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JP2009259387A - Optical head device and optical information recording or reproducing apparatus - Google Patents

Optical head device and optical information recording or reproducing apparatus Download PDF

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JP2009259387A
JP2009259387A JP2009131754A JP2009131754A JP2009259387A JP 2009259387 A JP2009259387 A JP 2009259387A JP 2009131754 A JP2009131754 A JP 2009131754A JP 2009131754 A JP2009131754 A JP 2009131754A JP 2009259387 A JP2009259387 A JP 2009259387A
Authority
JP
Japan
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light
wavelength
objective lens
optical
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009131754A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Katayama
龍一 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2009131754A priority Critical patent/JP2009259387A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical head device and an optical information recording and reproducing apparatus which can record information and reproduce the recorded information at any of optical recording media, such as a next generation optical recording medium, in which the wavelength of the light source is made to be shorter, the numerical aperture of the objective lens is made to be higher, and the thickness of the recording medium is made to be thinner, and conventional recording media of DVD and CD standards. <P>SOLUTION: A light having a wavelength of 405 nm, emitted from optics 1a, is input to an objective lens 4a as a collimated light, and is focused on a disk 5a having a thickness of 0.1 mm. A light having a wavelength of 650 nm, emitted from optics 1b, is input to the objective lens 4a as a diverged light, and is focused on a disk 5b having a thickness of 0.6 mm. A light having a wavelength of 780 nm, emitted from optics 1c, is input to the objective lens 4a as a diverged light, and is focused on a disk 5c having a thickness of 1.2 mm. A spherical aberration, which remains for the light having a wavelength of 650 nm or 780 nm, is decreased by the change of the magnification of the objective lens 4a, further the decreased spherical aberration is decreased by using a wavelength selective filter 3a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板厚さが異なる複数種類の光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置および光学式情報記録または再生装置に関する。 The present invention relates to an optical head device and an optical information recording / reproducing apparatus for performing recording and reproduction on a plurality of types of optical recording media having different substrate thicknesses.

光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の2乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は、光ヘッド装置における光源の波長に比例し、対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、光源の波長が短く対物レンズの開口数が高いほど集光スポットの径は小さくなる。 The recording density in the optical information recording / reproducing apparatus is inversely proportional to the square of the diameter of the focused spot formed on the optical recording medium by the optical head apparatus. That is, the smaller the diameter of the focused spot, the higher the recording density. The diameter of the focused spot is proportional to the wavelength of the light source in the optical head device and inversely proportional to the numerical aperture of the objective lens. That is, as the wavelength of the light source is shorter and the numerical aperture of the objective lens is higher, the diameter of the focused spot becomes smaller.

一方、光記録媒体が対物レンズに対して傾くと、コマ収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。コマ収差は、光源の波長に反比例し、対物レンズの開口数の3乗および光記録媒体の基板厚さに比例する。従って、光記録媒体の基板厚さが同じ場合、光源の波長が短く対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体の傾きのマージンは狭くなる。 On the other hand, when the optical recording medium is tilted with respect to the objective lens, the shape of the focused spot is disturbed by coma aberration, and the recording / reproducing characteristics are deteriorated. The coma aberration is inversely proportional to the wavelength of the light source, and proportional to the cube of the numerical aperture of the objective lens and the substrate thickness of the optical recording medium. Therefore, when the substrate thickness of the optical recording medium is the same, the margin of inclination of the optical recording medium with respect to the recording / reproducing characteristics becomes narrower as the wavelength of the light source is shorter and the numerical aperture of the objective lens is higher.

よって、記録密度を高めるために光源の波長を短く対物レンズの開口数を高くした光学式情報記録再生装置においては、記録再生特性に対する光記録媒体の傾きのマージンを確保するために、光記録媒体の基板厚さを薄くしている。 Therefore, in an optical information recording / reproducing apparatus in which the wavelength of the light source is shortened and the numerical aperture of the objective lens is increased in order to increase the recording density, the optical recording medium is used in order to ensure a margin of inclination of the optical recording medium with respect to the recording / reproducing characteristics. The substrate thickness is reduced.

容量650MBのCD(コンパクトディスク)規格においては光源の波長は780nm、対物レンズの開口数は0.45、ディスクの基板厚さは1.2mmである。容量4.7GBのDVD(ディジタルバーサタイルディスク)規格においては光源の波長は650nm、対物レンズの開口数は0.6、ディスクの基板厚さは0.6mmである。 In the CD (compact disc) standard having a capacity of 650 MB, the wavelength of the light source is 780 nm, the numerical aperture of the objective lens is 0.45, and the substrate thickness of the disc is 1.2 mm. In the DVD (Digital Versatile Disc) standard with a capacity of 4.7 GB, the wavelength of the light source is 650 nm, the numerical aperture of the objective lens is 0.6, and the substrate thickness of the disc is 0.6 mm.

通常の光ヘッド装置は、対物レンズがある基板厚さのディスクに対して球面収差を打ち消すように設計されているため、別の基板厚さのディスクに対して記録や再生を行う場合、球面収差が残留し、正しく記録や再生を行うことができない。そこで、DVD規格のディスクとCD規格のディスクのいずれに対しても記録や再生を行うことができる互換の機能を有する光ヘッド装置が提案されている。 A normal optical head device is designed to cancel spherical aberration for a disk with a substrate thickness with an objective lens. Remains and cannot be recorded or played back correctly. In view of this, an optical head device having a compatible function capable of performing recording and reproduction on both a DVD standard disk and a CD standard disk has been proposed.

DVD規格のディスクとCD規格のディスクとの両方に対して記録や再生を行うことができる従来の光ヘッド装置の第一の例として、特許文献1に記載された光ヘッド装置がある。図24にこの光ヘッド装置の構成を示す。 As a first example of a conventional optical head device that can perform recording and reproduction on both a DVD standard disc and a CD standard disc, there is an optical head device described in Patent Document 1. FIG. 24 shows the configuration of this optical head device.

図24において、光学系1fおよび光学系1gは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器を備えている。光学系1f内の半導体レーザの波長は650nm、光学系1g内の半導体レーザの波長は780nmである。干渉フィルタ2cは、波長650nmの光を透過させ、波長780nmの光を反射させる働きをする。 In FIG. 24, the optical system 1f and the optical system 1g include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1f is 650 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1g is 780 nm. The interference filter 2c functions to transmit light having a wavelength of 650 nm and reflect light having a wavelength of 780 nm.

光学系1f内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2c、波長選択フィルタ3cを透過し、平行光として対物レンズ4bに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4b、波長選択フィルタ3c、干渉フィルタ2cを逆向きに透過し、光学系1f内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1f passes through the interference filter 2c and the wavelength selection filter 3c, enters the objective lens 4b as parallel light, and is collected on the DVD standard disk 5b having a substrate thickness of 0.6 mm. To be lighted. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4b, the wavelength selection filter 3c, and the interference filter 2c in the opposite directions, and is received by the photodetector in the optical system 1f.

また、光学系1g内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2cで反射され、波長選択フィルタ3cを透過し、平行光として対物レンズ4bに入射し、基板厚さ1.2mmのCD規格のディスク5c上に集光される。ディスク5cからの反射光は、対物レンズ4b、波長選択フィルタ3cを逆向きに透過し、干渉フィルタ2cで反射され、光学系1g内の光検出器で受光される。対物レンズ4bは、対物レンズ4bに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1g is reflected by the interference filter 2c, passes through the wavelength selection filter 3c, enters the objective lens 4b as parallel light, and meets the CD standard with a substrate thickness of 1.2 mm. It is condensed on the disk 5c. The reflected light from the disk 5c passes through the objective lens 4b and the wavelength selection filter 3c in the opposite direction, is reflected by the interference filter 2c, and is received by the photodetector in the optical system 1g. The objective lens 4b has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4b passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm.

図25(a)は、波長選択フィルタ3cの平面図、図25(b)は、波長選択フィルタ3cの断面図である。波長選択フィルタ3cは、ガラス基板8c上に同心円状の位相フィルタパタン6bおよび誘電体多層膜7fが形成された構成である。図中に点線で示す対物レンズ4bの有効径を2dとしたとき、位相フィルタパタン6bはこれより小さい直径2eの円形の領域内にのみ形成されている。 FIG. 25A is a plan view of the wavelength selection filter 3c, and FIG. 25B is a cross-sectional view of the wavelength selection filter 3c. The wavelength selection filter 3c has a configuration in which a concentric phase filter pattern 6b and a dielectric multilayer film 7f are formed on a glass substrate 8c. When the effective diameter of the objective lens 4b indicated by a dotted line in the drawing is 2d, the phase filter pattern 6b is formed only in a circular region having a diameter 2e smaller than this.

位相フィルタパタン6bの断面は、図のような4レベルの階段状である。位相フィルタパタン6bの各段の高さは、各段におけるパタンのある部分とない部分を通る光の位相差が波長650nmに対して2π(0と等価)となるように設定されている。このとき、この位相差は、波長780nmに対しては1.67π(−0.33πと等価)となる。 The cross section of the phase filter pattern 6b has a four-level step shape as shown in the figure. The height of each stage of the phase filter pattern 6b is set so that the phase difference of light passing through the part with and without the pattern at each stage is 2π (equivalent to 0) with respect to the wavelength of 650 nm. At this time, this phase difference is 1.67π (equivalent to −0.33π) for a wavelength of 780 nm.

従って、位相フィルタパタン6bは、波長650nmの光に対しては位相分布を変化させず、波長780nmの光に対しては位相分布を変化させる。波長選択フィルタ3cを用いない場合、対物レンズ4bに平行光として入射した波長780nmの光が厚さ1.2mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。これに対し、位相フィルタパタン6bは、波長780nmの光に対する位相分布の変化が残留する球面収差を低減するように設計されている。 Therefore, the phase filter pattern 6b does not change the phase distribution for light with a wavelength of 650 nm, and changes the phase distribution for light with a wavelength of 780 nm. When the wavelength selection filter 3c is not used, spherical aberration remains when light having a wavelength of 780 nm incident as parallel light on the objective lens 4b passes through a substrate having a thickness of 1.2 mm. On the other hand, the phase filter pattern 6b is designed to reduce spherical aberration in which a change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 780 nm remains.

一方、誘電体多層膜7fは、直径2eの円形の領域外にのみ形成されている。誘電体多層膜7fは、波長650nmの光を全て透過させ、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。これと共に、波長650nmに対し、直径2eの円形の領域内を通る光と領域外を通る光との位相差を2πの整数倍に調整する働きをする。すなわち、波長選択フィルタ3cにおいて、波長650nmの光は全て透過し、波長780nmの光は直径2eの円形の領域内では全て透過し、直径2eの円形の領域外では全て反射される。従って、対物レンズ4bの焦点距離をfbとすると、波長650nm、780nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれd/fb、e/fbで与えられる。例えばd/fb=0.6、e/fb=0.45に設定される。 On the other hand, the dielectric multilayer film 7f is formed only outside the circular region having the diameter 2e. The dielectric multilayer film 7f functions to transmit all light having a wavelength of 650 nm and reflect all light having a wavelength of 780 nm. Along with this, it functions to adjust the phase difference between the light passing through the circular region having a diameter of 2e and the light passing through the outside of the region with respect to the wavelength of 650 nm to an integral multiple of 2π. That is, in the wavelength selection filter 3c, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted, all light having a wavelength of 780 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2e, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2e. Therefore, if the focal length of the objective lens 4b is fb, the effective numerical apertures for light with wavelengths of 650 nm and 780 nm are given by d / fb and e / fb, respectively. For example, d / fb = 0.6 and e / fb = 0.45 are set.

DVD規格のディスクとCD規格のディスクとの両方に対して記録や再生を行うことができる従来の光ヘッド装置の第二の例として、特許文献2に記載された光ヘッド装置がある。図26にこの光ヘッド装置の構成を示す。 As a second example of a conventional optical head device that can perform recording and reproduction on both a DVD standard disc and a CD standard disc, there is an optical head device described in Patent Document 2. FIG. 26 shows the configuration of this optical head device.

モジュール27aおよびモジュール27bは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器を備えている。モジュール27a内の半導体レーザの波長は650nm、モジュール27b内の半導体レーザの波長は780nmである。干渉フィルタ2cは、波長650nmの光を透過させ、波長780nmの光を反射させる働きをする。 The modules 27a and 27b include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the module 27a is 650 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the module 27b is 780 nm. The interference filter 2c functions to transmit light having a wavelength of 650 nm and reflect light having a wavelength of 780 nm.

モジュール27a内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2c、コリメータレンズ10d、開口制御素子21cを透過し、平行光として対物レンズ4bに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4b、開口制御素子21c、コリメータレンズ10d、干渉フィルタ2cを逆向きに透過し、モジュール27a内の光検出器で受光される。 Light emitted from the semiconductor laser in the module 27a passes through the interference filter 2c, the collimator lens 10d, and the aperture control element 21c, enters the objective lens 4b as parallel light, and is a DVD standard disk 5b having a substrate thickness of 0.6 mm. Focused on top. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4b, the aperture control element 21c, the collimator lens 10d, and the interference filter 2c in the reverse direction and is received by the photodetector in the module 27a.

また、モジュール27b内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2cで反射され、コリメータレンズ10d、開口制御素子21cを透過し、発散光として対物レンズ4bに入射し、基板厚さ1.2mmのCD規格のディスク5c上に集光される。ディスク5cからの反射光は、対物レンズ4b、開口制御素子21c、コリメータレンズ10dを逆向きに透過し、干渉フィルタ2cで反射され、モジュール27b内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the module 27b is reflected by the interference filter 2c, passes through the collimator lens 10d and the aperture control element 21c, enters the objective lens 4b as diverging light, and has a substrate thickness of 1.2 mm. The light is focused on the CD standard disk 5c. The reflected light from the disk 5c passes through the objective lens 4b, the aperture control element 21c, and the collimator lens 10d in the reverse direction, is reflected by the interference filter 2c, and is received by the photodetector in the module 27b.

対物レンズ4bは、対物レンズ4bに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。対物レンズ4bに平行光として入射した波長780nmの光が厚さ1.2mmの基板を透過する際には球面収差が残留するが、対物レンズ4bに発散光として波長780nmの光を入射させると、対物レンズ4bの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。 The objective lens 4b has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4b passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. Spherical aberration remains when light having a wavelength of 780 nm incident on the objective lens 4b as parallel light passes through a substrate having a thickness of 1.2 mm. However, when light having a wavelength of 780 nm is incident on the objective lens 4b as diverging light, A new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4b, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration.

図27(a)は、開口制御素子21c平面図、図27(b)は、開口制御素子21cの断面図である。開口制御素子21cは、ガラス基板8c上に誘電体多層膜7gおよび位相補償膜28が形成された構成である。図中に点線で示す対物レンズ4bの有効径を2dとしたとき、誘電体多層膜7gは、これより小さい直径2eの円形の領域外にのみ形成されている。誘電体多層膜7gは、波長650nmの光を全て透過させ、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。 FIG. 27A is a plan view of the opening control element 21c, and FIG. 27B is a cross-sectional view of the opening control element 21c. The aperture control element 21c has a configuration in which a dielectric multilayer film 7g and a phase compensation film 28 are formed on a glass substrate 8c. When the effective diameter of the objective lens 4b indicated by a dotted line in the drawing is 2d, the dielectric multilayer film 7g is formed only outside a circular region having a smaller diameter 2e. The dielectric multilayer film 7g functions to transmit all light having a wavelength of 650 nm and reflect all light having a wavelength of 780 nm.

すなわち、開口制御素子21cにおいて、波長650nmの光は、全て透過し、波長780nmの光は、直径2eの円形の領域内では全て透過し、直径2eの円形の領域外では全て反射される。従って、対物レンズ4bの焦点距離をfbとすると、波長650nm、780nmの光に対する実効的な開口数は、それぞれd/fb、e/fbで与えられる。例えば、d/fb=0.6、e/fb=0.45に設定される。 That is, in the aperture control element 21c, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted, and all light having a wavelength of 780 nm is transmitted within a circular area having a diameter of 2e, and is entirely reflected outside a circular area having a diameter of 2e. Therefore, assuming that the focal length of the objective lens 4b is fb, effective numerical apertures for light with wavelengths of 650 nm and 780 nm are given by d / fb and e / fb, respectively. For example, d / fb = 0.6 and e / fb = 0.45 are set.

一方、位相補償膜28は、直径2eの円形の領域内にのみ形成されている。位相補償膜28は、波長650nmに対し、直径2eの円形の領域内を通る光と領域外を通る光との位相差を2πの整数倍に調整する働きをする。 On the other hand, the phase compensation film 28 is formed only in a circular region having a diameter of 2e. The phase compensation film 28 functions to adjust the phase difference between light passing through a circular area having a diameter of 2e and light passing outside the area to an integral multiple of 2π with respect to a wavelength of 650 nm.

特開平10−334504号公報JP 10-334504 A 特開平9−274730号公報JP-A-9-274730

近年、記録密度をさらに高めるために光源の波長をさらに短く対物レンズの開口数をさらに高くし、光記録媒体の基板厚さをさらに薄くした次世代規格が提案されている。例えば、文献「インターナショナル・シンポジウム・オン・オプティカル・メモリー2000、テクニカルダイジェスト、24頁〜25頁」には、光源の波長を405nm、対物レンズの開口数を0.7、ディスクの基板厚さを0.12mmとした容量17GBの次世代規格が提案されている。この場合、次世代規格のディスクと従来のDVD規格のディスクやCD規格のディスクとのいずれに対しても記録や再生を行うことができる互換の機能を有する光ヘッド装置が望まれる。 In recent years, in order to further increase the recording density, a next generation standard has been proposed in which the wavelength of the light source is further shortened, the numerical aperture of the objective lens is further increased, and the substrate thickness of the optical recording medium is further reduced. For example, in the document “International Symposium on Optical Memory 2000, Technical Digest, pages 24 to 25”, the wavelength of the light source is 405 nm, the numerical aperture of the objective lens is 0.7, and the substrate thickness of the disk is 0. A next-generation standard with a capacity of 17 GB and a thickness of 12 mm has been proposed. In this case, there is a demand for an optical head device having a compatible function capable of performing recording and reproduction on both a next-generation standard disk and a conventional DVD standard disk or CD standard disk.

第一の例として、図24に示す従来の光ヘッド装置における波長選択フィルタを、光源の波長405nm、対物レンズの開口数0.7、ディスクの基板厚さ0.1mmの次世代規格と、従来のDVD規格との互換の方法として適用する場合を考える。基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスクに対しては、波長405nmの半導体レーザを用い、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスクに対しては波長650nmの半導体レーザを用いて記録や再生を行う。対物レンズは、対物レンズに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 As a first example, the wavelength selection filter in the conventional optical head device shown in FIG. 24 is a next-generation standard having a light source wavelength of 405 nm, an objective lens numerical aperture of 0.7, and a disk substrate thickness of 0.1 mm. Consider a case where the method is applied as a method compatible with the DVD standard. Recording is performed using a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm for a next-generation standard disk having a substrate thickness of 0.1 mm, and using a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm for a DVD standard disk having a substrate thickness of 0.6 mm. Perform playback. The objective lens has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm.

波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンの断面は、5レベルの階段状である。位相フィルタパタンの各段の高さは、各段におけるパタンのある部分とない部分を通る光の位相差が波長405nmに対して2π(0と等価)となるように設定されている。このとき、この位相差は、波長650nmに対しては1.25π(−0.75πと等価)となる。 The cross section of the phase filter pattern in the wavelength selective filter is a five-level step. The height of each stage of the phase filter pattern is set so that the phase difference of light passing through the part with and without the pattern at each stage is 2π (equivalent to 0) with respect to the wavelength of 405 nm. At this time, this phase difference is 1.25π (equivalent to −0.75π) for a wavelength of 650 nm.

従って、位相フィルタパタンは、波長405nmの光に対しては位相分布を変化させず、波長650nmの光に対しては位相分布を変化させる。波長選択フィルタを用いない場合、対物レンズに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。位相フィルタパタンは、波長650nmの光に対する位相分布の変化が残留する球面収差を低減するように設計されている。図28に位相フィルタパタンの設計結果を示す。左側の列は、対物レンズの焦点距離で規格化した対物レンズへの入射光の高さである。右側の列は、対応する位相フィルタパタンの段数である。 Therefore, the phase filter pattern does not change the phase distribution for light having a wavelength of 405 nm, and changes the phase distribution for light having a wavelength of 650 nm. When the wavelength selection filter is not used, spherical aberration remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. The phase filter pattern is designed to reduce spherical aberration in which a change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm remains. FIG. 28 shows the design result of the phase filter pattern. The column on the left is the height of incident light on the objective lens normalized by the focal length of the objective lens. The right column indicates the number of stages of the corresponding phase filter pattern.

一方、誘電体多層膜は、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光を全て反射させる働きをする。これと共に、波長405nmに対し、円形の領域内を通る光と領域外を通る光との位相差を2πの整数倍に調整する働きをする。すなわち、波長選択フィルタにおいて、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は円形の領域内では全て透過し、円形の領域外では全て反射される。波長405nm、650nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれ例えば0.7、0.6に設定される。 On the other hand, the dielectric multilayer film functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm. At the same time, the wavelength difference of 405 nm functions to adjust the phase difference between the light passing through the circular area and the light passing outside the area to an integral multiple of 2π. That is, in the wavelength selection filter, all light having a wavelength of 405 nm is transmitted, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular area, and is reflected entirely outside the circular area. The effective numerical apertures for light having wavelengths of 405 nm and 650 nm are set to 0.7 and 0.6, for example.

図29に、波長650nmの光に対する波面収差の標準偏差が最小になる最良像面の位置における波面収差の計算結果を示す。図29(a)は、波長選択フィルタを用いない場合である。図29(b)は、波長選択フィルタを用いた場合である。図中の横軸は波面収差、縦軸は対物レンズの焦点距離で規格化した対物レンズへの入射光の高さである。波面収差の標準偏差は、波長選択フィルタを用いることにより0.054λに低減される。この値は、マレシャルの規範として知られている波面収差の標準偏差の許容値である0.07λを下回っている。 FIG. 29 shows a calculation result of the wavefront aberration at the position of the best image plane where the standard deviation of the wavefront aberration with respect to light having a wavelength of 650 nm is minimized. FIG. 29A shows a case where no wavelength selection filter is used. FIG. 29B shows a case where a wavelength selection filter is used. In the figure, the horizontal axis represents wavefront aberration, and the vertical axis represents the height of incident light on the objective lens normalized by the focal length of the objective lens. The standard deviation of the wavefront aberration is reduced to 0.054λ by using a wavelength selective filter. This value is lower than 0.07λ, which is an allowable value of the standard deviation of wavefront aberration, which is known as a Marechal standard.

しかしながら、図28に示すように、位相フィルタパタンを構成する同心円状の領域の数が19と多いため、各領域の幅が狭くなる。対物レンズの焦点距離を例えば2.57mmとすると、最も外側の領域の幅は約7.7μmになる。通常、断面がマルチレベルの階段状の素子は、複数のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィの手法により作製するが、フォトマスクの目合わせには2〜3μmの誤差が存在する。従って、上記のような各領域の幅が狭い位相フィルタパタンを有する波長選択フィルタを所望の精度で作製することは極めて困難である。 However, as shown in FIG. 28, since the number of concentric regions constituting the phase filter pattern is as many as 19, the width of each region is narrowed. If the focal length of the objective lens is 2.57 mm, for example, the width of the outermost region is about 7.7 μm. Normally, a stepped element having a multi-level cross section is manufactured by a photolithography method using a plurality of photomasks, but there is an error of 2 to 3 μm in alignment of the photomasks. Therefore, it is extremely difficult to produce a wavelength selective filter having a phase filter pattern with a narrow width of each region as described above with a desired accuracy.

第二の例として、図26に示す従来の光ヘッド装置における対物レンズの倍率変化を、光源の波長405nm、対物レンズの開口数0.7、ディスクの基板厚さ0.1mmの次世代規格と従来のDVD規格との互換の方法として適用する場合を考える。基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスクに対しては波長405nmの半導体レーザを用い、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスクに対しては波長650nmの半導体レーザを用いて記録や再生を行う。対物レンズは、対物レンズに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 As a second example, the change in magnification of the objective lens in the conventional optical head device shown in FIG. 26 is the next generation standard with a light source wavelength of 405 nm, an objective lens numerical aperture of 0.7, and a disk substrate thickness of 0.1 mm. Consider a case where the method is applied as a method compatible with the conventional DVD standard. Recording and playback using a semiconductor laser with a wavelength of 405 nm for a next-generation standard disk with a substrate thickness of 0.1 mm, and a semiconductor laser with a wavelength of 650 nm for a DVD standard disk with a substrate thickness of 0.6 mm I do. The objective lens has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm.

波長405nmの光は、対物レンズに平行光として入射するため、波長405nmの光に対する対物レンズの倍率は0である。一方、対物レンズに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズに発散光として波長650nmの光を入射させると、対物レンズの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長650nmの光に対する対物レンズの倍率は0.076に設定される。 Since light with a wavelength of 405 nm enters the objective lens as parallel light, the magnification of the objective lens with respect to the light with a wavelength of 405 nm is zero. On the other hand, spherical light remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens is transmitted through a substrate having a thickness of 0.6 mm. When light having a wavelength of 650 nm is made incident on the objective lens as diverging light, new spherical aberration is caused by the change in magnification of the objective lens, and this works in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens with respect to light having a wavelength of 650 nm is set to 0.076.

開口制御素子における誘電体多層膜は、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光を全て反射させる働きをする。すなわち、開口制御素子において、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は円形の領域内では全て透過し、円形の領域外では全て反射される。波長405nm、650nmの光に対する実効的な開口数は、それぞれ例えば0.7、0.6に設定される。一方、位相補償膜は、波長405nmに対し、円形の領域内を通る光と領域外を通る光との位相差を2πの整数倍に調整する働きをする。 The dielectric multilayer film in the aperture control element functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm. That is, in the aperture control element, all light with a wavelength of 405 nm is transmitted, all light with a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular region, and is reflected entirely outside the circular region. Effective numerical apertures for light having wavelengths of 405 nm and 650 nm are set to 0.7 and 0.6, for example. On the other hand, the phase compensation film functions to adjust the phase difference between the light passing through the circular region and the light passing outside the region to an integer multiple of 2π with respect to the wavelength of 405 nm.

図30に、波長650nmの光に対する波面収差の標準偏差が最小になる最良像面の位置における波面収差の計算結果を示す。図中の横軸は波面収差、縦軸は対物レンズの焦点距離で規格化した対物レンズへの入射光の高さである。波面収差の標準偏差は、対物レンズの倍率変化を用いることにより0.095λに低減される。しかしながら、この値は、マレシャルの規範として知られている波面収差の標準偏差の許容値である0.07λを上回っている。 FIG. 30 shows a calculation result of the wavefront aberration at the position of the best image plane where the standard deviation of the wavefront aberration with respect to light having a wavelength of 650 nm is minimized. In the figure, the horizontal axis represents wavefront aberration, and the vertical axis represents the height of incident light on the objective lens normalized by the focal length of the objective lens. The standard deviation of the wavefront aberration is reduced to 0.095λ by using the objective lens magnification change. However, this value exceeds 0.07λ, which is an allowable value of the standard deviation of wavefront aberration, which is known as a Marechal criterion.

図24に示す従来の光ヘッド装置における波長選択フィルタと、図26に示す従来の光ヘッド装置における対物レンズの倍率変化とを組み合わせて、次世代規格と、従来のDVD規格との互換の方法として適用する場合も考えられる。 A combination of the wavelength selection filter in the conventional optical head device shown in FIG. 24 and the magnification change of the objective lens in the conventional optical head device shown in FIG. 26 is used as a method for compatibility with the next generation standard and the conventional DVD standard. The case where it applies is also considered.

しかしながら、波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンは、波長650nmの光に対する位相分布の変化が、対物レンズに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に残留する球面収差を低減するように設計されている。従って、対物レンズに発散光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に残留する球面収差は、波長選択フィルタを用いることにより低減されず、逆に大きくなってしまう。 However, in the phase filter pattern in the wavelength selection filter, the change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm is a spherical surface that remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. Designed to reduce aberrations. Therefore, the spherical aberration that remains when light having a wavelength of 650 nm incident as diverging light on the objective lens passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm is not reduced by using the wavelength selection filter, but becomes larger. .

このように、光源の波長が短く対物レンズの開口数が高くなると、図24に示す従来の光ヘッド装置における波長選択フィルタや図26に示す従来の光ヘッド装置における対物レンズの倍率変化という互換の方法が適用できなくなるという課題がある。 As described above, when the wavelength of the light source is short and the numerical aperture of the objective lens is high, the wavelength selection filter in the conventional optical head device shown in FIG. 24 and the magnification change of the objective lens in the conventional optical head device shown in FIG. There is a problem that the method cannot be applied.

本発明は、基板厚さが異なる複数種類の光記録媒体に対して記録や再生を行うための従来の光ヘッド装置における上記に述べた課題を解決し、記録密度をさらに高めるために光源の波長をさらに短く、対物レンズの開口数をさらに高くし、光記録媒体の基板厚さをさらに薄くした次世代規格の光記録媒体と、従来のDVD規格の光記録媒体やCD規格の光記録媒体とのいずれに対しても記録や再生を行うことができる互換の機能を有する光ヘッド装置および光学式情報記録または再生装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems in a conventional optical head device for performing recording and reproduction on a plurality of types of optical recording media having different substrate thicknesses, and further increases the recording density. Next-generation standard optical recording medium in which the numerical aperture of the objective lens is further increased, the substrate thickness of the optical recording medium is further reduced, and the conventional DVD standard optical recording medium and CD standard optical recording medium It is an object of the present invention to provide an optical head device and an optical information recording or reproducing device having compatible functions capable of recording and reproducing any of the above.

かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、第一の波長の光を出射する第一の光源と、第二の波長の光を出射する第二の光源と、第三の波長の光を出射する第三の光源と、対物レンズと、少なくとも一つの光検出器を有し、往路において前記第一の光源から出射した前記第一の波長の光、前記第二の光源から出射した前記第二の波長の光、および前記第三の光源から出射した前記第三の波長の光を、前記対物レンズを介してそれぞれ第一の種類の光記録媒体、第二の種類の光記録媒体、および第三の種類の光記録媒体へ選択的に導くと共に、復路において前記第一の種類の光記録媒体で反射された前記第一の波長の光の反射光、前記第二の種類の光記録媒体で反射された前記第二の波長の光の反射光、および前記第三の種類の光記録媒体で反射された前記第三の波長の光の反射光を、前記対物レンズを介して前記光検出器へ選択的に導く光学系を備えた光ヘッド装置において、前記第一、第二および第三の波長の光の共通の光路中に、前記第一、第二および第三の波長の光に対して入射光の波長に依存する強度分布の変化を与える波長選択フィルタをさらに有することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the invention described in claim 1 includes a first light source that emits light of a first wavelength, a second light source that emits light of a second wavelength, and a third wavelength. A light source of the first wavelength emitted from the first light source in the forward path, and emitted from the second light source. The second wavelength light and the third wavelength light emitted from the third light source are transmitted through the objective lens through the first type optical recording medium and the second type optical recording, respectively. Selectively guided to the medium and the third type of optical recording medium, and reflected light of the first wavelength reflected by the first type of optical recording medium in the return path; Reflected light of the second wavelength light reflected by the optical recording medium, and the third type of optical recording In the optical head device including an optical system that selectively guides the reflected light of the third wavelength reflected by the medium to the photodetector through the objective lens, the first, second and second And a wavelength selection filter that provides a change in intensity distribution depending on the wavelength of incident light with respect to the light of the first, second, and third wavelengths in a common optical path of light of the three wavelengths. And

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第一、第二および第三の波長がそれぞれ略405nm、略650nmおよび略780nmであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first, second and third wavelengths are approximately 405 nm, approximately 650 nm and approximately 780 nm, respectively.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記第一、第二および第三の種類の光記録媒体の入射面から反射面までの距離が、それぞれ略0.1mm、略0.6mmおよび略1.2mmであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the distance from the incident surface to the reflective surface of the first, second, and third types of optical recording media is approximately 0.1 mm, respectively. It is approximately 0.6 mm and approximately 1.2 mm.

請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、前記波長選択フィルタは、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の外側である第一の領域と、前記円の内側である第二の領域とに少なくとも分割されており、前記第一の領域は、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか一つに対しては入射光の大部分を透過させ、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか別の一つに対しては入射光の大部分を透過させず、前記第二の領域は、前記第一、第二および第三の波長に対して入射光の大部分を透過させ、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか一つに対し、前記第一の領域を透過する光と、前記第二の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the first region according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength selective filter is outside a circle having a diameter smaller than an effective diameter of the objective lens. And a second region that is inside the circle, the first region is incident light for at least one of the first, second, and third wavelengths. Most of the incident light is not transmitted for at least one of the first, second and third wavelengths, and the second region is the first region. Transmitting the majority of incident light for the second and third wavelengths, and transmitting the first region for at least one of the first, second and third wavelengths; The phase difference from the light transmitted through the second region is set to an integer multiple of approximately 2π. And said that you are.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記第一および第二の領域はそれぞれ第一および第二の誘電体多層膜を有し、前記第一の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第二の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数とが、互いに異なることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the first and second regions have first and second dielectric multilayer films, respectively, and each layer in the first dielectric multilayer film. And the thickness or the number of layers of the second dielectric multilayer film are different from each other.

請求項6記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、前記波長選択フィルタは、前記対物レンズの有効径より小さい第一の直径を有する第一の円の外側である第一の領域と、前記第一の円の内側かつ前記第一の直径より小さい第二の直径を有する第二の円の外側である第二の領域と、前記第二の円の内側である第三の領域とに分割されており、前記第一の領域は、前記第一の波長に対しては入射光の大部分を透過させ、前記第二および第三の波長に対しては入射光の大部分を透過させず、前記第二の領域は、前記第一および第二の波長に対しては入射光の大部分を透過させ、前記第三の波長に対しては入射光の大部分を透過させず、前記第三の領域は、前記第一、第二および第三の波長に対して入射光の大部分を透過させ、前記第一の波長に対し、前記第一の領域を透過する光と、前記第二の領域を透過する光と、前記第三の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されており、前記第二の波長に対し、前記第二の領域を透過する光と、前記第三の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the wavelength selective filter is outside a first circle having a first diameter smaller than an effective diameter of the objective lens. A first region that is, a second region that is inside the first circle and outside the second circle having a second diameter smaller than the first diameter, and the inside of the second circle And the first region transmits most of the incident light for the first wavelength, and for the second and third wavelengths. The second region does not transmit most of the incident light, the second region transmits most of the incident light for the first and second wavelengths, and does not transmit the incident light for the third wavelength. Most of the light is not transmitted and the third region transmits most of the incident light for the first, second and third wavelengths. The phase difference between the light transmitted through the first region, the light transmitted through the second region, and the light transmitted through the third region with respect to the first wavelength is an integer of approximately 2π. The phase difference between the light transmitted through the second region and the light transmitted through the third region is set to an integer multiple of approximately 2π with respect to the second wavelength. It is characterized by that.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記第一、第二および第三の領域はそれぞれ第一、第二および第三の誘電体多層膜を有し、前記第一の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第二の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第三の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数とが、互いに異なることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the first, second and third regions have first, second and third dielectric multilayer films, respectively. The thickness or number of layers of each layer in the dielectric multilayer film, the thickness or number of layers of each layer in the second dielectric multilayer film, and the thickness or number of layers of each layer in the third dielectric multilayer film , Different from each other.

請求項8記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の発明において、前記第一の波長の光に対する前記対物レンズの倍率、前記第二の波長の光に対する前記対物レンズの倍率、および前記第三の波長の光に対する前記対物レンズの倍率のうち、少なくともいずれか一つが他の二つと異なることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the magnification of the objective lens with respect to the light of the first wavelength, and the magnification of the objective lens with respect to the light of the second wavelength. At least one of the magnification and the magnification of the objective lens with respect to the light of the third wavelength is different from the other two.

請求項9記載の発明は、少なくとも一つの光源と、対物レンズと、少なくとも一つの光検出器とを有し、往路において前記光源からの出射光を前記対物レンズを介して少なくとも一つの種類の光記録媒体へ導くと共に、復路において前記光記録媒体からの反射光を前記対物レンズを介して前記光検出器へ導く光学系を備えた光ヘッド装置において、 前記光学系は、前記光源から前記光記録媒体までの光路において発生する球面収差を補正することが可能な、前記光路中に設けられた球面収差補正手段と、前記光路において前記球面収差補正手段と前記対物レンズとの光軸ずれにより発生するコマ収差を補正することが可能なコマ収差補正手段とを含むことを特徴とする。 The invention according to claim 9 has at least one light source, an objective lens, and at least one photodetector, and emits light emitted from the light source in the forward path via the objective lens. An optical head device including an optical system that guides the reflected light from the optical recording medium in the return path to the photodetector through the objective lens in a return path, wherein the optical system receives the optical recording from the light source. Spherical aberration correction means provided in the optical path capable of correcting spherical aberration that occurs in the optical path to the medium, and an optical axis shift between the spherical aberration correction means and the objective lens in the optical path. And coma aberration correcting means capable of correcting coma aberration.

請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、前記少なくとも一つの光源は、略405nmの波長の光を出射する光源を含むことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the at least one light source includes a light source that emits light having a wavelength of about 405 nm.

請求項11記載の発明は、請求項9または10記載の発明において、前記少なくとも一つの種類の光記録媒体は、入射面から反射面までの距離が略0.1mmである光記録媒体を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 11 is the invention according to claim 9 or 10, wherein the at least one type of optical recording medium includes an optical recording medium having a distance from the incident surface to the reflecting surface of about 0.1 mm. It is characterized by.

請求項12記載の発明は、請求項9から11のいずれか1項に記載の発明において、前記コマ収差補正手段は前記対物レンズであり、該対物レンズを前記光軸ずれの方向に傾けることにより前記コマ収差が補正されることを特徴とする。 The invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 9 to 11, wherein the coma aberration correcting means is the objective lens, and the objective lens is tilted in the direction of the optical axis deviation. The coma aberration is corrected.

請求項13記載の発明は、請求項9から11のいずれか1項に記載の発明において、前記コマ収差補正手段は前記光路中に設けられた光学素子であり、該光学素子を前記光軸ずれの方向に傾けるかまたは移動させることにより前記コマ収差が補正されることを特徴とする。 The invention according to claim 13 is the invention according to any one of claims 9 to 11, wherein the coma aberration correcting means is an optical element provided in the optical path, and the optical element is offset from the optical axis. The coma aberration is corrected by tilting or moving in the direction of.

請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、前記光学素子は正弦条件を満たさないように設計されたレンズであることを特徴とする。 The invention according to claim 14 is the invention according to claim 13, wherein the optical element is a lens designed so as not to satisfy a sine condition.

請求項15記載の発明は、光学式情報記録または再生装置において、請求項1から8のいずれか1項に記載の光ヘッド装置と、前記第一の波長の光を用いた前記第一の種類の光記録媒体に対する記録または再生、前記第二の波長の光を用いた前記第二の種類の光記録媒体に対する記録または再生、および前記第三の波長の光を用いた前記第三の種類の光記録媒体に対する記録または再生を選択的に行う記録または再生回路とを有することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical information recording or reproducing apparatus, the optical head device according to any one of the first to eighth aspects and the first type using the light of the first wavelength. Recording or reproduction on the optical recording medium, recording or reproduction on the second type optical recording medium using the second wavelength light, and the third type using the third wavelength light. And a recording or reproducing circuit that selectively performs recording or reproduction on an optical recording medium.

請求項16記載の発明は、光学式情報記録または再生装置において、請求項9から14のいずれか1項に記載の光ヘッド装置と、前記光記録媒体に対する記録または再生を行う記録または再生回路とを有することを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an optical information recording or reproducing device, the optical head device according to any one of the ninth to fourteenth aspects, and a recording or reproducing circuit that performs recording or reproducing on the optical recording medium. It is characterized by having.

本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録または再生装置においては、第一の波長の光または第二の波長の光に対し、対物レンズの倍率変化を用いることにより残留する球面収差が低減され、波長選択フィルタを用いることにより対応する対物レンズの倍率におけるこの低減後の球面収差がさらに低減される。波長選択フィルタのみを用いて残留する球面収差を低減する場合、波長選択フィルタで低減すべき球面収差が大きいため、波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンを構成する同心円状の領域の数が多く各領域の幅が狭くなり、波長選択フィルタを所望の精度で作製することは困難である。 In the optical head device and the optical information recording or reproducing device of the present invention, the remaining spherical aberration is reduced by using the magnification change of the objective lens for the first wavelength light or the second wavelength light, By using the wavelength selective filter, the reduced spherical aberration in the magnification of the corresponding objective lens is further reduced. When reducing the remaining spherical aberration using only the wavelength selective filter, the spherical aberration to be reduced by the wavelength selective filter is large, so the number of concentric regions constituting the phase filter pattern in the wavelength selective filter is large. The width becomes narrow, and it is difficult to manufacture the wavelength selective filter with a desired accuracy.

しかしながら、対物レンズの倍率変化を用いて残留する球面収差を低減し、波長選択フィルタを用いてこの低減後の球面収差をさらに低減する場合、波長選択フィルタで低減すべき球面収差が小さいため、波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンを構成する同心円状の領域の数が少なく各領域の幅が広くなり、波長選択フィルタを所望の精度で作製することは容易である。また、対物レンズの倍率変化のみを用いて残留する球面収差を低減する場合、低減後の球面収差は許容値を上回る。しかしながら、対物レンズの倍率変化を用いて残留する球面収差を低減し、波長選択フィルタを用いてこの低減後の球面収差をさらに低減する場合、さらなる低減後の球面収差は許容値を下回る。 However, when reducing the remaining spherical aberration using the magnification change of the objective lens and further reducing this reduced spherical aberration using the wavelength selective filter, the spherical aberration to be reduced by the wavelength selective filter is small. Since the number of concentric regions constituting the phase filter pattern in the selection filter is small and the width of each region is wide, it is easy to manufacture the wavelength selection filter with a desired accuracy. Further, when the remaining spherical aberration is reduced using only the change in magnification of the objective lens, the reduced spherical aberration exceeds the allowable value. However, when the remaining spherical aberration is reduced using the magnification change of the objective lens and the reduced spherical aberration is further reduced using the wavelength selection filter, the further reduced spherical aberration is less than the allowable value.

従って、本発明によれば、記録密度をさらに高めるために光源の波長をさらに短く対物レンズの開口数をさらに高くし、光記録媒体の基板厚さをさらに薄くした次世代規格の光記録媒体と従来のDVD規格の光記録媒体やCD規格の光記録媒体のいずれに対しても記録や再生を行うことができる互換の機能を有する光ヘッド装置および光学式情報記録または再生装置を実現できる。 Therefore, according to the present invention, an optical recording medium of the next generation standard in which the wavelength of the light source is further shortened to further increase the numerical aperture of the objective lens and the substrate thickness of the optical recording medium is further reduced in order to further increase the recording density. It is possible to realize an optical head device and an optical information recording / reproducing apparatus having compatible functions capable of performing recording and reproduction on both conventional DVD standard optical recording media and CD standard optical recording media.

以上の説明から明らかなように、本発明の光ヘッド装置は、第一の波長の光を出射する第一の光源と、第二の波長の光を出射する第二の光源と、光検出器と、波長選択フィルタと、対物レンズと、第一の光源からの出射光を波長選択フィルタおよび対物レンズを介して第一の基板厚さの第一の光記録媒体に導き、第二の光源からの出射光を波長選択フィルタおよび対物レンズを介して第二の基板厚さの第二の光記録媒体に導くと共に、第一および第二の光記録媒体からの反射光を対物レンズおよび波長選択フィルタを介して光検出器に導く光学系を有し、第一の波長の光を用いて第一の光記録媒体に対して記録や再生を行い、第二の波長の光を用いて第二の光記録媒体に対して記録や再生を行う光ヘッド装置であって、第一の波長の光に対する対物レンズの倍率と第二の波長の光に対する対物レンズの倍率が異なると共に、波長選択フィルタは対応する対物レンズの倍率における第一の波長の光または第二の波長の光に対して残留する球面収差を低減するように位相分布を変化させる。 As is apparent from the above description, the optical head device of the present invention includes a first light source that emits light of a first wavelength, a second light source that emits light of a second wavelength, and a photodetector. And the wavelength selective filter, the objective lens, and the light emitted from the first light source are guided to the first optical recording medium having the first substrate thickness through the wavelength selective filter and the objective lens, and from the second light source. Is emitted to the second optical recording medium having the second substrate thickness through the wavelength selection filter and the objective lens, and the reflected light from the first and second optical recording media is guided to the objective lens and the wavelength selection filter. An optical system that leads to a photodetector through the first optical recording medium, performs recording and reproduction with respect to the first optical recording medium using light of the first wavelength, and uses second light with the second wavelength. An optical head device for recording and reproducing with respect to an optical recording medium, for light of a first wavelength The magnification of the objective lens is different from the magnification of the objective lens with respect to the light of the second wavelength, and the wavelength selection filter is a spherical surface remaining for the light of the first wavelength or the light of the second wavelength at the magnification of the corresponding objective lens. The phase distribution is changed so as to reduce the aberration.

また、本発明の光学式情報記録または再生装置は、本発明の光ヘッド装置と、光源への入力信号を生成すると共に光記録媒体からの再生信号を生成する記録再生回路と、入力信号の伝達経路を切り換える切換回路と、光記録媒体の種類に応じて切換回路の動作を制御する制御回路を有する。 The optical information recording / reproducing apparatus of the present invention includes the optical head apparatus of the present invention, a recording / reproducing circuit that generates an input signal to the light source and a reproducing signal from the optical recording medium, and transmission of the input signal. A switching circuit for switching the path and a control circuit for controlling the operation of the switching circuit according to the type of the optical recording medium.

従って、本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録または再生装置の効果は、記録密度をさらに高めるために光源の波長をさらに短く対物レンズの開口数をさらに高くし、光記録媒体の基板厚さをさらに薄くした次世代規格の光記録媒体と、従来のDVD規格の光記録媒体やCD規格の光記録媒体とのいずれに対しても記録や再生を行うことができる互換の機能を有することである。 Therefore, the effects of the optical head device and the optical information recording or reproducing device of the present invention are that the wavelength of the light source is further shortened to further increase the numerical aperture of the objective lens in order to further increase the recording density, and the substrate thickness of the optical recording medium is increased. Has a compatible function that can perform recording and reproduction on both the next-generation standard optical recording medium, which is thinner, and the conventional DVD standard optical recording medium and CD standard optical recording medium. is there.

その理由は、第一の波長の光または第二の波長の光に対し、対物レンズの倍率変化を用いることにより残留する球面収差が低減され、波長選択フィルタを用いることにより対応する対物レンズの倍率におけるこの低減後の球面収差がさらに低減されるためである。 The reason is that the remaining spherical aberration is reduced by using the magnification change of the objective lens with respect to the light of the first wavelength or the light of the second wavelength, and the magnification of the corresponding objective lens by using the wavelength selection filter. This is because the spherical aberration after this reduction is further reduced.

本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に用いる波長選択フィルタを示す図であり、(a)は一方の面から見た平面図、(b)は他方の面から見た平面図、(c)は断面図である。It is a figure which shows the wavelength selection filter used for 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is the top view seen from one surface, (b) is the top view seen from the other surface, (C) is sectional drawing. (a)は本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に用いる波長405nmの光学系の構成を示す図であり、(b)は(a)に示す光学系に備えられた光検出器の構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of the optical system of wavelength 405nm used for 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention, (b) is the photodetector with which the optical system shown to (a) was equipped. FIG. (a)は本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に用いる波長650nmの光学系の構成を示す図であり、(b)は(a)に示す光学系に備えられた光検出器の構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of the optical system of wavelength 650nm used for 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention, (b) is the photodetector with which the optical system shown to (a) was equipped. FIG. 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に用いる波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンの設計結果を示す図である。It is a figure which shows the design result of the phase filter pattern in the wavelength selection filter used for 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態における波長650nmの光に対する波面収差の計算結果を示す図であり、(a)は対物レンズの倍率変化を用いて波長選択フィルタを用いない場合、(b)は対物レンズの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタを用いた場合の図である。It is a figure which shows the calculation result of the wavefront aberration with respect to the light of wavelength 650nm in 1st embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is when not using a wavelength selection filter using the magnification change of an objective lens, (B) is a figure at the time of using a wavelength selective filter further using the magnification change of an objective lens. 本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に用いる波長選択フィルタにおける誘電体多層膜に対する、(a)は透過率の波長依存性の設計結果を示す図、(b)は透過光の位相の波長依存性の設計結果を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a design result of wavelength dependency of transmittance with respect to the dielectric multilayer film in the wavelength selective filter used in the first embodiment of the optical head device of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the design result of wavelength dependency of. 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態に用いる波長選択フィルタを示す図であり、(a)は一方の面から見た平面図、(b)は他方の面から見た平面図、(c)は断面図である。It is a figure which shows the wavelength selection filter used for 2nd embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is the top view seen from one surface, (b) is the top view seen from the other surface, (C) is sectional drawing. (a)は本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態に用いる波長780nmの光学系の構成を示す図であり、(b)は(a)に示す光学系に備えられた光検出器の構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of the optical system of wavelength 780nm used for 2nd embodiment of the optical head apparatus of this invention, (b) is the photodetector with which the optical system shown to (a) was equipped. FIG. 本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態における波長780nmの光に対する波面収差の計算結果を示す図であり、(a)は対物レンズの倍率変化を用いて波長選択フィルタを用いない場合、(b)は対物レンズの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタを用いた場合の図である。It is a figure which shows the calculation result of the wavefront aberration with respect to the light of wavelength 780nm in 2nd embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is when not using a wavelength selection filter using the magnification change of an objective lens, (B) is a figure at the time of using a wavelength selective filter further using the magnification change of an objective lens. 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態に用いる開口制御素子を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the aperture control element used for 3rd embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態に用いる波長650nmの光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system of wavelength 650nm used for 3rd embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態に用いる開口制御素子を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the aperture control element used for 4th embodiment of the optical head apparatus of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態に用いる波長780nmの光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system of wavelength 780nm used for 4th embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 5th Embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 6th Embodiment of the optical head apparatus of this invention. 本発明の光学式情報記録または再生装置の第一の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 1st embodiment of the optical information recording or reproducing | regenerating apparatus of this invention. 本発明の光学式情報記録または再生装置の第二の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd embodiment of the optical information recording or reproducing | regenerating apparatus of this invention. 本発明の光学式情報記録または再生装置の第三の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd embodiment of the optical information recording or reproducing | regenerating apparatus of this invention. 本発明の光学式情報記録または再生装置の第四の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the optical information recording or reproducing | regenerating apparatus of this invention. 従来の光ヘッド装置の第一の例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st example of the conventional optical head apparatus. 従来の光ヘッド装置の第一の例に用いる波長選択フィルタを示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the wavelength selection filter used for the 1st example of the conventional optical head apparatus, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 従来の光ヘッド装置の第二の例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd example of the conventional optical head apparatus. 従来の光ヘッド装置の第二の例に用いる開口制御素子を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。It is a figure which shows the aperture control element used for the 2nd example of the conventional optical head apparatus, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 従来の光ヘッド装置の第一の例に用いる波長選択フィルタを次世代規格と従来のDVD規格の互換の方法として適用する場合の、波長選択フィルタにおける位相フィルタパタンの設計結果を示す図である。It is a figure which shows the design result of the phase filter pattern in a wavelength selection filter in the case of applying the wavelength selection filter used for the 1st example of the conventional optical head apparatus as a compatible method of a next generation standard and the conventional DVD standard. 従来の光ヘッド装置の第一の例に用いる波長選択フィルタを次世代規格と従来のDVD規格の互換の方法として適用する場合の、波長650nmの光に対する波面収差の計算結果を示す図であり、(a)は波長選択フィルタを用いない場合、(b)は波長選択フィルタを用いた場合の図である。It is a figure which shows the calculation result of the wavefront aberration with respect to the light of wavelength 650nm when applying the wavelength selection filter used for the 1st example of the conventional optical head device as a compatible method of the next generation standard and the conventional DVD standard, (A) is a figure when not using a wavelength selection filter, (b) is a figure at the time of using a wavelength selection filter. 従来の光ヘッド装置の第二の例に用いる対物レンズの倍率変化を次世代規格と従来のDVD規格の互換の方法として適用する場合の、波長650nmの光に対する波面収差の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the wavefront aberration with respect to the light of wavelength 650nm when applying the magnification change of the objective lens used for the 2nd example of the conventional optical head apparatus as a compatible method of the next generation standard and the conventional DVD standard. is there.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(光ヘッド装置の第一の実施の形態)図1に本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態を示す。光学系1aおよび光学系1bは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器を備えている。光学系1a内の半導体レーザの波長は405nm、光学系1b内の半導体レーザの波長は650nmである。 (First Embodiment of Optical Head Device) FIG. 1 shows a first embodiment of an optical head device according to the present invention. The optical system 1a and the optical system 1b include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1a is 405 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1b is 650 nm.

干渉フィルタ2aは、波長405nmの光を透過させ、波長650nmの光を反射させる働きをする。光学系1a内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2a、および波長選択フィルタ3aを透過し、平行光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスク5a上に集光される。ディスク5aからの反射光は、対物レンズ4a、波長選択フィルタ3a、および干渉フィルタ2aを逆向きに透過し、光学系1a内の光検出器で受光される。 The interference filter 2a functions to transmit light having a wavelength of 405 nm and reflect light having a wavelength of 650 nm. The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1a passes through the interference filter 2a and the wavelength selection filter 3a, enters the objective lens 4a as parallel light, and is on a next-generation standard disk 5a having a substrate thickness of 0.1 mm. It is condensed to. The reflected light from the disk 5a passes through the objective lens 4a, the wavelength selection filter 3a, and the interference filter 2a in opposite directions, and is received by the photodetector in the optical system 1a.

また、光学系1b内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2aで反射され、波長選択フィルタ3aを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4a、波長選択フィルタ3aを逆向きに透過し、干渉フィルタ2aで反射され、光学系1b内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1b is reflected by the interference filter 2a, passes through the wavelength selection filter 3a, enters the objective lens 4a as diverging light, and meets the DVD standard with a substrate thickness of 0.6 mm. It is condensed on the disk 5b. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4a and the wavelength selection filter 3a in the opposite direction, is reflected by the interference filter 2a, and is received by the photodetector in the optical system 1b.

対物レンズ4aは、対物レンズ4aに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するため、波長405nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0である。 The objective lens 4a has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm. Since light with a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, the magnification of the objective lens 4a with respect to light with a wavelength of 405 nm is zero.

これに対し、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長650nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長650nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は、0.076に設定される。 On the other hand, spherical aberration remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a is transmitted through a substrate having a thickness of 0.6 mm. When light having a wavelength of 650 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 650 nm is set to 0.076.

ここで、物点から対物レンズ4aの所定の高さrに向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθo、対物レンズ4aの所定の高さrから像点に向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθiとすると、対物レンズ4aの倍率は、tanθo/tanθiで与えられる。 Here, the angle formed by the paraxial light beam traveling from the object point toward the predetermined height r of the objective lens 4a with the optical axis of the objective lens 4a is θo, and the paraxial light beam traveling from the predetermined height r of the objective lens 4a toward the image point. Is the angle formed by the optical axis of the objective lens 4a with θi, the magnification of the objective lens 4a is given by tan θo / tan θi.

物点から対物レンズ4aの物体側主点までの距離をlo、対物レンズ4aの像側主点から像点までの距離をliとすると、tanθo=r/lo、tanθi=r/liとなる。波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するためθo=0、lo=∞であり、対物レンズ4aの倍率は0となる。波長650nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限である。このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.076となるように定められる。 If the distance from the object point to the object side principal point of the objective lens 4a is lo and the distance from the image side principal point to the image point of the objective lens 4a is li, tan θo = r / lo and tan θi = r / li are obtained. Since light having a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, θo = 0 and lo = ∞, and the magnification of the objective lens 4a is zero. Since light having a wavelength of 650 nm enters the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. The value of lo at this time, that is, the position of the object point is determined so that the magnification of the objective lens 4a is 0.076.

図2(a)は、波長選択フィルタ3aの一方の面から見た平面図である。図2(b)は、波長選択フィルタ3aの他方の面から見た平面図である。図2(c)は、波長選択フィルタ3aの断面図である。波長選択フィルタ3aには、ガラス基板8a上に同心円状の位相フィルタパタン6aが形成されている。また、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7a、7bが形成されている。波長選択フィルタ3aは、ガラス基板8aの位相フィルタパタン6aが形成されていない面と、ガラス基板8bの誘電体多層膜7a、7bが形成されていない面とが接着剤により貼り合わされた構成である。 FIG. 2A is a plan view seen from one surface of the wavelength selective filter 3a. FIG. 2B is a plan view seen from the other surface of the wavelength selective filter 3a. FIG. 2C is a cross-sectional view of the wavelength selection filter 3a. In the wavelength selection filter 3a, a concentric phase filter pattern 6a is formed on a glass substrate 8a. Further, dielectric multilayer films 7a and 7b are formed on the glass substrate 8b. The wavelength selection filter 3a has a configuration in which the surface of the glass substrate 8a where the phase filter pattern 6a is not formed and the surface of the glass substrate 8b where the dielectric multilayer films 7a and 7b are not formed are bonded together with an adhesive. .

図中に点線で示す対物レンズ4aの有効径を2aとしたとき、位相フィルタパタン6aは、これより小さい直径2bの円形の領域内にのみ形成されている。位相フィルタパタン6aの断面は、図2(c)のような4レベルの階段状である。位相フィルタパタン6aの各段の高さは、各段におけるパタンのある部分とない部分とを通る光の位相差が波長405nmに対して2π(0と等価)となるように設定されている。このとき、この位相差は、波長650nmに対しては1.25π(−0.75πと等価)となる。 When the effective diameter of the objective lens 4a indicated by a dotted line in the drawing is 2a, the phase filter pattern 6a is formed only in a circular region having a diameter 2b smaller than this. The cross section of the phase filter pattern 6a has a four-level step shape as shown in FIG. The height of each stage of the phase filter pattern 6a is set so that the phase difference of the light passing through the part with and without the pattern at each stage is 2π (equivalent to 0) with respect to the wavelength of 405 nm. At this time, this phase difference is 1.25π (equivalent to −0.75π) for a wavelength of 650 nm.

従って、位相フィルタパタン6aは、波長405nmの光に対しては位相分布を変化させず、波長650nmの光に対しては位相分布を変化させる。波長選択フィルタ3aを用いない場合、対物レンズ4aの倍率を0.076に設定することにより、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に残留する球面収差が低減される。位相フィルタパタン6aは、波長650nmの光に対する位相分布の変化が対物レンズ4aの倍率0.076におけるこの低減後の球面収差をさらに低減するように設計されている。 Therefore, the phase filter pattern 6a does not change the phase distribution for light with a wavelength of 405 nm, and changes the phase distribution for light with a wavelength of 650 nm. When the wavelength selection filter 3a is not used, when the magnification of the objective lens 4a is set to 0.076, light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. Residual spherical aberration is reduced. The phase filter pattern 6a is designed such that a change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm further reduces this reduced spherical aberration at the magnification 0.076 of the objective lens 4a.

一方、誘電体多層膜7aは、直径2bの円形の領域内にのみ形成されており、誘電体多層膜7bは、直径2bの円形の領域外にのみ形成されている。誘電体多層膜7aは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させる働きをし、誘電体多層膜7bは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光を全て反射させる働きをする。 On the other hand, the dielectric multilayer film 7a is formed only in a circular area having a diameter of 2b, and the dielectric multilayer film 7b is formed only outside a circular area having a diameter of 2b. The dielectric multilayer film 7a functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm, and the dielectric multilayer film 7b functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm. To do.

また、波長405nmに対し、誘電体多層膜7aを透過する光と誘電体多層膜7bを透過する光との位相差は2πの整数倍に調整されている。すなわち、波長選択フィルタ3aにおいて、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は直径2bの円形の領域内では全て透過し、直径2bの円形の領域外では全て反射される。従って、対物レンズ4aの焦点距離をfaとすると、波長405nm、650nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれa/fa、b/faで与えられる。例えばa/fa=0.7、b/fa=0.6に設定される。 The phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7a and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7b is adjusted to an integral multiple of 2π with respect to the wavelength of 405 nm. That is, in the wavelength selection filter 3a, all light having a wavelength of 405 nm is transmitted, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2b, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2b. Accordingly, if the focal length of the objective lens 4a is fa, the effective numerical apertures for light with wavelengths of 405 nm and 650 nm are given by a / fa and b / fa, respectively. For example, a / fa = 0.7 and b / fa = 0.6 are set.

図3(a)に光学系1aの構成を示す。波長405nmの半導体レーザ9aからの出射光は、コリメータレンズ10aで平行光化される。平行光化された出射光は、偏光ビームスプリッタ11にP偏光として入射してほぼ100%が透過し、1/4波長板12を透過して直線偏光から円偏光に変換されてディスク5aに向かう。 FIG. 3A shows the configuration of the optical system 1a. Light emitted from the semiconductor laser 9a having a wavelength of 405 nm is collimated by the collimator lens 10a. The collimated outgoing light is incident on the polarization beam splitter 11 as P-polarized light and is almost 100% transmitted, passes through the quarter-wave plate 12, is converted from linearly polarized light to circularly polarized light, and travels toward the disk 5a. .

ディスク5aからの反射光は、1/4波長板12を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換される。変換された反射光は、偏光ビームスプリッタ11にS偏光として入射してほぼ100%が反射され、円筒レンズ13a、レンズ14aを透過して光検出器15aで受光される。光検出器15aは、円筒レンズ13a、レンズ14aの2つの焦線の中間に設置されている。 The reflected light from the disk 5a passes through the quarter-wave plate 12 and is converted from circularly polarized light into linearly polarized light whose outgoing path and polarization direction are orthogonal. The converted reflected light is incident on the polarization beam splitter 11 as S-polarized light and is reflected almost 100%, passes through the cylindrical lens 13a and the lens 14a, and is received by the photodetector 15a. The photodetector 15a is installed in the middle of the two focal lines of the cylindrical lens 13a and the lens 14a.

図3(b)に光検出器15aの構成を示す。ディスク5aからの反射光は、4分割された受光部17a〜17d上に光スポット16aを形成する。受光部17a〜17dからの出力をそれぞれV17a〜V17dで表わすと、フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により(V17a+V17d)−(V17b+V17c)の演算から得られる。トラック誤差信号は、公知のプッシュプル法により(V17a+V17b)−(V17c+V17d)の演算から得られる。ディスク5aからのRF信号は、V17a+V17b+V17c+V17dの演算から得られる。 FIG. 3B shows the configuration of the photodetector 15a. The reflected light from the disk 5a forms a light spot 16a on the light receiving portions 17a to 17d divided into four. When the outputs from the light receiving portions 17a to 17d are respectively represented by V17a to V17d, the focus error signal is obtained from the calculation of (V17a + V17d) − (V17b + V17c) by a known astigmatism method. The track error signal is obtained from the calculation of (V17a + V17b) − (V17c + V17d) by a known push-pull method. The RF signal from the disk 5a is obtained from the calculation of V17a + V17b + V17c + V17d.

図4(a)に光学系1bの構成を示す。波長650nmの半導体レーザ9bからの出射光は、コリメータレンズ10bで平行光化され、ハーフミラー18aを約50%が透過し、凹レンズ19aを透過して平行光から発散光に変換されてディスク5bに向かう。 FIG. 4A shows the configuration of the optical system 1b. The light emitted from the semiconductor laser 9b having a wavelength of 650 nm is collimated by the collimator lens 10b, about 50% is transmitted through the half mirror 18a, is transmitted through the concave lens 19a, and is converted from parallel light to divergent light, and is converted to the disk 5b. Head.

ディスク5bからの反射光は、凹レンズ19aを透過して収束光から平行光に変換され、ハーフミラー18aで約50%が反射され、円筒レンズ13b、レンズ14bを透過して光検出器15bで受光される。光検出器15bは、円筒レンズ13b、レンズ14bの2つの焦線の中間に設置されている。 Reflected light from the disk 5b is transmitted from the concave lens 19a to be converted from convergent light to parallel light, approximately 50% is reflected by the half mirror 18a, is transmitted by the cylindrical lens 13b and the lens 14b, and is received by the photodetector 15b. Is done. The photodetector 15b is installed in the middle of the two focal lines of the cylindrical lens 13b and the lens 14b.

図4(b)に光検出器15bの構成を示す。ディスク5bからの反射光は、4分割された受光部17e〜17h上に光スポット16bを形成する。受光部17e〜17hからの出力をそれぞれV17e〜V17hで表わすと、フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により(V17e+V17h)−(V17f+V17g)の演算から得られる。トラック誤差信号は、公知の位相差法によりV17e+V17h、V17f+V17gの位相差から得られる。ディスク5bからのRF信号は、V17e+V17f+V17g+V17hの演算から得られる。 FIG. 4B shows the configuration of the photodetector 15b. The reflected light from the disk 5b forms a light spot 16b on the light receiving portions 17e to 17h divided into four. When the outputs from the light receiving portions 17e to 17h are respectively expressed as V17e to V17h, the focus error signal is obtained from the calculation of (V17e + V17h) − (V17f + V17g) by a known astigmatism method. The track error signal is obtained from the phase difference of V17e + V17h and V17f + V17g by a known phase difference method. The RF signal from the disk 5b is obtained from the calculation of V17e + V17f + V17g + V17h.

図5に波長選択フィルタ3aにおける位相フィルタパタン6aの設計結果を示す。左側の列は、対物レンズ4aの焦点距離で規格化した対物レンズ4aへの入射光の高さである。右側の列は、対応する位相フィルタパタン6aの段数である。 FIG. 5 shows a design result of the phase filter pattern 6a in the wavelength selection filter 3a. The left column indicates the height of the incident light on the objective lens 4a normalized by the focal length of the objective lens 4a. The right column is the number of stages of the corresponding phase filter pattern 6a.

図6に、波長650nmの光に対する波面収差の標準偏差が最小になる最良像面の位置における波面収差の計算結果を示す。図6(a)は、対物レンズ4aの倍率変化を用いて波長選択フィルタ3aを用いない場合である。図6(b)は、対物レンズ4aの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタ3aを用いた場合である。図中の横軸は波面収差、縦軸は対物レンズ4aの焦点距離で規格化した対物レンズ4aへの入射光の高さである。 FIG. 6 shows a calculation result of the wavefront aberration at the position of the best image plane where the standard deviation of the wavefront aberration with respect to light having a wavelength of 650 nm is minimized. FIG. 6A shows a case where the wavelength selection filter 3a is not used by using the magnification change of the objective lens 4a. FIG. 6B shows a case where the wavelength selection filter 3a is further used by using the magnification change of the objective lens 4a. In the figure, the horizontal axis represents wavefront aberration, and the vertical axis represents the height of incident light on the objective lens 4a normalized by the focal length of the objective lens 4a.

波面収差の標準偏差は、対物レンズ4aの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタ3aを用いることにより0.047λに低減される。この値は、マレシャルの規範として知られている波面収差の標準偏差の許容値である0.07λを下回っている。また、図5に示すように、位相フィルタパタン6aを構成する同心円状の領域の数が5と少ないため各領域の幅が広くなる。対物レンズ4aの焦点距離を例えば2.57mmとすると、最も外側の領域の幅は、約59.1μmになる。従って、上記のような各領域の幅が広い位相フィルタパタン6aを有する波長選択フィルタ3aを所望の精度で作製することは極めて容易である。 The standard deviation of the wavefront aberration is reduced to 0.047λ by further using the wavelength selective filter 3a using the magnification change of the objective lens 4a. This value is lower than 0.07λ, which is an allowable value of the standard deviation of wavefront aberration, which is known as a Marechal standard. Further, as shown in FIG. 5, since the number of concentric regions constituting the phase filter pattern 6a is as small as 5, the width of each region is widened. If the focal length of the objective lens 4a is 2.57 mm, for example, the width of the outermost region is about 59.1 μm. Therefore, it is very easy to manufacture the wavelength selective filter 3a having the phase filter pattern 6a having a wide width in each region as described above with a desired accuracy.

波長選択フィルタ3aにおける誘電体多層膜7a、7bは、いずれも例えば二酸化チタンを材質とする高屈折率層と、例えば二酸化シリコンを材質とする低屈折率層とを交互に積層した構成である。図7(a)に誘電体多層膜7a、7bに対する透過率の波長依存性の設計結果、図7(b)に誘電体多層膜7a、7bに対する透過光の位相の波長依存性の設計結果を示す。 Each of the dielectric multilayer films 7a and 7b in the wavelength selective filter 3a has a configuration in which, for example, a high refractive index layer made of titanium dioxide and a low refractive index layer made of silicon dioxide, for example, are alternately stacked. FIG. 7A shows the design result of the wavelength dependence of the transmittance for the dielectric multilayer films 7a and 7b, and FIG. 7B shows the design result of the wavelength dependence of the phase of the transmitted light for the dielectric multilayer films 7a and 7b. Show.

図中の点線、一点鎖線はそれぞれ誘電体多層膜7a、7bに対する設計結果である。図7(a)より、誘電体多層膜7aは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させ、誘電体多層膜7bは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光を全て反射させることがわかる。 The dotted line and the alternate long and short dash line in the figure are design results for the dielectric multilayer films 7a and 7b, respectively. As shown in FIG. 7A, the dielectric multilayer film 7a transmits all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm, and the dielectric multilayer film 7b transmits all light having a wavelength of 405 nm and transmits all light having a wavelength of 650 nm. You can see that it reflects.

また、図7(b)より、波長405nmに対し、誘電体多層膜7a、7bの透過光の位相が一致していることから、透過光の位相差が2πの整数倍に調整されていることがわかる。誘電体多層膜の各層の厚さを厚くすると、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に右側にシフトする。 Further, as shown in FIG. 7B, the phase of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7a and 7b matches the wavelength of 405 nm, so that the phase difference of the transmitted light is adjusted to an integral multiple of 2π. I understand. When the thickness of each layer of the dielectric multilayer film is increased, the wavelength dependence curve of the transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of the phase of the transmitted light shown in FIG. Shift to.

また、各層の厚さを薄くすると、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に左側にシフトする。従って、誘電体多層膜7aに関しては波長405nm、650nmにおける透過率がほぼ100%となる範囲内で各層の厚さを変化させる。誘電体多層膜7bに関しては波長405nmにおける透過率がほぼ100%、波長650nmにおける透過率がほぼ0%となる範囲内で各層の厚さを変化させる。波長405nmにおける誘電体多層膜7a、7bの透過光の位相が一致するように調整する。 Further, when the thickness of each layer is reduced, the wavelength dependence curve of transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of transmitted light phase shown in FIG. 7B are both shifted to the left. . Therefore, regarding the dielectric multilayer film 7a, the thickness of each layer is changed within a range in which the transmittance at wavelengths of 405 nm and 650 nm is approximately 100%. Regarding the dielectric multilayer film 7b, the thickness of each layer is changed within a range in which the transmittance at a wavelength of 405 nm is approximately 100% and the transmittance at a wavelength of 650 nm is approximately 0%. Adjustment is made so that the phases of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7a and 7b at the wavelength of 405 nm coincide.

これらにより、上記の設計が実現できる。波長405nmにおいては一つの誘電体多層膜の透過光の位相を基準にして残り一つの誘電体多層膜の透過光の位相を調整すれば良いので、誘電体多層膜の各層の厚さという一つの自由度があればこの調整は可能である。 As a result, the above design can be realized. At the wavelength of 405 nm, the phase of the transmitted light of the remaining one dielectric multilayer film may be adjusted on the basis of the phase of the transmitted light of one dielectric multilayer film. This adjustment is possible if there is a degree of freedom.

(光ヘッド装置の第二の実施の形態)図8に本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態を示す。光学系1a、光学系1bおよび光学系1cは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器を備えている。光学系1a内の半導体レーザの波長は405nm、光学系1b内の半導体レーザの波長は650nm、光学系1c内の半導体レーザの波長は780nmである。 (Second Embodiment of Optical Head Device) FIG. 8 shows a second embodiment of the optical head device of the present invention. The optical system 1a, the optical system 1b, and the optical system 1c include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1a is 405 nm, the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1b is 650 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1c is 780 nm.

干渉フィルタ2aは、波長405nmの光を透過させ、波長650nmの光を反射させる働きをする。また、干渉フィルタ2bは、波長405nm、650nmの光を透過させ、波長780nmの光を反射させる働きをする。光学系1a内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2a、干渉フィルタ2b、および波長選択フィルタ3bを透過し、平行光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスク5a上に集光される。 The interference filter 2a functions to transmit light having a wavelength of 405 nm and reflect light having a wavelength of 650 nm. The interference filter 2b functions to transmit light having wavelengths of 405 nm and 650 nm and reflect light having a wavelength of 780 nm. The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1a passes through the interference filter 2a, the interference filter 2b, and the wavelength selection filter 3b, enters the objective lens 4a as parallel light, and has a substrate thickness of 0.1 mm. The light is condensed on the disk 5a.

ディスク5aからの反射光は、対物レンズ4a、波長選択フィルタ3b、干渉フィルタ2b、および干渉フィルタ2aを逆向きに透過し、光学系1a内の光検出器で受光される。 The reflected light from the disk 5a passes through the objective lens 4a, the wavelength selection filter 3b, the interference filter 2b, and the interference filter 2a in the reverse direction and is received by the photodetector in the optical system 1a.

また、光学系1b内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2aで反射され、干渉フィルタ2b、波長選択フィルタ3bを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4a、波長選択フィルタ3b、および干渉フィルタ2bを逆向きに透過し、干渉フィルタ2aで反射され、光学系1b内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1b is reflected by the interference filter 2a, passes through the interference filter 2b and the wavelength selection filter 3b, enters the objective lens 4a as divergent light, and has a substrate thickness of 0.6 mm. Are condensed on the DVD standard disk 5b. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4a, the wavelength selection filter 3b, and the interference filter 2b in the opposite directions, is reflected by the interference filter 2a, and is received by the photodetector in the optical system 1b.

さらに、光学系1c内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2bで反射され、波長選択フィルタ3bを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ1.2mmのCD規格のディスク5c上に集光される。ディスク5cからの反射光は、対物レンズ4a、波長選択フィルタ3bを逆向きに透過し、干渉フィルタ2bで反射され、光学系1c内の光検出器で受光される。 Furthermore, the light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1c is reflected by the interference filter 2b, passes through the wavelength selection filter 3b, enters the objective lens 4a as diverging light, and meets the CD standard with a substrate thickness of 1.2 mm. It is condensed on the disk 5c. The reflected light from the disk 5c passes through the objective lens 4a and the wavelength selection filter 3b in the opposite directions, is reflected by the interference filter 2b, and is received by the photodetector in the optical system 1c.

対物レンズ4aは、対物レンズ4aに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 The objective lens 4a has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm.

波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するため、波長405nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0である。これに対し、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長650nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長650nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0.076に設定される。 Since light with a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, the magnification of the objective lens 4a with respect to light with a wavelength of 405 nm is zero. On the other hand, spherical aberration remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a is transmitted through a substrate having a thickness of 0.6 mm. When light having a wavelength of 650 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 650 nm is set to 0.076.

また、対物レンズ4aに平行光として入射した波長780nmの光が厚さ1.2mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長780nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長780nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は、0.096に設定される。 Further, spherical light remains when light having a wavelength of 780 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 1.2 mm. When light having a wavelength of 780 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 780 nm is set to 0.096.

ここで、物点から対物レンズ4aの所定の高さrに向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθo、対物レンズ4aの所定の高さrから像点に向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθiとすると、対物レンズ4aの倍率は、tanθo/tanθiで与えられる。 Here, the angle formed by the paraxial light beam traveling from the object point toward the predetermined height r of the objective lens 4a with the optical axis of the objective lens 4a is θo, and the paraxial light beam traveling from the predetermined height r of the objective lens 4a toward the image point. Is the angle formed by the optical axis of the objective lens 4a with θi, the magnification of the objective lens 4a is given by tan θo / tan θi.

物点から対物レンズ4aの物体側主点までの距離をlo、対物レンズ4aの像側主点から像点までの距離をliとすると、tanθo=r/lo、tanθi=r/liとなる。波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するためθo=0、lo=∞であり、対物レンズ4aの倍率は0となる。 If the distance from the object point to the object side principal point of the objective lens 4a is lo and the distance from the image side principal point to the image point of the objective lens 4a is li, tan θo = r / lo and tan θi = r / li are obtained. Since light having a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, θo = 0 and lo = ∞, and the magnification of the objective lens 4a is zero.

波長650nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限である。このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.076となるように定められる。波長780nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限である。このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.096となるように定められる。 Since light having a wavelength of 650 nm enters the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. The value of lo at this time, that is, the position of the object point is determined so that the magnification of the objective lens 4a is 0.076. Since light having a wavelength of 780 nm is incident on the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. The value of lo at this time, that is, the position of the object point is determined so that the magnification of the objective lens 4a is 0.096.

図9(a)は、波長選択フィルタ3bの一方の面から見た平面図である。図9(b)は、波長選択フィルタ3bの他方の面から見た平面図である。図9(c)は、波長選択フィルタ3bの断面図である。波長選択フィルタ3bには、ガラス基板8a上に同心円状の位相フィルタパタン6aが形成されている。また、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7c、7d、7eが形成されている。波長選択フィルタ3bは、ガラス基板8aの位相フィルタパタン6aが形成されていない面と、ガラス基板8bの誘電体多層膜7c、7d、7eが形成されていない面とが接着剤により貼り合わされた構成である。 FIG. 9A is a plan view seen from one surface of the wavelength selective filter 3b. FIG. 9B is a plan view seen from the other surface of the wavelength selective filter 3b. FIG. 9C is a cross-sectional view of the wavelength selection filter 3b. In the wavelength selection filter 3b, a concentric phase filter pattern 6a is formed on a glass substrate 8a. Further, dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e are formed on the glass substrate 8b. The wavelength selection filter 3b has a configuration in which the surface of the glass substrate 8a where the phase filter pattern 6a is not formed and the surface of the glass substrate 8b where the dielectric multilayer films 7c, 7d and 7e are not formed are bonded together with an adhesive. It is.

図中に点線で示す対物レンズ4aの有効径を2aとしたとき、位相フィルタパタン6aは、これより小さい直径2bの円形の領域内にのみ形成されている。位相フィルタパタン6aの断面は、図9(c)のような4レベルの階段状である。位相フィルタパタン6aの各段の高さは、各段におけるパタンのある部分とない部分とを通る光の位相差が波長405nmに対して2π(0と等価)となるように設定されている。このとき、この位相差は、波長650nm、780nmに対してはそれぞれ1.25π(−0.75πと等価)、1.04π(−0.96πと等価)となる。 When the effective diameter of the objective lens 4a indicated by a dotted line in the drawing is 2a, the phase filter pattern 6a is formed only in a circular region having a diameter 2b smaller than this. The cross section of the phase filter pattern 6a has a four-level step shape as shown in FIG. The height of each stage of the phase filter pattern 6a is set so that the phase difference of the light passing through the part with and without the pattern at each stage is 2π (equivalent to 0) with respect to the wavelength of 405 nm. At this time, this phase difference is 1.25π (equivalent to −0.75π) and 1.04π (equivalent to −0.96π) for wavelengths of 650 nm and 780 nm, respectively.

従って、位相フィルタパタン6aは、波長405nmの光に対しては位相分布を変化させず、波長650nm、780nmの光に対しては位相分布を変化させる。波長選択フィルタ3bを用いない場合、対物レンズ4aの倍率を0.076に設定することにより、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に残留する球面収差が低減される。位相フィルタパタン6aは、波長650nmの光に対する位相分布の変化が対物レンズ4aの倍率0.076におけるこの低減後の球面収差をさらに低減するように設計されている。 Therefore, the phase filter pattern 6a does not change the phase distribution for light with a wavelength of 405 nm, and changes the phase distribution for light with wavelengths of 650 nm and 780 nm. When the wavelength selection filter 3b is not used, when the magnification of the objective lens 4a is set to 0.076, light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. Residual spherical aberration is reduced. The phase filter pattern 6a is designed such that a change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm further reduces this reduced spherical aberration at the magnification 0.076 of the objective lens 4a.

一方、誘電体多層膜7cは、直径2bよりさらに小さい直径2cの円形の領域内にのみ形成されている。誘電体多層膜7dは、直径2cの円形の領域外かつ直径2bの円形の領域内にのみ形成されている。誘電体多層膜7eは、直径2bの円形の領域外にのみ形成されている。誘電体多層膜7cは、波長405nmの光、波長650nmの光、波長780nmの光を全て透過させる働きをする。誘電体多層膜7dは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させ、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。誘電体多層膜7eは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。 On the other hand, the dielectric multilayer film 7c is formed only in a circular region having a diameter 2c smaller than the diameter 2b. The dielectric multilayer film 7d is formed only outside the circular region having the diameter 2c and inside the circular region having the diameter 2b. The dielectric multilayer film 7e is formed only outside the circular region having the diameter 2b. The dielectric multilayer film 7c functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm, light having a wavelength of 650 nm, and light having a wavelength of 780 nm. The dielectric multilayer film 7d functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm and reflect all light having a wavelength of 780 nm. The dielectric multilayer film 7e functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm and light having a wavelength of 780 nm.

また、波長405nmに対し、誘電体多層膜7cを透過する光と誘電体多層膜7dを透過する光と誘電体多層膜7eを透過する光の位相差は2πの整数倍に調整されている。波長650nmに対し、誘電体多層膜7cを透過する光と誘電体多層膜7dを透過する光の位相差は2πの整数倍に調整されている。すなわち、波長選択フィルタ3bにおいて、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は直径2bの円形の領域内では全て透過し、直径2bの円形の領域外では全て反射される。波長780nmの光は、直径2cの円形の領域内では全て透過し、直径2cの円形の領域外では全て反射される。 For the wavelength of 405 nm, the phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7c, the light transmitted through the dielectric multilayer film 7d, and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7e is adjusted to an integral multiple of 2π. For a wavelength of 650 nm, the phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7c and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7d is adjusted to an integral multiple of 2π. That is, in the wavelength selection filter 3b, all light having a wavelength of 405 nm is transmitted, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2b, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2b. All light having a wavelength of 780 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2c, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2c.

従って、対物レンズ4aの焦点距離をfaとすると、波長405nm、650nm、780nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれa/fa、b/fa、c/faで与えられる。例えばa/fa=0.7、b/fa=0.6、c/fa=0.45に設定される。 Therefore, when the focal length of the objective lens 4a is fa, the effective numerical apertures for light with wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm are given by a / fa, b / fa, and c / fa, respectively. For example, a / fa = 0.7, b / fa = 0.6, and c / fa = 0.45 are set.

光学系1aの構成は、図3(a)に示す通りである。光学系1aに備えられた光検出器15aの構成は、図3(b)に示す通りである。また、光学系1bの構成は、図4(a)に示す通りである。光学系1bに備えられた光検出器15bの構成は、図4(b)に示す通りである。 The configuration of the optical system 1a is as shown in FIG. The configuration of the photodetector 15a provided in the optical system 1a is as shown in FIG. The configuration of the optical system 1b is as shown in FIG. The configuration of the photodetector 15b provided in the optical system 1b is as shown in FIG.

図10(a)に光学系1cの構成を示す。波長780nmの半導体レーザ9cからの出射光は、回折光学素子20により0次光、±1次回折光の3つの光に分割される。これらの光は、コリメータレンズ10cで平行光化され、ハーフミラー18bを約50%が透過し、凹レンズ19bを透過して平行光から発散光に変換されてディスク5cに向かう。ディスク5cからの3つの反射光は、凹レンズ19bを透過して収束光から平行光に変換され、ハーフミラー18bで約50%が反射され、円筒レンズ13c、レンズ14cを透過して光検出器15cで受光される。光検出器15cは、円筒レンズ13c、レンズ14cの2つの焦線の中間に設置されている。 FIG. 10A shows the configuration of the optical system 1c. The light emitted from the semiconductor laser 9c having a wavelength of 780 nm is divided into three light beams of 0th order light and ± 1st order diffracted light by the diffractive optical element 20. These lights are collimated by the collimator lens 10c, and about 50% are transmitted through the half mirror 18b, are transmitted through the concave lens 19b, are converted from parallel light into divergent light, and travel toward the disk 5c. The three reflected lights from the disk 5c are transmitted through the concave lens 19b and converted from convergent light into parallel light, about 50% are reflected by the half mirror 18b, and are transmitted through the cylindrical lens 13c and the lens 14c to be detected by the photodetector 15c. Is received. The photodetector 15c is installed in the middle of the two focal lines of the cylindrical lens 13c and the lens 14c.

図10(b)に光検出器15cの構成を示す。ディスク5cからの3つの反射光のうち回折光学素子20からの0次光は、4分割された受光部17i〜17l上に光スポット16cを形成する。回折光学素子20からの+1次回折光は、受光部17m上に光スポット16dを形成する。回折光学素子20からの−1次回折光は受光部17n上に光スポット16eを形成する。 FIG. 10B shows the configuration of the photodetector 15c. Of the three reflected lights from the disk 5c, the zero-order light from the diffractive optical element 20 forms a light spot 16c on the light receiving portions 17i to 17l divided into four. The + 1st order diffracted light from the diffractive optical element 20 forms a light spot 16d on the light receiving portion 17m. The −1st order diffracted light from the diffractive optical element 20 forms a light spot 16e on the light receiving portion 17n.

受光部17i〜17nからの出力をそれぞれV17i〜V17nで表わすと、フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により(V17i+V17l)−(V17j+V17k)の演算から得られる。トラック誤差信号は、公知の3ビーム法によりV17m−V17nの演算から得られる。ディスク5cからのRF信号は、V17i+V17j+V17k+V17lの演算から得られる。 When the outputs from the light receiving portions 17i to 17n are respectively expressed as V17i to V17n, the focus error signal is obtained from the calculation of (V17i + V17l) − (V17j + V17k) by a known astigmatism method. The track error signal is obtained from the calculation of V17m-V17n by a known three beam method. The RF signal from the disk 5c is obtained from the calculation of V17i + V17j + V17k + V171.

波長選択フィルタ3bにおける位相フィルタパタン6aの設計結果は、図5に示す通りである。また、波長650nmの光に対する波面収差の標準偏差が最小になる最良像面の位置における波面収差の計算結果は、図6に示す通りである。 The design result of the phase filter pattern 6a in the wavelength selective filter 3b is as shown in FIG. Further, the calculation result of the wavefront aberration at the position of the best image plane where the standard deviation of the wavefront aberration with respect to light having a wavelength of 650 nm is minimized is as shown in FIG.

図11に、波長780nmの光に対する波面収差の標準偏差が最小になる最良像面の位置における波面収差の計算結果を示す。図11(a)は、対物レンズ4aの倍率変化を用いて波長選択フィルタ3bを用いない場合である。図11(b)は、対物レンズ4aの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタ3bを用いた場合である。図中の横軸は波面収差、縦軸は対物レンズ4aの焦点距離で規格化した対物レンズ4aへの入射光の高さである。 FIG. 11 shows a calculation result of the wavefront aberration at the position of the best image plane where the standard deviation of the wavefront aberration with respect to light having a wavelength of 780 nm is minimized. FIG. 11A shows a case where the wavelength selection filter 3b is not used by using the magnification change of the objective lens 4a. FIG. 11B shows a case where the wavelength selection filter 3b is further used by using the magnification change of the objective lens 4a. In the figure, the horizontal axis represents wavefront aberration, and the vertical axis represents the height of incident light on the objective lens 4a normalized by the focal length of the objective lens 4a.

波面収差の標準偏差は、対物レンズ4aの倍率変化を用いてさらに波長選択フィルタ3bを用いることにより0.021λに低減される。この値は、マレシャルの規範として知られている波面収差の標準偏差の許容値である0.07λを下回っている。また、図5に示すように、位相フィルタパタン6aを構成する同心円状の領域の数が5と少ないため各領域の幅が広くなる。対物レンズ4aの焦点距離を例えば2.57mmとすると、最も外側の領域の幅は約59.1μmになる。従って、上記のような各領域の幅が広い位相フィルタパタン6aを有する波長選択フィルタ3bを所望の精度で作製することは極めて容易である。 The standard deviation of the wavefront aberration is reduced to 0.021λ by using the change in magnification of the objective lens 4a and further using the wavelength selective filter 3b. This value is lower than 0.07λ, which is an allowable value of the standard deviation of wavefront aberration, which is known as a Marechal standard. Further, as shown in FIG. 5, since the number of concentric regions constituting the phase filter pattern 6a is as small as 5, the width of each region is widened. If the focal length of the objective lens 4a is 2.57 mm, for example, the width of the outermost region is about 59.1 μm. Therefore, it is very easy to manufacture the wavelength selective filter 3b having the phase filter pattern 6a having a wide width in each region as described above with a desired accuracy.

波長選択フィルタ3bにおける誘電体多層膜7c、7d、7eは、いずれも例えば二酸化チタンを材質とする高屈折率層と、例えば二酸化シリコンを材質とする低屈折率層とを交互に積層した構成である。図7(a)に誘電体多層膜7c、7d、7eに対する透過率の波長依存性の設計結果、図7(b)に誘電体多層膜7c、7d、7eに対する透過光の位相の波長依存性の設計結果を示す。図中の実線、点線、一点鎖線は、それぞれ誘電体多層膜7c、7d、7eに対する設計結果である。 Each of the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e in the wavelength selection filter 3b has a configuration in which high refractive index layers made of, for example, titanium dioxide and low refractive index layers made of, for example, silicon dioxide are alternately stacked. is there. FIG. 7A shows the wavelength dependence of the transmittance of the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e. FIG. 7B shows the wavelength dependence of the phase of the transmitted light with respect to the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e. The design results are shown. Solid lines, dotted lines, and alternate long and short dash lines in the figure are design results for the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e, respectively.

図7(a)より、誘電体多層膜7cは、波長405nmの光、波長650nmの光、波長780nmの光を全て透過させる。誘電体多層膜7dは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させ、波長780nmの光を全て反射させる。誘電体多層膜7eは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光、波長780nmの光を全て反射させることがわかる。 From FIG. 7A, the dielectric multilayer film 7c transmits all light having a wavelength of 405 nm, light having a wavelength of 650 nm, and light having a wavelength of 780 nm. The dielectric multilayer film 7d transmits all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm and reflects all light having a wavelength of 780 nm. It can be seen that the dielectric multilayer film 7e transmits all light having a wavelength of 405 nm and reflects all light having a wavelength of 650 nm and light having a wavelength of 780 nm.

また、図7(b)より、波長405nmに対し、誘電体多層膜7c、7d、7eの透過光の位相が一致していることから、透過光の位相差が2πの整数倍に調整されていることがわかる。また、波長650nmに対し、誘電体多層膜7c、7dの透過光の位相が一致していることから、透過光の位相差が2πの整数倍に調整されていることがわかる。 Further, from FIG. 7B, the phase of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e is matched to the wavelength of 405 nm, so that the phase difference of the transmitted light is adjusted to an integral multiple of 2π. I understand that. Moreover, since the phase of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7c and 7d is in agreement with the wavelength of 650 nm, it can be seen that the phase difference of the transmitted light is adjusted to an integral multiple of 2π.

誘電体多層膜の各層の厚さを厚くすると、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に右側にシフトする。これに対して、各層の厚さを薄くすると、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に左側にシフトする。 When the thickness of each layer of the dielectric multilayer film is increased, the wavelength dependence curve of the transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of the phase of the transmitted light shown in FIG. Shift to. On the other hand, when the thickness of each layer is reduced, the wavelength dependence curve of the transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of the phase of the transmitted light shown in FIG. Shift to.

また、誘電体多層膜の層数を増やすと、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に傾きが急になる。これに対し、層数を減らすと、図7(a)に示す透過率の波長依存性の曲線、図7(b)に示す透過光の位相の波長依存性の曲線は、共に傾きが緩やかになる。 Further, when the number of layers of the dielectric multilayer film is increased, the wavelength dependence curve of the transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of the phase of the transmitted light shown in FIG. Becomes sudden. On the other hand, when the number of layers is reduced, both the wavelength dependence curve of the transmittance shown in FIG. 7A and the wavelength dependence curve of the phase of the transmitted light shown in FIG. Become.

従って、誘電体多層膜7cに関しては、波長405nm、650nm、780nmにおける透過率がほぼ100%となる範囲内で各層の厚さおよび層数を変化させる。誘電体多層膜7dに関しては、波長405nm、650nmにおける透過率がほぼ100%、波長780nmにおける透過率がほぼ0%となる範囲内で各層の厚さおよび層数を変化させる。誘電体多層膜7eに関しては、波長405nmにおける透過率がほぼ100%、波長650nm、780nmにおける透過率がほぼ0%となる範囲内で各層の厚さおよび層数を変化させる。波長405nmにおける誘電体多層膜7c、7d、7eの透過光の位相が一致し、波長650nmにおける誘電体多層膜7c、7dの透過光の位相が一致するように調整する。 Therefore, regarding the dielectric multilayer film 7c, the thickness and the number of layers are changed within a range in which the transmittance at wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm is approximately 100%. Regarding the dielectric multilayer film 7d, the thickness and the number of layers are changed so that the transmittance at wavelengths of 405 nm and 650 nm is approximately 100% and the transmittance at a wavelength of 780 nm is approximately 0%. Regarding the dielectric multilayer film 7e, the thickness and the number of layers are changed so that the transmittance at a wavelength of 405 nm is approximately 100% and the transmittance at wavelengths of 650 nm and 780 nm is approximately 0%. Adjustment is made so that the phases of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e at the wavelength of 405 nm match and the phases of the transmitted light of the dielectric multilayer films 7c and 7d at the wavelength of 650 nm match.

これらの条件を満足することにより、上記の設計が実現できる。波長405nmにおいては一つの誘電体多層膜の透過光の位相を基準にして残り二つの誘電体多層膜の透過光の位相を調整すれば良い。従って、誘電体多層膜の各層の厚さおよび層数という二つの自由度があればこの調整は可能である。また、波長650nmにおいては一つの誘電体多層膜の透過光の位相を基準にして残り一つの誘電体多層膜の透過光の位相を調整すれば良い。従って、誘電体多層膜の各層の厚さという一つの自由度があればこの調整は可能である。 The above design can be realized by satisfying these conditions. At a wavelength of 405 nm, the phase of the transmitted light of the remaining two dielectric multilayer films may be adjusted based on the phase of the transmitted light of one dielectric multilayer film. Therefore, this adjustment is possible if there are two degrees of freedom, ie, the thickness of each layer and the number of layers of the dielectric multilayer film. Further, at the wavelength of 650 nm, the phase of the transmitted light of the remaining one dielectric multilayer film may be adjusted with reference to the phase of the transmitted light of one dielectric multilayer film. Therefore, this adjustment is possible if there is one degree of freedom of the thickness of each layer of the dielectric multilayer film.

図1、図8に示す実施の形態においては、波長選択フィルタ3a、3bは、対物レンズ4aと共にアクチュエータによりフォーカシング方向、トラッキング方向に駆動される。対物レンズ4aのみがアクチュエータによりフォーカシング方向、トラッキング方向に駆動される場合、波長選択フィルタ3a、3bにおける位相フィルタパタン6aの中心と対物レンズ4aの中心がフォーカシング方向、トラッキング方向にずれる。よって、対物レンズ4aに発散光として入射し位相フィルタパタン6aで位相分布の変化を受ける光に収差が生じることになる。しかしながら、波長選択フィルタ3a、3bが対物レンズ4aと共にアクチュエータによりフォーカシング方向、トラッキング方向に駆動される場合、このような収差は生じない。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 8, the wavelength selection filters 3a and 3b are driven in the focusing direction and the tracking direction by an actuator together with the objective lens 4a. When only the objective lens 4a is driven in the focusing direction and the tracking direction by the actuator, the center of the phase filter pattern 6a in the wavelength selection filters 3a and 3b and the center of the objective lens 4a are shifted in the focusing direction and the tracking direction. Therefore, aberration occurs in light that enters the objective lens 4a as divergent light and undergoes a phase distribution change by the phase filter pattern 6a. However, when the wavelength selection filters 3a and 3b are driven in the focusing direction and the tracking direction by the actuator together with the objective lens 4a, such aberration does not occur.

図1、図8に示す実施の形態においては、波長選択フィルタ3a、3bの法線は、対物レンズ4aの光軸に対して僅かに傾いている。波長選択フィルタ3a、3bの法線が対物レンズ4aの光軸に対して平行な場合、波長選択フィルタ3a、3bで反射された迷光が光学系1a、1b、1cに備えられた光検出器15a、15b、15cに入射し、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号にオフセットが生じる。しかしながら、波長選択フィルタ3a、3bの法線が対物レンズ4aの光軸に対して僅かに傾いている場合、このようなオフセットは生じない。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 8, the normal lines of the wavelength selection filters 3a and 3b are slightly inclined with respect to the optical axis of the objective lens 4a. When the normal lines of the wavelength selection filters 3a, 3b are parallel to the optical axis of the objective lens 4a, the stray light reflected by the wavelength selection filters 3a, 3b is a photodetector 15a provided in the optical systems 1a, 1b, 1c. , 15b, 15c, and offset occurs in the focus error signal and the track error signal. However, such an offset does not occur when the normal lines of the wavelength selection filters 3a and 3b are slightly inclined with respect to the optical axis of the objective lens 4a.

図2に示す波長選択フィルタ3a、図9に示す波長選択フィルタ3bは、ガラス基板8a上に位相フィルタパタン6aが形成され、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7a、7b、7c、7d、7eが形成された構成である。これに対し、位相フィルタパタンがガラスまたはプラスチックの成形により基板と一体で形成された構成も可能である。また、位相フィルタパタンまたは誘電体多層膜が対物レンズ上に形成された構成も可能である。 In the wavelength selection filter 3a shown in FIG. 2 and the wavelength selection filter 3b shown in FIG. 9, the phase filter pattern 6a is formed on the glass substrate 8a, and the dielectric multilayer films 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e are formed on the glass substrate 8b. Is formed. On the other hand, a configuration in which the phase filter pattern is formed integrally with the substrate by molding glass or plastic is also possible. A configuration in which a phase filter pattern or a dielectric multilayer film is formed on the objective lens is also possible.

(光ヘッド装置の第三の実施の形態)図12に本発明の光ヘッド装置の第三の実施の形態を示す。光学系1aおよび光学系1dは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器とを備えている。光学系1a内の半導体レーザの波長は405nm、光学系1d内の半導体レーザの波長は650nmである。干渉フィルタ2aは、波長405nmの光を透過させ、波長650nmの光を反射させる働きをする。 (Third Embodiment of Optical Head Device) FIG. 12 shows a third embodiment of the optical head device of the present invention. The optical system 1a and the optical system 1d include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1a is 405 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1d is 650 nm. The interference filter 2a functions to transmit light having a wavelength of 405 nm and reflect light having a wavelength of 650 nm.

光学系1a内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2a、開口制御素子21aを透過し、平行光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスク5a上に集光される。ディスク5aからの反射光は、対物レンズ4a、開口制御素子21a、干渉フィルタ2aを逆向きに透過し、光学系1a内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1a passes through the interference filter 2a and the aperture control element 21a, enters the objective lens 4a as parallel light, and is incident on the next-generation standard disk 5a having a substrate thickness of 0.1 mm. Focused. The reflected light from the disk 5a passes through the objective lens 4a, the aperture control element 21a, and the interference filter 2a in the reverse direction and is received by the photodetector in the optical system 1a.

また、光学系1d内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2aで反射され、開口制御素子21aを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4a、開口制御素子21aを逆向きに透過し、干渉フィルタ2aで反射され、光学系1d内の光検出器で受光される。対物レンズ4aは、対物レンズ4aに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1d is reflected by the interference filter 2a, passes through the aperture control element 21a, enters the objective lens 4a as diverging light, and meets the DVD standard with a substrate thickness of 0.6 mm. It is condensed on the disk 5b. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4a and the aperture control element 21a in the opposite direction, is reflected by the interference filter 2a, and is received by the photodetector in the optical system 1d. The objective lens 4a has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm.

波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するため、波長405nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0である。これに対し、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長650nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。 Since light with a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, the magnification of the objective lens 4a with respect to light with a wavelength of 405 nm is zero. On the other hand, spherical aberration remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a is transmitted through a substrate having a thickness of 0.6 mm. When light having a wavelength of 650 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration.

波長650nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は、0.076に設定される。ここで、物点から対物レンズ4aの所定の高さrに向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθo、対物レンズ4aの所定の高さrから像点に向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθiとすると、対物レンズ4aの倍率は、tanθo/tanθiで与えられる。物点から対物レンズ4aの物体側主点までの距離をlo、対物レンズ4aの像側主点から像点までの距離をliとすると、tanθo=r/lo、tanθi=r/liとなる。 The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 650 nm is set to 0.076. Here, the angle formed by the paraxial light beam traveling from the object point toward the predetermined height r of the objective lens 4a with the optical axis of the objective lens 4a is θo, and the paraxial light beam traveling from the predetermined height r of the objective lens 4a toward the image point. Is the angle formed by the optical axis of the objective lens 4a with θi, the magnification of the objective lens 4a is given by tan θo / tan θi. If the distance from the object point to the object side principal point of the objective lens 4a is lo and the distance from the image side principal point to the image point of the objective lens 4a is li, tan θo = r / lo and tan θi = r / li are obtained.

波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するためθo=0、lo=∞であり、対物レンズ4aの倍率は、0となる。波長650nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限であり、このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.076となるように定められる。 Since light having a wavelength of 405 nm is incident on the objective lens 4a as parallel light, θo = 0 and lo = ∞, and the magnification of the objective lens 4a is zero. Since light having a wavelength of 650 nm is incident on the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. At this time, the value of lo, that is, the position of the object point, has a magnification of 0.076 for the objective lens 4a. It is determined as follows.

図13(a)は、開口制御素子21aの平面図、図13(b)は、開口制御素子21aの断面図である。開口制御素子21aは、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7a、7bが形成された構成である。図中に点線で示す対物レンズ4aの有効径を2aとしたとき、誘電体多層膜7aは、これより小さい直径2bの円形の領域内にのみ形成されている。誘電体多層膜7bは、直径2bの円形の領域外にのみ形成されている。 FIG. 13A is a plan view of the opening control element 21a, and FIG. 13B is a cross-sectional view of the opening control element 21a. The opening control element 21a has a configuration in which dielectric multilayer films 7a and 7b are formed on a glass substrate 8b. When the effective diameter of the objective lens 4a indicated by a dotted line in the drawing is 2a, the dielectric multilayer film 7a is formed only in a circular region having a diameter 2b smaller than this. The dielectric multilayer film 7b is formed only outside the circular region having the diameter 2b.

誘電体多層膜7aは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させる働きをする。誘電体多層膜7bは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光を全て反射させる働きをする。また、波長405nmに対し、誘電体多層膜7aを透過する光と誘電体多層膜7bを透過する光との位相差は、2πの整数倍に調整されている。すなわち、開口制御素子21aにおいて、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は直径2bの円形の領域内では全て透過し、直径2bの円形の領域外では全て反射される。従って、対物レンズ4aの焦点距離をfaとすると、波長405nm、650nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれa/fa、b/faで与えられる。例えばa/fa=0.7、b/fa=0.6に設定される。 The dielectric multilayer film 7a functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm. The dielectric multilayer film 7b functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm. The phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7a and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7b is adjusted to an integral multiple of 2π with respect to the wavelength of 405 nm. That is, in the aperture control element 21a, all light having a wavelength of 405 nm is transmitted, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2b, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2b. Accordingly, if the focal length of the objective lens 4a is fa, the effective numerical apertures for light with wavelengths of 405 nm and 650 nm are given by a / fa and b / fa, respectively. For example, a / fa = 0.7 and b / fa = 0.6 are set.

光学系1aの構成は、図3(a)に示す通りであり、光学系1aに備えられた光検出器15aの構成は、図3(b)に示す通りである。 The configuration of the optical system 1a is as shown in FIG. 3A, and the configuration of the photodetector 15a provided in the optical system 1a is as shown in FIG. 3B.

図14に光学系1dの構成を示す。波長650nmの半導体レーザ9bからの出射光は、コリメータレンズ10bで平行光化され、ハーフミラー18aを約50%が透過し、球面収差補正素子22a、凹レンズ19aを透過して平行光から発散光に変換されてディスク5bに向かう。ディスク5bからの反射光は、凹レンズ19a、球面収差補正素子22aを透過して収束光から平行光に変換され、ハーフミラー18aで約50%が反射され、円筒レンズ13b、レンズ14bを透過して光検出器15bで受光される。光検出器15bは、円筒レンズ13b、レンズ14bの2つの焦線の中間に設置されている。光学系1dに備えられた光検出器15bの構成は、図4(b)に示す通りである。 FIG. 14 shows the configuration of the optical system 1d. The light emitted from the semiconductor laser 9b having a wavelength of 650 nm is converted into parallel light by the collimator lens 10b, approximately 50% is transmitted through the half mirror 18a, and is transmitted through the spherical aberration correction element 22a and the concave lens 19a to be converted into divergent light from the parallel light. Converted to the disk 5b. Reflected light from the disk 5b is transmitted through the concave lens 19a and the spherical aberration correction element 22a to be converted from convergent light into parallel light, about 50% is reflected by the half mirror 18a, and transmitted through the cylindrical lens 13b and the lens 14b. Light is received by the photodetector 15b. The photodetector 15b is installed in the middle of the two focal lines of the cylindrical lens 13b and the lens 14b. The configuration of the photodetector 15b provided in the optical system 1d is as shown in FIG.

球面収差補正素子22aの一方の面は平面、他方の面は非球面である。球面収差補正素子22aは、波長650nmの光に対して位相分布を変化させる。球面収差補正素子22aを用いない場合、対物レンズ4aの倍率を0.076に設定することにより、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際に残留する球面収差が低減される。球面収差補正素子22aは、波長650nmの光に対する位相分布の変化が対物レンズ4aの倍率0.076におけるこの低減後の球面収差をほぼ完全に補正するように設計されている。なお、球面収差補正素子22aは、凹レンズ19aと一体化することも可能である。 One surface of the spherical aberration correction element 22a is a flat surface, and the other surface is an aspheric surface. The spherical aberration correction element 22a changes the phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm. When the spherical aberration correction element 22a is not used, when the magnification of the objective lens 4a is set to 0.076, light having a wavelength of 650 nm incident on the objective lens 4a as parallel light passes through a substrate having a thickness of 0.6 mm. Spherical aberration remaining in is reduced. The spherical aberration correction element 22a is designed so that a change in phase distribution with respect to light having a wavelength of 650 nm substantially completely corrects the reduced spherical aberration at the magnification 0.076 of the objective lens 4a. The spherical aberration correcting element 22a can be integrated with the concave lens 19a.

開口制御素子21aにおける誘電体多層膜7a、7bは、いずれも例えば二酸化チタンを材質とする高屈折率層と、例えば二酸化シリコンを材質とする低屈折率層とを交互に積層した構成である。誘電体多層膜7a、7bに対する透過率の波長依存性の設計結果は、図7(a)に示す通りである。誘電体多層膜7a、7bに対する透過光の位相の波長依存性の設計結果は、図7(b)に示す通りである。 Each of the dielectric multilayer films 7a and 7b in the opening control element 21a has a configuration in which, for example, a high refractive index layer made of titanium dioxide and a low refractive index layer made of silicon dioxide, for example, are alternately stacked. The design result of the wavelength dependency of the transmittance for the dielectric multilayer films 7a and 7b is as shown in FIG. The design result of the wavelength dependence of the phase of the transmitted light with respect to the dielectric multilayer films 7a and 7b is as shown in FIG. 7B.

(光ヘッド装置の第四の実施の形態)図15に本発明の光ヘッド装置の第四の実施の形態を示す。光学系1a、光学系1dおよび光学系1eは、半導体レーザと、ディスクからの反射光を受光する光検出器とを備えている。光学系1a内の半導体レーザの波長は405nm、光学系1d内の半導体レーザの波長は650nm、光学系1e内の半導体レーザの波長は780nmである。干渉フィルタ2aは、波長405nmの光を透過させ、波長650nmの光を反射させる働きをする。また、干渉フィルタ2bは、波長405nm、650nmの光を透過させ、波長780nmの光を反射させる働きをする。 (Fourth Embodiment of Optical Head Device) FIG. 15 shows a fourth embodiment of the optical head device of the present invention. The optical system 1a, the optical system 1d, and the optical system 1e include a semiconductor laser and a photodetector that receives reflected light from the disk. The wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1a is 405 nm, the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1d is 650 nm, and the wavelength of the semiconductor laser in the optical system 1e is 780 nm. The interference filter 2a functions to transmit light having a wavelength of 405 nm and reflect light having a wavelength of 650 nm. The interference filter 2b functions to transmit light having wavelengths of 405 nm and 650 nm and reflect light having a wavelength of 780 nm.

光学系1a内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2a、干渉フィルタ2b、開口制御素子21bを透過し、平行光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.1mmの次世代規格のディスク5a上に集光される。ディスク5aからの反射光は、対物レンズ4a、開口制御素子21b、干渉フィルタ2b、干渉フィルタ2aを逆向きに透過し、光学系1a内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1a passes through the interference filter 2a, the interference filter 2b, and the aperture control element 21b, enters the objective lens 4a as parallel light, and meets the next-generation standard with a substrate thickness of 0.1 mm. It is condensed on the disk 5a. The reflected light from the disk 5a passes through the objective lens 4a, the aperture control element 21b, the interference filter 2b, and the interference filter 2a in the reverse direction, and is received by the photodetector in the optical system 1a.

また、光学系1d内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2aで反射され、干渉フィルタ2b、開口制御素子21bを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ0.6mmのDVD規格のディスク5b上に集光される。ディスク5bからの反射光は、対物レンズ4a、開口制御素子21b、干渉フィルタ2bを逆向きに透過し、干渉フィルタ2aで反射され、光学系1d内の光検出器で受光される。 The light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1d is reflected by the interference filter 2a, passes through the interference filter 2b and the aperture control element 21b, enters the objective lens 4a as divergent light, and has a substrate thickness of 0.6 mm. Are condensed on the DVD standard disk 5b. The reflected light from the disk 5b passes through the objective lens 4a, the aperture control element 21b, and the interference filter 2b in the reverse direction, is reflected by the interference filter 2a, and is received by the photodetector in the optical system 1d.

さらに、光学系1e内の半導体レーザからの出射光は、干渉フィルタ2bで反射され、開口制御素子21bを透過し、発散光として対物レンズ4aに入射し、基板厚さ1.2mmのCD規格のディスク5c上に集光される。ディスク5cからの反射光は、対物レンズ4a、開口制御素子21bを逆向きに透過し、干渉フィルタ2bで反射され、光学系1e内の光検出器で受光される。対物レンズ4aは、対物レンズ4aに平行光として入射した波長405nmの光が厚さ0.1mmの基板を透過する際に生じる球面収差を打ち消す球面収差を有する。 Furthermore, the light emitted from the semiconductor laser in the optical system 1e is reflected by the interference filter 2b, passes through the aperture control element 21b, enters the objective lens 4a as divergent light, and meets the CD standard with a substrate thickness of 1.2 mm. It is condensed on the disk 5c. The reflected light from the disk 5c passes through the objective lens 4a and the aperture control element 21b in the opposite direction, is reflected by the interference filter 2b, and is received by the photodetector in the optical system 1e. The objective lens 4a has spherical aberration that cancels spherical aberration that occurs when light having a wavelength of 405 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 0.1 mm.

波長405nmの光は、対物レンズ4aに平行光として入射するため、波長405nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は、0である。これに対し、対物レンズ4aに平行光として入射した波長650nmの光が厚さ0.6mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長650nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長650nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0.076に設定される。 Since light with a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, the magnification of the objective lens 4a with respect to light with a wavelength of 405 nm is zero. On the other hand, spherical aberration remains when light having a wavelength of 650 nm incident as parallel light on the objective lens 4a is transmitted through a substrate having a thickness of 0.6 mm. When light having a wavelength of 650 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 650 nm is set to 0.076.

また、対物レンズ4aに平行光として入射した波長780nmの光が厚さ1.2mmの基板を透過する際には球面収差が残留する。対物レンズ4aに発散光として波長780nmの光を入射させると、対物レンズ4aの倍率変化に伴う新たな球面収差が生じ、これが残留する球面収差を低減する方向に働く。波長780nmの光に対する対物レンズ4aの倍率は0.096に設定される。 Further, spherical light remains when light having a wavelength of 780 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 1.2 mm. When light having a wavelength of 780 nm is made incident on the objective lens 4a as diverging light, new spherical aberration is caused by a change in magnification of the objective lens 4a, and this acts in a direction to reduce the remaining spherical aberration. The magnification of the objective lens 4a with respect to light having a wavelength of 780 nm is set to 0.096.

ここで、物点から対物レンズ4aの所定の高さrに向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθo、対物レンズ4aの所定の高さrから像点に向かう近軸光線が対物レンズ4aの光軸となす角をθiとすると、対物レンズ4aの倍率はtanθo/tanθiで与えられる。物点から対物レンズ4aの物体側主点までの距離をlo、対物レンズ4aの像側主点から像点までの距離をliとすると、tanθo=r/lo、tanθi=r/liとなる。波長405nmの光は対物レンズ4aに平行光として入射するためθo=0、lo=∞であり、対物レンズ4aの倍率は、0となる。 Here, the angle formed by the paraxial light beam traveling from the object point toward the predetermined height r of the objective lens 4a with the optical axis of the objective lens 4a is θo, and the paraxial light beam traveling from the predetermined height r of the objective lens 4a toward the image point. Is the angle formed by the optical axis of the objective lens 4a with θi, the magnification of the objective lens 4a is given by tan θo / tan θi. If the distance from the object point to the object side principal point of the objective lens 4a is lo and the distance from the image side principal point to the image point of the objective lens 4a is li, tan θo = r / lo and tan θi = r / li are obtained. Since light having a wavelength of 405 nm enters the objective lens 4a as parallel light, θo = 0 and lo = ∞, and the magnification of the objective lens 4a is zero.

波長650nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限であり、このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.076となるように定められる。波長780nmの光は、対物レンズ4aに発散光として入射するためθo≠0、loは有限であり、このときのloの値すなわち物点の位置は、対物レンズ4aの倍率が0.096となるように定められる。 Since light having a wavelength of 650 nm is incident on the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. At this time, the value of lo, that is, the position of the object point, has a magnification of 0.076 for the objective lens 4a. It is determined as follows. Since light having a wavelength of 780 nm is incident on the objective lens 4a as diverging light, θo ≠ 0 and lo are finite. At this time, the value of lo, that is, the position of the object point, has a magnification of 0.096 for the objective lens 4a. It is determined as follows.

図16(a)は、開口制御素子21bの平面図である。図16(b)は、開口制御素子21bの断面図である。開口制御素子21bは、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7c、7d、7eが形成された構成である。図中に点線で示す対物レンズ4aの有効径を2aとしたとき、誘電体多層膜7cは、これより小さい直径2bよりさらに小さい直径2cの円形の領域内にのみ形成されている。誘電体多層膜7dは、直径2cの円形の領域外かつ直径2bの円形の領域内にのみ形成されている。誘電体多層膜7eは、直径2bの円形の領域外にのみ形成されている。 FIG. 16A is a plan view of the aperture control element 21b. FIG. 16B is a cross-sectional view of the opening control element 21b. The opening control element 21b has a configuration in which dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e are formed on a glass substrate 8b. When the effective diameter of the objective lens 4a indicated by a dotted line in the drawing is 2a, the dielectric multilayer film 7c is formed only in a circular region having a diameter 2c smaller than the smaller diameter 2b. The dielectric multilayer film 7d is formed only outside the circular region having the diameter 2c and inside the circular region having the diameter 2b. The dielectric multilayer film 7e is formed only outside the circular region having the diameter 2b.

誘電体多層膜7cは、波長405nmの光、波長650nmの光、波長780nmの光を全て透過させる働きをする。誘電体多層膜7dは、波長405nmの光、波長650nmの光を全て透過させ、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。誘電体多層膜7eは、波長405nmの光を全て透過させ、波長650nmの光、波長780nmの光を全て反射させる働きをする。また、波長405nmに対し、誘電体多層膜7cを透過する光と誘電体多層膜7dを透過する光と誘電体多層膜7eを透過する光との位相差は2πの整数倍に調整されている。波長650nmに対し、誘電体多層膜7cを透過する光と誘電体多層膜7dを透過する光との位相差は2πの整数倍に調整されている。 The dielectric multilayer film 7c functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm, light having a wavelength of 650 nm, and light having a wavelength of 780 nm. The dielectric multilayer film 7d functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and light having a wavelength of 650 nm and reflect all light having a wavelength of 780 nm. The dielectric multilayer film 7e functions to transmit all light having a wavelength of 405 nm and reflect all light having a wavelength of 650 nm and light having a wavelength of 780 nm. Further, with respect to the wavelength of 405 nm, the phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7c, the light transmitted through the dielectric multilayer film 7d, and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7e is adjusted to an integral multiple of 2π. . For a wavelength of 650 nm, the phase difference between the light transmitted through the dielectric multilayer film 7c and the light transmitted through the dielectric multilayer film 7d is adjusted to an integral multiple of 2π.

すなわち、開口制御素子21bにおいて、波長405nmの光は全て透過し、波長650nmの光は直径2bの円形の領域内では全て透過し、直径2bの円形の領域外では全て反射される。波長780nmの光は直径2cの円形の領域内では全て透過し、直径2cの円形の領域外では全て反射される。従って、対物レンズ4aの焦点距離をfaとすると、波長405nm、650nm、780nmの光に対する実効的な開口数はそれぞれa/fa、b/fa、c/faで与えられる。例えばa/fa=0.7、b/fa=0.6、c/fa=0.45に設定される。 That is, in the aperture control element 21b, all light having a wavelength of 405 nm is transmitted, all light having a wavelength of 650 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2b, and all light is reflected outside the circular region having a diameter of 2b. All of the light having a wavelength of 780 nm is transmitted within a circular region having a diameter of 2c, and is entirely reflected outside the circular region having a diameter of 2c. Therefore, when the focal length of the objective lens 4a is fa, the effective numerical apertures for light with wavelengths of 405 nm, 650 nm, and 780 nm are given by a / fa, b / fa, and c / fa, respectively. For example, a / fa = 0.7, b / fa = 0.6, and c / fa = 0.45 are set.

光学系1aの構成は、図3(a)に示す通りであり、光学系1aに備えられた光検出器15aの構成は、図3(b)に示す通りである。また、光学系1dの構成は、図14に示す通りであり、光学系1dに備えられた光検出器15bの構成は、図4(b)に示す通りである。 The configuration of the optical system 1a is as shown in FIG. 3A, and the configuration of the photodetector 15a provided in the optical system 1a is as shown in FIG. 3B. The configuration of the optical system 1d is as shown in FIG. 14, and the configuration of the photodetector 15b provided in the optical system 1d is as shown in FIG. 4B.

図17に光学系1eの構成を示す。波長780nmの半導体レーザ9cからの出射光は、回折光学素子20により0次光、±1次回折光の3つの光に分割される。これらの光は、コリメータレンズ10cで平行光化され、ハーフミラー18bを約50%が透過し、球面収差補正素子22b、凹レンズ19bを透過して平行光から発散光に変換されてディスク5cに向かう。ディスク5cからの3つの反射光は、凹レンズ19b、球面収差補正素子22bを透過して収束光から平行光に変換され、ハーフミラー18bで約50%が反射され、円筒レンズ13c、レンズ14cを透過して光検出器15cで受光される。光検出器15cは、円筒レンズ13c、レンズ14cの2つの焦線の中間に設置されている。光学系1eに備えられた光検出器15cの構成は、図10(b)に示す通りである。 FIG. 17 shows the configuration of the optical system 1e. The light emitted from the semiconductor laser 9c having a wavelength of 780 nm is divided into three light beams of 0th order light and ± 1st order diffracted light by the diffractive optical element 20. These lights are collimated by the collimator lens 10c, and about 50% are transmitted through the half mirror 18b, and are transmitted through the spherical aberration correction element 22b and the concave lens 19b to be converted from parallel light into divergent light, and travel toward the disk 5c. . The three reflected lights from the disk 5c are transmitted through the concave lens 19b and the spherical aberration correction element 22b and converted from convergent light to parallel light, and about 50% are reflected by the half mirror 18b, and transmitted through the cylindrical lens 13c and the lens 14c. Then, the light is received by the photodetector 15c. The photodetector 15c is installed in the middle of the two focal lines of the cylindrical lens 13c and the lens 14c. The configuration of the photodetector 15c provided in the optical system 1e is as shown in FIG.

球面収差補正素子22bの一方の面は平面、他方の面は非球面である。球面収差補正素子22bは、波長780nmの光に対して位相分布を変化させる。球面収差補正素子22bを用いない場合、対物レンズ4aの倍率を0.096に設定することにより、対物レンズ4aに平行光として入射した波長780nmの光が厚さ1.2mmの基板を透過する際に残留する球面収差が低減される。球面収差補正素子22bは、波長780nmの光に対する位相分布の変化が対物レンズ4aの倍率0.096におけるこの低減後の球面収差をほぼ完全に補正するように設計されている。なお、球面収差補正素子22bは凹レンズ19bと一体化することも可能である。 One surface of the spherical aberration correction element 22b is a flat surface, and the other surface is an aspheric surface. The spherical aberration correction element 22b changes the phase distribution with respect to light having a wavelength of 780 nm. When the spherical aberration correction element 22b is not used, when the magnification of the objective lens 4a is set to 0.096, light having a wavelength of 780 nm incident as parallel light on the objective lens 4a passes through a substrate having a thickness of 1.2 mm. Spherical aberration remaining in is reduced. The spherical aberration correction element 22b is designed so that a change in phase distribution for light having a wavelength of 780 nm corrects this reduced spherical aberration at the magnification 0.096 of the objective lens 4a almost completely. Note that the spherical aberration correction element 22b can be integrated with the concave lens 19b.

開口制御素子21bにおける誘電体多層膜7c、7d、7eは、いずれも例えば二酸化チタンを材質とする高屈折率層と例えば二酸化シリコンを材質とする低屈折率層とを交互に積層した構成である。誘電体多層膜7c、7d、7eに対する透過率の波長依存性の設計結果は、図7(a)に示す通りであり、誘電体多層膜7c、7d、7eに対する透過光の位相の波長依存性の設計結果は、図7(b)に示す通りである。 Each of the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e in the aperture control element 21b has a configuration in which high refractive index layers made of, for example, titanium dioxide and low refractive index layers made of, for example, silicon dioxide are alternately stacked. . The design result of the wavelength dependence of the transmittance for the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e is as shown in FIG. 7A, and the wavelength dependence of the phase of the transmitted light with respect to the dielectric multilayer films 7c, 7d, and 7e. The design result is as shown in FIG.

図12、図15に示す実施の形態においては、対物レンズ4aがアクチュエータによりトラッキング方向に駆動されると、球面収差補正素子22a、22bの中心と対物レンズ4aの中心がトラッキング方向にずれるため、球面収差補正素子22a、22bで位相分布の変化を受け、対物レンズ4aに発散光として入射する光にコマ収差が生じる。 In the embodiment shown in FIGS. 12 and 15, when the objective lens 4a is driven in the tracking direction by the actuator, the centers of the spherical aberration correction elements 22a and 22b and the center of the objective lens 4a are shifted in the tracking direction. The aberration correction elements 22a and 22b receive a change in phase distribution, and coma aberration occurs in the light incident on the objective lens 4a as divergent light.

しかしながら、このコマ収差は、対物レンズ4aを図示しないアクチュエータによりディスク5a、5b、5cのラジアル方向に傾けることで補正することができる。対物レンズ4aをディスク5a、5b、5cのラジアル方向に傾けるとコマ収差が生じる。そこで、対物レンズ4aのラジアル方向の傾きを調整して対物レンズ4aと球面収差補正素子22a、22bの中心ずれに起因するコマ収差を相殺するコマ収差を対物レンズ4aで発生させることにより、対物レンズ4aと球面収差補正素子22a、22bの中心ずれに起因するコマ収差が補正される。 However, this coma aberration can be corrected by tilting the objective lens 4a in the radial direction of the disks 5a, 5b, and 5c by an actuator (not shown). When the objective lens 4a is tilted in the radial direction of the disks 5a, 5b, and 5c, coma aberration occurs. Therefore, the objective lens 4a generates a coma aberration that cancels the coma aberration caused by the center deviation between the objective lens 4a and the spherical aberration correction elements 22a and 22b by adjusting the inclination of the objective lens 4a in the radial direction. The coma aberration caused by the center deviation between 4a and the spherical aberration correction elements 22a and 22b is corrected.

(光ヘッド装置の第五、六の実施の形態)図18に本発明の光ヘッド装置の第五の実施の形態を示す。本実施の形態は、図12に示す実施の形態における干渉フィルタ2aと開口制御素子21aとの間に、リレーレンズ23a、23bが設けられた構成である。また、図19に本発明の光ヘッド装置の第六の実施の形態を示す。本実施の形態は、図15に示す実施の形態における干渉フィルタ2bと開口制御素子21bとの間に、リレーレンズ23a、23bが設けられた構成である。 (Fifth and Sixth Embodiments of Optical Head Device) FIG. 18 shows a fifth embodiment of the optical head device of the present invention. In the present embodiment, relay lenses 23a and 23b are provided between the interference filter 2a and the aperture control element 21a in the embodiment shown in FIG. FIG. 19 shows a sixth embodiment of the optical head apparatus of the present invention. In the present embodiment, relay lenses 23a and 23b are provided between the interference filter 2b and the aperture control element 21b in the embodiment shown in FIG.

一般に、ディスクの基板の厚さが設計値からずれると、基板厚ずれに起因する球面収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。この球面収差は、光源の波長に反比例し、対物レンズの開口数の4乗に比例するため、光源の波長が短く対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対するディスクの基板厚ずれのマージンは狭くなる。光源である半導体レーザ9aの波長が405nm、対物レンズ4aの開口数が0.7の場合、このマージンは十分ではないため、ディスク5aの基板厚ずれを補正することが必要である。 In general, when the thickness of the substrate of the disc deviates from the design value, the shape of the focused spot is disturbed by spherical aberration caused by the substrate thickness deviation, and the recording / reproducing characteristics deteriorate. This spherical aberration is inversely proportional to the wavelength of the light source and proportional to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens. Therefore, the shorter the wavelength of the light source and the higher the numerical aperture of the objective lens, the more the margin of disc substrate thickness deviation with respect to the recording / reproducing characteristics. Narrow. When the wavelength of the semiconductor laser 9a as the light source is 405 nm and the numerical aperture of the objective lens 4a is 0.7, this margin is not sufficient, so that it is necessary to correct the substrate thickness deviation of the disk 5a.

リレーレンズ23a、23bのどちらか一方を図示しないアクチュエータにより光軸方向に移動させると、対物レンズ4aにおける倍率が変化し、球面収差が変化する。そこで、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方の光軸方向の位置を調整してディスク5aの基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差を対物レンズ4aで発生させることにより、ディスク5aの基板厚ずれが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。 When either one of the relay lenses 23a and 23b is moved in the optical axis direction by an actuator (not shown), the magnification of the objective lens 4a changes and the spherical aberration changes. Therefore, by adjusting the position of one of the relay lenses 23a and 23b in the optical axis direction and generating spherical aberration in the objective lens 4a that cancels out the spherical aberration caused by the substrate thickness deviation of the disk 5a, the objective lens 4a generates the spherical aberration. The substrate thickness deviation is corrected, and the adverse effect on the recording / reproducing characteristics is eliminated.

図18、図19に示す実施の形態においては、対物レンズ4aがアクチュエータによりトラッキング方向に駆動されると、球面収差補正素子22a、22bの中心と対物レンズ4aの中心がトラッキング方向にずれるため、球面収差補正素子22a、22bで位相分布の変化を受け対物レンズ4aに発散光として入射する光にコマ収差が生じる。 In the embodiment shown in FIGS. 18 and 19, when the objective lens 4a is driven in the tracking direction by the actuator, the centers of the spherical aberration correction elements 22a and 22b and the center of the objective lens 4a are shifted in the tracking direction. The aberration correction elements 22a and 22b change the phase distribution, and coma aberration occurs in the light that enters the objective lens 4a as divergent light.

しかしながら、このコマ収差は、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方を図示しないアクチュエータによりディスク5a、5b、5cのラジアル方向に傾けるか移動させることで補正することができる。この場合、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方は、正弦条件を満たさないように設計される。リレーレンズ23a、23bの両方が正弦条件を満たす場合、これをディスク5a、5b、5cのラジアル方向に傾けるか移動させてもコマ収差は生じない。これに対し、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方が正弦条件を満たさない場合、これをディスク5a、5b、5cのラジアル方向に傾けるか移動させるとコマ収差が生じる。 However, this coma aberration can be corrected by tilting or moving one of the relay lenses 23a, 23b in the radial direction of the disks 5a, 5b, 5c by an actuator (not shown). In this case, one of the relay lenses 23a and 23b is designed so as not to satisfy the sine condition. When both of the relay lenses 23a and 23b satisfy the sine condition, coma aberration does not occur even if they are tilted or moved in the radial direction of the disks 5a, 5b, and 5c. On the other hand, when either one of the relay lenses 23a and 23b does not satisfy the sine condition, coma aberration occurs when this is tilted or moved in the radial direction of the disks 5a, 5b, and 5c.

そこで、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方のラジアル方向の傾きまたは位置を調整して対物レンズ4aと球面収差補正素子22a、22bとの中心ずれに起因するコマ収差を相殺するコマ収差をリレーレンズ23a、23bのどちらか一方で発生させることにより、対物レンズ4aと球面収差補正素子22a、22bとの中心ずれに起因するコマ収差が補正される。 Accordingly, the coma aberration that cancels the coma aberration caused by the center deviation between the objective lens 4a and the spherical aberration correction elements 22a and 22b by adjusting the radial inclination or position of one of the relay lenses 23a and 23b is determined as the relay lens. By generating either one of 23a and 23b, the coma aberration caused by the center deviation between the objective lens 4a and the spherical aberration correcting elements 22a and 22b is corrected.

図12、図15、図18、図19に示す実施の形態においては、開口制御素子21a、21bは、対物レンズ4aと共にアクチュエータによりトラッキング方向に駆動される。対物レンズ4aのみがアクチュエータによりトラッキング方向に駆動される場合、開口制御素子21a、21bにおける誘電体多層膜7a、7b、7c、7d、7eの中心と対物レンズ4aの中心とがトラッキング方向にずれる。従って、往路において開口制御素子21a、21bを透過した波長650nm、780nmの光は、復路において開口制御素子21a、21bで一部反射され、波長650nm、780nmの光に対する実効的な開口数が低下する。 In the embodiments shown in FIGS. 12, 15, 18, and 19, the aperture control elements 21a and 21b are driven in the tracking direction by the actuator together with the objective lens 4a. When only the objective lens 4a is driven in the tracking direction by the actuator, the centers of the dielectric multilayer films 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e in the aperture control elements 21a and 21b and the center of the objective lens 4a are shifted in the tracking direction. Accordingly, light having wavelengths of 650 nm and 780 nm transmitted through the aperture control elements 21a and 21b in the forward path is partially reflected by the aperture control elements 21a and 21b in the return path, and the effective numerical aperture for light having the wavelengths of 650 nm and 780 nm is reduced. .

しかしながら、開口制御素子21a、21bが対物レンズ4aと共にアクチュエータによりトラッキング方向に駆動される場合、このような開口数の低下は生じない。 However, when the aperture control elements 21a and 21b are driven in the tracking direction by the actuator together with the objective lens 4a, such a decrease in the numerical aperture does not occur.

図12、図15、図18、図19に示す実施の形態においては、開口制御素子21a、21bの法線は、対物レンズ4aの光軸に対して僅かに傾いている。開口制御素子21a、21bの法線が対物レンズ4aの光軸に対して平行な場合、開口制御素子21a、21bで反射された迷光が光学系1a、1d、1eに備えられた光検出器15a、15b、15cに入射し、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号にオフセットが生じる。しかしながら、開口制御素子21a、21bの法線が対物レンズ4aの光軸に対して僅かに傾いている場合、このようなオフセットは生じない。 In the embodiments shown in FIGS. 12, 15, 18, and 19, the normal lines of the aperture control elements 21a and 21b are slightly inclined with respect to the optical axis of the objective lens 4a. When the normal lines of the aperture control elements 21a and 21b are parallel to the optical axis of the objective lens 4a, the stray light reflected by the aperture control elements 21a and 21b is a photodetector 15a provided in the optical systems 1a, 1d, and 1e. , 15b, 15c, and offset occurs in the focus error signal and the track error signal. However, such an offset does not occur when the normal lines of the aperture control elements 21a and 21b are slightly inclined with respect to the optical axis of the objective lens 4a.

図13に示す開口制御素子21a、図16に示す開口制御素子21bは、ガラス基板8b上に誘電体多層膜7a、7b、7c、7d、7eが形成された構成である。これに対し、誘電体多層膜が対物レンズ上に形成された構成も可能である。 The opening control element 21a shown in FIG. 13 and the opening control element 21b shown in FIG. 16 have a configuration in which dielectric multilayer films 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e are formed on a glass substrate 8b. On the other hand, a configuration in which a dielectric multilayer film is formed on the objective lens is also possible.

(光学式情報記録または再生装置の第一の実施の形態)図20に本発明の光学式情報記録または再生装置の第一の実施の形態を示す。本実施の形態は、図1に示す本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に記録再生回路26a、26b、切換回路25a、制御回路24aを付加したものである。記録再生回路26aは、ディスク5aへの記録信号に基づいて光学系1aに備えられた半導体レーザ9aへの入力信号を生成すると共に、光学系1aに備えられた光検出器15aからの出力信号に基づいてディスク5aからの再生信号を生成する。 (First Embodiment of Optical Information Recording or Reproducing Device) FIG. 20 shows a first embodiment of the optical information recording or reproducing device of the present invention. In the present embodiment, recording / reproducing circuits 26a and 26b, a switching circuit 25a, and a control circuit 24a are added to the first embodiment of the optical head apparatus of the present invention shown in FIG. The recording / reproducing circuit 26a generates an input signal to the semiconductor laser 9a provided in the optical system 1a based on a recording signal to the disk 5a, and outputs an output signal from the photodetector 15a provided in the optical system 1a. Based on this, a reproduction signal from the disk 5a is generated.

記録再生回路26bは、ディスク5bへの記録信号に基づいて光学系1bに備えられた半導体レーザ9bへの入力信号を生成すると共に、光学系1bに備えられた光検出器15bからの出力信号に基づいてディスク5bからの再生信号を生成する。切換回路25aは、記録再生回路26aから半導体レーザ9aへの入力信号の伝達経路、記録再生回路26bから半導体レーザ9bへの入力信号の伝達経路を切り換える。制御回路24aは、ディスク5aが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26aから半導体レーザ9aへ伝達され、ディスク5bが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26bから半導体レーザ9bへ伝達されるように切換回路25aの動作を制御する。 The recording / reproducing circuit 26b generates an input signal to the semiconductor laser 9b provided in the optical system 1b based on a recording signal to the disk 5b, and outputs an output signal from the photodetector 15b provided in the optical system 1b. Based on this, a reproduction signal from the disk 5b is generated. The switching circuit 25a switches the transmission path of the input signal from the recording / reproducing circuit 26a to the semiconductor laser 9a and the transmission path of the input signal from the recording / reproducing circuit 26b to the semiconductor laser 9b. The control circuit 24a transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26a to the semiconductor laser 9a when the disk 5a is inserted, and transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26b to the semiconductor laser 9b when the disk 5b is inserted. Thus, the operation of the switching circuit 25a is controlled.

(光学式情報記録または再生装置の第二の実施の形態)図21に本発明の光学式情報記録または再生装置の第二の実施の形態を示す。本実施の形態は、図1に示す本発明の光ヘッド装置の第一の実施の形態に記録再生回路26c、切換回路25b、制御回路24bを付加したものである。記録再生回路26cは、ディスク5a、5bへの記録信号に基づいて光学系1aに備えられた半導体レーザ9a、光学系1bに備えられた半導体レーザ9bへの入力信号をそれぞれ生成すると共に、光学系1aに備えられた光検出器15a、光学系1bに備えられた光検出器15bからの出力信号に基づいてディスク5a、5bからの再生信号をそれぞれ生成する。 (Second Embodiment of Optical Information Recording or Reproducing Device) FIG. 21 shows a second embodiment of the optical information recording or reproducing device of the present invention. In the present embodiment, a recording / reproducing circuit 26c, a switching circuit 25b, and a control circuit 24b are added to the first embodiment of the optical head apparatus of the present invention shown in FIG. The recording / reproducing circuit 26c generates an input signal to the semiconductor laser 9a provided to the optical system 1a and the semiconductor laser 9b provided to the optical system 1b based on the recording signals to the disks 5a and 5b, respectively. Reproduction signals from the disks 5a and 5b are respectively generated based on output signals from the photodetector 15a provided in 1a and the photodetector 15b provided in the optical system 1b.

切換回路25bは、記録再生回路26cから半導体レーザ9a、9bへの入力信号の伝達経路を切り換える。制御回路24bは、ディスク5aが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26cから半導体レーザ9aへ伝達され、ディスク5bが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26cから半導体レーザ9bへ伝達されるように切換回路25bの動作を制御する。 The switching circuit 25b switches the transmission path of the input signal from the recording / reproducing circuit 26c to the semiconductor lasers 9a and 9b. The control circuit 24b transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26c to the semiconductor laser 9a when the disk 5a is inserted, and transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26c to the semiconductor laser 9b when the disk 5b is inserted. Thus, the operation of the switching circuit 25b is controlled.

(光学式情報記録または再生装置の第三の実施の形態)図22に本発明の光学式情報記録または再生装置の第三の実施の形態を示す。本実施の形態は、図8に示す本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態に記録再生回路26d、26e、26f、切換回路25c、制御回路24cを付加したものである。記録再生回路26dは、ディスク5aへの記録信号に基づいて光学系1aに備えられた半導体レーザ9aへの入力信号を生成すると共に、光学系1aに備えられた光検出器15aからの出力信号に基づいてディスク5aからの再生信号を生成する。 (Third Embodiment of Optical Information Recording or Reproducing Device) FIG. 22 shows a third embodiment of the optical information recording or reproducing device of the present invention. In the present embodiment, recording / reproducing circuits 26d, 26e, 26f, a switching circuit 25c, and a control circuit 24c are added to the second embodiment of the optical head apparatus of the present invention shown in FIG. The recording / reproducing circuit 26d generates an input signal to the semiconductor laser 9a provided in the optical system 1a based on a recording signal to the disk 5a, and outputs an output signal from the photodetector 15a provided in the optical system 1a. Based on this, a reproduction signal from the disk 5a is generated.

記録再生回路26eは、ディスク5bへの記録信号に基づいて光学系1bに備えられた半導体レーザ9bへの入力信号を生成すると共に、光学系1bに備えられた光検出器15bからの出力信号に基づいてディスク5bからの再生信号を生成する。記録再生回路26fは、ディスク5cへの記録信号に基づいて光学系1cに備えられた半導体レーザ9cへの入力信号を生成すると共に、光学系1cに備えられた光検出器15cからの出力信号に基づいてディスク5cからの再生信号を生成する。 The recording / reproducing circuit 26e generates an input signal to the semiconductor laser 9b provided in the optical system 1b based on a recording signal to the disk 5b, and outputs an output signal from the photodetector 15b provided in the optical system 1b. Based on this, a reproduction signal from the disk 5b is generated. The recording / reproducing circuit 26f generates an input signal to the semiconductor laser 9c provided in the optical system 1c based on a recording signal to the disk 5c, and outputs an output signal from the photodetector 15c provided in the optical system 1c. Based on this, a reproduction signal from the disk 5c is generated.

切換回路25cは、記録再生回路26dから半導体レーザ9aへの入力信号の伝達経路、記録再生回路26eから半導体レーザ9bへの入力信号の伝達経路、記録再生回路26fから半導体レーザ9cへの入力信号の伝達経路を切り換える。制御回路24cは、ディスク5aが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26dから半導体レーザ9aへ伝達され、ディスク5bが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26eから半導体レーザ9bへ伝達され、ディスク5cが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26fから半導体レーザ9cへ伝達されるように切換回路25cの動作を制御する。 The switching circuit 25c transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26d to the semiconductor laser 9a, an input signal from the recording / reproducing circuit 26e to the semiconductor laser 9b, and an input signal from the recording / reproducing circuit 26f to the semiconductor laser 9c. Switch the transmission path. The control circuit 24c transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26d to the semiconductor laser 9a when the disk 5a is inserted, and transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26e to the semiconductor laser 9b when the disk 5b is inserted. When the disc 5c is inserted, the operation of the switching circuit 25c is controlled so that the input signal is transmitted from the recording / reproducing circuit 26f to the semiconductor laser 9c.

(光学式情報記録または再生装置の第四の実施の形態)図23に本発明の光学式情報記録または再生装置の第四の実施の形態を示す。本実施の形態は、図8に示す本発明の光ヘッド装置の第二の実施の形態に記録再生回路26g、切換回路25d、制御回路24dを付加したものである。記録再生回路26gは、ディスク5a、5b、5cへの記録信号に基づいて光学系1aに備えられた半導体レーザ9a、光学系1bに備えられた半導体レーザ9b、光学系1cに備えられた半導体レーザ9cへの入力信号をそれぞれ生成すると共に、光学系1aに備えられた光検出器15a、光学系1bに備えられた光検出器15b、光学系1cに備えられた光検出器15cからの出力信号に基づいてディスク5a、5b、5cからの再生信号をそれぞれ生成する。 (Fourth Embodiment of Optical Information Recording or Reproducing Device) FIG. 23 shows a fourth embodiment of the optical information recording or reproducing device of the present invention. In the present embodiment, a recording / reproducing circuit 26g, a switching circuit 25d, and a control circuit 24d are added to the second embodiment of the optical head apparatus of the present invention shown in FIG. The recording / reproducing circuit 26g includes a semiconductor laser 9a provided in the optical system 1a based on signals recorded on the disks 5a, 5b, and 5c, a semiconductor laser 9b provided in the optical system 1b, and a semiconductor laser provided in the optical system 1c. 9c respectively generate an input signal to the optical system 1a, an optical detector 15a provided in the optical system 1b, an optical detector 15b provided in the optical system 1b, and an output signal from the optical detector 15c provided in the optical system 1c. The reproduction signals from the disks 5a, 5b, and 5c are generated based on the above.

切換回路25dは、記録再生回路26gから半導体レーザ9a、9b、9cへの入力信号の伝達経路を切り換える。制御回路24dは、ディスク5aが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26gから半導体レーザ9aへ伝達され、ディスク5bが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26gから半導体レーザ9bへ伝達され、ディスク5cが挿入された場合は入力信号が記録再生回路26gから半導体レーザ9cへ伝達されるように切換回路25dの動作を制御する。 The switching circuit 25d switches the transmission path of the input signal from the recording / reproducing circuit 26g to the semiconductor lasers 9a, 9b, 9c. The control circuit 24d transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26g to the semiconductor laser 9a when the disk 5a is inserted, and transmits an input signal from the recording / reproducing circuit 26g to the semiconductor laser 9b when the disk 5b is inserted. When the disc 5c is inserted, the operation of the switching circuit 25d is controlled so that the input signal is transmitted from the recording / reproducing circuit 26g to the semiconductor laser 9c.

本発明の光学式情報記録または再生装置の実施の形態としては、本発明の光ヘッド装置の第三〜第六の実施の形態に記録再生回路、切換回路、制御回路を付加した形態も考えられる。 As an embodiment of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, it is also conceivable that a recording / reproducing circuit, a switching circuit, and a control circuit are added to the third to sixth embodiments of the optical head apparatus of the present invention. .

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。 The above-described embodiment shows an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. is there.

1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g 光学系
2a、2b、2c 干渉フィルタ
3a、3b、3c 波長選択フィルタ
4a、4b 対物レンズ
5a、5b、5c ディスク
6a、6b 位相フィルタパタン
7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g 誘電体多層膜
8a、8b、8c ガラス基板
9a、9b、9c 半導体レーザ
10a、10b、10c、10d コリメータレンズ
11 偏光ビームスプリッタ
12 1/4波長板
13a、13b、13c 円筒レンズ
14a、14b、14c レンズ
15a、15b、15c 光検出器
16a、16b、16c、16d、16e 光スポット
17a、17b、17c、17d、17e、17f、17g、17h、17i、17j、17k、17l、17m、17n 受光部
18a、18b ハーフミラー
19a、19b 凹レンズ
20 回折光学素子
21a、21b、21c 開口制御素子
22a、22b 球面収差補正素子
23a、23b リレーレンズ
24a、24b、24c、24d 制御回路
25a、25b、25c、25d 切換回路
26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g 記録再生回路
27a、27b モジュール
28 位相補償膜
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g Optical systems 2a, 2b, 2c Interference filters 3a, 3b, 3c Wavelength selection filters 4a, 4b Objective lenses 5a, 5b, 5c Disks 6a, 6b Phase filter patterns 7a, 7b 7c, 7d, 7e, 7f, 7g Dielectric multilayer films 8a, 8b, 8c Glass substrates 9a, 9b, 9c Semiconductor lasers 10a, 10b, 10c, 10d Collimator lens 11 Polarizing beam splitter 12 1/4 wavelength plates 13a, 13b , 13c Cylindrical lens 14a, 14b, 14c Lens 15a, 15b, 15c Photodetector 16a, 16b, 16c, 16d, 16e Light spot 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k , 17l, 17m, 17n Light-receiving portions 18a, 18b Half mirror 19 , 19b Concave lens 20 Diffractive optical elements 21a, 21b, 21c Aperture control elements 22a, 22b Spherical aberration correction elements 23a, 23b Relay lenses 24a, 24b, 24c, 24d Control circuits 25a, 25b, 25c, 25d Switching circuits 26a, 26b, 26c , 26d, 26e, 26f, 26g Recording / reproducing circuit 27a, 27b Module 28 Phase compensation film

Claims (16)

第一の波長の光を出射する第一の光源と、第二の波長の光を出射する第二の光源と、第三の波長の光を出射する第三の光源と、対物レンズと、少なくとも一つの光検出器を有し、
往路において前記第一の光源から出射した前記第一の波長の光、前記第二の光源から出射した前記第二の波長の光、および前記第三の光源から出射した前記第三の波長の光を、前記対物レンズを介してそれぞれ第一の種類の光記録媒体、第二の種類の光記録媒体、および第三の種類の光記録媒体へ選択的に導くと共に、復路において前記第一の種類の光記録媒体で反射された前記第一の波長の光の反射光、前記第二の種類の光記録媒体で反射された前記第二の波長の光の反射光、および前記第三の種類の光記録媒体で反射された前記第三の波長の光の反射光を、前記対物レンズを介して前記光検出器へ選択的に導く光学系を備えた光ヘッド装置において、
前記第一、第二および第三の波長の光の共通の光路中に、前記第一、第二および第三の波長の光に対して入射光の波長に依存する強度分布の変化を与える波長選択フィルタをさらに有することを特徴とする光ヘッド装置。
A first light source that emits light of a first wavelength, a second light source that emits light of a second wavelength, a third light source that emits light of a third wavelength, an objective lens, and at least Has one photodetector,
Light of the first wavelength emitted from the first light source, light of the second wavelength emitted from the second light source, and light of the third wavelength emitted from the third light source in the forward path Are selectively guided to the first type optical recording medium, the second type optical recording medium, and the third type optical recording medium through the objective lens, respectively, and in the return path, the first type Reflected light of the first wavelength reflected by the optical recording medium, reflected light of the second wavelength reflected by the second type optical recording medium, and third type In an optical head device including an optical system that selectively guides the reflected light of the third wavelength light reflected by the optical recording medium to the photodetector through the objective lens,
A wavelength that gives a change in intensity distribution depending on the wavelength of incident light to the light of the first, second, and third wavelengths in the common optical path of the light of the first, second, and third wavelengths. An optical head device further comprising a selection filter.
前記第一、第二および第三の波長がそれぞれ略405nm、略650nmおよび略780nmであることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド装置。 2. The optical head device according to claim 1, wherein the first, second and third wavelengths are approximately 405 nm, approximately 650 nm and approximately 780 nm, respectively. 前記第一、第二および第三の種類の光記録媒体の入射面から反射面までの距離が、それぞれ略0.1mm、略0.6mmおよび略1.2mmであることを特徴とする請求項1または2記載の光ヘッド装置。 The distances from the incident surface to the reflecting surface of the first, second, and third types of optical recording media are approximately 0.1 mm, approximately 0.6 mm, and approximately 1.2 mm, respectively. 3. The optical head device according to 1 or 2. 前記波長選択フィルタは、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の外側である第一の領域と、前記円の内側である第二の領域とに少なくとも分割されており、前記第一の領域は、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか一つに対しては入射光の大部分を透過させ、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか別の一つに対しては入射光の大部分を透過させず、前記第二の領域は、前記第一、第二および第三の波長に対して入射光の大部分を透過させ、前記第一、第二および第三の波長の少なくともいずれか一つに対し、前記第一の領域を透過する光と、前記第二の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 The wavelength selective filter is at least divided into a first region outside the circle having a diameter smaller than the effective diameter of the objective lens and a second region inside the circle, and The region transmits most of the incident light with respect to at least one of the first, second, and third wavelengths, and is at least one of the first, second, and third wavelengths. The first region does not transmit most of the incident light for one, and the second region transmits most of the incident light for the first, second and third wavelengths, and the first, For at least one of the second and third wavelengths, the phase difference between the light transmitted through the first region and the light transmitted through the second region is set to an integer multiple of approximately 2π. The optical head device according to claim 1, wherein the optical head device is an optical head device. 前記第一および第二の領域はそれぞれ第一および第二の誘電体多層膜を有し、前記第一の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第二の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数とが、互いに異なることを特徴とする請求項4記載の光ヘッド装置。 The first and second regions have first and second dielectric multilayer films, respectively, the thickness or number of layers in the first dielectric multilayer film, and the second dielectric multilayer film. 5. The optical head device according to claim 4, wherein the thickness or the number of layers in each of the layers differs from each other. 前記波長選択フィルタは、前記対物レンズの有効径より小さい第一の直径を有する第一の円の外側である第一の領域と、前記第一の円の内側かつ前記第一の直径より小さい第二の直径を有する第二の円の外側である第二の領域と、前記第二の円の内側である第三の領域とに分割されており、前記第一の領域は、前記第一の波長に対しては入射光の大部分を透過させ、前記第二および第三の波長に対しては入射光の大部分を透過させず、前記第二の領域は、前記第一および第二の波長に対しては入射光の大部分を透過させ、前記第三の波長に対しては入射光の大部分を透過させず、前記第三の領域は、前記第一、第二および第三の波長に対して入射光の大部分を透過させ、前記第一の波長に対し、前記第一の領域を透過する光と、前記第二の領域を透過する光と、前記第三の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されており、前記第二の波長に対し、前記第二の領域を透過する光と、前記第三の領域を透過する光との位相差は略2πの整数倍に設定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 The wavelength selective filter includes a first region that is outside a first circle having a first diameter smaller than the effective diameter of the objective lens, and a first region that is inside the first circle and smaller than the first diameter. A second region that is outside the second circle having a second diameter and a third region that is inside the second circle, wherein the first region is the first region Most of the incident light is transmitted for the wavelength, most of the incident light is not transmitted for the second and third wavelengths, and the second region is the first and second Most of the incident light is transmitted for the wavelength, most of the incident light is not transmitted for the third wavelength, and the third region is the first, second and third Transmitting a large portion of incident light with respect to a wavelength, transmitting light through the first region with respect to the first wavelength, and the second region. The phase difference between the light transmitted through the third region and the light transmitted through the third region is set to an integer multiple of approximately 2π, and the light transmitted through the second region with respect to the second wavelength; 4. The optical head device according to claim 1, wherein a phase difference with light transmitted through the third region is set to an integer multiple of approximately 2π. 5. 前記第一、第二および第三の領域はそれぞれ第一、第二および第三の誘電体多層膜を有し、前記第一の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第二の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数と、前記第三の誘電体多層膜における各層の厚さまたは層数とが、互いに異なることを特徴とする請求項6記載の光ヘッド装置。 The first, second and third regions have first, second and third dielectric multilayer films, respectively, and the thickness or number of layers of the first dielectric multilayer film, and the first 7. The optical head device according to claim 6, wherein the thickness or the number of layers in the second dielectric multilayer film and the thickness or the number of layers in the third dielectric multilayer film are different from each other. . 前記第一の波長の光に対する前記対物レンズの倍率、前記第二の波長の光に対する前記対物レンズの倍率、および前記第三の波長の光に対する前記対物レンズの倍率のうち、少なくともいずれか一つが他の二つと異なることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 At least one of a magnification of the objective lens with respect to the light of the first wavelength, a magnification of the objective lens with respect to the light of the second wavelength, and a magnification of the objective lens with respect to the light of the third wavelength is The optical head device according to claim 1, wherein the optical head device is different from the other two. 少なくとも一つの光源と、対物レンズと、少なくとも一つの光検出器とを有し、往路において前記光源からの出射光を前記対物レンズを介して少なくとも一つの種類の光記録媒体へ導くと共に、復路において前記光記録媒体からの反射光を前記対物レンズを介して前記光検出器へ導く光学系を備えた光ヘッド装置において、 前記光学系は、前記光源から前記光記録媒体までの光路において発生する球面収差を補正することが可能な、前記光路中に設けられた球面収差補正手段と、前記光路において前記球面収差補正手段と前記対物レンズとの光軸ずれにより発生するコマ収差を補正することが可能なコマ収差補正手段とを含むことを特徴とする光ヘッド装置。 And at least one light source, an objective lens, and at least one photodetector. In the forward path, the emitted light from the light source is guided to the at least one type of optical recording medium via the objective lens, and in the return path. In the optical head device including an optical system for guiding the reflected light from the optical recording medium to the photodetector through the objective lens, the optical system is a spherical surface generated in an optical path from the light source to the optical recording medium. It is possible to correct spherical aberration correction means provided in the optical path capable of correcting aberrations, and coma aberration caused by optical axis misalignment between the spherical aberration correction means and the objective lens in the optical path. An optical head device comprising: coma aberration correction means. 前記少なくとも一つの光源は、略405nmの波長の光を出射する光源を含むことを特徴とする請求項9記載の光ヘッド装置。 10. The optical head device according to claim 9, wherein the at least one light source includes a light source that emits light having a wavelength of about 405 nm. 前記少なくとも一つの種類の光記録媒体は、入射面から反射面までの距離が略0.1mmである光記録媒体を含むことを特徴とする請求項9または10記載の光ヘッド装置。 11. The optical head device according to claim 9, wherein the at least one type of optical recording medium includes an optical recording medium having a distance from an incident surface to a reflecting surface of approximately 0.1 mm. 前記コマ収差補正手段は前記対物レンズであり、該対物レンズを前記光軸ずれの方向に傾けることにより前記コマ収差が補正されることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 The coma aberration correcting unit is the objective lens, and the coma aberration is corrected by tilting the objective lens in the direction of the optical axis deviation. Optical head device. 前記コマ収差補正手段は前記光路中に設けられた光学素子であり、該光学素子を前記光軸ずれの方向に傾けるかまたは移動させることにより前記コマ収差が補正されることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 The coma aberration correcting means is an optical element provided in the optical path, and the coma aberration is corrected by tilting or moving the optical element in the direction of the optical axis deviation. The optical head device according to any one of 9 to 11. 前記光学素子は正弦条件を満たさないように設計されたレンズであることを特徴とする請求項13記載の光ヘッド装置。 14. The optical head device according to claim 13, wherein the optical element is a lens designed not to satisfy a sine condition. 請求項1から8のいずれか1項に記載の光ヘッド装置と、前記第一の波長の光を用いた前記第一の種類の光記録媒体に対する記録または再生、前記第二の波長の光を用いた前記第二の種類の光記録媒体に対する記録または再生、および前記第三の波長の光を用いた前記第三の種類の光記録媒体に対する記録または再生を選択的に行う記録または再生回路とを有することを特徴とする光学式情報記録または再生装置。 Recording or reproduction with respect to the first type of optical recording medium using the optical head device according to any one of claims 1 to 8, and light of the first wavelength, and light of the second wavelength A recording or reproducing circuit for selectively performing recording or reproduction on the second type optical recording medium used, and recording or reproduction on the third type optical recording medium using the light of the third wavelength; An optical information recording / reproducing apparatus comprising: 請求項9から14のいずれか1項に記載の光ヘッド装置と、前記光記録媒体に対する記録または再生を行う記録または再生回路とを有することを特徴とする光学式情報記録または再生装置。 15. An optical information recording or reproducing apparatus comprising: the optical head apparatus according to claim 9; and a recording or reproducing circuit that performs recording or reproduction on the optical recording medium.
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