1、2は第1の実施形態と同じ働きをし、波長λ2の光ビームを透明層0.6mmの光ディスクを通して絞ったときには球面収差が補正されるような発散光に波面変換する。さらに、波長λ2の光ビーム42は第3及び第4のホログラム3、4では回折せずに透過し、影響を受けない。   In the present embodiment, the first and second holograms 1 and 2 and the third and fourth holograms 3 and 4 all use volume holograms. The first and second holograms 1 and 2 have the same function as in the first embodiment, and divergence is such that spherical aberration is corrected when a light beam having a wavelength λ2 is focused through an optical disk having a transparent layer of 0.6 mm. Wavefront conversion to light. In addition, the light beam 42 having the wavelength λ2 is transmitted through the third and fourth holograms 3 and 4 without being diffracted and is not affected.

次に体積ホログラムである第3及び第4のホログラム3、4は、屈折率分布がラジアル方向に周期構造又は準周期構造を有し、屈折率分布層の厚さL3、L4、屈折率変化量Δn、周期Λ3、Λ4は赤外光を回折させるように設計され、フリンジ3aは、その前方が中心方向に傾斜しており、実施の形態1のように、例えば45°のような大きな回折角でも、高い回折効率を実現することが可能になる。これにより、第3のホログラム3に入射した光ビーム43は、ブラッグ回折によって1次回折光として出射する。第4のホログラム4は、屈折率分布層の周期Λ4とフリンジ4aが第3のホログラム3と異なり、平均的な回折角は第3のホログラムより小さくなっている。フリンジ4aは、その前方が外周方向に傾斜しており、第3のホログラム3で斜めに回折した光ビーム43は第4のホログラム4の回折で光軸が戻されて、発散光になり対物レンズ15に入射する。第4のホログラムの周期Λ4とフリンジ4aの傾斜はこの発散光が対物レンズに入射し、1.2mmの透明層を通して収束したときに球面収差が少なくなるように設計されている。   Next, the third and fourth holograms 3 and 4 which are volume holograms have a refractive index distribution having a periodic structure or a quasi-periodic structure in the radial direction, and the thicknesses L3 and L4 of the refractive index distribution layer and the refractive index change amount. Δn and periods Λ3 and Λ4 are designed to diffract infrared light, and the fringe 3a is inclined forward in the central direction, and has a large diffraction angle such as 45 ° as in the first embodiment. However, high diffraction efficiency can be realized. Thereby, the light beam 43 incident on the third hologram 3 is emitted as first-order diffracted light by Bragg diffraction. The fourth hologram 4 is different from the third hologram 3 in the period Λ4 and the fringe 4a of the refractive index distribution layer, and has an average diffraction angle smaller than that of the third hologram. The front edge of the fringe 4a is inclined in the outer peripheral direction, and the light beam 43 diffracted obliquely by the third hologram 3 is returned to the divergent light by returning the optical axis by the diffraction of the fourth hologram 4. 15 is incident. The inclination of the period Λ4 and the fringe 4a of the fourth hologram is designed so that the spherical aberration is reduced when this diverging light enters the objective lens and converges through the 1.2 mm transparent layer.

図11の光ビーム43において、第3のホログラム3の点Qaに入射する光は中心方向に回折し、この回折した光は中心軸Cと交差して第4のホログラム4の点Qbに入射する。点Qbに入射した回折光は第4のホログラム4で光軸が戻される方向に回折して、対物レンズ15の点Qcに入射し、ここで屈折した光はさらに出射側の点Qdで屈折し、光ディスク53を通って点P3に収束する。光ビーム43の最内周の光は第3のホログラム3の点Qeで回折し、第4のホログラム4の点Qfに入射する。さらに、この回折光は第4のホログラム4で回折して対物レンズ15の点Qgに入射し、ここで屈折してさらに出射側の点Qhで屈折し、光ディスク53を通って点P3に収束する。また、光ビーム43が光ディスク53にNA0.45で入射するときの第3のホログラム3の開口の最外周の光は、第3のホログラム3の点Qjで回折し、第4のホログラム4の点Qkに入射する。さらに、この回折光は第4のホログラム4により第3のホログラム3の点Qjと同じ角度で反対方向に回折して、対物レンズ15の点Pmと点Pnを通って光ディスク52の点P2に収束する。このように、第3のホログラム3の点Qjで回折した最外周の光は、第4のホログラム4の最内周に入射することが望ましい。   In the light beam 43 of FIG. 11, the light incident on the point Qa of the third hologram 3 is diffracted in the central direction, and this diffracted light is incident on the point Qb of the fourth hologram 4 crossing the central axis C. . The diffracted light incident on the point Qb is diffracted in the direction in which the optical axis is returned by the fourth hologram 4 and incident on the point Qc of the objective lens 15, and the refracted light is further refracted at the point Qd on the exit side. Then, the light passes through the optical disk 53 and converges to the point P3. The innermost light of the light beam 43 is diffracted at the point Qe of the third hologram 3 and is incident on the point Qf of the fourth hologram 4. Further, the diffracted light is diffracted by the fourth hologram 4 and incident on the point Qg of the objective lens 15 where it is refracted and further refracted at the point Qh on the exit side, and converges to the point P3 through the optical disk 53. . Further, the light at the outermost periphery of the opening of the third hologram 3 when the light beam 43 is incident on the optical disk 53 at NA 0.45 is diffracted at the point Qj of the third hologram 3, and the point of the fourth hologram 4. Incident on Qk. Further, the diffracted light is diffracted by the fourth hologram 4 in the opposite direction at the same angle as the point Qj of the third hologram 3 and converges to the point P2 of the optical disk 52 through the points Pm and Pn of the objective lens 15. To do. Thus, it is desirable that the light at the outermost periphery diffracted at the point Qj of the third hologram 3 is incident on the innermost periphery of the fourth hologram 4.

第4のホログラム4で回折した光ビーム43は球面収差を補正する発散光になるよう設計されている。例えば周期Λ3とフリンジ3aを一定にして、周期Λ4を中心部から外周部に向かって徐々に広くし、フリンジ4aの傾斜角φを中心部から外周部に向かって徐々に大きくすることにより構成できるし、周期Λ4とフリンジ4aを一定にして、周期Λ3を中心部から外周部に向かって徐々に細かくし、フリンジ1aの傾斜角を中心部から外周部に向かって徐々に大きくする構造にしても良い。また、周期Λ3とフリンジ3a及び周期Λ4とフリンジ4aの両方変化させても構成できる。このように、第3のホログラム3と第4のホログラム4を設定することにより、光ビーム43を効率的に発散光に波面変換できる。   The light beam 43 diffracted by the fourth hologram 4 is designed to be divergent light that corrects spherical aberration. For example, the period Λ3 and the fringe 3a are made constant, the period Λ4 is gradually widened from the central part toward the outer peripheral part, and the inclination angle φ of the fringe 4a is gradually increased from the central part toward the outer peripheral part. The period Λ4 and the fringe 4a are made constant, the period Λ3 is gradually made finer from the central part toward the outer peripheral part, and the inclination angle of the fringe 1a is gradually increased from the central part toward the outer peripheral part. good. It can also be configured by changing both the period Λ3 and the fringe 3a and the period Λ4 and the fringe 4a. In this way, by setting the third hologram 4 and the fourth hologram 4, the light beam 43 can be efficiently wavefront converted into divergent light.

一方、光ディスク53の透明層の厚みは1.2mmで、光ディスク51の透明層の厚み0.1mmより厚くなっており、光ディスク53を記録再生する場合の焦点位置は光ディスク51を記録再生する場合より光軸方向に離す必要がある。図に示すように光ビーム43を波面変換によって、球面収差を補正するとともに焦点位置を対物レンズ15から離すことができる。   On the other hand, the thickness of the transparent layer of the optical disc 53 is 1.2 mm, which is thicker than the thickness of the transparent layer of the optical disc 51, and the focal position when recording / reproducing the optical disc 53 is greater than that when recording / reproducing the optical disc 51. It is necessary to separate in the optical axis direction. As shown in the figure, the spherical aberration can be corrected and the focal position can be moved away from the objective lens 15 by wavefront conversion of the light beam 43.

上記のような体積ホログラムで第3及び第4のホログラム3、4を形成した場合、波長変化に対する回折効率の変化は実施の形態1の図4と同様な特性になり、半導体レーザの波長のばらつきが±5nm程度であれば、円偏光で入射した場合にP偏光とS偏光の平均値で2〜3%程度の変化に収まる。一方、図4に示すように、波長λ3と波長λ2は130nm程度の波長差があるため、波長λ3の赤外光は回折するが波長λ2の赤色光が回折することはなく十分に波長選択性を持たせることができる。   When the third and fourth holograms 3 and 4 are formed by the volume hologram as described above, the change in the diffraction efficiency with respect to the wavelength change has the same characteristics as in FIG. 4 of the first embodiment, and the variation in the wavelength of the semiconductor laser. Is about ± 5 nm, the average value of P-polarized light and S-polarized light falls within a change of about 2-3% when incident with circularly polarized light. On the other hand, as shown in FIG. 4, since the wavelength λ3 and the wavelength λ2 have a wavelength difference of about 130 nm, the infrared light with the wavelength λ3 is diffracted, but the red light with the wavelength λ2 is not diffracted, and is sufficiently wavelength selective Can be given.

半導体レーザから出射する光は温度や記録再生の切り替えに伴う出力の変化によりの波長が±2nm程度変化するが、本実施の形態では、実施の形態1同様に第3のホログラム3の光軸の変化分が、第4のホログラム4からの回折光の光軸の変化分と互いに相殺される方向にあり、波長が変化しても第4のホログラム4から出射する発散光は波長変動の影響が相殺されて、1.2mmの透明層を通して絞った場合の球面収差はほとんど増加しない。   The light emitted from the semiconductor laser changes in wavelength by about ± 2 nm due to a change in temperature and output accompanying switching between recording and reproduction. In this embodiment, the optical axis of the third hologram 3 is changed as in the first embodiment. The change is in a direction that cancels out the change in the optical axis of the diffracted light from the fourth hologram 4, and even if the wavelength changes, the divergent light emitted from the fourth hologram 4 is affected by the wavelength fluctuation. The spherical aberration when offset through the 1.2 mm transparent layer is hardly increased.

このように、波長λ1の青色光が厚み0.1mmの透明層を通して収束したときに球面収差が少なくなるように設計された対物レンズ15を用いて、波長λ2の赤色光が厚み0.6mmの透明層を通して収束するときに対物レンズ15で発生する球面収差を第1及び第2のホログラム1、2で補正し、波長λ3の赤外光が厚み1.2mmの透明層を通して収束するときに対物レンズ15で発生する球面収差を第3及び第4のホログラム3、4で補正することにより、厚みの異なる3つの透明層に対応した光ヘッドを作ることができる。よって、BD用の光ディスクとDVD用の光ディスク及びCD用の光ディスクを1つの光ヘッドで記録再生することが可能になった。   Thus, using the objective lens 15 designed to reduce the spherical aberration when the blue light having the wavelength λ1 is converged through the transparent layer having the thickness of 0.1 mm, the red light having the wavelength λ2 has the thickness of 0.6 mm. The spherical aberration generated in the objective lens 15 when converging through the transparent layer is corrected by the first and second holograms 1 and 2, and the infrared light having the wavelength λ3 is objective when converging through the transparent layer having a thickness of 1.2 mm. By correcting the spherical aberration generated in the lens 15 with the third and fourth holograms 3 and 4, an optical head corresponding to three transparent layers having different thicknesses can be produced. Therefore, it becomes possible to record / reproduce the BD optical disc, the DVD optical disc, and the CD optical disc with one optical head.

なお、本実施の形態においては、第1から第4のホログラムとして、屈折率分布を有する体積ホログラムを用いた場合を例に説明したが、表面レリーフ型のホログラムでも動作は可能である。ただし、その場合には、大きな回折角と高い回折効率の両立が困難となる。   In the present embodiment, a case where a volume hologram having a refractive index distribution is used as the first to fourth holograms has been described as an example. However, operation is possible even with a surface relief hologram. However, in that case, it is difficult to achieve both a large diffraction angle and high diffraction efficiency.

また、本実施の形態においては、第3及び第4のホログラム3、4を透明平行板10の両面に形成したが、それぞれ別の透明平行板に形成して組み合わせても問題ない。   In the present embodiment, the third and fourth holograms 3 and 4 are formed on both surfaces of the transparent parallel plate 10, but there is no problem even if they are formed on separate transparent parallel plates.

一方、光ディスク51を光ビーム41によって記録再生するときの開口数NA1(BDの場合0.85)と、光ディスク52を光ビーム42によって記録再生するときの開口数NA2(DVDの場合0.6)及び光ディスク53を光ビーム43によって記録再生するときの開口数NA3(CDの場合0.45)は異なり、NA1>NA2>NA3であるため、光ビーム43を第3のホログラムまたは第4のホログラムで開口制限して、最適なNAに設定することが望ましい。図12は第1のホログラム5で光ビーム42を開口制限し、第3のホログラム23で光ビーム43を開口制限する場合であり、第1のホログラム5は体積ホログラムが直径D0の範囲に形成され、第3のホログラム23は体積ホログラムが直径D9の範囲に形成されており、それ以外の部分は透過するか、または収束に影響を与えない程度に回折するよう構成されている。直径D0をNA0.6になうよう設定することにより点P2に収束する光ビーム42を開口制限することができ、直径D9をNA0.45になうよう設定することにより点P3に収束する光ビーム43を開口制限することができる。   On the other hand, the numerical aperture NA1 when recording / reproducing the optical disk 51 with the light beam 41 (0.85 in the case of BD) and the numerical aperture NA2 when recording / reproducing the optical disk 52 with the light beam 42 (0.6 in the case of DVD) Since the numerical aperture NA3 (0.45 in the case of CD) when recording / reproducing the optical disk 53 with the light beam 43 is different and NA1> NA2> NA3, the light beam 43 is formed by the third hologram or the fourth hologram. It is desirable to set the optimal NA by limiting the aperture. FIG. 12 shows a case where the opening of the light beam 42 is restricted by the first hologram 5 and the opening of the light beam 43 is restricted by the third hologram 23. The first hologram 5 has a volume hologram formed in the range of the diameter D0. In the third hologram 23, a volume hologram is formed in the range of the diameter D9, and other portions are transmitted or diffracted to such an extent that the convergence is not affected. By setting the diameter D0 to be NA 0.6, the aperture of the light beam 42 that converges to the point P2 can be limited, and by setting the diameter D9 to be NA 0.45, the light that converges to the point P3. The aperture of the beam 43 can be limited.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4を図13を用いて説明する。図13(a)は第3のホログラムの平面図であり、図13(b)は第1から第4のホログラムと対物レンズの側面図を示す図である。本実施の形態は、実施の形態3の第1及び第2のホログラムと第3及び第4のホログラムのみを変更するものである。図で第1及び第2のホログラム6、7と第3及び第4のホログラム8、9は透明平行板10上に形成され、すべて体積ホログラムを用いている。第1及び第2のホログラム6、7は波長λ2の光ビームを透明層0.6mmの光ディスクを通して絞ったときの球面収差を補正し、第3及び第4のホログラム8、9は波長λ3の光ビームを透明層1.2mmの光ディスクを通して絞ったときの球面収差を補正している。また、第1及び第2のホログラム6、7は第2の実施形態と同じものであり、同じ働きをする。つまり、光ディスク51に光ビーム41を収束するときのと開口数NA1(BDの場合0.85)と、光ディスク52に光ビーム42を収束するときの開口数NA2(DVDの場合0.60)は異なるが、第1のホログラム6に波長λ2の光ビーム42が入射するときの開口を、波長λ1の光ビーム41と同程度にして、光ビーム42の取り込み率を向上させている。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13A is a plan view of the third hologram, and FIG. 13B is a side view of the first to fourth holograms and the objective lens. In the present embodiment, only the first and second holograms and the third and fourth holograms of the third embodiment are changed. In the figure, the first and second holograms 6 and 7 and the third and fourth holograms 8 and 9 are formed on the transparent parallel plate 10 and all use volume holograms. The first and second holograms 6 and 7 correct spherical aberration when a light beam having a wavelength λ2 is narrowed through an optical disk having a transparent layer of 0.6 mm, and the third and fourth holograms 8 and 9 are lights having a wavelength λ3. Spherical aberration is corrected when the beam is focused through an optical disk having a transparent layer of 1.2 mm. The first and second holograms 6 and 7 are the same as those in the second embodiment and function in the same manner. That is, the numerical aperture NA1 (0.85 for BD) when converging the light beam 41 on the optical disc 51 and the numerical aperture NA2 (0.60 for DVD) when converging the optical beam 42 on the optical disc 52 are as follows. Although different, the aperture when the light beam 42 with the wavelength λ2 is incident on the first hologram 6 is made the same as that of the light beam 41 with the wavelength λ1 to improve the capture rate of the light beam 42.

次に、図13を用いて第3のホログラム8と第4のホログラム9の動作を説明する。光ディスク53を光ビーム43によって記録再生するときの開口数NA3(CDの場合0.45)は、開口数NA1より小さいため、点P3に収束する光ビーム43の光量が少なくなる。光ビーム43は光ビーム41との面積比較で1/3.6程度である。光ビーム43はこの面積分だけ光の取り込み率が悪くなる。このため、1つの対物レンズにより光ディスク51と53を記録再生する互換ヘッドでは光ディスク53の記録速度を落とさざるを得ない。CDでは高速にデータを転送するため、標準記録速度に対して24倍、32倍の高倍速化がなされており、光の取り込み率が悪いとこの倍速が得られなくなり商品価値が低下する。このため、本実施形態では図のように、第3のホログラム8に入射するときの光ビーム43の直径D3を、第4のホログラム9に入射するときの光ビーム43の直径D4径より大きくなるよう、第3及び第4のホログラム8、9を構成することにより、開口数NA3を維持してより多くの光を取り込むことができるようにするものである。   Next, the operation of the third hologram 8 and the fourth hologram 9 will be described with reference to FIG. Since the numerical aperture NA3 (0.45 in the case of CD) when recording / reproducing the optical disk 53 with the light beam 43 is smaller than the numerical aperture NA1, the light amount of the light beam 43 that converges at the point P3 decreases. The light beam 43 is about 1 / 3.6 in area comparison with the light beam 41. The light beam 43 has a lower light capture rate by this area. Therefore, a compatible head that records and reproduces the optical disks 51 and 53 with one objective lens has to reduce the recording speed of the optical disk 53. Since data is transferred at high speed on a CD, the speed is increased by 24 or 32 times the standard recording speed. If the light capture rate is poor, this speed cannot be obtained and the commercial value is lowered. For this reason, in this embodiment, as shown in the figure, the diameter D3 of the light beam 43 when entering the third hologram 8 is larger than the diameter D4 of the light beam 43 when entering the fourth hologram 9. As described above, the third and fourth holograms 8 and 9 are configured so as to be able to capture more light while maintaining the numerical aperture NA3.

これをさらに説明すると、まず、第3のホログラム8のフリンジ8aは前方が中心方向に傾斜し、第4のホログラム9のフリンジ9aは前方が外周方向に傾斜している。まず、光ビーム43の最内周の光は第3のホログラム8の点Qoで回折し、第4のホログラム9の点Qpに入射する。さらに、この回折光は第4のホログラム9により回折して対物レンズ15の点Qqに入射し、ここで屈折してさらに点Qrで屈折し光ディスク53を通って点P3に収束する。また、光ビーム43が光ディスク53にNA0.45で入射するときの第3のホログラム8の開口の最外周の光は、第3のホログラム8の点Qsにおいて最内周より大きな角度で回折し、第4のホログラム9の点Qtに入射する。さらに、この回折光は第4のホログラム9により第3のホログラム8の点Qsと同じ角度で反対方向に回折して対物レンズ15の点Quと点Qvを通って光ディスク53の点P3に収束する。ここで、第3のホログラム8の中心部Qoと外周部Qsの出射角は異なるため、周期Λ8は中心部から周辺部へ徐々に細かくなり、フリンジ8aは中心部から周辺部へ徐々に傾斜角φが大きくなるように設計されている。また、第4のホログラム9の中心部Qtと外周部Qpの入射角と出射角は異なり、周期Λ9とフリンジ9aはこれに対応して設計されている。さらに、第4のホログラム9から出射した光ビーム43は発散光になるだけではなく球面収差が補正されて透明層1.2mmを通して点P3に収束されるよう設計されている。また、第3のホログラム8の点Qsで回折した最外周の光は、第4のホログラム9の最内周に入射することが望ましい。   This will be further described. First, the fringe 8a of the third hologram 8 is inclined forward in the center direction, and the fringe 9a of the fourth hologram 9 is inclined forward in the outer peripheral direction. First, the innermost light of the light beam 43 is diffracted at the point Qo of the third hologram 8 and enters the point Qp of the fourth hologram 9. Further, the diffracted light is diffracted by the fourth hologram 9 and incident on the point Qq of the objective lens 15, where it is refracted and further refracted at the point Qr and converges to the point P3 through the optical disk 53. The light at the outermost periphery of the opening of the third hologram 8 when the light beam 43 enters the optical disk 53 at NA 0.45 is diffracted at a point larger than the innermost periphery at the point Qs of the third hologram 8, Incident on the point Qt of the fourth hologram 9. Further, the diffracted light is diffracted by the fourth hologram 9 in the opposite direction at the same angle as the point Qs of the third hologram 8 and converges to the point P3 of the optical disk 53 through the points Qu and Qv of the objective lens 15. . Here, since the emission angles of the central portion Qo and the outer peripheral portion Qs of the third hologram 8 are different, the period Λ8 is gradually finer from the central portion to the peripheral portion, and the fringe 8a is gradually inclined from the central portion to the peripheral portion. Designed to increase φ. Further, the incident angle and the outgoing angle of the central portion Qt and the outer peripheral portion Qp of the fourth hologram 9 are different, and the period Λ9 and the fringe 9a are designed correspondingly. Furthermore, the light beam 43 emitted from the fourth hologram 9 is designed not only to be divergent light but also to correct spherical aberration and converge to the point P3 through the transparent layer 1.2 mm. Further, it is desirable that the outermost light diffracted at the point Qs of the third hologram 8 is incident on the innermost periphery of the fourth hologram 9.

このように、第3のホログラム8の周期Λ3とフリンジ8aの傾斜角及び、第4のホログラム9の周期Λ9とフリンジ9aの傾斜角を設定することにより、光ビーム43を効率的に発散光に波面変換できる。また、実施の形態3同様に、波長変化に対しても、第3のホログラム8からの回折光の光軸の変化分が、第4のホログラム9からの回折光の光軸の変化分と互いに相殺され、1.2mmの透明層を通して絞った場合の球面収差はほとんど増加しない。   Thus, by setting the period Λ3 of the third hologram 8 and the inclination angle of the fringe 8a and the period Λ9 of the fourth hologram 9 and the inclination angle of the fringe 9a, the light beam 43 can be efficiently diverged. Wavefront conversion is possible. Similarly to the third embodiment, the change in the optical axis of the diffracted light from the third hologram 8 is also different from the change in the optical axis of the diffracted light from the fourth hologram 9 with respect to the wavelength change. It cancels out and there is almost no increase in spherical aberration when squeezed through a 1.2 mm transparent layer.

以上のように、本実施の形態によれば、開口数NA1の光ビーム41が第1のホログラムに入射するときの光束径と、開口数NA2の光ビーム42が第1のホログラムに入射するときの光束径及び、開口数NA3の光ビーム43が第1のホログラムに入射するときの光束径をほぼ同等にすることができる。このため、NAの違いによる光の取り込み率の劣化を防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, when the light beam 41 having the numerical aperture NA1 enters the first hologram, and when the light beam 42 having the numerical aperture NA2 enters the first hologram. And the light beam diameter when the light beam 43 having the numerical aperture NA3 enters the first hologram can be made substantially equal. For this reason, it is possible to prevent the deterioration of the light capture rate due to the difference in NA.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態5を図14を用いて説明する。図14(a)は第3のホログラムの平面図であり、図14(b)は第1から第4のホログラムと対物レンズの側面図を示す図である。本実施の形態は、実施の形態3の第1及び第2のホログラムと第3及び第4のホログラム及び対物レンズを変更するものである。図で第1及び第2のホログラム24、25と第3及び第4のホログラム26、27は透明平行板10上に形成され、すべて体積ホログラムを用いている。対物レンズ28は例えばNAが0.7〜0.75で、波長λ2の光ビームを0.6mmの透明層を通して絞ったときに球面収差が少なくなるように設計されている。
(Embodiment 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14A is a plan view of the third hologram, and FIG. 14B is a side view of the first to fourth holograms and the objective lens. In the present embodiment, the first and second holograms, the third and fourth holograms, and the objective lens of the third embodiment are changed. In the figure, the first and second holograms 24 and 25 and the third and fourth holograms 26 and 27 are formed on the transparent parallel plate 10 and all use volume holograms. The objective lens 28 has an NA of 0.7 to 0.75, for example, and is designed to reduce spherical aberration when a light beam having a wavelength λ2 is narrowed through a transparent layer of 0.6 mm.

第1及び第2のホログラム24、25は波長λ1の青色光を回折し、第3及び第4のホログラム26、27は波長λ3の赤外光を回折する。波長λ2の光ビーム42は第1及び第2のホログラム24、25と第3及び第4のホログラム26、27では回折せずに透過し、ホログラムの影響を受けない。また、波長λ2の光ビーム42はNAが0.6になるよう開口制限(図示せず)されて透明層0.6mmの光ディスク52に収束する。第1及び第2のホログラム24、25は波長λ1の光ビーム41を対物レンズ28により透明層0.1mmの光ディスクを通して絞ったときに球面収差が補正されるような収束光に波面変換され、第1及び第2のホログラム24、25の回折によるレンズ効果と対物レンズ28のNAを組み合わせたときにNAが0.85になるよう構成されている。第3及び第4のホログラム26、27は波長λ3の光ビーム43を対物レンズ28により透明層1.2mmの光ディスクを通して絞ったときに球面収差が補正されるような発散光に波面変換される。   The first and second holograms 24 and 25 diffract blue light having a wavelength λ1, and the third and fourth holograms 26 and 27 diffract infrared light having a wavelength λ3. The light beam 42 having the wavelength λ2 is transmitted without being diffracted by the first and second holograms 24 and 25 and the third and fourth holograms 26 and 27 and is not affected by the hologram. Further, the light beam 42 having the wavelength λ2 is aperture-limited (not shown) so that the NA is 0.6, and converges on the optical disk 52 having a transparent layer of 0.6 mm. The first and second holograms 24 and 25 are wavefront-converted into convergent light so that spherical aberration is corrected when the light beam 41 having the wavelength λ1 is focused through the optical disk having a transparent layer of 0.1 mm by the objective lens 28. When the lens effect by diffraction of the first and second holograms 24 and 25 and the NA of the objective lens 28 are combined, the NA is set to 0.85. The third and fourth holograms 26 and 27 are wavefront-converted into divergent light in which spherical aberration is corrected when the light beam 43 having the wavelength λ3 is focused through the optical disk having a transparent layer of 1.2 mm by the objective lens 28.

第1及び第2のホログラム24、25は屈折率分布がラジアル方向に周期構造又は準周期構造を有している。第1のホログラム24の周期Λ24とフリンジ24aは青色の光ビーム41を中心軸C方向に回折させるよう設定され、フリンジ24aは、その前方が中心方向に傾斜している。第2のホログラム25の周期Λ25とフリンジ25aは平均的な回折角が第1のホログラム24より大きくなるよう設定され、第1のホログラム24で斜めに回折した光ビーム41の光軸を戻すように回折し、収束光となって対物レンズ28に入射する。フリンジ25aは、その前方が外周方向に傾斜している。   The first and second holograms 24 and 25 have a refractive index distribution having a periodic structure or a quasi-periodic structure in the radial direction. The period Λ24 and the fringe 24a of the first hologram 24 are set so as to diffract the blue light beam 41 in the central axis C direction, and the front of the fringe 24a is inclined in the central direction. The period Λ 25 and the fringe 25 a of the second hologram 25 are set so that the average diffraction angle is larger than that of the first hologram 24, so that the optical axis of the light beam 41 obliquely diffracted by the first hologram 24 is returned. The light is diffracted and enters the objective lens 28 as convergent light. The front of the fringe 25a is inclined in the outer peripheral direction.

図14の光ビーム41において、第1のホログラム24の点Oaに入射する光は中心方向に回折し、この回折した光は中心軸Cと交差して第2のホログラム25の点Obに入射する。点Obに入射した回折光は第2のホログラム25で光軸が戻される方向に回折して、対物レンズ28の点Ocに入射し、ここで屈折した光はさらに出射側の点Odで屈折し、光ディスク51を通って点P1に収束する。光ビーム41の最内周の光は、第1のホログラム24の点Oeで回折し、第2のホログラム25の点Ofに入射する。さらに、この回折光は第2のホログラム25で回折して対物レンズ28の点Ogに入射し、ここで屈折してさらに出射側の点Ohで屈折し、光ディスク51を通って点P1に収束する。また、光ビーム41が光ディスク51にNA0.85で入射するときの第1のホログラム24の開口の最外周の光は、第1のホログラム24の点Ojで回折し、第2のホログラム25の点Okに入射する。さらに、この回折光は第2のホログラム25により第1のホログラム24の点Ojと同じ角度で反対方向に回折して、対物レンズ28の点Omと点Onを通って光ディスク51の点P1に収束する。このように、第1のホログラム24の点Ojで回折した最外周の光は、第2のホログラム25の最内周に入射することが望ましい。   In the light beam 41 of FIG. 14, the light incident on the point Oa of the first hologram 24 is diffracted in the central direction, and this diffracted light is incident on the point Ob of the second hologram 25 while intersecting the central axis C. . The diffracted light incident on the point Ob is diffracted in the direction in which the optical axis is returned by the second hologram 25, and incident on the point Oc of the objective lens 28. The light refracted here is further refracted at the point Od on the emission side. Then, the light passes through the optical disc 51 and converges to the point P1. The innermost light of the light beam 41 is diffracted at the point Oe of the first hologram 24 and is incident on the point Of of the second hologram 25. Further, the diffracted light is diffracted by the second hologram 25 and incident on the point Og of the objective lens 28, where it is refracted and further refracted at the point Oh on the exit side, and converges to the point P1 through the optical disc 51. . Further, when the light beam 41 is incident on the optical disk 51 at NA 0.85, the light at the outermost periphery of the opening of the first hologram 24 is diffracted at the point Oj of the first hologram 24, and the point of the second hologram 25. Incident to Ok. Further, the diffracted light is diffracted by the second hologram 25 in the opposite direction at the same angle as the point Oj of the first hologram 24, and converges to the point P1 of the optical disc 51 through the point Om and the point On of the objective lens 28. To do. Thus, it is desirable that the light at the outermost periphery diffracted at the point Oj of the first hologram 24 is incident on the innermost periphery of the second hologram 25.

第2のホログラム25で回折した光ビーム41は球面収差を補正する収束光になるよう設計されている。例えば周期Λ24とフリンジ24aを一定にして、周期Λ25を中心部から外周部に向かって徐々に細かくし、フリンジ25aの傾斜角φを中心部から外周部に向かって徐々に小さくすることにより構成できるし、周期Λ24とフリンジ24a及び周期Λ25とフリンジ25aの両方変化させても構成できる。   The light beam 41 diffracted by the second hologram 25 is designed to be convergent light that corrects spherical aberration. For example, the period Λ24 and the fringe 24a can be made constant, the period Λ25 can be gradually made finer from the central part toward the outer peripheral part, and the inclination angle φ of the fringe 25a can be made gradually smaller from the central part toward the outer peripheral part. However, it can also be configured by changing both the period Λ24 and the fringe 24a and the period Λ25 and the fringe 25a.

また、波長変化に対する回折効率の変化は実施の形態1と同様であり、半導体レーザの波長のばらつきが±5nm程度であれば、2〜3%程度の変化に収まる。さらに、波長λ1と波長λ2は250nm程度の波長差があるため、第1及び第2のホログラム24、25は波長λ1の青色光は回折するが波長λ2の赤色光は回折することなく十分に波長選択性を持たせることができる。   The change in diffraction efficiency with respect to the change in wavelength is the same as that in the first embodiment. If the variation of the wavelength of the semiconductor laser is about ± 5 nm, the change is within about 2-3%. Further, since the wavelength λ1 and the wavelength λ2 have a wavelength difference of about 250 nm, the first and second holograms 24 and 25 diffract the blue light having the wavelength λ1 but the red light having the wavelength λ2 is sufficiently diffracted without being diffracted. Selectivity can be given.

さらに、波長変化があっても本実施の形態では、実施の形態1同様に第1のホログラム24の光軸の変化分が、第2のホログラム25からの回折光の光軸の変化分と互いに相殺される方向にあり、波長が変化しても第2のホログラム25から出射する収束光は波長変動の影響が相殺されて、0.1mmの透明層を通して絞った場合の球面収差はほとんど増加しない。   Furthermore, even if there is a wavelength change, in the present embodiment, the change in the optical axis of the first hologram 24 is the same as the change in the optical axis of the diffracted light from the second hologram 25 as in the first embodiment. Even if the wavelength is changed, the convergent light emitted from the second hologram 25 is canceled out by the influence of the wavelength fluctuation, and the spherical aberration when the light is squeezed through the transparent layer of 0.1 mm hardly increases even if the wavelength is changed. .

一方、第3及び第4のホログラム26、27は、実施の形態3の第3及び第4のホログラム3、4と同様な働きをし、光ビーム43を対物レンズ28により透明層1.2mmの光ディスクを通して絞ったときに球面収差が補正される。しかし、実施の形態3とは対物レンズが異なるため補正する球面収差が異なっている。つまり、実施の形態1の対物レンズ15は透明層0.1mmに最適化され、本実施の形態の対物レンズ28は透明層0.6mmに最適化されているため、本実施の形態では第3及び第4のホログラム26、27の補正すべき収差量は少なくなる。よって、第3及び第4のホログラム26、27の屈折率分布層の周期及びフリンジの変化量が少なくなり、製造誤差、設定誤差に強くなる。また、対物レンズ28のNAは実施の形態3の対物レンズ15のNAより小さくなり、製造公差が拡大して歩留まりが向上し、コスト低減を図ることができる。このように、本実施の形態では、対物レンズの最適な透明層の厚みを、3種類の光ディスクの中間に合わせることにより、補正すべき球面収差の最大値を減らすことができ、より製造しやすい構成にすることができる。   On the other hand, the third and fourth holograms 26 and 27 function in the same manner as the third and fourth holograms 3 and 4 of the third embodiment. Spherical aberration is corrected when squeezing through the optical disc. However, since the objective lens is different from that of the third embodiment, the spherical aberration to be corrected is different. That is, the objective lens 15 according to the first embodiment is optimized for the transparent layer of 0.1 mm, and the objective lens 28 according to the present embodiment is optimized for the transparent layer of 0.6 mm. In addition, the amount of aberration to be corrected in the fourth holograms 26 and 27 is reduced. Therefore, the period and fringe change amount of the refractive index distribution layers of the third and fourth holograms 26 and 27 are reduced, and the manufacturing error and the setting error are strong. Further, the NA of the objective lens 28 is smaller than the NA of the objective lens 15 of the third embodiment, so that the manufacturing tolerance is increased, the yield is improved, and the cost can be reduced. As described above, in the present embodiment, the optimum value of the transparent layer of the objective lens is adjusted to the middle of the three types of optical discs, so that the maximum value of spherical aberration to be corrected can be reduced, and it is easier to manufacture. Can be configured.

以上のように本実施形態では、波長λ2の赤色光が厚み0.6mmの透明層を通して収束したときに球面収差が少なくなるように設計された対物レンズ28を用いて、波長λ1の青色光が厚み0.1mmの透明層を通して収束するときに対物レンズ28で発生する球面収差を第1及び第2のホログラム24、25で補正し、波長λ3の赤外光が厚み1.2mmの透明層を通して収束するときに対物レンズ28で発生する球面収差を第3及び第4のホログラム26、27で補正することにより、厚みの異なる3つの透明層に対応した光ヘッドを作ることができる。   As described above, in the present embodiment, the blue light having the wavelength λ1 is generated using the objective lens 28 designed to reduce the spherical aberration when the red light having the wavelength λ2 is converged through the transparent layer having a thickness of 0.6 mm. The spherical aberration generated in the objective lens 28 when converging through the transparent layer having a thickness of 0.1 mm is corrected by the first and second holograms 24 and 25, and infrared light having a wavelength λ3 passes through the transparent layer having a thickness of 1.2 mm. By correcting the spherical aberration generated in the objective lens 28 at the time of convergence by the third and fourth holograms 26 and 27, an optical head corresponding to three transparent layers having different thicknesses can be produced.

さらに、本実施の形態においても実施の形態4のように、第1及び第2のホログラムの周期とフリンジの傾斜角と、第3及び第4のホログラムの周期とフリンジの傾斜角を設定することにより、開口数NA1で波長λ1の光ビーム41が第1のホログラムに入射するときの光束径と、開口数NA2で波長λ2の光ビーム42が第1のホログラムに入射するときの光束径及び、開口数NA3で波長λ3の光ビーム43が第1のホログラムに入射する光束径をほぼ同等にすることができる。このため、NAの違いによる光の取り込み率の劣化を防ぐことができる。   Further, also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the period of the first and second holograms and the inclination angle of the fringe, and the period of the third and fourth holograms and the inclination angle of the fringe are set. Thus, the light beam diameter when the light beam 41 having the numerical aperture NA1 and the wavelength λ1 is incident on the first hologram, the light beam diameter when the light beam 42 having the numerical aperture NA2 and the wavelength λ2 is incident on the first hologram, and The diameters of the light beams 43 having the numerical aperture NA3 and the wavelength λ3 incident on the first hologram can be made substantially equal. For this reason, it is possible to prevent the deterioration of the light capture rate due to the difference in NA.

本発明では、上記の構成により、異種ディスクの互換を実現でき、波長の変化に対しても、安定に情報の再生や記録を行うことができる。また、第1のホログラムに入射する各光ビームの直径をほぼ同等になるよう構成することによりNAの差による光を取り込み率の劣化を防ぐことができる。したがって、体積ホログラムを用いることで、異種ディスクの互換と光の取り込み率の課題を一挙に解決することができるという顕著な効果を有する。   In the present invention, with the above configuration, compatibility between different types of discs can be realized, and information can be stably reproduced and recorded even when the wavelength changes. In addition, by configuring the diameters of the light beams incident on the first hologram to be approximately equal, it is possible to prevent deterioration in the rate of capturing light due to the difference in NA. Therefore, the use of the volume hologram has a remarkable effect that the problems of compatibility between different types of disks and the light capture rate can be solved at once.

ここで重要な点は、体積ホログラムを用いて、1つの波長に作用し、他の2つの波長には作用しない波長選択性をもったホログラムを実現し、回折効率が大きくなるよう構成してレンズ作用を持たせ互換をとるところにある。このため、それ以外に説明する構成、例えばビームスプリッターや検出レンズ、検出ホログラムは必須のものではなく、望ましい構成としてそれぞれ効果を有するものの、それ以外の構成も適宜使用可能である。第1から第5の実施形態おいて、3ビーム格子(回折素子)を導入することによりトラッキングエラー信号をよく知られたディファレンシャルプッシュプル(DPP)法によって検出することも可能である。また、アナモフィックプリズムやビーム整形レンズを用いて青色レーザからの楕円形状の光分布を円形状に変換する構成を設けることにより遠視野像を光軸を中心に点対称形に近い強度分布に近づけることができ、光の利用効率の向上を図ることができる。   The important point here is that a volume hologram is used to realize a hologram with wavelength selectivity that acts on one wavelength and does not act on the other two wavelengths, and is configured to increase diffraction efficiency. It has a function and is compatible. For this reason, other configurations such as a beam splitter, a detection lens, and a detection hologram are not essential, and each has an effect as a desirable configuration, but other configurations can be used as appropriate. In the first to fifth embodiments, a tracking error signal can be detected by a well-known differential push-pull (DPP) method by introducing a three-beam grating (diffraction element). In addition, by providing a configuration that converts an elliptical light distribution from a blue laser into a circular shape using an anamorphic prism or beam shaping lens, the far-field image is brought closer to a point-symmetric intensity distribution around the optical axis. Thus, the light use efficiency can be improved.

また、図1又は図10のコリメートレンズ14を光軸方向(図の矢印方向)へ動かすことにより光ビームの平行度を変化させることも有効である。透明層の厚さ誤差や、光ディスク51が2層ディスクの場合に層間厚さに起因する透明層の厚みさがあると球面収差が発生するが、コリメータ14を光軸方向に動かすことによってその球面収差を補正することができる。このように、コリメータ14を動かすことによる球面収差の補正は、光ディスクに対する収束光のNAが0.85の場合に数100mλ程度可能であり、±30μmの透明層の厚みさを補正することもできる。しかし、透明層の厚み0.1mmに対応した対物レンズ15を用いて、DVDやCDの球面収差を補正する能力は無く、本実施形態のような波面変換が必要である。   It is also effective to change the parallelism of the light beam by moving the collimating lens 14 shown in FIG. 1 or 10 in the optical axis direction (arrow direction in the figure). Spherical aberration occurs when there is a thickness error of the transparent layer, or when the optical disk 51 is a two-layer disk, and the thickness of the transparent layer is caused by the interlayer thickness. Aberration can be corrected. As described above, the spherical aberration can be corrected by moving the collimator 14 when the NA of the convergent light with respect to the optical disk is 0.85, and the thickness of the transparent layer of ± 30 μm can be corrected. . However, there is no ability to correct spherical aberration of DVD or CD using the objective lens 15 corresponding to the transparent layer thickness of 0.1 mm, and wavefront conversion as in this embodiment is necessary.

(実施の形態6)
本発明の光ヘッドを用いた光情報装置の実施の形態を、図15に示す。図15において光ディスク51は、ターンテーブル84に乗せられ、モータ83によって回転される。第1から実施の形態4に示した光ヘッド81は、光ディスク51の所望の情報の存在するトラックのところまで、光ヘッドの駆動装置80によって移送される。
(Embodiment 6)
An embodiment of an optical information device using the optical head of the present invention is shown in FIG. In FIG. 15, the optical disk 51 is placed on a turntable 84 and rotated by a motor 83. The optical head 81 shown in the first to fourth embodiments is transported by the optical head driving device 80 to a track on the optical disk 51 where desired information exists.

光ヘッド81は、光ディスク51との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路82へ送る。電気回路82はこの信号に対応して、光ヘッド81へ、対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号によって、光ヘッド81は、光ディスク51に対してフォーカス制御とトラッキング制御とを行い、光ヘッド81によって、情報の読み出し、書き込み又は消去を行う。   The optical head 81 sends a focus error signal and a tracking error signal to the electric circuit 82 in accordance with the positional relationship with the optical disc 51. In response to this signal, the electric circuit 82 sends a signal for finely moving the objective lens to the optical head 81. In response to this signal, the optical head 81 performs focus control and tracking control on the optical disc 51, and the optical head 81 reads, writes, or erases information.

以上の説明は、搭載する光ディスクを光ディスク51より透明層の厚い光ディスク52、53に交換しても同様である。本実施の形態の光情報装置は、光ヘッドとして、前記本発明の光ヘッドを用いるので、1つの光ヘッドにより、記録密度の異なる複数の光ディスクに対応することができる。   The above description is the same even if the optical disk to be mounted is replaced with the optical disks 52 and 53 having a thicker transparent layer than the optical disk 51. Since the optical information apparatus of the present embodiment uses the optical head of the present invention as an optical head, a single optical head can handle a plurality of optical disks having different recording densities.

(実施の形態7)
本実施の形態は、前記実施の形態5に係る光情報装置86を具備したコンピュータの実施の形態である。図16は、本実施の形態に係るコンピュータの斜視図である。
(Embodiment 7)
The present embodiment is an embodiment of a computer provided with the optical information device 86 according to the fifth embodiment. FIG. 16 is a perspective view of a computer according to the present embodiment.

本図に示したコンピュータ88は、実施の形態6に係る光情報装置86と、情報の入力を行うためのキーボード90とマウス91などの入力装置と、入力装置から入力された情報や、光情報装置86から読み出した情報などに基づいて演算を行う中央演算装置(CPU)などの演算装置87と、演算装置87によって演算された結果などの情報を表示するブラウン管や液晶表示装置、プリンターなどの出力装置89とを備えている。   The computer 88 shown in the figure includes an optical information device 86 according to the sixth embodiment, an input device such as a keyboard 90 and a mouse 91 for inputting information, information input from the input device, and optical information. An arithmetic unit 87 such as a central processing unit (CPU) that performs an operation based on information read from the device 86, and an output of a cathode ray tube, a liquid crystal display device, a printer, or the like that displays information such as a result calculated by the arithmetic unit 87 Device 89.

本実施の形態に係るコンピュータは、前記実施の形態5に係る光情報装置86を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。   The computer according to the present embodiment includes the optical information device 86 according to the fifth embodiment, and can record or reproduce different types of optical discs stably, so that it can be used for a wide range of applications.

(実施の形態8)
本実施の形態は、前記実施の形態5に係る光情報装置86を具備した光情報媒体レコーダーの実施の形態である。図17は、本実施の形態に係る光ディスクレコーダーの斜視図である。
(Embodiment 8)
The present embodiment is an embodiment of an optical information medium recorder provided with the optical information device 86 according to the fifth embodiment. FIG. 17 is a perspective view of the optical disc recorder according to the present embodiment.

本図に示した光ディスクレコーダー94は、実施の形態5に係る光情報装置86と、画像情報を光情報装置86によって光ディスクへ記録する情報に変換する画像から情報への変換装置93(例えばエンコーダー)を備えている。   The optical disk recorder 94 shown in this figure includes an optical information device 86 according to Embodiment 5 and an image-to-information conversion device 93 (for example, an encoder) that converts image information into information to be recorded on an optical disk by the optical information device 86. It has.

光情報装置86から得られる情報信号を画像に変換する情報から画像への変換装置92(デコーダー)も有することが望ましい。この構成によれば、既に記録した部分を再生することも可能となる。さらに、情報を表示するブラウン管、液晶表示装置又はプリンターなどの出力装置89を備えてもよい。   It is also desirable to have an information-to-image conversion device 92 (decoder) that converts an information signal obtained from the optical information device 86 into an image. According to this configuration, it is possible to reproduce the already recorded portion. Further, an output device 89 such as a cathode ray tube, a liquid crystal display device, or a printer for displaying information may be provided.

本実施の形態に係る光ディスクレコーダーは、前記実施の形態5に係る光情報装置86を具備しており、異なる種類の光ディスクを安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる。   The optical disc recorder according to the present embodiment includes the optical information device 86 according to the fifth embodiment, and can record or reproduce different types of optical discs stably, so that it can be used for a wide range of applications.

以上のように、本発明によれば、異なる種類の光ディスクの互換再生や互換記録を1つの対物レンズを用いて実現し、光ディスクが異なっても光の伝達効率が確保でき、替え時などの波長変化に際して球面収差の発生を抑制して、安定した情報の再生又は記録ができる。よって、この応用機器である、光ヘッド、光情報装置、コンピュータ、光情報媒体レコーダーなどに有用である。   As described above, according to the present invention, compatible reproduction and recording of different types of optical disks can be realized by using one objective lens, and light transmission efficiency can be ensured even if the optical disks are different. Stable information can be reproduced or recorded by suppressing the occurrence of spherical aberration when changing. Therefore, it is useful for this application equipment, such as an optical head, an optical information device, a computer, an optical information medium recorder, and the like.

本発明の実施の形態1における光ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図1 is a side view showing a basic configuration of an optical head and a state of light propagation in Embodiment 1 of the present invention. (a)本発明の実施の形態1の光ヘッドにおけホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態1の光ヘッドにおけるホログラムと対物レンズの側面図(A) Plan view of hologram in optical head of embodiment 1 of the present invention (b) Side view of hologram and objective lens in optical head of embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1の光ヘッドにおけるホログラムの詳細を示す拡大図FIG. 4 is an enlarged view showing details of a hologram in the optical head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1の光ヘッドにおけるホログラムの波長ずれと1次回折光の関係を示す図The figure which shows the relationship between the wavelength shift of the hologram in the optical head of Embodiment 1 of this invention, and 1st-order diffracted light. 本発明の実施の形態1の光ヘッドにおいて入射光が波長変動したときのホログラムの回折光の振る舞いの様子を示す図The figure which shows the mode of the diffraction light of a hologram when incident light carries out wavelength fluctuation | variation in the optical head of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の光ヘッドにおいて波長ずれが生じたときの収差量の変化を示す図The figure which shows the change of the amount of aberrations when wavelength shift arises in the optical head of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の光ヘッドにおけるホログラムの1次回折効率と屈折率変化量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the 1st-order diffraction efficiency of a hologram in the optical head of Embodiment 1 of this invention, and refractive index variation | change_quantity. (a)本発明の実施の形態1の光ヘッドにおる開口制限したホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態1の光ヘッドにおける開口制限したホログラムと対物レンズの側面図(A) A plan view of an aperture-limited hologram in the optical head according to the first embodiment of the present invention. (B) A side view of the aperture-limited hologram and objective lens in the optical head according to the first embodiment of the present invention. (a)本発明の実施の形態2の光ヘッドにおけるホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態2の光ヘッドにおけるホログラムと対物レンズの側面図(A) Plan view of hologram in optical head of embodiment 2 of the present invention (b) Side view of hologram and objective lens in optical head of embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3における光ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図Side view showing a basic configuration of an optical head and a state of light propagation in Embodiment 3 of the present invention. (a)本発明の実施の形態3の光ヘッドにおけるホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態3の光ヘッドにおけるホログラムと対物レンズの側面図(A) Plan view of hologram in optical head of embodiment 3 of the present invention (b) Side view of hologram and objective lens in optical head of embodiment 3 of the present invention (a)本発明の実施の形態3の光ヘッドにおる開口制限したホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態3の光ヘッドにおける開口制限したホログラムと対物レンズの側面図(A) Top view of aperture-limited hologram in optical head of Embodiment 3 of the present invention (b) Side view of aperture-limited hologram and objective lens in optical head of Embodiment 3 of the present invention (a)本発明の実施の形態4の光ヘッドにおけるホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態4の光ヘッドにおけるホログラムと対物レンズの側面図(A) Plan view of hologram in optical head of embodiment 4 of the present invention (b) Side view of hologram and objective lens in optical head of embodiment 4 of the present invention (a)本発明の実施の形態5の光ヘッドにおけるホログラムの平面図(b)本発明の実施の形態5の光ヘッドにおけるホログラムと対物レンズの側面図(A) Plan view of hologram in optical head of embodiment 5 of the present invention (b) Side view of hologram and objective lens in optical head of embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態5における光情報装置の概略断面図Schematic sectional view of an optical information device in Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態6におけるコンピュータの概略斜視図Schematic perspective view of a computer according to Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態7における光ディスクレコーダーの概略斜視図Schematic perspective view of the optical disk recorder in Embodiment 7 of the present invention 従来の光ヘッドの一例の概略断面図Schematic sectional view of an example of a conventional optical head (a)従来の光ヘッドの波長選択位相板の平面図(b)従来の光ヘッドの波長選択位相板の断面図(A) Plan view of wavelength selection phase plate of conventional optical head (b) Cross section of wavelength selection phase plate of conventional optical head 従来の光ヘッドの他の一例の概略断面図Schematic sectional view of another example of a conventional optical head

符号の説明Explanation of symbols

1,5,6,24 第1のホログラム
2,7,25 第2のホログラム
3,8,26 第3のホログラム
4,9,27 第4のホログラム
10 透明平行板
11 青色レーザ
12 赤色レーザ
13 赤外レーザ
14 コリメートレンズ
15,28 対物レンズ
16 鏡筒
17,18,30,31,32 ビームスプリッター
17a,18a,30a 光学多層膜
19,33 波長板
20 検出レンズ
21 光検出器
41,42,43 光ビーム
51,52,53 光ディスク
80 光ヘッドの駆動装置
81 光ヘッド
82 電気回路
83 モータ
84 ターンテーブル
86 光情報装置
87 演算装置
88 コンピュータ
90,91 入力装置
92 デコーダー
93 エンコーダー
89 出力装置
94 光ディスクレコーダー
1, 5, 6, 24 First hologram 2, 7, 25 Second hologram 3, 8, 26 Third hologram 4, 9, 27 Fourth hologram 10 Transparent parallel plate 11 Blue laser 12 Red laser 13 Red Outer laser 14 Collimating lens 15, 28 Objective lens 16 Lens tube 17, 18, 30, 31, 32 Beam splitter 17a, 18a, 30a Optical multilayer film 19, 33 Wavelength plate 20 Detection lens 21 Photo detector 41, 42, 43 Light Beam 51, 52, 53 Optical disc 80 Optical head drive device 81 Optical head 82 Electrical circuit 83 Motor 84 Turntable 86 Optical information device 87 Arithmetic device 88 Computer 90, 91 Input device 92 Decoder 93 Encoder 89 Output device 94 Optical disc recorder

Claims (32)

波長λ2の光を回折する第1及び第2のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光が厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光が厚みt2の透明層を通して収束されることを特徴とする光学レンズ。 First and second holograms that diffract light of wavelength λ2 and a refractive lens are provided, light of wavelength λ1 is converged through a transparent layer of thickness t1, and light of wavelength λ2 is converged through a transparent layer of thickness t2. An optical lens characterized by the above. 波長λ2の光を回折する第1及び第2のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光が第1及び第2のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束されることを特徴とする光学レンズ。 First and second holograms that diffract light of wavelength λ2 and a refractive lens are provided, and light of wavelength λ1 enters the refractive lens through the first and second holograms, and passes through a transparent layer of thickness t1. The converged light of wavelength λ2 is incident on the first hologram, at least part of the optical axis of the diffracted light of the first hologram intersects and is incident on the second hologram, and the diffracted light of the second hologram is An optical lens that is incident on a refractive lens and converges through a transparent layer having a thickness t2. 前記波長λ2の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射する請求項1または2に記載の光学レンズ。 3. The optical lens according to claim 1, wherein the light with the wavelength λ <b> 2 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become divergent light and is incident on the refractive lens. 前記波長λ2の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にある請求項1から3のいずれか1項に記載のいずれかの光学レンズ。 4. The apparatus according to claim 1, wherein a change in the diffraction angle of the first hologram due to a change in wavelength of the light having the wavelength λ <b> 2 and a change in the diffraction angle of the second hologram are offset. 5. One of the optical lenses. 前記第1のホログラムに入射する波長λ2の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射する請求項1から4のいずれか1項に記載の光学レンズ。 5. The light according to claim 1, wherein the light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ <b> 2 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram and is incident on the innermost periphery of the second hologram. The optical lens described in 1. 前記波長λ2の光が第1のホログラムに直径D1で入射し、第1のホログラムの回折光が第2のホログラムに直径D2で入射するとき、D1>D2となるよう構成した請求項1から5のいずれか1項に記載の光学レンズ。 6. The structure according to claim 1, wherein when the light having the wavelength λ <b> 2 enters the first hologram with a diameter D <b> 1 and the diffracted light of the first hologram enters the second hologram with a diameter D <b> 2, D <b> 1> D <b> 2. The optical lens according to any one of the above. 前記第1及び第2のホログラムが、屈折率分布を有する体積ホログラムである請求項1から6のいずれかに記載の光学レンズ。 The optical lens according to claim 1, wherein the first and second holograms are volume holograms having a refractive index distribution. 前記第1のホログラムを透明平行板の一方の面に、前記第2のホログラムを前記透明平行板の他方の面に形成した請求項1から7のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The optical lens according to any one of claims 1 to 7, wherein the first hologram is formed on one surface of a transparent parallel plate, and the second hologram is formed on the other surface of the transparent parallel plate. 前記波長λ1の光が厚みt1の透明層を通して収束される開口数をNA1、波長λ2の光が厚みt2の透明層を通して収束される開口数をNA2とすると、t1<t2であり、かつNA1>NA2である請求項1から8のいずれかに記載の光学レンズ。 If NA1 is the numerical aperture at which the light of wavelength λ1 is converged through the transparent layer having the thickness t1, and NA2 is the numerical aperture at which the light of wavelength λ2 is converged through the transparent layer having the thickness t2, then t1 <t2 and NA1> The optical lens according to claim 1, wherein the optical lens is NA2. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光学レンズと、波長λ1の光を出射する第1の光源と、波長λ2の光を出射する第2の光源と、光情報媒体の記録面で反射した光を受けてその光量に応じて電気信号を取り出す光検出部とを備え、
前記光学レンズは、前記第1の光源からの第1の光ビームを厚みt1の透明層を通して第1の光情報媒体の記録面に収束し、前記第2の光源からの第2の光ビームを厚みt2の透明層を通して第2の光情報媒体の記録面に収束し、t1<t2であることを特徴とする光ヘッド。
10. The optical lens according to claim 1, a first light source that emits light having a wavelength λ1, a second light source that emits light having a wavelength λ2, and recording of an optical information medium A light detection unit that receives light reflected by the surface and extracts an electrical signal according to the amount of light;
The optical lens focuses the first light beam from the first light source on the recording surface of the first optical information medium through the transparent layer having a thickness of t1, and the second light beam from the second light source. An optical head characterized in that it converges on the recording surface of the second optical information medium through a transparent layer having a thickness t2, and t1 <t2.
前記波長λ1の光の波長が405nm近傍であり、前記波長λ2の光の波長が650nm近傍である請求項1から9いずれか1項に記載の光学レンズとそれを用いた請求項10記載の光ヘッド。 11. The optical lens according to claim 1, wherein the wavelength of the light having the wavelength λ <b> 1 is in the vicinity of 405 nm, and the wavelength of the light having the wavelength λ <b> 2 is in the vicinity of 650 nm. head. 前記透明層の厚みt1が略0.1mmであり、前記透明層の厚みt2が略0.6mmである請求項1から9いずれか1項に記載の光学レンズとそれを用いた請求項10または11に記載の光ヘッド。 10. The optical lens according to claim 1, wherein a thickness t <b> 1 of the transparent layer is approximately 0.1 mm, and a thickness t <b> 2 of the transparent layer is approximately 0.6 mm. 11. An optical head according to 11. 波長λ2の光を回折する第1及び第2のホログラムと波長λ3の光を回折する第3及び第4のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光が厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光が厚みt2の透明層を通して収束され、波長λ3の光が厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする光学レンズ。 The first and second holograms for diffracting the light of wavelength λ2, the third and fourth holograms for diffracting the light of wavelength λ3, and a refractive lens are provided, and the light of wavelength λ1 is converged through the transparent layer of thickness t1. The optical lens is characterized in that light having a wavelength λ2 is converged through a transparent layer having a thickness t2, and light having a wavelength λ3 is converged through a transparent layer having a thickness t3. 波長λ2の光を回折する第1及び第2のホログラムと波長λ3の光を回折する第3及び第4のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ1の光が第1から第4のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ2の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束され、波長λ3の光が第3のホログラムに入射し、第3のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第4のホログラムに入射し、第4のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする光学レンズ。 First and second holograms for diffracting light of wavelength λ2, third and fourth holograms for diffracting light of wavelength λ3, and refractive lenses are provided, and light of wavelength λ1 passes through the first to fourth holograms. , Is incident on the refractive lens, is converged through a transparent layer having a thickness t1, light having a wavelength λ2 is incident on the first hologram, and at least a part of the optical axes of the diffracted light of the first hologram intersect with each other. 2 is incident on the second hologram, the diffracted light of the second hologram is incident on the refractive lens, is converged through the transparent layer of thickness t2, the light of wavelength λ3 is incident on the third hologram, and the diffraction of the third hologram An optical system characterized in that at least a part of the optical axes of light intersect and enter the fourth hologram, and the diffracted light of the fourth hologram enters the refractive lens and is converged through a transparent layer having a thickness t3. lens. 波長λ2の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射し、前記波長λ3の光は第3のホログラムと第4のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射する請求項13または14に記載の光学レンズ。 The light of wavelength λ2 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become divergent light and enters the refractive lens, and the light of wavelength λ3 is diffracted by the third hologram and the fourth hologram to diverge light The optical lens according to claim 13 or 14, which enters the refractive lens. 前記波長λ2の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあり、前記波長λ3の光の波長変化による第3のホログラムの回折角の変化分と、第4のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にある請求項13から15のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The amount of change in the diffraction angle of the first hologram due to the change in wavelength of the light with wavelength λ2 and the amount of change in the diffraction angle of the second hologram cancel each other. 16. The optical lens according to claim 13, wherein the change amount of the diffraction angle of the hologram and the change amount of the diffraction angle of the fourth hologram cancel each other. 前記第1のホログラムに入射する波長λ2の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射し、第3のホログラムに入射する波長λ3の光の開口の最外周の光が、第3のホログラムで回折して第4のホログラムの最内周に入射する請求項13から16のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The light at the outermost periphery of the light aperture having the wavelength λ2 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram, is incident on the innermost periphery of the second hologram, and is incident on the third hologram. The optical lens according to any one of claims 13 to 16, wherein light at the outermost periphery of the aperture of the light is diffracted by the third hologram and enters the innermost periphery of the fourth hologram. 前記波長λ2の光が第1のホログラムに直径D1で入射し、第1のホログラムの回折光が第2のホログラムに直径D2で入射し、前記波長λ3の光が第3のホログラムに直径D3で入射し、第3のホログラムの回折光が第4のホログラムに直径D4で入射するとき、D1>D2及びまたはD3>D4になるよう構成した請求項13から17のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The light of wavelength λ2 enters the first hologram with a diameter D1, the diffracted light of the first hologram enters the second hologram with a diameter D2, and the light of wavelength λ3 enters the third hologram with a diameter D3. The optical system according to any one of claims 13 to 17, wherein the optical system is configured such that D1> D2 and / or D3> D4 when incident and diffracted light of the third hologram is incident on the fourth hologram with a diameter D4. lens. 波長λ1の光を回折する第1及び第2のホログラムと波長λ3の光を回折する第3及び第4のホログラムと屈折型レンズとを備え、波長λ2の光が第1から第4のホログラムを通して、前記屈折型レンズに入射し、厚みt2の透明層を通して収束され、波長λ1の光が第1のホログラムに入射し、第1のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第2のホログラムに入射し、第2のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt1の透明層を通して収束され、波長λ3の光が第3のホログラムに入射し、第3のホログラムの回折光の光軸の少なくとも一部が交差して第4のホログラムに入射し、第4のホログラムの回折光が屈折型レンズに入射し、厚みt3の透明層を通して収束されることを特徴とする光学レンズ。 First and second holograms for diffracting light of wavelength λ1, third and fourth holograms for diffracting light of wavelength λ3, and refractive lenses are provided, and light of wavelength λ2 passes through the first to fourth holograms. , Is incident on the refractive lens, is converged through a transparent layer having a thickness t2, light having a wavelength λ1 is incident on the first hologram, and at least a part of the optical axis of the diffracted light of the first hologram intersects with the first hologram. 2 is incident on the hologram 2, the diffracted light of the second hologram is incident on the refractive lens, is converged through the transparent layer of thickness t1, the light of wavelength λ3 is incident on the third hologram, and the diffraction of the third hologram An optical system characterized in that at least a part of the optical axes of light intersect and enter the fourth hologram, and the diffracted light of the fourth hologram enters the refractive lens and is converged through a transparent layer having a thickness t3. lens. 波長λ1の光は第1のホログラムと第2のホログラムにより回折して収束光となり前記屈折型レンズに入射し、前記波長λ3の光は第3のホログラムと第4のホログラムにより回折して発散光となり前記屈折型レンズに入射する請求項19に記載の光学レンズ。 The light of wavelength λ1 is diffracted by the first hologram and the second hologram to become convergent light, and enters the refractive lens, and the light of wavelength λ3 is diffracted by the third hologram and the fourth hologram to diverge light. The optical lens according to claim 19, which enters the refractive lens. 前記波長λ1の光の波長変化による第1のホログラムの回折角の変化分と、第2のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にあり、前記波長λ3の光の波長変化による第3のホログラムの回折角の変化分と、第4のホログラムの回折角の変化分が相殺される方向にある請求項19または20に記載の光学レンズ。 The amount of change in the diffraction angle of the first hologram due to the change in wavelength of the light with wavelength λ1 and the amount of change in the diffraction angle of the second hologram cancel each other. 21. The optical lens according to claim 19 or 20, wherein a change in the diffraction angle of the hologram and a change in the diffraction angle of the fourth hologram are offset. 前記第1のホログラムに入射する波長λ1の光の開口の最外周の光が、第1のホログラムで回折して第2のホログラムの最内周に入射し、第3のホログラムに入射する波長λ3の光の開口の最外周の光が、第3のホログラムで回折して第4のホログラムの最内周に入射する請求項19から21のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The light at the outermost periphery of the light having the wavelength λ1 incident on the first hologram is diffracted by the first hologram, is incident on the innermost periphery of the second hologram, and is incident on the third hologram. The optical lens according to any one of claims 19 to 21, wherein light at the outermost periphery of the aperture of the light is diffracted by the third hologram and incident on the innermost periphery of the fourth hologram. 前記波長λ1の光が第1のホログラムに直径D1で入射し、第1のホログラムの回折光が第2のホログラムに直径D2で入射し、前記波長λ3の光が第3のホログラムに直径D3で入射し、第3のホログラムの回折光が第4のホログラムに直径D4で入射するとき、D1<D2及びまたはD3>D4になるよう構成した請求項19から22のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The light of wavelength λ1 is incident on the first hologram with a diameter D1, the diffracted light of the first hologram is incident on the second hologram with a diameter D2, and the light of wavelength λ3 is incident on the third hologram with a diameter D3. The optical system according to any one of claims 19 to 22, wherein the optical system is configured so that D1 <D2 and / or D3> D4 when incident and diffracted light of the third hologram enters the fourth hologram with a diameter D4. lens. 前記第1から第4のホログラムが、屈折率分布を有する体積ホログラムである請求項13から23のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The optical lens according to any one of claims 13 to 23, wherein the first to fourth holograms are volume holograms having a refractive index distribution. 前記第1と第3のホログラムを透明平行板の一方の面に、前記第2と第4のホログラムを前記透明平行板の他方の面に形成した請求項13から24のいずれか1項に記載の光学レンズ。 The first and third holograms are formed on one surface of a transparent parallel plate, and the second and fourth holograms are formed on the other surface of the transparent parallel plate. Optical lens. 波長λ1の光が厚みt1の透明層を通して収束される開口数をNA1、波長λ2の光が厚みt2の透明層を通して収束される開口数をNA2、波長λ3の光が厚みt3の透明層を通して収束される開口数をNA3とすると、t1<t2<t3であり、かつNA1>NA2>NA3である請求項13から25のいずれか1項に記載の光学レンズ。 NA1 is the numerical aperture at which light of wavelength λ1 is converged through a transparent layer of thickness t1, NA2 is the numerical aperture of light at which wavelength λ2 is converged through the transparent layer of thickness t2, and light of wavelength λ3 is converged through the transparent layer of thickness t3. The optical lens according to any one of claims 13 to 25, wherein t1 <t2 <t3 and NA1> NA2> NA3, where NA3 is a numerical aperture. 請求項13から請求項26のいずれか1項に記載の光学レンズと、波長λ1の光を出射する第1の光源と、波長λ2の光を出射する第2の光源と、波長λ3の光を出射する第3の光源と、光情報媒体の記録面で反射した光を受けてその光量に応じて電気信号を取り出す光検出部とを備え、
前記光学レンズは、前記第1の光源からの第1の光ビームを厚みt1の透明層を通して第1の光情報媒体の記録面に収束し、前記第2の光源からの第2の光ビームを厚みt2の透明層を通して第2の光情報媒体の記録面に収束し、第3の光源からの第3の光ビームを厚みt3の透明層を通して第3の光情報媒体の記録面に収束し、t1<t2<t3であることを特徴とする光ヘッド。
The optical lens according to any one of claims 13 to 26, a first light source that emits light of wavelength λ1, a second light source that emits light of wavelength λ2, and light of wavelength λ3. A third light source that emits light, and a light detection unit that receives light reflected by the recording surface of the optical information medium and extracts an electric signal according to the amount of light,
The optical lens focuses the first light beam from the first light source on the recording surface of the first optical information medium through the transparent layer having a thickness of t1, and the second light beam from the second light source. The third optical beam from the third light source converges on the recording surface of the third optical information medium through the transparent layer of thickness t3, and converges on the recording surface of the second optical information medium through the transparent layer of thickness t2. An optical head, wherein t1 <t2 <t3.
前記波長λ1の光の波長が405nm近傍であり、前記波長λ2の光の波長が650nm近傍であり、前記波長λ3の光の波長が780nm近傍である請求項13から26のいずれかに記載の光学レンズとそれを用いた請求項27に記載の光ヘッド。 27. The optical device according to claim 13, wherein the wavelength of the light of the wavelength λ1 is near 405 nm, the wavelength of the light of the wavelength λ2 is near 650 nm, and the wavelength of the light of the wavelength λ3 is near 780 nm. A lens and an optical head according to claim 27 using the lens. 前記透明層の厚みt1が略0.1mmであり、前記透明層の厚みt2が略0.6mmであり、前記透明層の厚みt3が略1.2mmである請求項13から26のいずれかに記載の光学レンズとそれを用いた請求項27または28に記載の光ヘッド。 27. The thickness t1 of the transparent layer is about 0.1 mm, the thickness t2 of the transparent layer is about 0.6 mm, and the thickness t3 of the transparent layer is about 1.2 mm. 29. An optical head according to claim 27 or 28, wherein the optical lens is used. 請求項10から12と請求項27から29のいずれか1項に記載の光ヘッドと、光情報媒体を回転するモータと、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて、前記モータ、前記光学レンズ、及び光源の少なくともいずれかを制御および駆動する電気回路とを備えたことを特徴とする光情報装置。 An optical head according to any one of claims 10 to 12 and 27 to 29, a motor for rotating an optical information medium, and the motor, the optical lens, and the like based on a signal obtained from the optical head. And an electric circuit for controlling and driving at least one of the light sources. 請求項30に記載の光情報装置を備え、入力された情報、及び前記光情報装置から再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算装置と、前記入力された情報、情報再生装置から再生された情報、及び前記演算装置によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力装置を備えたことを特徴とするコンピュータ装置。 32. A computing device comprising the optical information device according to claim 30, wherein the computing device performs computation based on at least one of inputted information and information reproduced from the optical information device, and the inputted information and information reproducing device A computer apparatus comprising: an output device that outputs at least one of information reproduced from the computer and a result calculated by the arithmetic device. 請求項30に記載の光情報装置と、画像情報を光情報装置に記録する情報に変換するエンコーダーと、前記光情報装置から得られる信号を画像に変換するデコーダーとを備えた光情報媒体レコーダ。 An optical information medium recorder comprising: the optical information device according to claim 30; an encoder that converts image information into information to be recorded in the optical information device; and a decoder that converts a signal obtained from the optical information device into an image.
JP2004182636A 2004-06-21 2004-06-21 Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder Pending JP2006004570A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004182636A JP2006004570A (en) 2004-06-21 2004-06-21 Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004182636A JP2006004570A (en) 2004-06-21 2004-06-21 Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006004570A true JP2006004570A (en) 2006-01-05

Family

ID=35772827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004182636A Pending JP2006004570A (en) 2004-06-21 2004-06-21 Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006004570A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5056937B2 (en) Optical pickup device and recording / reproducing device
JP5053090B2 (en) Optical head and optical disk apparatus
JP2004030724A (en) Optical pickup device
JP2004071134A (en) Compound objective lens, optical head device, optical information device, computer, optical disk player, car navigation system, optical disk recorder, optical disk server
US6411587B1 (en) Optical pickup optical system, optical pickup apparatus, coupling optical system, coupling optical system lens and recording/reproduction apparatus
JP4336222B2 (en) Optical head device, optical information device using the same, computer, optical disk player, car navigation system, optical disk recorder, and optical disk server
JP4467957B2 (en) Optical lens, optical head device, optical information device, computer, optical information medium player, optical information medium server
JP2011165224A (en) Optical pickup and optical disk device, computer, optical disk player, optical disk recorder
JP4891142B2 (en) Optical pickup and optical information processing apparatus
WO2003073152A1 (en) Optical element and optical head device using it, and optical information device using this optical head device, and computer, optical disk player, car navigation system, optical disk recorder and optical disk server using this optical information device
JP2000028917A (en) Pickup device for recording and reproducing of optical information recording medium, objective lens, and design method for objective lens
JP4400326B2 (en) Optical pickup optical system, optical pickup device, and optical disk drive device
KR101120026B1 (en) Active compensation device and compatible optical pickup and optical recording and/or reproducing apparatus employing it
JP2007242113A (en) Optical pickup
JP2007242112A (en) Optical pickup
JP2005339762A (en) Optical pickup and optical disk device
JP2006004570A (en) Optical lens, optical head, optical information apparatus, computer, optical information medium recorder
JP4329329B2 (en) Optical element and optical pickup device
JP4254640B2 (en) Optical pickup device
US9310536B2 (en) Objective lens element
JP4683553B2 (en) Light source unit, light detection unit, optical pickup device, and optical disk device
JP4813571B2 (en) Optical pickup
JP2007242116A (en) Optical pickup
JP4062742B2 (en) Objective lens, optical pickup device, and recording / reproducing device
JP4062742B6 (en) Objective lens, optical pickup device, and recording / reproducing device