JP2532818C - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は、光学レンズに関するもの、及び、光ディスクあるいは光りカードな
ど、光媒体もしくは光磁気媒体（情報媒体）上に記憶される情報の記録・再生あ
るいは消去を行う光ヘッド装置、光ディスク装置に関するもの、及び、光ディス
クに関するもの、及び、光学顕微鏡及びこの光学顕微鏡を具備した露光装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】 高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用
いる光メモリ技術は、ディジタル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、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてき ている。微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへの情報の記録再生が高い
信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカニズムは、ひとえにその光学系に因って
いる。その光学系の主要部である光ヘッド装置の基本的な機能は、回折限界の微
小スポットを形成する集光性、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及び
ピット信号の検出に大別される。これらは、目的、用途に応じて、各種の光学系
ならびに光電変換検出方式の組合せによって現されており、特に近年、光ピック
アップヘッド装置を小型化、薄型化するために、ホログラムを用いた光ピックア
ップヘッド装置が開示されている。 【０００３】 図４９に、我々が先に考案し特許出願した（特願平３−４６６３０）光ヘッド
装置の構成図を従来例として示す。 【０００４】 図４９において、２は半導体レーザ等の放射光源である。この光源から出射し
た光ビーム３（レーザ光）は、図５０の(ａ)または(ｂ)のように対物レンズ４と
一体化されたブレーズ化ホログラム１０５（以下単にホログラムと呼ぶ）を透過
して、対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射し
た光ビームはもとの航路を逆にたどって（復路）、ホログラム１０５に入射する
。このホログラム１０５から生じる復路の＋１次回折光６は光検出器７に入射す
る。光検出器７の出力を演算することによって、サーボ信号及び、情報信号を得
ることができる。 【０００５】 ここで、ホログラム１０５がブレーズ化されている理由は、放射光源２から情
報媒体５へ至る往路においてホログラム１０５から発生する不要な回折光が、情
報媒体５で反射して光検出器７に入射することを防ぐためである。 【０００６】 また本発明は光学顕微鏡にも係わるものである。従来用いられてきた光学顕微
鏡の対物レンズはただ１つの焦点面を有するものであり焦点深度内しか観察でき
ないものであった。 【０００７】 また本発明は露光装置にも係わるものである。半導体上に微細な回路を形成す
る工程などにおいて、半導体などの試料上に光感光性の材料を塗布してフォトマ
スクを通して露光する工程が必須である。本発明はこの露光工程において用いる
露光装置にも係わる。例えば、III−IV族化合物半導体を用いた高周波回路(III
−IV compound microwave circuits)や光電変換素子(opto-electronic detector
s)、固体レーザー(solid state lasers)などの製造工程において、予め試料の裏
面に所定のパターンを形成し、このパターンとフォトマスクの相対位置を高精度
で合わせて表面にパターンを転写する際に、従来は低倍率の焦点深度の深い顕微
鏡で試料の裏面を表面を同時に観察して位置合わせを行っていた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】 近年、光学系設計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
来以上の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集光光学系の光ディス
ク側開口数（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（いわゆるチルト）による収差の発生量の増大である。ＮＡを大き
くすると、チルトに対し発生する収差量が大きくなる。これを防ぐためには、光
ディスクの基板の厚み（基材厚）を薄くすれば良い。図５１は同一チルトの時に
一定の収差量が発生する基材厚とＮＡの関係を示したものである。例えばＮＡ＝
０．５、基板の厚みｔ１＝１．２ｍｍの時と、同じ量のチルト許容度を得るため
には、ＮＡ＝０．６の時には基板の厚みｔ２＝０．８ｍｍにすれば良い。なお、
本明細書中では、基板厚みとは光ディスク（または情報媒体）に光ビームの入射
する面から情報記録面までの厚みを指す。 【０００９】 上記の理由から、高密度の光ディスクでは基板の厚みを薄くすることが望まし
い。このため、既に市販されているコンパクトディスク（ＣＤ）を初めとした多
くの在来の光ディスクよりも次世代の高密度光ディスクの基板の厚みは薄くなる
と考えられる。当然、在来の光ディスクと次世代の高密度光ディスクの両方を記
録再生できる光ディスク装置が必要になる。そのためには異なる基板の厚みの光 ディスク上に回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系を備えた
光ヘッド装置が必要である。 【００１０】 然るに、現在までに知られている光ヘッド装置はすべて特定の基板の厚みの光
ディスクにたいして記録再生することしかできない。例えば従来例で挙げた光ヘ
ッド装置も例外ではなく、基板の厚みが規定された範囲外（約±０．１ｍｍ以上
違う）の光ディスクにたいしては球面収差等の収差が発生し、記録再生が不可能
である。従って従来の技術では在来の光ディスクと次世代の高密度光ディスクの
両方を記録再生できる光ディスク装置を実現できない、という課題があった。 【００１１】 そこで本発明では上記の課題に鑑み、透過光も十分な強度であるホログラムレ
ンズを利用することによって、異なる基板の厚みの情報媒体（光ディスク）上に
回折限界まで光ビームを集光することのできる集光光学系、異なる基板の厚みの
光ディスクの記録再生を行うことのできる光ヘッド装置及び光ディスク装置を構
成することを目的とする。 【００１２】 光学顕微鏡については、従来用いられてきた光学顕微鏡の対物レンズはただ１
つの焦点面の焦点深度内しか観察できず、倍率と光軸方向の観察範囲がトレード
オフの関係になっており、高倍率で光軸方向を広い範囲に渡って観察することが
不可能であるという課題があった。 【００１３】 露光装置については、予め試料の裏面に所定のパターンを形成し、このパター
ンとフォトマスクの相対位置を高精度で合わせて表面にパターンを転写する際に
、従来は低倍率の焦点深度の深い顕微鏡で試料の裏面と表面を同時に観察して位
置合わせを行っていたため、５μｍ以下の精度で位置合わせを行うことが不可能
であるという課題がある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】 本発明では、上記課題を解決するため、一組の屈折型対物レンズとホログラム レンズの組み合わせからなる対物レンズであって、前記ホログラムレンズの格子
パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記ホログラムレンズは位相型の回
折素子であり、前記ホログラムレンズによって与えられる位相変調の振幅が２π
ラジアン未満であり、前記ホログラムレンズは、前記対物レンズの開口に対応す
る部分の一部に同心円状の格子パターンが形成されており、前記ホログラムを形
成したホログラムレンズ基板の他の部分は格子パターンがない部分も存在する対
物レンズとする。また、出射光が所定の厚みの基板を通して収束する屈折型対物
レンズとホログラムの組み合わせからなる対物レンズであって、前記ホログラム
レンズは位相型の回折素子であり、前記ホログラムレンズは異なる次数の回折光
を発生し、前記対物レンズに対して同一の側に少なくとも２個の焦点位置を有し
、それぞれの前記焦点は各々厚みが異なる前記基板を透過して収束するように設
計されている対物レンズとする。また、放射光源と、前記光源から出射される光
ビームを受け情報媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報媒体
で反射、回折した光ビームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出
器からなる光ヘッド装置であって、前記情報媒体近くに配置された、前記集光光
学系を構成する対物レンズは、一組の屈折型対物レンズとホログラムの組み合わ
せからなる対物レンズであって、前記ホログラムレンズの格子パターンは同心円
状の格子パターンを含み、前記ホログラムレンズは位相型の回折素子であり、前
記ホログラムレンズによって与えられる位相変調の振幅が２πラジアン未満であ
り、前記ホログラムレンズは前記対物レンズの開口に対応する部分の一部に同心
円状の格子パターンが形成されており、前記ホログラムレンズの他の部分は同心
円状の格子パターンがない部分も存在し、ホログラムレンズの、同心円状の格子
パターンがない部分に、非同心円状の格子パターンの回折領域を設けた光ヘッド
装置とする。 【００１５】 【作用】 上記手段を用いることにより、 (１)入射光の一部を回折するホログラムレンズと対物レンズを組み合わせること
によって異なる基板厚（ｔ１とｔ２）の光ディスク上にそれぞれ回折限界にまで 集光される集光スポットを形成する事のできる２焦点レンズを実現できる。ホロ
グラムレンズの回折効率は１００％未満であり、光ビームの透過光（０次回折光
）も充分な強度を有するホログラムレンズと対物レンズを組み合わせて用いるこ
とによって、透過光の形成する集光ビームのサイドローブを低く抑えることがで
きる。さらにホログラムレンズはブレーズ化することによって２焦点の光ビーム
を形成する透過光と＋１次回折光の光量和を大きくすることができ、光の利用効
率を高くできる。 (２)ホログラムレンズを凸レンズとして用いることにより、色収差が発生しなく
なる。 (３)本発明の２焦点レンズを用いて光ヘッド装置を構成し、波面変換手段も光検
出器も単一のものを共通に用いることにより、少ない部品点数で小型、軽量、低
コストの光ヘッド装置でありながら、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生
を一つの光ヘッド装置で行うことができる。 【００１６】 または、本発明の２焦点レンズを用いて光ヘッド装置を構成し、波面変換手段
と光検出器を２組用いることにより、ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスク
は再生のみ行い、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光
ディスク装置では、光の利用効率を高くすることができるので、Ｓ／Ｎ比の高い
信号を得られ、安定な光ヘッド装置を得られる。 (４)高密度のピットのある部分、または、記録可能な部分は基板の厚みはｔ２（
０．４ｍｍ〜０８ｍｍ程度）であるが、厚みを判別するためこの光ディスクの大
半の部分では基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持つピットの形成
されている領域の基板の厚みはｔ１（約１．２ｍｍ）にする。これによって、初
めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し
、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、自動的に基板の厚みｔ２に
対応した焦点制御を行うことができる。 (５)基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持っている、ＣＤよりも記
録密度の低いすなわち大きなピットを光ディスクの一部に書き込んであり、基板
の厚みは、ピットのあるところや記録可能なところは、情報媒体全面に渡ってｔ ２（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）とする。この光ディスクを記録再生する際に
は初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再
生する。当然大きな収差が発生するが、記録密度が非常に低いため記録を再生す
ることができる。そして、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、自
動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行うことができるという効果がある
。当然、初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行
って再生し、基板の厚みがｔ２であるという情報がなければ、そのまま基板の厚
みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し続ければ良い。また、基板の厚みが一
定であるため情報媒体の製造が容易で安価にでき、また、情報媒体を薄くできる
。 (６)光ディスク装置に、基板の厚みを判別する情報を記録した位置、例えば最内
周などに光ヘッドを動かして情報信号を検出し、基板の厚みがｔ２であるという
情報を認識したら、基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行い、また、基板の厚
みがｔ２であるという情報がなければ、そのまま基板の厚みｔ１に対応した焦点
制御を行って再生し続けるという手段をもたせる。高密度光ディスクが本発明の
実施例のものである限り、迅速に且つ極めて正確に基板の厚みを判別することが
でき、２種の厚みの基板の光ディスクの記録再生を安定に行うことができる。 (７)光ディスク装置において、例えば最内周などに光ヘッドを動かし、次に、基
板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行う。そしてトラッキング制御を行って情報
信号を検出し、情報信号の振幅が一定値得られなかった場合には、自動的に基板
の厚みｔ２に対応した焦点制御を行う。また、情報信号の振幅が一定値以上得ら
れた場合には、そのまま基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し続け
る。これによりすべての光ディスクの、基板の厚みを判別することができ、２種
の厚みの基板の光ディスクの記録再生を安定に行うことができる。 (８)本発明の顕微鏡用のレンズは、透過光も回折光も共に充分な強度を持つホロ
グラムを用いているので、２つの焦点面に対して、同時に焦点を合わせることが
でき、２つの平面内の像を同時に観察できるという効果を備える。 【００１７】 さらにホログラムレンズをブレーズ化することによって、２箇所に焦点合わせ
をする透過光と＋１次回折光の光量を大きくすることができ、明るい像を得るこ とができる。 【００１８】 また、透過光と回折光でそれぞれ異なる厚みの基板を通して像を観察する場合
は、基板の厚みの違いによって生じる収差をホログラムレンズによって補正し、
最良の像を観察できるようにすることができる。 【００１９】 さらに、本発明の顕微鏡レンズと接眼レンズを組み合わせることによって、光
軸方向の位置の異なる２平面上の鮮明な像を同時に観察することができるという
効果を有する顕微鏡を構成できる。 (９)本発明の２焦点顕微鏡用レンズまたはこの顕微鏡レンズを用いた２焦点顕微
鏡を用いた露光装置は、予め試料の裏面に所定のパターンを形成し、このパター
ンとフォトマスクの相対位置を高精度で合わせて表面にパターンを転写する事が
できるという効果を有する。本発明の露光装置では２焦点の顕微鏡を用いるので
、焦点深度を深くする必要がなく、高倍率の顕微鏡を用いることができ、裏面と
表面を同時に高倍率で観察して位置合わせを行い、５μｍ以下の高精度で試料の
裏面のパターンとフォトマスクの相対位置を合わせることができる。 【００２０】 【実施例】 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施例の
構成図である。４は対物レンズ、１０７はホログラムレンズである。さらにホロ
グラムレンズ１０７を図１の光軸方向から見た図を図２に示す。ホログラムレン
ズ１０７は、光ビーム３に対して透明な基板９に形成されていて、格子パターン
１０７ａが同心円状であり、その中心すなわち光軸は対物レンズ４と組立誤差内
で一致している。ホログラムレンズ１０７の＋１次回折光の回折効率は１００％
未満であり、光ビーム３ａの透過光（０次回折光）６１ａも充分な強度を有する
ように設計する。このためには、例えばホログラムレンズ１０７を図１に示した
ように凹凸形状によって作製する場合には（レリーフ型）凹凸の高さｈをｈ＜λ
／（ｎ−１）というように、より小さくする、すなわち格子部１０７ａで光ビー
ムに与える位相変化の振幅量を２πよりも小さくすることによって容易に実現で きる。ここでλは光ビーム３の波長、ｎは透明基板９の屈折率である。このよう
にホログラムレンズ１０７のどの位置においても透過光が充分な強度を持つよう
にすることによって、透過光の形成する集光ビームのサイドローブを低く抑える
ことができるという効果を有する。ここでサイドローブについて、図３を用いて
説明する。図３は情報媒体上での集光スポットの光強度分布を示したものである
。図３においてメインローブ３８０が記録再生に必要な光量であり、サイドロー
ブ３８１は記録ピット形状や再生信号を劣化させる原因となる不要な光量である
。 【００２１】 なお、さきに「集光」という言葉を用いたが、本明細書中では「集光」とは「
発散光または平行光を回折限界の微小スポットにまで収束すること」と定義する
。 【００２２】 さらにホログラムレンズ１０７は例えば図４に示したようにブレーズ化するこ
とによって後述のように２焦点の光ビームを形成する透過光と＋１次回折光の光
量和を大きくすることができ、光の利用効率を高くできるという効果がある。 【００２３】 本実施例では対物レンズ４は、開口数ＮＡが０．６以上で、図１(ａ)に示すよ
うに、ホログラムレンズ１０７で回折されずに透過して光ビーム６１が入射した
ときに、基板３７の厚み(ｔ２)の薄い光ディスク上に回折限界の集光スポットを
形成できるよう設計されている。また、本実施例ではホログラムレンズ１０７の
格子パターン１０７ａは対物レンズ４によって決まる開口よりも小さな径の中に
だけ形成されている。従ってホログラムレンズ１０７の格子パターンの形成され
ていない部分１０７ｂでは回折が全く起こらず、高ＮＡの集光スポット３８ａの
光量が多くなるという効果がある。 【００２４】 なお、図２の格子パターン１０７ａの０次回折光（透過光）の位相は格子パタ
ーン１０７ａによって与えられる位相変調量の平均値となる。これに対して、格
子パターンのない領域１０７ｂの透過光の位相を同じぐらいに合わせることによ
って集光性能を向上させることが望ましい。そこで、例えば、図１のようにホロ グラムレンズ１０７の格子パターン１０７ａをレリーフ型にする場合は、図４に
示すように、格子パターン部の凹凸の平均ぐらいのレベルに格子パターンのない
領域１０７ｂの表面の高さを合わせる。特に、図５の様な断面形状を２回のエッ
チング（エッチング深さをｈ₁とｈ₂）によって作製し、ブレーズ化を実現する場
合には、周辺部を１回だけ（深さｈ₁またはｈ₂のいずれか一方だけ）エッチング
する事により、格子パターン１０７ａと格子パターンのない領域１０７ｂの透過
光の位相をほぼ同じぐらいに合わせることによって集光性能を向上させることが
できるという効果を得ることができる。 【００２５】 なお、図５に示したような階段状の断面形状は、図５(Ｆ)に波線で示した断面
形状を近似した形状であると考えることができる。従って、透過光の光量が十分
であるようにするためには、波線の形状の高さｈをｈ＜λ／（ｎ−１）というよ
うに、より小さくする、すなわち格子部で光ビームに与える位相変化の振幅量を
２πよりも小さくすることによって容易に実現できる。ここでλは光ビームの波
長、ｎは透明基板の屈折率である。特にＮ段の等段差の階段状の断面形状の場合
は１段当たりの段差をλ／（（ｎ−１）・Ｎ）とするなど、位相変調量を１段当
たり２π／Ｎラジアン未満とする。 【００２６】 次に、図１の（ｂ）は、本発明によって低ＮＡで基板３７の厚い（厚さｔ１）
情報媒体５上に回折限界に集光スポット３８ｂを集光できることを示す。ホログ
ラムレンズ１０７で回折された＋１次回折光６４は対物レンズ４によって情報媒
体５上に集光される。ここで＋１次回折光６４は厚さｔ１の基板３７を通して回
折限界まで絞れるように収差補正を施されている。このような収差補正作用を有
するホログラムレンズ１０７の設計方法は、例えば、集光スポット３８ｂから発
散する球面波が厚さｔ１の基板３７を透過後、対物レンズ４を透過し、ホログラ
ムレンズ１０７を形成している透明基板９を透過した光ビームと、図１（ｂ）の
光ビーム３の位相の正負を反転した光ビームの干渉パターン（ホログラムレンズ
の格子パターン１０７ａ）を計算すればよい。そしてコンピューター・ジェネレ
イティッド・ホログラム（ＣＧＨ）の手法などによって容易にホログラムレンズ １０７を作製できる。 【００２７】 このように入射光の一部を回折するホログラムレンズ１０７と対物レンズ４を
組み合わせることによって異なる基板厚（ｔ１とｔ２）の光ディスク上にそれぞ
れ回折限界にまで集光される集光スポットを形成する事のできる２焦点レンズを
実現できるという効果を有することが本発明の特徴である。 【００２８】 ここで、ホログラムレンズ１０７はレンズ作用を有するので２つの焦点の光軸
方向の位置は異なり、一方の焦点スポットで情報の記録再生をしているときは他
方の焦点を集光点とする光ビームは大きく広がっており光強度が小さく記録再生
には影響を与えない。例えば、図１（ａ）のように情報媒体５１に対して集光ス
ポット３８ａが合焦点位置にあるときは＋１次回折光６４は情報媒体５１の情報
記録面上では大きく広がっており記録再生には影響を与えない。図１（ｂ）の場
合もまた同様である。この２つの焦点位置の差は、一方の焦点スポットで情報の
記録再生をしているときに他方の焦点を集光点とする光ビームが大きく広がって
光強度が小さく記録再生に影響を与えない様にするためには、５０μｍ以上でな
るべく大きくすることが望ましい。また、コンパクトディスク（ＣＤ）やレーザ
ディスク（ＬＤ）などの基板厚ｔ１が１．２ｍｍ程度で、高密度光ディスクの基
板厚ｔ２は０．４ｍｍ〜０．８ｍｍが適当と考えられることから、対物レンズの
フォーカスサーボ動作を担うアクチュエータの可動範囲を考えて、２焦点位置の
差はｔ１とｔ２の差０．８ｍｍ程度を大きく越えないことが望ましい。従って、
図１の様に高ＮＡで薄い基板に対応した集光スポット３８ａの焦点距離を短くす
る場合、２焦点位置の差は５０μｍ以上１ｍｍ以下にする。ここで、図１の様に
低ＮＡで厚い基板に対応した集光スポット３８ｂの焦点距離を短くする、すなわ
ちホログラムレンズ１０７を凹レンズとして用いると、２焦点間距離の差を１ｍ
ｍ程度まで大きくすることができ、一方の焦点スポットで情報の記録再生をして
いるときに他方の焦点を集光点とする光ビームを大きく広げて光強度を小さくで
き、記録再生に影響を全く与えない様にできるという効果を有する。 【００２９】 なお本実施例において、ホログラムレンズ１０７を凸レンズ型に設計すること
も可能である。この場合は２焦点位置の差は対物レンズのフォーカスサーボ動作
を担うアクチュエータの可動範囲を考えて、０．５ｍｍ以下にする必要がある。
しかし、次に説明するように色収差が発生しなくなるという効果がある。 【００３０】 波長がλ０の時のホログラムレンズ１０７の焦点距離をｆｈｏｅ０とすると、
波長がλ１の時の焦点距離ｆｈｏｅ１は ｆｈｏｅ１＝ｆｈｏｅ０×λ０／λ１．．．（１）となる。また屈折型の対物レ
ンズ４の屈折率をｎ（λ）、焦点距離をｆ（λ）とすると ｆ（λ１）＝ｆ（λ０）×（ｎ（λ０）−１）／（ｎ（λ１）−１）．．．（２
）となる。 【００３１】 式（１）と式（２）より λ１／（ｆｈｏｅ１×λ０）＋（ｎ（λ１）−２）／（ｆ（λ０）×（ｎ（λ０
）−１）） ＝１／ｆｈｏｅ０＋１／ｆ（λ０）．．．（３）とすることによって色収差の補
正いわゆる色収差補正を行うことができる。 ここで波長が長くなると式（１）では焦点距離が短くなり、また、式（２）では
焦点距離が長くなるため、ｆｈｏｅ１とｆ（λ０）の正負を同じにして式（３）
を満たすように選べば色消しができるのである。また、式（３）が厳密に成り立
たなくとも、色収差は大幅に軽減されるという効果がある。 【００３２】 このようにホログラムは回折素子であるため、ホログラムを用いて構成したホ
ログラムレンズの焦点距離の波長依存性は屈折率型のレンズとは逆になり、正の
パワーを持ったホログラムレンズと屈折率レンズどうしまたは、負のパワーを持
ったホログラムレンズと屈折率レンズどうしを組み合わせることによって色消し
を実現できるため、レンズの曲率が比較的小さくてすむ上に、ホログラムレンズ
は平面型の素子のため、軽量で量産性にも優れているというように、非常に多く
の利点がある。上記の色消しの原理については、例えば、文献１−D.Faklis and M.Morris(1991)Photonics Spectra Novenver 205 & December 131（ディー、フ
ァクリスとエム、モリス（１９９１）フォトニクス スペクトラ１１月号２０５
ページ及び１２月号１３１ページ）、文献２−M.A.Gan et al.(1991)SPIE Vol.1
507 p116（エム、エイ、ガン他（１９９１）エス、ピー、アイ、イー １５０７
巻１１６ページ）、文献３−P.Twardowski and P.Meirueis(1991)SPIE Vol.1507
p55（ピー、トワードウスキとピー、メイルエイス（１９９１）エス、ピー、ア
イ、イー １５０７巻５５ページ）などにおいて発表されている。 【００３３】 ホログラムレンズ１０７の回折効率については前記の通り、＋１次回折光の回
折効率は１００％未満であり、透過光（０次回折光）も充分な強度を有するよう
に設計する。例えば、再生専用の光ディスク装置用に本発明の２焦点レンズを用
いる場合は＋１次回折光の回折効率を３０％〜７０％程度にする、こうすること
によってＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクも、基板厚の薄い（ｔ２）高
密度光ディスクも同じ程度の光量を用いて情報再生を行うことができるという効
果がある。逆にいえば光源の出力を節約することができるという効果がある。ま
た、ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（
ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に本発明の２焦点
レンズを用いる場合は＋１次回折光の回折効率を３０％以下にする、こうするこ
とによって、ホログラムレンズの透過率（０次回折光の回折効率）が大きいため
、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクに情報記録を行う際の情報媒体（光デ
ィスク）上への光の利用効率を高くすることができるという効果がある。逆にい
えば記録時の光源出力を節約することができるという効果がある。 【００３４】 図６は本発明の第２の実施例を示す。１０８はホログラムレンズである。本実
施例は以下の点が第１の実施例とは異なる特徴である。本実施例ではホログラム
レンズの格子パターン１０８ａを対物レンズ４によって決まる開口と同じぐらい
か、または、より大きな径で形成し、内周部では回折効率を高く、また、外周部
では＋１次の回折効率を漸次低くする。このためには、例えばホログラムレンズ
１０８を図６に示したように凹凸形状によって作製する（レリーフ型の）場合に は凹凸の高さｈを外周部ではだんだんと低くしたり、または、ホログラムレンズ
１０８の断面形状を図５に示すように階段上の断面形状にして、内周部では（Ａ
）のようにａ＞ｂとすることによって大きな傾斜角を近似し、外周部では（Ｂ）
のようにａ＜ｂとすることによって小きな傾斜角を近似する。このように内周部
では回折効率を高く、また、外周部では＋１次の回折効率を漸次低くすることに
よってホログラムレンズ１０８の外周部では回折があまり起こらず、高ＮＡの集
光スポット３８ａの光量が多くなるという効果がある。さらに、入射光ビーム３
のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が図７の（ａ）のようなガウス分布をし
ているときに外周部から中心部に向かって少しずつ多くの光量を回折することに
より、透過光６１のＦＦＰが図７の（ｂ）の様になめらかなものになる。従って
、図３を用いて先に説明したサイドローブ３８１はより一層少なく抑えることが
でき、本実施例のレンズを用いて構成した光ヘッド装置では記録再生を劣化なく
行うことができるという効果がある。 【００３５】 また、ホログラムレンズ１０８の断面形状を内周部では図５の（Ｃ）の様にａ
＝ｂとして、必要な回折光（０次回折光と＋１次回折光）の光量を大きくできる
という効果を得て、かつ、外周部では図５の（Ｂ）の様にａ＜ｂとして、上記と
同様の効果を得ることもできる。 【００３６】 外周部については、ａ＜ｂとしてａを外周部ほどだんだんと小さくし、ａが作
製困難な程細く（１μm程度）なったところで図５の（Ｄ）の様に２段の階段状
断面形状にし、さらに外周部については、（Ｅ）の様にｂ₁＜ｂ₂として、ｂ₂を
だんだんと小さくしてゆくことによっても、同様の効果を得ることができる。 【００３７】 もちろん、本実施例においても入射光の一部を回折するホログラムレンズ１０
８と対物レンズ４を組み合わせることによって異なる基板厚（ｔ１とｔ２）の光
ディスク上にそれぞれ回折限界にまで集光される集光スポットを形成する事ので
きる２焦点レンズを実現できるという効果を有する。 【００３８】 ホログラムレンズ１０８の回折効率については前記の通り、＋１次回折光の回
折効率は１００％未満であり、透過光（９０次回折光）も充分な強度を有するよ
うに設計する。例えば、再生専用の光ディスク装置用に本発明の２焦点レンズを
用いる場合は＋１次回折光の回折効率を３０％〜７０％程度にする、こうするこ
とによってＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクも、基板厚の薄い（ｔ２）
高密度光ディスクも同じ程度の光量を用いて情報再生を行うことができるという
効果がある。逆にいえば光源の出力を節約することができるという効果がある。
また、ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い
（ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に本発明の２焦
点レンズを用いる場合は＋１次回折光の回折効率を３０％以下にする、こうする
ことによって、ホログラムレンズの透過率（０次回折光の回折効率）が大きいた
め、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクに情報記録を行う際の情報媒体（光
ディスク）上への光の利用効率を高くすることができるという効果がある。逆に
いえば記録時の光源出力を節約することができるという効果がある。 【００３９】 なお、本実施例のように基板厚ｔ１に対応してホログラムレンズから発生する
＋１次回折光が回折限界まで集光できるように設計する場合、開口数ＮＡが小さ
い分、＋１次回折光の光量が少なくなる。しかしながら＋１次回折光の回折効率
をあまり高くすると、基板厚ｔ２に対応した光ビームである透過光の内周部の光
量が大きく減少するために、基板厚ｔ２に対応した光ビームの集光スポットのサ
イドローブがやや大きくなる可能性がある。そこで、光源として半導体レーザを
用いる場合などは、光ビームが外周部ほど光強度の減る、いわゆるガウシアン分
布をしていることを利用する。図８（ａ）の様に、より強度の低い外周部まで対
物レンズ開口内に取り込む、すなわち、光源側の開口数ＮＡを大きくする。そし
て、＋１次回折光の回折効率を図８（ｂ）の様に高くする。このような構成にす
ることにより、対物レンズ内へ取り込んで利用できる光量が多くなる上に、基板
厚ｔ１に対応して集光できる光スポットの光量を大きくできるという効果を得る
ことができる。しかも、元々周辺部の光量が弱いため、＋１次回折光の回折効率
を高くすると透過光の光量は図８（Ｃ）の様に均一な分布に近くなり集光スポッ トのサイドローブは低く抑えることができるという効果もある。 【００４０】 さらに、図９に示すように、ホログラムレンズ１１１の内周部にはホログラム
レンズの格子パターン１０７ａ（または１０８ａ）を設けて、外周部には１１１
ａ〜ｄ等のように透過率をコントロールするための回折領域を設けても良い。こ
のようにすることにより、透過光の外周部が必要以上に大きくなることを防止す
ることができ、集光スポットのサイドローブはより低く抑えることができるとい
う効果を得ることができる。ここで、透過率修正領域１１１ａ〜ｄの格子の方向
をすべて異なる方向にして、例えば回折領域１１１ａで回折した光が対物レンズ
４で集光されて情報媒体によって反射され、回折領域１１１ｃに入射したときに
光軸と平行な方向に回折されなぬようにする事ができる。これによって、透過率
修正領域の回折光が光軸上に迷光として混入する事を防ぐことができるという効
果を得ることができる。 【００４１】 第３の実施例を図１０を用いて説明する。本実施例では図１０（ａ）の様にホ
ログラムレンズ１０９によって回折した＋１次回折光６６が基板３７の厚みｔ２
の薄い情報媒体５１に対して回折限界まで集光できるように設計されている。そ
して対物レンズ４は、図１０（ｂ）のように透過光６１が入射したときに、基板
３７の厚み（ｔ１）の厚い光ディスク上に回折限界の集光スポットを形成できる
よう設計されている。このような収差補正作用を持つホログラムレンズ１０９の
設計方法は、例えば、集光スポット３８ａから発散する球面波が厚さｔ１の基板
３７を透過後、対物レンズ４を透過し、ホログラムレンズ１０９を形成している
透明基板９を透過した光ビームと、図１０（ａ）の光ビーム３の位相の正負を反
転した光ビームの干渉パターンを計算すればよい。そしてＣＧＨの手法などによ
って容易にホログラムレンズ１０９を作製できる。さらに、集光スポット３８ａ
が集光スポット３８ｂよりも対物レンズ側に十分近いときには、ホログラムレン
ズ１０９は図１０（ａ）に示したように、凸レンズ作用を持つように設計する。
本実施例ではホログラムレンズ１０９が凸レンズ作用を持ちその＋１次回折光６
６を対物レンズ４により集光して高ＮＡの集光スポット３８ａを得る構成である ため対物レンズの曲率を余り大きくしなくて良い、または、高屈折率の硝材を用
いなくても良いという効果を有する。また、２焦点間距離の差を１ｍｍ程度まで
大きくすることができ、一方の焦点スポットで情報の記録再生をしているときに
他方の焦点を集光点とする光ビームを大きく広げて光強度を小さくでき、記録再
生に影響を全く与えない様にできるという効果を有する。さらにホログラムレン
ズ１０９を凸レンズとして用いるので、前述した通り、色収差が発生しなくなる
という効果がある。 【００４２】 すなわち、ホログラムは回折素子であるため、ホログラムを用いて構成したホ
ログラムレンズの焦点距離の波長依存性は屈折率型のレンズとは逆になり、正の
パワーを持ったホログラムレンズと屈折率レンズどうしを組み合わせることによ
って色消しを実現できるため、レンズの曲率が比較的小さくてすむ上に、ホログ
ラムレンズは平面型の素子のため、軽量で量産性にも優れているというように、
非常に多くの効果がある。 【００４３】 ホログラムレンズ１０９の回折効率についてはホログラムレンズ１０７やホロ
グラムレンズ１０８と同様に、＋１次回折光の回折効率は１００％未満であり、
透過光（０次回折光）も充分な強度を有するように設計する。例えば、再生専用
の光ディスク装置用に本発明の２焦点レンズを用いる場合は＋１次回折光の回折
効率を３０％〜７０％程度にする、こうすることによってＣＤなど基板厚の厚い
（ｔ１）光ディスクも、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクも同じ程度の光
量を用いて情報再生を行うことができるという効果がある。逆にいえば光源の出
力を節約することができるという効果がある。また、ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ
１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクでは記
録再生を行う光ディスク装置用に本発明の２焦点レンズを用いる場合は＋１次回
折光の回折効率を７０％以上にする、こうすることによって、ホログラムレンズ
１０９の＋１次回折光の回折効率が大きいため、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光
ディスクに情報記録を行う際の情報媒体（光ディスク）上への光の利用効率を高
くすることができるという効果がある。逆にいえば光源の出力を節約するこ とができるという効果がある。 【００４４】 さらに、外周部では回折効率を高く、また、内周部では＋１次の回折効率を漸
次低くすることにより高密度光ディスクに対して記録再生を行うための光量をよ
り多くすることができる。このためには、例えばホログラムレンズ１０９を図１
０に示したように凹凸形状によって作製する（レリーフ型の）場合には凹凸の高
さｈを内周部ではだんだんと低くしたり、または、ホログラムレンズ１０９の断
面形状を図５に示すように階段上の断面形状にして、外周部では（Ａ）のように
ａ＞ｂとすることによって大きな傾斜角を近似し、内周部では（Ｂ）のようにａ
＜ｂとすることによって小きな傾斜角を近似する。このように外周部では回折効
率を高く、また、内周部では＋１次の回折効率を漸次低くすることによってホロ
グラムレンズ１０９の内周部では回折があまり起こらず、高ＮＡの集光スポット
３８ａの光量が多くなるという効果がある。さらに、入射光ビーム３のファーフ
ィールドパターン（ＦＦＰ）がガウス分布をしているときに外周部から中心部に
向かって少しずつ多くの光量を回折することにより、回折光６６のＦＦＰがなめ
らかなものになる。従って、図３を用いて先に説明したサイドローブ３８１はよ
り一層少なく抑えることができ、本実施例のレンズを用いて構成した光ヘッド装
置では記録再生を劣化なく行うことができるという効果がある。 【００４５】 また、ホログラムレンズ１０９の断面形状を外周部では図５の（Ｃ）の様にａ
＝ｂとして、必要な回折光（０次回折光と＋１次回折光）の光量を大きくできる
という効果を得て、かつ、内周部では図５の（Ｂ）の様にａ＜ｂとして、上記と
同様の効果を得ることもできる。 【００４６】 内周部については、ａ＜ｂとしてａを内周部ほどだんだんと小さくし、ａが作
製困難な程細く（１μm程度）なったところで図５の（Ｄ）の様に２段の階段状
断面形状にし、さらに内周部については、（Ｅ）の様にｂ₁＜ｂ₂として、ｂ₂を
だんだんと小さくしてゆくことによっても、同様の効果を得ることができる。 【００４７】 なお、本実施例のように基板厚ｔ１に対応してホログラムレンズを透過する０
次回折光が回折限界まで集光できるように設計する場合、開口数ＮＡが小さい分
、透過光量が少なくなる。しかしながら０次回折光の回折効率（透過率）をあま
り高くすると、基板厚ｔ２に対応した光ビームである＋１次回折光の内周部の光
量が大きく減少するために、基板厚ｔ２に対応した光ビームの集光スポットのサ
イドローブがやや大きくなる可能性がある。そこで、光源として半導体レーザを
用いる場合などは、光ビームが外周部ほど光強度の減る、いわゆるガウシアン分
布をしていることを利用する。図１１（ａ）の様に、より強度の低い外周部まで
対物レンズ開口内に取り込む、すなわち、光源側の開口数ＮＡを大きくする。そ
して、透過率を図１１（ｂ）の様に高くする。このような構成にすることにより
、対物レンズ内へ取り込んで利用できる光量が多くなる上に、基板厚ｔ１に対応
して集光できる光スポットの光量が大きくできるという効果を得ることができる
。しかも、元々周辺部の光量が弱いため、透過率を高くすると＋１次回折光の光
量は図１１（Ｃ）の様に均一な分布に近くなり集光スポットのサイドローブは低
く抑えることができるという効果もある。 【００４８】 もちろん、本実施例においても入射光の一部を回折するホログラム１０９と対
物レンズ４を組み合わせることによって異なる基板厚（ｔ１とｔ２）の光ディス
ク上にそれぞれ回折限界にまで集光される集光スポットを形成する事のできる２
焦点レンズを実現できるという効果を有する。 【００４９】 なお、以上の実施例ではホログラムレンズはレリーフ型として説明してきたが
、特開昭６１−１８９５０４や、特開昭６３−２４１７３５にも開示されている
ように、ニオブ酸リチウム基板の一部をプロトン交換したり、液晶セルを利用し
ても同様に位相変調型のホログラムレンズを作製することができる。 【００５０】 また、以上の実施例ではホログラムレンズの格子パターンを対物レンズの反対
側に形成する事例を例示した。ホログラムレンズの格子パターンを対物レンズの
反対側に形成することにより、ホログラムレンズ表面の反射光が迷光として、帰 還する事を避けることができるという効果がある。即ち、ホログラムレンズの形
成された側に入射した光はこの面で反射される際には同時に回折を受けるので光
が散乱される。そして透過光も回折を受けているので他の面で反射される光量は
少ない上に、再びホログラムレンズ表面を透過される際に回折を受けて散乱され
るのである。 【００５１】 但し、反射防止膜を施したり、ホログラムレンズに平面波を入射させないよう
にすることによって、ホログラムレンズの格子パターンを対物レンズに近い側に
形成することも可能である。例えば図１ではホログラムレンズ１０７の格子パタ
ーン１０７ａを対物レンズ４に近い側に形成する。このような構成にすることに
より、格子パターンを設計する際に、透明基板９による屈折の効果を考慮する必
要がないため、設計が簡単になるという効果を得ることができる。勿論ホログラ
ムレンズは１０８または１１１や１０９でも同様である。 【００５２】 これまで示した第１から第３の実施例までの２焦点レンズはすべて、対物レン
ズとホログラムレンズの組み合わせより構成されている。そこで、図５０でホロ
グラム１０５と対物レンズ４を一体化したのと同様に、第４の実施例として、本
発明においてもホログラムレンズ１０７〜１０９または１１１のいずれかと対物
レンズ４を、図１２（ａ）に示すようにパッケージ化手段２１０を用いて連結し
たり、対物レンズ４上にホログラムレンズの格子パターンを直接作製したりする
ことにより一体化しても良い。こうすることによって、ホログラムレンズと対物
レンズの光軸ずれを小さくすることができ、ホログラムレンズの＋１次回折光の
軸外収差をより小さくできるという効果がある。 【００５３】 さらにまた、第５の実施例として、図１２（ｂ）に示したように、ホログラム
レンズ１０７〜１０９または１１１のいずれかの格子パターンを対物レンズ４の
情報媒体（光ディスク）側に形成しても良い。このような構成にすると、対物レ
ンズは情報媒体（光ディスク）側の方が曲率が小さく平面にすることも可能であ
るためホログラムレンズ１０７〜１０９または１１１のいずれかを容易に低コス トで形成できるという効果がある。 【００５４】 但し、逆に、設計上ホログラムレンズが光軸に対して傾くと収差が発生するよ
うな場合は、ホログラムレンズと放射光源２とを同一基台上に固定するなどの方
法で位置関係を固定することにより、ホログラムレンズの光軸に対する収差を抑
圧することができるという効果を得ることもまた可能である。 【００５５】 第６の実施例として第１から第５の実施例で示した２焦点レンズを用いて構成
した光ヘッド装置を図１３〜図２０を用いて説明する。なお、図１３〜図１８ま
での図面に挿入されているｘｙｚ軸はすべて共通である。 【００５６】 図１３において、２は半導体レーザなどの放射光源である。この放射光源２か
ら出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１２２）によって略平行光になり、
ビームスプリッター３６を透過してホログラムレンズ１０７と対物レンズ４に入
射し、情報媒体５上または情報媒体５１上に集光される。情報媒体５または５１
で反射した光ビームはもとの光路を逆にたどって、透過光６１は実線で示したよ
うにホログラムレンズ１０７を再び透過し、また、＋１次回折光６４が点線のよ
うにホログラムレンズ１０７で再び＋１次回折光として回折し、どちらも初めに
ビームスプリッター３６を通ったときと同じ光路を通ってビームスプリッター３
６で反射され、収束レンズ（１２１）によって集光され、ホログラム１０３など
の波面変換手段によってフォーカスサーボ信号やトラッキングエラー信号を得る
ことができるように波面を変換された後に光検出器７に入射する。光検出器７の
出力を演算することによって、サーボ信号（フォーカスエラー信号とトラッキン
グエラー信号）及び、情報信号を得ることができる。ここで対物レンズ４は駆動
手段１１０によって高速で動かす必要があるが、実施例４や実施例５のようにホ
ログラムレンズを対物レンズに一体化してもホログラムレンズ１０７は平面型の
光学素子であるため軽量（数１０ミリグラム以下）であるので、ホログラムレン
ズ１０７と対物レンズ４を組み合わせて用いて駆動手段１１０によって一体駆動
することができる。また、図１２に示したように対物レンズ４に直接ホログラム レンズ１０７を一体成形することにより、一層の軽量化と低コスト化を図ること
もできる。本実施例では、初めにホログラムレンズ１０７を光ビーム３が通過す
る際に透過した透過光６１がホログラムレンズ１０７を再び透過した光ビームと
、初めにホログラムレンズ１０７を光ビーム３が通過する際に回折した＋１次回
折光６４がホログラムレンズ１０７で再び回折した＋１次回折光が、初めにビー
ムスプリッター３６を通ったときと同じ光路を通ってビームスプリッター３６で
反射され、収束レンズ（１２１）によって集光された光ビームを用いてサーボ信
号の検出を行う。従って、２焦点から反射してきた光ビームの光検出器側での集
光点３９は放射光源２の出射点と鏡像関係にある点で一致する。このため、ホロ
グラム１０３などのサーボ信号検出手段も光検出器７も単一のものを共通に用い
ることができ、少ない部品点数で小型、軽量、低コストの光ヘッド装置でありな
がら、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置で、行う
ことができるという効果を有する。 【００５７】 次に、サーボ信号の検出方法について説明する。まず、ホログラム１０３の実
施例を図１４に模式的に示す。ここではフォーカスサーボ信号の検出方式の一例
として、スポットサイズディテクション法（ＳＳＤ法）を用いる場合について説
明する。ＳＳＤ法は特開平２−１８５７２２号公報にも開示されているように光
ヘッド装置の組み立て許容誤差を著しく緩和できる上に波長変動に対しても安定
にサーボ信号を得ることのできる検出方法である。 【００５８】 ＳＳＤ法を実現するためには、ホログラム１０３から発生する回折光が曲率の
異なる２種類の球面波となるように設計する。図１５は図１３の一部分であり、
コリメートレンズ（１２２）から光検出器７までを拡大して示したものである。
ホログラム１０３の格子パターンは例えば図１５において光検出器７の平面の前
側ｂに焦点を持つ球面波と、集光点３９から発散する球面波の干渉縞として、実
際に２光束干渉法を用いて干渉縞を記録したり、計算機ホログラム（ＣＧＨ）の
手法を用いて干渉縞を構成する。そして、図１６に示すように共役な回折光であ
る＋１次と−１次の回折光の回折光６４と６５を光検出器７上に形成した６分割 光検出器Ｓ１からＳ６によって受光する。ここで（ｂ）がジャストフォーカス状
態であり、（ａ）、（ｃ）がデフォーカス状態を表す。従って、フォーカスエラ
ー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３−Ｓ２）−（Ｓ４＋Ｓ６−Ｓ５）．．．（４） という演算によって得られる。 【００５９】 なお、前に、ホログラム１０３から発生する回折光が曲率の異なる２種類の球
面波となるように設計する、と述べたが、図１６からもわかるようにＳＳＤ法は
回折光のＹ方向の形状変化を利用しているので、２つの光ビームは所定の方向の
１次元の焦点位置がそれぞれ光検出器の前側と後ろ側であればよく、球面波には
限らない。例えば非点収差を含むものであっても構わない。 【００６０】 また、情報媒体５１の上の集光スポットとトラック溝の相対位置変化によるホ
ログラム上での光量分布変化をトラッキングエラー信号ＴＥとして取り出すため
に、図１４に示すようにさらに別の回折領域１５３や１５４をホログラムパター
ン１５０上に設けてもよい。そして図１７のように、フォーカスエラー信号検出
用の光検出領域の両側にトラッキングエラー信号検出用の光検出領域７２を設け
て、図１８に示すように、この回折領域１５３や１５４からのトラッキングエラ
ー信号検出用回折光１６３をトラッキングエラー信号検出用光検出領域７２によ
って受光し式（５）に示す演算によってトラッキングエラー信号ＴＥを得ること
ができる。 【００６１】 ＴＥ＝Ｓ７−Ｓ８−Ｓ９＋Ｓ１０ ．．．（５） このように、ホログラム１０３に波面変換及び分割作用を付加することにより
サーボ信号発生用光学素子（波面変換手段）として用いることによって、光ヘッ
ド装置の部品点数を削減できるので、軽量化、製造工程数の削減、信頼性の向上
、低コスト化などの効果を得ることができる。 【００６２】 また、フォーカスサーボ信号の検出方法としていわゆる非点収差法を用いる例 を図１９を用いて説明する。図１９において１３０は平行平板などの非点収差発
生手段である。本実施例はフォーカスサーボ信号の検出方法としていわゆる非点
収差法を用いることを除いてはおおよそ図１３の構成と同じである。図１９にお
いて光ビーム４１はほぼ球面波であり、かつ、平行平板１３０を透過するので非
点収差を持つ。そして、図２０に示すような４分割光検出器Ｓ１からＳ４によっ
て光ビーム４１を受光する。ここで（ｂ）がジャストフォーカス状態であり、（
ａ）、（ｃ）がデフォーカス状態を表す。従って、フォーカスエラー信号ＦＥは
、 ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）．．．（６） という演算によって得られる。 なお、式（６）のＳ１〜Ｓ４は式（４）のＳ１〜Ｓ４とは無関係である。 【００６３】 また、情報媒体５のタンジェンシャル（溝の伸延方向）とラジアル方向に対応
する方向が図２０に示した方向であるとき、情報媒体５の上の集光スポットとト
ラック溝の相対位置変化によるホログラム上での光量分布変化を利用して、式（
７）に示す演算によってトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。 【００６４】 ＴＥ＝Ｓ１＋Ｓ３−（Ｓ２＋Ｓ４） ．．．（７） なお、式（７）のＳ１〜Ｓ４も式（４）のＳ１〜Ｓ４とは無関係である。 【００６５】 また、式（６）の結果を基にいわゆる位相差法を行ってトラッキングエラー信
号を得ることもできる。 【００６６】 なお、本実施例は、ＦＥ信号検出をＳＳＤ法で行う場合と非点収差法で行う場
合について、ホログラムレンズを１０７として説明を行ったが、これをホログラ
ムレンズ１０８または１１１、ホログラムレンズ１０９に代えても同様の構成で
光ヘッドを構成できることは自明であり、やはり少ない部品点数で小型、軽量、
低コストの光ヘッド装置でありながら、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再
生を一つの光ヘッド装置で、行うことができるという効果を有する。 【００６７】 また、ホログラムレンズを本実施例のように平行光束中に設ける場合はホログ
ラムレンズからの反射光が迷光になる恐れもあるが、無反射コートティングをし
たり、図２１に示すように、ホログラムレンズ１０７を少し（１°程度）傾ける
ことによりこの迷光が光検出器７１に入射することを避けることができるという
効果がある。なお、図２１に示したように、非点収差発生手段としてはシリンド
リカルレンズ１３１を用いてもよい。シリンドリカルレンズ１３１は収束レンズ
１２１と一体成型することにより、コストダウンを図るという効果を得ることも
可能である。 【００６８】 また、光の利用効率を向上させ、信号のＳ／Ｎ比を向上させるためには図２２
に示すように、偏光ビームスプリッター４２と１／４波長板１５を用い、放射光
源２の偏光方向が偏光ビームスプリッター４２を全透過する方向に設定すれば良
い。よく知られているようにこのような構成によって、放射光源２から出射した
光ビーム３は偏光ビームスプリッター４２をすべて透過して情報媒体５（または
５１）に達し、反射して、再び偏光ビームスプリッター４２に入射して、今度は
全反射される。 【００６９】 さらに、図２３の様にホログラムレンズ１０７と対物レンズ４の間に１／４波
長板１５を設ける構成にすることにより、ホログラムレンズ１０７からの反射光
が光検出器７１に入射しないようにすることもできる。図２３の構成ではホログ
ラムレンズ１０７の反射光は偏光ビームスプリッター４２を全透過するため、光
検出器７１に入射せず、迷光にならないという効果がある。 【００７０】 さらに、図２４の様にくさび型プリズム３５等のビーム整形手段を用いて、光
の利用効率を向上させることもできる。 【００７１】 本発明では、情報記録面上に集光されて情報を読みとった光の一部は光検出器
上で大きく広がる。例えば、ホログラムレンズ１０７を用いた本発明の光ヘッド 装置で情報媒体５１（基板の厚みがｔ２の時）の再生を行うとき、情報記録面上
に集光されて情報を読みとった光がホログラムレンズ１０７を透過した光を用い
てサーボ信号や情報信号を読み出す。ここで、情報記録面上に集光されて情報を
読みとった光がホログラムレンズ１０７で回折された光は図２５に示した１次回
折光４３０の様に大きく広がる。そこで、光検出器７５の周囲に大きな（１ｍｍ
角以上）光検出器７５ｃを設けて、これらの光を受光し、光検出器７５の出力と
、光検出器７５ｃの出力の和を情報信号とすることにより、Ｓ／Ｎを向上し、ま
た、周波数特性の向上を図ることもできるという効果を得ることができる。 【００７２】 さらに、本発明の光ヘッド装置で、焦点合わせ（focusing）を行う実施例を示
す。本発明の光ヘッド装置のうちホログラムレンズ１０７または１０８または１
１１を用いた実施例では、フォーカスエラー（ＦＥ）信号は図２６に示したよう
になる。即ち、基板の厚みｔ２に対して集光する光はＮＡが大きいため光量も多
く、他の光によってできる不要なＦＥ信号より十分大きい。そこで、焦点合わせ
を行うためには、まず、対物レンズ４を情報媒体５１の遠いところから近づけて
ゆき、ＦＥ信号があるしきい値をこえたら、フォーカスサーボループをＯＮにし
て、ＦＥ＝０になるように焦点合わせを行う。また、基板の厚みｔ１に対して集
光する光はＮＡが小いため光量も少く、他の光によってできる不要なＦＥ信号が
大きいが、対物レンズ４が情報媒体５の近いところに発生する。そこで、焦点合
わせを行うためには、やはり、対物レンズ４を情報媒体５の遠いところから近づ
けてゆき、ＦＥ信号があるしきい値をこえたら、フォーカスサーボループをＯＮ
にして、ＦＥ＝０になるように焦点合わせを行う。このように、対物レンズ４を
情報媒体の遠いところから近づけてゆき、ＦＥ信号があるしきい値をこえたら、
フォーカスサーボループをＯＮにして、ＦＥ＝０になるように焦点合わせを行う
ことにより、情報媒体の基板厚がｔ１であろうとｔ２であろうと、しきい値を変
えるかオートゲインコントロール（ＡＧＣ：光検出器上の全光量でＦＥ信号を規
格化する）を行うことにより共通の手順で焦点合わせを行うことができ、回路系
のコストを低くすることができるという効果を得ることができる。 【００７３】 なお、ホログラムレンズとして１０９を用いる場合は、ＦＥ信号が、対物レン
ズ４と情報媒体の「遠い」と「近い」が逆の特性になるので、対物レンズ４を情
報媒体の近いところから遠ざけてゆき、ＦＥ信号があるしきい値をこえたら、フ
ォーカスサーボループをＯＮにして、ＦＥ＝０になるように焦点合わせを行うこ
とにより、情報媒体の基板厚がｔ１であろうとｔ２であろうと、しきい値を変え
るかオートゲインコントロール（ＡＧＣ：光検出器上の全光量でＦＥ信号を規格
化する）を行いさえすれば、共通の手順で焦点合わせを行うことができ、回路系
のコストを低くすることができるという効果を得ることができる。 【００７４】 第７の実施例として第１または第２または第４または第５の実施例で示した２
焦点レンズを用いて構成した光ヘッド装置を図２０と図２７を用いて説明する。
図２７において、２は半導体レーザなどの放射光源である。この放射光源２から
出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１２２）によって略平行光になり、ビ
ームスプリッター３６を透過する。さらに、ホログラムレンズ１０７を透過した
透過光６１は対物レンズ４に入射し、情報媒体５１上に集光される。情報媒体５
１で反射した透過光６１は実線で示したようにもとの光路を逆にたどって、ホロ
グラムレンズ１０７を再び透過し、ビームスプリッター３６で反射され、収束レ
ンズ（１２１）によって集光され、ビームスプリッター３６１で反射されて、第
６の実施例と同様にホログラム１０３などの波面変換手段によってフォーカスサ
ーボ信号やトラッキングエラー信号を得ることができるように波面を変換された
後に光検出器７に入射する。光検出器７の出力を演算することによって、サーボ
信号（フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号）及び、情報信号を得る
ことができることも第６の実施例と同様である。 【００７５】 また、ホログラムレンズ１０７で回折した＋１次回折光６４は点線で示したよ
うに対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射した
＋１次回折光６４はもとの光路を逆にたどって、ホログラムレンズ１０７を透過
し、ビームスプリッター３６で反射され、収束レンズ（１２１）によって集光さ
れ、ビームスプリッター３６１を透過する。この光ビーム４０は情報媒体５で反 射した後にホログラムレンズ１０７で回折されずに透過しているため、放射光源
２の出射点とは鏡像関係にない。従って光ビーム４０の集光点３９ａは集光点３
９とは光軸方向でずれている。そこで本実施例ではビームスプリッター３６１に
よって光路を分離して別に設けた光検出器７１の出力を演算することによって、
サーボ信号（フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号）及び、情報信号
を得ることができる。図２０と図２７を用いてこのサーボ信号の検出方法の一例
を説明する。図２７において光ビーム４０はほぼ球面波であり、かつ、平行平板
の表面にコーティングを施したビームスプリッター３６１を透過するため非点収
差を持つ。そこで集光点３９ａ付近においた、図２０に示すような４分割光検出
器Ｓ１からＳ４によって光ビーム４０を受光する。ここで（ｂ）がジャストフォ
ーカス状態であり、（ａ）、（ｃ）がデフォーカス状態を表す。従って、フォー
カスエラー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）．．．（６） なお、式（６）のＳ１〜Ｓ４は式（４）のＳ１〜Ｓ４とは無関係である。 という演算によって得られる。 【００７６】 また、情報媒体５のタンジェンシャル（溝の伸延方向）とラジアル方向に対応
する方向が図２０に示した方向であるとき、情報媒体５の上の集光スポットとト
ラック溝の相対位置変化によるホログラム上での光量分布変化を利用して、式（
７）に示す演算によってトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。 【００７７】 ＴＥ＝Ｓ１＋Ｓ３−（Ｓ２＋Ｓ４） ．．．（７） なお、式（７）のＳ１〜Ｓ４も式（４）のＳ１〜Ｓ４とは無関係である。 【００７８】 また、式（６）の結果を基にいわゆる位相差法を行ってトラッキングエラー信
号を得ることもできる。 【００７９】 本実施例も、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置
で、行うことができるという効果を有する。さらにまた、次のような効果も有す る。ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（
ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に第１または第２
または第４または第５の実施例で示した２焦点レンズを用いる場合は＋１次回折
光の回折効率を３０％以下にする、こうすることによって、ホログラムレンズの
透過率が高いため、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクに情報記録を行う際
の光ディスク（情報媒体）上への光の利用効率を高くすることができるという効
果があるが、この時はホログラムレンズの透過率が高いのであるから光ディスク
（情報媒体）から反射してきた光の内透過光を、本実施例のようにサーボ検出や
情報信号の検出に用いることによって、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光ヘ
ッド装置を得られるという効果がある。 【００８０】 なお、本実施例はホログラムレンズを１０７として説明を行ったが、これをホ
ログラムレンズ１０８または１１１に代えても同様の構成で光ヘッドを構成でき
ることは自明であり、やはり同様の効果を有する。 【００８１】 第８の実施例として第１または第２または第４または第５の実施例で示した２
焦点レンズを用いて構成した光ヘッド装置を図２８と図２９を用いて説明する。
なお、図２８と図２９に挿入したｘ1、ｙ1軸は共通である。 【００８２】 図２８において、放射光源２から出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１
２２）によって略平行光になり、ビームスプリッター３６を透過する。さらに、
ホログラムレンズ１０７を透過した透過光６１は、対物レンズ４に入射し、情報
媒体５１上に集光される。情報媒体５１で反射した透過光６１は実線で示したよ
うにもとの光路を逆にたどって、ホログラムレンズ１０７を再び透過し、ビーム
スプリッター３６で反射され、収束レンズ（１２１）によって集光され、ビーム
スプリッター３６２を透過して第７の実施例において説明したように非点収差を
持ち、光検出器７１でこれを受光してフォーカスサーボ信号やトラッキングエラ
ー信号を得ることができる。さらに、情報信号を得ることができることも第７の
実施例と同様である。 【００８３】 また、ホログラムレンズ１０７で回折した＋１次回折光６４は対物レンズ４に
入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射した＋１次回折光６４は
、点線で示したようにもとの光路を逆にたどって、ホログラムレンズ１０７を透
過し、ビームスプリッター３６で反射され、収束レンズ（１２１）によって集光
され、ビームスプリッター３６２に設けられた反射型ホログラム１０４で反射・
回折される。この光ビーム４０は情報媒体５で反射した後にホログラムレンズ１
０７で回折されずに透過しているため、放射光源２の出射点とは鏡像関係にない
。そこで本実施例ではビームスプリッター３６２によって光路を分離して別々に
設けた光検出器７と光検出器７１の出力を演算することによって、サーボ信号（
フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号）及び、情報信号を得る点は第
７の実施例と同じである。本実施例ではビームスプリッター３６２の表面に図２
８に示したように反射型ホログラム１０４を形成して光ビーム４０を反射・回折
し光検出器７によってこの回折光を受光してサーボ信号や情報信号を得ることが
特徴である。図２９にこの反射型ホログラムのパターンの一例を示す。フォーカ
スエラー信号検出用回折光発生領域とトラッキングエラー信号発生領域を形成し
、回折光を発生してこの回折光を光検出器で受光して、第６の実施例と同様にサ
ーボ信号や情報信号を得る。 【００８４】 本実施例も、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置
で、行うことができるという効果を有する。さらにまた、次のような効果も有す
る。ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（
ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に第１または第２
または第４または第５の実施例で示した２焦点レンズを用いる場合は＋１次回折
光の回折効率を３０％以下にする、こうすることによって、ホログラムレンズの
透過率が高いため、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクに情報記録を行う際
の光ディスク（情報媒体）上への光の利用効率を高くすることができるという効
果があるが、この時はホログラムレンズの透過率が高いのであるから光ディスク
（情報媒体）から反射してきた光の内、透過光を本実施例のようにサーボ検出 や情報信号の検出に用いることによって光の利用効率を高くすることができるの
で、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光ヘッド装置を得られるという効果があ
る。特に、反射型ホログラム１０４によって光ビーム４０の全光量を回折して信
号検出に用いるためＳ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光ヘッド装置を得られる
という効果が顕著である。 【００８５】 なお、本実施例はホログラムレンズを１０７として説明を行ったが、これをホ
ログラムレンズ１０８または１１１に代えても同様の構成で光ヘッドを構成でき
ることは自明であり、やはり同様の効果を有する。 【００８６】 第９の実施例として第１または第２または第４または第５の実施例で示した２
焦点レンズを用いて構成した光ヘッド装置を主に図３０〜図３２を用いて説明す
る。なお、図３０と図３１に挿入したｘ1、ｙ1軸と、図３０と図３２に挿入した
ｘ、ｙ，ｚ軸はそれぞれ共通である。 【００８７】 本実施例でも第８の実施例と同様に図３０において、放射光源２から出射した
光ビーム３はコリメートレンズ（１２２）によって略平行光になり、ビームスプ
リッター３６を透過する。さらに、ホログラムレンズ１０７を透過した透過光６
１は、対物レンズ４に入射し、図３０には図示していないが図２８と同様に、情
報媒体５１上に集光される。以下、図３０には図示していないが基板厚ｔ２の情
報媒体５１に対する記録再生を行う場合については図２８を用いて説明する。情
報媒体５１で反射した透過光６１は実線で示したようにもとの光路を逆にたどっ
て、ホログラムレンズ１０７を再び透過し、ビームスプリッター３６で反射され
、収束レンズ（１２１）によって集光され、ビームスプリッター３６２を透過し
て第７の実施例において説明したように非点収差を持ち、光検出器７６（図２８
では光検出器７１と表示）でこれを受光してフォーカスサーボ信号やトラッキン
グエラー信号を得ることができる。さらに、情報信号を得ることができることも
第７の実施例と同様である。 【００８８】 次に、本実施例で基板厚ｔ１の情報媒体５の情報記録再生を行う場合について
説明する。図３０において、ホログラムレンズ１０７で回折した＋１次回折光６
４は対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射した
＋１次回折光６４は、点線で示したようにもとの光路を逆にたどって、ホログラ
ムレンズ１０７を透過し、ビームスプリッター３６で反射され、収束レンズ（１
２１）によって集光され、ビームスプリッター３６２に設けられた透過型ホログ
ラム１０４１で回折される。この光ビーム４０は情報媒体５で反射した後にホロ
グラムレンズ１０７で回折されずに透過しているため、放射光源２の出射点とは
鏡像関係にない。そこで本実施例では例えば、光検出器７６の光軸方向の位置を
適当に調節し、例えば情報媒体５上でホログラムレンズ１０７の透過光６１が合
焦点状態にあるときに光ビーム４０が最小錯乱円になる位置に光検出器７６を配
置する。そして光検出器７６の出力を演算することによって、フォーカスエラー
信号とトラッキングエラー信号及び、情報信号を得る点は第７の実施例と同じで
ある。特にトラッキングエラー信号を位相差法によって検出すると比較的高い周
波数（数ＫＨｚ以上）だけを扱えば良いのでヘッドアンプ出力のオフセットの温
度ドリフトなどのＤＣ変動の影響を避けることができ安定にサーボ信号を得るこ
とができるという効果がある。 【００８９】 本実施例で基板厚ｔ１の情報媒体５の情報記録再生を行う場合、フォーカスエ
ラー信号については、ホログラムレンズ１０７の透過光６１から得ることによっ
て、より多くの光量を使うことも可能である。図３０において、放射光源２から
出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１２２）によって略平行光になり、ビ
ームスプリッター３６を透過する。さらに、ホログラムレンズ１０７を透過した
透過光６１は、対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に照射されるが記録面上で
はデフォーカスしている。情報媒体５で反射した透過光６１は図３０に実線で示
したようにホログラムレンズ１０７を再び透過し、ビームスプリッター３６で反
射される（光ビーム４３）。この光ビーム４３は、収束レンズ（１２１）によっ
て集光され、ビームスプリッター３６２を透過し、ビームスプリッター３６２の
表面に図３０に示したように形成されたホログラム１０４１で回折される。光検 出器７６によってこの回折光を受光してサーボ信号や情報信号を得る。図３１に
この透過型ホログラムのパターンの一例を示す。フォーカスエラー信号検出用回
折光発生領域１５１、１５２を形成し、回折光を発生してこの回折光を光検出器
７６上に形成された６分割光検出器７６ａで受光して、フォーカスエラー信号を
得る。図３１において例えば、領域１５１は光検出器の前側に焦点を持つ球面波
１４１（図３２）を発生させ、領域１５２は光検出器の後ろ側に焦点を持つ球面
波１４２（図３２）を発生させる。図３１のようなホログラムパターンから回折
する波面のファーフィールドパターンはホログラムパターンが分割されているこ
とを反映してやはり図３２に示すように一部分が欠けるが、フォーカスサーボ信
号には影響はない。図３２に示すように回折光１４１と１４２を６分割光検出器
７６ａによって受光する。ここで（ｂ）がジャストフォーカス状態であり、（ａ
）、（ｃ）がデフォーカス状態を表す。従って、フォーカスエラー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１０＋Ｓ３０−Ｓ２０）−（Ｓ４０＋Ｓ６０−Ｓ５０）．．．（８） という演算によって、ＳＳＤ法に基づいて得られる。 【００９０】 本実施例ではビームスプリッター３６２の表面に形成されたホログラム１０４
１で光ビーム４３を回折し、光検出器７６によってこの回折光を受光してフォー
カスエラー信号を得ることが特徴である。本実施例も、異なる基板の厚みの光デ
ィスクの記録再生を一つの光ヘッド装置で、行うことができるという効果を有す
る。さらにまた、次のような効果も有する。ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光デ
ィスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を
行う光ディスク装置用に第１または第２または第４または第５の実施例で示した
２焦点レンズを用いる場合は＋１次回折光の回折効率を３０％以下にする、こう
することによって、ホログラムレンズの透過率が高いため、基板厚の薄い（ｔ２
）高密度光ディスクに情報記録を行う際の光ディスク（情報媒体）上への光の利
用効率を高くすることができるという効果があるが、この時はホログラムレンズ
の透過率が高いのであるから光ディスク（情報媒体）から反射してきた光の内、
透過光を本実施例のようにサーボ検出や情報信号の検出に用いることによって光
の利用効率を高くすることができるので、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光
ヘ ッド装置を得られるという効果がある。特に、ホログラム１０４１によって光量
の多い光ビーム４３を回折して信号検出に用いるためＳ／Ｎ比の高いフォーカス
サーボ信号を得られ安定な光ヘッド装置を得られるという効果が顕著である。し
かもサーボ信号や情報信号を、ただ１個の光検出器７６だけから得ることができ
るので、部品点数が少なく、小型軽量で低コストの光ヘッド装置を構成すること
ができるという顕著な効果もある。 【００９１】 なお、本実施例はホログラムレンズを１０７として説明を行ったが、これをホ
ログラムレンズ１０８または１１１に代えても同様の構成で光ヘッドを構成でき
ることは自明であり、やはり同様の効果を有する。 【００９２】 次に第１０の実施例を図３３を用いて説明する。本実施例は第３または第４ま
たは第５の実施例で示した２焦点レンズを用いて構成した光ヘッド装置である。 【００９３】 図３３において、２は半導体レーザなどの放射光源である。この放射光源２か
ら出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１２２）によって略平行光になり、
ビームスプリッター３６を透過する。さらに、ホログラムレンズ１０９を透過し
た透過光６１は対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５
で反射した透過光６１は、点線で示したようにもとの光路を逆にたどって、ホロ
グラムレンズ１０９によって回折され、ビームスプリッター３６で反射され、収
束レンズ（１２１）によって集光され、ビームスプリッター３６１で反射されて
、第６の実施例と同様にホログラム１０３などの波面変換手段によってフォーカ
スサーボ信号やトラッキングエラー信号を得ることができるように波面を変換さ
れた後に光検出器７に入射する。光検出器７の出力を演算することによって、サ
ーボ信号（フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号）及び、情報信号を
得ることができることも第６の実施例と同様である。 【００９４】 また、放射光源２より出射後、ホログラムレンズ１０９で回折した＋１次回折
光６６は対物レンズ４に入射し、情報媒体５１上に集光される。情報媒体５１で 反射した＋１次回折光６６は、実線で示したようにもとの光路を逆にたどって、
ホログラムレンズ１０９によって回折され、ビームスプリッター３６で反射され
、収束レンズ（１２１）によって集光され、ビームスプリッター３６１を透過す
る。そして、別に設けた光検出器７１の出力を演算することによって、第７の実
施例と同様にしてサーボ信号（フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号
）及び、情報信号を得ることができる。 【００９５】 本実施例も、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置
で、行うことができるという効果を有する。さらにまた、次のような効果も有す
る。ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（
ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に、ホログラムレ
ンズ１０９を用いて構成される第３または第４または第５の実施例で示した２焦
点レンズを用いる場合は＋１次回折光の回折効率を７０％以上にする、こうする
ことによって、ホログラムレンズの回折効率が高いため、基板厚の薄い（ｔ２）
高密度光ディスクに情報記録を行う際の光ディスク（情報媒体）上への光の利用
効率を高くすることができるという効果があるが、この時はホログラムレンズの
回折効率が高いのであるから光ディスクから反射してきた光の内、回折光を本実
施例のようにサーボ検出や情報信号の検出に用いることによって光の利用効率を
高くすることができるので、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光ヘッド装置を
得られるという効果がある。また、ホログラムレンズは１０９を用いているので
、２焦点間の距離の差を１ｍｍ程度まで大きくすることができ、一方の焦点スポ
ットで情報の記録再生をしているときに他方の焦点を集光点とする光ビームを大
きく広げて光強度を小さくでき、記録再生に影響を全く与えない様にできるとい
う効果を有する。さらにホログラムレンズ１０９を凸レンズとして用いるので、
前述した通り、色収差が発生しなくなるという効果がある。 【００９６】 第１１の実施例として第３または第４または第５の実施例で示した２焦点レン
ズを用いて構成した光ヘッド装置を、図３４を用いて説明する 図３４において、放射光源２から出射した光ビーム３はコリメートレンズ（１ ２２）によって略平行光になり、ビームスプリッター３６を透過する。そして、
ホログラムレンズ１０９を透過した透過光６１は、対物レンズ４に入射し、情報
媒体５上に集光される。情報媒体５で反射した透過光６１は点線で示したように
もとの光路を逆にたどって、ホログラムレンズ１０９によって回折され、ビーム
スプリッター３６で反射され、収束レンズ（１２１）によって集光され、ビーム
スプリッター３６２を透過して第７の実施例において説明したように非点収差を
持ち、光検出器７１でこれを受光してフォーカスサーボ信号やトラッキングエラ
ー信号を得ることができる。さらに、情報信号を得ることができることも第７の
実施例と同様である。 【００９７】 また実線で示したようにホログラムレンズ１０９で回折した＋１次回折光６６
は対物レンズ４に入射し、情報媒体５１上に集光される。情報媒体５１で反射し
た＋１次回折光６６はもとの光路を逆にたどって、ホログラムレンズ１０９によ
って再び回折され、ビームスプリッター３６で反射され、収束レンズ（１２１）
によって集光され、ビームスプリッター３６２の一部に形成した反射型ホログラ
ム１０４で反射・回折される。そして別々に設けた光検出器７と光検出器７１の
出力を演算することによって、サーボ信号（フォーカスエラー信号とトラッキン
グエラー信号）及び、情報信号を得る点は第７の実施例と同じである。本実施例
ではビームスプリッター３６２の表面に図３４に示したように反射型ホログラム
１０４を形成して光ビーム４０を反射・回折し光検出器７によってこの回折光を
受光してサーボ信号や情報信号を得る。図２９にこの反射型ホログラムのパター
ンの一例を示す。フォーカスエラー信号検出用回折光発生領域とトラッキングエ
ラー信号発生領域を形成し、回折光を発生してこの回折光を光検出器で受光して
、第６の実施例と同様にサーボ信号や情報信号を得る。 【００９８】 本実施例も、異なる基板の厚みの光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置
で、行うことができるという効果を有する。さらにまた、次のような効果も有す
る。ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（
ｔ２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置用に、ホログラム レンズ１０９を用いて構成される第３または第４または第５の実施例で示した２
焦点レンズを用いる場合は、＋１次回折光の回折効率を７０％以上にする、こう
することによって、ホログラムレンズ回折効率のが高いため、基板厚の薄い（ｔ
２）高密度光ディスクに情報記録を行う際の光ディスク（情報媒体）上への光の
利用効率を高くすることができるという効果があるが、この時はホログラムレン
ズの回折効率が高いのであるから光ディスクから反射してきた光の内、回折光を
、本実施例のようにサーボ検出や情報信号の検出に用いることによって光の利用
効率を高くすることができるので、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ安定な光ヘッド
装置を得られるという効果がある。特に、反射型ホログラム１０４によって光ビ
ーム４０の全光量を回折して信号検出に用いるため、光の利用効率が高くＳ／Ｎ
比の高い信号を得られ安定な光ヘッド装置を得られるという効果が顕著である。
また、ホログラムレンズは１０９を用いているので、２焦点間の距離の差を１ｍ
ｍ程度まで大きくすることができ、一方の焦点スポットで情報の記録再生をして
いるときに他方の焦点を集光点とする光ビームを大きく広げて光強度を小さくで
き、記録再生に影響を全く与えない様にできるという効果を有する。さらにホロ
グラムレンズ１０９を凸レンズとして用いるので、前述した通り、色収差が発生
しなくなるという効果がある。 【００９９】 第１２の実施例を図３５〜図３９を用いて説明する。図３５と図３６において
１８２はノイズキャンセル用回折光発生領域、７５はノイズキャンセル用信号検
出用光検出器である。図３５において、２は半導体レーザ等の放射光源である。
この光源から出射した光はビームスプリッター３６３で反射して対物レンズ４に
入射し、情報媒体５または５１上に集光される。情報媒体５１（または５）で反
射した光ビームはもとの光路を逆にたどって（復路）、ビームスプリッター３６
３に入射する。このビームスプリッター３６３を透過した光ビームはは光検出器
７７に入射する。光検出器７７の出力を演算することによって、サーボ信号及び
、情報信号を得ることができる。ノイズキャンセル用回折光発生領域１８２は図
３６に示したように、ホログラムレンズの格子パターン１０７ａよりも外周部に
設ける。 【０１００】 本実施例では特開昭６０−１３８７４８及び特開昭６１−１３１２４５に開示
されている原理に基づき、信号に対するノイズを低減することができる。本実施
例では、ノイズキャンセル用回折光発生領域１８２から発生するノイズキャンセ
ル用回折光１６４をノイズキャンセル用信号検出用光検出器７５で受光し、ノイ
ズキャンセル用信号検出用光検出器７５の出力信号Ｓ９０を得る。そして、次の
演算によって情報信号ＲＦを検出し、ノイズの低減化を図る。 【０１０１】 ＲＦ＝(S1+S2+S3+S4)＋Ｒ×S90 ．．．（９） ここで、Ｒはノイズキャンセル用信号Ｓ９０に重み付けをするための係数である
。本実施例では、特開昭６０−１３８７４８及び特開昭６１−１３１２４５とは
異なり、ホログラムレンズ上で光ビームの光量を分割するため光検出器の設定許
容精度を１００倍程度大きくできるという効果がある。なお、ノイズキャンセル
用信号検出用光検出器７５にレンズ作用を持つホログラムパターンを用いること
によって、往路に発生する不要な回折光を情報媒体５上でデフォーカスさせ、大
きく広がるようにして情報媒体５の情報を平均化し、情報信号に対する雑音を含
まないという効果を得ることもできる。さらにまた、ノイズキャンセル用回折光
発生領域１８２を設けることにより、ホログラムレンズの外周部の透過率が内周
部と同程度になるため、情報媒体上で光ビーム（集光スポット）のサイドローブ
がより低くなり、優良な特性の再生信号を得ることができるという効果を得るこ
ともできる。 【０１０２】 また、図３７においては、ノイズキャンセル用回折光発生領域１８３を複数（
図では２個）に分割する。そして、各々の分割領域から回折するノイズキャンセ
ル用回折光１６４をノイズキャンセル用信号検出用光検出器７５ａと７５ｂで受
光し、出力信号Ｓ９１とＳ９２を得る。そして、（１０）式の演算によって情報
信号ＲＦを検出し、ノイズの低減化を図る。 【０１０３】 ＲＦ＝(S1+S2+S3+S4)＋Ｒ×（S91＋S92） ．．．（１０） ここで、Ｒはノイズキャンセル用信号Ｓ９０に重み付けをするための係数である
。本実施例では、特開昭６０−１３８７４８及び特開昭６１−１３１２４５とは
異なり、ホログラム上で光ビームの光量を分割するため光検出器の設定許容精度
を１００倍程度大きくできるという効果がある。本実施例では、図３８のように
ノイズキャンセル用回折光発生領域１８３を複数に分割することによって往路の
不要な回折光も多分割される上に１つ１つの分割領域はＮＡ（開口数）が小さく
なってその回折光が大きく広がるので、これらの和を取ったときに情報媒体５上
で得る情報信号（雑音）は平均化されて、振幅が小さくなるという効果がある。
また、複数のノイズキャンセル用回折光（１６４ａと１６４ｂ）をそれぞれ分割
した光検出器（７５ａと７５ｂ）で受光することにより、それぞれのノイズキャ
ンセル用信号の重み付けを変えてよりいっそうノイズの低減をする事も可である
という効果を得ることができる。すなわち、（１１）式の演算によって情報信号
ＲＦを検出し、ノイズの低減化を図る。 【０１０４】 ＲＦ＝(S1+S2+S3+S4)＋（Ｒ１×S91＋Ｒ２×S92） ．．．（１１） ここで、Ｒ１、Ｒ２はノイズキャンセル用信号Ｓ９１、ＬＳ９２に重み付けをす
るための係数である。また、このようにノイズキャンセル用回折光発生領域１８
３を複数に分割することによって往路の不要な回折光が、光検出器の信号検出領
域に入射することを避けることもできるという効果を得られる。これについて図
３９を用いて以下に説明する。図３９においてＰ１とＰ２はそれぞれノイズキャ
ンセル用回折光１６４ａと１６４ｂが光検出器上に入射する場所を示す。ノイズ
キャンセル用回折光１６４ａと１６４ｂを復路の＋１次回折光と呼ぶと、ノイズ
キャンセル用回折光発生領域１８３ｂから発生する往路の＋１次回折光がノイズ
キャンセル用回折光発生領域１８３ａに入射して発生する復路の＋１次回折光が
Ｐ３に入射する。ここで、Ｐ３と光検出器７１の中心との距離Ｃ２は、Ｐ１とＰ
２の距離と等しくなる。したがって、光検出器７１の一辺の長さの半分をＣ１と
したときにＣ２＞Ｃ１とすることにより、Ｐ３が光検出器７１内に入らないよう
にすることができ不要な迷光の影響を避けることができるという効果がある。点
Ｐ４についても点Ｐ３と同様である。なお、ノイズキャンセル用回折光発生領域
１ ８３から発生する往路の＋１次回折光のうち復路の透過光（０次回折光）はＰ５
やＰ６の位置に入射し、光検出器７１内に入らない。さらに、光源２として半導
体レーザーを用いる場合には、ノイズキャンセル用回折光発生領域１８３ａ、ｂ
を設ける方向（図３８のＸ２方向）を半導体レーザーの出射角の広い方向と一致
させることにより、透過光の光強度分布がより一定になるため、情報媒体上で光
ビーム（集光スポット）のサイドローブがより低くなり、優良な特性の再生信号
を得ることができるという効果を得ることもできる。 【０１０５】 さらに、第１３の実施例を図４０と図４１を用いて説明する。図４０において
１０７はホログラムレンズである。ホログラムレンズとしてはここでは第１の実
施例として説明したホログラムレンズ１０７を用いて説明するが、第２〜第５の
実施例のいずれかにおいて説明したホログラムレンズ１０８または１１１または
１０９などでも良い。また第１２の実施例において示したようにホログラムレン
ズの外周部にノイズキャンセル用回折光発生領域を設けることもできる。また、
ホログラム１７３は偏光異方性ホログラムである。偏光異方性ホログラムは、昭
６１−１８９５０４や、特開昭６３−２４１７３５にも開示されているように、
ニオブ酸リチウム基板の一部をプロトン交換したり、液晶セルを利用することに
より作製可能であり、ある偏光方向（ＸＰ方向とする）の直線偏光に対しては回
折させるホログラムとして働き、これと直角な方向（ＹＰ方向とする）の直線偏
光光に対しては回折を起こさないという性質を持つ。放射光源２は本実施例にお
いては直線偏光の光源を用い、偏光方向はＸＰ方向に設定する。放射光源２から
出射した光ビームはホログラム１７３を透過し（往路）、λ／４板１５によって
円偏光の光ビームになり、ホログラムレンズ１０７で２つの焦点の光ビームに分
けられて、さらに、情報媒体５または５１によって反射される際に円偏光の回転
方向が逆転し、再びλ／４板１５に入射して初めとは直角方向（ＹＰ方向）の直
線偏光になるため、復路においてはホログラム１７３によって回折され（復路）
、光検出器２７４に入射する。光検出器の出力を演算することによって、前述の
実施例と同様にサーボ信号や情報信号を得ることができる。本実施例は以下のよ
うな効果を有している。１．ホログラムレンズを用いているため、ただ１つの光
ヘ ッド装置を用いて２種類の基板厚の情報媒体に対し情報の記録再生を行うことが
できる。２．往路では回折を受けず、復路では回折するため、光の利用効率が高
く、放射光源の出射パワーが低くてもＳ／Ｎ比の高いサーボ信号や情報信号を得
ることができる。３．ビームスプリッターを用いなくても良い構成であり、光ヘ
ッド装置の小型化軽量化、低コスト化を実現できる。４．ビームスプリッターを
用なくても良い構成であり、光学部品がほとんど１本の光軸上に並んでいる（立
ち上げミラーを用いて光軸を曲げる場合も分岐はせず、光軸はやはりほぼ１本で
ある）ため、温度変化、経時変化に対して安定に動作する光ヘッド装置を得るこ
とができる。５．復路ではホログラム１７３の透過光は不要であるため回折効率
を高くし、透過率をほとんど０に設計しても構わない。透過率をほぼ０に設計す
る事により、ホログラム１７３と１／４波長板１５は光源２への戻り光をなくす
るアイソレーターの働きをするため、光源２として半導体レーザーを用いるとき
に、戻り光がほとんど活性層内に入らない。従って、戻り光による半導体レーザ
ーの雑音の問題を回避できる。 【０１０６】 なお、本実施例における光検出器２７４は放射光源２と近接して配置すること
が可能であるため図４１に示すような構成にすることにより相対位置精度を容易
に高精度にでき、製造工程の組立コストを低くすることができるという効果があ
る。また、より一層、光ヘッド装置の小型化軽量化、低コスト化を実現できると
いう効果がある。図４１において２は放射光源、３は光ビーム、２７４は光検出
器である。光検出器２７４ａと光検出器２７４ｂを１個の光検出器基板上に形成
する。そして光検出器２７４ａと光検出器２７４ｂの間に凹部（切り欠き部）を
設け、図４１に示したようにミラー７ａを設け、放射光源２をハイブリッドに設
置する。本実施例では、光検出器２７４ａと光検出器２７４ｂを１個の光検出器
基板上に形成するので光検出器２７４ａと光検出器２７４ｂの相対位置を、集積
回路の作製工程によって容易にμmオーダーの高精度に設定できるという効果が
ある。さらに、図４１のハイブリッド素子と外部との電気的な接続のために結線
が必要であるが、この結線を接続する面が、本実施例ではすべて図４１のＸ３・
Ｙ３平面になるので、結線用のワイヤを近づけてくる方向が共通になり自動組立
が 容易になるという効果がある。さらに組立時の基準線もＸ３・Ｙ３平面上に設け
るだけでよいので、光検出器２７４ａと光検出器２７４ｂと放射光源２の相対位
置を容易に高精度に設定できるという効果がある。 【０１０７】 本実施例は偏光異方性ホログラムを用いる構成を例示して説明したが、放射光
源２の光量が十分である場合などは、偏光異方性ホログラム１７３に代えて格子
ピッチの小さなホログラムや、ブレーズ化ホログラムを用いても、やはり、以下
のような効果を得ることができる。１．ホログラムレンズを用いているため、た
だ１つの光ヘッド装置を用いて２種類の基板厚の情報媒体に対し情報の記録再生
を行うことができる。２．ビームスプリッターを用いなくても良い構成であり、
光ヘッド装置の小型化軽量化、低コスト化を実現できる。３．ビームスプリッタ
ーを用いなくても良い構成であり、光学部品がほとんど１本の光軸上に並んでい
るため、温度変化、経時変化に対して安定に動作する光ヘッド装置を得ることが
できる。 【０１０８】 第１４の実施例を図４２を用いて説明する。図４２において２ａは直線偏光し
た光ビームを出射する放射光源、１９０は放射光源２ａから出射する直線偏光し
た光ビーム３ｂを全反射しこれと直角方向の直線偏光した光ビームは全透過する
偏光分離膜、１５はλ／４板である。本実施例ではホログラムレンズ１０７を具
備する点と、偏光分離膜１９０と１／４波長板１５を用いる点と、反射型ホログ
ラム２２０を透明基板９の裏側に形成する点が特徴である。なお、ホログラムレ
ンズとしてはここでは第１の実施例として説明したホログラムレンズ１０７を用
いて説明するが、第２〜第５の実施例のいずれかにおいて説明したホログラムレ
ンズ１０８または１１１または１０９などでも良い。また第１２の実施例におい
て示したようにホログラムレンズの外周部にノイズキャンセル用回折光発生領域
を設けることもできる。放射光源２ａから出射した光ビーム３ｂ（直線偏光した
レーザ光）は、透明基板９の放射光源２ａに近い側（以後表側と呼ぶ）に形成さ
れた偏光分離膜１９０で全反射されてλ／４板の第１回目の透過を行う。そして
対物レンズ４に入射し、情報媒体５上に集光される。情報媒体５で反射した光ビ ームはもとの光路を逆にたどって、λ／４板の第２回目の透過を行いこれによっ
て光ビームの偏光方向は９０°回転する。光ビームは偏光分離膜１９０を全透過
して、反射型ホログラム２２０に入射する。この反射型ホログラム２２０から生
じる復路の回折光６８は偏光分離膜１９０を全透過して、光検出器７８に入射す
る。光検出器７８の出力を演算することによって、サーボ信号及び、情報信号を
得ることができる。ここで例示したようにコリメートレンズを用いると、反射膜
１９０へ入射する光ビームが平行光であるので反射率及び透過率が均一になって
、往路の反射光をより容易に情報媒体５上で回折限界まで集光できる。また、復
路の＋１次回折光も均一になるためサーボ信号にオフセットがより生じにくくな
るという効果がある。また、以下のような効果もある、１．ホログラムレンズを
用いているため、ただ１つの光ヘッド装置を用いて２種類の基板厚の情報媒体に
対し情報の記録再生を行うことができる。２．往路では回折を受けず、復路では
回折するため、光の利用効率が高く、放射光源の出射パワーが低くてもＳ／Ｎ比
の高いサーボ信号や情報信号を得ることができる。３．ビームスプリッターと立
ち上げミラーを兼用しているので、光ヘッド装置の小型化軽量化、低コスト化を
実現できる。４．光学部品がほとんど１本の光軸上に並んでいるため、温度変化
、経時変化に対して安定に動作する光ヘッド装置を得ることができる。５．偏光
分離膜１９０と１／４波長板１５は光源２ａへの戻り光をなくするアイソレータ
ーの働きをするため、光源２ａとして半導体レーザーを用いるときに、戻り光が
ほとんど活性層内に入らない。従って、戻り光による半導体レーザーの雑音の問
題を回避できる。 【０１０９】 なお、反射型ホログラム２２０をブレーズ化する事により、＋１次回折光の回
折効率を１に近づけて、光量の損失なしに＋１次回折光のみを用いて信号検出を
行うことができる。＋１次回折光を用いて信号検出を行うと、信号検出用の回折
光の収差をホログラム２２０で補償できるので安定なサーボ信号検出を行うこと
ができるという効果を得ることも可能である。また、コリメートレンズを放射光
源と透明基板の間に挿入する構成を例示して説明したが、コリメートレンズを省
いた構成も可能であり、この場合においても上記と同様の効果が得られる。 【０１１０】 さらにまた、光源２ａの光量が十分である場合には、偏光分離膜１９０の代わ
りに反射率が１／３程度の反射膜を用い、１／４波長板１５を省くことも可能で
ある。この場合も、以下のような効果がある、１．ホログラムレンズを用いてい
るため、ただ１つの光ヘッド装置を用いて２種類の基板厚の情報媒体に対し情報
の記録再生を行うことができる。２．ビームスプリッターと立ち上げミラーを兼
用しているので、光ヘッド装置の小型化軽量化、低コスト化を実現できる。３．
光学部品がほとんど１本の光軸上に並んでいるため、温度変化、経時変化に対し
て安定に動作する光ヘッド装置を得ることができる。 【０１１１】 本発明の上記実施例により例えば、ＣＤなどの基板の厚みｔ１（約１．２ｍｍ
）の在来の光ディスクと、高密度光ディスク（情報媒体）などの基板の厚みｔ２
（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）の次世代の光ディスクの両方を１台の光ヘッド
装置によって記録再生できるが、実際に記録再生を行う際には、記録再生を行お
うとしている光ディスクの基板の厚みがｔ１なのかｔ２なのかを判断する必要が
ある。そのためには光ディスクに、厚みを判別するための判別情報を記録してお
くと便利である。ＣＤなどの基板の厚みｔ１（約１．２ｍｍ）の在来の光ディス
クにはこのような判別情報は記録されていないので、当然、将来商品化される高
密度光ディスクなどの基板の厚みｔ２（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）の次世代
の光ディスクに判別情報を書き込むことが望ましい。そこで、このような判別情
報の書き込み方についての発明の実施例を図４３（第１５の実施例）と図４４（
第１６の実施例）に示す。 【０１１２】 図４３は第１５の実施例の高密度光ディスクである。図４３において５２は高
密度の光ディスク（情報媒体）、５５は高密度の記録ピット、５５ａはＣＤ程度
の記録密度のピットであり、厚みを判別するため、この光ディスクの大半の部分
では基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持っている。そして、ピッ
ト５５のある部分、または、記録可能な部分は基板の厚みはｔ２（０．４ｍｍ〜
０．８ｍｍ程度）であるが、図４３に示したようにピット５５ａの形成されてい る領域は基板の厚みはｔ１（約１．２ｍｍ）にする。この実施例の光ディスクを
記録再生する際には初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦
点制御を行って再生し、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、自動
的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行うことができるという効果がある。
当然、初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行っ
て再生し、基板の厚みがｔ２であるという情報がなければ、そのまま基板の厚み
ｔ１に対応した焦点制御を行って再生し続ければ良い。また、本実施例では、ピ
ット５５ａは余り大きくする必要がなく、記憶容量を消費しなくて済むという効
果もある。 【０１１３】 図４４は第１６の実施例の高密度光ディスクである。図４４において５２は高
密度の光ディスク（情報媒体）、５５は高密度の記録ピット、５６はＣＤよりも
記録密度の低いすなわち面積の大きなピットであり、厚みを判別するため、この
光ディスクの大半の部分では基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持
っている。そして基板の厚みは、ピットのあるところや記録可能なところは、情
報媒体５１全面に渡ってｔ２（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）である。本実施例
の光ディスクを記録再生する際には初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ
１に対応した焦点制御を行って再生する。当然大きな収差が発生するが、記録密
度が非常に低いため記録を再生することができる。そして、基板の厚みがｔ２で
あるという情報を認識したら、自動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行
うことができるという効果がある。当然、初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の
厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し、基板の厚みがｔ２であるという情
報がなければ、そのまま基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し続け
れば良い。また、本実施例では基板の厚みが一定であるため情報媒体の製造が容
易で安価にでき、また、情報媒体を薄くできるという効果もある。 【０１１４】 次に、第５〜第１１の実施例までのいずれかの光ヘッド装置の様に２種の厚み
の基板の記録再生を可能な光ヘッド装置を有し、実際に記録再生を行う際に、記
録再生を行おうとしている光ディスクの基板の厚みがｔ１なのかｔ２なのかを自 動的に判断する機能を持つ光ディスク装置の発明を図４５（第１７の実施例）と
図４６（第１８の実施例）を用いて説明する。 【０１１５】 図４５は第１７の実施例である光ディスク装置の説明を行うためのチャート図
である。本実施例の光ディスク装置は第５〜第１１の実施例までのいずれかの光
ヘッド装置の様に２種の厚みの基板の記録再生を可能な光ヘッド装置と、前記光
ヘッドの送り機構などの移動手段と、情報媒体を回転させるスピンドルモーター
などの回転手段、を有する。そして、本発明の光ディスク装置に光ディスク（情
報媒体）をセットし、光ディスクが前記回転手段によって回転を始めると、まず
第１５の実施例や第１６の実施例で基板の厚みを判別する情報を記録した位置、
例えば最内周などに前記移動手段によって光ヘッド装置を動かし、次に、基板の
厚みｔ１に対応した焦点（フォーカス）制御を行う。そしてトラッキング制御を
行って情報信号を検出し、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、自
動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行う。また、基板の厚みがｔ２であ
るという情報がなければ、そのまま基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って
再生し続ける。本実施例により高密度光ディスクが第１５の実施例や第１６の実
施例である限り、迅速に且つ極めて正確に基板の厚みを判断することができ、２
種の厚みの基板の記録再生を安定に行うことができるという効果を有する。 【０１１６】 図４６は第１８の実施例である光ディスク装置の説明を行うためのチャート図
である。本実施例の光ディスク装置は第５〜第１１の実施例までのいずれかの光
ヘッド装置の様に２種の厚みの基板の記録再生を可能な光ヘッド装置と、前記光
ヘッドの送り機構などの移動手段と、情報媒体を回転させるスピンドルモーター
などの回転手段、を有する。そして、本発明の光ディスク装置に光ディスク（情
報媒体）をセットし、光ディスクが前記回転手段によって回転を始めると、まず
情報信号が確実に存在する位置、例えば最内周などに前記移動手段によって光ヘ
ッドを動かし、次に、基板の厚みｔ１に対応した焦点（フォーカス）制御を行う
。そしてトラッキング制御を行って情報信号を検出し、情報信号の振幅が一定値
以上得られなかった場合には、自動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行
う。 また、情報信号の振幅が一定値以上得られた場合には、そのまま基板の厚みｔ１
に対応した焦点制御を行って再生し続ける。本実施例により高密度光ディスクが
第１５の実施例や第１６の実施例でなくても、基板の厚みを判断することができ
、２種の厚みの基板の記録再生を安定に行うことができるという効果を有する。 【０１１７】 第１９の実施例として２つの焦点位置を持つ２焦点顕微鏡用レンズ及びこの顕
微鏡レンズを用いた２焦点顕微鏡について、図４７を用いて説明する。図４７に
おいて４１０７は＋１次（またはＮ次：Ｎは０でない整数）と０次の回折効率（
すなわち透過率）がそれぞれ十分な大きさを持つホログラムレンズ、４１０と４
１１はレンズ、４２０はこれらの構成部品よりなる顕微鏡用レンズを保持する鏡
筒である。本実施例では、基本的には第１〜第５の実施例で示した２焦点レンズ
と同様の構成で、顕微鏡用のレンズを構成する。ホログラムレンズも、第１〜第
５の実施例と同様に、格子パターンは同心円状であり、その中心すなわち光軸は
レンズ４１０、４２０と組立誤差内で一致している。ホログラムレンズ４１０７
の＋１次回折光の回折効率は１００％未満であり、透過光（０次回折光）も充分
な強度を有するように設計する。このためには、例えばホログラムレンズ４１０
７を図４７に示したように凹凸形状によって作製する場合には（レリーフ型）凹
凸の高さｈをｈ＜λ／（ｎ−１）というように、より小さくする、すなわち格子
部で光ビームに与える位相変化の振幅量を２πよりも小さくすることによって容
易に実現できる。ここでλは光ビーム３の波長、ｎは透明基板９の屈折率である
。このようにホログラムレンズ４１０７のどの位置においても透過光が充分な強
度を持つようにすることによって、 図４７の点ｆ２から発散する光（図４７では実線）がホログラムレンズ４１０７
を透過する光と、点ｆ１から発散する光（図４７では波線）がホログラムレンズ
４１０７で回折された光が、共に十分な光量を有し、かつ、ホログラムレンズ４
１０７通過後は同一の光路をたどる。したがって、点ｆ１と点ｆ２に対して、同
時に焦点を合わせることができ、平面ＰＬ１内と平面ＰＬ２内の像を同時に観察
できるという効果を備えた顕微鏡用レンズを実現できる。 【０１１８】 さらにホログラムレンズ４１０７は図１に示したホログラムレンズ１０７と同
様にブレーズ化することによって、２箇所に焦点合わせをする透過光と＋１次回
折光の光量を大きくすることができ、明るい像を得ることができるという効果が
ある。 【０１１９】 また、図４８に示すように透過光と回折光でそれぞれ異なる厚みの基板を通し
て像を観察する場合は、基板の厚みの違いによって生じる収差をホログラムレン
ズによって補正し、最良の像を観察できるようにすることができるという効果が
ある。これについては、第１の実施例において図１を用いて説明したとおりであ
る。すなわち、＋１次回折光は基板を通った光の収差補正を施されている。この
ような収差補正作用を有するホログラムレンズの設計方法は、例えば、集光スポ
ットｆ１から発散する球面波が基板を透過後、レンズ４１０を透過した光と、点
ｆ２から発散した光がレンズ４１０を透過した光の、ホログラムレンズ４１０７
上の干渉パターンを計算すればよい。そしてコンピューター・ジェネレイティッ
ド・ホログラム（ＣＧＨ）の手法などによって容易にホログラムレンズ４１０７
を作製できる。 【０１２０】 さらに、鏡筒４２０を図４７に示したように内側の鏡筒４２０ａと外側の鏡筒
４２ｂからなる構成とするなどして、光軸方向に可変長にすることによって２つ
の焦点面であるＰＬ１とＰＬ２の間隔をかえたり、これらの間に入る基板厚が変
わったときに調整することができるという効果を得ることができる。 【０１２１】 さらに、上記において説明した顕微鏡レンズと接眼レンズ４１２を組み合わせ
ることによって、光軸方向の位置の異なる２平面ＰＬ１、ＰＬ２上の鮮明な像を
同時に観察することができるという効果を有する顕微鏡を構成できる。図４７の
点ｆ２から発散する光（図４７では実線）がホログラムレンズ４１０７を透過す
る光と、点ｆ１から発散する光（図４７では波線）がホログラムレンズ４１０７
で回折された光が同一の光路をたどりレンズ４１１によって点ｆ３に集光される
。点ｆ３の存在する平面ＰＬ３の像を接眼レンズ４１２によってさらに拡大して
Ｐ Ｌ１面とＰＬ２面を同時に肉眼で観察することができる。なお、レンズ４１１を
省略した構成も可能である。また、平面ＰＬ３にＣＣＤカメラなどの撮像面を配
置することによりＰＬ１面とＰＬ２面を同時にカメラで観察、撮影する構成とす
る事も可能である。 【０１２２】 第２０の実施例として本発明の２焦点顕微鏡用レンズまたはこの顕微鏡レンズ
を用いた２焦点顕微鏡を用いた露光装置について図４８を用いて説明する。半導
体上に微細な回路を形成する工程などにおいて、半導体などの試料上に光感光性
の材料を塗布してフォトマスクを通して露光する工程が必須である。本実施例は
この露光工程において用いる露光装置である。図４８において、４３２はフォト
マスク４３１は試料、４３１ｂは試料の表面であり、光感光性の材料を塗布して
ある場合もあるが図４８では省略している。また、４１４は第１９の実施例で説
明した２焦点顕微鏡レンズ、４１５は第１９の実施例で説明した２焦点顕微鏡、
４３０は顕微鏡用の光源でありその波長は試料４３１において十分な透過率を持
つ波長のものを用いる。露光器装置には当然露光用光源やシャッターなどを含む
露光手段が必要であり本実施例でも露光手段を備えているが、図４８では省略し
ている。また、フォトマスク４３２と試料４３１との位置合わせを行うための位
置合わせ手段も本実施例は備えているが、図４８では省略している。本実施例は
、予め試料４３１の裏面４３１ａに所定のパターンを形成し、このパターンとフ
ォトマスク４３２の相対位置を高精度で合わせて表面４３１ｂにフォトマスク面
４３２ａのパターンを転写する事ができるという効果を有する。試料４３１の裏
面４３１ａに半導体回路などのパターンが予め形成されているときに、このパタ
ーンとフォトマスク４３２の相対位置を合わせるためには、従来は低倍率の焦点
深度の深い顕微鏡で試料４３１の裏面４３１ａとフォトマスク面４３２ａを同時
に観察して位置合わせを行っていた。しかし、低倍率の顕微鏡しか使用できない
ため５μm以下の精度で位置合わせを行うことが不可能であった。本発明の露光
装置ではさきに説明した２焦点の顕微鏡を用いるので、焦点深度を深くする必要
がなく、高倍率の顕微鏡を用いることができ、裏面４３１ａとフォトマスク面４
３２ａを同時に高倍率で観察して位置合わせを行い、５μm以下の高精度で試料
４３１ の裏面４３１ａのパターンとフォトマスク４３２のフォトマスク面４３２ａの相
対位置を合わせることができるという効果を有する。 【０１２３】 【発明の効果】 以上に述べたことから明らかなように、本発明では以下のような効果が得られ
る （１）入射光の一部を回折するホログラムと対物レンズを組み合わせることによ
って異なる基板厚（ｔ１とｔ２）の光ディスク（情報媒体）上にそれぞれ回折限
界にまで集光される集光スポットを形成する事のできる２焦点レンズを実現でき
るという効果を有する。ホログラムレンズの回折効率は１００％未満であり、光
ビームの透過光（０次回折光）も充分な強度を有するホログラムレンズと対物レ
ンズを組み合わせて用いることによって、透過光の形成する集光ビームのサイド
ローブを低く抑えることができるという効果も有する。さらにホログラムレンズ
はブレーズ化することによって２焦点の光ビームを形成する透過光と＋１次回折
光の光量和を大きくすることができ、光の利用効率を高くできるという効果があ
る。 （２）ホログラムレンズを凸レンズとして用いる実施例では、色収差が発生しな
くなるという効果がある。 （３）本発明の２焦点レンズを用いて光ヘッド装置を構成し、 波面変換手段も光検出器も単一のものを共通に用いることにより、少ない部品
点数で小型、軽量、低コストの光ヘッド装置でありながら、異なる基板の厚みの
光ディスクの記録再生を一つの光ヘッド装置で行うことができるという効果を有
する。 【０１２４】 または、本発明の２焦点レンズを用いて光ヘッド装置を構成し、波面変換手段
と光検出器を２組用いることにより、 ＣＤなど基板厚の厚い（ｔ１）光ディスクは再生のみ行い、基板厚の薄い（ｔ
２）高密度光ディスクでは記録再生を行う光ディスク装置では、光の利用効率を
高くすることができるので、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得られ、安定な光ヘッド装置 を得られるという効果がある。 （４）高密度のピットのある部分、または、記録可能な部分は基板の厚みはｔ２
（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）であるが、厚みを判別するためこの光ディスク
の大半の部分では基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持つピットの
形成されている領域の基板の厚みはｔ１（約１．２ｍｍ）にする。これによって
、初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再
生し、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、自動的に基板の厚みｔ
２に対応した焦点制御を行うことができるという効果がある。 （５）基板の厚みがｔ２であることを判別できる情報を持っている、ＣＤよりも
記録密度の低いすなわち大きなピットを光ディスクの一部に書き込んであり、基
板の厚みは、ピットのあるところや記録可能なところは、情報媒体全面に渡って
ｔ２（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度）とする。この光ディスクを記録再生する際
には初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って
再生する。当然大きな収差が発生するが、記録密度が非常に低いため記録を再生
することができる。そして、基板の厚みがｔ２であるという情報を認識したら、
自動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行うことができるという効果があ
る。当然、初めに基板の厚みｔ１の部分を基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を
行って再生し、基板の厚みがｔ２であるという情報がなければ、そのまま基板の
厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生し続ければ良い。また、基板の厚みが
一定であるため情報媒体の製造が容易で安価にでき、また、情報媒体を薄くでき
るという効果がある。 （６）光ディスク装置に、基板の厚みを判別する情報を記録した位置、例えば最
内周などに光ヘッドを動かして情報信号を検出し、基板の厚みがｔ２であるとい
う情報を認識したら、自動的に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行い、また
、基板の厚みがｔ２であるという情報がなければ、そのまま基板の厚みｔ１に対
応した焦点制御を行って再生し続けるという手段をもたせる。高密度光ディスク
が本発明の実施例のものである限り、迅速に且つ極めて正確に基板の厚みを判断
することができ、２種の厚みの基板の光ディスクの記録再生を安定に行うことが
できるという効果を有する。 （７）光ディスク装置において、例えば最内周などに光ヘッドを動かし、次に、
基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行う。そしてトラッキング制御を行って情
報信号を検出し、情報信号の振幅が一定値以上得られなかった場合には、自動的
に基板の厚みｔ２に対応した焦点制御を行う。また、情報信号の振幅が一定値以
上得られた場合には、そのまま基板の厚みｔ１に対応した焦点制御を行って再生
し続ける。これによりすべての光ディスクの、基板の厚みを判断することができ
、２種の厚みの基板の光ディスクの記録再生を安定に行うことができるという効
果を有する。 （８）本発明の顕微鏡用のレンズは、透過光も回折光も共に充分な強度を持つホ
ログラムレンズを用いているので、２つの焦点面に対して、同時に焦点を合わせ
ることができ、２つの平面内の像を同時に観察できるという効果を備える。 【０１２５】 さらにホログラムレンズをブレーズ化することによって、２箇所に焦点合わせ
をする透過光と＋１次回折光の光量を大きくすることができ、明るい像を得るこ
とができるという効果がある。 【０１２６】 また、透過光と回折光でそれぞれ異なる厚みの基板を通して像を観察する場合
は、基板の厚みの違いによって生じる収差をホログラムレンズによって補正し、
最良の像を観察できるようにすることができるという効果がある。 【０１２７】 さらに、本発明の顕微鏡レンズと接眼レンズを組み合わせることによって、光
軸方向の位置の異なる２平面上の鮮明な像を同時に観察することができるという
効果を有する顕微鏡を構成できる。 （９）本発明の２焦点顕微鏡用レンズまたはこの顕微鏡レンズを用いた２焦点顕
微鏡を用いた露光装置は、予め試料の裏面に所定のパターンを形成し、このパタ
ーンとフォトマスクの相対位置を高精度で合わせて表面にパターンを転写する事
ができるという効果を有する。本発明の露光装置では２焦点の顕微鏡を用いるの
で、焦点深度を深くする必要がなく、高倍率の顕微鏡を用いることができ、裏面
と表面を同時に高倍率で観察して位置合わせを行い、５μm以下の高精度で試料
の 裏面のパターンとフォトマスクの相対位置を合わせることができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の第１の実施例の複合対物レンズの概略断面図である。 【図２】 本発明の第１の実施例のホログラムレンズのホログラムパターンを表す平面図
である。 【図３】 情報媒体上での集光スポットの光量分布を説明する為に用いる説明図である。 【図４】 本発明の第１の実施例のホログラムレンズの概略断面図である。 【図５】 本発明の第２の実施例に用いるホログラムレンズの一部分の概略断面図である
。 【図６】 本発明の第２の実施例の複合対物レンズの概略断面図である。 【図７】 本発明の実施例におけるホログラムから得られる０次回折光（透過光）の光量
分布を説明するための概略断面図である。 【図８】 本発明の実施例におけるホログラムから得られる０次回折光（透過光）と回折
光の光量分布を説明するための概略断面図である。 【図９】 本発明の実施例のホログラムレンズのホログラムパターンを表す平面図である
。 【図１０】 本発明の第３の実施例の複合対物レンズの概略断面図である。 【図１１】 本発明の第３の実施例におけるホログラムから得られる０次回折光（透過光）
と回折光の光量分布を説明するための概略断面図である。 【図１２】 本発明の第５の実施例の複合対物レンズの概略断面図である。 【図１３】 本発明の第６の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図１４】 本発明の第６の実施例と第７の実施例と第１０の実施例の光ヘッド装置に用い
るホログラムのホログラムパターンを表す平面図である。 【図１５】 本発明の第６の実施例と第７の実施例と第１０の実施例の光ヘッド装置に用い
るホログラムから発生する回折光と光検出器の関係を表す概略断面図である。 【図１６】 本発明の第６〜第１１の実施例の光ヘッド装置に用いる光検出器上での回折光
の様子を説明するための平面図である。 【図１７】 本発明の第６〜第１１の実施例の光ヘッド装置に用いる光検出器を示す平面図
である。 【図１８】 本発明の第６の実施例と第７の実施例と第９の実施例と第１０の実施例の光ヘ
ッド装置の要部（ホログラムパターンと光検出器）の概略斜視図である。 【図１９】 本発明の第６の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２０】 本発明の第６〜第１１の実施例の光ヘッド装置に用いる光検出器及び光検出器
上での回折光の様子を説明するための平面図である。 【図２１】 本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２２】 本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２３】 本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２４】 本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２５】 本発明の実施例の光ヘッド装置に用いる光検出器及び光検出器上での回折光の
様子を説明するための平面図である。 【図２６】 本発明の実施例の光ヘッド装置において得られるフォーカスエラー信号の一例
を示すの概略説明図である。 【図２７】 本発明の第７の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２８】 本発明の第８の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図２９】 本発明の第８の実施例と第１１の実施例の光ヘッド装置に用いるホログラムの
ホログラムパターンを表す平面図である。 【図３０】 本発明の第９の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図３１】 本発明の第９の実施例の光ヘッド装置に用いるホログラムのホログラムパター
ンを表す平面図である。 【図３２】 本発明の第９の実施例の光ヘッド装置に用いる光検出器及び光検出器上での回
折光の様子を説明するための平面図である。 【図３３】 本発明の第１０の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図３４】 本発明の第１１の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図３５】 本発明の第１２の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図３６】 本発明の第１２の実施例の光ヘッド装置に用いるホログラムのホログラムパタ
ーンを表す平面図である。 【図３７】 本発明の第１２の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図３８】 本発明の第１２の実施例の光ヘッド装置に用いるホログラムのホログラムパタ
ーンを表す平面図である。 【図３９】 本発明の第１２の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図４０】 本発明の第１３の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図４１】 本発明の第１３の実施例と第１４の実施例の光ヘッド装置の要部（放射光源と
光検出器）の概略斜視図である。 【図４２】 本発明の第１４の実施例の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図４３】 本発明の第１５の実施例の情報媒体（光ディスク）の概略斜視図（一部断面図
） 【図４４】 本発明の第１６の実施例の情報媒体（光ディスク）の概略斜視図（一部断面図
） 【図４５】 本発明の第１７の実施例の光ディスク装置の機能を示す説明図である。 【図４６】 本発明の第１８の実施例の光ディスク装置の機能を示す説明図である。 【図４７】 本発明の第１９の実施例の顕微鏡用対物レンズ及び顕微鏡の概略断面図である
。 【図４８】 本発明の第２０の実施例の露光器の概略断面図である。 【図４９】 従来の光ヘッド装置の概略断面図である。 【図５０】 従来例、及び本発明の第４の実施例の複合対物レンズの概略断面図である。 【図５１】 従来の課題を説明するために用いる線図的説明図である。 【符号の説明】 ２ 放射光源 ３ 光ビーム ４ 対物レンズ ５、５１ 情報媒体 ７、７１ 光検出器 ３６ ビームスプリッター １０７、１０８、１０９、１１１ ホログラムレンズ １１０ 駆動手段 １２１ 収束レンズ １２２ コリメートレンズ １２３ コリメートレンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】一組の屈折型対物レンズとホログラムレンズの組み合わせからな
   る対物レンズであって、前記ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子
   パターンを含み、前記ホログラムレンズは位相型の回折素子であり、前記ホログ
   ラムレンズによって与えられる位相変調の振幅が２πラジアン未満であり、前記
   ホログラムレンズは、前記対物レンズの開口に対応する部分の一部に同心円状の
   格子パターンが形成されており、前記ホログラムを形成したホログラムレンズ基
   板の他の部分は格子パターンがない部分も存在することを特徴とする対物レンズ
   。 【請求項２】請求項１に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズ基板の格子パターンがない部分の位相が、格子パターン部の位
   相の平均値とほぼ一致することを特徴とする対物レンズ。 【請求項３】出射光が所定の厚みの基板を通して収束する屈折型対物レンズと
   ホログラムの組み合わせからなる対物レンズであって、 前記ホログラムレンズは位相型の回折素子であり、前記ホログラムレンズは異な
   る次数の回折光を発生し、前記対物レンズに対して同一の側に少なくとも２個の
   焦点位置を有し、それぞれの前記焦点は各々厚みが異なる前記基板を透過して収
   束するように設計されている対物レンズ。 【請求項４】請求項１または２に記載の対物レンズであって、 前記対物レンズに対して同一の側に少なくとも２個の焦点位置を有し、それぞれ
   の焦点は基板表面から異なる厚さの位置にある面上に収束するように設計されて
   いることを特徴とする対物レンズ。 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の対物レンズであって、 屈折型対物レンズはホログラムレンズの透過光を基板表面から厚さｔ２の情報記
   録面上に光ビームを集光できるように設計されており、前記ホログラムレンズは
   前記ホログラムレンズから回折する回折光が前記屈折型レンズを透過すると基板
   表面から厚さｔ１の情報記録面上に光ビームを集光できるように設計されており
   、ｔ２＜ｔ１であることを特徴とする対物レンズ。 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記同心円
   状の格子パターンの外周部の位相変調量が内周部の位相変調量よりも小さいこと
   を特徴とする対物レンズ。 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記同心円
   状の格子パターンの各ピッチ内の位相変化量は４段の階段状に変化し、格子ピッ
   チに対する最高段と最低段の幅の割合が同心円状の格子パターンの外周部ほど小
   さくなることを特徴とする対物レンズ。 【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記同心円
   状の格子パターン内周部の各ピッチ内の位相変化量は４段の階段状に変化し、各
   ピッチ内の位相変化量が４段の階段状に変化する部分は、格子ピッチに対する最
   高段と最低段の幅の割合が同心円状の格子パターンの外周部ほど小さくなり、同
   心円状の格子パターンの各ピッチ内の位相変化量が４段の階段状に変化する部分
   よりも外周部では、各ピッチ内の位相変化量が、前記４段の最低段とその次の低
   さの段差からなる２段の階段状であり、前記２段の幅が同心円状の格子パターン
   の外周部ほど互いに大きく異なることを特徴とする対物レンズ。 【請求項９】請求項４に記載の対物レンズであって、 屈折型対物レンズはホログラムレンズの透過光を基板表面から厚さｔ１の情報記
   録面上に光ビームを集光できるように設計されており、前記ホログラムレンズは
   前記ホログラムレンズから回折する回折光が前記屈折型レンズを透過すると基板
   表面から厚さｔ２の情報記録面上に光ビームを集光できるように設計されており
   、ｔ２＜ｔ１であることを特徴とする対物レンズ。 【請求項１０】請求項４または９に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの同心円状の格子パターンの各ピッチ内の位相変化量は４段の
   階段状に変化し、格子ピッチに対する最高段と最低段の幅の割合が同心円状の格
   子パターンの内周部ほど小さくなることを特徴とする対物レンズ。 【請求項１１】請求項４、９または１０に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの同心円状の格子パターン内周部の各ピッチ内の位相変化量は
   ４段の階段状に変化し、各ピッチ内の位相変化量が４段の階段状に変化する部分
   は、格子ピッチに対する最高段と最低段の幅の割合が同心円状の格子パターンの
   内周部ほど小さくなり、同心円状の格子パターンの各ピッチ内の位相変化量が４
   段の階段状に変化する部分よりも内周部では、各ピッチ内の位相変化量が、前記
   ４段の最低段とその次の低さの段差からなる２段の階段状であり、前記２段の幅
   が同心円状の格子パターンの内周部ほど互いに大きく異なることを特徴とする対
   物レンズ。 【請求項１２】請求項１、２、４〜１１のいずれかに記載の対物レンズであっ
   て、 屈折型対物レンズとホログラムレンズの相対位置を固定したことを特徴とする対
   物レンズ。 【請求項１３】請求項１２に記載の対物レンズであって、 屈折型対物レンズ表面にホログラムレンズを作製したことを特徴とする対物レン
   ズ。 【請求項１４】請求項１、２、４〜１２のいずれかに記載の対物レンズであっ
   て、 ホログラムレンズは平面上に形成されており、屈折型対物レンズの光軸と前記ホ
   ログラムレンズ平面の法線が平行ではないことを特徴とする対物レンズ。 【請求項１５】請求項１、２、４〜１４のいずれかに記載の対物レンズであっ
   て、 前記ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記ホ
   ログラムレンズは位相型の回折素子、または前記ホログラムレンズはレリーフ型
   の素子であり、前記ホログラムレンズを構成する材料の波長λにおける屈折率を
   ｎ(λ)、光源波長λ＝λ０としたときに、前記ホログラムレンズの凹凸形状の高
   さＨを、Ｈ＜λ０／（ｎ(λ０)−１）とすることによって、前記ホログラムレン
   ズによって与えられる位相変調の振幅を２πラジアン未満にすることを特徴とす
   る対物レンズ。 【請求項１６】請求項１５に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズの格子パターン部の位相変調量の形状は階段状の形状であるこ
   とを特徴とする対物レンズ。 【請求項１７】請求項１６に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズは対物レンズの開口に対応する部分の一部に同心円状の格子パ
   ターンが形成されており、前記ホログラムレンズ基板の他の部分は格子パターン
   がない部分も存在し、ホログラムレンズ基板の格子パターンがない部分の表面が
   、ホログラムレンズの格子部の位相変化量の形状は階段の段差中、光軸方向に対
   して最高位置でも最低位置でもないいずれかの段差と同じ高さであることを特徴
   とする対物レンズ。 【請求項１８】請求項１または４に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズは液晶セルによって構成される位相型の回折素子であることを
   特徴とする対物レンズ。 【請求項１９】請求項１または４に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズは複屈折性材料からなる基板上に形成される位相型の回折素子
   であることを特徴とする対物レンズ。 【請求項２０】請求項１または４に記載の対物レンズであって、 ホログラムレンズは場所によって回折効率が異なることを特徴とする対物レンズ
   。 【請求項２１】請求項４、９、１０、１１のいずれかに記載の対物レンズであ
   って、 ホログラムレンズの同心円状の格子パターンの内周部の位相変調量が外周部の位
   相変調量よりも小さいことを特徴とする対物レンズ。 【請求項２２】請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の対物レンズと、放射
   光源を具備し、前記放射光源から出射する光ビームのファーフィールドパターン
   は外周部ほど光強度が小さくて、前記対物レンズの構成要素である屈折型対物レ
   ンズの開口内に、前記光ビームの中心部の光強度に比べて半分以下の光強度にな
   る外周部まで、前記対物レンズの構成要素である屈折型対物レンズの開口内に取
   り込むことを特徴とする集光光学系。 【請求項２３】放射光源と、前記光源から出射される光ビームを受け情報媒体
   上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビ ームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出器からなる光ヘッド装
   置であって、 前記情報媒体近くに配置された、前記集光光学系を構成する対物レンズは請求項
   １〜請求項２１のいずれかに記載の対物レンズであることを特徴とする光ヘッド
   装置。 【請求項２４】請求項２３の光ヘッド装置であって、 放射光源から出射する光ビームのファーフィールドパターンは外周部ほど光強度
   が小さくて、対物レンズの構成要素である屈折型対物レンズの開口内に、前記放
   射光源から出射する前記光ビームの中心部の光強度に比べて半分以下の光強度に
   なる外周部まで、前記対物レンズの構成要素である屈折型対物レンズの開口内に
   取り込むことを特徴とする集光光学系を具備することを特徴とする光ヘッド装置
   。 【請求項２５】請求項２３〜請求項２４のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 サーボ信号検出用検出器の周辺部にさらに光検出器を形成することを特徴とする
   光ヘッド装置。 【請求項２６】請求項２３〜請求項２５のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 波面変換手段と光検出器を唯一組のみを備えることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項２７】請求項２３〜請求項２５のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 情報媒体で反射、回折した光ビームを放射光源の出射点とは異なる少なくとも２
   方向に分岐するビームスプリッターを具備し、波面変換手段と光検出器を少なく
   とも２組を具備することを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項２８】請求項２３〜請求項２５のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 情報媒体で反射、回折した光ビームの一部分を放射光源の出射点とは異なる方向
   に全反射し、残りを全透過するビームスプリッターを具備し、波面変換手段と光
   検出器を少なくとも２組を具備することを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項２９】請求項２３〜請求項２８のいずれかに記載の光ヘッド装置であ って、 波面変換手段は非点収差を発生する手段であることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３０】請求項２３〜請求項２８のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 波面変換手段は少なくとも２つの光ビームを発生する手段であり、前記２つの光
   ビームは所定の方向の１次元の焦点位置がそれぞれ光検出器の前側と後ろ側であ
   ることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３１】請求項２３〜請求項３０のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 光検出器と放射光源が近接していることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３２】請求項２３〜請求項３１のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 波面変換手段が偏光異方性ホログラムであることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３３】請求項２３〜請求項３１のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 放射光源からの光ビームを反射して光軸を曲げる反射膜を具備し、 前記反射膜は透明基板上に作製されて光量の一部のみを反射し、 かつ、前記反射膜で反射した光ビームは集光光学系によって情報媒体上へ微小ス
   ポットに集光され、前記情報媒体で反射して前記反射膜を透過した光ビームを回
   折光として回折するホログラムが前記透明基板の前記反射膜と反対の面に反射型
   ホログラムとして形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３４】請求項２３〜請求項３１のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 放射光源は、ほぼ直線偏光の光ビームを放射する放射光源であり、前記放射光源
   からの光ビームを全反射して光軸を曲げる偏光反射膜を具備し、 前記偏光反射膜は透明基板上に作製されて前記放射光源から出射する光ビームの
   偏光方向と直角方向の偏光ビームはほぼ全透過し、前記放射光源から出射する光
   ビームの偏光方向の偏光ビームはほぼ全反射し、 かつ、前記偏光反射膜で反射した光ビームを前記集光光学系によって情報媒体上 へ微小スポットに集光し、 前記情報媒体と前記透明基板の間に１／４波長板を具備し、 前記情報媒体で反射して前記反射膜を透過した光ビームのほとんどの光量を回折
   光として回折するホログラムが前記透明基板の前記偏光反射膜と反対の面に反射
   型ホログラムとして形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３５】請求項２３〜請求項３１のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 放射光源は、ほぼ直線偏光の光ビームを放射する放射光源であり、前記放射光源
   からの光ビームを対物レンズに導く偏光ビームスプリッターを具備し、 前記偏光ビームスプリッターにより導かれた光ビームを情報媒体上に集光する請
   求項１〜２１のいずれかに記載の対物レンズを具備し、 前記対物レンズのホログラムと屈折型レンズの間に前記光ビームを円偏光にする
   １／４波長板を含み、 前記情報媒体で反射され回転方向が反転した円偏光の光ビームが前記１／４波長
   板ではじめとは直交する方向の直線偏光となり、前記偏光ビームスプリッターに
   よって導かれる光ビームを受ける光検出器を具備することを特徴とする光ヘッド
   装置。 【請求項３６】放射光源と、前記光源から出射される光ビームを受け情報媒体
   上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報媒体で反射、回折した光ビ
   ームを受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出器からなる光ヘッド装
   置であって、 前記情報媒体近くに配置された、前記集光光学系を構成する対物レンズは、一組
   の屈折型対物レンズとホログラムの組み合わせからなる対物レンズであって、前
   記ホログラムレンズの格子パターンは同心円状の格子パターンを含み、前記ホロ
   グラムレンズは位相型の回折素子であり、前記ホログラムレンズによって与えら
   れる位相変調の振幅が２πラジアン未満であり、 前記ホログラムレンズは前記対物レンズの開口に対応する部分の一部に同心円状
   の格子パターンが形成されており、前記ホログラムレンズの他の部分は同心円状
   の格子パターンがない部分も存在し、 ホログラムレンズの、同心円状の格子パターンがない部分に、非同心円状の格子
   パターンの回折領域を設けたことを特徴とする光ヘッド装置。 【請求項３７】請求項２３〜請求項３５のいずれかに記載の光ヘッド装置であ
   って、 ホログラムレンズは対物レンズの開口に対応する部分の一部に同心円状の格子パ
   ターンが形成されており、前記ホログラムレンズ基板の他の部分は同心円状の格
   子パターンがない部分も存在し、ホログラムレンズ基板の、同心円状の格子パタ
   ーンがない部分に、非同心円状の格子パターンの回折領域を設けたことを特徴と
   する光ヘッド装置。 【請求項３８】請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の対物レンズと、接眼
   レンズを具備した顕微鏡。 【請求項３９】請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の対物レンズと、撮像
   手段を具備した顕微鏡。 【請求項４０】請求項３８または３９に記載の顕微鏡と、前記顕微鏡用光源と
   、試料上に塗布した光感光性材料を露光するための露光用光源と露光手段と、フ
   ォトマスクと試料との位置合わせを行うための位置合わせ手段を具備した露光装
   置。