JP3915527B2

JP3915527B2 - Aperture limiting element and optical head device

Info

Publication number: JP3915527B2
Application number: JP2002023344A
Authority: JP
Inventors: 真弘村川; 公貴梨子; 好晴大井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003228872A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口制限素子および光ヘッド装置に関し、とくに光ヘッド装置に関しては光記録媒体の情報の記録および再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同一の光ヘッド装置を用いて、規格の異なる光ディスクであるＣＤまたはＤＶＤの記録および再生を行う、ＣＤ／ＤＶＤ互換型光ヘッド装置が製品化されている。ＣＤとＤＶＤのそれぞれの光ディスクでは、記録および再生に用いる光の波長帯、光ディスクの厚さ、記録密度などの規格が異なるため、ＣＤの記録および再生時とＤＶＤの記録および再生時とでそれぞれ光学系の開口数を変える必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
波長６５０ｎｍのＤＶＤ用に設計された開口数０．６程度の対物レンズを用いて、ＣＤの記録および再生を実行するために、図７に示す開口制限素子５０１を用いて、ＣＤ用の波長７８０ｎｍに対し、開口数を切り替える方法が提案されている。開口制限素子５０１は、透明基板５１上に位相差調整用の誘電体多層膜５２が形成された中央領域Ｃと波長選択性の誘電体多層膜５３が形成された周辺領域Ｄを有している。また、５４は反射防止膜である。
【０００４】
波長選択性の誘電体多層膜５３は、ＤＶＤ用の光束を透過させるが、ＣＤ用の光束は透過させない機能を有する。一方、位相差調整用の誘電体多層膜５２は、ＤＶＤ用の光束とＣＤ用の光束をともに透過させるとともに、中央領域Ｃと周辺領域ＤにおけるＤＶＤ用の光束の位相を揃える機能を有している。
【０００５】
しかしながら、開口制限素子５０１は、中央領域Ｃと周辺領域Ｄを形成する製造工程において、２０層前後の誘電体多層膜の形成を２回、リフトオフ用のマスクの形成を２回、リフトオフを２回繰り返す複雑な工程が必要となり、複雑な工程が原因で歩留まり向上の妨げとなっており、工程の簡略化された開口制限素子が望まれていた。
【０００６】
本発明は、製造工程数が少なく容易に作製でき、かつ生産歩留まりのよい開口制限素子、およびそれを用いた光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、波長λ_１の光束Ｌ_１と、波長λ_２（λ_１≠λ_２）の光束Ｌ_２のうち、いずれか一方の光束のみを透過する波長選択性のフィルタ域と、両方の光束を透過する透明域とからなる開口制限素子であって、前記開口制限素子は、その表面の中央領域に前記透明域となる凸部を備え、かつ凸部の周辺領域または凸部形成面とは反対側の面の周辺領域に前記フィルタ域として波長選択性の誘電体多層膜が積層された透明基板を備え、前記凸部の高さが、入射する光束Ｌ_１に対して中央領域と周辺領域とで位相が揃うように調整されていることを特徴とする開口制限素子を提供する。
【０００８】
また、前記透明基板の凸部加工面とは反対側の面に、有機物薄膜からなる波長板および／または回折格子が積層されている上記の開口制限素子を提供する。
【０００９】
さらに、波長λ_１の光束Ｌ_１と波長λ_２（λ_１≠λ_２）の光束Ｌ_２とをそれぞれ出射する光源と、光束Ｌ_１および光束Ｌ_２を光記録媒体に集光するための対物レンズと、集光し光記録媒体で反射した光束Ｌ_１および光束Ｌ_２を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、２つの光源と対物レンズとの間の共通する光路中に上記の開口制限素子が配設されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の開口制限素子１０１を搭載した光ヘッド装置の構成例を示している。光記録媒体として、ＤＶＤ６およびＣＤ７の記録および再生を行う光ヘッド装置であり、光源として、ＤＶＤ用の波長λ_１の光束Ｌ_１を出射する半導体レーザ１ＡとＣＤ用の波長λ_２の光束Ｌ_２を出射する半導体レーザ１Ｂとを備えている。
【００１１】
半導体レーザ１Ａおよび１Ｂを出射した光束Ｌ_１、Ｌ_２はそれぞれ、ビームスプリッタ２および３で反射され、コリメートレンズ４を透過後、開口制限素子１０１を透過して、対物レンズ５によって、ＤＶＤ６またはＣＤ７上に集光される。ＤＶＤ６またはＣＤ７で反射した光は、最終的に光検出器８上に集光する。また、９は位相板であり、４分の１波長板を用いることで、ＣＤ７への情報記録時に半導体レーザ１Ｂへの同一偏光方向の戻り光を防ぎ、半導体レーザ１Ｂの発振特性を安定させることができる。
【００１２】
図２に本発明の第１実施態様である開口制限素子１０１の（ａ）断面図と、（ｂ）平面図を示す。透明基板１１の下面には、段差がｄの凸部が直接加工されており、凸部が中央領域Ａ、中央領域Ａよりｄだけ低い部分（引っ込んだ部分）が周辺領域Ｂとなっている。また、中央領域Ａには膜厚がｄ_ａである反射防止膜１３が、周辺領域Ｂには膜厚がｄ_ｆである波長選択性の誘電体多層膜１２が形成されている。また、透明基板１１の上面にも、反射防止膜１４が形成されている。透明基板１１としては、ガラス、石英ガラスなどの光学的に等方的な材料を用いることができる。
【００１３】
また、反射防止膜１３および１４としては、ＤＶＤ用の光束Ｌ_１とＣＤ用の光束Ｌ_２が、ともに９８％以上透過し、容易に作製できる４層程度の誘電体多層膜を使用でき、波長選択性の誘電体多層膜１２としては、ＤＶＤ用の波長λ_１の光束Ｌ_１に対し９０％以上の透過率、ＣＤ用の波長λ_２の光束Ｌ_２に対し２０％以下の透過率を有する２０層前後の誘電体多層膜を使用できる。ただし、ＣＤ用の光束Ｌ_２の透過率としては、ＣＤの情報記録面上への不要な光の集光を防ぐため、１０％以下が好ましい。したがって、波長選択性の誘電体多層膜１２を周辺領域Ｂに成膜することで、開口制限素子１０１はＣＤ用の光束Ｌ_２の径を中央領域Ａの径に制限できる。
【００１４】
図１の本発明の開口制限素子１０１を搭載した光ヘッド装置では、開口制限素子１０１によって、ＤＶＤ用の光束Ｌ_１の径を制限することなく開口数０．６の光束をＤＶＤ６上に集光でき、一方、ＣＤ用の光束Ｌ_２の径を制限し、開口数０．４５から０．５程度までの光束をＣＤ７上に集光できるので、ＤＶＤ６やＣＤ７のように厚さの異なる光ディスクでも単一の対物レンズを用いて、記録および再生を安定に実現できる。
【００１５】
次に、図３を用いて、本発明の開口制限素子１０１の製造方法について説明する。まず、図３の（ａ）のように、透明基板１１の両面に、反射防止膜１３、１４を真空蒸着法、またはスパッタリング法にて成膜したのち、図３の（ｂ）のように反射防止膜１３の上にフォトレジスト１５を積層し、フォトリソグラフィの技術を用いてパターニングして、図３の（ｃ）のように、反射防止膜１３と透明基板１１をドライエッチング法にて食刻する。
【００１６】
さらに、図３の（ｄ）のように、残ったフォトレジスト１５を、そのままリフトオフ用のマスクとして用い、波長選択性の誘電体多層膜１２を、真空蒸着法、またはスパッタリング法にて成膜したのち、フォトレジスト１５を剥離液などで剥離して、図３の（ｅ）の開口制限素子１０１が作製される。
【００１７】
ここで、図２の（ａ）の開口制限素子１０１の食刻する段差ｄは、ＤＶＤ用の光束Ｌ_１のうち、中央領域Ａを通る光に対する光路長と、周辺領域Ｂを通る光に対する光路長が等しくなるように決定される。すなわち、反射防止膜１３の厚さｄ_ａ、波長選択性の誘電体多層膜１２の厚さｄ_ｆ、および開口制限を受けるＣＤ用の光束の波長における透明基板１１の屈折率ｎ、反射防止膜１３の平均屈折率ｎ_ａ、波長選択性の誘電体多層膜１２の平均屈折率ｎ_ｆを用いて、ｄ＝｛（ｎ_ｆ−１）・ｄ_ｆ−（ｎ_ａ−１）・ｄ_ａ｝／（ｎ−１）のように決められる。
【００１８】
ここで、平均屈折率とは、多層膜を構成する各層の屈折率と各層の厚さの積の総和を、多層膜の厚さで除算したものを意味する。
【００１９】
本発明の開口制限素子１０１の製造方法によると、２０層前後の誘電体多層膜の成膜工程が１つ、ドライエッチング工程が１つ、リフトオフ工程が１つといった簡単な工程で生産性が高く、かつ歩留まりよく、開口制限素子を作製できる。
【００２０】
図４は、本発明の第２実施態様である開口制限素子２０１の断面図である。開口制限素子２０１は、図２の第１実施態様の開口制限素子１０１における反射防止膜１４の代わりに、位相板や回折格子などの光の状態を制御する素子１６を、反射防止膜１８が施された透明基板１７で挟み込んだ構成である。図４の他の符号で図２と同じものは、同じ要素を示す。
【００２１】
第２実施態様の開口制限素子１０２を、光ヘッド装置に搭載する場合、光ヘッド装置を構成する素子の数を減らすこともでき、光ヘッド装置の小型化が実現できて好ましい。
【００２２】
図５は、本発明の第３実施態様の開口制限素子３０１を搭載した光ヘッド装置を示す光学配置図であり、ＤＶＤ６およびＣＤ７の記録および再生を行う光ヘッド装置である。４１Ａは、ＤＶＤ用の半導体レーザ１Ａと光検出器８Ａを集積したユニットであり、４１Ｂは、ＣＤ用の半導体レーザ１Ｂと光検出器８Ｂ、偏光依存性のないホログラム素子１０を集積し一体化したホログラムユニットである。光ヘッド装置にユニットを用いると、光ヘッド装置を小型化できる。なお、図５中の符号で説明のない図１中と同符号のものは、図１中と同じ要素を意味する。
【００２３】
開口制限素子３０１は、例えば図６に示すように、図２の第１実施態様の開口制限素子１０１における反射防止膜１４の代わりに、偏光ホログラム格子１９、位相板２０、反射防止膜２２を施した透明基板２１をこの順に積層して構成される。図６中の符号１１、１２および１３は、図２中の符号の要素と同じものを意味する。
【００２４】
位相板２０により発生するリタデーション値を、ＤＶＤ用の光束Ｌ_１に対し４分の５波長、さらにＣＤ用の光束Ｌ_２に対し１波長になるように選択する。この選択によって、光束Ｌ_１は偏光ホログラム格子１９の機能により、往路では開口制限素子３０１にて回折せずに直進透過するが、ＤＶＤ６反射後の復路では開口制限素子３０１にて回折され、光検出器８Ａに集光される。一方、光束Ｌ_２は往路、復路ともに偏光ホログラム格子１９では回折せずに開口制限素子３０１を透過できる。
【００２５】
偏光ホログラム格子１９としては、例えば高分子液晶に、フォトリソグラフィとエッチングの技術を用いて、断面形状が凹凸型のホログラム格子を加工した後、高分子液晶の常光屈折率または異常光屈折率に等しい光学的に等方的な材料をホログラム格子の凹部に充填したものを用いることができる。
【００２６】
図５に示した本発明の第３実施態様の開口制限素子３０１を搭載した光ヘッド装置では、開口制限素子３０１を用いることにより、図１に示した開口制限素子１０１を搭載した光ヘッド装置と同様に、単一の対物レンズを用いてＣＤおよびＤＶＤの記録および再生を安定に実現できる。さらに、開口制限素子３０１は、偏光ホログラム格子１９、位相板２０を積層すること（図６）で、開口制限機能とビームスプリッタ機能、偏光制御機能をひとつの素子に持たせており、図１に示した光ヘッド装置に比べ、小型の光ヘッド装置を実現できる。
【００２７】
【実施例】
本実施例は、ＤＶＤおよびＣＤの情報の記録および再生を行う光ヘッド装置の例であり、図１を用いて説明する。光源として、ＤＶＤ用の波長λ_１（＝６６０ｎｍ）の光束Ｌ_１を出射する半導体レーザ１ＡとＣＤ用の波長λ_２（＝７８０ｎｍ）の光束Ｌ_２を出射する半導体レーザ１Ｂとの２種の光源を備えており、コリメートレンズ４と対物レンズ５との間に開口制限素子１０１を設置した。
【００２８】
また、ビームスプリッタ２として、光束Ｌ_１に対して、ハーフミラーとなり、光束Ｌ_２に対して全透過するビームスプリッタを用いた。ビームスプリッタ３として、光束Ｌ_１に対して全透過し、光束Ｌ_２に対して、ハーフミラーとなるビームスプリッタを用いた。また、ＣＤ７への情報記録時に半導体レーザ１Ｂへの戻り光を防ぎ、半導体レーザ１Ｂの発振を安定させるため位相板９である４分の１波長板も搭載した。
【００２９】
開口制限素子１０１（図２）を、図３に示した製造方法で作製した。まず、図３の（ａ）のように、透明基板１１の両面に、光束Ｌ_１および光束Ｌ_２に対し反射率が０．５％以下である反射防止膜１３、１４を真空蒸着法にて形成したのち、図３の（ｂ）のように反射防止膜１３の上にフォトレジスト１５を積層し、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、図３の（ｃ）のように、反射防止膜１３と透明基板１１をドライエッチング法にて食刻した。
【００３０】
さらに、図３の（ｄ）のように、残ったフォトレジスト１５を、そのままリフトオフ用のマスクとして用い、表１に示す構成の波長選択性の誘電体多層膜１２を、イオンアシスト蒸着法で形成したのち、フォトレジスト１５を剥離液で剥離して、図３の（ｅ）の開口制限素子１０１を作製した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
ここで、図２の（ａ）の開口制限素子１０１の食刻する段差ｄは、反射防止膜１３の厚さｄ_ａ＝０．３μｍ、波長選択性の誘電体多層膜１２の厚さｄ_ｆ＝１．８μｍおよび、開口制限を受けるＣＤ用の光束の波長における透明基板１１の屈折率ｎ＝１．４５、反射防止膜１３の平均屈折率ｎ_ａ＝１．８７、波長選択性の誘電体多層膜１０１の平均屈折率ｎ_ｆ＝１．７７を用いて次式のように決めた。ｄ＝｛（ｎ_ｆ−１）・ｄ_ｆ−（ｎ_ａ−１）・ｄ_ａ｝／（ｎ−１）＝２．５μｍ上記のように、２０層前後の誘電体多層膜の成膜工程が１つ、ドライエッチング工程が１つ、リフトオフ工程が１つの単純な工程で作製した開口制限素子１０１を搭載した光ヘッド装置において、ＤＶＤおよびＣＤの厚さの異なる光ディスクに対し、１つの光学系で高い集光性能を実現でき、良好な記録再生特性を示した。
【００３３】
【発明の効果】
上記において説明したように本発明によると、２０層前後の誘電体多層膜の成膜工程が１つ、ドライエッチング工程が１つ、リフトオフ工程が１つの製造工程数が少なく容易に作製でき、かつ生産歩留まりのよい開口制限素子を得ることがさらに、この開口制限素子を光ヘッド装置に搭載することで、異なる２種の波長に応じて光束の開口の実効的な制限を行うことができ、厚さの異なるＤＶＤとＣＤとに対して、それぞれの光束を集光でき、情報の記録および再生を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様の開口制限素子を搭載した光ヘッド装置の光学配置図。
【図２】本発明の第１実施態様の開口制限素子の構成を示す図で、（ａ）断面図、（ｂ）平面図。
【図３】本発明の第１実施態様の開口制限素子の製造方法を示す概念図。
【図４】本発明の第２実施態様の開口制限素子の構成を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施態様の開口制限素子を搭載した光ヘッド装置の光学配置図。
【図６】本発明の第３実施態様の開口制限素子の構成を示す断面図。
【図７】従来の開口制限素子の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、５０１：開口制限素子
１Ａ、１Ｂ：半導体レーザ
２、３：ビームスプリッタ
４：コリメートレンズ
５：対物レンズ
６：ＤＶＤ
７：ＣＤ
８、８Ａ、８Ｂ：光検出器
９：位相板
１０：偏光依存性のないホログラム素子
４１Ａ：ユニット
４１Ｂ：ホログラムユニット
１１、１７、２１、５１：透明基板
１２：波長選択性の誘電体多層膜
１３、１４、１８、２２、５４：反射防止膜
１５：フォトレジスト
１６：光の状態を制御する素子
１９：偏光ホログラム格子
２０：位相板
５２：位相調整用の誘電体多層膜
５３：波長選択性の誘電体多層膜
Ａ、Ｃ：中央領域
Ｂ、Ｄ：周辺領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aperture limiting element and an optical head device, and more particularly to an optical head device that records and reproduces information on an optical recording medium.
[0002]
[Prior art]
CD / DVD compatible optical head devices that record and play back CDs or DVDs, which are optical discs of different standards, using the same optical head device have been commercialized. Since optical discs for CD and DVD have different standards such as the wavelength band of light used for recording and reproduction, the thickness of the optical disc, and the recording density, optical recording is performed for recording and reproducing a CD and for recording and reproducing a DVD. It is necessary to change the numerical aperture of the system.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to perform recording and reproduction of a CD using an objective lens designed for a DVD with a wavelength of 650 nm and having a numerical aperture of about 0.6, an aperture limiting element 501 shown in FIG. On the other hand, a method of switching the numerical aperture has been proposed. The aperture limiting element 501 has a central region C in which a dielectric multilayer film 52 for phase difference adjustment is formed on a transparent substrate 51 and a peripheral region D in which a wavelength selective dielectric multilayer film 53 is formed. . Reference numeral 54 denotes an antireflection film.
[0004]
The wavelength-selective dielectric multilayer film 53 has a function of transmitting a DVD light beam but not transmitting a CD light beam. On the other hand, the dielectric multilayer film 52 for adjusting the phase difference transmits both the DVD light flux and the CD light flux and has a function of aligning the phases of the DVD light fluxes in the central area C and the peripheral area D. Yes.
[0005]
However, in the manufacturing process of forming the central region C and the peripheral region D, the aperture limiting element 501 forms the dielectric multilayer film of about 20 layers twice, forms the lift-off mask twice, and lifts off twice. A complicated process to be repeated is required, which hinders improvement in yield due to the complicated process, and an aperture limiting element with a simplified process has been desired.
[0006]
An object of the present invention is to provide an aperture limiting element that can be easily manufactured with a small number of manufacturing steps and has a high production yield, and an optical head device using the aperture limiting element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a light beam L ₁ having a wavelength lambda _1, the light flux of L _2, and a filter area of the wavelength selective for transmitting only one of the light beam, both light beams of wavelength _{_{_{λ 2 (λ 1 ≠ λ 2}}} ) An aperture limiting element comprising a transparent region that transmits light, wherein the aperture limiting element includes a convex portion that becomes the transparent region in a central region of the surface, and a peripheral region of the convex portion or a convex portion forming surface. comprising a transparent substrate having a wavelength selective dielectric multilayer film as the filter region in the peripheral region are stacked on the opposite side of the surface, the height of the convex portion, the central region and the peripheral region with respect to the light beam L ₁ incident The aperture limiting element is characterized in that the phase is adjusted so that the phases are aligned.
[0008]
Further, the present invention provides the above aperture limiting element in which a wave plate and / or a diffraction grating made of an organic thin film is laminated on the surface of the transparent substrate opposite to the convex surface.
[0009]
Furthermore, a light source for emitting a light beam L ₂ of the light beam L ₁ and the wavelength lambda ₂ wavelength _{_{_{_{λ 1 (λ 1 ≠ λ 2}}}} ) , respectively, an objective for focusing a light beam L ₁ and the light beam L ₂ to the optical recording medium a lens, an optical head device and an optical detector for detecting the condensed light beam L ₁ and the light beam L ₂ reflected by the optical recording medium, in a common light path between the two light sources and the objective lens An optical head device is provided in which the aperture limiting element is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration example of an optical head device on which an aperture limiting element 101 of the present invention is mounted. As an optical recording medium, DVD 6 and a recording and optical head device for reproducing CD7, as the light source, the light flux with wavelength lambda ₂ of the semiconductor laser 1A and for CD which emits a light beam _{L 1} having a wavelength lambda ₁ for DVD _{L 2} And a semiconductor laser 1B.
[0011]
The light beams L ₁ and L ₂ emitted from the

semiconductor lasers

1A and 1B are reflected by the beam splitters 2 and 3, respectively, pass through the collimator lens 4, pass through the aperture limiting element 101, and pass through the aperture limiting element 101, and then the DVD 6 or CD 7 by the objective lens 5. Focused on top. The light reflected by the DVD 6 or the CD 7 is finally collected on the photodetector 8. Reference numeral 9 denotes a phase plate, which uses a quarter-wave plate to prevent return light in the same polarization direction to the semiconductor laser 1B when recording information on the CD 7 and stabilize the oscillation characteristics of the semiconductor laser 1B. Can do.
[0012]
2A is a sectional view of the aperture limiting element 101 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view thereof. On the lower surface of the transparent substrate 11, a convex portion having a level difference d is directly processed, and the convex portion is a central region A, and a portion lower than the central region A by d (recessed portion) is a peripheral region B. Further, the antireflection film 13 thickness is d _a is the center area A, the wavelength selectivity of the dielectric multilayer film 12 is formed thickness is d _f in the peripheral region B. An antireflection film 14 is also formed on the upper surface of the transparent substrate 11. As the transparent substrate 11, an optically isotropic material such as glass or quartz glass can be used.
[0013]
As the

anti-reflection film

13 and 14, the light beam L ₂ of the light beam L ₁ and the CD for DVD is transmitted through both 98% or more, can be used easily dielectric multilayer film of about 4 layers can be produced, wavelength the dielectric multilayer film 12 of selectivity, with a wavelength lambda ₁ of the light beam _{L 1} with respect to transmittance of 90% or higher, 20% or less of transmittance with respect to light beam _{L 2} having a wavelength lambda ₂ for CD for DVD A dielectric multilayer film of around 20 layers can be used. However, the transmittance of the light beam L ₂ for CD, to prevent condensing of unnecessary light on the information recording surface of the CD, preferably 10% or less. Therefore, by forming the wavelength selective dielectric multilayer film 12 in the peripheral region B, the aperture limiting element 101 may limit the size of the light beam L ₂ for CD to the diameter of the central region A.
[0014]
In the optical head device provided with the aperture limiting element 101 of the present invention FIG. 1, the aperture limiting element 101, the condensing light beam with a numerical aperture of 0.6 without limiting the diameter of the light beam L ₁ for DVD on DVD6 can, on the other hand, to limit the diameter of the light beam _{L 2} for CD, because the light flux from the numerical aperture 0.45 to about 0.5 can condensing on CD7, in optical disks having different thicknesses as DVD6 and CD7 Recording and reproduction can be stably realized by using a single objective lens.
[0015]
Next, a manufacturing method of the aperture limiting element 101 of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A,

antireflection films

13 and 14 are formed on both surfaces of the transparent substrate 11 by vacuum deposition or sputtering, and then reflected as shown in FIG. A photoresist 15 is laminated on the anti-reflection film 13 and patterned using a photolithography technique, and the anti-reflection film 13 and the transparent substrate 11 are etched by dry etching as shown in FIG. To do.
[0016]
Further, as shown in FIG. 3D, the remaining photoresist 15 is used as it is as a lift-off mask, and the wavelength-selective dielectric multilayer film 12 is formed by vacuum deposition or sputtering. Thereafter, the photoresist 15 is stripped with a stripping solution or the like, and the aperture limiting element 101 shown in FIG.
[0017]
Here, step d to etch the aperture limiting element 101 in FIG. 2 (a), among the light beams L ₁ for DVD, an optical path for light passing through the optical path length, the peripheral region B with respect to light passing through the central area A The lengths are determined to be equal. That is, the thickness d _a of the antireflection film 13, the thickness d _f of the wavelength-selective dielectric multilayer film 12, the refractive index n of the transparent substrate 11 at the wavelength of the light beam for CD subject to aperture limitation, the antireflection film Using the average refractive index n _{a of} 13 and the average refractive index n _f of the wavelength-selective dielectric multilayer film 12, d = {(n _f −1) · d _f − (n _a −1) · d _a } / (N-1).
[0018]
Here, the average refractive index means a value obtained by dividing the sum of the products of the refractive index of each layer constituting the multilayer film and the thickness of each layer by the thickness of the multilayer film.
[0019]
According to the manufacturing method of the aperture limiting element 101 of the present invention, the productivity is high by a simple process such as one film forming process of about 20 dielectric multilayer films, one dry etching process, and one lift-off process. In addition, an aperture limiting element can be manufactured with high yield.
[0020]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the aperture limiting element 201 according to the second embodiment of the present invention. In the aperture limiting element 201, instead of the antireflection film 14 in the aperture limiting element 101 of the first embodiment of FIG. 2, the antireflection film 18 is applied with an element 16 for controlling the state of light such as a phase plate or a diffraction grating. In this configuration, the transparent substrate 17 is sandwiched. 4 that are the same as those in FIG. 2 indicate the same elements.
[0021]
When the aperture limiting element 102 according to the second embodiment is mounted on an optical head device, the number of elements constituting the optical head device can be reduced, and the optical head device can be reduced in size, which is preferable.
[0022]
FIG. 5 is an optical layout diagram showing an optical head device on which the aperture limiting element 301 according to the third embodiment of the present invention is mounted, and is an optical head device for recording and reproducing DVD6 and CD7. 41A is a unit in which the semiconductor laser 1A for DVD and the photodetector 8A are integrated, and 41B is an integrated unitary integration of the semiconductor laser 1B for CD and the photodetector 8B and the hologram element 10 having no polarization dependency. It is a hologram unit. When a unit is used for the optical head device, the optical head device can be miniaturized. The same reference numerals in FIG. 5 as those in FIG. 1 that are not described mean the same elements as in FIG.
[0023]
For example, as shown in FIG. 6, the aperture limiting element 301 is provided with a polarization hologram grating 19, a phase plate 20, and an antireflection film 22 instead of the antireflection film 14 in the aperture limiting element 101 of the first embodiment of FIG. The transparent substrates 21 are laminated in this order.

Reference numerals

11, 12, and 13 in FIG. 6 mean the same elements as those in FIG.
[0024]
The retardation value generated by the phase plate 20 is selected to be 5/4 wavelength for the DVD light beam L _{1 and 1} wavelength for the CD light beam L ₂ . By this selection, the light beam L ₁ is transmitted straight without being diffracted by the aperture limiting element 301 in the forward path by the function of the polarization hologram grating 19, but is diffracted by the aperture limiting element 301 in the return path after the DVD 6 reflection and is detected by light. The light is condensed on the container 8A. On the other hand, the light beam L ₂ can pass through the aperture limiting element 301 without being diffracted by the polarization hologram grating 19 in both the forward path and the return path.
[0025]
The polarization hologram grating 19 is, for example, equal to the ordinary or extraordinary refractive index of the polymer liquid crystal after processing the hologram grating having a concavo-convex shape on the polymer liquid crystal using photolithography and etching techniques. A material in which a concave portion of a hologram grating is filled with an optically isotropic material can be used.
[0026]
In the optical head device in which the aperture limiting element 301 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 5 is mounted, by using the aperture limiting element 301, an optical head device in which the aperture limiting element 101 shown in FIG. Similarly, recording and reproduction of CDs and DVDs can be stably realized using a single objective lens. In addition, the aperture limiting element 301 has a polarizing hologram grating 19 and a phase plate 20 stacked (FIG. 6) so that an aperture limiting function, a beam splitter function, and a polarization control function are provided in one element. Compared to the optical head device shown, a smaller optical head device can be realized.
[0027]
【Example】
The present embodiment is an example of an optical head device for recording and reproducing information on DVD and CD, and will be described with reference to FIG. As a light source, two light sources of the semiconductor laser 1B for emitting a light beam _{L 2} of the semiconductor laser 1A and wavelength lambda ₂ for CD which emits a light beam _{L 1} having a wavelength lambda ₁ for DVD (= 660nm) (= 780nm ) The aperture limiting element 101 is installed between the collimating lens 4 and the objective lens 5.
[0028]
Further, as the beam splitter 2, the light flux L _1, becomes a half mirror, using a beam splitter to totally transmits the light flux L _2. As the beam splitter 3, and totally transmits the light flux L _1, the light flux L _2, with beam splitter comprising a half mirror. In addition, a quarter-wave plate as a phase plate 9 is also mounted to prevent return light to the semiconductor laser 1B during information recording on the CD 7 and to stabilize the oscillation of the semiconductor laser 1B.
[0029]
The aperture limiting element 101 (FIG. 2) was produced by the manufacturing method shown in FIG. First, as in FIG. 3 (a), on both sides of the transparent substrate 11, the light beam _{L 1} and the

antireflection film

13, 14 reflectance is 0.5% or less with respect to light beam _{L 2} by a vacuum deposition method After the formation, a photoresist 15 is laminated on the antireflection film 13 as shown in FIG. 3B, and is patterned using a photolithography method. As shown in FIG. 13 and the transparent substrate 11 were etched by a dry etching method.
[0030]
Further, as shown in FIG. 3D, the remaining photoresist 15 is used as it is as a lift-off mask, and the wavelength-selective dielectric multilayer film 12 having the configuration shown in Table 1 is formed by ion-assisted deposition. After that, the photoresist 15 was stripped with a stripping solution, and the aperture limiting element 101 shown in FIG.
[0031]
[Table 1]

[0032]
Here, the step d to be etched of the aperture limiting element 101 in FIG. 2A is the thickness d _a = 0.3 μm of the antireflection film 13 and the thickness d _f of the wavelength-selective dielectric multilayer film 12. = 1.8 μm and the refractive index n = 1.45 of the transparent substrate 11 at the wavelength of the light beam for CD subject to aperture restriction, the average refractive index n _a = 1.87 of the antireflection film 13, and a wavelength selective dielectric Using the average refractive index n _f = 1.77 of the multilayer film 101, the following equation was used. d = {(n _f −1) · d _f − (n _a −1) · d _a } / (n−1) = 2.5 μm As described above, a film forming step of about 20 dielectric multilayers , One dry etching process, and one lift-off process, an optical head device mounted with an aperture limiting element 101, and one optical system for optical disks having different DVD and CD thicknesses High light-condensing performance can be realized with good recording / reproducing characteristics.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of manufacturing steps of the dielectric multilayer film of about 20 layers is one, the dry etching step is one, the lift-off step is one. In addition to obtaining an aperture limiting element with a good production yield, by mounting this aperture limiting element on an optical head device, it is possible to effectively limit the aperture of a light beam according to two different wavelengths. The respective light fluxes can be condensed on DVDs and CDs having different sizes, and information can be recorded and reproduced satisfactorily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical layout diagram of an optical head device equipped with an aperture limiting element according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams showing a configuration of an aperture limiting element according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is a plan view.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a manufacturing method of the aperture limiting element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an aperture limiting element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an optical layout diagram of an optical head device equipped with an aperture limiting element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an aperture limiting element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional aperture limiting element.
[Explanation of symbols]
101, 201, 301, 501:

Aperture limiting elements

1A, 1B: Semiconductor laser 2, 3: Beam splitter 4: Collimator lens 5: Objective lens 6: DVD
7: CD
8, 8A, 8B: Photodetector 9: Phase plate 10: Hologram element 41A without polarization dependency: Unit 41B:

Hologram units

11, 17, 21, 51: Transparent substrate 12: Wavelength selective dielectric multilayer 13 14, 18, 22, 54: Antireflection film 15: Photoresist 16: Element for controlling light state 19: Polarization hologram grating 20: Phase plate 52: Dielectric multilayer film 53 for phase adjustment: Wavelength selective Dielectric multilayer A, C: central region B, D: peripheral region

Claims

A light beam L ₁ having a wavelength lambda _1, among the light beams L ₂ having a wavelength _{_{_{λ 2 (λ 1 ≠ λ 2}}} ), transparent for transmitting the filter band of the wavelength selective for transmitting only one of the light beam, both light beams An aperture limiting element comprising a region,
The aperture limiting element has a convex portion that becomes the transparent region in the central region of the surface, and wavelength selectivity as the filter region in the peripheral region of the convex portion or the peripheral region on the opposite side of the convex forming surface. A transparent substrate on which a dielectric multilayer film is laminated,
Aperture limit element the height of the convex portion, characterized in that it is adjusted so that the phase is aligned with the central and peripheral regions with respect to the light beam L ₁ incident.

The aperture limiting element according to claim 1, wherein a wave plate and / or a diffraction grating made of an organic thin film is laminated on a surface of the transparent substrate opposite to the convex surface.

A light source for emitting respective light beams L ₂ and the light flux L ₁ and wavelength lambda ₂ wavelength _{_{_{_{λ 1 (λ 1 ≠ λ 2}}}} ), an objective lens for converging the light beam L ₁ and the light beam L ₂ to the optical recording medium , an optical head device and an optical detector for detecting the condensed light beam L ₁ and the light beam L ₂ reflected by the optical recording medium, a common claim in the optical path between the two light sources and the objective lens An optical head device comprising the aperture limiting element according to 1 or 2.