JP3661680B2 - Optical lens, optical head device, and optical disk device - Google Patents

Optical lens, optical head device, and optical disk device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズ、光ヘッド装置および光ディスク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わされており、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(特開平4−212730号公報)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−ムはもとの光路を逆にたどって(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−V族化合物半導体を用いた高周波回路(III−V compound microwave circuits)や光電変換素子(opto-electronic detectors)、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と表面を同時に観察して位置合わせを行っていた。
【0008】
【特許文献1】
特開平4−212730号公報
【0009】
【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、チルトに対して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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学レンズは上述の課題を解決するため、透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズであって、異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする。
【0016】
また、次の発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出射される光を受け、透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズと、を具備し、前記光学レンズは、異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする。
【0017】
また、次の発明の光ディスク装置は、透明部を有する光ディスク上に前記透明部を介して光を集束させ、前記光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置を移動させる移動手段と、前記光ディスクを回転させる回転手段と、を具備し、前記光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出射される光を受け、前記光ディスク上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズと、を具備し、前記光学レンズは、異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする。
【0018】
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。
【0019】
(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。
【0020】
(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。
【0021】
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。
【0022】
(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t2に対応した焦点制御を行うことができる。
【0023】
(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。
【0024】
(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。
【0025】
(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。
【0026】
(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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
(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。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【0032】
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。
【0033】
なお、さきに「集光」という言葉を用いたが、本願中では「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。
【0034】
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。
【0035】
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を回折されずに透過した光ビーム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107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。
【0036】
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107aの格子パターン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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
このように入射光の一部を回折するホログラム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。
【0040】
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の焦点距離を長くする、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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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.1507 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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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108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。
【0051】
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(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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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111a〜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い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。
【0055】
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66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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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10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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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−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36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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
なお、式(6)のS1〜S4は式(4)のS1〜S4とは無関係である。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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111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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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39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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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(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。
【0100】
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28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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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61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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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1041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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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(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。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。
【0115】
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。
【0116】
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(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。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。
【0117】
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−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363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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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、S92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183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P2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183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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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−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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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、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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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411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4107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4107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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
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。
【0139】
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PL1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。
【0140】
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432a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。
【0141】
【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。
【0142】
(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。
【0143】
(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。
【0144】
(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。
【0145】
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という効果がある。
【0146】
(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。
【0147】
(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。
【0148】
(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。
【0149】
(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。
【0150】
(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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
(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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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−ンと光検出器)の概略斜視図
【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
【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
【図21】本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図
【図22】本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図
【図23】本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図
【図24】本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【図48】本発明の第20の実施例の露光器の概略断面図
【図49】従来の光ヘッド装置の概略断面図
【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
【図51】従来の課題を説明するために用いる線図的説明図
【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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical lens, an optical head device, and an optical disk device for focusing light on an information medium having a transparent portion via the transparent portion.
[0002]
[Prior art]
Optical memory technology using optical disks with pit-like patterns as high-density and large-capacity storage media has been put into practical use while expanding applications with digital audio disks, video disks, document file disks, and data files. . The mechanism by which information is successfully recorded and reproduced on an optical disc through a finely focused light beam with high reliability depends solely on the optical system. The basic functions of the optical head device, which is the main part of the optical system, can be broadly divided into light-collecting properties that form diffraction-limited microspots, focus control and tracking control of the optical system, and detection of pit signals. . These are manifested by a combination of various optical systems and photoelectric conversion detection methods depending on the purpose and application. In particular, in recent years, light using holograms has been used to reduce the size and thickness of optical pickup head devices. A pickup head device is disclosed.
[0003]
FIG. 49 shows, as a conventional example, a configuration diagram of an optical head device that we previously devised and applied for a patent (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-212730).
[0004]
In FIG. 49, 2 is a radiation light source such as a semiconductor laser. The light beam 3 (laser light) emitted from this light source passes through a blazed hologram 105 (hereinafter simply referred to as a hologram) integrated with the objective lens 4 as shown in FIG. 50 (a) or (b). , Enters the objective lens 4 and is focused on the information medium 5. The light beam reflected by the information medium 5 follows the original optical path (return path) and enters the hologram 105. The + 1st order diffracted light 6 in the return path generated from the hologram 105 enters the photodetector 7. A servo signal and an information signal can be obtained by calculating the output of the photodetector 7.
[0005]
Here, the reason why the hologram 105 is blazed is that unnecessary diffracted light generated from the hologram 105 in the forward path from the radiation light source 2 to the information medium 5 is reflected by the information medium 5 and enters the photodetector 7. This is to prevent this.
[0006]
The present invention also relates to an optical microscope. Conventionally used objective lenses of optical microscopes have only one focal plane and can only be observed within the depth of focus.
[0007]
The present invention also relates to an exposure apparatus. In a process of forming a fine circuit on a semiconductor, a process of applying a photosensitive material on a sample such as a semiconductor and exposing through a photomask is essential. The present invention also relates to an exposure apparatus used in this exposure process. For example, in the manufacturing process of high frequency circuits (III-V compound microwave circuits), photoelectric conversion elements (opto-electronic detectors), solid state lasers (solid state lasers) using III-V compound semiconductors, When a pattern is formed and the relative position of this pattern and the photomask are transferred with high precision, the pattern is transferred onto the surface. Conventionally, the back and front surfaces of the sample are simultaneously observed with a microscope with a low magnification and a deep depth of focus. Was aligned.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-4-221730
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, optical discs having higher storage capacity than conventional ones have been developed due to advances in optical system design technology and shorter wavelengths of semiconductor lasers as light sources. As an approach for increasing the density, it has been studied to increase the numerical aperture (NA) on the optical disc side of the condensing optical system that finely focuses the light beam onto the optical disc. At that time, the problem is an increase in the amount of aberration caused by the tilt of the optical axis (so-called tilt). Increasing the NA increases the amount of aberration that occurs with respect to tilt. In order to prevent this, the thickness (base material thickness) of the substrate of the optical disk may be reduced. FIG. 51 shows the relationship between the substrate thickness and NA, where a certain amount of aberration occurs at the same tilt. For example, in order to obtain the same amount of tilt tolerance as when NA = 0.5 and the substrate thickness t1 = 1.2 mm, the substrate thickness t2 = 0.8 mm may be used when NA = 0.6. . In this specification, the substrate thickness refers to the thickness from the surface on which the light beam is incident on the optical disc (or information medium) to the information recording surface.
[0010]
For the above reasons, it is desirable to reduce the thickness of the substrate in a high-density optical disc. For this reason, it is considered that the substrate thickness of the next-generation high-density optical disc is thinner than many conventional optical discs including a compact disc (CD) already on the market. Naturally, an optical disc apparatus capable of recording and reproducing both a conventional optical disc and a next-generation high-density optical disc is required. For this purpose, an optical head device equipped with a condensing optical system capable of condensing a light beam to the diffraction limit on an optical disk having a different substrate thickness is required.
[0011]
However, all of the optical head devices known so far can only record and reproduce on an optical disk having a specific substrate thickness. For example, the optical head device mentioned in the conventional example is no exception, and aberrations such as spherical aberration occur for optical discs with substrate thicknesses outside the specified range (differing by about ± 0.1 mm or more), making recording and reproduction impossible. It is. Therefore, the conventional technique has a problem that an optical disc apparatus capable of recording and reproducing both a conventional optical disc and a next-generation high-density optical disc cannot be realized.
[0012]
Therefore, in the present invention, in view of the above-described problems, a light beam can be condensed to the diffraction limit on an information medium (optical disk) having a different substrate thickness by using a hologram lens having sufficient intensity of transmitted light. It is an object of the present invention to constitute a condensing optical system, an optical head device and an optical disk device capable of recording / reproducing optical disks having different substrate thicknesses.
[0013]
Regarding the optical microscope, the objective lens of the conventionally used optical microscope can observe only within the focal depth of one focal plane, and the magnification and the observation range in the optical axis direction are in a trade-off relationship, and the high magnification However, there is a problem that it is impossible to observe the optical axis direction over a wide range.
[0014]
With regard to the exposure apparatus, when a predetermined pattern is formed in advance on the back side of the sample and the pattern and the photomask are aligned with high accuracy and transferred to the surface, a microscope with a low depth of focus is conventionally used. Thus, since the alignment is performed by simultaneously observing the back surface and the front surface of the sample, there is a problem that it is impossible to perform alignment with an accuracy of 5 μm or less.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention Optical lens In order to solve the above-mentioned problem, is an optical lens for focusing light on an information medium having a transparent portion through the transparent portion, and has a plurality of regions corresponding to the transparent portions having different thicknesses. The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region, the light passing through the first region, and the second region Both the light that has passed through the second area is focused on the information medium via the transparent part having the first thickness, and only the light that has passed through the second area passes through the transparent part having the second thickness. And focusing on the information medium, and the first thickness is smaller than the second thickness. It is characterized by that.
[0016]
The following invention Optical head device Comprises a light source and an optical lens that receives light emitted from the light source and focuses the light on the information medium having the transparent part via the transparent part, and the optical lens has a different thickness. A plurality of regions according to the transparent part The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region, the light passing through the first region, and the second region Both the light that has passed through the second area is focused on the information medium via the transparent part having the first thickness, and only the light that has passed through the second area passes through the transparent part having the second thickness. And focusing on the information medium, and the first thickness is smaller than the second thickness. It is characterized by that.
[0017]
The following invention Optical disk devices Includes an optical head device that focuses light on an optical disc having a transparent portion through the transparent portion and records or reproduces information on the optical disc, a moving unit that moves the optical head device, and the optical disc And the optical head device includes a light source, and an optical lens that receives the light emitted from the light source and focuses the light on the optical disc via the transparent portion. The optical lens includes a plurality of regions corresponding to the transparent portions having different thicknesses. The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region, the light passing through the first region, and the second region Both the light that has passed through the second area is focused on the information medium via the transparent part having the first thickness, and only the light that has passed through the second area passes through the transparent part having the second thickness. And focusing on the information medium, and the first thickness is smaller than the second thickness. It is characterized by that.
[0018]
By using the above means,
(1) By combining a hologram lens that diffracts a part of incident light and an objective lens, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit can be formed on optical disks having different substrate thicknesses (t1 and t2). A bifocal lens can be realized. The diffraction efficiency of the hologram lens is less than 100%, and the side of the condensed beam formed by the transmitted light is obtained by using a combination of a hologram lens and an objective lens having sufficient intensity for the transmitted light (0th order diffracted light) of the light beam. The lobe can be kept low. Further, by blazing the hologram lens, the sum of the amounts of transmitted light and + 1st order diffracted light forming a bifocal light beam can be increased, and the light utilization efficiency can be increased.
[0019]
(2) By using the hologram lens as a convex lens, chromatic aberration does not occur.
[0020]
(3) An optical head device is constituted by using the bifocal lens of the present invention, and a single wavefront converting means and photodetector are used in common, so that light of small size, light weight and low cost can be obtained with a small number of parts. Although it is a head device, recording and reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device.
[0021]
Alternatively, by forming an optical head device using the bifocal lens of the present invention and using two sets of wavefront converting means and photodetectors, a thick (t1) optical disk such as a CD can only be reproduced and the thickness of the substrate can be increased. In a thin (t2) high-density optical disc, an optical disc apparatus that performs recording and reproduction can increase the light utilization efficiency, so that a signal with a high S / N ratio can be obtained and a stable optical head device can be obtained.
[0022]
(4) The thickness of the substrate of a portion having high density pits or a recordable portion is t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm). The thickness of the substrate in the region where the pits having information that can determine that the thickness of the substrate is t2 is t1 (about 1.2 mm). As a result, when a portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing focus control corresponding to the substrate thickness t1, and the information that the substrate thickness is t2 is recognized, it automatically corresponds to the substrate thickness t2. Focus control can be performed.
[0023]
(5) A pit having a recording density lower than that of a CD, that is, a large pit having information capable of determining that the thickness of the substrate is t2, is written on a part of the optical disk. The recordable area is t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm) over the entire surface of the information medium. When recording and reproducing this optical disk, first, the portion having the thickness t1 of the substrate is reproduced by performing focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate. Naturally large aberrations occur, but the recording can be reproduced because the recording density is very low. If the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized, the focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate can be automatically performed. Naturally, the portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing the focus control corresponding to the substrate thickness t1, and if there is no information that the substrate thickness is t2, the focus control corresponding to the substrate thickness t1 is performed as it is. Just go and keep playing. In addition, since the thickness of the substrate is constant, the information medium can be manufactured easily and inexpensively, and the information medium can be thinned.
[0024]
(6) When the information signal is detected by moving the optical head to the position where the information for determining the thickness of the substrate is recorded on the optical disk device, for example, the innermost circumference, and the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized. If there is no information that the thickness of the substrate is t2, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed as it is, and the reproduction is continued. As long as the high-density optical disk is that of the embodiment of the present invention, the thickness of the substrate can be determined quickly and extremely accurately, and recording and reproduction of the optical disk on the two types of thickness substrates can be performed stably. .
[0025]
(7) In the optical disk apparatus, for example, the optical head is moved to the innermost circumference, and then focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed. Then, tracking control is performed to detect an information signal, and when the amplitude of the information signal cannot be obtained beyond a certain value, focus control corresponding to the substrate thickness t2 is automatically performed. When the amplitude of the information signal is obtained above a certain value, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed as it is and the reproduction is continued. This makes it possible to determine the substrate thickness of all the optical disks, and to stably perform recording and reproduction of the optical disks on the two kinds of substrates.
[0026]
(8) Since the microscope lens of the present invention uses a hologram lens having sufficient intensity for both transmitted light and diffracted light, the two focal planes can be focused simultaneously. It has the effect that images in a plane can be observed simultaneously.
[0027]
Further, by blazing the hologram lens, it is possible to increase the amount of transmitted light and + 1st order diffracted light focused on two locations, and a bright image can be obtained.
[0028]
Further, when an image is observed through a substrate having different thicknesses for transmitted light and diffracted light, aberration caused by the difference in thickness of the substrate can be corrected by the hologram lens so that the best image can be observed.
[0029]
Furthermore, by combining the microscope lens and the eyepiece lens of the present invention, it is possible to configure a microscope having an effect that it is possible to simultaneously observe clear images on two planes having different positions in the optical axis direction.
[0030]
(9) An exposure apparatus using a bifocal microscope lens of the present invention or a bifocal microscope using this microscope lens forms a predetermined pattern on the back surface of the sample in advance, and increases the relative position between this pattern and the photomask. It has the effect that the pattern can be transferred to the surface with the accuracy. Since the exposure apparatus of the present invention uses a two-focus microscope, it is not necessary to increase the depth of focus, and a high-power microscope can be used. The relative position of the photomask and the pattern on the backside of the sample can be matched with the following high accuracy.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. 4 is an objective lens, and 107 is a hologram lens. Further, FIG. 2 shows the hologram lens 107 viewed from the optical axis direction of FIG. The hologram lens 107 is formed on the substrate 9 that is transparent to the light beam 3, the grating pattern 107 a is concentric, and its center, that is, the optical axis coincides with the objective lens 4 within an assembly error. The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the hologram lens 107 is less than 100%, and the transmitted light (0th order diffracted light) 61a of the light beam 3a is designed to have sufficient intensity. For this purpose, for example, when the hologram lens 107 is formed in a concavo-convex shape as shown in FIG. 1 (relief type), the height h of the concavo-convex is smaller as h <λ / (n−1). That is, it can be easily realized by making the amplitude of the phase change given to the light beam by the grating portion 107a smaller than 2π. Here, λ is the wavelength of the light beam 3 and n is the refractive index of the transparent substrate 9. As described above, by allowing the transmitted light to have a sufficient intensity at any position of the hologram lens 107, it is possible to suppress the side lobe of the condensed beam formed by the transmitted light. Here, the side lobe will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the light intensity distribution of the focused spot on the information medium. In FIG. 3, a main lobe 380 is a light amount necessary for recording and reproduction, and a side lobe 381 is an unnecessary light amount that causes deterioration of a recording pit shape and a reproduction signal.
[0033]
In the present application, the term “condensation” is used. However, in the present application, “condensation” is defined as “to converge diverging light or parallel light to a diffraction-limited fine spot”.
[0034]
Furthermore, the hologram lens 107 can be blazed as shown in FIG. 4, for example, to increase the light amount sum of transmitted light and + 1st order diffracted light forming a bifocal light beam as will be described later. The effect is that can be increased.
[0035]
In this embodiment, the objective lens 4 has a numerical aperture NA of 0.6 or more and, as shown in FIG. 1A, when the light beam 61 transmitted through the hologram lens 107 without being diffracted is incident, the substrate 37 Is designed so that a diffraction-limited focused spot can be formed on an optical disk having a small thickness (t2). In the present embodiment, the grating pattern 107 of the hologram lens 107 is formed only within a diameter smaller than the opening determined by the objective lens 4. Accordingly, no diffraction occurs at the portion 107b where the grating pattern of the hologram lens 107 is not formed, and the amount of light of the high NA focused spot 38a is increased.
[0036]
Note that the phase of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the grating pattern 107a in FIG. 2 is an average value of the amount of phase modulation given by the grating pattern 107a. On the other hand, it is desirable to improve the light condensing performance by matching the phase of the transmitted light of the region 107b without the lattice pattern to the same extent. Therefore, for example, when the hologram lens 107a has a relief pattern as shown in FIG. 1, as shown in FIG. Adjust the height. In particular, the cross-sectional shape as shown in FIG. 5 is etched twice (etching depth h 1 And h 2 In the case of realizing blazing, the peripheral portion is only once (depth h). 1 Or h 2 Etching can provide an effect that the light collecting performance can be improved by adjusting the phase of the transmitted light of the lattice pattern 107a and the region 107b without the lattice pattern to be approximately the same. .
[0037]
Note that the step-like cross-sectional shape as shown in FIG. 5 can be considered to be a shape that approximates the cross-sectional shape shown by the wavy line in FIG. Therefore, in order to ensure that the amount of transmitted light is sufficient, the height h of the shape of the wavy line is made smaller as h <λ / (n−1), that is, given to the light beam at the grating portion. This can be easily realized by making the amplitude of the phase change smaller than 2π. Here, λ is the wavelength of the light beam, and n is the refractive index of the transparent substrate. In particular, in the case of an N-step stepped cross-sectional shape, the step per step is set to λ / ((n−1) · N), and the phase modulation amount is set to less than 2π / N radians per step. .
[0038]
Next, FIG. 1B shows that the focused spot 38b can be focused on the diffraction limit on the information medium 5 with a low NA and a thick substrate (thickness t1) according to the present invention. The + 1st order diffracted light 64 diffracted by the hologram lens 107 is condensed on the information medium 5 by the objective lens 4. Here, the + 1st-order diffracted light 64 is subjected to aberration correction so as to be narrowed down to the diffraction limit through the substrate 37 having a thickness t1. A method for designing the hologram lens 107 having such an aberration correction function is, for example, that a spherical wave diverging from the condensing spot 38b passes through the substrate 37 having a thickness t1 and then passes through the objective lens 4 to form the hologram lens 107. The interference pattern (hologram lens grating pattern 107a) between the light beam transmitted through the transparent substrate 9 and the light beam obtained by inverting the phase of the light beam 3 in FIG. The hologram lens 107 can be easily manufactured by a computer generated hologram (CGH) method or the like.
[0039]
In this way, by combining the hologram 107 that diffracts a part of the incident light and the objective lens 4, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit can be formed on the optical disks having different substrate thicknesses (t1 and t2). It is a feature of the present invention that it has an effect that a bifocal lens that can be realized is realized.
[0040]
Here, since the hologram lens 107 has a lens action, the positions of the two focal points in the optical axis direction are different, and when information is recorded / reproduced at one focal spot, the light beam having the other focal point as the focal point. Is widely spread and the light intensity is small and does not affect recording and reproduction. For example, as shown in FIG. 1A, when the condensing spot 38a is at the in-focus position with respect to the information medium 51, the + 1st order diffracted light 64 is greatly spread on the information recording surface of the information medium 51. Does not affect. The same applies to the case of FIG. The difference between the two focal positions is such that when information is recorded / reproduced at one focal spot, the light beam having the other focal point as a condensing point spreads greatly, and the light intensity is small and does not affect recording / reproduction. In order to achieve this, it is desirable to make it as large as possible with 50 μm or more. Further, since the substrate thickness t1 of a compact disc (CD) or laser disc (LD) is about 1.2 mm and the substrate thickness t2 of the high-density optical disc is considered to be appropriate from 0.4 mm to 0.8 mm, the objective lens In consideration of the movable range of the actuator responsible for the focus servo operation, it is desirable that the difference between the two focal positions does not greatly exceed the difference of about 0.8 mm between t1 and t2. Therefore, when the focal length of the condensing spot 38a corresponding to a thin substrate with high NA as shown in FIG. 1 is shortened, the difference between the two focal positions is set to 50 μm or more and 1 mm or less. Here, as shown in FIG. 1, when the focal length of the condensing spot 38b corresponding to a thick substrate with low NA is increased, that is, when the hologram lens 107 is used as a concave lens, the difference between the two focal lengths is increased to about 1 mm. When recording / reproducing information at one focal spot, the light beam with the other focal point as the condensing point can be greatly expanded to reduce the light intensity, so that recording / reproduction is not affected at all. It has the effect.
[0041]
In this embodiment, the hologram lens 107 can be designed in a convex lens shape. In this case, the difference between the two focal positions needs to be 0.5 mm or less in consideration of the movable range of the actuator responsible for the focus servo operation of the objective lens. However, there is an effect that chromatic aberration does not occur as described below.
[0042]
If the focal length of the hologram lens 107 when the wavelength is λ0 is fhoe0, the focal length fhoe1 when the wavelength is λ1 is
fhoe1 = fhoe0 × λ0 / λ1. . . (1)
It becomes. If the refractive index of the refractive objective lens 4 is n (λ) and the focal length is f (λ),
f (λ1) = f (λ0) × (n (λ0) −1) / (n (λ1) −1). . . (2)
It becomes.
[0043]
From formula (1) and formula (2)
λ1 / (fhoe1 × λ0) + (n (λ1) −2) / (f (λ0) × (n (λ0) −1)) = 1 / fhoe0 + 1 / f (λ0). . . (3)
Thus, chromatic aberration correction, so-called chromatic aberration correction can be performed. Here, when the wavelength becomes longer, the focal length becomes shorter in the equation (1), and the focal length becomes longer in the equation (2), so that the positive and negative signs of fhoe1 and f (λ0) are made to satisfy the equation (3). If you choose, you can erase. Further, even if Equation (3) does not hold strictly, there is an effect that chromatic aberration is greatly reduced.
[0044]
Since the hologram is a diffractive element in this way, the wavelength dependence of the focal length of the hologram lens constructed using the hologram is opposite to that of the refractive index type lens, and the hologram lens and the refractive index lens having positive power. Achromaticity can be achieved by combining hologram lenses with negative power and refractive index lenses, so the curvature of the lens can be relatively small, and the hologram lens is a flat element, so it is lightweight. There are many advantages, such as excellent mass production. For the principle of achromatism, see, for example, Reference 1-D. Faklis and M. Morris (1991) Photonics Spectra Novenver 205 & December 131 (D. (December issue 131 pages), Reference 2-MAGan et al. (1991) SPIE Vol. 1507 p116 (M, A, Gun et al. (1991) S, P, I, E 1507, Volume 116), Reference 3-P. Twardowski and P. Meirueis (1991) SPIE Vol.1507 p55 (P, Toward Uski and P, Mail Ace (1991) S, P, I, E 1507, 55).
[0045]
As described above, the diffraction efficiency of the hologram lens 107 is designed so that the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is less than 100%, and the transmitted light (0th order diffracted light) also has sufficient intensity. For example, when the bifocal lens of the present invention is used for a read-only optical disk device, the diffraction efficiency of + 1st order diffracted light is set to about 30% to 70%, which also allows an optical disk with a thick substrate (t1) such as a CD. The thin (t2) high-density optical disc having the thin substrate thickness also has an effect that information can be reproduced using the same amount of light. Conversely, there is an effect that the output of the light source can be saved.
[0046]
Further, when the bifocal lens of the present invention is used for an optical disk apparatus that performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2), such as a CD with a thick substrate thickness (t1), such as a CD, + 1st order diffracted light An information medium for recording information on a high-density optical disk having a thin substrate thickness (t2) because the transmittance of the hologram lens (the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light) is large by setting the diffraction efficiency to 30% or less. There is an effect that the light use efficiency on the (optical disk) can be increased. In other words, the light source output during recording can be saved.
[0047]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. Reference numeral 108 denotes a hologram lens. This embodiment is different from the first embodiment in the following points. In this embodiment, the grating pattern 108a of the hologram lens is formed to have the same or larger diameter as the aperture determined by the objective lens 4, and the diffraction efficiency is high at the inner peripheral portion, and the + 1st order diffraction efficiency at the outer peripheral portion. Is gradually lowered. For this purpose, for example, in the case where the hologram lens 108 is produced with a concavo-convex shape as shown in FIG. 6 (relief type), the height h of the concavo-convex is gradually lowered at the outer periphery, or the hologram lens 108 is formed. As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape is a step-like cross-sectional shape, and a large inclination angle is approximated by setting a> b as shown in (A) at the inner peripheral portion and as shown in (B) at the outer peripheral portion. A small inclination angle is approximated by a <b. As described above, the diffraction efficiency is increased at the inner peripheral portion, and the diffraction efficiency is gradually decreased at the outer peripheral portion, so that the diffraction does not occur much at the outer peripheral portion of the hologram lens 108, and the light amount of the high NA condensing spot 38a. There is an effect that increases. Further, when the far field pattern (FFP) of the incident light beam 3 has a Gaussian distribution as shown in FIG. 7A, a large amount of light is diffracted little by little from the outer periphery toward the center. The FFP of the transmitted light 61 becomes smooth as shown in FIG. Accordingly, the side lobes 381 described above with reference to FIG. 3 can be further reduced, and the optical head device configured using the lens of this embodiment has an effect that recording and reproduction can be performed without deterioration. .
[0048]
Further, the sectional shape of the hologram lens 108 is set to a = b as shown in FIG. 5C at the inner peripheral portion, so that the amount of necessary diffracted light (0th order diffracted light and + 1st order diffracted light) can be increased. In the outer peripheral portion, the same effect as described above can be obtained by setting a <b as shown in FIG.
[0049]
As for the outer peripheral portion, a <b is gradually reduced as a <b, and when a becomes thin (about 1 μm) so that it is difficult to manufacture, a stepped cross-sectional shape of two steps is formed as shown in FIG. Furthermore, for the outer periphery, as shown in (E), b 1 <B 2 As b 2 The same effect can be obtained by gradually reducing the size.
[0050]
Of course, also in this embodiment, by combining the hologram lens 108 that diffracts a part of incident light and the objective lens 4, the condensing spot that is condensed to the diffraction limit on the optical disks having different substrate thicknesses (t 1 and t 2). It is possible to realize a bifocal lens capable of forming the lens.
[0051]
As described above, the diffraction efficiency of the hologram lens 108 is designed so that the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is less than 100% and the transmitted light (0th order diffracted light) has sufficient intensity. For example, when the bifocal lens of the present invention is used for a read-only optical disk device, the diffraction efficiency of + 1st order diffracted light is set to about 30% to 70%, which also allows an optical disk with a thick substrate (t1) such as a CD. The thin (t2) high-density optical disc having the thin substrate thickness also has an effect that information can be reproduced using the same amount of light. Conversely, there is an effect that the output of the light source can be saved.
[0052]
Further, when the bifocal lens of the present invention is used for an optical disk apparatus that performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2), such as a CD with a thick substrate thickness (t1), such as a CD, + 1st order diffracted light An information medium for recording information on a high-density optical disk having a thin substrate thickness (t2) because the transmittance of the hologram lens (the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light) is large by setting the diffraction efficiency to 30% or less. There is an effect that the light use efficiency on the (optical disk) can be increased. In other words, the light source output during recording can be saved.
[0053]
In the case of designing so that the + 1st order diffracted light generated from the hologram lens corresponding to the substrate thickness t1 can be condensed to the diffraction limit as in this embodiment, the amount of the + 1st order diffracted light is small because the numerical aperture NA is small. Become. However, if the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is too high, the amount of light at the inner periphery of the transmitted light, which is a light beam corresponding to the substrate thickness t2, is greatly reduced. Sidelobe can be slightly larger. Therefore, when a semiconductor laser is used as the light source, it is utilized that the light beam has a so-called Gaussian distribution in which the light intensity decreases toward the outer periphery. As shown in FIG. 8A, the outer peripheral portion having lower strength is taken into the objective lens aperture, that is, the numerical aperture NA on the light source side is increased. Then, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is increased as shown in FIG. With such a configuration, it is possible to obtain an effect that the amount of light that can be taken into the objective lens and used can be increased, and the amount of light spot that can be condensed corresponding to the substrate thickness t1 can be increased. In addition, since the amount of light in the peripheral portion is originally weak, if the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is increased, the amount of transmitted light is close to a uniform distribution as shown in FIG. There is also an effect that can be done.
[0054]
Further, as shown in FIG. 9, a hologram lens grating pattern 107a (or 108a) is provided on the inner periphery of the hologram lens 111, and the transmittance is controlled on the outer periphery such as 111a to d. A diffraction region may be provided. By doing in this way, it can prevent that the outer peripheral part of transmitted light becomes larger than necessary, and the effect that the side lobe of a condensing spot can be suppressed lower can be acquired. Here, the directions of the gratings of the transmittance correction regions 111a to 111d are all different directions, for example, the light diffracted by the diffraction region 111a is collected by the objective lens 4 and reflected by the information medium, and enters the diffraction region 111c. Sometimes it can be prevented from being diffracted in a direction parallel to the optical axis. As a result, it is possible to obtain an effect that the diffracted light in the transmittance correction region can be prevented from being mixed as stray light on the optical axis.
[0055]
A third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 10A, the + 1st order diffracted light 66 diffracted by the hologram lens 109 is designed so as to be condensed to the diffraction limit with respect to the information medium 51 having a thin thickness t2 of the substrate 37. The objective lens 4 is designed so that a diffraction limited condensing spot can be formed on an optical disk having a thick substrate 37 (t1) when the transmitted light 61 is incident as shown in FIG. A method for designing the hologram lens 109 having such an aberration correcting function is, for example, that a spherical wave that diverges from the condensing spot 38a passes through the substrate 37 having a thickness t1 and then passes through the objective lens 4 to form the hologram lens 109. What is necessary is just to calculate the interference pattern of the light beam which permeate | transmitted the transparent substrate 9 and the light beam which reversed the positive / negative phase of the light beam 3 of Fig.10 (a). Then, the hologram lens 109 can be easily manufactured by the CGH method or the like. Further, when the focused spot 38a is sufficiently closer to the objective lens side than the focused spot 38b, the hologram lens 109 is designed to have a convex lens action as shown in FIG. In the present embodiment, the hologram lens 109 has a convex lens action, and the + 1st order diffracted light 66 is condensed by the objective lens 4 to obtain a high NA focused spot 38a, so that the curvature of the objective lens does not have to be increased too much. Alternatively, there is an effect that it is not necessary to use a glass material having a high refractive index. In addition, the difference in distance between the two focal points can be increased to about 1 mm. When information is recorded / reproduced at one focal spot, the light intensity with the focal point at the other focal point is greatly expanded to increase the light intensity. Can be reduced, and the recording / reproduction can be prevented from being affected at all. Further, since the hologram lens 109 is used as a convex lens, there is an effect that chromatic aberration does not occur as described above.
[0056]
In other words, since the hologram is a diffractive element, the wavelength dependence of the focal length of the hologram lens constructed using the hologram is opposite to that of the refractive index type lens. Since the achromaticity can be achieved by combining the lenses, the curvature of the lens can be relatively small, and the hologram lens is a flat element, so it is lightweight and has excellent mass productivity. effective.
[0057]
The diffraction efficiency of the hologram lens 109 is designed so that the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is less than 100% and the transmitted light (0th order diffracted light) has sufficient intensity, as in the hologram lens 107 and the hologram lens 108. For example, when the bifocal lens of the present invention is used for a read-only optical disk device, the diffraction efficiency of + 1st order diffracted light is set to about 30% to 70%, which also allows an optical disk with a thick substrate (t1) such as a CD. The thin (t2) high-density optical disc having the thin substrate thickness also has an effect that information can be reproduced using the same amount of light. Conversely, there is an effect that the output of the light source can be saved.
[0058]
In addition, when the bifocal lens of the present invention is used for an optical disk apparatus that performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2), the optical disk apparatus having a thick substrate thickness (t1) such as a CD is used. The diffraction efficiency is set to 70% or more. By doing so, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the hologram lens 109 is large, so that an information medium (optical disk) for recording information on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2) There is an effect that the utilization efficiency of light upward can be increased. Conversely, there is an effect that the output of the light source can be saved.
[0059]
Furthermore, by increasing the diffraction efficiency at the outer peripheral portion and gradually decreasing the + 1st-order diffraction efficiency at the inner peripheral portion, it is possible to increase the amount of light for recording / reproducing with respect to the high-density optical disc. For this purpose, for example, in the case where the hologram lens 109 is produced in a concavo-convex shape as shown in FIG. 10 (relief type), the height h of the concavo-convex is gradually lowered at the inner periphery, or the hologram lens The cross-sectional shape of 109 is changed to a cross-sectional shape on a staircase as shown in FIG. 5, and a large inclination angle is approximated by setting a> b as shown in (A) at the outer peripheral portion and (B) at the inner peripheral portion. Thus, a small inclination angle is approximated by setting a <b. As described above, the diffraction efficiency is increased at the outer peripheral portion, and the diffraction efficiency is gradually decreased at the inner peripheral portion, so that diffraction does not occur much at the inner peripheral portion of the hologram lens 109, and the high NA condensing spot 38a. There is an effect that the amount of light increases. Further, when the far field pattern (FFP) of the incident light beam 3 has a Gaussian distribution, the FFP of the diffracted light 66 is smoothed by diffracting a large amount of light little by little from the outer periphery toward the center. become. Accordingly, the side lobes 381 described above with reference to FIG. 3 can be further reduced, and the optical head device configured using the lens of this embodiment has an effect that recording and reproduction can be performed without deterioration. .
[0060]
In addition, the hologram lens 109 has a cross-sectional shape with a = b as shown in FIG. 5C at the outer peripheral portion, so that the amount of necessary diffracted light (0th order diffracted light and + 1st order diffracted light) can be increased. In the inner periphery, the same effect as described above can be obtained by setting a <b as shown in FIG.
[0061]
As for the inner peripheral portion, a <b is set so that the inner peripheral portion is gradually made smaller, and when a becomes so thin that it is difficult to manufacture (about 1 μm), as shown in FIG. For the inner periphery, as shown in (E), b 1 <B 2 As b 2 The same effect can be obtained by gradually reducing the size.
[0062]
Note that when the design is made so that the 0th-order diffracted light transmitted through the hologram lens corresponding to the substrate thickness t1 can be condensed to the diffraction limit as in this embodiment, the amount of transmitted light is reduced by the smaller numerical aperture NA. However, if the diffraction efficiency (transmittance) of the 0th-order diffracted light is too high, the amount of light at the inner periphery of the + 1st-order diffracted light, which is a light beam corresponding to the substrate thickness t2, is greatly reduced, so that the light beam corresponding to the substrate thickness t2 There is a possibility that the side lobe of the light condensing spot becomes slightly larger. Therefore, when a semiconductor laser is used as the light source, it is utilized that the light beam has a so-called Gaussian distribution in which the light intensity decreases toward the outer periphery. As shown in FIG. 11A, the outer peripheral portion having lower strength is taken into the objective lens aperture, that is, the numerical aperture NA on the light source side is increased. Then, the transmittance is increased as shown in FIG. With such a configuration, the amount of light that can be taken into the objective lens and used can be increased, and the amount of light of the light spot that can be condensed corresponding to the substrate thickness t1 can be increased. In addition, since the amount of light in the peripheral portion is originally weak, if the transmittance is increased, the amount of light of the + 1st order diffracted light is close to a uniform distribution as shown in FIG. 11C, and the side lobe of the focused spot can be kept low. There is also.
[0063]
Of course, also in this embodiment, by combining the hologram 109 that diffracts a part of the incident light and the objective lens 4, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit on the optical disks having different substrate thicknesses (t1 and t2) respectively. This has the effect of realizing a bifocal lens that can be formed.
[0064]
In the above embodiments, the hologram lens has been described as a relief type. However, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-189504 and 63-241735, a part of the lithium niobate substrate is protonated. A phase-modulation hologram lens can be similarly produced by exchanging or using a liquid crystal cell.
[0065]
Further, in the above embodiment, an example in which the grating pattern of the hologram lens is formed on the opposite side of the objective lens is illustrated. By forming the grating pattern of the hologram lens on the opposite side of the objective lens, there is an effect that the reflected light from the surface of the hologram lens can be prevented from returning as stray light. That is, the light incident on the side where the hologram lens is formed is simultaneously diffracted when reflected by this surface, so that the light is scattered. Since the transmitted light is also diffracted, the amount of light reflected by the other surface is small, and when transmitted through the hologram lens surface again, it is diffracted and scattered.
[0066]
However, the grating pattern of the hologram lens can be formed on the side close to the objective lens by applying an antireflection film or preventing the plane wave from being incident on the hologram lens. For example, in FIG. 1, the grating pattern 107 a of the hologram lens 107 is formed on the side close to the objective lens 4. With such a configuration, it is not necessary to consider the effect of refraction by the transparent substrate 9 when designing the lattice pattern, so that the design can be simplified. Of course, the same applies to the hologram lens 108, 111 or 109.
[0067]
All the bifocal lenses from the first to third embodiments shown so far are composed of a combination of an objective lens and a hologram lens. Therefore, similarly to the case where the hologram 105 and the objective lens 4 are integrated in FIG. 50, as a fourth embodiment, any one of the hologram lenses 107 to 109 or 111 and the objective lens 4 are used in the present invention as shown in FIG. As shown in FIG. 4B, the two components may be integrated by connecting them using the packaging means 210 or by directly forming a grating pattern of the hologram lens on the objective lens 4. By doing so, the optical axis shift between the hologram lens and the objective lens can be reduced, and the off-axis aberration of the + 1st order diffracted light of the hologram lens can be further reduced.
[0068]
Furthermore, as a fifth embodiment, as shown in FIG. 12B, any grating pattern of the hologram lenses 107 to 109 or 111 may be formed on the information medium (optical disc) side of the objective lens 4. good. With such a configuration, since the objective lens has a smaller curvature on the information medium (optical disk) side and can be made flat, any one of the hologram lenses 107 to 109 or 111 can be easily formed at low cost. effective.
[0069]
However, on the contrary, when the hologram lens is designed to tilt with respect to the optical axis, the positional relationship is fixed by a method such as fixing the hologram lens and the radiation light source 2 on the same base. Thus, it is also possible to obtain an effect that the aberration with respect to the optical axis of the hologram lens can be suppressed.
[0070]
An optical head device configured using the bifocal lens shown in the first to fifth embodiments as a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the xyz axes inserted in the drawings of FIGS. 13 to 18 are all common.
[0071]
In FIG. 13, reference numeral 2 denotes a radiation light source such as a semiconductor laser. The light beam 3 emitted from the radiation light source 2 is converted into substantially parallel light by the collimator lens (122), passes through the beam splitter 36, enters the hologram lens 107 and the objective lens 4, and is either on the information medium 5 or the information medium 51. It is focused on. The light beam reflected by the information medium 5 or 51 follows the original optical path in reverse, and the transmitted light 61 is transmitted again through the hologram lens 107 as indicated by the solid line, and the + 1st order diffracted light 64 is a dotted line. In this way, the hologram lens 107 diffracts the light again as + 1st order diffracted light, both of which are reflected by the beam splitter 36 through the same optical path as when the light first passes through the beam splitter 36, and are collected by the converging lens (121). After the wavefront is converted so that a focus servo signal and a tracking error signal can be obtained by wavefront conversion means such as, the light is incident on the photodetector 7. A servo signal (focus error signal and tracking error signal) and an information signal can be obtained by calculating the output of the photodetector 7. Here, the objective lens 4 needs to be moved at high speed by the driving unit 110. However, even if the hologram lens is integrated with the objective lens as in the fourth and fifth embodiments, the hologram lens 107 is a planar optical element. Since it is lightweight (several tens of milligrams or less), the hologram lens 107 and the objective lens 4 can be combined and driven by the driving unit 110. Further, as shown in FIG. 12, the hologram lens 107 is integrally formed directly on the objective lens 4 to further reduce the weight and cost. In this embodiment, the transmitted light 61 transmitted when the light beam 3 first passes through the hologram lens 107 and the light beam transmitted again through the hologram lens 107 and the light beam 3 first passes through the hologram lens 107. The + 1st order diffracted light, which is diffracted by the diffracted + 1st order diffracted light 64 by the hologram lens 107, is reflected by the beam splitter 36 through the same optical path as when it first passed through the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). Servo signals are detected using the obtained light beam. Therefore, the condensing point 39 on the light detector side of the light beam reflected from the two focal points coincides with the exit point of the radiation light source 2 in a mirror image relationship. For this reason, a single servo signal detection means such as the hologram 103 and the photodetector 7 can be used in common, and the optical head device of a small size, light weight and low cost with a small number of parts can be used on different substrates. This has the effect that recording / reproduction of a thick optical disk can be performed with a single optical head device.
[0072]
Next, a servo signal detection method will be described. First, an example of the hologram 103 is schematically shown in FIG. Here, a case where a spot size detection method (SSD method) is used as an example of a focus servo signal detection method will be described. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-185722, the SSD method is a detection method that can remarkably ease the assembly tolerance of the optical head device and can stably obtain a servo signal even with respect to wavelength fluctuation. .
[0073]
In order to realize the SSD method, the diffracted light generated from the hologram 103 is designed to be two types of spherical waves having different curvatures. FIG. 15 is a part of FIG. 13 and shows an enlarged view from the collimating lens 122 to the photodetector 7. The grating pattern of the hologram 103 is actually obtained by using a two-beam interference method as interference fringes between a spherical wave having a focal point on the front side b of the plane of the photodetector 7 in FIG. The interference fringes are recorded or the interference fringes are formed using a computer generated hologram (CGH) technique. Then, as shown in FIG. 16, the diffracted lights 64 and 65 of + 1st order and −1st order diffracted lights, which are conjugate diffracted lights, are received by the six-divided photodetectors S1 to S6 formed on the photodetector 7. Here, (b) is the just focus state, and (a) and (c) represent the defocus state. Therefore, the focus error signal FE is
FE = (S1 + S3-S2)-(S4 + S6-S5). . . (4)
It is obtained by the operation.
[0074]
It has been previously described that the diffracted light generated from the hologram 103 is designed to be two types of spherical waves having different curvatures. As can be seen from FIG. 16, the SSD method uses the shape of the diffracted light in the Y direction. Since the change is utilized, the two light beams need only have one-dimensional focal positions in a predetermined direction on the front side and the rear side of the photodetector, and are not limited to spherical waves. For example, it may include astigmatism.
[0075]
Further, in order to take out a change in the light amount distribution on the hologram due to a change in the relative position of the focused spot on the information medium 51 and the track groove as a tracking error signal TE, as shown in FIG. May be provided on the hologram pattern 150. As shown in FIG. 17, tracking error signal detection light detection regions 72 are provided on both sides of the focus error signal detection light detection region, and tracking errors from the diffraction regions 153 and 154 as shown in FIG. The signal detection diffracted light 163 is received by the tracking error signal detection light detection region 72, and the tracking error signal TE can be obtained by the calculation shown in Expression (5).
[0076]
TE = S7-S8-S9 + S10. . . (5)
In this way, by adding wavefront conversion and splitting action to the hologram 103 and using it as an optical element for generating a servo signal (wavefront conversion means), the number of parts of the optical head device can be reduced, thus reducing the weight and the number of manufacturing steps. Reduction, reliability improvement, cost reduction, and the like.
[0077]
An example in which a so-called astigmatism method is used as a focus servo signal detection method will be described with reference to FIG. In FIG. 19, reference numeral 130 denotes astigmatism generating means such as a parallel plate. This embodiment is substantially the same as the configuration of FIG. 13 except that a so-called astigmatism method is used as a focus servo signal detection method. In FIG. 19, the light beam 41 is a substantially spherical wave and has astigmatism because it passes through the parallel plate 130. Then, the light beam 41 is received by the four-divided photodetectors S1 to S4 as shown in FIG. Here, (b) is the just focus state, and (a) and (c) represent the defocus state. Therefore, the focus error signal FE is
FE = (S1 + S4)-(S2 + S3). . . (6)
It is obtained by the operation.
[0078]
Note that S1 to S4 in the equation (6) are unrelated to S1 to S4 in the equation (4).
[0079]
Further, when the direction corresponding to the tangential (groove extension direction) and radial direction of the information medium 5 is the direction shown in FIG. 20, the hologram is generated by the relative position change between the focused spot on the information medium 5 and the track groove. The tracking error signal TE can be obtained by the calculation shown in Expression (7) using the above change in the light amount distribution.
[0080]
TE = S1 + S3- (S2 + S4). . . (7)
Note that S1 to S4 in the formula (7) are also unrelated to S1 to S4 in the formula (4).
[0081]
Also, a tracking error signal can be obtained by performing a so-called phase difference method based on the result of the equation (6).
[0082]
In this embodiment, the case where the FE signal detection is performed by the SSD method and the case where the astigmatism method is performed has been described as the hologram lens 107, but this is replaced by the hologram lens 108 or 111 and the hologram lens 109. However, it is self-evident that an optical head can be configured with the same configuration, and it is still a compact, lightweight, low-cost optical head device with a small number of parts, but one optical head device can record and reproduce optical disks with different substrate thicknesses. Thus, there is an effect that it can be performed.
[0083]
Further, when the hologram lens is provided in a parallel light beam as in this embodiment, the reflected light from the hologram lens may become stray light. However, as shown in FIG. There is an effect that the stray light can be prevented from entering the photodetector 71 by tilting 107 slightly (about 1 °). As shown in FIG. 21, a cylindrical lens 131 may be used as the astigmatism generating means. The cylindrical lens 131 can be integrally molded with the converging lens 121 to obtain an effect of reducing the cost.
[0084]
Further, in order to improve the light use efficiency and improve the S / N ratio of the signal, a polarization beam splitter 42 and a quarter wavelength plate 15 are used as shown in FIG. What is necessary is just to set to the direction which permeate | transmits the polarizing beam splitter 42 completely. As is well known, with such a configuration, the light beam 3 emitted from the radiation source 2 passes through the polarization beam splitter 42 and reaches the information medium 5 (or 51), is reflected, and is reflected again. 42 and is totally reflected.
[0085]
Further, as shown in FIG. 23, the quarter wavelength plate 15 is provided between the hologram lens 107 and the objective lens 4 so that the reflected light from the hologram lens 107 does not enter the photodetector 71. You can also. In the configuration of FIG. 23, since the reflected light of the hologram lens 107 is totally transmitted through the polarization beam splitter 42, there is an effect that it does not enter the photodetector 71 and does not become stray light.
[0086]
Furthermore, the light utilization efficiency can be improved by using beam shaping means such as a wedge prism 35 as shown in FIG.
[0087]
In the present invention, a part of the light that has been collected on the information recording surface and read the information largely spreads on the photodetector. For example, when reproducing the information medium 51 (when the thickness of the substrate is t2) with the optical head device of the present invention using the hologram lens 107, the light collected on the information recording surface and reading the information is the hologram lens. The servo signal and the information signal are read out using the light transmitted through 107. Here, the light that has been collected on the information recording surface and read the information and diffracted by the hologram lens 107 is greatly spread like the first-order diffracted light 430 shown in FIG. Therefore, a large (1 mm square or more) photodetector 75c is provided around the photodetector 75 to receive the light, and the sum of the output of the photodetector 75 and the output of the photodetector 75c is an information signal. By doing this, it is possible to obtain an effect that S / N can be improved and frequency characteristics can be improved.
[0088]
Furthermore, an embodiment in which focusing is performed in the optical head device of the present invention will be described. In the embodiment using the hologram lens 107 or 108 or 111 in the optical head device of the present invention, the focus error (FE) signal is as shown in FIG. That is, the light condensed with respect to the thickness t2 of the substrate has a large NA, and therefore the amount of light is large, which is sufficiently larger than an unnecessary FE signal generated by other light. Therefore, in order to perform focusing, first, the objective lens 4 is moved closer to the information medium 51, and when the FE signal exceeds a certain threshold, the focus servo loop is turned ON and FE = 0. Focus so that Further, the light condensed with respect to the thickness t1 of the substrate has a small NA, and therefore the amount of light is small, and an unnecessary FE signal generated by other light is large, but the objective lens 4 is generated near the information medium 5. Therefore, in order to perform focusing, the objective lens 4 is moved closer to the information medium 5 from a distance, and when the FE signal exceeds a certain threshold, the focus servo loop is turned on and FE = 0. Focus so that In this way, the objective lens 4 is moved closer to the information medium, and when the FE signal exceeds a certain threshold, the focus servo loop is turned on and focusing is performed so that FE = 0. Regardless of whether the substrate thickness of the information medium is t1 or t2, a common procedure is performed by changing the threshold value or performing auto gain control (AGC: normalizing the FE signal with the total amount of light on the photodetector). Thus, it is possible to perform focusing, and it is possible to obtain an effect that the cost of the circuit system can be reduced.
[0089]
When 109 is used as the hologram lens, since the FE signal has opposite characteristics of “far” and “close” between the objective lens 4 and the information medium, the objective lens 4 should be moved away from the proximity of the information medium. When the FE signal exceeds a certain threshold, the focus servo loop is turned on and focusing is performed so that FE = 0, so that the substrate thickness of the information medium is t1 or t2. As long as the threshold is changed or auto gain control (AGC: standardizes the FE signal with the total amount of light on the photodetector), focusing can be performed using a common procedure, reducing the cost of the circuit system. The effect that it can be done can be obtained.
[0090]
An optical head device constituted by using the bifocal lens shown in the first, second, fourth or fifth embodiment as a seventh embodiment will be described with reference to FIGS.
[0091]
In FIG. 27, 2 is a radiation light source such as a semiconductor laser. The light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter. Further, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 107 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 51. The transmitted light 61 reflected by the information medium 51 follows the original optical path as indicated by the solid line, passes through the hologram lens 107 again, is reflected by the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). The wavefront is reflected by the beam splitter 361 and converted into a focus servo signal and tracking error signal by wavefront conversion means such as the hologram 103 as in the sixth embodiment. Incident. As in the sixth embodiment, servo signals (focus error signal and tracking error signal) and information signals can be obtained by calculating the output of the photodetector 7.
[0092]
Further, the + 1st order diffracted light 64 diffracted by the hologram lens 107 is incident on the objective lens 4 as shown by a dotted line and is condensed on the information medium 5. The + 1st-order diffracted light 64 reflected by the information medium 5 follows the original optical path in reverse, passes through the hologram lens 107, is reflected by the beam splitter 36, is collected by the converging lens (121), and passes through the beam splitter 361. To do. Since the light beam 40 is reflected by the information medium 5 and then transmitted without being diffracted by the hologram lens 107, the light beam 40 has no mirror image relation with the emission point of the radiation light source 2. Therefore, the condensing point 39a of the light beam 40 is shifted from the condensing point 39 in the optical axis direction. Therefore, in this embodiment, the servo signal (focus error signal and tracking error signal) and the information signal can be obtained by calculating the output of the photodetector 71 separately provided by separating the optical path by the beam splitter 361. An example of this servo signal detection method will be described with reference to FIGS. In FIG. 27, the light beam 40 is a substantially spherical wave and has astigmatism because it passes through a beam splitter 361 whose surface is coated on a parallel plate. Therefore, the light beam 40 is received by the four-divided photodetectors S1 to S4 as shown in FIG. 20 near the condensing point 39a. Here, (b) is the just focus state, and (a) and (c) represent the defocus state. Therefore, the focus error signal FE is
FE = (S1 + S4)-(S2 + S3). . . (6)
Note that S1 to S4 in the equation (6) are unrelated to S1 to S4 in the equation (4).
It is obtained by the operation.
[0093]
Further, when the direction corresponding to the tangential (groove extension direction) and radial direction of the information medium 5 is the direction shown in FIG. 20, the hologram is generated by the relative position change between the focused spot on the information medium 5 and the track groove. The tracking error signal TE can be obtained by the calculation shown in Expression (7) using the above change in the light amount distribution.
[0094]
TE = S1 + S3- (S2 + S4). . . (7)
Note that S1 to S4 in the formula (7) are also unrelated to S1 to S4 in the formula (4).
[0095]
Also, a tracking error signal can be obtained by performing a so-called phase difference method based on the result of the equation (6).
[0096]
This embodiment also has an effect that recording / reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device. Furthermore, it has the following effects. The first, second, fourth, or fifth embodiment is shown for an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a thick substrate such as a CD, and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2). In the case of using a bifocal lens, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is set to 30% or less. By doing so, the hologram lens has a high transmittance, so that information recording is performed on a (t2) high density optical disk with a thin substrate thickness. However, at this time, since the transmittance of the hologram lens is high, the light reflected from the optical disk (information medium) is reflected. By using the internally transmitted light for servo detection and information signal detection as in this embodiment, a signal with a high S / N ratio can be obtained and a stable optical head device can be obtained. There is an effect.
[0097]
In this embodiment, the hologram lens is described as 107. However, it is obvious that the optical head can be configured with the same configuration even if the hologram lens is replaced with the hologram lens 108 or 111, and the same effect is obtained.
[0098]
An optical head device constituted by using the bifocal lens shown in the first, second, fourth or fifth embodiment as an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. The x1 and y1 axes inserted in FIGS. 28 and 29 are common.
[0099]
In FIG. 28, the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter 36. Further, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 107 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 51. The transmitted light 61 reflected by the information medium 51 follows the original optical path as indicated by the solid line, passes through the hologram lens 107 again, is reflected by the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). As described in the seventh embodiment, it passes through the beam splitter 362 and has astigmatism, and this can be received by the photodetector 71 to obtain a focus servo signal and a tracking error signal. Further, the information signal can be obtained as in the seventh embodiment.
[0100]
Further, the + 1st order diffracted light 64 diffracted by the hologram lens 107 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 5. The + 1st order diffracted light 64 reflected by the information medium 5 follows the original optical path as shown by the dotted line, passes through the hologram lens 107, is reflected by the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). Then, the light is reflected and diffracted by the reflection hologram 104 provided in the beam splitter 362. Since the light beam 40 is reflected by the information medium 5 and then transmitted without being diffracted by the hologram lens 107, the light beam 40 has no mirror image relation with the emission point of the radiation light source 2. Therefore, in this embodiment, the servo path (focus error signal and tracking error signal) and the information signal are calculated by calculating the outputs of the optical detector 7 and the optical detector 71 separately provided by separating the optical path by the beam splitter 362. Is the same as the seventh embodiment. In this embodiment, the reflection hologram 104 is formed on the surface of the beam splitter 362 as shown in FIG. 28, the light beam 40 is reflected and diffracted, and the diffracted light is received by the photodetector 7 to receive servo signals and information signals. It is the feature to obtain. FIG. 29 shows an example of this reflection hologram pattern. A focus error signal detection diffracted light generation region and a tracking error signal generation region are formed, diffracted light is generated, and the diffracted light is received by a photodetector. As in the sixth embodiment, servo signals and information signals are generated. Get.
[0101]
This embodiment also has an effect that recording / reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device. Furthermore, it has the following effects. The first, second, fourth, or fifth embodiment is shown for an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a thick substrate such as a CD, and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2). In the case of using a bifocal lens, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is set to 30% or less. By doing so, the hologram lens has a high transmittance, so that information recording is performed on a (t2) high density optical disk with a thin substrate thickness. However, at this time, since the transmittance of the hologram lens is high, the light reflected from the optical disk (information medium) is reflected. Of these, the transmitted light can be used for servo detection and information signal detection as in this embodiment, so that the light utilization efficiency can be increased. Is an effect of obtaining a stable optical head device. In particular, since the total light amount of the light beam 40 is diffracted by the reflection hologram 104 and used for signal detection, a signal having a high S / N ratio can be obtained and a stable optical head device can be obtained.
[0102]
In this embodiment, the hologram lens is described as 107. However, it is obvious that the optical head can be configured with the same configuration even if the hologram lens is replaced with the hologram lens 108 or 111, and the same effect is obtained.
[0103]
An optical head device constituted by using the bifocal lens shown in the first, second, fourth or fifth embodiment as a ninth embodiment will be described mainly with reference to FIGS. The x1, y1 axes inserted in FIGS. 30 and 31 and the x, y, z axes inserted in FIGS. 30 and 32 are common.
[0104]
In this embodiment as well as in the eighth embodiment, in FIG. 30, the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter 36. Further, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 107 is incident on the objective lens 4 and is condensed on the information medium 51 as shown in FIG. 28 although not shown in FIG. In the following, although not shown in FIG. 30, the case of recording / reproducing information on the information medium 51 having the substrate thickness t2 will be described with reference to FIG. The transmitted light 61 reflected by the information medium 51 follows the original optical path as indicated by the solid line, passes through the hologram lens 107 again, is reflected by the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). Then, it passes through the beam splitter 362 and has astigmatism as described in the seventh embodiment, and this is received by the photodetector 76 (shown as the photodetector 71 in FIG. 28) and received as a focus servo signal or tracking. An error signal can be obtained. Further, the information signal can be obtained as in the seventh embodiment.
[0105]
Next, a case where information recording / reproduction of the information medium 5 having the substrate thickness t1 is performed in this embodiment will be described. In FIG. 30, the + 1st order diffracted light 64 diffracted by the hologram lens 107 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 5. The + 1st order diffracted light 64 reflected by the information medium 5 follows the original optical path as shown by the dotted line, passes through the hologram lens 107, is reflected by the beam splitter 36, and is collected by the converging lens (121). Then, it is diffracted by the transmission hologram 1041 provided in the beam splitter 362. Since the light beam 40 is reflected by the information medium 5 and then transmitted without being diffracted by the hologram lens 107, the light beam 40 has no mirror image relation with the emission point of the radiation light source 2. Therefore, in this embodiment, for example, the position of the optical detector 76 in the optical axis direction is appropriately adjusted so that the light beam 40 is minimally confused when, for example, the transmitted light 61 of the hologram lens 107 is in a focused state on the information medium 5. The photo detector 76 is arranged at a position where it becomes a circle. The focus error signal, tracking error signal, and information signal are obtained by calculating the output of the light detector 76, as in the seventh embodiment. In particular, if the tracking error signal is detected by the phase difference method, it is sufficient to handle only a relatively high frequency (several KHz or more), so that it is possible to avoid the influence of DC fluctuations such as the temperature drift of the offset of the head amplifier output. There is an effect that can be obtained.
[0106]
In the present embodiment, when information recording / reproduction is performed on the information medium 5 having the substrate thickness t1, it is possible to use a larger amount of light by obtaining the focus error signal from the transmitted light 61 of the hologram lens 107. In FIG. 30, the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter 36. Further, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 107 enters the objective lens 4 and is irradiated onto the information medium 5, but is defocused on the recording surface. The transmitted light 61 reflected by the information medium 5 is transmitted again through the hologram lens 107 as shown by a solid line in FIG. 30, and is reflected by the beam splitter 36 (light beam 43). The light beam 43 is collected by the converging lens (121), passes through the beam splitter 362, and is diffracted by the hologram 1041 formed on the surface of the beam splitter 362 as shown in FIG. The photodetector 76 receives this diffracted light and obtains a servo signal and an information signal. FIG. 31 shows an example of the pattern of this transmission hologram. Focus error signal detection diffracted light generation regions 151 and 152 are formed, diffracted light is generated, and the diffracted light is received by a six-divided photodetector 76a formed on the photodetector 76, and a focus error signal is generated. obtain. In FIG. 31, for example, a region 151 generates a spherical wave 141 (FIG. 32) having a focal point on the front side of the photodetector, and a region 152 generates a spherical wave 142 (FIG. 32) having a focal point on the rear side of the photodetector. Let The far field pattern of the wavefront diffracted from the hologram pattern as shown in FIG. 31 is partially missing as shown in FIG. 32 reflecting the fact that the hologram pattern is divided, but it does not affect the focus servo signal. As shown in FIG. 32, the diffracted beams 141 and 142 are received by the six-divided photodetector 76a. Here, (b) is the just focus state, and (a) and (c) represent the defocus state. Therefore, the focus error signal FE is FE = (S10 + S30−S20) − (S40 + S60−S50). . . (8)
Is obtained based on the SSD method.
[0107]
The present embodiment is characterized in that the light beam 43 is diffracted by a hologram 1041 formed on the surface of the beam splitter 362, and the diffracted light is received by a photodetector 76 to obtain a focus error signal. This embodiment also has an effect that recording / reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device. Furthermore, it has the following effects. The first, second, fourth, or fifth embodiment is shown for an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a thick substrate such as a CD, and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2). In the case of using a bifocal lens, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is set to 30% or less. By doing so, the hologram lens has a high transmittance, so that information recording is performed on a (t2) high density optical disk with a thin substrate thickness. However, at this time, since the transmittance of the hologram lens is high, the light reflected from the optical disk (information medium) is reflected. Of these, the transmitted light can be used for servo detection and information signal detection as in this embodiment, so that the light utilization efficiency can be increased. Is an effect of obtaining a stable optical head device. Particularly, since the light beam 43 with a large amount of light is diffracted by the hologram 1041 and used for signal detection, the effect of obtaining a focus optical signal having a high S / N ratio and a stable optical head device is remarkable. Moreover, since the servo signal and the information signal can be obtained from only one photodetector 76, there is a remarkable effect that an optical head device with a small number of parts, a small size and a low cost can be configured. .
[0108]
In this embodiment, the hologram lens is described as 107. However, it is obvious that the optical head can be configured with the same configuration even if the hologram lens is replaced with the hologram lens 108 or 111, and the same effect is obtained.
[0109]
Next, a tenth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is an optical head device configured by using the bifocal lens shown in the third, fourth or fifth embodiments.
[0110]
In FIG. 33, 2 is a radiation light source such as a semiconductor laser. The light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter. Further, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 109 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 5. The transmitted light 61 reflected by the information medium 5 follows the original optical path as indicated by the dotted line, is diffracted by the hologram lens 109, reflected by the beam splitter 36, and collected by the converging lens (121). The wavefront is reflected by the beam splitter 361 and converted into a focus servo signal and tracking error signal by wavefront conversion means such as the hologram 103 as in the sixth embodiment. Incident. As in the sixth embodiment, servo signals (focus error signal and tracking error signal) and information signals can be obtained by calculating the output of the photodetector 7.
[0111]
Further, after being emitted from the radiation light source 2, the + 1st order diffracted light 66 diffracted by the hologram lens 109 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 51. The + 1st order diffracted light 66 reflected by the information medium 51 follows the original optical path as shown by the solid line, diffracted by the hologram lens 109, reflected by the beam splitter 36, and condensed by the converging lens (121). And transmitted through the beam splitter 361. Then, by calculating the output of the separately provided photodetector 71, a servo signal (focus error signal and tracking error signal) and an information signal can be obtained in the same manner as in the seventh embodiment.
[0112]
This embodiment also has an effect that recording / reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device. Furthermore, it has the following effects. The third or fourth or fourth optical disk device configured using a hologram lens 109 is used for an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a thick substrate such as a CD and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2). In the case of using the bifocal lens shown in the fifth embodiment, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is set to 70% or more. By doing so, the diffraction efficiency of the hologram lens is high, and thus the substrate thickness is thin (t2) high. Although there is an effect that it is possible to increase the use efficiency of light on the optical disk (information medium) when recording information on the density optical disk, the diffraction efficiency of the hologram lens is high at this time, so that the light is reflected from the optical disk. Of these lights, the use efficiency of light can be increased by using diffracted light for servo detection and information signal detection as in this embodiment. , There is an effect of obtaining a stable optical head apparatus obtained a signal with a high S / N ratio. In addition, since the hologram lens 109 is used, the difference in distance between the two focal points can be increased to about 1 mm, and the other focal point is condensed when information is recorded / reproduced at one focal spot. The light beam as a point can be greatly expanded to reduce the light intensity, and the recording / reproduction can be prevented from being affected at all. Further, since the hologram lens 109 is used as a convex lens, there is an effect that chromatic aberration does not occur as described above.
[0113]
An optical head device constituted by using the bifocal lens shown in the third, fourth or fifth embodiment as the eleventh embodiment will be described with reference to FIG.
[0114]
In FIG. 34, the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 becomes substantially parallel light by the collimator lens (122) and passes through the beam splitter 36. Then, the transmitted light 61 transmitted through the hologram lens 109 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 5. The transmitted light 61 reflected by the information medium 5 follows the original optical path as indicated by the dotted line, diffracted by the hologram lens 109, reflected by the beam splitter 36, and condensed by the converging lens (121). As described in the seventh embodiment, it passes through the beam splitter 362 and has astigmatism. The photodetector 71 can receive this to obtain a focus servo signal and tracking error signal. Further, the information signal can be obtained as in the seventh embodiment.
[0115]
Further, as indicated by the solid line, the + 1st order diffracted light 66 diffracted by the hologram lens 109 enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 51. The + 1st order diffracted light 66 reflected by the information medium 51 follows the original optical path in the reverse direction, is diffracted again by the hologram lens 109, reflected by the beam splitter 36, and collected by the converging lens (121). Reflected and diffracted by a reflection hologram 104 formed in part. The servo signal (focus error signal and tracking error signal) and the information signal are obtained by calculating the outputs of the photodetectors 7 and 71 provided separately, which is the same as in the seventh embodiment. . In this embodiment, a reflection hologram 104 is formed on the surface of the beam splitter 362 as shown in FIG. 34, the light beam 40 is reflected and diffracted, and the diffracted light is received by the photodetector 7 to receive servo signals and information signals. Get. FIG. 29 shows an example of this reflection hologram pattern. A focus error signal detection diffracted light generation region and a tracking error signal generation region are formed, diffracted light is generated, and the diffracted light is received by a photodetector. As in the sixth embodiment, servo signals and information signals are generated. Get.
[0116]
This embodiment also has an effect that recording / reproduction of optical disks having different substrate thicknesses can be performed by one optical head device. Furthermore, it has the following effects. The third or fourth or fourth optical disk device configured using a hologram lens 109 is used for an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a thick substrate such as a CD and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a thin substrate thickness (t2). In the case of using the bifocal lens shown in the fifth embodiment, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light is set to 70% or more. By doing so, the hologram lens has a high diffraction efficiency, so that the substrate thickness is thin (t2). This has the effect of increasing the light utilization efficiency on the optical disk (information medium) when recording information on the high-density optical disk. At this time, the diffraction efficiency of the hologram lens is high, so that the light is reflected from the optical disk. Of this light, diffracted light can be used for servo detection and information signal detection as in this embodiment, so that the light utilization efficiency can be increased. Since, there is an effect of obtaining a stable optical head apparatus obtained a signal with a high S / N ratio. In particular, since the total amount of light beam 40 is diffracted by the reflection hologram 104 and used for signal detection, a signal with high light utilization efficiency and a high S / N ratio can be obtained and a stable optical head device can be obtained. It is remarkable. In addition, since the hologram lens 109 is used, the difference in distance between the two focal points can be increased to about 1 mm, and the other focal point is condensed when information is recorded / reproduced at one focal spot. The light beam as a point can be greatly expanded to reduce the light intensity, and the recording / reproduction can be prevented from being affected at all. Further, since the hologram lens 109 is used as a convex lens, there is an effect that chromatic aberration does not occur as described above.
[0117]
A twelfth embodiment will be described with reference to FIGS. 35 and 36, reference numeral 182 denotes a noise canceling diffracted light generation region, and reference numeral 75 denotes a noise canceling signal detecting photodetector. In FIG. 35, 2 is a radiation light source such as a semiconductor laser. The light emitted from this light source is reflected by the beam splitter 363, enters the objective lens 4, and is condensed on the information medium 5 or 51. The light beam reflected by the information medium 51 (or 5) follows the original optical path (return path) and enters the beam splitter 363. The light beam that has passed through the beam splitter 363 is incident on the photodetector 77. By calculating the output of the photodetector 77, a servo signal and an information signal can be obtained. As shown in FIG. 36, the noise-cancelling diffracted light generation region 182 is provided on the outer peripheral portion of the grating pattern 107a of the hologram lens.
[0118]
In the present embodiment, noise for a signal can be reduced based on the principle disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-138748 and 61-131245. In this embodiment, the noise canceling diffracted light 164 generated from the noise canceling diffracted light generating region 182 is received by the noise canceling signal detecting photodetector 75 and the output signal of the noise canceling signal detecting photodetector 75 is received. S90 is obtained. Then, the information signal RF is detected by the following calculation to reduce noise.
[0119]
RF = (S1 + S2 + S3 + S4) + R × S90. . . (9)
Here, R is a coefficient for weighting the noise cancellation signal S90. In this embodiment, unlike JP-A-60-138748 and JP-A-61-131245, since the light amount of the light beam is divided on the hologram lens, the setting allowable accuracy of the photodetector can be increased by about 100 times. is there. In addition, by using a hologram pattern having a lens action for the noise canceling signal detection light detector 75, unnecessary diffracted light generated in the forward path is defocused on the information medium 5 so as to spread widely. It is also possible to obtain the effect of not including noise for the information signal. Furthermore, by providing the noise canceling diffracted light generation region 182, the transmittance of the outer peripheral portion of the hologram lens becomes substantially the same as that of the inner peripheral portion, so that the side lobe of the light beam (condensed spot) is formed on the information medium. It is also possible to obtain an effect that a reproduction signal with lower characteristics can be obtained.
[0120]
In FIG. 37, the noise canceling diffracted light generation region 183 is divided into a plurality (two in the figure). The noise canceling diffracted light 164 diffracted from each divided region is received by the noise canceling signal detecting photodetectors 75a and 75b, and output signals S91 and S92 are obtained. Then, the information signal RF is detected by the calculation of the expression (10) to reduce noise.
[0121]
RF = (S1 + S2 + S3 + S4) + R × (S91 + S92). . . (10)
Here, R is a coefficient for weighting the noise cancellation signal S90. In this embodiment, unlike JP-A-60-138748 and JP-A-61-131245, since the light amount of the light beam is divided on the hologram, there is an effect that the setting allowable accuracy of the photodetector can be increased by about 100 times. . In this embodiment, the noise canceling diffracted light generation region 183 is divided into a plurality of parts as shown in FIG. 38, so that unnecessary diffracted light in the forward path is also divided into multiple parts, and each divided area has an NA (numerical aperture). , And the diffracted light spreads greatly, so that the information signal (noise) obtained on the information medium 5 when the sum of these is taken is averaged and the amplitude is reduced. Further, by receiving a plurality of noise canceling diffracted lights (164a and 164b) with respective photodetectors (75a and 75b), the noises are further reduced by changing the weights of the respective noise canceling signals. The effect that things are also possible can be obtained. That is, the information signal RF is detected by the calculation of the expression (11) to reduce noise.
[0122]
RF = (S1 + S2 + S3 + S4) + (R1 × S91 + R2 × S92). . . (11)
Here, R1 and R2 are coefficients for weighting the noise cancellation signals S91 and S92. In addition, by dividing the noise canceling diffracted light generation region 183 into a plurality of portions as described above, it is possible to prevent the diffracted light unnecessary for the forward path from entering the signal detection region of the photodetector. This will be described below with reference to FIG. In FIG. 39, P1 and P2 indicate locations where the noise canceling diffracted beams 164a and 164b are incident on the photodetector, respectively. When the noise canceling diffracted lights 164a and 164b are referred to as + 1st order diffracted light in the return path, the forward path + 1st order diffracted light generated from the noise canceling diffracted light generating area 183b is incident on the noise canceling diffracted light generating area 183a and is generated. + 1st order diffracted light enters P3. Here, the distance C2 between P3 and the center of the photodetector 71 is equal to the distance between P1 and P2. Therefore, by setting C2> C1 when half the length of one side of the photodetector 71 is C1, P3 can be prevented from entering the photodetector 71, and the influence of unnecessary stray light is avoided. There is an effect that can be. The point P4 is the same as the point P3. Of the + 1st order diffracted light generated from the diffracted light generation area 183 for noise cancellation, the transmitted light (0th order diffracted light) on the return path is incident on the positions P5 and P6 and does not enter the photodetector 71. Further, when a semiconductor laser is used as the light source 2, the direction in which the noise canceling diffracted light generation regions 183 a and b are provided (the direction X 2 in FIG. 38) is made to coincide with the direction in which the emission angle of the semiconductor laser is wide. Since the light intensity distribution of the light beam becomes more constant, the side lobe of the light beam (condensed spot) is lowered on the information medium, and it is possible to obtain an effect that a reproduction signal having excellent characteristics can be obtained.
[0123]
Further, a thirteenth embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 40, 107 is a hologram lens. As the hologram lens, the hologram lens 107 described as the first embodiment will be described here, but the hologram lens 108, 111, 109 described in any of the second to fifth embodiments may be used. Further, as shown in the twelfth embodiment, a noise canceling diffracted light generation region can be provided on the outer periphery of the hologram lens. The hologram 173 is a polarization anisotropic hologram. A polarization anisotropy hologram can be produced by proton exchange of a part of a lithium niobate substrate or using a liquid crystal cell as disclosed in Sho 61-189504 and Sho 63-241735. It acts as a diffracting hologram for linearly polarized light in a certain polarization direction (XP direction) and does not diffract linearly polarized light in a direction perpendicular to this (YP direction). have. In this embodiment, the radiation light source 2 is a linearly polarized light source, and the polarization direction is set to the XP direction. The light beam emitted from the radiation light source 2 passes through the hologram 173 (outward), becomes a circularly polarized light beam by the λ / 4 plate 15, and is divided into two focus light beams by the hologram lens 107. When reflected by the medium 5 or 51, the rotation direction of the circularly polarized light is reversed, and again enters the λ / 4 plate 15, and becomes linearly polarized light in the direction perpendicular to the beginning (YP direction). Is diffracted by (return path) and enters the photodetector 274. By calculating the output of the photodetector, a servo signal and an information signal can be obtained as in the above-described embodiment. The present embodiment has the following effects. 1. Since the hologram lens is used, information can be recorded / reproduced with respect to information media having two types of substrate thicknesses using only one optical head device. 2. Since it is not diffracted in the forward path and diffracted in the return path, it is possible to obtain a servo signal and an information signal having a high S / N ratio even when the light use efficiency is high and the emission power of the radiation light source is low. 3. The beam splitter is not required to be used, and the optical head device can be reduced in size, weight, and cost. 4). It is a configuration that does not require the use of a beam splitter, and almost all optical components are arranged on one optical axis. (When the optical axis is bent using a rising mirror, there is no branching. Therefore, it is possible to obtain an optical head device that operates stably against temperature changes and changes with time. 5. In the return path, the transmitted light of the hologram 173 is unnecessary, so that the diffraction efficiency may be increased and the transmittance may be designed to be almost zero. By designing the transmittance to be almost zero, the hologram 173 and the quarter-wave plate 15 function as an isolator that eliminates the return light to the light source 2. Almost does not enter the active layer. Therefore, it is possible to avoid the problem of semiconductor laser noise caused by the return light.
[0124]
In addition, since the photodetector 274 in the present embodiment can be arranged close to the radiation light source 2, the relative position accuracy can be easily increased with the configuration shown in FIG. The assembly cost can be reduced. In addition, the optical head device can be further reduced in size, weight, and cost. In FIG. 41, 2 is a radiation light source, 3 is a light beam, and 274 is a photodetector. The photodetector 274a and the photodetector 274b are formed on one photodetector substrate. And a recessed part (notch part) is provided between the photodetector 274a and the photodetector 274b, the mirror 7a is provided as shown in FIG. 41, and the radiation light source 2 is installed in a hybrid. In this embodiment, since the photodetector 274a and the photodetector 274b are formed on one photodetector substrate, the relative positions of the photodetector 274a and the photodetector 274b can be easily changed to μm by the manufacturing process of the integrated circuit. There is an effect that it can be set with high accuracy of the order. Furthermore, connection is necessary for electrical connection between the hybrid element of FIG. 41 and the outside. In this embodiment, all the surfaces for connecting these connections are the X3 / Y3 plane of FIG. 41. The direction in which the wires are brought closer is common, and automatic assembly is facilitated. Furthermore, since the reference line at the time of assembly need only be provided on the X3 / Y3 plane, the relative positions of the photodetector 274a, the photodetector 274b, and the radiation source 2 can be easily set with high accuracy.
[0125]
In this embodiment, the configuration using the polarization anisotropic hologram has been described as an example. However, when the amount of light from the radiation light source 2 is sufficient, the polarization anisotropic hologram 173 is replaced with a hologram having a small grating pitch, or a blaze. The following effects can still be obtained even if the holographic hologram is used. 1. Since the hologram lens is used, information can be recorded / reproduced with respect to information media having two types of substrate thicknesses using only one optical head device. 2. The beam splitter is not required to be used, and the optical head device can be reduced in size, weight, and cost. 3. Since the configuration does not require the use of a beam splitter and the optical components are arranged almost on one optical axis, an optical head device that operates stably with respect to temperature changes and changes with time can be obtained.
[0126]
A fourteenth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 42, reference numeral 2a denotes a radiation source that emits a linearly polarized light beam, and 190 denotes a polarization separation that totally reflects the linearly polarized light beam 3b emitted from the radiation light source 2a and totally transmits the linearly polarized light beam perpendicular thereto. A film 15 is a λ / 4 plate. This embodiment is characterized in that the hologram lens 107 is provided, the polarization separation film 190 and the quarter wavelength plate 15 are used, and the reflection hologram 220 is formed on the back side of the transparent substrate 9. Here, the hologram lens will be described using the hologram lens 107 described as the first embodiment, but the hologram lens 108, 111, or 109 described in any of the second to fifth embodiments may be used. . Further, as shown in the twelfth embodiment, a noise canceling diffracted light generation region can be provided on the outer periphery of the hologram lens. The light beam 3b (linearly polarized laser light) emitted from the radiation light source 2a is totally reflected by the polarization separation film 190 formed on the side of the transparent substrate 9 close to the radiation light source 2a (hereinafter referred to as the front side) and is λ / 4. A first pass through the plate is performed. Then, it enters the objective lens 4 and is condensed on the information medium 5. The light beam reflected by the information medium 5 follows the original optical path in the reverse direction and is transmitted through the λ / 4 plate for the second time, whereby the polarization direction of the light beam is rotated by 90 °. The light beam passes through the polarization separation film 190 and enters the reflection hologram 220. The diffracted light 68 in the return path generated from the reflection hologram 220 is totally transmitted through the polarization separation film 190 and enters the photodetector 78. By calculating the output of the photodetector 78, a servo signal and an information signal can be obtained. When the collimating lens is used as exemplified here, the light beam incident on the reflection film 190 is parallel light, and thus the reflectance and transmittance are uniform, and the reflected light in the forward path can be more easily transmitted on the information medium 5. Condensed to the diffraction limit. In addition, since the + 1st order diffracted light in the return path becomes uniform, there is an effect that the servo signal is less likely to be offset. There are also the following effects: Since the hologram lens is used, information can be recorded / reproduced with respect to information media having two types of substrate thicknesses using only one optical head device. 2. Since it is not diffracted in the forward path and diffracted in the return path, it is possible to obtain a servo signal and an information signal having a high S / N ratio even when the light use efficiency is high and the emission power of the radiation light source is low. 3. Since the beam splitter is also used as the rising mirror, the optical head device can be reduced in size, weight, and cost. 4). Since the optical components are almost arranged on one optical axis, an optical head device that operates stably with respect to temperature changes and changes with time can be obtained. 5. Since the polarization separation film 190 and the quarter-wave plate 15 function as an isolator that eliminates the return light to the light source 2a, almost no return light enters the active layer when a semiconductor laser is used as the light source 2a. Therefore, it is possible to avoid the problem of semiconductor laser noise caused by the return light.
[0127]
In addition, by making the reflection hologram 220 blazed, the diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light can be brought close to 1, and signal detection can be performed using only the + 1st order diffracted light without loss of light quantity. When signal detection is performed using + 1st order diffracted light, the aberration of the diffracted light for signal detection can be compensated by the hologram 220, so that an effect that stable servo signal detection can be performed can be obtained. Further, the configuration in which the collimating lens is inserted between the radiation light source and the transparent substrate has been described as an example, but a configuration in which the collimating lens is omitted is also possible, and in this case, the same effect as described above can be obtained.
[0128]
Furthermore, when the light amount of the light source 2a is sufficient, it is possible to use a reflective film having a reflectance of about 1/3 instead of the polarization separation film 190 and omit the quarter wavelength plate 15. This case also has the following effects: Since the hologram lens is used, information can be recorded / reproduced with respect to information media having two types of substrate thicknesses using only one optical head device. 2. Since the beam splitter is also used as the rising mirror, the optical head device can be reduced in size, weight, and cost. 3. Since the optical components are almost arranged on one optical axis, an optical head device that operates stably with respect to temperature changes and changes with time can be obtained.
[0129]
According to the above embodiment of the present invention, for example, a conventional optical disc having a substrate thickness t1 (about 1.2 mm) such as a CD and a substrate thickness t2 (0.4 mm to 0.8 mm) such as a high density optical disc (information medium). Both of the next generation optical discs can be recorded / reproduced by one optical head device. However, when actually recording / reproducing, the thickness of the substrate of the optical disc to be recorded / reproduced is t1 or t2. It is necessary to judge whether. For this purpose, it is convenient to record discrimination information for discriminating the thickness on the optical disc. Since such discriminating information is not recorded on a conventional optical disc having a substrate thickness t1 (about 1.2 mm) such as a CD, naturally, the substrate thickness t2 (0 It is desirable to write the discriminating information on the next generation optical disc of about 4 mm to 0.8 mm). Therefore, an embodiment of the invention for writing such discrimination information is shown in FIGS. 43 (15th embodiment) and 44 (16th embodiment).
[0130]
FIG. 43 shows a high density optical disk of the fifteenth embodiment. In FIG. 43, 52 is a high-density optical disk (information medium), 55 is a high-density recording pit, 55a is a pit having a recording density of about CD, and the thickness of the substrate is used in most parts of this optical disk to determine the thickness. Has information that can be determined to be t2. The portion having the pit 55 or the recordable portion has a substrate thickness t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm), but the region where the pit 55a is formed as shown in FIG. The thickness of the substrate is t1 (about 1.2 mm). When recording / reproducing the optical disk of this embodiment, the portion having the thickness t1 of the substrate is first reproduced by performing focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate, and when the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized, In particular, there is an effect that the focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate can be performed. Naturally, the portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing the focus control corresponding to the substrate thickness t1, and if there is no information that the substrate thickness is t2, the focus control corresponding to the substrate thickness t1 is performed as it is. Just go and keep playing. Further, in this embodiment, there is an effect that the pit 55a does not need to be excessively large and the storage capacity is not consumed.
[0131]
FIG. 44 shows a high density optical disc of the sixteenth embodiment. In FIG. 44, 52 is a high-density optical disk (information medium), 55 is a high-density recording pit, 56 is a recording pit having a recording density lower than that of a CD, that is, a pit with a large area. The portion has information for determining that the thickness of the substrate is t2. The thickness of the substrate is t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm) over the entire surface of the information medium 51 where there are pits and where recording is possible. When recording and reproducing the optical disk of this embodiment, first, the portion of the substrate thickness t1 is reproduced by performing focus control corresponding to the substrate thickness t1. Naturally large aberrations occur, but the recording can be reproduced because the recording density is very low. If the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized, the focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate can be automatically performed. Naturally, the portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing the focus control corresponding to the substrate thickness t1, and if there is no information that the substrate thickness is t2, the focus control corresponding to the substrate thickness t1 is performed as it is. Just go and keep playing. Further, in this embodiment, since the thickness of the substrate is constant, the information medium can be manufactured easily and inexpensively, and the information medium can be thinned.
[0132]
Next, as in any of the optical head devices up to the fifth to eleventh embodiments, it has an optical head device capable of recording / reproducing two kinds of substrates, and when actually recording / reproducing, 45 (17th embodiment) and 46 (18th embodiment) of the invention of an optical disc apparatus having a function of automatically judging whether the thickness of the substrate of the optical disc to be recorded / reproduced is t1 or t2. Example).
[0133]
FIG. 45 is a chart for explaining an optical disk apparatus according to the seventeenth embodiment. The optical disk apparatus according to the present embodiment includes an optical head apparatus capable of recording / reproducing two types of substrates as in the optical head apparatus according to any of the fifth to eleventh embodiments, a feeding mechanism of the optical head, and the like. Moving means and a rotating means such as a spindle motor for rotating the information medium. When an optical disk (information medium) is set in the optical disk apparatus of the present invention and the optical disk starts to rotate by the rotating means, information for determining the thickness of the substrate is first recorded in the fifteenth and sixteenth embodiments. The optical head device is moved by the moving means to the position, for example, the innermost circumference, and then focus control corresponding to the substrate thickness t1 is performed. When tracking control is performed to detect an information signal and information that the thickness of the substrate is t2 is recognized, focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate is automatically performed. If there is no information that the thickness of the substrate is t2, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed as it is and the reproduction is continued. As long as the high-density optical disk according to the present embodiment is the fifteenth embodiment or the sixteenth embodiment, the thickness of the substrate can be determined quickly and accurately, and the recording / reproduction of the two types of substrates can be stably performed. It has the effect that it can be performed.
[0134]
FIG. 46 is a chart for explaining the optical disk apparatus according to the eighteenth embodiment. The optical disk apparatus according to the present embodiment includes an optical head apparatus capable of recording / reproducing two types of substrates as in the optical head apparatus according to any of the fifth to eleventh embodiments, a feeding mechanism of the optical head, and the like. Moving means and a rotating means such as a spindle motor for rotating the information medium. When an optical disk (information medium) is set in the optical disk apparatus of the present invention and the optical disk starts rotating by the rotating means, first, the optical head is moved by the moving means to a position where an information signal is surely present, for example, the innermost circumference. Next, focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed. Then, tracking control is performed to detect an information signal, and when the amplitude of the information signal cannot be obtained beyond a certain value, focus control corresponding to the substrate thickness t2 is automatically performed. When the amplitude of the information signal is obtained above a certain value, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed as it is and the reproduction is continued. According to this embodiment, even if the high-density optical disk is not the fifteenth embodiment or the sixteenth embodiment, the thickness of the substrate can be determined, and recording / reproduction of two types of substrates can be performed stably. It has the effect.
[0135]
As a nineteenth embodiment, a bifocal microscope lens having two focal positions and a bifocal microscope using this microscope lens will be described with reference to FIG. In FIG. 47, reference numeral 4107 denotes a + 1st order (or Nth order: N is an integer other than 0) and 0th order diffraction efficiency (that is, transmittance) is sufficiently large, 410 and 411 denote lenses, and 420 denotes these lenses. It is a lens barrel that holds a lens for a microscope composed of components. In this example, a microscope lens is basically configured with the same configuration as the bifocal lens shown in the first to fifth examples. Similarly to the first to fifth embodiments, the hologram lens has a concentric lattice pattern, and its center, that is, the optical axis coincides with the lenses 410 and 420 within an assembly error. The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the hologram lens 4107 is less than 100%, and the transmitted light (0th order diffracted light) is designed to have sufficient intensity. For this purpose, for example, in the case where the hologram lens 4107 is formed in a concavo-convex shape as shown in FIG. 47 (relief type), the height h of the concavo-convex is made smaller as h <λ / (n−1). That is, it can be easily realized by making the amplitude of the phase change given to the light beam at the grating portion smaller than 2π. Here, λ is the wavelength of the light beam 3 and n is the refractive index of the transparent substrate 9. In this way, by allowing the transmitted light to have sufficient intensity at any position of the hologram lens 4107,
The light that diverges from the point f2 in FIG. 47 (solid line in FIG. 47) passes through the hologram lens 4107 and the light that diverges from the point f1 (the wavy line in FIG. 47) is diffracted by the hologram lens 4107. And has the same light path after passing through the hologram lens 4107. Accordingly, it is possible to realize a microscope lens having an effect that the points f1 and f2 can be focused simultaneously and the images in the plane PL1 and the plane PL2 can be observed simultaneously.
[0136]
Further, the hologram lens 4107 is blazed in the same manner as the hologram lens 107 shown in FIG. 1, whereby the amount of transmitted light and + 1st order diffracted light focused on two locations can be increased, and a bright image can be obtained. There is an effect that can be done.
[0137]
In addition, as shown in FIG. 48, when an image is observed through a substrate having different thicknesses for transmitted light and diffracted light, aberration caused by the difference in substrate thickness is corrected by a hologram lens so that the best image can be observed. There is an effect that can be done. This is as described with reference to FIG. 1 in the first embodiment. In other words, the + 1st order diffracted light is corrected for aberration of light passing through the substrate. A method for designing a hologram lens having such an aberration correction function is, for example, a method in which a spherical wave that diverges from the condensing spot f1 passes through the substrate and then passes through the lens 410 and light that diverges from the point f2 passes through the lens 410. An interference pattern of the transmitted light on the hologram lens 4107 may be calculated. The hologram lens 4107 can be easily produced by a computer generated hologram (CGH) method or the like.
[0138]
Furthermore, PL1 which is two focal planes is formed by making the lens barrel 420 composed of an inner lens barrel 420a and an outer lens barrel 42b as shown in FIG. And PL2 can be changed, or an effect can be obtained that the adjustment can be made when the thickness of the substrate entering between them changes.
[0139]
Furthermore, by combining the microscope lens and the eyepiece 412 described above, it is possible to configure a microscope having an effect that it is possible to simultaneously observe clear images on the two planes PL1 and PL2 having different positions in the optical axis direction. The light that diverges from the point f2 in FIG. 47 (solid line in FIG. 47) passes through the hologram lens 4107 and the light diffracted by the hologram lens 4107 from the light diverges from the point f1 (wave line in FIG. 47) is the same optical path. Is focused on the point f3 by the lens 411. The image of the plane PL3 on which the point f3 exists can be further magnified by the eyepiece 412 and the PL1 surface and the PL2 surface can be simultaneously observed with the naked eye. A configuration in which the lens 411 is omitted is also possible. Further, by arranging an imaging surface such as a CCD camera on the plane PL3, the PL1 surface and the PL2 surface can be simultaneously observed and photographed by the camera.
[0140]
As a twentieth embodiment, an exposure apparatus using a bifocal microscope lens of the present invention or a bifocal microscope using this microscope lens will be described with reference to FIG. In a process of forming a fine circuit on a semiconductor, a process of applying a photosensitive material on a sample such as a semiconductor and exposing through a photomask is essential. This embodiment is an exposure apparatus used in this exposure process. In FIG. 48, reference numeral 432 denotes a photomask 431, and 431b denotes a surface of the sample, which may be coated with a photosensitive material, but is omitted in FIG. Further, 414 is a bifocal microscope lens described in the nineteenth embodiment, 415 is a bifocal microscope described in the nineteenth embodiment, 430 is a light source for a microscope, and the wavelength of the sample 431 has a sufficient transmittance. Use one with a wavelength. Of course, the exposure apparatus requires exposure means including an exposure light source and a shutter, and the exposure apparatus is also provided with exposure means in this embodiment, but is omitted in FIG. Further, although the present embodiment also includes an alignment means for aligning the photomask 432 and the sample 431, they are omitted in FIG. In this embodiment, a predetermined pattern is formed in advance on the back surface 431a of the sample 431, and the pattern and the pattern of the photomask surface 432a can be transferred to the front surface 431b by aligning the relative position of this pattern and the photomask 432 with high accuracy. Has an effect. When a pattern of a semiconductor circuit or the like is previously formed on the back surface 431a of the sample 431, in order to align the relative position of this pattern and the photomask 432, the back surface of the sample 431 has been conventionally used with a microscope with a low magnification and a deep focal depth. 431a and photomask surface 432a were observed at the same time for alignment. However, since only a low-magnification microscope can be used, it was impossible to perform alignment with an accuracy of 5 μm or less. Since the exposure apparatus of the present invention uses the bifocal microscope described above, it is not necessary to increase the depth of focus, and a high magnification microscope can be used, and the back surface 431a and the photomask surface 432a are simultaneously observed at a high magnification. Thus, it is possible to align the relative positions of the pattern of the back surface 431a of the sample 431 and the photomask surface 432a of the photomask 432 with high accuracy of 5 μm or less.
[0141]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention provides the following effects.
[0142]
(1) By combining a hologram that diffracts a part of incident light and an objective lens, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit is formed on an optical disk (information medium) having different substrate thicknesses (t1 and t2). This has the effect of realizing a bifocal lens capable of operating. The diffraction efficiency of the hologram lens is less than 100%, and the side of the condensed beam formed by the transmitted light is obtained by using a combination of a hologram lens and an objective lens having sufficient intensity for the transmitted light (0th order diffracted light) of the light beam. There is also an effect that the lobe can be kept low. Further, by blazing the hologram lens, it is possible to increase the light amount sum of transmitted light and + 1st order diffracted light forming a bifocal light beam, and there is an effect that the light utilization efficiency can be increased.
[0143]
(2) In the embodiment in which the hologram lens is used as a convex lens, there is an effect that chromatic aberration does not occur.
[0144]
(3) An optical head device is configured using the bifocal lens of the present invention,
By using a single wavefront conversion means and light detector in common, it is possible to record / reproduce optical discs with different substrate thicknesses with a small number of parts, and to record / reproduce optical disks with different substrate thicknesses. This has the effect that it can be performed by the head device.
[0145]
Alternatively, by configuring an optical head device using the bifocal lens of the present invention and using two sets of wavefront conversion means and photodetectors,
In an optical disk apparatus that performs only reproduction on a (t1) optical disk with a large substrate thickness such as a CD and performs recording and reproduction on a high-density optical disk with a small substrate thickness (t2), the light utilization efficiency can be increased. High signal can be obtained, and a stable optical head device can be obtained.
[0146]
(4) The thickness of the substrate of a portion having high density pits or a recordable portion is t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm). The thickness of the substrate in the region where the pits having information that can determine that the thickness of the substrate is t2 is t1 (about 1.2 mm). As a result, when a portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing focus control corresponding to the substrate thickness t1, and the information that the substrate thickness is t2 is recognized, it automatically corresponds to the substrate thickness t2. There is an effect that focus control can be performed.
[0147]
(5) A pit having a recording density lower than that of a CD, that is, a large pit having information capable of determining that the thickness of the substrate is t2, is written on a part of the optical disk. The recordable area is t2 (about 0.4 mm to 0.8 mm) over the entire surface of the information medium. When recording and reproducing this optical disk, first, the portion having the thickness t1 of the substrate is reproduced by performing focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate. Naturally large aberrations occur, but the recording can be reproduced because the recording density is very low. If the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized, the focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate can be automatically performed. Naturally, the portion of the substrate thickness t1 is first reproduced by performing the focus control corresponding to the substrate thickness t1, and if there is no information that the substrate thickness is t2, the focus control corresponding to the substrate thickness t1 is performed as it is. Just go and keep playing. Further, since the thickness of the substrate is constant, the information medium can be manufactured easily and inexpensively, and the information medium can be thinned.
[0148]
(6) When the information signal is detected by moving the optical head to the position where the information for determining the thickness of the substrate is recorded on the optical disk device, for example, the innermost circumference, and the information that the thickness of the substrate is t2 is recognized. Specifically, the focus control corresponding to the thickness t2 of the substrate is performed, and if there is no information that the thickness of the substrate is t2, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed and the reproduction is continued. As long as the high-density optical disk is the one of the embodiment of the present invention, the thickness of the substrate can be determined quickly and accurately, and recording and reproduction of the optical disk on the two types of thickness substrates can be performed stably. Has an effect.
[0149]
(7) In the optical disk apparatus, for example, the optical head is moved to the innermost circumference, and then focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed. Then, tracking control is performed to detect an information signal, and when the amplitude of the information signal cannot be obtained beyond a certain value, focus control corresponding to the substrate thickness t2 is automatically performed. When the amplitude of the information signal is obtained above a certain value, the focus control corresponding to the thickness t1 of the substrate is performed as it is and the reproduction is continued. This makes it possible to determine the thickness of the substrate of all optical disks, and to stably perform recording and reproduction of the optical disks of the two types of thicknesses.
[0150]
(8) Since the microscope lens of the present invention uses a hologram lens having sufficient intensity for both transmitted light and diffracted light, the two focal planes can be focused simultaneously. It has the effect that images in a plane can be observed simultaneously.
[0151]
Further, by blazing the hologram lens, it is possible to increase the light amounts of transmitted light and + 1st order diffracted light focused on two places, and there is an effect that a bright image can be obtained.
[0152]
In addition, when observing an image through a substrate having different thicknesses for transmitted light and diffracted light, the effect of being able to correct the aberration caused by the difference in substrate thickness with a hologram lens so that the best image can be observed. There is.
[0153]
Furthermore, by combining the microscope lens and the eyepiece lens of the present invention, it is possible to configure a microscope having an effect that it is possible to simultaneously observe clear images on two planes having different positions in the optical axis direction.
[0154]
(9) An exposure apparatus using a bifocal microscope lens of the present invention or a bifocal microscope using this microscope lens forms a predetermined pattern on the back surface of the sample in advance, and increases the relative position between this pattern and the photomask. It has the effect that the pattern can be transferred to the surface with the accuracy. Since the exposure apparatus of the present invention uses a two-focus microscope, it is not necessary to increase the depth of focus, and a high-power microscope can be used. There is an effect that the relative position of the pattern on the back surface of the sample and the photomask can be matched with the following high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a compound objective lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram lens according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram used for explaining a light amount distribution of a focused spot on an information medium.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a hologram lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a part of a hologram lens used in the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a compound objective lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a light amount distribution of zero-order diffracted light (transmitted light) obtained from a hologram in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the light amount distribution of zero-order diffracted light (transmitted light) and diffracted light obtained from a hologram in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view of a compound objective lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a light amount distribution of zero-order diffracted light (transmitted light) and diffracted light obtained from a hologram in a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic sectional view of a compound objective lens according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic sectional view of an optical head device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram used in the optical head device of the sixth embodiment, the seventh embodiment and the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic sectional view showing the relationship between the diffracted light generated from the hologram used in the optical head device of the sixth embodiment, the seventh embodiment and the tenth embodiment of the present invention and the photodetector.
FIG. 16 is a plan view for explaining the state of diffracted light on the photodetector used in the optical head device of the sixth to eleventh embodiments of the present invention.
FIG. 17 is a plan view showing a photodetector used in optical head devices according to sixth to eleventh embodiments of the present invention.
FIG. 18 is a schematic perspective view of the main part (hologram pattern and photodetector) of the optical head device of the sixth embodiment, seventh embodiment, ninth embodiment and tenth embodiment of the present invention. Figure
FIG. 19 is a schematic sectional view of an optical head device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view for explaining the photodetector used in the optical head devices of the sixth to eleventh embodiments of the present invention and the state of diffracted light on the photodetector;
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of an optical head device according to an embodiment of the invention.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of an optical head device according to an embodiment of the invention.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of an optical head device according to an embodiment of the invention.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of an optical head device according to an embodiment of the invention.
FIG. 25 is a plan view for explaining the photodetector used in the optical head device of the embodiment of the present invention and the state of diffracted light on the photodetector;
FIG. 26 is a schematic explanatory diagram showing an example of a focus error signal obtained in the optical head device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a schematic sectional view of an optical head device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a schematic sectional view of an optical head device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram used in the optical head device according to the eighth and eleventh embodiments of the present invention.
FIG. 30 is a schematic sectional view of an optical head device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram used in the optical head device according to the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a plan view for explaining the photodetector used in the optical head device of the ninth embodiment of the present invention and the state of diffracted light on the photodetector;
FIG. 33 is a schematic sectional view of an optical head device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a schematic sectional view of an optical head device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a schematic sectional view of an optical head device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram used in the optical head device according to the twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a schematic sectional view of an optical head device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a plan view showing a hologram pattern of a hologram used in the optical head device according to the twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a schematic sectional view of an optical head device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 40 is a schematic sectional view of an optical head device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a schematic perspective view of the main parts (radiation light source and photodetector) of the optical head device according to the thirteenth and fourteenth embodiments of the present invention.
FIG. 42 is a schematic sectional view of an optical head device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a schematic perspective view (partially sectional view) of an information medium (optical disk) according to a fifteenth embodiment of the present invention.
44 is a schematic perspective view (partially sectional view) of an information medium (optical disc) according to a sixteenth embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 45 is an explanatory diagram showing functions of the optical disc apparatus according to the seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 46 is an explanatory diagram showing functions of the optical disc apparatus according to the eighteenth embodiment of the present invention.
47 is a schematic cross-sectional view of a microscope objective lens and a microscope according to a nineteenth embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 48 is a schematic sectional view of an exposure apparatus according to a twentieth embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a schematic sectional view of a conventional optical head device.
FIG. 50 is a schematic cross-sectional view of a compound objective lens of a conventional example and a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 51 is a schematic explanatory diagram used for explaining a conventional problem.
[Explanation of symbols]
2 Radiation light source
3 Light beam
4 Objective lens
5,51 Information media
7,71 photodetector
36 Beam splitter
107, 108, 109, 111 hologram lens
110 Driving means
121 convergent lens
122 collimating lens
123 collimating lens

Claims (15)

透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズであって、
異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、
前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、
前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする光学レンズ。
An optical lens for focusing light on an information medium having a transparent part via the transparent part,
Comprising a plurality of regions according to the transparent part of different thickness ,
The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region,
Both the light that has passed through the first region and the light that has passed through the second region are focused on the information medium via the transparent portion having a first thickness;
Only the light that has passed through the second region is focused on the information medium through the transparent portion having a second thickness;
The optical lens according to claim 1, wherein the first thickness is smaller than the second thickness .
透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズであって、
異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、
前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、
前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄く、
前記第1の厚さの透明部を介して光が集束するための開口数は、前記第2の厚さの透明部を介して光が集光するための開口数に比して大きいことを特徴とする光学レンズ。
An optical lens for focusing light on an information medium having a transparent part via the transparent part,
Comprising a plurality of regions according to the transparent part of different thickness,
The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region,
Both the light that has passed through the first region and the light that has passed through the second region are focused on the information medium via the transparent portion having a first thickness;
Only the light that has passed through the second region is focused on the information medium through the transparent portion having a second thickness;
The first thickness is smaller than the second thickness,
The numerical aperture for converging light through the transparent portion of the first thickness is larger than the numerical aperture for condensing light through the transparent portion of the second thickness. A featured optical lens.
前記複数の領域は、同心円状のレリーフ形状を形成した領域を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光学レンズ。Wherein the plurality of regions, the optical lens according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one region formed concentric relief forms. 前記複数の領域は、ホログラムを形成した領域を少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光学レンズ。Wherein the plurality of regions, the optical lens according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one region forming a hologram. 前記第2領域はホログラムを形成した領域であり、前記第1領域はホログラムを形成しない領域であることを特徴とする請求項またはに記載の光学レンズ。The second region is a region formed of a hologram, the first region is an optical lens according to claim 1 or 2, characterized in that a region that does not form a hologram. 前記第1領域および第2領域は、ホログラムを形成した領域であることを特徴とする請求項またはに記載の光学レンズ。Wherein the first region and the second region includes an optical lens according to claim 1 or 2, characterized in that a region forming a hologram. 前記第1領域のホログラムと前記第2領域のホログラムとは、回折効率が異なることを特徴とする請求項に記載の光学レンズ。The optical lens according to claim 6 , wherein the hologram in the first region and the hologram in the second region have different diffraction efficiencies. 前記第1領域のホログラムと前記第2領域のホログラムとは、格子パターンの位相変調量が異なることを特徴とする請求項またはに記載の光学レンズ。Wherein the hologram and the hologram of the second region of the first region, the optical lens according to claim 6 or 7, characterized in that the phase modulation amount of the lattice pattern is different. 前記ホログラムは凸レンズ作用を有することを特徴とする請求項の何れか一つに記載の光学レンズ。The hologram optical lens according to any one of claims 4-8, characterized in that it has a convex lens action. 前記ホログラムの回折作用によって前記透明部の厚さに応じた焦点を得ることを特徴とする請求項の何れか一つに記載の光学レンズ。The optical lens according to any one of claims 4 to 9 , wherein a focal point corresponding to a thickness of the transparent portion is obtained by a diffraction action of the hologram. 前記異なる厚さに対応する焦点を、異なる次数の回折光によって得ることを特徴とする請求項10の何れか一つに記載の光学レンズ。The focus corresponding to different thicknesses, different optical lens according to any one of claims 4 to 10, characterized in that obtained by order diffracted light. 前記複数の領域に対して相対的に位置固定された屈折型レンズを具備することを特徴とする請求項11の何れか一つに記載の光学レンズ。The optical lens according to any one of claims 4 to 11 , further comprising a refractive lens fixed in position relative to the plurality of regions. 屈折型レンズを具備し、
前記屈折型レンズの表面に前記複数の領域を形成したことを特徴とする請求項11の何れか一つに記載の光学レンズ。
With a refractive lens,
The optical lens according to any one of claims 4 to 11 , wherein the plurality of regions are formed on a surface of the refractive lens.
光源と、
前記光源から出射される光を受け、透明部を有する情報媒体上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズと、を具備し、
前記光学レンズは、
異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、
前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、
前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする光ヘッド装置。
A light source;
An optical lens that receives the light emitted from the light source and focuses the light on the information medium having the transparent part via the transparent part,
The optical lens is
Comprising a plurality of regions according to the transparent part of different thickness ,
The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region,
Both the light that has passed through the first region and the light that has passed through the second region are focused on the information medium via the transparent portion having a first thickness;
Only the light that has passed through the second region is focused on the information medium through the transparent portion having a second thickness;
The optical head device according to claim 1, wherein the first thickness is smaller than the second thickness .
透明部を有する光ディスク上に前記透明部を介して光を集束させ、前記光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置を移動させる移動手段と、
前記光ディスクを回転させる回転手段と、
を具備し、
前記光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出射される光を受け、前記光ディスク上に前記透明部を介して光を集束させる光学レンズと、を具備し、
前記光学レンズは、異なる厚さの前記透明部に応じた複数の領域を具備し、
前記複数の領域は、第1領域と、前記第1領域に比して前記光学レンズの光軸に近い第2領域とを含み、
前記第1領域を通過した光と、前記第2領域を通過した光の両方を、第1の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第2領域を通過した光のみを、第2の厚さの前記透明部を介して前記情報媒体上に集束させ、
前記第1の厚さは前記第2の厚さに比して薄いことを特徴とする光ディスク装置。
An optical head device for focusing light on the optical disc having a transparent portion through the transparent portion and recording or reproducing information on the optical disc;
Moving means for moving the optical head device;
Rotating means for rotating the optical disc;
Comprising
The optical head device includes a light source, and an optical lens that receives light emitted from the light source and focuses the light on the optical disc via the transparent portion,
The optical lens includes a plurality of regions corresponding to the transparent portions having different thicknesses,
The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the optical lens than the first region,
Both the light that has passed through the first region and the light that has passed through the second region are focused on the information medium via the transparent portion having a first thickness;
Only the light that has passed through the second region is focused on the information medium through the transparent portion having a second thickness;
The optical disk apparatus according to claim 1, wherein the first thickness is smaller than the second thickness .
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