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JP3068340B2 - Concentrator - Google Patents
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JP3068340B2 - Concentrator - Google Patents

Concentrator

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JP3068340B2
JP3068340B2 JP4204022A JP20402292A JP3068340B2 JP 3068340 B2 JP3068340 B2 JP 3068340B2 JP 4204022 A JP4204022 A JP 4204022A JP 20402292 A JP20402292 A JP 20402292A JP 3068340 B2 JP3068340 B2 JP 3068340B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、集束光を用いて情報
を記憶または再生する装置或いは微小物体を光学的に拡
大する装置などに組込まれる集光光学系に係り、特に、
例えば、光ファイリングシステムに利用され、記録媒体
としての光ディスクに集束光を照射するための光学ヘッ
ド装置或いは光学式顕微鏡等に利用される集光装置の改
良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a condensing optical system incorporated in a device for storing or reproducing information using a converged light or a device for optically enlarging a minute object.
For example, the present invention relates to an improvement in an optical head device for irradiating a focused light onto an optical disc as a recording medium and an optical condensing device used in an optical microscope and the like, which are used in an optical filing system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ディスク装置では、記録媒体である光
ディスクの記録面に照射される集束光ビ−ムによって、
光ディスクに既に記録されている情報が再生されるとと
もに、光ディスクに対して新たに情報が記録され、或い
は、光ディスクから情報が消去される。ところで、今
日、記録すべき情報の増大によって、光ディスクに対す
る記録密度を向上させることが望まれている。この場
合、光ディスク装置における記録密度を高めるために
は、光ディスク装置に利用される光ビ−ムのビ−ムスポ
ット径を小さくしなければならない。
2. Description of the Related Art In an optical disk apparatus, a focused light beam is applied to a recording surface of an optical disk as a recording medium.
The information already recorded on the optical disk is reproduced, and new information is recorded on the optical disk or the information is erased from the optical disk. By the way, today, it is desired to improve the recording density for an optical disk due to an increase in information to be recorded. In this case, in order to increase the recording density in the optical disk device, the beam spot diameter of the light beam used in the optical disk device must be reduced.

【0003】一方、光学式顕微鏡装置では、拡大率が大
きくなるにつれて、ビ−ムスポットの明るさが十分に得
られなくなることが知られている。この場合、照明のた
めに利用される光源装置から発生される光ビ−ムにおけ
るビ−ムスポットの光強度を増大させなければならな
い。
On the other hand, it is known that in an optical microscope apparatus, as the magnification ratio increases, the brightness of a beam spot cannot be sufficiently obtained. In this case, the light intensity of the beam spot in the light beam generated from the light source device used for illumination must be increased.

【0004】ところで、上記光ディスク装置に関してビ
−ムスポットサイズを小さくするための方法として、及
び、上記光学式顕微鏡装置に関してビ−ムスポットの光
強度を高める方法として、超解像とよばれる方法が既に
提案されている。
As a method for reducing the beam spot size with respect to the optical disk device and a method for increasing the light intensity of the beam spot with respect to the optical microscope device, there is a method called super-resolution. It has already been proposed.

【0005】この超解像とよばれる方法としては、開口
部即ちレンズ等において光ビ−ムが通過できる領域の中
心部分を遮光する方法 (M. Born and E. Wolf: Princip
lesof Optics = 光学の原理, Pergamon Press Ltd. Oxf
ord, 1975) 、及び、光ビ−ムを同心円状に2分割し、
それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位相を180°シ
フトする方法 (J.E.wilkins, Jr.: J. Oct. Soc. Am.,
40 (1950) 22) などが知られている。
As a method called super-resolution, a method of shielding a central portion of an opening, that is, a lens or the like, through which a light beam can pass (M. Born and E. Wolf: Princip
lesof Optics = Principles of Optics, Pergamon Press Ltd. Oxf
ord, 1975) and the light beam is divided into two concentric circles,
A method of shifting the phase of an optical beam passing through each region by 180 ° (JEwilkins, Jr .: J. Oct. Soc. Am.,
40 (1950) 22).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記超
解像とよばれる方法が利用された場合には、集束された
光ビ−ムのビ−ムスポットサイズが小さくなるにつれ
て、中心ビ−ムスポットにおけるピーク強度が大幅に低
下するとともに、中心ビ−ムスポットの周辺に副次的に
発生するサイドロ−ブの強度が増大することが知られて
いる。
However, when the above-mentioned method called super-resolution is used, as the beam spot size of the focused light beam becomes smaller, the center beam spot becomes smaller. It is known that the peak intensity at the point (1) greatly decreases, and the intensity of side lobes generated by the periphery of the center beam spot increases.

【0007】上記ピーク強度が低下する場合、例えば、
光ディスク装置では、光ディスクに情報を記録するため
に利用される光源の出力が増大されなければならない。
このことは、上記光ディスク装置における排熱及び装置
の小形化等に関して2次的問題を引起こす問題がある。
また、光学式顕微鏡では、被観測物の像 (目視観察用虚
像を含む) が暗くなることから、十分な観測ができなく
なる問題がある。その一方で、上記サイドロ−ブの強度
が増大した場合には、上記光ディスクに記録されている
情報を再生する際に、隣接するトラックからのクロスト
−ク信号が混入する問題がある。また、光学式顕微鏡で
は、上記拡大率が向上する反面、被測定物の像 (目視観
察用虚像を含む) のコントラストが大幅に低減してしま
う問題がある。
When the peak intensity decreases, for example,
In an optical disk device, the output of a light source used to record information on an optical disk must be increased.
This causes a secondary problem with respect to the heat exhaustion and miniaturization of the optical disk device.
Further, in the optical microscope, there is a problem that sufficient observation cannot be performed because the image of the object to be observed (including the virtual image for visual observation) becomes dark. On the other hand, when the intensity of the sidelobe is increased, there is a problem that a crosstalk signal from an adjacent track is mixed in reproducing information recorded on the optical disk. Further, in the optical microscope, although the above-mentioned magnification is improved, there is a problem that the contrast of the image of the object to be measured (including the virtual image for visual observation) is greatly reduced.

【0008】この発明は、上記超解像集光光学系におい
て、十分に小さなビ−ムスポットであって、十分な光強
度を有する中心ビ−ムスポットを形成できるとともに、
集束ビ−ムスポットの周囲に生じるサイドロ−ブの強度
を十分に少なくできる集光素子を提供することを目的と
する。
According to the present invention, in the above-mentioned super-resolution focusing optical system, a central beam spot having a sufficiently small beam spot and a sufficient light intensity can be formed.
It is an object of the present invention to provide a light-collecting element capable of sufficiently reducing the intensity of a side lobe generated around a focused beam spot.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、集束光を用いて情報が記録さ
れている記録媒体からの情報の再生もしくは情報の記録
を行うために用いられ、少なくとも1個の発光点を有す
る光源と、前記1個の発光点から発生した光を集束させ
て少なくとも1個のスポットを形成させる対物レンズと
そのスポットが記録媒体上の所望の位置に配置されるよ
うにスポット制御をするためのスポット制御機構と、上
記光源から記録媒体へ至る光路中に配置させ、上記光源
から発生した光を通過もしくは反射させて3つの光分割
領域に光を波面分割し、隣接する領域毎に光強度と位相
のうちの少なくともいずれかを互いに変化させる集光素
子と、を具備したことを特徴とする集光装置を提供する
ものである。また、この発明は、集束光を用いて情報が
記録されている記録媒体からの情報の再生もしくは情報
の記録を行うために用いられ、少なくとも1個の発光点
を有する光源と、前記1個の発光点から発生した光を集
束させて少なくとも1個のスポットを形成させる対物レ
ンズとそのスポットが記録媒体上の所望の位置に配置さ
れるようにスポット制御をするためのスポット制御機構
を具備し、上記光源から発生した光を通過もしくは反射
させ、上記光の断面における環状領域内の光に対して光
強度と位相のうちの少なくともいずれかを部分的に変化
させる集光素子を、上記光源から上記記録媒体へ至る光
路中に配置させたことを特徴とする集光装置である。ま
たさらに、この発明は、集束光を用いて情報が記録され
ている記録媒体からの情報の再生もしくは情報の記録を
行うために用いられ、少なくとも1個の発光点を有する
光源と、前記1個の発光点から発生した光を集束させて
少なくとも1個のスポットを形成させる対物レンズとそ
のスポットが記録媒体上の所望の位置に配置されるよう
にスポット制御をするためのスポット制御機構と、上記
光源から上記記録媒体へ至る光路中に配置させ、上記光
源から発生した光を通過もしくは反射させて光を波面分
割し、隣接する領域毎に光強度と位相のうちの少なくと
もいずれかを互いに変化させる集光素子を具備すると共
に、この集光素子において光を波面分割する各領域間の
境界線の形状が楕円形状になっていることを特徴とする
集光装置である。さらに、この発明は、集束光を用いて
情報が記録されている 記録媒体からの情報の再生もしく
は情報の記録を行うために用いられ、少なくとも1個の
発光点を有する光源と、前記1個の発光点から発生した
光を集束させて少なくとも1個のスポットを形成させる
と共に上記スポットが記録媒体上の所望の位置に配置さ
れるようにスポット制御をするためのスポット制御機構
と、上記光源から上記記録媒体へ至る光路中に配置さ
せ、上記光源から発生した光を通過もしくは反射させ
て、光断面内での一部の光に対して光量と位相の少なく
ともいずれかを部分的に変化させる集光素子を具備させ
ると共にその集光素子にレンズ機能を有し、このレンズ
機能を用いて上記1個の発光点から発生した光を集束さ
せて少なくとも1個のスポットを形成させることを特徴
とする集光装置である。またさらに、この発明は、集束
光を用いて情報が記録されている記録媒体からの情報の
再生を行う情報再生装置もしくは記録媒体に対して情報
の記録を行う情報記録再生装置であり、少なくとも1個
の発光点を有する光源と、前記1個の発光点から発生し
た光を集束させて少なくとも1個のスポットを形成させ
る対物レンズと、前記スポットが上記記録媒体上の所望
の位置に配置されるようにスポット制御をするためのレ
ンズコイルと、上記記録媒体上に記録されている情報を
再生するために電気信号に変換する光検出器と、を具備
した情報再生装置もしくは情報記録再生装置において、
上記光源から発生した光を通過もしくは反射させ、前記
光の断面における環状領域内の光に対して、光強度と位
相のうちの少なくともいずれかを部分的に変化させる集
光素子を前記光源から前記記録媒体へ至る光路中に配置
させ、上記記録媒体上のスポットの半値幅を変化させる
ことを特徴とする情報再生装置もしくは情報記録再生
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above problem, and information is recorded using focused light.
Reproduction of information or recording of information from a recording medium
Has at least one light emitting point
And a light source that focuses light generated from the one light emitting point.
An objective lens for forming at least one spot by
The spot is located at the desired position on the recording medium.
Spot control mechanism for spot control
Placed in the optical path from the recording light source to the recording medium;
Splits light by passing or reflecting light generated from
Wavefront splits light into regions, and light intensity and phase for each adjacent region
Concentrator that changes at least one of
And a light collecting device. In addition, the present invention uses focused light to transmit information.
Reproduction of information from recorded recording media or information
At least one light emitting point
A light source having a light emitting point, and light generated from the one light emitting point.
Objective for bundling to form at least one spot
The spot and its spot at the desired position on the recording medium.
Spot control mechanism for spot control
And passes or reflects light generated from the light source.
The light in the annular region in the cross section of the light
Partial change in intensity and / or phase
The light condensing element that makes the light from the light source to the recording medium
Ru condenser der which is characterized in that is placed in the road. Still further, according to the present invention , information is recorded using focused light.
Playback or recording of information from a recording medium
Used to do and has at least one light emitting point
A light source and the light generated from the one light emitting point
An objective lens that forms at least one spot and
So that the spot is located at a desired position on the recording medium.
Spot control mechanism for spot control on
Placed in the optical path from the light source to the recording medium,
Pass or reflect the light generated from the source to split the light into wavefronts
At least one of the light intensity and phase for each adjacent area.
Also have a light-collecting element that changes either of them.
In addition, in this light-collecting element,
Ru <br/> light collector der the shape of the boundary line, characterized in that has an elliptical shape. Furthermore, the present invention uses focused light
Playback of information from a recording medium on which information is recorded
Is used to record information and at least one
A light source having a light emitting point, and generated from the one light emitting point
Focusing light to form at least one spot
Together with the spot at a desired position on the recording medium.
Spot control mechanism for spot control
Arranged in the optical path from the light source to the recording medium.
Pass or reflect the light generated from the light source
The light intensity and phase of some light in the light cross section
And a light condensing element that partially changes either
And the condensing element has a lens function.
Function is used to focus the light generated from the one emission point.
To form at least one spot.
It is a light collecting device . Still further, the invention provides a focusing
Of information from a recording medium on which information is recorded using light
Information to an information reproducing device or recording medium for reproduction
Recording / reproducing apparatus for recording at least one
A light source having a light-emitting point;
Focused light to form at least one spot
The objective lens and the spot on the recording medium
For spot control so that
Coil coil and information recorded on the recording medium.
A photodetector that converts the signal into an electric signal for reproduction.
Information playback device or information recording and playback device
Passing or reflecting the light generated from the light source,
For the light in the annular region in the light cross section, the light intensity and position
Collection that partially changes at least one of the phases
An optical element is arranged in an optical path from the light source to the recording medium.
To change the half width of the spot on the recording medium.
An information reproducing apparatus or an information recording / reproducing apparatus .

【0010】[0010]

【作用】この発明の集光装置の上記集光素子は、光源か
ら記録媒体へ至る光路中で上記光源から発生した光を通
過もしくは反射させて3つの光分割領域に光を波面分割
し、隣接する領域毎に光強度と位相のうちの少なくとも
いずれかを互いに変化させることから、中心ビ−ムスポ
ットにおける光量が十分に確保されるとともに、サイド
ロ−ブが打消される。
The light- collecting element of the light-collecting device according to the present invention may be a light source.
In the optical path from the light source to the recording medium.
Wavefront splitting of light into three light splitting areas by excessive or reflected
And at least one of light intensity and phase for each adjacent region.
By changing either of them, the central beam spot
The light intensity at the
The lobe is canceled.

【0011】[0011]

【0012】また、集光装置の光分割領域を所望の形状
に規定することで、集光装置が組込まれる様々な装置に
最適な形状及び光強度を有する光ビ−ムを提供できる。
Further, by defining the light splitting region of the light collecting device in a desired shape, it is possible to provide a light beam having a shape and light intensity optimal for various devices in which the light collecting device is incorporated.

【0013】[0013]

【実施例】図1には、この発明の一実施例である集光素
子が示されている。
FIG. 1 shows a light-collecting element according to an embodiment of the present invention.

【0014】集光素子10は、透明アクリル、透明ポリカ
−ボネ−ト或いは透明ABS樹脂等のプラスチック、ま
たは、ガラス等の透明な (光ビ−ムを十分に通過させる
ことのできる) 材質によって形成されている。この集光
素子10は、表面10f或いは裏面10rの少なくともいずれ
かの面に形成されている、微少な凹凸10a、10b及び10
cを有している。即ち、集光素子10は、実質的に同心円
状に形成された2つの境界円によって規定される環状凸
領域10b、この環状凸領域10bの内側に規定される円状
凹領域10c、及び、上記環状凸領域10bの外側に規定さ
れる周辺凹領域 (即ち、上記表面10f或いは裏面10r自
身) 10aとして区分されている3つの光ビ−ム透過領域
を有している。尚、上記円状凹領域10cの表面と上記周
辺凹領域10aの表面とは、実質的に同一の高さを有し、
且つ、この表面10c及び10aと上記環状凸領域10bの表
面とは、互いに、平行に位置されている。
The light-condensing element 10 is formed of a transparent acrylic (transparent polycarbonate) or a plastic such as a transparent ABS resin, or a transparent (light beam-permissible) material such as glass. Have been. The light-collecting element 10 has minute irregularities 10a, 10b and 10 formed on at least one of the front surface 10f and the back surface 10r.
c. That is, the light-collecting element 10 includes an annular convex region 10b defined by two substantially concentric circular boundary circles, a circular concave region 10c defined inside the annular convex region 10b, and It has three light beam transmitting regions which are sectioned as peripheral concave regions (that is, the front surface 10f or the back surface 10r itself) 10a defined outside the annular convex region 10b. The surface of the circular concave region 10c and the surface of the peripheral concave region 10a have substantially the same height,
The surfaces 10c and 10a and the surface of the annular convex region 10b are located parallel to each other.

【0015】尚、一般に、上記環状凸領域10bは、集光
素子10の基となる平行平板本体 (符号なし) に対して、
所望の面積及び厚さを有する凸状部をモ−ルド転写法に
よって直接転写 (モ−ルド) することで形成される。ま
た、2P法を利用したレプリカ形成法、或いは、切削に
よっても形成可能である。さらに、後述する図4に示さ
れているように、局所的に位相を変化させることのでき
る光学多層膜或いはイオン置換による屈折率変化によっ
て、位相変化或いは屈折率変化層50bを形成してもよ
い。
In general, the annular convex region 10b is formed with respect to a parallel plate main body (not numbered) on which the light-collecting element 10 is based.
It is formed by directly transferring (molding) a convex portion having a desired area and thickness by a mold transfer method. Further, it can be formed by a replica forming method using the 2P method or by cutting. Further, as shown in FIG. 4 described later, the phase change or the refractive index change layer 50b may be formed by an optical multilayer film capable of locally changing the phase or the refractive index change by ion replacement. .

【0016】集光素子10は、例えば、図1に示されてい
るZ軸に沿って裏面10rから表面10fにレ−ザビ−ムが
入射された場合には、このレ−ザビ−ムを上記周辺凹領
域10a、上記環状凸領域10b及び円状凹領域10cの3領
域に対応した特性を有する3つの波面に分割できる。即
ち、集光素子10を通過された上記レ−ザビ−ムは、実質
的に等しい光路長を有する周辺凹領域10a及び円状凹領
域10cを通過された第一及び第三の光ビ−ムと上記周辺
凹領域10a及び円状凹領域10cよりも長い光路長を有す
る環状凸領域10bを通過された第二の光ビ−ムとに分割
される。
For example, when a laser beam is incident on the front surface 10f from the back surface 10r along the Z axis shown in FIG. It can be divided into three wavefronts having characteristics corresponding to the three regions of the peripheral concave region 10a, the annular convex region 10b, and the circular concave region 10c. That is, the laser beam passed through the light condensing element 10 is the first and third light beams passed through the peripheral concave area 10a and the circular concave area 10c having substantially equal optical path lengths. And a second light beam that has passed through an annular convex region 10b having a longer optical path length than the peripheral concave region 10a and the circular concave region 10c.

【0017】この場合、上記周辺凹領域10a及び円状凹
領域10cと、上記環状凸領域10bとの間の距離即ち上記
環状凸領域10bが突出される量を最適化することで、上
記第一のレ−ザビ−ムと上記第二のレ−ザビ−ムとの位
相をπ (+2nπ) (但し、nは整数) [rad=ラジ
アン] だけシフト可能である。また、同様に、上記第二
のレ−ザビ−ムと上記第三のレ−ザビ−ムとの位相をπ
(+2mπ) (但し、mは整数,n=mも存在する)
[rad] だけシフト可能である。従って、上記第一の
レ−ザビ−ムと上記第三のレ−ザビ−ムとの位相差は、
2lπ [rad](但し、lは整数,l=n=mも存在す
る) となる。尚、上記環状凸領域10bと実質的に同一の
突出量を有する円状、或いは、環状凸領域を上記円状凹
領域10cの内側に形成することで、互いに、隣接する領
域毎に分割されたレ−ザビ−ムに対して、順次πずつ異
なる位相差を与えることが可能となる。
In this case, by optimizing the distance between the peripheral concave region 10a and the circular concave region 10c and the annular convex region 10b, that is, the amount by which the annular convex region 10b is protruded, Can be shifted by π (+ 2nπ) (where n is an integer) [rad = radian]. Similarly, the phase of the second laser beam and the phase of the third laser beam are set to π.
(+ 2mπ) (where m is an integer and n = m also exists)
It is possible to shift by [rad]. Therefore, the phase difference between the first laser beam and the third laser beam is:
2lπ [rad] (where l is an integer, and l = n = m also exists). Incidentally, a circular shape having substantially the same protrusion amount as the annular convex region 10b, or by forming the annular convex region inside the circular concave region 10c, the region is divided into adjacent regions. It becomes possible to sequentially give a phase difference different by π to the laser beam.

【0018】ここで、上記環状凸領域10bと上記円状凹
領域10cとを通過された上記第二及び第三のレ−ザビ−
ムが互いに等しい光量を有するように、上記環状凸領域
10bと上記円状凹領域10cとの面積を規定することで、
集束されたレ−ザの中心ビ−ムスポットの周辺部に発生
されるサイドロ−ブを打ち消すことが可能である。
Here, the second and third lasers passed through the annular convex region 10b and the circular concave region 10c.
The annular convex regions are arranged so that the
By defining the area of 10b and the circular concave region 10c,
It is possible to cancel side lobes generated around the center beam spot of the focused laser.

【0019】図2には、図1で説明した集光素子が利用
されている装置の一例として、光ディスク装置に組込ま
れ、光ディスクに対して情報を記録し、或いは、光ディ
スクから情報を再生するための光学ヘッド装置が示され
ている。
FIG. 2 shows an example of a device using the light-collecting element described with reference to FIG. 1, which is incorporated in an optical disk device for recording information on the optical disk or reproducing information from the optical disk. Is shown.

【0020】光学ヘッド装置2は、断面ビ−ム形状即ち
ビ−ムスポットが楕円形であって、発散性の光即ちレ−
ザビ−ムを発生する半導体レ−ザ光源12、このレ−ザ光
源12から発生されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポットを概
ね円形に補正するとともに、上記レ−ザビ−ムを記録媒
体即ち光ディスク22に向かって導き、さらに、上記光デ
ィスク22から反射されたレ−ザビ−ムを上記光ディスク
へ向かうレ−ザビ−ムから分離するためのビ−ムスプリ
ット面16aを含む、偏光ビ−ムスプリッタ16、図1に説
明した集光素子10、及び、この偏光ビ−ムスプリッタ16
を介して分離されたレ−ザビ−ムを検出し、光ディスク
22に記録されている情報として再生するための電気信号
に変換する光検出器28を有している。
The optical head device 2 has a cross-sectional beam shape, ie, an elliptical beam spot, and emits divergent light, ie, a ray.
A semiconductor laser light source 12 for generating a beam, a beam spot of the laser beam generated from the laser light source 12 is corrected to be substantially circular, and the laser beam is recorded on a recording medium. That is, a polarizing beam including a beam split surface 16a for guiding the laser beam toward the optical disk 22 and separating the laser beam reflected from the optical disk 22 from the laser beam toward the optical disk 22. The splitter 16, the condensing element 10 described in FIG. 1, and the polarizing beam splitter 16
Laser beam separated through the optical disk
It has a photodetector 28 that converts the information recorded in 22 into an electric signal for reproduction.

【0021】また光学ヘッド装置2は、上記レ−ザ光源
12と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に、上記発散性
のレ−ザビ−ムをコリメ−トするコリメ−トレンズ14
を、上記偏光ビ−ムスプリッタ16と上記光ディスク22と
の間に、送光系と検出系との間のアイソレ−ションを整
合するためのλ/4板18、及び、上記レ−ザビ−ムを上
記光ディスク22の記録面上に集束させるための対物レン
ズ20を、それぞれ、有している。
The optical head device 2 is provided with the laser light source.
A collimating lens 14 for collimating the divergent laser beam between the polarizing beam splitter 12 and the polarizing beam splitter 16.
A .lambda. / 4 plate 18 for matching the isolation between the light transmitting system and the detecting system between the polarizing beam splitter 16 and the optical disk 22, and the laser beam. Have an objective lens 20 for focusing the light on the recording surface of the optical disk 22, respectively.

【0022】上記光学ヘッド装置2は、さらに、上記偏
光ビ−ムスプリッタ16と上記光検出器28との間に、上記
偏光ビ−ムスプリッタ16を介して分離されたレ−ザビ−
ムを上記光検出器28の検出面上に集束させるための集束
レンズ24、及び、このレ−ザビ−ムに対して、上記対物
レンズ20を通過されたレ−ザビ−ムが上記光ディスク22
上の所望の位置に所望のビ−ムスポットで集束されるよ
う、フォ−カシング及びトラッキングとよばれるビ−ム
スポット制御を可能にするための制御用レ−ザビ−ムを
発生させるためのシリンドリカルレンズ26を有してい
る。
The optical head device 2 further includes a laser beam separated between the polarization beam splitter 16 and the photodetector 28 via the polarization beam splitter 16.
A focusing lens 24 for focusing a beam on the detection surface of the photodetector 28, and a laser beam passed through the objective lens 20 is positioned on the optical disk 22 with respect to the laser beam.
Cylindrical for generating a control laser beam for enabling beam spot control called focusing and tracking so that a desired beam spot is focused on a desired position on the upper side. It has a lens 26.

【0023】尚、集光素子10は、例えば、上記対物レン
ズ20と上記光ディスク22との間或いは上記レ−ザ光源12
と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に配置されてもよ
い。レ−ザ光源12から発生されたレ−ザビ−ムは、上記
コリメ−トレンズ14を介して平行ビ−ムに変換され、偏
光ビ−ムスプリッタ16を介してビ−ムスポットが概ね円
形に補正されて、集光素子10へ入射される。この集光素
子10へ入射されたレ−ザビ−ムは、図1によって既に説
明したように、上記周辺凹領域10a及び円状凹領域10c
を通過された第一及び第三の光ビ−ムと上記環状凸領域
10bを通過された第二の光ビ−ムとに、それぞれ、波面
分割される。
The condensing element 10 is provided, for example, between the objective lens 20 and the optical disk 22 or the laser light source 12.
And the polarizing beam splitter 16. The laser beam generated from the laser light source 12 is converted into a parallel beam via the collimating lens 14, and the beam spot is corrected to a substantially circular shape via the polarizing beam splitter 16. Then, the light is incident on the light-collecting element 10. The laser beam incident on the condensing element 10 is, as already described with reference to FIG. 1, the peripheral concave area 10a and the circular concave area 10c.
First and third light beams that have passed through
Wavefront division is performed on each of the second light beam that has passed through 10b.

【0024】この波面分割されたレ−ザビ−ムは、λ/
4板18を介して円偏光に変換され、対物レンズ20によっ
て集束性が与えられて、上記光ディスク22の記録面に照
射される。この光ディスク22の記録面に照射されたレ−
ザビ−ムは、光ディスク22の記録面で反射される。この
とき、光ディスク22に記録されている情報の有無に応じ
て局所的に反射率が変化される。この反射されたレ−ザ
ビ−ムは、上記対物レンズ20、λ/4板18及び集光素子
10を、順次再び、通過され、上記偏光ビ−ムスプリッタ
16に戻されるとともに、ビ−ムスプリット面16aを介し
て、上記光検出器28に向かって反射される。
The laser beam divided into wavefronts is λ /
The light is converted into circularly polarized light via the four plates 18, is given convergence by the objective lens 20, and is irradiated on the recording surface of the optical disk 22. The laser beam irradiated on the recording surface of the optical disc 22
The beam is reflected on the recording surface of the optical disk 22. At this time, the reflectance is locally changed according to the presence or absence of information recorded on the optical disc 22. The reflected laser beam is applied to the objective lens 20, the λ / 4 plate 18 and the light condensing element.
10 are sequentially passed through again, and the polarization beam splitter is
At the same time, the light is returned to the photodetector 28 via the beam split surface 16a.

【0025】上記ビ−ムスプリット面16aによって反射
され、上記光検出器28に導かれたレ−ザビ−ムは、光検
出器28を介して電気信号に変換され、信号処理回路30へ
出力されて、光ディスク22に記録されている情報として
再生される。尚、上記信号処理回路30では、上記フォ−
カシング及びトラッキングとよばれるビ−ムスポット制
御のための対物レンズ制御信号も同時に発生され、この
対物レンズ制御信号に応じてレンズコイル32が付勢され
て、上記レ−ザビ−ムが上記光ディスク22上の所望の位
置に所望のビ−ムスポットで集束される。以下に、図1
に示されている集光素子によって、中心ビ−ムスポット
の周辺部に発生するサイドロ−ブの強度を低減できる原
理、及び、ビ−ムスポットにおける光強度にを増大でき
る原理について、順次、詳細に説明する。
The laser beam reflected by the beam splitting surface 16a and guided to the photodetector 28 is converted into an electric signal via the photodetector 28 and output to the signal processing circuit 30. Thus, the information is reproduced as information recorded on the optical disk 22. In the signal processing circuit 30, the foreground
An objective lens control signal for beam spot control called "cussing" and "tracking" is also generated at the same time, and the lens coil 32 is energized in accordance with the objective lens control signal so that the laser beam is transmitted to the optical disk 22. It is focused on a desired beam spot at a desired position above. Below, Figure 1
The principle that the intensity of the side lobe generated around the central beam spot can be reduced and the light intensity at the beam spot can be increased by the condensing element shown in FIG. Will be described.

【0026】第一に、図1において中心領域Ac が存在
しない場合、即ち、円形開口を2分割する集光素子 (超
解像用素子) に関して説明する。図1に示されている集
光素子 (以下アポダイザとする) は、アポダイゼ−ショ
ン即ち円形開口を2分割する同心円状の境界円を規定
し、中心部分のエネルギに対して、開口の内側における
振幅透過率の分布を変化させる方法を利用した集光素子
である。尚、このアポダイザの開発にあっては、2次フ
−リエ変換を用いた計算機によるシミュレ−ションの結
果と代数学的近似式を用いた1次解析の結果を利用して
説明する。計算機によるシミュレ−ションの方法として
は、第一に、焦点距離が“F”及び開口効率が“NA”
で規定される対物レンズの円形開口に外接する正方形を
200×200の要素に分割するとともに、各要素に対
して、a) 均一強度分布を有するレ−ザビ−ムと、b)
中心強度がe-2で規定されるビ−ムであって、ビ−ムス
ポット直径Wが対物レンズの開口径A=2F・NAに対
して1.25倍となるガウス分布を有するレ−ザビ−ム
とを規定している。第二に、この2つのレ−ザビ−ム
を、円形開口を2分割する同心円状の境界円の内側で、
上記各要素に割り当てた振幅値に、“0”または“−
1”をかけることによって、上記アポダイゼ−ションを
達成している。この結果得られた対物レンズ瞳上の振幅
分布を、シンプソンの公式を用いた2次元フ−リエ変換
によって求め、上記それぞれのレ−ザビ−ムにおけるビ
−ムスポット振幅分布としている。このとき、同心円状
の境界線の半径を変化させながら、ビ−ムスポット振幅
分布に関するパラメ−タ、即ち、c)半値幅縮小率、d)
ピ−ク効率、及び、e) サイドロ−ブ強度を、それぞ
れ求めることで、以下に図6乃至図17に示されているグ
ラフを得ている。
First, a case where the central region Ac does not exist in FIG. 1, that is, a light-collecting device (super-resolution device) that divides a circular aperture into two parts will be described. The light-collecting device (hereinafter referred to as apodizer) shown in FIG. 1 defines an apodization, that is, a concentric boundary circle that divides a circular aperture into two, and an amplitude inside the aperture with respect to the energy of the central portion. This is a light-collecting element using a method of changing the distribution of transmittance. The development of this apodizer will be described using the results of simulation by a computer using a quadratic Fourier transform and the results of primary analysis using an algebraic approximation formula. As a method of simulation by a computer, first, the focal length is "F" and the aperture efficiency is "NA".
The square circumscribing the circular aperture of the objective lens defined in the above is divided into 200 × 200 elements, and for each element, a) a laser beam having a uniform intensity distribution, and b)
A laser beam having a center intensity defined by e -2 and having a Gaussian distribution in which the beam spot diameter W is 1.25 times as large as the objective lens aperture diameter A = 2F · NA. -Stipulates that Second, the two laser beams are placed inside a concentric boundary circle that divides the circular aperture into two parts.
"0" or "-"
The above apodization is achieved by multiplying by 1 ". The resulting amplitude distribution on the pupil of the objective lens is obtained by a two-dimensional Fourier transform using Simpson's formula, and the respective levels are obtained. The beam spot amplitude distribution in the beam, where the parameters of the beam spot amplitude distribution are changed while changing the radius of the concentric boundary line, that is, c) the half width width reduction ratio, d. )
The peak efficiencies and e) the side lobe strength are obtained to obtain the graphs shown in FIGS. 6 to 17 below.

【0027】尚、上記半値幅縮小率、ピ−ク効率及びサ
イドロ−ブ強度は、それぞれ、c)超解像或いはアポデ
ィゼ−ションを利用して得られたビ−ムスポットにおけ
る半値幅対従来からの方法で得られたビ−ムスポットに
おける半値幅、d) アポディゼ−ション (ここでは、2
領域構造を有する集光素子について超解像、3領域以上
の構造を有し、集光スポット強度分布のサイドロ−ブ強
度を低減可能な集光素子をアポディゼ−ション集光素子
即ちアポダイザとする。) を利用して得られたビ−ムス
ポットにおける中心ビ−ムスポットにおける光強度対従
来からの方法で得られたビ−ムスポットにおける中心ビ
−ムスポットにおける光強度、e) 超解像或いはアポデ
ィゼ−ションを利用して得られたビ−ムスポットにおけ
るサイドロ−ブ強度対超解像或いはアポディゼ−ション
を利用して得られたビ−ムスポットにおける中心ビ−ム
スポットにおける光強度として、規定されている。
The half-width reduction ratio, peak efficiency and sidelobe intensity are respectively c) the half-width of a beam spot obtained by using super-resolution or apodization versus the conventional value. Half width at the beam spot obtained by the method of d), d) apodization (here, 2
An apodization light-collecting element, that is, an apodizer, is a light-collecting element having a super-resolution of a light-collecting element having a region structure and having a structure of three or more regions and capable of reducing the sidelobe intensity of the light-condensing spot intensity distribution. )) Versus the light intensity at the center beam spot in the beam spot obtained by the conventional method, the light intensity at the center beam spot in the beam spot obtained by the conventional method, e) the super-resolution or Defined as the sidelobe intensity at the beam spot obtained using apodization versus the light intensity at the central beam spot in the super-resolution or beam spot obtained using apodization. Have been.

【0028】図18乃至図20には、従来から知られている
開口部の中心部分を遮光する方法及び光ビ−ムを同心円
状に2分割し、それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位
相をπ+2nπ [rad] ずつシフトする方法につい
て、この発明と同様の評価方法で評価した結果が示され
ている。
FIGS. 18 to 20 show a conventionally known method of shielding the central portion of an opening and a method of dividing an optical beam into two concentrically and dividing an optical beam into respective areas. The results of evaluating the method of shifting the phase by π + 2nπ [rad] by the same evaluation method as the present invention are shown.

【0029】図18乃至図19から明らかなように、従来の
方法では、半値幅縮小率を小さくするにつれて急速にピ
−ク効率が低下し、サイドロ−ブ強度が増大することが
確認されている。特に、位相変化構造が利用された場合
に、ピ−ク効率が高くなるとともに、サイドロ−ブ強度
も増大することが認められる。これらの特徴は、入射強
度を変えても類似している。他方、中心部分を遮光する
方法では、集光効率が低下し、サイドロ−ブ強度が増大
するという問題点が認められる。尚、図18及び図19は、
上記条件に基づいて得られた半値幅縮小率、ピ−ク効
率、及び、サイドロ−ブ強度を上記半値幅縮小率を基準
として書替えたものである。
As is clear from FIGS. 18 and 19, it has been confirmed that in the conventional method, the peak efficiency decreases rapidly and the sidelobe strength increases as the half width reduction ratio decreases. . In particular, it is recognized that when the phase change structure is used, the peak efficiency increases and the sidelobe strength also increases. These characteristics are similar when the incident intensity is changed. On the other hand, in the method of shielding the central portion from light, there is a problem that the light-collecting efficiency is reduced and the sidelobe strength is increased. 18 and 19,
The half width reduction ratio, peak efficiency, and side lobe strength obtained based on the above conditions are rewritten based on the half width reduction ratio.

【0030】次に、超解像において集光効率が低下する
と言う欠点を緩和するために、最も集光効率が高くなる
超解像素子構造を考察する。
Next, in order to alleviate the disadvantage that the light-collecting efficiency is reduced in the super-resolution, a super-resolution element structure having the highest light-collecting efficiency will be considered.

【0031】図18及び図19に示されている半値幅領域と
ピ−ク効率との関係を示した近似式は、これまでに、導
かれたことがなかった。以下に、一般的な条件の元で、
最も集光効率が高くなる条件を代数学的に導く。
The approximation formulas showing the relationship between the half-width region and the peak efficiency shown in FIGS. 18 and 19 have not been derived so far. Below, under general conditions,
Algebraically derives the condition for the highest light collection efficiency.

【0032】超解像素子の平面構造を図20 (a) に示さ
れている形状に規定し、外側の振幅透過率を1、内側を
Tとする。但し、Tは|T|≦1の範囲の複素数をと
り、負の実数値をとる時は、位相がπ+2nπ [ra
d] ずれていることを意味する。対物レンズへの入射光
の波長をλとし、対物レンズ瞳面上での座標と集光面上
の座標を (X,Y) 及び (x,y) で表し、以下の数式 r= (X2 +Y2 ) 1/2 /F・NA ‥‥‥ (1) 及び、 γ= (X2 +Y2 ) 1/2 ‥‥‥ (2) を定義する。
The planar structure of the super-resolution element is defined as the shape shown in FIG. 20A, the amplitude transmittance on the outside is 1, and T is on the inside. However, T takes a complex number in the range of | T | ≦ 1, and when taking a negative real value, the phase is π + 2nπ [ra
d] It means that it is shifted. The wavelength of the light incident on the objective lens is λ, and the coordinates on the pupil plane of the objective lens and the coordinates on the condensing plane are represented by (X, Y) and (x, y), and the following equation r = (X 2 + Y 2 ) 1/2 / F · NA ‥‥‥ (1) and γ = (X 2 + Y 2 ) 1/2 ‥‥‥ (2)

【0033】また、超解像素子の光学的構造を示す瞳関
数をg (X,Y) で表す。
A pupil function indicating the optical structure of the super-resolution element is represented by g (X, Y).

【0034】この場合、規格化された集光面上のスポッ
ト振幅分布G (r) は対物レンズに均一強度分布の光が
入射した時、以下の数式 (3)
In this case, the normalized spot amplitude distribution G (r) on the condensing surface is expressed by the following equation (3) when light having a uniform intensity distribution is incident on the objective lens.

【数1】 となる。(Equation 1) Becomes

【0035】また、以下の数式 ρ=NAγ/λ ‥‥‥ (4) を規定し、1≧g (r) ≧aにおいてg (r) =1、a
>g (r) ≧0においてg (r) =Tを用いると数式
(5)
Further, the following equation ρ = NAγ / λ ‥‥‥ (4) is defined, and when 1 ≧ g (r) ≧ a, g (r) = 1, a
> G (r) ≧ 0 and using g (r) = T,
(5)

【数2】 と変形される。(Equation 2) Is transformed.

【0036】さらに、ベッセル関数を利用して変形する
ことで、以下の数式 (6)
Further, by deforming using the Bessel function, the following equation (6) is obtained.

【数3】 が得られる。(Equation 3) Is obtained.

【0037】ここで、ピ−ク効率をηで表すと上記数式
(6) より以下の数式 η1/2 =1− (1−T) a2 ‥‥‥ (7) が求められる。
Here, when the peak efficiency is represented by η, the above equation is obtained.
From (6), the following equation η 1/2 = 1− (1-T) a 2 ‥‥‥ (7) is obtained.

【0038】またρの値が小さい時には、以下の数式
(A1)
When the value of ρ is small, the following equation
(A1)

【数4】 においてρの3次の項までの近似式を作り、それを上記
数式 (6) に代入することで数式 G (ρ)=π{[1− (1−T) a2 ] − (πρ) 2 [1− (1−T) a4 ]} ‥‥‥ (8) が得られる。
(Equation 4) Creating an approximate expression up to the third order terms of the [rho in it a formula G ([rho) by substituting the above equation (6) = π {[1- (1-T) a 2] - (πρ) 2 [1- (1-T) a 4 ]} ‥‥‥ (8) is obtained.

【0039】ここで、半値幅縮小率をχとすると、χと
ηとを満足する方程式は、上記数式(7) 及び (9) か
ら以下の数式 η−2 {1− (1−T) /2χ2 } η1/2 +T=0 ‥‥‥ (9) が導き出される。
Here, assuming that the half-width reduction ratio is χ, the equation satisfying χ and η can be obtained from the above equations (7) and (9) by the following equation η-2 {1- (1-T) / 2χ 2 } η 1/2 + T = 0 9 (9) is derived.

【0040】従って、上記数式 (9) のη≧0における
解として数式 (10)
Accordingly, as a solution of the above equation (9) when η ≧ 0, equation (10)

【数5】 が得られる。(Equation 5) Is obtained.

【0041】上記数式 (10) を用いて、T=0及びT=
−1におけるχに対するηの近似特性を図18に書き加え
た。この場合、ηの値は、僅かに低く示されているが、
上記数式 (10) は、計算機によるシミュレ−ション結果
に比較して場合であっても、概ね一致している。従っ
て、数式 (10) によれば、T=0において、χ=2-1/2
の時にη=0が満足される。このことから、T=0で
は、χは近似的に2-1/2以下にはならない (即ち、必ず
χは2-1/2以上となる。) ことを示している。T=−1
において、χが0に近づくにつれて、近似的にη=0が
得られる。従って、T=−1では、原理的にχ=0まで
小さくなる。
Using the above equation (10), T = 0 and T =
The approximate characteristics of η to χ at −1 have been added to FIG. In this case, the value of η is shown slightly lower,
The above equation (10) generally agrees even when compared with the result of simulation by a computer. Therefore, according to equation (10), at T = 0, χ = 2 −1/2
At the time, η = 0 is satisfied. This indicates that at T = 0, χ is not approximately equal to or less than 2 −1/2 (that is, χ is always equal to or more than 2 −1/2 ). T = -1
In, as χ approaches 0, approximately η = 0 is obtained. Therefore, at T = -1, it is reduced to χ = 0 in principle.

【0042】また、上記数式 (10) をχについて解くと
数式 (11)
When the above equation (10) is solved for χ, the following equation (11) is obtained.

【数6】 が得られる。(Equation 6) Is obtained.

【0043】この数式 (11) は、T=−1において、最
もχの値が小さい、即ち、Tが−1である場合に、χ=
一定でηが最大になることを示している。また、位相の
ずれ量がπ+2nπ [rad] 以外の場合には、シミュ
レ−ションの結果、ピ−ク効率ηは、常に、T=−1の
場合よりも小さくなることが確認されている。
This equation (11) indicates that when T = −1, the value of χ is smallest, that is, when T is −1, χ =
It shows that η is maximum at a constant. When the amount of phase shift is other than π + 2nπ [rad], it has been confirmed by simulation that the peak efficiency η is always smaller than the case where T = −1.

【0044】一方、上記数式 (5) は、図18 (a) にお
けるビ−ムスポットの振幅分布が半径1で規定される開
口部Po を通過した光の作る振幅分布 (図18 (b) にお
けるSo ) から、半径aの開口部Pi を通過した光の作
るSi を引き差ったものであることを示している。ま
た、上記数式 (7) から、ηの値が等しい場合には、T
=0におけるaの値よりも、T=−1におけるaの値が
小さくなることが認められる。このことから、T=0に
対するSimよりも、T=−1におけるSipの半値幅が広
くなることが理解できる。
On the other hand, the equation (5) is bi in FIG 18 (a) - the amplitude distribution to produce the light passing through the opening portion P o of the beam spot amplitude distribution is defined by a radius 1 (FIG. 18 (b) This indicates that S i produced by the light passing through the opening P i having the radius a is subtracted from S o ) in FIG. From the above equation (7), if the values of η are equal, T
It can be seen that the value of a at T = -1 is smaller than the value of a at = 0. From this, it can be understood that the half value width of Sip at T = -1 is wider than Sim at T = 0.

【0045】以上の結果から、2領域で形成された超解
像用素子 (アポダイザ) であって、最も集光効率が高く
なる超解像用素子は、内側を通過した光と外側を通過し
た光の位相をπ+2nπ [rad] シフトできる位相変
化構造であることがわかる。尚、2領域に限らず多領域
に光を波面分割する構造を持つアポダイザを用いた時の
ビ−ムスポットの半値幅縮小率に対するピ−ク効率の上
限値を示すガイドラインは、上記数式 (10) において、
T=−1とすることで近似的に示される。
From the above results, the super-resolution element (apodizer) formed of two regions, which has the highest light-collecting efficiency, has the light passing inside and the light passing outside. It can be seen that the phase change structure can shift the phase of light by π + 2nπ [rad]. The guideline indicating the upper limit value of the peak efficiency with respect to the reduction ratio of the half width of the beam spot when using an apodizer having a structure that splits the light into a wavefront not only in two regions but also in many regions is given by the above equation (10). )
It is approximately shown by setting T = -1.

【0046】次に、1次サイドロ−ブ強度を減少させる
方法について説明する。
Next, a method for reducing the strength of the primary sidelobe will be described.

【0047】光の波面分割数を2領域から3領域に拡張
する工夫を行うことにより相対的な1次サイドロ−ブ強
度を軽減できる。ここでは、1次サイドロ−ブを低減す
るための基本的な原理を説明したのち、ピ−ク効率の向
上も考慮に入れた最適構造について言及する。
By devising to extend the number of wavefront divisions of light from two regions to three regions, the relative primary sidelobe intensity can be reduced. Here, after explaining the basic principle for reducing the primary side lobe, the optimum structure taking into account the improvement of the peak efficiency will be described.

【0048】上記数式 (6) に、T=−1を代入し、数
式 (A5)
By substituting T = -1 into the above equation (6), the following equation (A5) is obtained.

【数7】 で規定される条件を適用すると、1次サイドロ−ブのピ
−ク位置近傍における振幅分布は、以下の数式 (12)
(Equation 7) Applying the condition specified by the following equation, the amplitude distribution near the peak position of the primary sidelobe can be expressed by the following equation (12)

【数8】 で示される。(Equation 8) Indicated by

【0049】ここで、ピ−ク効率ηが、η=33.3%
であるならば、上記aの値は、上記数式 (7) より、a
=0.460となる。この場合、G (ρ) はρ=0.7
2となり、最小値をとる。
Here, the peak efficiency η is η = 33.3%
, Then the value of a is given by a
= 0.460. In this case, G (ρ) is ρ = 0.7
2 and takes the minimum value.

【0050】このとき、上記数式 (12) 右辺に関する第
1項は、−0.341、第2項は、−0.715とな
る。即ち、第1項及び第2項ともに、負の値を示すこと
から、サイドロ−ブ強度が増大される場合に、相乗作用
を持つことが示されている。また、第2項の値の方が小
さいことから、上記サイドロ−ブ強度を増大させる主因
として、図18 (a) におけるPi を通過した光によって
形成されるビ−ムスポットSimが大きく寄与しているこ
とが認められる。
At this time, the first term on the right side of the equation (12) is -0.341, and the second term is -0.715. That is, since both the first term and the second term show negative values, it is shown that when the sidelobe strength is increased, there is a synergistic effect. Further, since the direction of the value of the second term is small, the Saidoro - mainly due to increase blanking strength, bi is formed by light passing through the P i in FIG. 18 (a) - beam spot S im is larger contribution Is recognized.

【0051】尚、上記数式 (A5) は、上記数式 (A1)
を、順次展開したものであって、以下の数式 (A2), (A
3) 及び (A4)
Note that the above equation (A5) is
Are sequentially expanded, and the following equations (A2), (A
3) and (A4)

【数9】 によって求められる。(Equation 9) Required by

【0052】即ち、上記数式 (A1) とテ−ラ−展開され
たサイン関数との低次項の係数とを互いに一致させるこ
とで、上記数式 (A2) が求められる。その一方で、上記
数式(A1) をZ=5の近傍でマクロ−リン展開すること
で、公知のグラフより、以下の数式 (B1)
That is, the above equation (A2) is obtained by making the above equation (A1) and the coefficient of the low-order term of the tailored sine function coincide with each other. On the other hand, by subjecting the above equation (A1) to macro-phosphorus expansion near Z = 5, the following equation (B1) can be obtained from a known graph.

【数10】 が求められる。(Equation 10) Is required.

【0053】この数式 (B1) 及び上記数式 (A1) に対す
るベッセルの微分公式を利用することで、上記数式 (A
3) が得られる。また、この数式 (A3) とサイン関数と
の低次項の係数を、互いに一致させることで、上記数式
(A4) が求められる。これらの数式 (A2), (A3) 及び
(A4) によって、上記数式 (A1) に対する上記数式 (A5)
が求められる。
By using Bessel's differential formula for this equation (B1) and the above equation (A1), the above equation (A1)
3) is obtained. Also, by making the coefficients of the low-order terms of this equation (A3) and the sine function coincide with each other, the above equation is obtained.
(A4) is required. These equations (A2), (A3) and
According to (A4), the above equation (A5) for the above equation (A1)
Is required.

【0054】尚、上記条件のもとで、上記1次サイドロ
−ブ強度と中心ビ−ムスポット強度に対する強度比を計
算すると34.0%となり、計算機によるシミュレ−シ
ョン結果である34.4%とほぼ一致することが確認さ
れている。
Under the above conditions, when the ratio of the intensity of the primary sidelobe to the intensity of the center beam spot is calculated, it becomes 34.0%, which is a simulation result of 34.4% by a computer. It has been confirmed that they almost match.

【0055】次に、1次サイドロ−ブ強度を低減できる
アポダイザについて説明する。
Next, an apodizer that can reduce the primary sidelobe strength will be described.

【0056】上記アポダイザを3領域構造とするととも
に、上記数式 (12) に、正の項を付加することで、上記
1次サイドロ−ブが大幅に低減される。
By making the apodizer have a three-region structure and adding a positive term to the equation (12), the primary sidelobe is greatly reduced.

【0057】即ち、図6 (a) に示されているように、
各領域の振幅透過率を外側から順に1,A,Bと規定す
る。このアポダイザに対して、均一強度分布光を入射さ
せた時のビ−ムスポット振幅分布は、上記数式 (3) か
ら、数式 (13)
That is, as shown in FIG.
The amplitude transmittance of each region is defined as 1, A, B in order from the outside. The beam spot amplitude distribution when the uniform intensity distribution light is incident on this apodizer is given by the equation (13) from the above equation (3).

【数11】 と書き表わせる。ここで、ρ=0.72における近似式
は数式 (13) 及び (A5) から数式 (14)
[Equation 11] Can be expressed as Here, the approximate expression at ρ = 0.72 is obtained from Expressions (13) and (A5) from Expression (14).

【数12】 と表わされる。(Equation 12) It is expressed as

【0058】一方、b≦0.8の範囲では、bsin
(3.92b) ≧0であるから、B−A>0とすること
で、上記数式 (12) に、正の値を持つ第1項を付加でき
る。
On the other hand, when b ≦ 0.8, bsin
Since (3.92b) ≧ 0, by setting B−A> 0, the first term having a positive value can be added to the equation (12).

【0059】次に、サイドロ−ブ強度を低減できるばか
りでなく、相対的に高いピ−ク効率を得ることのできる
3領域アポダイザについて説明する。
Next, a three-region apodizer which can not only reduce the sidelobe strength but also obtain a relatively high peak efficiency will be described.

【0060】上記数式 (14) から、ピ−ク効率ηに関す
る関係式として、数式 η1/2 =1− (1−A) a2 + (B−A) b2 ‥‥‥ (15) が導かれる。
From the above equation (14), as a relational equation relating to the peak efficiency η, the equation η 1/2 = 1− (1−A) a 2 + (BA) b 2 ‥‥‥ (15) Be guided.

【0061】また、ρが実質的に0である場合のビ−ム
スポット振幅分布は、数式 (A1) 及び (14) におけるρ
に関し、3次項までをふくむことから、以下の数式 (1
6)
When ρ is substantially 0, the beam spot amplitude distribution is expressed by ρ in equations (A1) and (14).
With respect to the third order term, the following equation (1
6)

【数13】 が導かれる。従って、上記数式 (15) 及び (16) から、
数式 (17)
(Equation 13) Is led. Therefore, from the above equations (15) and (16),
Formula (17)

【数14】 が得られる。この数式 (17) の右辺は、“1−A”及び
“B−A”の値の変化よりも、それぞれの4乗による変
化の影響が大である。しかも、bよりも大きな値を持つ
aの値の変化に、はるかに大きく影響を受け易いことが
知られている。従って、ピ−ク効率ηの値を決定する最
も大きな要因は、aの値にある。このことから、上記a
の値を小さくするには、上記数式 (15) において、固定
された所望の値を持つηに対して、A=−1を規定する
ことが好ましい。
[Equation 14] Is obtained. On the right side of this equation (17), the influence of the change by the fourth power is greater than the change of the values of “1-A” and “BA”. In addition, it is known that it is much more susceptible to a change in the value of a having a value larger than b. Therefore, the largest factor that determines the value of the peak efficiency η is the value of a. From this, the above a
In order to reduce the value of A, it is preferable to define A = -1 for η having a fixed desired value in the above equation (15).

【0062】また、上記1次サイドロ−ブ強度を小さく
するためには、上記数式 (14) における第1項を大きな
値にする必要がある。上記数式 (13) から明らかなよう
に、上記数式 (14) の第1項は、図6 (a) に示されて
いる半径bの開口を通過した光が作るビ−ムスポット振
幅分布Sc を意味している。このbの値が大きくなる
と、ρ=0.72に関連して相対的な振幅値が低下す
る。従ってB−Aを大きく規定することで上記bを十分
に小さくすると、効率よく、上記サイドロ−ブ強度が低
減される。
In order to reduce the primary sidelobe strength, it is necessary to increase the value of the first term in the equation (14). As is apparent from the above equation (13), the first term of the above equation (14) is the beam spot amplitude distribution S c formed by the light passing through the opening of radius b shown in FIG. Means As the value of b increases, the relative amplitude value decreases with respect to ρ = 0.72. Therefore, if the value of b is sufficiently reduced by defining the value of BA to be large, the strength of the side lobe is efficiently reduced.

【0063】このことから、上記サイドロ−ブ強度を低
減しつつ、上記ピ−ク効率を十分に向上させるために
は、“A=−1,B=1”の条件にしたがって、規定さ
れる位相変化構造が適している。
Therefore, in order to sufficiently improve the peak efficiency while reducing the side lobe strength, the phase defined by the condition "A = -1, B = 1" is required. Variable structures are suitable.

【0064】尚、上記条件の下で、上記ピ−ク効率η
を、η=33.3%と仮定して、上記位相変化構造を有
するアポダイザにおける上記“a”及び“b”の最適な
値を求めると、aの値は、概ね0.71となる (この場
合、bの値は、数式 (15) より概ね0.54となる) 。
また、このとき、上記数式 (14) から、G (0.71)
は実質的に0となる。
Under the above conditions, the peak efficiency η
Is assumed to be η = 33.3%, and the optimum values of “a” and “b” in the apodizer having the phase change structure are obtained, the value of a is approximately 0.71 (this In this case, the value of b is approximately 0.54 from equation (15)).
At this time, from the above equation (14), G (0.71)
Becomes substantially zero.

【0065】以下に、2次元フ−リエ変換を用いた計算
機によるシミュレ−ションの結果及び上記代数学的近似
の結果に対して検証した結果を示す。
The following is a result of a simulation using a computer using the two-dimensional Fourier transform and a result of verifying the result of the algebraic approximation.

【0066】ここで、ピ−ク効率ηに対して最も影響を
与える最外殻の境界円半径の値を変化させ、上記半径縮
小率と上記1次サイドロ−ブ強度相対値とを、それぞれ
求めると、均一強度分布光が入射される場合には、ηの
値を特定することで、上記数式 (15) から、aの値に対
するbの値が求められる。一方、ガウス強度分布を有す
る光が入射される場合には、上記η,a及びbとの間に
は、上記数式 (3) より、以下の数式 (18)
Here, the value of the boundary circle radius of the outermost shell which has the greatest influence on the peak efficiency η is changed, and the above-mentioned radius reduction ratio and the above-mentioned relative value of the primary sidelobe intensity are respectively obtained. When the uniform intensity distribution light is incident, the value of η is specified, and the value of b with respect to the value of a is obtained from the above equation (15). On the other hand, when light having a Gaussian intensity distribution is incident, the following equation (18) is obtained from the above equation (3) between the above η, a and b.

【数15】 が規定される。(Equation 15) Is defined.

【0067】尚、上記数式 (18) におけるαは、上記ガ
ウス強度分布を有する光の中心強度エネルギがe-2とな
る半径を示している。また、π+2nπずらした位相型
アポダイザに関する表現形式として、対物レンズの開口
部における入射光振幅分布を設定する際に、bからaの
範囲に対応したリング状領域内のみの振幅分布の極性を
反転させている。
In the expression (18), α indicates a radius at which the central intensity energy of the light having the Gaussian intensity distribution becomes e −2 . Further, as an expression form relating to the phase type apodizer shifted by π + 2nπ, when setting the incident light amplitude distribution at the opening of the objective lens, the polarity of the amplitude distribution only in the ring-shaped region corresponding to the range from b to a is inverted. ing.

【0068】図7及び図8には、上記均一強度分布を有
する光、及び、ガウズ分布を有する光が入射された場合
のビ−ムスポット分布が、それぞれ、示されている。図
から明らかなように、aの値が増大するにつれて、1次
サイドロ−ブが大幅に低減されている。この効果は、入
射される光が均一強度分布を有する光及びガウス分布を
有する光のいづれであっても、有益であることが確認さ
れている。反面、上記1次サイドロ−ブが低減されるこ
とで、半値幅縮小率χは、僅かではあるが、増大され
る。
FIGS. 7 and 8 show the beam spot distribution when the light having the uniform intensity distribution and the light having the goose distribution are incident, respectively. As is apparent from the figure, the primary sidelobe is greatly reduced as the value of a increases. This effect has been found to be beneficial whether the incident light is light having a uniform intensity distribution or light having a Gaussian distribution. On the other hand, the reduction in the primary side lobe increases the half-width reduction ratio χ, albeit slightly.

【0069】尚、図7において、ピ−ク効率ηを、η=
33.3%と仮定して、上記1次サイドロ−ブが概ね
“0”になる場合の上記aの値は、上記数式 (14) 及び
(15)による計算結果“a=0.71”と概ね一致する
ことが確認されている。また、図8によれば、ピ−ク効
率ηを、η=50%と仮定した場合には、ピ−ク効率に
対するサイドロ−ブ強度の比は概ね5.8%、半値幅縮
小率χは、87.5%となる。この場合、上記1次サイ
ドロ−ブ強度及び2次サイドロ−ブ強度は、概ね等しく
なることが確認されている。
In FIG. 7, the peak efficiency η is expressed as η =
Assuming 33.3%, the value of a when the primary sidelobe is substantially "0" is given by the above equation (14) and
It has been confirmed that the result of the calculation according to (15) substantially coincides with “a = 0.71”. According to FIG. 8, when the peak efficiency η is assumed to be η = 50%, the ratio of the side lobe intensity to the peak efficiency is approximately 5.8%, and the half width reduction rate χ is , 87.5%. In this case, it has been confirmed that the primary sidelobe intensity and the secondary sidelobe intensity are substantially equal.

【0070】引き続き、4以上の領域を持つアポダイザ
構造について説明する。
Next, an apodizer structure having four or more regions will be described.

【0071】既に説明したように、3領域構造の場合、
境界円半径aを大きくして行くと1次サイドロ−ブ強度
が小さくなる反面、2次サイドロ−ブ強度が増加するこ
とが確認されている。また、上記1次サイドロ−ブ強度
と2次のサイドロ−ブ強度とが等しくなる場合には、上
記1次及び2次サイドロ−ブ強度の値は、ピ−ク効率η
が小さくなるにつれて増大することが認められている。
As described above, in the case of the three-region structure,
It has been confirmed that the primary sidelobe strength decreases as the boundary circle radius a increases, while the secondary sidelobe strength increases. When the primary sidelobe intensity is equal to the secondary sidelobe intensity, the value of the primary and secondary sidelobe intensity is determined by the peak efficiency η.
Has been found to increase with decreasing.

【0072】このことは、ピ−ク効率ηが小さい範囲に
おいて、2次サイドロ−ブ強度を低減する必要があるこ
とを示している。従って、ここでは、上記アポダイザを
4領域構造にし、中心を通過する光を利用して2次のサ
イドロ−ブ振幅を相殺させる方法について説明する。
This indicates that it is necessary to reduce the secondary sidelobe strength in a range where the peak efficiency η is small. Therefore, a method for canceling the secondary sidelobe amplitude using light passing through the center of the apodizer with a four-region structure will be described.

【0073】上記4領域構造を有するアポダイザの境界
円半径を外側からa,b,cと規定する。この場合、上
記aとbで囲まれた円環開口部を通過する光の振幅の総
和に対する半径cを有する開口を通過する光の比を数式
(19)
The boundary circle radii of the apodizer having the four-region structure are defined as a, b, and c from the outside. In this case, the ratio of the light passing through the opening having the radius c to the sum of the amplitudes of the light passing through the annular opening surrounded by a and b is expressed by the following equation.
(19)

【数16】 から求められるAc と定義する。(Equation 16) Is defined as Ac obtained from

【0074】ここでは、上記Ac が増大される場合を仮
定して、上記半値幅縮小率と上記サイドロ−ブ強度の値
を計算機によるシミュレ−ションから求めるている。こ
の場合、各パラメ−タの設定方法は、既に説明した3領
域構造アポダイザにおける設定方法をもとにピ−ク効率
ηを固定し、各Ac の値に対してaとbの値を最適化す
るとともに、1次,2次及び3次のサイドロ−ブ毎に、
それぞれの強度の最大値が最小になるよう規定してい
る。尚、ここで、Ac =0が成り立つ場合には、既に説
明した3領域構造アポダイザを示すことはいうまでもな
い。
[0074] Here, assuming a case where the A c is increased, the half-width reduction rate and the Saidoro - are determined from Deployment - the value of the probe intensity simulator by computer. In this case, the parameters - data of the setting method, peak based on the setting method in three regions structure apodizer already described - the click efficiency η is fixed, the optimal values of a and b for the value of each A c And for each of the primary, secondary and tertiary sidelobes,
It is defined that the maximum value of each intensity is minimized. Here, when A c = 0 holds, it goes without saying that the already described three-region structure apodizer is shown.

【0075】図10には、ガウス分布光が入射された場合
であって、ピ−ク効率ηを、η=12.5%とした場合
における計算結果が示されている。図から明らかなよう
に、Ac =0.15の場合に、最小サイドロ−ブ強度が
達成されている。
FIG. 10 shows the calculation results when Gaussian distributed light is incident and the peak efficiency η is 12.5%. As apparent from the figure, in the case of A c = 0.15, minimum Saidoro - Bed intensity is achieved.

【0076】図11には、4領域構造を有するアポダイザ
に、ガウス分布を有する光が入射された場合のビ−ムス
ポット光強度分布の一例が示されている。
FIG. 11 shows an example of a beam spot light intensity distribution when light having a Gaussian distribution is incident on an apodizer having a four-region structure.

【0077】図12乃至図14には、上記図10及び図11に示
されているアポダイザとは異なる構造を有する4領域構
造アポダイザが示めされている。
FIGS. 12 to 14 show a four-region structured apodizer having a structure different from that of the apodizer shown in FIGS.

【0078】図12 (a) に示されているアポダイザは、
同心円状の境界円によって、4領域に分割され、互いに
隣接する領域を通過した光の位相はそれぞれ180°ず
つずらされている。また、この4領域構造アポダイザで
は、半径aとbの境界円に挟まれた円環開口部Pp1を通
過する光の振幅総和値と、半径bとcで挟まれたPp2
通過する光の振幅総和値が等しくなるようにアポダイザ
を規定することで、図12 (c) に示されているように、
1次サイドロ−ブが生じる位置に概ね類似の位置にピ−
クを持つ補正光を、ビ−ムウェスト上に作成可能であ
る。即ち、上記補正光は、隣接する2つの光による互い
の干渉によって発生される。
The apodizer shown in FIG.
The light is divided into four regions by concentric boundary circles, and the phases of light passing through regions adjacent to each other are shifted by 180 °. Also, in this four-region structure apodizer, the sum of the amplitudes of the light passing through the annular opening P p1 sandwiched by the boundary circles of the radii a and b, and the light passing through P p2 sandwiched by the radii b and c. By defining the apodizer so that the sum of the amplitudes becomes equal, as shown in FIG.
A peak is located at a position similar to the position where the primary sidelobe occurs.
A correction light having a peak can be created on the beam west. That is, the correction light is generated by mutual interference between two adjacent lights.

【0079】上記補正光によって、低減される1次サイ
ドロ−ブの大きさ (強度) は、以下の数式 (20)
The size (intensity) of the primary sidelobe reduced by the correction light is given by the following equation (20).

【数17】 から求めれるAp によって規定される。[Equation 17] It is defined by A p being determined from.

【0080】図13には、上記4領域構造を有するアポダ
イザに、ガウス分布を有する光が入射された場合におけ
る、上記Ap の変化に対する1次サイドロ−ブと3次サ
イドロ−ブの値の変化が示されている。ここでは、ピ−
ク効率η=一定となるよう、bの値は固定した。図13か
ら、Ap が増大することで、1次サイドロ−ブ強度が減
少するとともに、3次サイドロ−ブ強度が増大ことがわ
かる。尚、Ap が実質的に0になる範囲においては、既
に説明した2領域構造アポダイザに一致することはいう
までもない。
[0080] Figure 13 is a apodizer having the 4 domain structure, when the light having a Gaussian distribution is incident, primary Saidoro to changes in the A p - change of the probe values - Bed and tertiary Saidoro It is shown. Here,
The value of b was fixed so that the efficiency η = constant. From Figure 13, that A p is increased, the primary Saidoro - with blanking intensity decreases, tertiary Saidoro - Bed intensity seen that increased. It is needless to say that the range in which A p is substantially zero corresponds to the two-region structure apodizer described above.

【0081】次に、図15乃至図17を用いて、これまでに
説明した多領域構造アポダイザが利用された場合の効果
を具体的に示す。
Next, with reference to FIGS. 15 to 17, the effect when the multi-region structure apodizer described above is used will be specifically described.

【0082】図15には、クロスト−ク率を、最長ピット
中心上にビ−ムスポットが存在する場合における再生信
号量に対する隣接トラックにのみ最長ピットがある時の
再生信号量の比と定義し、1次サイドロ−ブをパラメ−
タとして、トラックピッチを変えた場合の上記クロスト
−ク率を計算した結果が示されている。尚、この図15で
は、横軸のトラックピッチの単位は、ビ−ムスポットに
おける半値半径の倍率で表されている。図から明らかな
ように、トラックピッチが上記半値半径に対して概ね3
倍になるまでは、上記クロスト−ク率は、低く押さえら
れている。
In FIG. 15, the crosstalk ratio is defined as the ratio of the reproduction signal amount when the longest pit exists only in the adjacent track to the reproduction signal amount when the beam spot exists on the center of the longest pit. , Param the primary sidelobe
The results obtained by calculating the above-mentioned crosstalk ratio when the track pitch is changed are shown as data. In FIG. 15, the unit of the track pitch on the horizontal axis is represented by the magnification of the half radius at the beam spot. As is apparent from the figure, the track pitch is approximately 3 with respect to the half-value radius.
Until doubled, the crosstalk rate is kept low.

【0083】図16には、まばらな間隔で記録されている
最短ピットの列同士のクロスト−ク比と、最長ピット列
同士のクロスト−ク比に関する計算結果が示されてい
る。
FIG. 16 shows the calculation results regarding the crosstalk ratio between the shortest pit rows recorded at sparse intervals and the crosstalk ratio between the longest pit rows.

【0084】ここでは、トラックピッチをビ−ムスポッ
ト半値半径の3.875に固定し、最短ピットを円形と
仮定した場合における、1次サイドロ−ブ強度比に対す
るクロスト−ク比を計算した。即ち、最小ピットからの
クロスト−ク量は、最長ピットからのクロスト−ク量よ
りも、概ね6[dB]程度低減され、且つ、同じ隣接トラッ
ク上のピットであっても、最長ピットに比較して最小ピ
ットの方がクロスト−クが少なくなることが確認されて
いる。
Here, the track pitch was fixed at 3.875 of the beam spot half-value radius and the shortest pit was circular, and the crosstalk ratio to the primary sidelobe intensity ratio was calculated. That is, the crosstalk amount from the minimum pit is reduced by about 6 [dB] from the crosstalk amount from the longest pit, and even if the pits are on the same adjacent track, they are compared with the longest pits. Therefore, it is confirmed that the minimum pit has less crosstalk.

【0085】このことは、光ディスク装置として、隣接
トラックからのクロスト−ク量を平均−20[dB]程度、
また、最悪条件のピット列に対しても、−18[dB]程度
まで許容できると仮定すると、図17から求められるサイ
ドロ−ブを低減するための目標値=7%に対して、実用
上十分な効果があることが認められる。
This means that, as an optical disc device, the average crosstalk amount from adjacent tracks is about -20 [dB].
Also, assuming that the worst-case pit row can be tolerated up to about -18 [dB], the target value for reducing the side lobe obtained from FIG. It is recognized that there is a significant effect.

【0086】以上説明したように、図1に示され、表面
に、凹凸形状を有する集光素子10を利用することで、十
分に集束されたビ−ムスポットを得ることができる。上
記凹凸形状は、上記多くの計算機シミュレ−ションの結
果から、特に、4領域構造即ち凹凸のペアが2組以上配
置された構造が最適であることが認められる。
As described above, a sufficiently focused beam spot can be obtained by using the light-collecting element 10 shown in FIG. 1 and having an uneven shape on the surface. From the results of many computer simulations, it is recognized that the four-region structure, that is, the structure in which two or more pairs of irregularities are arranged is optimal for the irregular shape.

【0087】以下に、図1に示されている集光素子と実
質的に同一の機能を提供できる集光素子の変形例を示
す。
The following is a modification of the light-collecting element capable of providing substantially the same function as the light-collecting element shown in FIG.

【0088】図3には、境界円によって凸状に形成され
る突出部40bが楕円に形成された例が示されている。一
般に、図2に示されている偏光ビ−ムスプリッタ16のレ
−ザビ−ム入射面16bでは、通常、レ−ザからのレ−ザ
ビ−ムのビ−ムスポットが楕円から円形に補正される。
その一方で、レ−ザビ−ムのアスペクト比 (断面強度分
布等強度線の楕円率を示している) が大きすぎる場合に
は、ビ−ムスポットが非円形の状態で、対物レンズ20ま
で伝達される虞れがある。
FIG. 3 shows an example in which the protruding portion 40b formed in a convex shape by the boundary circle is formed in an elliptical shape. Generally, at the laser beam incident surface 16b of the polarization beam splitter 16 shown in FIG. 2, the beam spot of the laser beam from the laser is corrected from an ellipse to a circle. You.
On the other hand, if the aspect ratio of the laser beam (showing the ellipticity of the cross-sectional intensity distribution isointensity line) is too large, the beam spot is transmitted to the objective lens 20 in a non-circular state. There is a possibility that it will be done.

【0089】この場合、図3に示されている集光素子40
のように、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットに残存する楕
円成分に対応して各領域の境界線を楕円形状に構成する
ことで、ビ−ムスプリッタ16から出射されるレ−ザビ−
ムを概ね円形に整えることができる。即ち、図3によれ
ば、上記突出部40bは、レ−ザビ−ムのビ−ムスポット
の長軸方向 (Y軸) に対応する方向が長く、且つ、レ−
ザビ−ムのビ−ムスポットの短軸方向 (X軸) に対応す
る方向が短かく形成される。詳細には、上記突出部40b
には、上記長軸方向 (Y軸) に関し、レ−ザビ−ムのビ
−ムスポットを絞込むとともに、短軸方向 (X軸) に関
し、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットを拡散させることの
できる光学特性が与えられる。尚、アスペクト比 (楕円
における短軸と長軸との比) が比較的小さい場合、既に
説明したように、上記偏光ビ−ムスプリッタ16のレ−ザ
ビ−ム入射面16bに通常組合わせられる楕円補正機能が
省略されてもよい。
In this case, the light condensing element 40 shown in FIG.
By forming the boundary line of each region into an elliptical shape corresponding to the elliptical component remaining in the beam spot of the laser beam as described above, the laser beam emitted from the beam splitter 16 is formed.
Can be arranged in a substantially circular shape. That is, according to FIG. 3, the projecting portion 40b is long in the direction corresponding to the long axis direction (Y axis) of the beam spot of the laser beam, and
The direction corresponding to the short axis direction (X axis) of the beam spot of the beam is formed short. Specifically, the protrusion 40b
In the above, the beam spot of the laser beam is narrowed down in the long axis direction (Y axis), and the beam spot of the laser beam is diffused in the short axis direction (X axis). Optical properties are provided. When the aspect ratio (the ratio of the minor axis to the major axis in the ellipse) is relatively small, the ellipse normally combined with the laser beam incident surface 16b of the polarizing beam splitter 16 as described above. The correction function may be omitted.

【0090】図4には、透明な平板50の上に、局所的に
位相を変化させる光学多層膜50bが形成された例が示さ
れている。この場合、光学多層膜を通過されたレ−ザビ
−ムは、各層の境界面での多重反射を繰返えされて、そ
れぞれの層に応じた位相が与えられる。また、上記光学
多層膜50bは、その構成を蒸着等の方法によって局所的
に変化させることで、レ−ザビ−ムに対する実光路長を
変化させることも可能である。さらに、上記光学多層膜
50bは、ガラス平板50に重イオンなど含ませるともに、
高温下での拡散現象によるイオン置換によって、ガラス
平板の屈折率を局所的に変化させることで、レ−ザビ−
ムに対する実光路長を変化させる方法でもよい。またさ
らに、表面50fに光反射膜を形成し、レ−ザビ−ムを裏
面50rから入射させるとともに、表面50fで反射させた
のち、再び、裏面50rを通過させて、空気中に出射させ
ることも可能である。また、光学多層膜50bにより、位
相差を提供する代わりに、光量透過率を変化 (場合によ
っては、遮光) させて、円環状の光量低下を与えてもよ
い。
FIG. 4 shows an example in which an optical multilayer film 50 b for locally changing the phase is formed on a transparent flat plate 50. In this case, the laser beam that has passed through the optical multilayer film is repeatedly subjected to multiple reflections at the interface between the layers, and is given a phase corresponding to each layer. The actual optical path length with respect to the laser beam can be changed by locally changing the configuration of the optical multilayer film 50b by a method such as vapor deposition. Further, the above optical multilayer film
50b includes heavy ions etc. in the glass plate 50,
By changing the refractive index of the glass plate locally by ion replacement by the diffusion phenomenon at high temperature, laser beam
Alternatively, a method of changing the actual optical path length for the system may be used. Further, a light reflecting film may be formed on the front surface 50f, and the laser beam may be made incident on the back surface 50r, reflected on the front surface 50f, and then passed through the back surface 50r again to be emitted into the air. It is possible. Further, instead of providing the phase difference, the optical multilayer film 50b may change the light amount transmittance (in some cases, shield light) to give an annular light amount decrease.

【0091】図5には、図1,図3及び図4に示されて
いる集光素子とは異なる実施例が示されている。この集
光素子60は、図2に示されている対物レンズ20のレンズ
(曲面) 部分に、凸状の領域60bが形成されたものであ
る。
FIG. 5 shows an embodiment different from the light-collecting device shown in FIGS. 1, 3 and 4. This condensing element 60 is a lens of the objective lens 20 shown in FIG.
The convex region 60b is formed in the (curved surface) portion.

【0092】詳細には、集光素子即ちレンズ60に対し
て、実質的に同心円状に形成された2つの境界円によっ
て規定される環状凸領域60bを形成することで、この環
状凸領域60bの内側に規定される円状凹領域60c、及
び、上記環状凸領域60bの外側に規定される周辺凹領域
60aとして区分された3つの光ビ−ム透過領域が形成さ
れる。
More specifically, an annular convex region 60b defined by two substantially concentric boundary circles is formed in the light-collecting element or lens 60, so that the annular convex region 60b is formed. A circular concave region 60c defined inside and a peripheral concave region defined outside the annular convex region 60b.
Three light beam transmitting regions, which are defined as 60a, are formed.

【0093】上記集光素子60には、レンズとして機能で
きる屈折力即ち曲率が与えられていることから、上記円
状凹領域60cの表面と上記周辺凹領域60aの表面とは、
実質的に同一の曲率 (高さ) に形成される。一方、この
凹領域60c及び60aと上記凸領域60bの表面とは、互い
に等しい屈折力が得られるよう規定された曲率 (同一で
はない) に形成される。
Since the light-collecting element 60 is given a refractive power, ie, a curvature, that can function as a lens, the surface of the circular concave region 60c and the surface of the peripheral concave region 60a are
Formed with substantially the same curvature (height). On the other hand, the surfaces of the concave regions 60c and 60a and the surface of the convex region 60b are formed to have a curvature (not the same) defined so as to obtain the same refractive power.

【0094】上記環状凸領域60bは、図1に示されてい
る集光素子10と同様にして容易に形成される。例えば、
集光素子60の基となる凸 (両凸) レンズ本体60を、所望
の面積及び厚さが与えられた凹部を有する成型“型”で
挟みこみ、さらに、レンズ本体60を加熱しつつ加圧する
ことで、容易に形成される。また、凸状部のみを別に作
成し、レンズ本体に貼合わせるレプリカ (貼合わせ)
法、或いは、 (両) 凸レンズ本体を形成し、レンズ表面
に凸状部のみを直接モ−ルドするモ−ルド転写法によっ
ても作成可能である。当然のことながら、切削によって
も形成できる。
The annular convex region 60b is easily formed in the same manner as the light-collecting device 10 shown in FIG. For example,
The convex (biconvex) lens body 60 that is the base of the light condensing element 60 is sandwiched by a molding “mold” having a concave portion having a desired area and thickness, and the lens body 60 is pressed while being heated. Thereby, it is easily formed. Also, a replica that creates only the convex part separately and attaches it to the lens body (lamination)
Alternatively, it can be formed by a mold transfer method in which a convex lens body is formed and only convex portions are directly molded on the lens surface. Of course, it can also be formed by cutting.

【0095】このことから、上記集光素子60は、図1に
示されている集光素子10と同様に、Z軸に沿って裏面60
rから表面60fにレ−ザビ−ムが入射された場合には、
このレ−ザビ−ムを上記周辺凹領域60a、上記環状凸領
域60b及び円状凹領域60cの3領域に対応した特性を有
する3つの波面に分割できる。即ち、集光素子60を通過
されたレ−ザビ−ムは、実質的に等しい光路長を有する
周辺凹領域60a及び円状凹領域60cを通過された第一及
び第三の光ビ−ムと上記周辺凹領域60a及び円状凹領域
60cよりも長い光路長を有する環状凸領域60bを通過さ
れた第二の光ビ−ムとに分割される。
Thus, the light-collecting element 60 can be moved along the Z-axis like the light-collecting element 10 shown in FIG.
When the laser beam is incident on the surface 60f from r,
This laser beam can be divided into three wavefronts having characteristics corresponding to the three regions of the peripheral concave region 60a, the annular convex region 60b, and the circular concave region 60c. That is, the laser beam passed through the light condensing element 60 is combined with the first and third light beams passed through the peripheral concave region 60a and the circular concave region 60c having substantially equal optical path lengths. The peripheral concave area 60a and the circular concave area
The light beam is split into a second light beam that has passed through an annular convex region 60b having an optical path length longer than 60c.

【0096】この場合、図1,図3及び図4に示されて
いる第一の実施例と同様に、上記周辺凹領域60a及び円
状凹領域60cと、上記環状凸領域60bとの間の距離即ち
上記環状凸領域60bが突出される量を最適化すること
で、第一のレ−ザビ−ムと第二のレ−ザビ−ムとの位相
をπ (+2nπ) (但し、nは整数) [rad=ラジア
ン] だけシフトできる。同様に、第二のレ−ザビ−ムと
第三のレ−ザビ−ムとの位相をπ (+2mπ) (但し、
mは整数,n=mも存在する) [rad] だけシフト可
能である。従って、上記第一のレ−ザビ−ムと上記第三
のレ−ザビ−ムとの位相差は、2lπ [rad] (但
し、lは整数,l=n=mも存在する) となる。
In this case, as in the first embodiment shown in FIGS. 1, 3 and 4, the peripheral concave region 60a and the circular concave region 60c are located between the annular convex region 60b and the peripheral concave region 60a. By optimizing the distance, that is, the amount by which the annular convex region 60b is projected, the phase of the first laser beam and the phase of the second laser beam are set to π (+ 2nπ) (where n is an integer. ) Shift by [rad = radian]. Similarly, the phase of the second laser beam and the phase of the third laser beam are set to π (+ 2mπ) (however,
m is an integer, and n = m also exists). [rad] can be shifted. Accordingly, the phase difference between the first laser beam and the third laser beam is 2lπ [rad] (where l is an integer and l = n = m also exists).

【0097】この実施例によっても、互いに隣接する領
域毎に分割されたレ−ザビ−ムに関し、順次πずつ異な
る位相差が与えられることは既に説明したとおりであ
る。また、光ビ−ムの入射条件或いは上記凸領域60bと
上記凹領域60c及び60aとの境界領域の角度を最適化す
ることで、上記凹領域60c及び60aと上記凸領域60bと
の曲率を同心円に規定することも可能である。この場
合、成型加工に利用される“型”の製作が容易になるこ
とが知られている。
As described above, also in this embodiment, different phase differences are sequentially given to the laser beams divided for each adjacent region by π. The curvature of the concave regions 60c and 60a and the convex region 60b is concentric by optimizing the light beam incident condition or the angle of the boundary region between the convex region 60b and the concave regions 60c and 60a. It is also possible to specify In this case, it is known that the manufacture of a "mold" used for molding is facilitated.

【0098】図21には、図5に示されているレンズの変
形例が示されている。この例では、図4に示されている
集光素子と同様にして、レンズ70の屈折面の所望の位置
に光学多層膜 (即ち位相変化或いは屈折率変化層若しく
は光透過率変化層) 70bが形成される。従って、レンズ
70の表面形状に凹凸を持たせることなく、局所的な屈折
率の変化及び位相の転移または透過光量変化を提供でき
る。尚、図4の集光素子に関して開示されている全ての
手法が利用可能なことはいうまでもない。図22には、図
5に示されている集光素子に関し、さらに別の変形例が
示されている。図22に示されている例では、レンズ80の
表面に、楕円に形成された境界円によって凸状に形成さ
れる突出部80bが設けられている。即ち、図3に示され
ている例と同様に、レンズ80に、レ−ザビ−ムのビ−ム
スポットに残存する楕円成分に対応して各領域の境界線
を楕円形状に構成することで、 (図2に示されている)
ビ−ムスプリッタ16から出射されるレ−ザビ−ムを概ね
円形に整えることができる。即ち、図22によれば、上記
突出部80bは、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットの長軸方
向 (Y軸) に対応する方向が長く、且つ、レ−ザビ−ム
のビ−ムスポットの短軸方向 (X軸) に対応する方向が
短かく形成される。詳細には、上記突出部80bには、上
記長軸方向 (Y軸) に関し、レ−ザビ−ムのビ−ムスポ
ットを絞込むとともに、短軸方向 (X軸) に関し、レ−
ザビ−ムのビ−ムスポットを拡散させることのできる光
学特性が与えられる。従って、楕円形突出部80bが形成
されたレンズ80を利用することで、レ−ザビ−ムのビ−
ムスポットに残存する楕円成分を取り除くことができ
る。尚、図3の例と同様に、ビ−ムスポットのアスペク
ト比 (楕円における短軸と長軸との比) が比較的小さい
場合には、偏光ビ−ムスプリッタ16のレ−ザビ−ム入射
面16bに通常組合わせられる楕円補正機能が省略されて
もよいことはいうまでもない。
FIG. 21 shows a modification of the lens shown in FIG. In this example, an optical multilayer film (that is, a phase change or a refractive index change layer or a light transmittance change layer) 70b is provided at a desired position on the refraction surface of the lens 70 in the same manner as the light condensing element shown in FIG. It is formed. Therefore, the lens
It is possible to provide a local change in the refractive index and a phase transition or a change in the amount of transmitted light without making the surface of the 70 uneven. It is needless to say that all the methods disclosed with respect to the light-collecting device of FIG. 4 can be used. FIG. 22 shows another modification of the light-collecting device shown in FIG. In the example shown in FIG. 22, a projection 80b formed in a convex shape by a boundary circle formed in an ellipse is provided on the surface of the lens 80. That is, similarly to the example shown in FIG. 3, the boundary line of each region is formed in the lens 80 in an elliptical shape corresponding to the elliptical component remaining in the beam spot of the laser beam. , (Shown in Figure 2)
The laser beam emitted from the beam splitter 16 can be made substantially circular. That is, according to FIG. 22, the protruding portion 80b is longer in the direction corresponding to the long axis direction (Y axis) of the laser beam spot, and the laser beam beam is longer. The direction corresponding to the short axis direction (X axis) of the spot is formed short. More specifically, the projecting portion 80b narrows the beam spot of the laser beam in the long axis direction (Y axis) and the laser beam in the short axis direction (X axis).
Optical properties are provided that can diffuse the beam spot of the beam. Therefore, by using the lens 80 having the elliptical projection 80b formed thereon, the beam of the laser beam can be obtained.
It is possible to remove the elliptical components remaining in the data spot. As in the example of FIG. 3, when the aspect ratio of the beam spot (the ratio of the short axis to the long axis of the ellipse) is relatively small, the laser beam incident on the polarizing beam splitter 16 is incident. It goes without saying that the elliptical correction function normally combined with the surface 16b may be omitted.

【0099】尚、この発明の集光素子を光学顕微鏡に利
用した場合には、対物レンズと被測定物の像 (虚像を含
む) が結像される位置との間に、上記集光素子を配置す
ることで、解像度が向上されるとともに、周囲の像との
間の干渉の少ない鮮明な像を得ることができる。
When the light-collecting element of the present invention is used in an optical microscope, the light-collecting element is placed between the objective lens and a position where an image (including a virtual image) of the object to be measured is formed. By arranging, it is possible to improve resolution and obtain a clear image with little interference with surrounding images.

【0100】図23には、図1,図3及び図4、及び、図
5,図21及び図22とは、さらに異なる (第3の) 実施例
が示されている。
FIG. 23 shows a (third) embodiment which is further different from FIGS. 1, 3 and 4, and FIGS. 5, 21 and 22.

【0101】図23によれば、集光素子90は、実質的に平
行な第一及び第二の境界線90a及び90bによって区分さ
れるとともに、平面領域90dから突出された凸部領域90
cを有している。凸部領域90c即ち境界線90a及び90b
は、図2における光ディスク22に記録されている情報即
ち図示しないピットが配列される (図示しないトラック
の接線) 方向に対して直交するよう配置される。
According to FIG. 23, the light-condensing element 90 is divided by substantially parallel first and second boundary lines 90a and 90b, and the convex region 90 protrudes from the plane region 90d.
c. Convex region 90c, ie, boundaries 90a and 90b
Are arranged orthogonally to the direction in which information recorded on the optical disk 22 in FIG. 2, that is, pits (not shown) are arranged (tangents to tracks (not shown)).

【0102】この集光素子90によれば、凸部領域90c
と、境界線90a及び90bを介して凸部領域90cから分離
された平面領域 (凸部領域90cの両側に2箇所存在す
る) 90dとのあいだに、既に説明した超解像が生じる。
従って、既に説明したように、2つの平面領域90dと凸
部領域90cとの面積比を最適化することで、集光素子90
を通過されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポット形状を (図
2における) 光ディスク22の (図示しない) トラック1
本とこのトラックに記録されているピットのみをカバ−
する幅に制限することができる。この場合、凸部領域90
cを通過されたビ−ムのビ−ムスポットの形状は、円形
のビ−ムスポットの両サイドを切断した形状になる。従
って、ビ−ムスポットの光強度のピ−クレベルを低減す
ることなく、ビ−ムスポットの幅 (大きさ) を、トラッ
クに記録されているピットを確実に読みだすことのでき
るサイズにできる。尚、集光素子90が位相転移タイプで
ある場合には、凸部領域90cは、2つの平面領域90dに
対してπ+2nπ [rad] だけ位相をシフトできるよ
う構成されることは既に説明した他の実施例から容易に
類推できる。また、集光素子90が光量変化タイプである
場合には、凸部領域90cは、2つの平面領域90dよりも
透過率が低く形成されることも明らかである。
According to the light condensing element 90, the convex region 90c
The super-resolution described above occurs between the plane area 90d and the plane area 90d (which exists on both sides of the convex area 90c) separated from the convex area 90c via the boundary lines 90a and 90b.
Therefore, as described above, by optimizing the area ratio between the two planar regions 90d and the convex regions 90c, the light-collecting element 90
The beam spot shape of the laser beam passed through the optical disk 22 (not shown) on the optical disk 22 (in FIG. 2)
Only the book and the pits recorded on this track are covered
Can be limited to the width. In this case, the convex region 90
The shape of the beam spot of the beam passed through c is a shape obtained by cutting both sides of the circular beam spot. Therefore, the width (size) of the beam spot can be set to a size that allows the pits recorded on the track to be reliably read out without reducing the peak level of the light intensity of the beam spot. When the light condensing element 90 is of the phase transition type, the convex region 90c is configured to shift the phase by π + 2nπ [rad] with respect to the two plane regions 90d. It can be easily inferred from the examples. Also, when the light condensing element 90 is of the light amount changing type, it is apparent that the convex region 90c has a lower transmittance than the two planar regions 90d.

【0103】このことは、通常、所望の大きさ及び光強
度に規定される中心ビ−ムスポットの周囲に生じるサイ
ドロ−ブによって2次的に発生される、隣接トラックか
らのクロスト−クを低減できる。
This reduces crosstalk from adjacent tracks, which is usually secondary to side lobes that occur around the center beam spot defined by the desired size and light intensity. it can.

【0104】図24には、図23に示されている集光素子の
変形例が示されている。
FIG. 24 shows a modification of the light-collecting device shown in FIG.

【0105】集光素子92は、実質的に平行な第一乃至第
四の境界線92a乃至92dによって区分されるとともに、
3つの平面領域92e1〜92e3と、それぞれの平面領域の間
に規定される2つの凸部領域92f1及び92f2を有してい
る。即ち、集光素子92には、平面領域92e1、第一の境界
線92a、凸部領域92f1、第二の境界線92b、平面領域92
e2、第三の境界線92c、凸部領域92f2、第四の境界線92
d、及び、平面領域92e2が順に配列された光分割領域が
規定されている。この場合、実質的に集光素子92の中央
部に位置される平面領域92e2は、図2における光ディス
ク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配列
される (図示しないトラックの接線) 方向に対して直交
するよう配置される。
The light-collecting element 92 is divided by substantially parallel first to fourth boundary lines 92a to 92d.
It has three planar regions 92 e1 to 92 e3 and two convex regions 92 f1 and 92 f2 defined between the planar regions. That is, the light-collecting element 92 has a planar area 92 e1 , a first boundary 92 a, a convex area 92 f1 , a second boundary 92 b , and a planar area 92 e1 .
e2 , third boundary line 92c, convex region 92f2 , fourth boundary line 92
A light division area in which d and the plane area 92 e2 are arranged in order is defined. In this case, the plane area 92 e2 substantially located at the center of the light-collecting element 92 has information recorded on the optical disk 22 in FIG. 2, that is, pits (not shown) arranged in the direction (tangents to tracks (not shown)). Are arranged so as to be orthogonal to.

【0106】上記平面領域92e1〜92e3は、集光素子92に
入射されるレ−ザビ−ムに、実質的に等しい位相を提供
できるよう形成される。これに対して、上記凸部領域92
f1及び92f2は、集光素子92に入射されるレ−ザビ−ム
に、実質的に等しい位相であって、上記平面領域92e1
92e3を通過されたレ−ザビ−ムとの間に、概ねπ+2n
π [rad] の位相差を提供できるよう形成される。従
って、集光素子92を通過されたレ−ザビ−ムであって、
第一の境界線92aと第二の境界線92bとの間の凸部領域
92f1及び第三の境界線92cと第四の境界線92dとの間の
凸部領域92f2を通過されるレ−ザビ−ムには、第二の境
界線92bと第三の境界線92cとの間の平面領域92e2を通
過されるレ−ザビ−ムを基準にして、それぞれ、π+2
nπ [rad] の位相差が与えられる。また、第一の境
界線92a或いは第四の境界線92dよりも外側の領域即ち
平面領域92e1,92e3を通過されるレ−ザビ−ムには、凸
部領域92f1,92f2を通過されるレ−ザビ−ムを基準にし
て、それぞれ、さらに、π+2nπ [rad] の位相差
が与えられる。この場合、上記平面領域92e2を通過され
たレ−ザビ−ムの位相と平面領域92e1,92e3を通過され
たレ−ザビ−ムの位相が同一になることは、いうまでも
ない。
The plane regions 92 e1 to 92 e3 are formed so as to provide substantially the same phase to the laser beam incident on the light-collecting element 92. On the other hand, the convex region 92
f1 and 92f2 have substantially the same phase as the laser beam incident on the light-collecting element 92, and have the above-mentioned planar regions 92e1 to 92e1 .
Π + 2n between the laser beam passed through 92 e3
It is formed to provide a phase difference of π [rad]. Therefore, the laser beam passed through the light-collecting element 92,
Convex area between first boundary line 92a and second boundary line 92b
92 f1 and a third boundary line 92c and Re is passed through the convex region 92 f2 between the fourth boundary line 92d - Zabi - The beam, the second boundary line 92b and the third boundary line 92c Π + 2 with respect to the laser beam passed through the plane area 92 e2 between
A phase difference of nπ [rad] is given. The laser beam passing through the area outside the first boundary line 92a or the fourth boundary line 92d, that is, the laser beam passing through the plane areas 92e1 and 92e3 , passes through the convex areas 92f1 and 92f2 . Based on the laser beam to be used, a phase difference of π + 2nπ [rad] is further provided. In this case, the planar region 92 e2 passage has been Le - Zabi - beam phase and the planar region 92 e1, passed through a 92 e3 the Le - Zabi - the beam phase is same, of course.

【0107】集光素子92を通過されたレ−ザビ−ムのビ
−ムスポット形状は、円形のビ−ムスポットの両サイド
を切断した形状であって、しかも、中央スポットの近傍
に生じるサイドロ−ブが大幅に低減された状態として提
供される。従って、ビ−ムスポットの光強度のピ−クレ
ベルを低減することなく、ビ−ムスポットの幅 (大き
さ) を、トラックに記録されているピットを確実に読み
だすことのできるサイズにできる。
The shape of the beam spot of the laser beam passed through the light condensing element 92 is a shape obtained by cutting both sides of a circular beam spot, and the side beam generated near the central spot. Is provided in a greatly reduced state. Therefore, the width (size) of the beam spot can be set to a size that allows the pits recorded on the track to be reliably read out without reducing the peak level of the light intensity of the beam spot.

【0108】図25には、図23及び図24に示されている集
光素子とは、異なる変形例が示されている。
FIG. 25 shows a modified example different from the light-collecting device shown in FIGS.

【0109】図25によれば、集光素子94は、第一の境界
円94aを介して区分される第一の領域94b、第一の境界
円94aと実質的に同心円状に形成された第二の境界円94
c、第二の境界円94cと第一の境界円94aとのあいだに
規定される第二の領域94d、及び、第二の境界円94cよ
りも外側に規定される周辺領域94eを有している。
According to FIG. 25, the light-collecting element 94 has a first region 94b divided by a first boundary circle 94a and a second region 94b formed substantially concentrically with the first boundary circle 94a. Second Boundary Circle 94
c, having a second region 94d defined between the second boundary circle 94c and the first boundary circle 94a, and a peripheral region 94e defined outside the second boundary circle 94c. I have.

【0110】第一の領域94bは、光透過率に制限が与え
られることなく形成され、入射される全てのレ−ザビ−
ムを通過可能である。また、第二の領域94dは、第一の
領域94bよりも僅かに光透過率が低く形成され、第三の
領域94eは、第二の領域94dよりもさらに光透過率が低
く形成されている。
The first region 94b is formed without any limitation on the light transmittance, and all the incident laser beams are formed.
Through the system. The second region 94d is formed to have a slightly lower light transmittance than the first region 94b, and the third region 94e is formed to have a lower light transmittance than the second region 94d. .

【0111】集光素子94を通過されたレ−ザビ−ムに
は、中心から周辺部に向かって概ね均一に光強度分布が
減少する特性が提供される。この結果、光ディスク上の
集光スポットの (図示しない) 光強度分布の断面形状
は、例えば、図6 (c) 或いは図12 (d) に比較して直
線状に規定されるとともに、概ね直角二等辺三角形また
は円錐状に近似される。この場合、集光素子94から出射
されたレ−ザビ−ムの光強度は、光源である半導体レ−
ザに入力される電流の大きさに概ね比例される。従っ
て、集光素子94を介してレ−ザビ−ムの光強度を概ね直
線的に変化させることで、例えば、複数の光強度を有す
るレ−ザビ−ムによって記録媒体に多値のデ−タを記録
する際に、記録マ−クの大きさを容易に変化させること
ができる。
The laser beam passed through the light condensing element 94 is provided with a characteristic that the light intensity distribution decreases substantially uniformly from the center toward the periphery. As a result, the cross-sectional shape of the light intensity distribution (not shown) of the condensed spot on the optical disk is, for example, linearly defined as compared with FIG. 6C or FIG. It is approximated as an equilateral triangle or cone. In this case, the light intensity of the laser beam emitted from the light-collecting element 94 is equal to the semiconductor laser as the light source.
It is roughly proportional to the magnitude of the current input to the device. Therefore, by changing the light intensity of the laser beam through the light condensing element 94 substantially linearly, for example, a multi-valued data is recorded on the recording medium by the laser beam having a plurality of light intensities. The size of the recording mark can be easily changed when recording is performed.

【0112】図26によれば、集光素子96は、互いに非平
行に配置された第一及び第二の境界線96a及び96bによ
って区分されるとともに、境界線96a及び96bの内側に
規定された凸部領域96c、及び、境界線96a及び96bの
外側に規定された第一及び第二の平面領域96d,96eを
有している。この集光素子96では、境界線96a及び96b
の内側の領域即ち凸部領域96cは、図2における光ディ
スク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配
列される (図示しないトラックの接線) 方向に対して沿
って配置される。
According to FIG. 26, the light-collecting element 96 is divided by first and second boundary lines 96a and 96b arranged non-parallel to each other, and is defined inside the boundary lines 96a and 96b. It has a convex region 96c and first and second planar regions 96d and 96e defined outside the boundaries 96a and 96b. In this light-collecting element 96, boundary lines 96a and 96b
2 is arranged along the direction in which information recorded on the optical disc 22 in FIG. 2, that is, pits (not shown) are arranged (tangents to tracks (not shown)).

【0113】この集光素子96によれば、集光素子96に入
射されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポットは、図示しない
トラックに沿って、一端が他端よりも大きな半径を有す
る変形長楕円状、即ち、水滴状或いは卵形の断面を有す
るスポットに変換される。このことは、光ディスクに記
録される記録マ−ク即ちピットの形状、特に、幅を均一
にするために有益である。即ち、集光素子96を通過され
たレ−ザビ−ムのビ−ムスポットの形状は、集光素子96
における境界線96a及び96bの傾き (凸部領域96cの形
状) 及び広がりの方向に依存することから、ビ−ムスポ
ットの形状が、光ディスク上でのピットの先端に対応さ
れる側が後端側よりも大きな半径を有する変形長楕円に
なるよう凸部領域96cの形状を規定することで、ピット
を形成するために必要なレ−ザビ−ムの強度を、ピット
の後端側に向かって次第に減少させることができる。
According to the light condensing element 96, the beam spot of the laser beam incident on the light condensing element 96 is deformed along a track (not shown) so that one end has a larger radius than the other end. It is converted into a spot having an oblong, ie, water-drop or oval cross section. This is useful for making the shape, particularly the width, of the recording mark or pit recorded on the optical disk uniform. That is, the shape of the beam spot of the laser beam passed through the light-collecting element 96 is
Depends on the inclinations (shapes of the convex regions 96c) and the directions of spread of the boundary lines 96a and 96b, the shape of the beam spot is such that the side corresponding to the leading end of the pit on the optical disc is closer to the trailing end side. By defining the shape of the convex region 96c so as to form a deformed long ellipse having a large radius, the intensity of the laser beam required for forming the pit gradually decreases toward the rear end side of the pit. Can be done.

【0114】従って、従来、ピットの幅を一定に維持す
るために利用されていた複雑なビ−ム制御、例えば、1
つのピットを記録する際にレ−ザビ−ムの光強度をピッ
トの先端部に対応する位置と後端部に対応する位置で変
化させる、等の方法が不要になる。
Therefore, the complicated beam control conventionally used to maintain the pit width constant, for example, 1
When recording one pit, it is not necessary to change the light intensity of the laser beam between the position corresponding to the leading end and the position corresponding to the trailing end of the pit.

【0115】図27は、図26に示されている集光素子の変
形例を示している。
FIG. 27 shows a modification of the light-collecting device shown in FIG.

【0116】図から明らかなように、集光素子96は、図
26に示されている集光素子96に比較して、分割線の位置
96a,96b及び分割線を介して分割された領域96c,96
d及び96eの形状が異なる以外は、実質的に同一の構造
が与えられている。従って、図26に既に示されている集
光素子と実質的に同様に機能することはいうまでもな
い。
As is clear from the figure, the light condensing element 96 is
The position of the dividing line compared to the condensing element 96 shown in FIG.
96a, 96b and areas 96c, 96 divided through division lines
Substantially the same structure is provided except for the different shapes of d and 96e. Therefore, it goes without saying that it functions substantially the same as the light-collecting element already shown in FIG.

【0117】図28には、図5に示されている集光装置の
別の変形例が示されている。
FIG. 28 shows another modification of the light collector shown in FIG.

【0118】図28によれば、集光素子即ちレンズ 100
は、平面から見た状態で実質的に平行な第一及び第二の
境界線 102a及び 102bによって区分されるとともに、
レンズの外形表面領域 104から切欠かれた状態の凹部領
域 106を有している。即ち、レンズ 100は、凹部領域 1
06をはさんで、概ね等しい面積に規定された第一及び第
二の外形表面領域 104a及び 104bと凹部領域 106から
構成される。尚、凹部領域 106は、図2における光ディ
スク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配
列される (図示しないトラックの接線) 方向に対して直
交するよう配置される。また、上記凹部領域 106と上記
2つの外形表面領域 104a及び 104bの表面には、互い
に等しい屈折力が得られるよう規定された曲率 (同一で
はない) が与えられる。
According to FIG. 28, the light condensing element or lens 100
Are separated by first and second boundary lines 102a and 102b that are substantially parallel as viewed from a plane,
The lens has a concave area 106 cut out from the outer surface area 104 of the lens. That is, the lens 100 has the concave area 1
The first and second outer surface areas 104a and 104b, which are defined to have substantially the same area, and the concave area 106 are provided with the area 06 interposed therebetween. The concave area 106 is arranged so as to be orthogonal to the information recorded on the optical disk 22 in FIG. 2, that is, the direction in which pits (not shown) are arranged (tangents to tracks (not shown)). Also, the surfaces of the concave region 106 and the two external surface regions 104a and 104b are provided with curvatures (not the same) defined so as to obtain mutually equal refractive powers.

【0119】この集光素子 100によれば、凹部領域 106
と、境界線 102a及び 102bを介して凹部領域 106と分
離された2つの外形表面領域 104a及び 104bとの間
に、既に説明した超解像が生じる。即ち、凹部領域 106
を基準とした場合、2つの外形表面領域 104a及び 104
bを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、π+2nπ [r
ad] シフトされる。従って、既に説明したように、2
つの外形表面領域 104a及び 104bと凹部領域 106との
面積比を最適化することで、集光素子 100を通過された
レ−ザビ−ムのビ−ムスポット形状を (図2に示されて
いる) 光ディスク22の (図示しない) トラック1本とこ
のトラックに記録されているピットのみをカバ−する幅
に制限することができる。
According to the light-collecting device 100, the concave region 106
And the super-resolution described above occurs between the concave region 106 and the two external surface regions 104a and 104b separated via the boundary lines 102a and 102b. That is, the concave region 106
, Two outer surface areas 104a and 104
The phase of the laser beam passing through b is π + 2nπ [r
ad] It is shifted. Therefore, as already explained, 2
By optimizing the area ratio between the two outer surface areas 104a and 104b and the concave area 106, the beam spot shape of the laser beam that has passed through the light condensing element 100 is shown in FIG. It is possible to limit the width of only one track (not shown) of the optical disc 22 and the pits recorded on this track to the cover width.

【0120】尚、集光素子 100は、予め決められた曲率
を有することから、集光素子 100を通過されたレ−ザビ
−ムは、ビ−ムスポットの形状が円形のビ−ムスポット
の両サイドを切断した形状に規定され、その一方で、所
望のビ−ムスポット径に集束される。また、中心ビ−ム
スポットの周囲に生じるサイドロ−ブによって2次的に
発生される、隣接トラックからのクロスト−クを低減で
きる。
Since the light-collecting element 100 has a predetermined curvature, the laser beam passing through the light-collecting element 100 has a circular beam spot shape. It is defined in a shape with both sides cut, while it is focused to the desired beam spot diameter. Further, it is possible to reduce crosstalk from an adjacent track, which is generated secondarily due to side lobes generated around the center beam spot.

【0121】図29には、図28に示されている集光素子の
変形例が示されている。
FIG. 29 shows a modification of the light-collecting device shown in FIG.

【0122】図29よれば、集光素子 110は、平面から見
た状態で実質的に平行な第一乃至第四の境界線 112a乃
至 112dによって区分されるとともに、レンズの外形線
114から突出された2つの凸部領域 116a及び 116bを
有している。また、レンズの外形線 114は、この2つの
凸部領域 116a及び 116bを介して第一乃至第三の外形
表面領域 118a, 118b及び 118cに区分されている。
尚、集光素子 110の実質的に中央部に位置される第二の
外形表面領域 118bは、図2における光ディスク22に記
録されている情報即ち図示しないピットが配列される
(図示しないトラックの接線) 方向に対して直交するよ
う配置される。また、第二の外形表面領域118bを基準
として、2つの凸部領域 116a及び 116bを通過される
レ−ザビ−ムの位相は、π+2nπ [rad] シフトさ
れる。一方、2つの凸部領域 116a及び 116bよりも外
側に位置される第一及び第三の外形表面領域 118a及び
118cを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、2つの凸部
領域 116a及び 116bに比較して、さらにπ+2nπ
[rad] シフトされる。当然のことながら、第二の外
形表面領域 118bを通過されるレ−ザビ−ムの位相と第
一及び第三の外形表面領域 118a及び 118cを通過され
るレ−ザビ−ムの位相は、同一に規定される。
According to FIG. 29, the light-collecting element 110 is divided by first to fourth boundary lines 112a to 112d which are substantially parallel when viewed from a plane, and the outline of the lens.
It has two convex regions 116a and 116b projecting from 114. The outer shape line 114 of the lens is divided into first to third outer shape surface regions 118a, 118b and 118c via the two convex regions 116a and 116b.
The information recorded on the optical disc 22 in FIG. 2, that is, pits (not shown) are arranged in the second outer surface area 118b located substantially at the center of the light condensing element 110.
(Tangent lines of tracks (not shown)). The phase of the laser beam passing through the two convex regions 116a and 116b is shifted by π + 2nπ [rad] with reference to the second outer surface region 118b. On the other hand, the first and third outer surface areas 118a and 118a located outside the two convex areas 116a and 116b
The phase of the laser beam passed through 118c is π + 2nπ compared to the two convex regions 116a and 116b.
[rad] is shifted. Naturally, the phase of the laser beam passing through the second external surface area 118b and the phase of the laser beam passing through the first and third external surface areas 118a and 118c are the same. Stipulated.

【0123】この集光素子 110を通過されたレ−ザビ−
ムのビ−ムスポット形状は、円形のビ−ムスポットの両
サイドを切断した形状であって、しかも、中央スポット
の近傍に生じるサイドロ−ブが大幅に低減された状態と
して提供される。従って、ビ−ムスポットの光強度のピ
−クレベルを低減することなく、ビ−ムスポットの幅
(大きさ) を、トラックに記録されているピットを確実
に読みだすことのできるサイズにできる。また、上記集
光素子 110は、予め決められた曲率を有することから、
集光素子 110を通過されたレ−ザビ−ムは、所望のビ−
ムスポット径に集束される。
The laser beam passed through the light condensing element 110
The beam spot shape of the beam is a shape obtained by cutting both sides of a circular beam spot, and is provided as a state in which side lobes generated near the center spot are greatly reduced. Accordingly, the width of the beam spot can be reduced without reducing the peak level of the light intensity of the beam spot.
(Size) can be set to a size that allows the pits recorded on the track to be reliably read. Further, since the light-collecting element 110 has a predetermined curvature,
The laser beam passed through the light condensing element 110 is a desired beam.
Focused on the spot diameter.

【0124】図30には、図29に示されている集光素子の
変形例が示されている。
FIG. 30 shows a modification of the light-collecting device shown in FIG.

【0125】集光素子 120は、図29に示されている集光
素子と実質的に同一に機能する例であって、集光素子 1
20の屈折面に、平面から見た状態で実質的に平行な帯状
の光学多層膜 122a及び 122bが提供されたものであ
る。光学多層膜 122a及び 122bは、位相変化層或いは
屈折率変化層若しくは光透過率変化層であって、既に説
明した図4或いは図21の集光素子と同様の方法で形成さ
れる。また、レンズの外形線 124は、上記光学多層膜 1
22a及び 122bを介して第一乃至第三の外形表面領域 1
26a, 126b及び 126cに区分されている。尚、上記光
学多層膜 122a及び 122bは、他の実施例と同様に、集
光素子 120の実質的に中央部に位置される第二の外形表
面領域 126bが (図示しない) トラックの接線の方向に
対して直交するよう配置される。
The light-collecting element 120 is an example that functions substantially the same as the light-collecting element shown in FIG.
Twenty refraction surfaces are provided with substantially parallel strip-shaped optical multilayer films 122a and 122b as viewed from a plane. Each of the optical multilayer films 122a and 122b is a phase change layer, a refractive index change layer, or a light transmittance change layer, and is formed by the same method as that of the condensing element of FIG. Also, the outline 124 of the lens is
First to third outer surface areas 1 via 22a and 122b
26a, 126b and 126c. As in the other embodiments, the optical multilayer films 122a and 122b have a second outer surface area 126b located substantially at the center of the light condensing element 120 and a tangential direction of a track (not shown). Are arranged so as to be orthogonal to.

【0126】この集光素子 120によれば、既に説明した
集光素子 110と同様に、第二の外形表面領域 126bを基
準として、光学多層膜 122a及び 122bを通過されるレ
−ザビ−ムの位相は、π+2nπ [rad] シフトされ
る。また、光学多層膜 122a及び 122bよりも外側に位
置される第一及び第三の外形表面領域 126a及び 126c
を通過されるレ−ザビ−ムの位相は、多層膜 122a及び
122bに比較して、さらにπ+2nπ [rad] シフト
される。同様に、第二の外形表面領域 126bを通過され
るレ−ザビ−ムの位相と第一及び第三の外形表面領域 1
26a及び 126cを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、同
一に規定される。
According to the light-collecting element 120, similarly to the light-collecting element 110 described above, the laser beam passing through the optical multilayer films 122a and 122b with reference to the second outer surface area 126b is used. The phase is shifted by π + 2nπ [rad]. Also, the first and third outer surface areas 126a and 126c located outside the optical multilayer films 122a and 122b.
The phase of the laser beam passed through the
It is further shifted by π + 2nπ [rad] compared to 122b. Similarly, the phase of the laser beam passing through the second outer surface area 126b and the first and third outer surface areas 1
The phase of the laser beam passed through 26a and 126c is defined identically.

【0127】図31は、この発明のいづれかの実施例であ
る集光素子が利用されている装置の一例であって、レ−
ザビ−ムプリンタ装置に組込まれ、感光体に対してレ−
ザビ−ムを照射するための光学装置としての例が示され
ている。
FIG. 31 shows an example of an apparatus using the light-collecting element according to any of the embodiments of the present invention.
Built into the beam printer,
An example as an optical device for irradiating a beam is shown.

【0128】プリンタ装置 150は、レ−ザビ−ムを発生
する半導体レ−ザ (光源) 152、この半導体レ−ザ 152
からのレ−ザビ−ムを偏向する偏向装置 156、この偏向
装置156を介して偏向されたレ−ザビ−ムに対応する静
電潜像が形成される感光体ドラム 160、及び、この感光
体ドラム 160に形成された静電潜像を可視化するととも
に、記録用紙にプリントアウトするための (図示しな
い) 画像出力部を有している。尚、感光体ドラム 160の
近傍であって、感光体ドラム 160の画像形成領域に影響
を与えない位置には、後述する主走査方向に関するレ−
ザビ−ムの水平同期を検出するための水平同期検出器 1
80が配置されている。
The printer 150 includes a semiconductor laser (light source) 152 for generating a laser beam, and the semiconductor laser 152.
Deflecting device 156 for deflecting the laser beam from the photosensitive drum, a photosensitive drum 160 on which an electrostatic latent image corresponding to the laser beam deflected via the deflecting device 156 is formed, and this photosensitive member It has an image output unit (not shown) for visualizing the electrostatic latent image formed on the drum 160 and printing it out on recording paper. In the vicinity of the photoconductor drum 160 and at a position that does not affect the image forming area of the photoconductor drum 160, a laser beam in the main scanning direction described later is provided.
Horizontal sync detector 1 to detect horizontal sync of beam
80 are located.

【0129】半導体レ−ザ 152と偏向装置 156との間に
は、レ−ザ 152からのレ−ザビ−ムに関するビ−ム断面
形状を、レ−ザビ−ムプリンタ装置として利用する際に
要求される大きさに絞り込むための偏向前光学系 154が
配置されている。また、偏向装置 156と感光体ドラム 1
60との間には、上記偏向装置 156を介して感光体ドラム
160に概ね直線状に照射される上記レ−ザビ−ムに関
し、ドラム 160におけるすべての位置で実質的に等速に
なるよう、上記レ−ザビ−ムをドラム 160に結像させる
ための偏向後光学系 158が位置されている。
Between the semiconductor laser 152 and the deflecting device 156, the beam cross-sectional shape of the laser beam from the laser 152 is required when used as a laser beam printer. A pre-deflection optical system 154 for narrowing down to a size to be performed is arranged. Also, the deflection device 156 and the photosensitive drum 1
60 and the photosensitive drum via the deflecting device 156
With respect to the laser beam irradiated to the drum 160 in a substantially straight line, after the laser beam is deflected to form an image on the drum 160 so that the laser beam becomes substantially constant at all positions on the drum 160. Optical system 158 is located.

【0130】偏向前光学系 154は、レ−ザ 152からの発
散性のレ−ザビ−ムを平行ビ−ムにするコリメ−トレン
ズ 162、このコリメ−トレンズ 162を介してコリメ−ト
されたレ−ザビ−ムのビ−ム断面形状即ちビ−ムスポッ
トの大きさを十分に小さくする集光素子 164、この集光
素子 164を通過され、ビ−ムスポットの大きさが十分に
小さくされたレ−ザビ−ムを上記偏向装置 156の反射面
に対して垂直に入射させるためのシリンドリカルレンズ
166などから構成される。上記集光素子 164には、既に
説明したこの発明の実施例である超解像光学素子 (図
5,図21及び図22など) が利用される。シリンドリカル
レンズ 166は、上記偏向装置 156における偏向方向 (後
述する反射面の回転方向、即ち、一般には主走査方向と
呼ばれる)に直交する方向即ち副走査方向にのみ屈折力
が与えられている。
The pre-deflection optical system 154 includes a collimating lens 162 for converting a divergent laser beam from the laser 152 into a parallel beam, and a collimated lens via the collimating lens 162. A light-collecting element 164 for sufficiently reducing the beam cross-sectional shape of the beam, that is, the size of the beam spot, and having passed through the light-collecting element 164, the beam spot size was sufficiently reduced. A cylindrical lens for causing a laser beam to be perpendicularly incident on the reflecting surface of the deflecting device 156.
166 and so on. As the light-collecting element 164, a super-resolution optical element (FIG. 5, FIG. 21, FIG. 22, etc.) according to the embodiment of the present invention described above is used. The cylindrical lens 166 is provided with a refractive power only in a direction orthogonal to a deflecting direction of the deflecting device 156 (a rotating direction of a reflecting surface described later, that is, generally called a main scanning direction), that is, a sub-scanning direction.

【0131】偏向装置 156は、複数の反射面が周状に配
置され、回転可能に形成されているポリゴナルミラ− 1
68、このポリゴナルミラ− 168を所望の速度で回転させ
るモ−タ 170などを有している。ポリゴナルミラ− 168
における反射面の形状は、後述するfθレンズとの組合
わせに応じて、平面或いは非球面のいづれかに形成され
ている。
The deflecting device 156 includes a polygonal mirror 1 having a plurality of reflecting surfaces arranged circumferentially and rotatably formed.
68, a motor 170 for rotating the polygon mirror 168 at a desired speed, and the like. Polygonal mirror 168
The shape of the reflecting surface is formed as either a flat surface or an aspheric surface in accordance with the combination with the fθ lens described later.

【0132】偏向後光学系 158は、上記レ−ザビ−ムに
対して所望の光学特性を与える第一及び第二のfθレン
ズ 172及び 174、第二のfθレンズ 174を通過されたレ
−ザビ−ムを上記感光体ドラム 160に向かって折曲げる
出射ミラ− 176などを含んでいる。第一のfθレンズ 1
72は、非球面fθレンズであって、上記シリンドリカル
レンズ 166に関し、屈折力が与えられている方向と実質
的に同一の方向 (即ち副走査方向) に概ね等しい屈折力
が与えられている。第一のfθレンズ 172は、上記偏向
装置 156の各反射面の傾きに起因する、感光体ドラム 1
60上でのレ−ザビ−ムのずれを低減するとともに、上記
偏向装置 156の各反射面毎に、ライン状に照射される上
記レ−ザビ−ムの上記感光体ドラム 160上で位置を、上
記各反射面の回転角と比例させるために利用される。一
方、第二のfθレンズ 174は、上記偏向装置 156におけ
る偏向方向即ち主走査方向に関してのみ屈折力が与えら
れているト−リックレンズであって、第一のfθレンズ
172と協働することで、上記偏向装置 156の各反射面毎
にライン状に照射される上記レ−ザビ−ムの上記感光体
ドラム 160上で位置を、上記各反射面の回転角と比例さ
せる。
The post-deflection optical system 158 includes a laser beam that has passed through the first and second fθ lenses 172 and 174 and the second fθ lens 174 that provide desired optical characteristics to the laser beam. Outgoing mirror 176 for bending the beam toward the photosensitive drum 160. First fθ lens 1
Numeral 72 denotes an aspherical fθ lens, which has a refractive power substantially equal to the direction in which the refractive power is given (ie, the sub-scanning direction) with respect to the cylindrical lens 166. The first fθ lens 172 is provided on the photosensitive drum 1 due to the inclination of each reflecting surface of the deflecting device 156.
In addition to reducing the deviation of the laser beam on the photoreceptor drum 60, the position of the laser beam irradiated linearly on the photosensitive drum 160 is determined for each reflection surface of the deflecting device 156. It is used to make it proportional to the rotation angle of each reflection surface. On the other hand, the second fθ lens 174 is a toric lens to which refractive power is given only in the deflecting direction of the deflecting device 156, that is, in the main scanning direction.
In cooperation with 172, the position of the laser beam irradiated linearly on each reflecting surface of the deflecting device 156 on the photosensitive drum 160 is proportional to the rotation angle of each reflecting surface. Let it.

【0133】感光体ドラム 160には、図示しない駆動機
構が配置されている。感光体ドラム160は、この駆動機
構を介して所望の方向即ち上記主走査方向に直交する副
走査方向に所望の速度で回転される。
A drive mechanism (not shown) is arranged on the photosensitive drum 160. The photosensitive drum 160 is rotated at a desired speed in a desired direction, that is, in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, via the driving mechanism.

【0134】水平同期検出器 180は、上記第二fθレン
ズ 174を通過され、上記感光体ドラム 160へ向かうレ−
ザビ−ムの一部を検出するとともに、図示しない制御装
置に水平同期信号を供給する。
The horizontal synchronization detector 180 passes through the second fθ lens 174 and travels toward the photosensitive drum 160.
A part of the beam is detected and a horizontal synchronizing signal is supplied to a controller (not shown).

【0135】図示しない入力装置を介して、プリントア
ウトすべき画像情報を含む2値の印字信号が入力される
と、印字信号に応じて半導体レ−ザ 152から出力される
レ−ザビ−ムがオン/オフされる。この断続的にオン/
オフされた状態のレ−ザビ−ムは、コリメ−トレンズ 1
62を介して平行ビ−ムに変換された後、集光素子 164を
介して十分に小さなビ−ムスポットを有する集束ビ−ム
に変換される。集光素子 164を通過されたレ−ザビ−ム
は、ポリゴナルミラ− 168の複数の反射面に導かれ、各
反射面の回転とともに感光体ドラム 160に向かって等角
速度で連続的に反射される。この反射されたレ−ザビ−
ムは、第一及び第二のfθレンズ 172,174を介して各
反射面の回転と感光体ドラム 160上での位置が比例され
て、感光体ドラム 160上に概ね直線状に照射される。
When a binary print signal containing image information to be printed out is input via an input device (not shown), a laser beam output from the semiconductor laser 152 in response to the print signal is output. It is turned on / off. This intermittent on /
The laser beam in the off state is the collimating lens 1
After being converted into a parallel beam via 62, it is converted via a condenser 164 into a focused beam having a sufficiently small beam spot. The laser beam that has passed through the light condensing element 164 is guided to a plurality of reflecting surfaces of the polygon mirror 168, and is continuously reflected at a constant angular velocity toward the photosensitive drum 160 with the rotation of each reflecting surface. This reflected laser
The rotation of each reflection surface and the position on the photosensitive drum 160 are proportional to each other via the first and second fθ lenses 172 and 174, and the beam is irradiated onto the photosensitive drum 160 in a substantially linear manner.

【0136】感光体ドラム 160に導かれたレ−ザビ−ム
は、画像情報としてオン/オフされた状態であることか
ら、感光体ドラム 160には、レ−ザビ−ムのオン/オ
フ、即ち、画像情報に対応する静電潜像が形成される。
この静電潜像は、図示しない現像装置によってトナ−な
どの可視化剤が供給されることで現像され、図示しない
給紙装置から給送される記録用紙に上記トナ−が転写さ
れたのち、図示しない定着装置を介して上記トナ−が記
録用紙に固着されてハ−ドコピ−としてプリントアウト
される。この場合、上記集光素子 164は、既に説明した
ように、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットをより小さくで
きることから、解像力の高い精細なハ−ドコピ−が得ら
れる。また、集光素子 164は、レ−ザビ−ムの強度を増
大させることから、上記偏向装置 156におけるポリゴナ
ルミラ− 168を高速で回転可能にする。従って、印時速
度の高いプリンタ装置が提供される。
Since the laser beam guided to the photosensitive drum 160 is turned on / off as image information, the photosensitive drum 160 is turned on / off, that is, the laser beam is turned on / off. Then, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed.
The electrostatic latent image is developed by supplying a visualizing agent such as toner by a developing device (not shown), and the toner is transferred to recording paper fed from a paper feeding device (not shown). The toner is fixed to the recording paper via a fixing device which is not used, and is printed out as a hard copy. In this case, as described above, since the light condensing element 164 can reduce the beam spot of the laser beam, a fine hard copy with high resolution can be obtained. Further, since the light-collecting element 164 increases the intensity of the laser beam, the polygon mirror 168 in the deflecting device 156 can be rotated at a high speed. Therefore, a printing device having a high printing speed is provided.

【0137】[0137]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、 1) 光源からの光ビ−ムが結像される位置におけるビ−
ムスポットサイズを小さくできるとともに、サイドロ−
ブを大幅に低減ができる。この場合、光源からの光ビ−
ムの集光効率が十分に確保されることから、光源を大型
化及び排熱に関して考慮する必要がなくなる。
As described above, according to the present invention, 1) a beam at a position where a light beam from a light source is imaged.
And the side spot
Can be greatly reduced. In this case, the light beam from the light source
Since the light collection efficiency of the light source is sufficiently ensured, it is not necessary to consider a light source having a large size and exhaust heat.

【0138】2) 構造が簡単であることから、製造コス
トが低減される。
2) Since the structure is simple, the manufacturing cost is reduced.

【0139】3) 対物レンズ或いは偏光ビ−ムスプリッ
タと兼用できることから、光学系全体を軽量、且つ、小
型にできる。
3) Since the optical system can also be used as an objective lens or a polarizing beam splitter, the entire optical system can be reduced in weight and size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例である集光素子 (アポダイ
ザ) を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a light-collecting element (apodizer) according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示されている集光素子が組込まれる光学
ヘッド装置を示す概略平面図。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an optical head device into which the light-collecting device shown in FIG. 1 is incorporated.

【図3】図1に示されている集光素子の変形例を示す概
略図。
FIG. 3 is a schematic view showing a modified example of the light-collecting device shown in FIG.

【図4】図1に示されている集光素子の変形例を示す概
略図。
FIG. 4 is a schematic view showing a modification of the light-collecting device shown in FIG. 1;

【図5】図1に示されている集光素子とは、別の実施例
を示す概略図。
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment different from the light condensing element shown in FIG. 1;

【図6】図1に示されている3領域構造アポダイザと集
光効率との関係を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between the three-region structure apodizer shown in FIG. 1 and light collection efficiency.

【図7】図1に示されている3領域構造アポダイザに対
して均一強度分布を有する光を入射させた場合の特性を
示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing characteristics when light having a uniform intensity distribution is incident on the three-region apodizer shown in FIG. 1;

【図8】図1に示されている3領域構造アポダイザに対
してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特性
を示すグラフ。
8 is a graph showing characteristics when light having a Gaussian intensity distribution is incident on the three-region structure apodizer shown in FIG.

【図9】図1に示されている3領域構造アポダイザを通
過した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム強
度とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing a relative intensity between a beam intensity and a side lobe intensity of a center beam spot in an optical beam passing through the three-region structure apodizer shown in FIG.

【図10】図1に示されている3領域構造アポダイザを
4領域構造に変形した状態で、円環開口部と中心開口と
の比を変化させつつ、ガウス強度分布を有する光を入射
させた場合の特性を示すグラフ。
FIG. 10 shows a state in which the three-region structure apodizer shown in FIG. 1 is transformed into a four-region structure, and light having a Gaussian intensity distribution is incident while changing the ratio between the annular opening and the center opening. The graph which shows the characteristic in the case.

【図11】図1に示されている3領域構造アポダイザを
4領域構造に変形し、この4領域構造アポダイザを通過
した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム強度
とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。
FIG. 11 shows a three-region apodizer shown in FIG. 1 transformed into a four-region structure, and the beam intensity and side lobe of the center beam spot in the light beam passing through the four-region structure apodizer. The graph which shows the relative intensity | strength with intensity | strength.

【図12】図1に示されている3領域構造アポダイザを
4領域構造に変形したアポダイザ(特性のみ、図11及び
図12に示されている) とは異なる4領域構造アポダイザ
と集光効率との関係を示すグラフ。
FIG. 12 shows a four-region structure apodizer different from an apodizer obtained by transforming the three-region structure apodizer shown in FIG. 1 into a four-region structure (only the characteristics are shown in FIGS. 11 and 12), and the light collection efficiency. The graph which shows the relationship.

【図13】図12に示されている4領域構造アポダイザに
対してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特
性を示すグラフ。
13 is a graph showing characteristics when light having a Gaussian intensity distribution is made incident on the four-region structure apodizer shown in FIG.

【図14】図12に示されている4領域構造アポダイザを
通過した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム
強度とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing a relative intensity between a beam intensity and a side lobe intensity of a center beam spot in an optical beam that has passed through the four-region structure apodizer shown in FIG.

【図15】この発明のアポダイザを図2に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ (トラックの進行方向に関するクロスト−クの
変化) 。
FIG. 15 is a graph showing the effect on a reproduction signal when the apodizer of the present invention is incorporated in the optical disk device shown in FIG. 2 (change in crosstalk with respect to the track traveling direction).

【図16】この発明のアポダイザを図2に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ。
FIG. 16 is a graph showing an influence on a reproduced signal when the apodizer of the present invention is incorporated in the optical disk device shown in FIG. 2;

【図17】この発明のアポダイザを図2に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ (トラックを横切る方向に関するクロスト−ク
の変化) 。
FIG. 17 is a graph showing the influence on a reproduction signal when the apodizer of the present invention is incorporated in the optical disk device shown in FIG. 2 (change in crosstalk in a direction crossing a track).

【図18】従来から利用されている超解像光学素子に対
して均一強度分布を有する光を入射させた場合の特性を
示すグラフ。
FIG. 18 is a graph showing characteristics when light having a uniform intensity distribution is incident on a conventionally used super-resolution optical element.

【図19】従来から利用されている超解像光学素子に対
してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特性
を示すグラフ。
FIG. 19 is a graph showing characteristics when light having a Gaussian intensity distribution is incident on a conventionally used super-resolution optical element.

【図20】従来から利用されている超解像光学素子と集
光効率との関係を示すグラフ。
FIG. 20 is a graph showing a relationship between a conventionally used super-resolution optical element and light-collecting efficiency.

【図21】図5に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。
FIG. 21 is a schematic diagram showing a modification of the light-collecting device shown in FIG. 5;

【図22】図5に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。
FIG. 22 is a schematic view showing another modification of the light-collecting device shown in FIG. 5;

【図23】図1及び図5に示されている集光素子のさら
に別の実施例を示す概略図。
FIG. 23 is a schematic view showing still another embodiment of the light condensing element shown in FIGS. 1 and 5;

【図24】図23に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。
24 is a schematic diagram showing a modification of the light-collecting device shown in FIG.

【図25】図23に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。
FIG. 25 is a schematic view showing another modification of the light-collecting device shown in FIG. 23;

【図26】図23に示されている集光素子のさらに別の変
形例を示す概略図。
FIG. 26 is a schematic diagram showing still another modification of the light-collecting device shown in FIG. 23;

【図27】図23に示されている集光素子のまたさらに別
の変形例を示す概略図。
FIG. 27 is a schematic diagram showing still another modification of the light-collecting device shown in FIG. 23;

【図28】図5に示されている集光素子のさらに別の変
形例を示す概略図。
FIG. 28 is a schematic view showing still another modification of the light-collecting device shown in FIG. 5;

【図29】図28に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。
FIG. 29 is a schematic view showing a modification of the light-collecting device shown in FIG. 28;

【図30】図28に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。
FIG. 30 is a schematic diagram showing another modification of the light-collecting device shown in FIG. 28;

【図31】この発明の超解像光学素子が組込まれるプリ
ンタ装置の一例を示す概略図。
FIG. 31 is a schematic view showing an example of a printer device in which the super-resolution optical element of the present invention is incorporated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…集光素子 (アポタイザ) ,10a…周辺凹領域,10b
…環状凸領域,10c…円状凹領域。
10 ... Light-collecting element (apotizer), 10a ... Peripheral concave area, 10b
... annular convex area, 10c ... circular concave area.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】集束光を用いて情報が記録されている記録
媒体からの情報の再生もしくは情報の記録を行うために
用いられ、 少なくとも1個の発光点を有する光源と、 前記1個の発光点から発生した光を集束させて少なくと
も1個のスポットを形成させる対物レンズとそのスポッ
トが記録媒体上の所望の位置に配置されるようにスポッ
ト制御をするためのスポット制御機構と、 上記光源から記録媒体へ至る光路中に配置させ、上記光
源から発生した光を通過もしくは反射させて 3つの光分
割領域に光を波面分割し、隣接する領域毎に光強度と位
相のうちの少なくともいずれかを互いに変化させる集光
素子と、 を具備したことを特徴とする 集光装置。
1. Recording in which information is recorded using focused light
To play back or record information from media
A light source that is used and has at least one light emitting point, and that focuses light generated from the one light emitting point to at least
The objective lens that forms one spot and its spot
So that the slot is positioned at the desired position on the recording medium.
A spot control mechanism for controlling the light, and an
The light generated from the source is passed or reflected , the light is split into three light splitting areas, and the light intensity and intensity are divided for each adjacent area.
Focusing to change at least one of the phases from one another
Condenser, characterized by comprising the element.
【請求項2】集束光を用いて情報が記録されている記録
媒体からの情報の再生もしくは情報の記録を行うために
用いられ、 少なくとも1個の発光点を有する光源と、 前記1個の発光点から発生した光を集束させて少なくと
も1個のスポットを形成させる対物レンズとそのスポッ
トが記録媒体上の所望の位置に配置されるようにスポッ
ト制御をするためのスポット制御機構を具備し、 上記光源から発生した光を通過もしくは反射させ、上記
光の断面における環状領域内の光に対して光強度と位相
のうちの少なくともいずれかを部分的に変化させる集光
素子を、上記光源から上記記録媒体へ至る光路中に配置
させたことを特徴とする 集光装置。
2. Recording in which information is recorded using focused light
To play back or record information from media
A light source that is used and has at least one light emitting point, and that focuses light generated from the one light emitting point to at least
The objective lens that forms one spot and its spot
So that the slot is positioned at the desired position on the recording medium.
Equipped with a spot control mechanism for controlling the light, passing or reflecting light generated from the light source,
Light intensity and phase for light in the annular region in light cross section
Light that partially changes at least one of the
An element is arranged in an optical path from the light source to the recording medium.
A light condensing device , characterized in that:
【請求項3】集束光を用いて情報が記録されている記録
媒体からの情報の再生もしくは情報の記録を行うために
用いられ、 少なくとも1個の発光点を有する光源と、 前記1個の発光点から発生した光を集束させて少なくと
も1個のスポットを形成させる対物レンズとそのスポッ
トが記録媒体上の所望の位置に配置されるよう にスポッ
ト制御をするためのスポット制御機構と、 上記光源から上記記録媒体へ至る光路中に配置させ、上
記光源から発生した光を通過もしくは反射させて光を波
面分割し、隣接する領域毎に光強度と位相のうちの少な
くともいずれかを互いに変化させる集光素子を具備する
と共に、この集光素子において光を波面分割する各領域
間の境界線の形状が楕円形状になっていることを特徴と
する 集光装置。
3. Recording in which information is recorded using a focused light
To play back or record information from media
A light source that is used and has at least one light emitting point, and that focuses light generated from the one light emitting point to at least
The objective lens that forms one spot and its spot
So that the slot is positioned at the desired position on the recording medium.
A spot control mechanism for controlling the position of the light source , and a light control mechanism disposed in the optical path from the light source to the recording medium.
The light generated by the light source passes through or reflects
Divide the surface and reduce the light intensity and phase
Equipped with a light-condensing element that changes at least one of them
In addition, each area that splits light into wavefronts in this light-collecting element
The feature is that the shape of the boundary between them is elliptical
Light-collecting device that.
【請求項4】集束光を用いて情報が記録されている記録
媒体からの情報の再生もしくは情報の記録を行うために
用いられ、 少なくとも1個の発光点を有する光源と、 前記1個の発光点から発生した光を集束させて少なくと
も1個のスポットを形成させると共に上記スポットが記
録媒体上の所望の位置に配置されるようにスポット制御
をするためのスポット制御機構と、 上記光源から上記記録媒体へ至る光路中に配置させ、上
記光源から発生した光を通過もしくは反射させて、光断
面内での一部の光に対して光量と位相の少なくともいず
れかを部分的に変化させる集光素子を具備させると共に
その集光素子にレンズ機能を有し、このレンズ機能を用
いて上記1個の発光点から発生した光を集束させて少な
くとも1個のスポットを形成させることを特徴とする
光装置。
4. A recording in which information is recorded using focused light.
To play back or record information from media
A light source that is used and has at least one light emitting point, and that focuses light generated from the one light emitting point to at least
Also, one spot is formed and the above spot is recorded.
Spot control so that it is located at the desired position on the recording medium
And a spot control mechanism for controlling the position of the light source and the light source from the light source to the recording medium.
The light generated from the light source passes through or reflects
At least one of light intensity and phase for some light in the plane
Equipped with a light-collecting element that partially changes
The light-collecting element has a lens function, and this lens function is used.
Light generated from the one light emitting point
A light condensing device characterized by forming at least one spot .
【請求項5】集束光を用いて情報が記録されている記録
媒体からの情報の再生を行う情報再生装置もしくは記録
媒体に対して情報の記録を行う情報記録再生装置であ
り、 少なくとも1個の発光点を有する光源と、 前記1個の発光点から発生した光を集束させて少なくと
も1個のスポットを形成させる対物レンズと、 前記スポットが上記記録媒体上の所望の位置に配置され
るようにスポット制御をするためのレンズコイルと、 上記記録媒体上に記録されている情報を再生するために
電気信号に変換する光検出器と、 を具備した情報再生装置もしくは情報記録再生装置にお
いて、 上記光源から発生した光を通過もしくは反射させ、前記
光の断面における環状領域内の光に対して、光強度と位
相のうちの少なくともいずれかを部分的に変化させる集
光素子を前記光源から前記記録媒体へ至る光路中に配置
させ、上記記録媒体上のスポットの半値幅を変化させる
ことを特徴とする情報再生装置もしくは情報記録再生
置。
5. A recording in which information is recorded using focused light.
Information reproducing device or recording for reproducing information from medium
An information recording / reproducing apparatus for recording information on a medium.
Ri, a light source having at least one emission point, the less focus the light generated from the one light-emitting point
An objective lens for forming one spot, and the spot is arranged at a desired position on the recording medium.
And a lens coil for performing spot control so as to reproduce information recorded on the recording medium.
Contact a photodetector for converting into an electric signal, the information reproducing apparatus or information recording and reproducing apparatus equipped with a
There are, passed through or reflect light generated from the light source, the
For the light in the annular region in the light cross section, the light intensity and position
Collection that partially changes at least one of the phases
An optical element is arranged in an optical path from the light source to the recording medium.
To change the half width of the spot on the recording medium.
An information reproducing apparatus or an information recording / reproducing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項6】記録媒体上のスポットの半値幅を縮小させ
るとともに前記スポットのサイドローブ強度を7%以下
に制御する特許請求範囲第5項記載の情報再生装置もし
くは情報記録再生装置。
6. A method for reducing the half width of a spot on a recording medium.
And the side lobe intensity of the spot is 7% or less
An information reproducing apparatus according to claim 5, wherein
Or an information recording / reproducing device.
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