JP4201196B2 - Optical head device and optical disk device - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体（情報媒体）上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置に関するものである。   The present invention relates to an optical head device for recording / reproducing or erasing information stored on an optical medium or a magneto-optical medium (information medium) such as an optical disk or an optical card.

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よっている。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いる。   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. The These are manifested by combinations of various optical systems and photoelectric conversion detection methods depending on the purpose and application.

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。開口数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。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＝０.６ｍｍにすれば良い。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と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。   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 numerical aperture 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. 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 = 0.6 mm when NA = 0.6. 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 thickness of the substrate of the next generation high-density optical disc is thinner than many conventional optical discs including a commercially available compact disc (CD). 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 including a condensing optical system capable of condensing a light beam up to the diffraction limit on an optical disk having a different substrate thickness is required.

本発明者は、基板の厚みの異なる複数の光ディスクに対して使用できる光ヘッドを既に提案している（特開平第７−９８４３１号公報）。光ヘッドにおいて、光源からの光ビームを平行光にし、対物レンズにより微小スポットに集光して光ディスク上を照射する。光ディスクからの反射光は、もとの光路を逆にたどるが、ビームスプリッタで反射され、光検出器により検出される。ここで、基板の厚みの異なる複数の光ディスクに対して光ヘッドを使用するために、対物レンズと、入射光の１部を回折するホログラムレンズとを組み合わせた２焦点レンズを用い、異なる厚みの光ディスク上にそれぞれ回折限界まで集光される集光スポットを形成する。ホログラムレンズは、入射光の１部を回折するため、たとえば、同心円状の格子パターンを備え、透過光（０次回折光）も十分な強度を有する。ホログラムレンズにより回折された光と回折されない光とは、光軸上の異なる焦点位置に集光される。したがって、異なる厚みの基板上に微小スポットを形成できる。ここで、ホログラムレンズ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、一方の焦点で情報の記録再生をしているときには、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は小さく、記録再生には影響を与えない。
特開平第７−９８４３１号公報 特開昭第６１−１８９５０４号公報 特開昭第６３−２４１７３５号公報 特開昭第５８−８５９４４号公報 特開昭第６２−６７７３７号公報 The inventor has already proposed an optical head that can be used for a plurality of optical disks having different substrate thicknesses (Japanese Patent Laid-Open No. 7-98431). In the optical head, the light beam from the light source is converted into parallel light, and condensed onto a minute spot by the objective lens and irradiated onto the optical disk. The reflected light from the optical disk follows the original optical path in reverse, but is reflected by the beam splitter and detected by the photodetector. Here, in order to use an optical head for a plurality of optical discs having different substrate thicknesses, optical discs having different thicknesses are used by using a bifocal lens in which an objective lens and a hologram lens that diffracts a part of incident light are combined. A condensing spot that is condensed to the diffraction limit is formed on each of them. Since the hologram lens diffracts a part of incident light, for example, it has a concentric lattice pattern, and transmitted light (0th order diffracted light) has sufficient intensity. The light diffracted by the hologram lens and the light not diffracted are condensed at different focal positions on the optical axis. Therefore, minute spots can be formed on substrates having different thicknesses. Here, since the hologram lens 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 point, the light beam having the other focal point as the focal point is The light intensity is wide and the light intensity is small, and recording / reproduction is not affected.
JP-A-7-98431 JP 61-189504 A JP-A-63-241735 JP 58-85944 A JP-A-62-67737

上述した２焦点レンズを用いた光ヘッド装置には、改良、発展すべき点がある。たとえば、２焦点レンズを、対物レンズとホログラムレンズとを組み合わせて構成するが、種々の構成が考えられる。特に、光ヘッド装置を小型化するために、光源としては半導体レーザーを用いることが望ましいが、半導体レーザーを用いることによる問題もある。図１に示すように、半導体レーザーは、光ビームを活性層２００１の端面近傍の発光点２００２から出射する。ここで、光ビームの遠視野像は、活性層２００１に平行なＸ方向の広がり角度θ_Xよりも、活性層２００１に直交するＹ方向の広がり角度θ_Yの方が広い。図２は、半導体レーザーから出射する光ビーム（光ビーム径がφ４ｍｍの場合）のＸ方向(ａ)とＹ方向(ｂ)の光強度分布２００３を示す。上述のように、両方向で分布が大きく異なっている。この光ビームを、入射光の１部を回折する上述のホログラムレンズに入射させると、斜線部分にそれぞれ示すように、Ｘ方向(ａ)とＹ方向(ｂ)において外周部の光強度のほうが内周部よりも強くなる。Ｙ方向の広がり角が広いので、特に、Ｙ方向の外周部の光強度が、内周部の光強度よりも強くなる。 The above-described optical head device using the bifocal lens has points to be improved and developed. For example, the bifocal lens is configured by combining an objective lens and a hologram lens, but various configurations are conceivable. In particular, in order to reduce the size of the optical head device, it is desirable to use a semiconductor laser as the light source, but there is a problem due to the use of the semiconductor laser. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser emits a light beam from a light emitting point 2002 near the end face of the active layer 2001. Here, in the far-field image of the light beam, the spread angle θ _{Y in} the Y direction orthogonal to the active layer 2001 is wider than the spread angle θ _{X in the} X direction parallel to the active layer 2001. FIG. 2 shows the light intensity distribution 2003 in the X direction (a) and Y direction (b) of the light beam emitted from the semiconductor laser (when the light beam diameter is φ4 mm). As described above, the distribution is greatly different in both directions. When this light beam is incident on the above-described hologram lens that diffracts a part of the incident light, the light intensity at the outer peripheral portion is higher in the X direction (a) and Y direction (b) as shown by the hatched portions, respectively. Stronger than the circumference. Since the spread angle in the Y direction is wide, the light intensity at the outer peripheral portion in the Y direction is particularly stronger than the light intensity at the inner peripheral portion.

ここでサイドローブについて、説明する。図３は、入射光の１部を回折するホログラムレンズを用いた場合の、基板厚の薄い情報媒体上での集光スポットのＸ方向(ａ)とＹ方向(ｂ)での光強度分布の計算結果を示したものである。ここに、光強度は、メインローブ３８０の最大値を１００として規格化した。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。メインローブ３８０の光強度の最大値を１００として規格化したときのサイドローブ３８１の光強度は、Ｘ方向は約１％であり十分に低いが、Ｙ方向は約４％であり、やや高い。サイドローブの高さが４％程度あっても、情報信号の読み取りは十分に可能であるが、振動や温度変化などの外乱に対してより安定に情報信号を読み取るためには、サイドローブをより低くするなどの方法によって、その影響を緩和するほうが望ましい。   Here, the side lobe will be described. FIG. 3 shows the light intensity distribution in the X direction (a) and the Y direction (b) of the focused spot on an information medium with a thin substrate thickness when a hologram lens that diffracts a part of incident light is used. The calculation results are shown. Here, the light intensity is normalized with the maximum value of the main lobe 380 as 100. The main lobe 380 is an amount of light necessary for recording and reproduction, and the side lobe 381 is an unnecessary amount of light that causes deterioration of the recording pit shape and the reproduction signal. The light intensity of the side lobe 381 when normalized with the maximum value of the light intensity of the main lobe 380 being 100 is sufficiently low, about 1% in the X direction, but about 4% in the Y direction. Even if the height of the side lobe is about 4%, it is possible to read the information signal sufficiently, but in order to read the information signal more stably against disturbances such as vibration and temperature change, the side lobe is more It is better to mitigate the effect by lowering it.

本発明の第１の目的は、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基板厚みの異なる情報媒体（光ディスク）上に回折限界まで光ビームを集光することができ、さらに、外周部の光強度が高くなることの影響を緩和して、より安定な情報信号を得ることのできる光ヘッド装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、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基板厚みの異なる情報媒体（光ディスク）上に回折限界まで光ビームを集光することができる改良された光ヘッド装置を提供することである。 The first object of the present invention is to condense a light beam to the diffraction limit on information media (optical discs) having different substrate thicknesses by using a hologram lens with sufficient intensity of transmitted light. An object of the present invention is to provide an optical head device that can alleviate the influence of the increase in the light intensity at the outer peripheral portion and obtain a more stable information signal.
The second object of the present invention is an improvement in which a light beam can be condensed to the diffraction limit on information media (optical disks) having different substrate thicknesses by using a hologram lens having sufficient intensity of transmitted light. An optical head device is provided.

本発明に係る光ヘッド装置は、第１の厚さの基板を有する第１の情報媒体と、第２の厚さの基板を有する第２の情報媒体に対して情報の記録又は再生を行う光ヘッド装置であり、
光源と、前記光源から出射される光を受けて、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報記録面上に光を集光させる対物レンズと、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体で反射した光を受けて、電気信号に変換する光検出器と、を具備する。前記対物レンズは、基板を有する情報媒体の情報記録面上に、前記基板を介して光を集光させる対物レンズであって、屈折型レンズと、収差補正作用を持つホログラムレンズとを具備し、前記ホログラムレンズは、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領域に比して前記対物レンズの光軸に近い第２領域とを含む。前記ホログラムレンズは前記屈折型レンズの曲率の大きい方の面すなわち曲率半径の小さい方の面に一体形成しており、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の厚さの基板を有する第１の情報媒体の情報記録面上に、前記第１の厚さの基板を介して集光させ、前記第２領域を通過した光のみを、第２の厚さの基板を有する第２の情報媒体の情報記録面上に、前記第２の厚さの基板を介して集光させる。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の厚さの基板を介して光が集光するための開口数は、前記第２の厚さの基板を介して光が集光するための開口数に比して大きい。前記光源は非点隔差をもつ半導体レーザーであって、前記光源から前記対物レンズへと至る光路中に、光強度補正素子を具備し、前記光強度補正素子は液晶セルによって構成され、前記液晶セルが収差を低減する。 An optical head device according to the present invention is a light for recording or reproducing information on a first information medium having a first thickness substrate and a second information medium having a second thickness substrate. A head device,
A light source, an objective lens that receives light emitted from the light source and focuses light on an information recording surface of the first information medium or the second information medium; and the first information medium or the A photodetector that receives the light reflected by the second information medium and converts the light into an electrical signal. The objective lens is on the information recording surface of the information medium having a substrate, a objective lens for collecting the light through the substrate, comprising a refraction lens, and a hologram lens having an aberration correction action , the hologram lens comprises a plurality of regions, said plurality of regions, a first region, including a second region closer to the optical axis of the objective lens than that of the first region. The hologram lens is integrally formed on the surface having the larger curvature of the refractive lens, that is, the surface having the smaller radius of curvature, and both the light that has passed through the first region and the light that has passed through the second region. Is condensed on the information recording surface of the first information medium having the first thickness substrate via the first thickness substrate, and only the light that has passed through the second region is The light is condensed on the information recording surface of the second information medium having the substrate having the thickness of 2 through the substrate having the second thickness . The first thickness is smaller than the second thickness, and the numerical aperture for condensing light through the first thickness substrate is the second thickness substrate. have magnitude than the numerical aperture for the light is condensed through. The light source is a semiconductor laser having an astigmatic difference, and includes a light intensity correction element in an optical path from the light source to the objective lens, and the light intensity correction element includes a liquid crystal cell, and the liquid crystal cell Reduces aberrations .

前記光ヘッド装置において、好ましくは、前記ホログラムレンズは、同心円状のレリーフ形状からなる。 In the optical head device, it is preferable that the hologram lens has a concentric relief shape.

前記第２の光ヘッド装置は、好ましくは、前記回折格子部を、光軸に近づく方向に回折する１次回折光の強度が強くなる方向にブレーズ化する。   In the second optical head device, preferably, the diffraction grating portion is blazed in a direction in which the intensity of the first-order diffracted light diffracted in a direction approaching the optical axis is increased.

前記光ヘッドにおいて、好ましくは、前記光源から出射される光を、前記第１の厚さの基板を有する前記第１の情報媒体の情報記録面上に、前記第１の厚さの基板を介して集光させた場合と、前記第２の厚さの基板を有する前記第２の情報媒体の情報記録面上に、前記第２の厚さの基板を介して集光させた場合と、いずれの場合も共通の光検出器によって光を受けて電気信号に変換する。In the optical head, preferably, the light emitted from the light source is passed through the substrate having the first thickness on the information recording surface of the first information medium having the substrate having the first thickness. And when the light is condensed through the second thickness substrate on the information recording surface of the second information medium having the second thickness substrate. In this case, light is received by a common photodetector and converted into an electrical signal.

本発明に係る光ディスク装置は、前記第１の厚さの基板を有する前記第１の情報媒体と、前記第２の厚さの基板を有する前記第２の情報媒体に対して情報の記録又は再生を行う前記光ヘッド装置を用いて、前記光源から出射した光を、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報記録面上に集光し、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体から反射して戻る光を前記光検出器で受光することによってトラッキングエラー信号を検出し、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報再生を行う。 An optical disc apparatus according to the present invention records or reproduces information on the first information medium having the first thickness substrate and the second information medium having the second thickness substrate. using the optical head device for performing the light emitted from the light source is condensed onto the information recording surface of the first information medium or the second information medium, the first information medium or the second the light reflected back from the second information medium to detect a tracking error signal by receiving at the photodetector, reproducing information of the first information medium or the second information medium.

本発明に係る光ディスク装置は、上述のいずれかの光ヘッド装置を用いて、放射光源から出射した光を情報媒体上に集光し、前記情報媒体から反射して戻る光を光検出器で受光することによってトラッキングエラー信号を検出し、情報媒体の情報再生を行う。   An optical disc apparatus according to the present invention uses any one of the above-described optical head devices to condense light emitted from a radiation light source onto an information medium and receive light reflected from the information medium and returned by a photodetector. Thus, a tracking error signal is detected and information reproduction on the information medium is performed.

本発明では以下のような効果が得られる。
（１）入射光の一部を回折するホログラムレンズと対物レンズと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、この２焦点レンズを用いて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。
（２）補正ホログラムあるいは補正フィルタ等の光強度補正手段を具備することにより、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一層低くなり、優良な特性の再生信号を得ることができる。
（３）補正ホログラムあるいは補正フィルタ等の光強度補正手段の０次回折効率あるいは透過率の高い部分を厚くし、光路長を長くすることによって、光源として半導体レーザーを用いる場合に、半導体レーザーの非点隔差の悪影響を取り除くか、あるいは、軽減できる。
（４）補正ホログラムあるいは補正フィルタ等の光強度補正手段と組み合わせて、サーボ信号検出用の光検出器の周囲に大きな（望ましくはφ１ｍｍ以上）光検出器を設けて、外周の光を受光し、両光検出器の和を情報信号とすることにより、さらに、一層Ｓ／Ｎ比を向上し、また、周波数特性の向上を図ることもできる。
（５）補正ホログラムあるいは補正フィルタ等の光強度補正手段を対物レンズあるいはコリメートレンズの表面に形成し、部品点数を削減し、より低価格化を図ることもできる。
（６）ホログラムレンズを対物レンズ表面に形成する際に、格子パターンの格子の平均面と格子パターンのない面との表面を連続的につなぎ、かつ、格子パターンの格子の平均面と格子パターンのない面との表面を光ビームをほぼ回折限界に集光できるように設計することにより、良好な集光特性を得ることができる。 In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) By combining a hologram lens that diffracts a part of incident light and an objective lens, the light is condensed to the diffraction limit on optical disks (information media) having different substrate thicknesses (t1 and t2). A bifocal lens capable of forming a spot can be realized. By using this bifocal lens, an optical head device with a small number of parts and a small size, a light weight and a low cost can be used. This can be done with two optical head devices.
(2) By providing a light intensity correction means such as a correction hologram or a correction filter, the side lobe of the light beam (condensing spot) is further reduced on the information medium, and a reproduction signal having excellent characteristics can be obtained. it can.
(3) When the semiconductor laser is used as the light source by thickening the portion of the light intensity correction means such as the correction hologram or the correction filter which has a high zero-order diffraction efficiency or high transmittance and lengthening the optical path length, The adverse effect of point difference can be removed or reduced.
(4) In combination with a light intensity correction means such as a correction hologram or a correction filter, a large (preferably φ1 mm or more) light detector is provided around the light detector for servo signal detection to receive the light from the outer periphery, By using the sum of both photodetectors as an information signal, the S / N ratio can be further improved and the frequency characteristics can be improved.
(5) Light intensity correction means such as a correction hologram or a correction filter can be formed on the surface of the objective lens or collimating lens to reduce the number of parts and further reduce the price.
(6) When the hologram lens is formed on the objective lens surface, the average surface of the lattice of the lattice pattern and the surface of the surface without the lattice pattern are continuously connected, and the average surface of the lattice of the lattice pattern and the lattice pattern Good condensing characteristics can be obtained by designing the surface with no surface so that the light beam can be condensed almost to the diffraction limit.

以下、添付の図面を用いて本発明の実施形態のうち、補正ホログラムまたは補正フィルタ、及び、異なる２つの位置に光ビームを集光する光学系について、まず説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態の光ヘッド装置を示す。この光ヘッド装置の特徴は、対物レンズ４とホログラムレンズ１０７から２焦点レンズを構成することと、外周部の光量を低下させる補正ホログラム１２２１を設けることである。この光ヘッド装置において、半導体レーザなどの放射光源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、補正ホログラム１２２１を通過して外周部の光強度が低下する。光ビームは、さらに、偏光ビームスプリッタ４２を透過し、１／４波長板１５によって円偏光になる。次に、光ビームは、ホログラムレンズ１０７と対物レンズ４とに入射し、異なった焦点位置に位置される厚い情報媒体５または薄い情報媒体５１の上に集光される。情報媒体５は、基板の厚みｔ１＝１.２ｍｍの光ディスクであり、情報媒体５１は、基板の厚みｔ２＝０.６ｍｍの光ディスクである。ここで、「基板の厚み」とは、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。また、ここで「集光」という言葉を用いたが、「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。 Hereinafter, a correction hologram or a correction filter and an optical system for condensing a light beam at two different positions will be described first with reference to the accompanying drawings.
FIG. 4 shows an optical head device according to the first embodiment of the present invention. This optical head device is characterized by forming a bifocal lens from the objective lens 4 and the hologram lens 107, and providing a correction hologram 1221 for reducing the light quantity at the outer periphery. In this optical head device, the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 such as a semiconductor laser becomes substantially parallel light by the collimating lens 122, passes through the correction hologram 1221, and the light intensity at the outer peripheral portion decreases. The light beam further passes through the polarization beam splitter 42 and is circularly polarized by the quarter wavelength plate 15. Next, the light beam enters the hologram lens 107 and the objective lens 4 and is condensed on the thick information medium 5 or the thin information medium 51 positioned at different focal positions. The information medium 5 is an optical disk having a substrate thickness t1 = 1.2 mm, and the information medium 51 is an optical disk having a substrate thickness t2 = 0.6 mm. Here, the “substrate thickness” refers to the thickness from the surface on which the light beam is incident on the information medium to the information recording surface. The term “condensing” is used here, but “condensing” is defined as “converging diverging light or parallel light to a diffraction-limited microspot”.

ホログラムレンズ１０７は、図５と図６に図式的に示すように、光ビーム３に対して透明な基板９に形成されていて、中央部の輪帯状の格子パターン１０７ａと、その周囲の格子パターンのない領域１０７ｂとからなる。格子パターン１０７ａは、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。   As schematically shown in FIGS. 5 and 6, the hologram lens 107 is formed on a substrate 9 that is transparent to the light beam 3, and has a ring-shaped lattice pattern 107a in the central portion and a lattice pattern around it. The region 107b has no area. The grating pattern 107a is concentric, and its center, that is, the optical axis coincides with the objective lens 4 within an assembly error.

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、ホログラムレンズ１０７は、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。これは、ホログラムレンズ１０７を例えば図４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、情報媒体５１上に透過光の形成する集光ビームのサイドローブ（図７参照）を低く抑えることができる効果を有する。   The diffraction efficiency of the + 1st order diffracted light of the hologram lens 107 is less than 100%, and the hologram lens 107 is designed so that the transmitted light (0th order diffracted light) 61a of the light beam 3a also has sufficient intensity. For example, when the hologram lens 107 is formed in a concavo-convex shape as shown in FIG. 4, the height h of the (relief type) concavo-convex is smaller as h <λ / (n−1), that is, This can be easily realized by making the amplitude of the phase change given to the light beam by the grating 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. In this way, by allowing the transmitted light to have sufficient intensity at any position of the hologram lens 107, the side lobe (see FIG. 7) of the condensed beam formed by the transmitted light on the information medium 51 is kept low. It has an effect that can be.

なお、ホログラムレンズ１０７が格子パターン１０７ａと、格子パターンのない領域１０７ｂからなる。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、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、例えばホログラムレンズ１０７の格子パターン１０７ａをレリーフ型にする場合は、図６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。   The hologram lens 107 includes a grating pattern 107a and a region 107b having no grating pattern. The phase of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the grating pattern 107a is an average value of the phase modulation amount 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 having no lattice pattern to the same extent. Therefore, for example, when the grating pattern 107a of the hologram lens 107 is a relief type, as shown in FIG. 6, the height of the surface of the area 107b without the grating pattern is adjusted to the level of the average of the irregularities of the grating pattern portion.

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る。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は、破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、どちらも初めに偏光ビームスプリッタ４２を通った後と同じ光路を通り、偏光ビームスプリッタ４２で反射される。反射された光は、収束レンズ１２１によって集光され、シリンドリカルレンズ１３１などの波面変換手段によってフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号などのサーボ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７１に入射する。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。   The light beam reflected by the information medium 5 or 51 follows the original optical path in reverse. The transmitted light 61 is again transmitted through the hologram lens 107 as shown by the solid line, and the + 1st order diffracted light 64 is again diffracted as the + 1st order diffracted light by the hologram lens 107 as shown by the broken line. The light passes through the same optical path as after passing through 42 and is reflected by the polarization beam splitter 42. The reflected light is collected by the converging lens 121, and after the wavefront is converted by a wavefront conversion means such as a cylindrical lens 131 so that a servo signal such as a focus error signal and a tracking error signal can be obtained, light detection is performed. Incident on the vessel 71. A servo signal (focus error signal and tracking error signal) and an information signal can be obtained by calculating the output of the photodetector 71.

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次回折光と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。   The hologram lens 107 can be blazed, for example, as shown in FIG. 4 to increase the light amount sum of transmitted light and + 1st order diffracted light forming a bifocal light beam as will be described later. There is an effect that the use efficiency can be increased.

対物レンズ４は、図８の（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、開口数ＮＡが０.６以上で、基板３７の厚みｔ２の薄い光ディスク５１上に、回折限界の集光スポット３８ａを形成できるよう設計されている。また、この場合ではホログラムレンズ１０７の格子パターン１０７ａは、対物レンズ４によって決まる開口よりも小さな径の中にだけ形成されている。従って、ホログラムレンズ１０７の格子パターンが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。   As shown in FIG. 8A, the objective lens 4 has a numerical aperture NA of 0.6 or more and a thickness t2 of the substrate 37 when the light beam 61 transmitted through the hologram lens 107 without being diffracted is incident. It is designed so that a diffraction limited condensing spot 38 a can be formed on a thin optical disk 51. In this case, the grating pattern 107 a of the hologram lens 107 is formed only within a diameter smaller than the opening determined by the objective lens 4. Therefore, no diffraction occurs at the portion 107b where the grating pattern of the hologram lens 107 is not formed, and the light amount of the high NA condensing spot 38a increases.

他方、図８の（ｂ）は、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を透過した後、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８の（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、例えばコンピューター・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。このように、入射光の一部を回折するホログラムレンズ１０７と対物レンズ４と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。   On the other hand, FIG. 8B shows that the focused spot 38b can be focused at the diffraction limit on the information medium 5 having a low NA and a thick substrate (thickness t1). 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. In the design method of the hologram lens 107 having such an aberration correcting action, for example, a spherical wave that diverges from the condensing spot 38b passes through the substrate 37 having a thickness t1 and then passes through the objective lens 4 to pass through the hologram lens 107. It is only necessary to calculate an interference pattern (hologram lens grating pattern 107a) between the light beam transmitted through the formed transparent substrate 9 and the light beam obtained by inverting the phase of the light beam 3 in FIG. Then, for example, the hologram lens 107 can be easily manufactured by a computer generated hologram (CGH) method or the like. In this way, by combining the hologram lens 107 that diffracts a part of incident light and the objective lens 4, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit on optical disks having different substrate thicknesses (t 1 and t 2). A bifocal lens capable of forming the lens can be realized.

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には、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８の（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。これは図８の（ｂ）の場合もまた同様である。   Here, since the hologram lens 107 has a lens function, 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 having the other focal point as a condensing point. The beam is greatly expanded, the light intensity is small, and recording / reproduction is not affected. For example, as shown in FIG. 8A, 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, and the recording is performed. Does not affect playback. The same applies to the case of FIG. 8B.

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ようにするためには、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との差０．８ｍｍ程度を大きく越えないことが望ましい。従って、図８の（ａ）のように、高ＮＡで薄い基板に対応した集光スポット３８ａの焦点距離を短くする場合、２焦点位置の差は５０μｍ以上１ｍｍ以下にする。   The difference between the two focal positions affects the recording / reproduction when the information beam is recorded / reproduced at one focal spot, the light beam having the other focal point as the condensing point is greatly expanded and the light intensity is small. In order to avoid such a situation, 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), laser disc (LD), etc. 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, as shown in FIG. 8A, when the focal length of the focused spot 38a corresponding to the thin substrate with high NA is shortened, the difference between the two focal positions is set to 50 μm or more and 1 mm or less.

本実施形態において、対物レンズ４は、図４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、本実施形態のホログラムレンズ１０７の格子パターン１０７ａは、対物レンズ４によって決まる開口よりも小さな径の中にだけ形成されている。従って、ホログラムレンズ１０７の格子パターン１０７ｂの形成されていない部分では回折が全く起こらない。このように、入射光の一部を回折するホログラムレンズ１０７と対物レンズ４と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ことのできる２焦点レンズを実現できる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the objective lens 4 has a diffraction limit on an optical disk having a thin substrate thickness (t2) when a light beam 61 transmitted through the hologram lens 107 without being diffracted is incident. Designed to form a focused spot. Further, the grating pattern 107 a of the hologram lens 107 of the present embodiment is formed only within a diameter smaller than the opening determined by the objective lens 4. Accordingly, no diffraction occurs at the portion of the hologram lens 107 where the grating pattern 107b is not formed. In this way, by combining the hologram lens 107 that diffracts a part of incident light and the objective lens 4, a condensing spot that is condensed to the diffraction limit on optical disks having different substrate thicknesses (t 1 and t 2). The bifocal lens which can form is realizable.

情報媒体５、５１により反射されたホログラムレンズ１０７をふたたび通った上記の透過光６１と上記の＋１次回折光とは、偏光ビームスプリッタ４２を初めに通ったときと同じ光路を通って偏光ビームスプリッタ４２で反射され、次に、収束レンズ１２１によって集光される。この集光された光ビームを用いて光検出器７１により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の出射点と共役関係にある点で一致する。このため、サーボ信号検出手段も光検出器７１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。   The transmitted light 61 and the + 1st order diffracted light passing through the hologram lens 107 reflected by the information media 5 and 51 again pass through the same optical path as when passing through the polarizing beam splitter 42 first. And then collected by the converging lens 121. A servo signal is detected by the photodetector 71 using the condensed light beam. Therefore, the condensing point 39 on the light detector side of the light beam reflected from the two focal points is coincident with the point of emission of the radiation light source 2 in a conjugate relationship. For this reason, a single servo signal detection means and photodetector 71 can be used in common, and an optical head device with a small number of parts and a compact, lightweight, low-cost optical head device with different substrate thicknesses can be used. Recording / reproducing can be performed with one optical head device.

フォーカスエラー信号の検出方式は、スポットサイズディテクション法（ＳＳＤ法：特開平２−１８５７２２号公報）や、非点収差法や、ナイフエッジ法など任意の方法を用いることができる。また、トラッキングエラー信号は、プッシュプル法、ヘテロダイン法、３ビーム法など、やはり任意の方法を採用可能である。   As a detection method of the focus error signal, an arbitrary method such as a spot size detection method (SSD method: JP-A-2-185722), an astigmatism method, or a knife edge method can be used. As the tracking error signal, any method such as a push-pull method, a heterodyne method, and a three-beam method can be used.

本発明の特徴の１つは、補正ホログラム１２２１や補正フィルタ１２２５のような光強度を外周部で部分的に補正する素子を用いる点にある。光は強さと位相をもっているが、これらの素子は、光量と位相の変調素子であり、これを光学系に具備して光量と位相を所望どおりに変化させ、外周部での光強度を低下させる。   One of the features of the present invention is that an element such as a correction hologram 1221 or a correction filter 1225 that partially corrects the light intensity at the outer peripheral portion is used. Although light has intensity and phase, these elements are light quantity and phase modulation elements, which are provided in the optical system to change the light quantity and phase as desired, thereby reducing the light intensity at the outer periphery. .

図９に、放射光源２から対物レンズ４へと至る往路の光学系を示す。補正ホログラム１２２１は、例えば（ｂ）に示すように、光軸３０００に近いところには、光を全透過する透過部１２２３を設け、光軸３０００から離れたところには、回折格子部１２２２を設ける。そして、（ａ）に示したように、往路において、放射光源２から出射した光ビーム３の光軸付近の光を全て透過し、光軸から離れた部分の光は一部を回折して透過率を低くする。   FIG. 9 shows an optical path in the forward path from the radiation source 2 to the objective lens 4. For example, as shown in (b), the correction hologram 1221 is provided with a transmission part 1223 that transmits all light near the optical axis 3000 and a diffraction grating part 1222 away from the optical axis 3000. . Then, as shown in (a), in the forward path, all the light near the optical axis of the light beam 3 emitted from the radiation light source 2 is transmitted, and part of the light away from the optical axis is diffracted and transmitted. Reduce the rate.

ここで、回折格子部１２２２の０次回折光（透過光）の位相は、回折格子部１２２１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１２２３の透過光の位相を同じぐらいに合わせることによって、対物レンズ４による集光性能を向上させることが望ましい。そこで、例えば図９の（ｂ）に示すように、ホログラムの格子パターンをレリーフ型にする場合は、回折格子部１２２２の凹凸の平均（頂上部と底部の平均）ぐらいのレベルに透過部１２２３の表面の高さを合わせる。   Here, the phase of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the diffraction grating unit 1222 is an average value of the phase modulation amounts given by the diffraction grating unit 1221. On the other hand, it is desirable to improve the light condensing performance by the objective lens 4 by matching the phase of the transmitted light in the region 1223 without the lattice pattern to the same extent. Therefore, for example, as shown in FIG. 9B, when the grating pattern of the hologram is a relief type, the transmission portion 1223 has a level about the average of the unevenness of the diffraction grating portion 1222 (the average of the top and bottom). Match the height of the surface.

ただし、放射光源２に半導体レーザーを用い、かつ、その半導体レーザーが非点隔差を持つ場合（図１参照）は、図１０に示すように、光軸３０００を含む中央部の透過部１２２３ａの表面の高さを回析格子部１２２２の平均より高くする。いいかえれば、透過部１２２３ａの厚みを回析格子部１２２２よりも厚くし、光路長を長くする。これによって、半導体レーザーの非点隔差の悪影響を減らし、光学系の集光特性をより良くすることもできる。半導体レーザーが非点隔差を持った場合、出射光の広がり角の狭い方向の平面内での集光点が、半導体レーザーの活性層内部へ入り込んでいる。従って、これと直角方向、つまり、出射光の広がり角の広い方向に光学系の凸レンズ作用をより大きくすることによって両方向の集光位置を一致させると、波面収差を低減できる。後述のように、図１０のＹ方向を広がり角の広い方向に一致させることが望ましいので、このＹ方向に凸レンズ作用を持たせることが望ましい。これが、透過部１２２３ａを厚くするとよい理由である。   However, when a semiconductor laser is used for the radiation source 2 and the semiconductor laser has an astigmatic difference (see FIG. 1), as shown in FIG. 10, the surface of the central transmission part 1223a including the optical axis 3000 is provided. Is made higher than the average of the diffraction grating portion 1222. In other words, the thickness of the transmission part 1223a is made thicker than that of the diffraction grating part 1222, and the optical path length is made longer. As a result, the adverse effect of the astigmatic difference of the semiconductor laser can be reduced, and the light collection characteristics of the optical system can be improved. When the semiconductor laser has an astigmatic difference, a condensing point in a plane in a direction with a narrow divergence angle of the emitted light enters the active layer of the semiconductor laser. Therefore, if the converging positions in both directions are made to coincide with each other by increasing the convex lens action of the optical system in the direction perpendicular to this, that is, in the direction in which the spread angle of the emitted light is wide, the wavefront aberration can be reduced. As will be described later, since it is desirable to match the Y direction in FIG. 10 with a wide divergence angle, it is desirable to have a convex lens action in this Y direction. This is the reason why the transmissive portion 1223a should be thick.

また、補正ホログラム１２２１から回折する回折光１２２４は、不要な迷光になる。そこで、対物レンズ４の開口内に入らないようにするか、あるいは、情報媒体５または５１で反射した後に、光検出器７１に入射しないように設計することが望ましい。   Further, the diffracted light 1224 diffracted from the correction hologram 1221 becomes unnecessary stray light. Therefore, it is desirable not to enter the opening of the objective lens 4 or to design so that it does not enter the photodetector 71 after being reflected by the information medium 5 or 51.

回折光１２２４を対物レンズ４の開口内に入らないようにするには、回折格子部１２２２の格子ピッチを５μｍ以下、望ましくは２μｍ以下にするか、図９の（ｂ）に示したように、光軸から離れる方向に回折する回折光強度が強くなる方向に回折格子部１２２２をブレーズ化した上で、格子ピッチを２０μｍ以下、望ましくは１２μｍ以下にする。   In order to prevent the diffracted light 1224 from entering the aperture of the objective lens 4, the grating pitch of the diffraction grating portion 1222 is set to 5 μm or less, preferably 2 μm or less, or as shown in FIG. After the diffraction grating portion 1222 is blazed in a direction in which the intensity of diffracted light diffracted away from the optical axis increases, the grating pitch is set to 20 μm or less, preferably 12 μm or less.

他の方法として、回折光１２２４が情報媒体５または５１で反射した後に、光検出器７１に入射しないように設計するためには、回折格子部の格子ピッチを３０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下にする。   As another method, in order to design so that the diffracted light 1224 does not enter the photodetector 71 after being reflected by the information medium 5 or 51, the grating pitch of the diffraction grating portion is set to 30 μm or less, preferably 10 μm or less. .

また逆に、この回析光を情報媒体上に集光し、情報媒体からの反射光を光検出器で受光してその出力から、いわゆる３ビーム法によるトラッキングエラー信号を得ることも可能である。この場合は、上述の場合とは逆に光軸に近づく方向に回析する回析光強度が強くなる方向に回析格子部１２２２をブレーズ化することが望ましい。   Conversely, it is also possible to collect this diffracted light on an information medium, receive reflected light from the information medium with a photodetector, and obtain a tracking error signal by the so-called three-beam method from its output. . In this case, it is desirable to blaze the diffraction grating part 1222 in a direction in which the intensity of diffracted light that diffracts in the direction approaching the optical axis increases, contrary to the above case.

図１１は、補正ホログラム１２２１を図９の光軸３０００の方向、すなわちＺ方向から見た例を示す。光軸３０００を表す丸と、光ビーム有効径１２２４を表す円は、説明のために仮想的に描いたもので、補正ホログラム１２２１には実際には形成しない。座標軸は、図１や図９と共通である。光ビームの広がり角度の広い方向、すなわち図１のＹ方向に光軸から離れた部分の光量を下げるため、図１１においても、Ｙ方向に光軸から離れた部分を回折格子部１２２２にすることが望ましい。   FIG. 11 shows an example in which the correction hologram 1221 is viewed from the direction of the optical axis 3000 in FIG. 9, that is, the Z direction. A circle representing the optical axis 3000 and a circle representing the light beam effective diameter 1224 are virtually drawn for the sake of explanation, and are not actually formed in the correction hologram 1221. The coordinate axes are the same as those in FIGS. In order to reduce the amount of light in the direction away from the optical axis in the direction of the widening angle of the light beam, that is, in the Y direction in FIG. 1, the portion away from the optical axis in the Y direction is also the diffraction grating 1222 in FIG. Is desirable.

また、遠視野像（ＦＦＰ）の光強度の等高線は楕円形状であるので、回折格子部１２２２と透過部１２２３との境界線を光軸３０００から外側に向かって凸にすることにより、光量を有効に利用できるという効果を得ることができる。   Further, since the contour line of the light intensity of the far field image (FFP) is elliptical, the amount of light is effectively increased by making the boundary line between the diffraction grating portion 1222 and the transmission portion 1223 convex outward from the optical axis 3000. The effect that it can be utilized for can be acquired.

図１２は、補正ホログラム１２２１の０次回折効率（透過率）のＹ軸方向の変化の例を示す。原点は、光軸３０００と補正ホログラム１２２１との交点である。外周ほど０次回折効率を低くする。このように、補正ホログラム１２２１を具備することにより、ホログラムレンズ１０７を通過した光ビームの遠視野像は、図１３のようになる。   FIG. 12 shows an example of a change in the Y-axis direction of the zero-order diffraction efficiency (transmittance) of the correction hologram 1221. The origin is the intersection of the optical axis 3000 and the correction hologram 1221. The 0th-order diffraction efficiency is lowered toward the outer periphery. Thus, by providing the correction hologram 1221, the far-field image of the light beam that has passed through the hologram lens 107 is as shown in FIG. 13.

図１３は、Ｘ方向（ａ）とＹ方向（ｂ）の光強度の分布を示す。補正ホログラム１２２１によってＹ方向の光強度を低減することによって、Ｙ方向の光強度分布（ｂ）が、図２と異なっている。すなわち、Ｙ方向の外周部の光強度が内周部よりも低くなっている。   FIG. 13 shows the light intensity distribution in the X direction (a) and the Y direction (b). By reducing the light intensity in the Y direction with the correction hologram 1221, the light intensity distribution (b) in the Y direction is different from that in FIG. 2. That is, the light intensity at the outer peripheral portion in the Y direction is lower than that at the inner peripheral portion.

なお、Ｙ方向の外周部の光強度を内周部よりも低くするためには、補正ホログラム１２２１の回折格子部１２２２の０次回折効率を、ホログラムレンズ１０７の０次回折効率より低くすることが望ましい。   In order to make the light intensity at the outer peripheral portion in the Y direction lower than that at the inner peripheral portion, the 0th-order diffraction efficiency of the diffraction grating portion 1222 of the correction hologram 1221 should be lower than the 0th-order diffraction efficiency of the hologram lens 107. desirable.

図１３の（ｂ）の破線は、遠視野像を計算する際に用いた補正ホログラム１２２１の０次回折効率分布であり、図１２の例とは少し異なっている。   The broken line in FIG. 13B is the 0th-order diffraction efficiency distribution of the correction hologram 1221 used when calculating the far-field image, and is slightly different from the example in FIG.

この時の情報媒体５１上での集光スポットプロファイルを計算した結果を図１４に示す。（ａ）Ｘ方向、（ｂ）Ｙ方向共にサイドローブ３８１の高さはメインローブ３８０の最大値の１％程度に納まっている。すなわち、情報媒体上で光ビーム（集光スポット）のサイドローブ３８１がより一層低くなり、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ができる。   FIG. 14 shows the result of calculating the condensing spot profile on the information medium 51 at this time. The height of the side lobe 381 is within about 1% of the maximum value of the main lobe 380 in both the (a) X direction and (b) Y direction. That is, the side lobe 381 of the light beam (condensing spot) is further lowered on the information medium, and an effect that a reproduction signal having excellent characteristics can be obtained can be obtained.

なお、図４のようにコリメートレンズ１２２を具備する構成では、図１５に示したように、補正ホログラム１２２１をコリメートレンズ１２２の表面の周辺部に形成することによって部品点数を削減し、より安価に光ヘッド装置を構成することができる。   In the configuration including the collimating lens 122 as shown in FIG. 4, the number of parts is reduced by forming the correction hologram 1221 around the surface of the collimating lens 122 as shown in FIG. An optical head device can be configured.

なお、以上の実施形態では、補正ホログラムはレリーフ型として説明してきたが、特開昭第６１−１８９５０４号公報や、特開昭第６３−２４１７３５号公報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補正ホログラムを作製することができる。   In the above embodiment, the correction hologram has been described as a relief type. However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-189504 and 63-241735, niobic acid is used. A phase-modulated correction hologram can be similarly produced by exchanging a part of the lithium substrate or using a liquid crystal cell.

また、補正ホログラム１２２１において、回折格子部１２２２は透過率を低減するために設けているので、回折格子部の代わりに金属膜や誘電体膜を形成して透過率を低減しても良い。この場合、たとえば図１６に示すように、補正ホログラムを設ける代わりに、図１７に示す補正フィルタ１２２５が、偏光ビームスプリッタ４２の表面に備えられる。この補正フィルタ１２２５は、金属膜または誘電体膜を両側に透過率低減部１２２６として設け、その間の中央に透過部１２２７を設けたものである。図１６と図１７に挿入したＸ軸とＺ軸は共通である。光ビームの有効径１２２４は、透過部１２２７の幅より広くする。このようにビームスプリッタ４２の表面に補正フィルタ１２２５を直接形成することにより、部品点数を低減できると共に、光学部品の面の数を低減でき、反射による光量の損失を避けることができるという効果を得ることができる。また、金属膜としては、安定なクロム等で形成することが望ましい。   Further, in the correction hologram 1221, the diffraction grating portion 1222 is provided to reduce the transmittance. Therefore, the transmittance may be reduced by forming a metal film or a dielectric film instead of the diffraction grating portion. In this case, for example, as shown in FIG. 16, a correction filter 1225 shown in FIG. 17 is provided on the surface of the polarization beam splitter 42 instead of providing a correction hologram. The correction filter 1225 is provided with a metal film or a dielectric film on both sides as a transmittance reduction unit 1226, and a transmission unit 1227 in the center between them. The X axis and Z axis inserted in FIGS. 16 and 17 are common. The effective diameter 1224 of the light beam is made wider than the width of the transmission part 1227. By forming the correction filter 1225 directly on the surface of the beam splitter 42 in this way, the number of parts can be reduced, the number of optical parts can be reduced, and the loss of light quantity due to reflection can be avoided. be able to. The metal film is preferably formed of stable chromium or the like.

なお、ビームスプリッタの表面に代えて、コリメートレンズ１２２において、表面に透過率低減部を設けても同様の効果を得ることができる。なお、反射光が半導体レーザーへの戻り光となって戻りノイズを誘発しないために、上記補正フィルタ表面の法線を光軸に対して傾けるとよい。特に図１６のように補正フィルタ１２２５をビームスプリッタ４２の表面に備える場合はビームスプリッタ４２を傾ける。さらに、前述の回折格子を用いた実施形態と同様に、補正フィルタ１２２５の透過部１２２７を図１８に示すように厚くし、光路長を長くすることによって、半導体レーザーの非点隔差の悪影響を取り除くことができるという効果をも得ることができる。   It should be noted that the same effect can be obtained by providing a transmittance reducing portion on the surface of the collimator lens 122 instead of the surface of the beam splitter. In order to prevent the reflected light from returning to the semiconductor laser and inducing return noise, the normal line of the correction filter surface may be inclined with respect to the optical axis. In particular, when the correction filter 1225 is provided on the surface of the beam splitter 42 as shown in FIG. 16, the beam splitter 42 is tilted. Further, similarly to the embodiment using the above-described diffraction grating, the transmissive portion 1227 of the correction filter 1225 is thickened as shown in FIG. 18 and the optical path length is lengthened, thereby removing the adverse effect of the astigmatic difference of the semiconductor laser. The effect that it is possible can also be acquired.

本実施形態に用いる補正ホログラムまたは補正フィルタと一見似たものが特開昭第５８−８５９４４号公報及び特開昭第６２−６７７３７号公報に開示されている。前者には、光軸の傾きによるクロストークを減少させるため、たとえば透明な中央部と、光を吸収または反射する縁部とからなる放射減衰素子が光路中に設置され、縁部での放射強度を低減させる。また、後者では、主ビームの他に２本の副ビームを形成するため、光分割手段を光路中に設置する。ここで、サイドローブによるクロストークを減少するため、光分割手段は、主ビームの光強度分布を周辺部で小さくする。しかし、これらは、いずれも、通常の光ビームについて、周辺で光強度を低減させ、光ビームのサイドローブを小さくさせるものである。これに対し、本発明は、入射光の１部を回折するホログラムレンズ１０７を用いた２焦点レンズ特有の問題点を解決するものである。この場合、光量分布が図２の（ｂ）に示したように特にｙ方向の外周部で大きく、情報読み取りが不安定になる可能性がある。そこで、本発明は、補正ホログラム（あるいは補正フィルタ）を用いて通常の平坦な光強度分布に戻すものである。これにより、本発明は、上述の従来技術よりもサイドローブ低減の効果が大きく、かつ、異なる基材厚に適した光ビームを１つのレンズで形成できるという顕著な効果を得ることができるものである。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-85944 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-67737 disclose apparently similar correction holograms or correction filters used in this embodiment. In the former, in order to reduce crosstalk due to the tilt of the optical axis, for example, a radiation attenuation element consisting of a transparent central part and an edge part that absorbs or reflects light is installed in the optical path, and the radiation intensity at the edge part Reduce. In the latter case, in order to form two sub beams in addition to the main beam, the light dividing means is installed in the optical path. Here, in order to reduce crosstalk due to side lobes, the light splitting means reduces the light intensity distribution of the main beam at the peripheral portion. However, both of these reduce the light intensity around the normal light beam and reduce the side lobe of the light beam. On the other hand, the present invention solves a problem peculiar to a bifocal lens using a hologram lens 107 that diffracts a part of incident light. In this case, as shown in FIG. 2B, the light quantity distribution is particularly large at the outer periphery in the y direction, and information reading may become unstable. Therefore, the present invention restores a normal flat light intensity distribution using a correction hologram (or correction filter). As a result, the present invention has a greater effect of reducing side lobes than the above-described prior art, and can obtain a remarkable effect that a light beam suitable for different substrate thicknesses can be formed with one lens. is there.

図１９に示すように、本光ヘッド装置では、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１９に示した１次回折光４３０の様に大きく広がる。そこで、サーボ信号検出用の光検出器７５の周囲に大きな（望ましくはφ１ｍｍ以上の大きさの）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。これにより、さらに、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。   As shown in FIG. 19, in the present optical head device, 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, in the optical head device of the present invention using the hologram lens 107, when reproducing the information medium 51 (when the thickness of the substrate is t2), the light collected on the information recording surface and reading the information is Servo signals and information signals are read using the light transmitted through the hologram lens 107. Here, the light that is collected on the information recording surface and read the information is diffracted by the hologram lens 107 and spreads widely as the first-order diffracted light 430 shown in FIG. Therefore, a large (preferably φ1 mm or more) photodetector 75c is provided around the photodetector 75 for detecting the servo signal to receive these lights, and the output of the photodetector 75 and the optical detection are detected. The sum of the outputs of the device 75c is used as an information signal. As a result, it is possible to further improve the S / N ratio and improve the frequency characteristics.

次に、添付の図面を用いて本発明の実施の形態のうち、ホログラムレンズと屈折型レンズとを一体成形する実施形態を説明する。
本実施形態で用いる対物レンズは、光を屈折する対物レンズ４と光の一部を回折するホログラムレンズ１０７との組み合わせで基本的に構成されている。そこで、ホログラムレンズ１０７と対物レンズ４とを、図２０に示すように、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することにより一体化してもよい。こうすることによって、ホログラムレンズと対物レンズと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、かつ、一層の軽量化と低コスト化を図ることもできるという効果がある。 Next, among the embodiments of the present invention, an embodiment in which a hologram lens and a refractive lens are integrally formed will be described with reference to the accompanying drawings.
The objective lens used in the present embodiment is basically composed of a combination of the objective lens 4 that refracts light and the hologram lens 107 that diffracts part of the light. Therefore, the hologram lens 107 and the objective lens 4, as shown in FIG. 20, on the objective lens 4 may be integrated by Rukoto pollock directly work the grating pattern of the hologram lens. By doing so, the optical axis shift between the hologram lens and the objective lens can be reduced, the off-axis aberration of the + 1st order diffracted light of the hologram lens can be further reduced, and further weight reduction and cost reduction can be achieved. There is also an effect that can be.

さらにまた、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、図２０に示すように、ホログラムレンズ１０７の格子パターンを対物レンズ４の曲率の大きな（曲率半径の小さな）面、すなわち情報媒体（光ディスク）の逆側に形成することにより、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。   Furthermore, in the case where an aberration occurs when the hologram lens is tilted with respect to the optical axis by design, as shown in FIG. 20, the grating pattern of the hologram lens 107 has a large curvature of the objective lens 4 (a small curvature radius). ) Surface, that is, on the opposite side of the information medium (optical disk), it is also possible to obtain an effect that the aberration with respect to the optical axis of the hologram lens can be suppressed.

なお、図２０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。従って、格子パターン１０７ａの格子の凹凸の高さの平均の面１０７０（点線で表示）と、格子パターンのない面１０７１との表面を連続的につなぎ、かつ、格子パターン１０７ａの格子の平均面１０７０と格子パターンのない面１０７１との表面を、基板厚ｔ２を通して光ビームをほぼ回折限界に集光できるように設計する。   Note that the phase of the 0th-order diffracted light (transmitted light) of the grating pattern 107a in FIG. 20 is an average value of the phase modulation amount given by the grating pattern 107a. Therefore, the average surface 1070 (indicated by dotted lines) of the height of the unevenness of the lattice of the lattice pattern 107a and the surface 1071 without the lattice pattern are continuously connected, and the average surface 1070 of the lattice of the lattice pattern 107a. And the surface 1071 having no grating pattern are designed so that the light beam can be condensed almost to the diffraction limit through the substrate thickness t2.

さらに、次の実施形態として、ホログラムレンズ１０７を凸レンズ型に設計し、＋１次回折光を、基板厚みｔ２に対して集光し、０次光を基板厚みｔ１に対して集光することも可能である。この時、外周部の＋１次回折効率はほぼ１００％とし、内周部の回折効率は１００％より小さくする。そして、上述の実施形態の説明中、ホログラムレンズ１０７の０次回折効率を＋１次回折効率と読み代え、ホログラムレンズ１０７の＋１次回折効率を０次回折効率と読み代えることにより、補正ホログラム１２２１は、同様の構成で同様の効果を得ることができる。そして、この実施形態では基板厚ｔ２に対して、色収差が低減される、あるいは、発生しなくなるという効果がある。また逆に、この回析光を情報媒体上に集光し、情報媒体からの反射光を光検出器で受光して、その出力から、いわゆる３ビーム法によるトラッキングエラー信号を得ることも可能である。この場合は、上述とは逆に、光軸に近づく方向に回析する回析光強度が強くなる方向に回析格子部１２２２をブレーズ化することが望ましい。   Furthermore, as a next embodiment, the hologram lens 107 can be designed as a convex lens type, and + 1st order diffracted light can be condensed with respect to the substrate thickness t2, and 0th order light can be condensed with respect to the substrate thickness t1. is there. At this time, the + 1st order diffraction efficiency of the outer peripheral portion is set to approximately 100%, and the diffraction efficiency of the inner peripheral portion is set to be smaller than 100%. In the description of the above-described embodiment, the correction hologram 1221 is obtained by replacing the 0th-order diffraction efficiency of the hologram lens 107 with the + 1st-order diffraction efficiency and replacing the + 1st-order diffraction efficiency of the hologram lens 107 with the 0th-order diffraction efficiency. The same effect can be obtained with the same configuration. In this embodiment, there is an effect that chromatic aberration is reduced or no longer occurs with respect to the substrate thickness t2. Conversely, it is also possible to collect the diffracted light on an information medium, receive the reflected light from the information medium with a photodetector, and obtain a tracking error signal by the so-called three-beam method from the output. is there. In this case, contrary to the above, it is desirable that the diffraction grating portion 1222 be blazed in a direction in which the intensity of diffracted light that diffracts in the direction approaching the optical axis increases.

なお、図２１は、光ヘッド装置の別の実施形態の概略を示す。この光ヘッド装置が図４に示す光ヘッド装置と異なる点は、有限光学系を用いている点と、ビームスプリッタ３６３が平板である点である。この差異により、部品点数の低減とコストダウンの効果がある。放射光源２からの光ビーム３は、補正ホログラム１２２１により外周部の光強度を変化された後、ビームスプリッタ３６３により９０°反射されて、ホログラムレンズの格子パターン１０７を備えた対物レンズ（２焦点レンズ）４（図２０参照）により、情報媒体５、５１上に集光される。情報媒体５、５１からの反射光は、ビームスプリッタ３６３を透過して、光検出器７１に入射する。   FIG. 21 shows an outline of another embodiment of the optical head device. The optical head device differs from the optical head device shown in FIG. 4 in that a finite optical system is used and the beam splitter 363 is a flat plate. This difference has the effect of reducing the number of parts and reducing costs. The light beam 3 from the radiation light source 2 is changed in light intensity at the outer peripheral portion by the correction hologram 1221, reflected by 90 ° by the beam splitter 363, and an objective lens (bifocal lens) provided with a grating pattern 107 of the hologram lens. ) 4 (see FIG. 20), the light is condensed on the information media 5 and 51. The reflected light from the information media 5 and 51 passes through the beam splitter 363 and enters the photodetector 71.

光量と位相の変調素子（補正フィルタなど）は、簡単に製造できることが望ましい。補正フィルタ１２２５は、透過率低減部１２２６と段差の２種のパターンを形成する必要があるが、以下に例示する製作法においては、パターニングのためのマスキング工程は１回だけ行えばよく、簡単かつ安価に製造可能である。以下、透過率低減部１２２６は、クロムなどの金属膜を例にとって説明するが、誘電体膜に代えることもできる。図２２は、補正フィルタ１２２５の製造法を示す。   It is desirable that a light quantity and phase modulation element (such as a correction filter) can be easily manufactured. The correction filter 1225 needs to form two types of patterns, that is, a step with the transmittance reduction unit 1226. However, in the manufacturing method exemplified below, the masking process for patterning needs to be performed only once. It can be manufactured at low cost. Hereinafter, the transmittance reduction unit 1226 will be described using a metal film of chromium or the like as an example, but may be replaced with a dielectric film. FIG. 22 shows a method for manufacturing the correction filter 1225.

まず、（ａ）に示すように、透明基板１２２５２を洗浄したのち、レジスト膜１２２５１をその表面にコートする。基板１２２５２は、図１６に示した例のように、ビームスプリッタ４２の表面に補正フィルタ１２２５を作成する場合は、ビームスプリッタそのものである。   First, as shown in (a), after the transparent substrate 12252 is washed, a resist film 12251 is coated on the surface thereof. The substrate 12252 is the beam splitter itself when the correction filter 1225 is formed on the surface of the beam splitter 42 as in the example shown in FIG.

次に、（ｂ）に示すように、基板１２２５４上の１部に光を遮るマスク材料（一般的にクロム）１２２５５を形成したフォトマスク１２２５３がレジスト膜１２２５１の上に載せられる。このフォトマスク１２２５３を通してレジスト膜１２２５１をパターニングのために露光する。   Next, as shown in (b), a photomask 12253 on which a mask material (generally chromium) 12255 for blocking light is formed on a part of the substrate 12254 is placed on the resist film 12251. The resist film 12251 is exposed for patterning through the photomask 12253.

次に、（ｃ）に示すように、フォトマスク１２２５３を除いて、レジスト膜１２２５１を現像する。これにより、補正フィルタ１２２５の透過部１２２７に相当する部分のみにレジスト膜が残る。   Next, as shown in (c), the resist film 12251 is developed except for the photomask 12253. As a result, the resist film remains only in the portion corresponding to the transmission portion 1227 of the correction filter 1225.

次に、（ｄ）に示すように、残ったレジスト膜１２２５１をマスクにしてエッチングを行なう。これにより、基板１２２５２の表面のうち、レジスト膜１２２５１のない部分のみがエッチングされる。こうして、レジスト膜１２２５１を上に載せた段差が形成される。   Next, as shown in (d), etching is performed using the remaining resist film 12251 as a mask. As a result, only the portion without the resist film 12251 on the surface of the substrate 12252 is etched. Thus, a step with the resist film 12251 placed thereon is formed.

次に、（ｅ）に示すように、金属膜１２２６１を蒸着またはスパッタにより形成する。金属膜１２２６１の厚さは、段差の高さより小さい。   Next, as shown in (e), a metal film 12261 is formed by vapor deposition or sputtering. The thickness of the metal film 12261 is smaller than the height of the step.

最後に、（ｆ）に示すように、レジスト膜１２２５１を有機溶剤などにより除去する。このとき、レジスト膜１２２５１上に形成された金属膜も同時に除去できる（リフトオフ）。こうして、補正フィルタ１２２５が完成する。   Finally, as shown in (f), the resist film 12251 is removed with an organic solvent or the like. At this time, the metal film formed on the resist film 12251 can be removed at the same time (lift-off). Thus, the correction filter 1225 is completed.

図２３は、補正フィルタ１２２５の別の製造法を示す。まず、（ａ）に示すように、透明基板１２２５２を洗浄したのち、基板１２２５１の表面上に金属膜１２２６１を蒸着する。   FIG. 23 shows another method for manufacturing the correction filter 1225. First, as shown in (a), after the transparent substrate 12252 is washed, a metal film 12261 is deposited on the surface of the substrate 12251.

次に、（ｂ）に示すように、さらにレジスト膜１２２５１を金属膜１２２６１上に塗布する。   Next, as shown in (b), a resist film 12251 is further applied on the metal film 12261.

次に、（ｃ）に示すように、基板１２２５４上の１部に光を遮るマスク材料（一般的にクロム）１２２５５を形成したフォトマスク１２２５３がレジスト膜１２２５１の上に載せられる。マスク材料１２２５５は、中央部以外に形成される。このフォトマスク１２２５３を通してレジスト膜１２２５１をパターニングのために露光する。   Next, as shown in (c), a photomask 12253 on which a mask material (generally chromium) 12255 that blocks light is formed on a part of the substrate 12254 is placed on the resist film 12251. Mask material 12255 is formed in a portion other than the central portion. The resist film 12251 is exposed for patterning through the photomask 12253.

次に、フォトマスク１２２５３を取り除き、レジスト膜１２２５１を現像する。こうして、（ｄ）に示すように、レジスト膜１２２５１は、露光されない部分にのみ残る。
次に、残ったレジスト膜１２２５１をマスクにして金属膜１２２６１をエッチする。こうして、（ｅ）に示すように、透過部１２２７に相当する部分の金属膜１２２６１が除去される。 Next, the photomask 12253 is removed and the resist film 12251 is developed. Thus, as shown in (d), the resist film 12251 remains only in the portion that is not exposed.
Next, the metal film 12261 is etched using the remaining resist film 12251 as a mask. Thus, as shown in (e), the metal film 12261 corresponding to the transmission part 1227 is removed.

次に、（ｆ）に示すように、ＳｉＯ₂などの透明な膜１２２６２を形成する。この膜１２２６２の厚さは、金属膜１２２６１の厚さより大きい。 Next, as shown in (f), a transparent film 12262 such as SiO ₂ is formed. The thickness of the film 12262 is larger than the thickness of the metal film 12261.

次に、（ｇ）に示すように、レジスト膜１２２５１を溶剤で溶かすなどして除去する。このとき、レジスト膜１２２５１の上に載っているＳｉＯ₂は、同時に除去される（リフトオフ）。こうして、補正フィルタ１２２５が完成する。 Next, as shown in (g), the resist film 12251 is removed by dissolving it with a solvent. At this time, the SiO ₂ on the resist film 12251 is removed at the same time (lift-off). Thus, the correction filter 1225 is completed.

本発明に係る対物レンズの設計方法、光ヘッド装置及び光ディスク装置は、光媒体もしくは光磁気媒体（情報媒体）上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去に利用される。   The objective lens designing method, the optical head device, and the optical disk device according to the present invention are used for recording / reproducing or erasing information stored on an optical medium or a magneto-optical medium (information medium).

半導体レーザーの出射光の広がりの様子を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the mode of the spreading | diffusion of the emitted light of a semiconductor laser. 光ビームの光量分布のグラフであり、(ａ)はＸ方向の光量分布を示し、(ｂ)はＹ方向の光量分布を示す。It is a graph of the light quantity distribution of a light beam, (a) shows the light quantity distribution of X direction, (b) shows the light quantity distribution of Y direction. 情報媒体上での集光スポットの光量分布のグラフであり、(ａ)は、Ｘ方向の光量分布を示し、(ｂ)は、Ｙ方向の光量分布を示す。It is a graph of the light quantity distribution of the condensing spot on an information medium, (a) shows the light quantity distribution of X direction, (b) shows the light quantity distribution of Y direction. 本発明の実施形態の光ヘッド装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the optical head apparatus of embodiment of this invention. ホログラムレンズのホログラムパターンを表す平面図である。It is a top view showing the hologram pattern of a hologram lens. ホログラムレンズの断面図である。It is sectional drawing of a hologram lens. 情報媒体上での集光スポットの光量分布のグラフである。It is a graph of the light quantity distribution of the condensing spot on an information medium. ２つの焦点での透過光の集光状況を説明するための複合対物レンズの断面図であり、(ａ)は、ホログラムレンズの格子パタ−ン以外にも透過光が透過する場合、(ｂ)はホログラムレンズの格子パタ−ン以内のみに透過光が透過する場合を示す。It is sectional drawing of the compound objective lens for demonstrating the condensing condition of the transmitted light in two focus, (a) is a case where transmitted light permeate | transmits besides the grating | lattice pattern of a hologram lens, (b) Indicates a case where transmitted light is transmitted only within the grating pattern of the hologram lens. 補正ホログラムの作用を説明するための図であり、(ａ)は、補正ホログラムにより外周部での光強度抑制を説明する概略を示し、(ｂ)は、補正ホログラムを示す。It is a figure for demonstrating the effect | action of a correction hologram, (a) shows the outline explaining light intensity suppression in an outer peripheral part by a correction hologram, (b) shows a correction hologram. 補正ホログラムを備える光ヘッド装置の図式的断面図である。It is a schematic sectional view of an optical head device provided with a correction hologram. 補正ホログラムの図式的平面図である。It is a schematic plan view of a correction hologram. Ｙ方向の透過率分布を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability distribution of a Y direction. 補正ホログラムを備えるときの光ビームの光量分布のグラフであり、(ａ)は、Ｘ方向の光量分布を、(ｂ)は、Ｙ方向の光量分布を示す。It is a graph of the light quantity distribution of a light beam when a correction hologram is provided, (a) shows the light quantity distribution in the X direction, and (b) shows the light quantity distribution in the Y direction. 情報媒体上での集光スポットの光量分布のグラフであり、(ａ)は、Ｘ方向の光量分布を、(ｂ)は、Ｙ方向の光量分布を示す。It is a graph of the light quantity distribution of the condensing spot on an information medium, (a) shows the light quantity distribution of X direction, (b) shows the light quantity distribution of Y direction. 補正ホログラムを備えたコリメートレンズの断面図である。It is sectional drawing of the collimating lens provided with the correction hologram. 光ヘッド装置の断面図である。It is sectional drawing of an optical head apparatus. 補正フィルタの平面図である。It is a top view of a correction filter. 補正フィルタの断面図である。It is sectional drawing of a correction filter. 光検出器上での光の様子を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the mode of the light on a photodetector. 複合対物レンズの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a compound objective lens. 複合対物レンズを備えた光ヘッド装置の別の実施形態の断面図である。It is sectional drawing of another embodiment of the optical head apparatus provided with the compound objective lens. 補正フィルタの製造法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of a correction filter. 補正フィルタの別の製造法を示す図である。It is a figure which shows another manufacturing method of a correction filter.

符号の説明Explanation of symbols

２ 放射光源、 ３ 光ビーム、 ４ 対物レンズ、 ５、５１ 情報媒体、 ７１ 光検出器、 ３６ ビームスプリッタ、 １０７ ホログラムレンズ、 １２１ 収束レンズ、 １２２ コリメートレンズ、 １２２１ 補正ホログラム、 １２２５ 補正フィルタ。   2 radiation source, 3 light beam, 4 objective lens, 5, 51 information medium, 71 photodetector, 36 beam splitter, 107 hologram lens, 121 converging lens, 122 collimating lens, 1221 correction hologram, 1225 correction filter.

Claims (4)

第１の厚さの基板を有する第１の情報媒体と、第２の厚さの基板を有する第２の情報媒体に対して情報の記録又は再生を行う光ヘッド装置であり、
光源と、
前記光源から出射される光を受けて、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報記録面上に光を集光させる対物レンズと、
前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体で反射した光を受けて、電気信号に変換する光検出器と、を具備し、
前記対物レンズは、基板を有する情報媒体の情報記録面上に、前記基板を介して光を集光させる対物レンズであって、屈折型レンズと、収差補正作用を持つホログラムレンズとを具備し、
前記ホログラムレンズは、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領域に比して前記対物レンズの光軸に近い第２領域とを含み、
前記ホログラムレンズは前記屈折型レンズの曲率の大きい方の面すなわち曲率半径の小さい方の面に一体形成しており、
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の厚さの基板を有する第１の情報媒体の情報記録面上に、前記第１の厚さの基板を介して集光させ、
前記第２領域を通過した光のみを、第２の厚さの基板を有する第２の情報媒体の情報記録面上に、前記第２の厚さの基板を介して集光させ、
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の厚さの基板を介して光が集光するための開口数は、前記第２の厚さの基板を介して光が集光するための開口数に比して大きく、
前記光源は、非点隔差をもつ半導体レーザーであって、
前記光源から前記対物レンズへと至る光路中に、光強度補正素子を具備し、
前記光強度補正素子は液晶セルによって構成され、前記液晶セルが収差を低減することを特徴とする光ヘッド装置。 An optical head device that records or reproduces information on a first information medium having a substrate having a first thickness and a second information medium having a substrate having a second thickness,
A light source;
An objective lens for receiving light emitted from the light source and condensing the light on the information recording surface of the first information medium or the second information medium;
A photodetector that receives the light reflected by the first information medium or the second information medium and converts it into an electrical signal;
The objective lens is on the information recording surface of the information medium having a substrate, a objective lens for collecting the light through the substrate, comprising a refraction lens, and a hologram lens having an aberration correction action ,
The hologram lens comprises a plurality of regions,
The plurality of regions include a first region and a second region closer to the optical axis of the objective lens than the first region,
The hologram lens is integrally formed on a surface having a larger curvature of the refractive lens, that is, a surface having a smaller radius of curvature,
Both the light that has passed through the first area and the light that has passed through the second area have the first thickness on the information recording surface of the first information medium having the substrate having the first thickness. Condensing through the substrate,
Only the light that has passed through the second region is condensed on the information recording surface of the second information medium having the second thickness substrate through the second thickness substrate,
The first thickness is smaller than the second thickness,
The numerical aperture for the first light through the substrate thickness is collecting light, the light through the second thickness substrate rather large compared to the numerical aperture for focusing the light,
The light source is a semiconductor laser having an astigmatic difference,
In the optical path from the light source to the objective lens, a light intensity correction element is provided,
2. The optical head device according to claim 1, wherein the light intensity correction element includes a liquid crystal cell, and the liquid crystal cell reduces aberration . 前記ホログラムレンズは、同心円状のレリーフ形状からなることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。 The optical head device according to claim 1, wherein the hologram lens has a concentric relief shape. 前記光源から出射される光を、
前記第１の厚さの基板を有する前記第１の情報媒体の情報記録面上に、前記第１の厚さの基板を介して集光させた場合と、
前記第２の厚さの基板を有する前記第２の情報媒体の情報記録面上に、前記第２の厚さの基板を介して集光させた場合と、
いずれの場合も共通の光検出器によって光を受けて電気信号に変換することを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド装置。 The light emitted from the light source,
When the light is condensed on the information recording surface of the first information medium having the substrate having the first thickness through the substrate having the first thickness;
When the light is condensed on the information recording surface of the second information medium having the second thickness substrate through the second thickness substrate;
3. The optical head device according to claim 1, wherein light is received by a common photodetector and converted into an electric signal in any case. 前記第１の厚さの基板を有する前記第１の情報媒体と、前記第２の厚さの基板を有する前記第２の情報媒体に対して情報の記録又は再生を行う請求項１から３のいずれかに記載の光ヘッド装置を用いて、
前記光源から出射した光を、前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報記録面上に集光し、
前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体から反射して戻る光を前記光検出器で受光することによってトラッキングエラー信号を検出し、
前記第１の情報媒体又は前記第２の情報媒体の情報再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。 And the first information medium having a first thickness substrate, claims 1 to 3 for recording or reproducing information for the second of the second information medium having a thick substrate Using any one of the optical head devices,
Condensing the light emitted from the light source on the information recording surface of the first information medium or the second information medium;
A tracking error signal is detected by receiving light reflected from the first information medium or the second information medium by the photodetector;
An optical disc apparatus for reproducing information from the first information medium or the second information medium.

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