聚焦控制方法和光盤裝置的制作方法
                            
            
                            
            文檔序號：6750700閱讀：204來源：國知局
            
                            
                        
            
                        
            
                        
            
                            專利名稱：聚焦控制方法和光盤裝置的制作方法
            
技術領域：
            本發(fā)明涉及一種由一個物鏡和一個全息圖透鏡組成的具有兩個焦點的復合物鏡，一種用復合透鏡把光會聚到位于信息媒體不同深度的兩個聚光點的成象光學系統(tǒng)，一個用成象光學系統(tǒng)在或從像光盤或光卡那樣的光學媒體或磁光媒體之類的信息媒體上記錄、復現(xiàn)或擦除信息的光度頭(optical head)裝置，一種其中設有一系列高密度記錄凹坑(pit)和一系列較低密度記錄凹坑的光盤，一種用復合物鏡在或從光盤上記錄或復現(xiàn)信息的光盤裝置，一種有兩個焦點的其中同時觀察畫于不同深度的兩種圖象的雙焦點顯微鏡，以及一種用雙焦點顯微鏡把畫于不同深度的兩種圖象對準的對準裝置。
            
光學存儲器技術已經(jīng)付諸實際使用以便制造一種光盤，其中畫出一系列凹坑形成的凹坑圖形以便記錄信息。光盤用作高密度大容量信息媒體。例如，光盤用作數(shù)字音頻盤、視頻盤、文件檔案盤和數(shù)據(jù)檔案盤。為了在光盤上記錄信息和從光盤上復現(xiàn)信息，一個從光源發(fā)射的光束在成象光學系統(tǒng)中會聚得極小，而會聚得極小的光束經(jīng)成象光學系統(tǒng)照射到光盤上。因而，光束需要在成象光學系統(tǒng)中以很高的精度可靠地控制。
            
成象光學系統(tǒng)用于光度頭裝置，其中附加設置探測系統(tǒng)以便探測從光盤反射的光束強度。光度頭裝置的基本功能分為，把光束會聚得極小以便形成照射在光盤上的光束的衍射受限(diffraction-limited)微光點的聚光性能，焦點伺服系統(tǒng)中的焦點控制，跟蹤伺服系統(tǒng)中的跟蹤控制，以及探測通過把光束照射在光盤的凹坑圖形上而得到的凹坑信號(或信息信號)。光度頭裝置的基本功能取決于按照目的和用途光學子系統(tǒng)與光電轉換探測過程的組合。確切地說，最近已經(jīng)提出一種光度頭裝置，在該裝置中利用一個全息光學元件(或全息圖)來縮小并減薄光度頭裝置。
            
圖1是由本發(fā)明的發(fā)明人提出的日本專利申請1991年第46630號中所提出的常規(guī)光度頭裝置的結構圖。
            
如圖1中所示，一種在或從光盤之類的信息媒體12上記錄或復現(xiàn)信息的常規(guī)光度頭裝置設有一個半導體激光器之類的光束源13，一個在出射光路中沒有任何衍射地透射從光束源13發(fā)射的光束L1并在返回光路中衍射反射到信息媒體12上的光束L2的透射型閃耀(blazed)全息圖14，一個把經(jīng)全息圖14透射的光束L1會聚到信息媒體12上以便讀出信息的物鏡15，一個把物鏡15連同閃耀全息圖14整體移動以便用物鏡15把光束L1聚焦于信息媒體12上的執(zhí)行器16，以及探測在信息媒體12上所反射的光束L2的強度以便復現(xiàn)信息的光電探測器17。
            
如圖2A中所示，閃耀全息圖14與物鏡15之間的相對位置由固定裝置18來固定。或者如圖2B中所示，一個閃耀圖形可以在物鏡15的一側上形成以便整體地形成帶物鏡15的閃耀全息圖14。
            
在以上的結構中，從光束源13發(fā)射的光束L1(或激光束)照射到閃耀全息圖14，而且光束L1主要經(jīng)閃耀全息圖14在出射光路里沒有任何衍射地透射。經(jīng)閃耀全息圖14透射的光束L1稱為零級衍射光。此后，零級衍射光L1被物鏡15會聚到信息媒體12上。在信息媒體12中，由一系列圖形凹坑指示的信息被零級衍射光L1記錄和讀出。此后，帶有信息的光束L2沿返回光路向物鏡15反射并且射入閃耀全息圖14。在閃耀全息圖14中，光L2主要被衍射。所衍射的光L2稱為一級衍射光。此后，一級衍射光L2被收到光電探測器17中。
            
在光電探測器17中，探測一級衍射光L2的強度分布。因而，得到一個用執(zhí)行器16的動作調整物鏡15位置的伺服信號。此外，在光電探測器17中探測一級衍射光L2的強度。由于信息媒體12高速旋轉，由光L2所照射的圖形凹坑變化，以致所探測到的一級衍射光L2的強度變化。因而，通過探測一級衍射光L2的強度變化而得到指示記錄在信息媒體12中信息的信息信號。
            
在以上操作中，光束L1的一部分在光束L1沿出射光路照射到閃耀全息圖14時必然在閃耀全息圖14中衍射。因而，像一級衍射光和負一級衍射光之類的多余衍射光必然存在。在全息圖14不閃耀的情況下，出射光路中的多余衍射光也讀出記錄于信息媒體12中的信息，而且多余衍射光被不希望地收入光電探測器17。為了防止多余光透射到信息媒體12上，把閃耀全息圖制成在其表面形成閃耀全息圖形，從而減少收入光電探測器17中的多余光。
            
此外，由于常規(guī)顯微鏡的物鏡只有一個焦點，用常規(guī)顯微鏡只能觀察處于物鏡的焦深之內的圖象。
            
此外，在像一組III-V復合半導體之類的半導體上形成一個微小電路，以便形成一個微波電路、一個光電探測器或固態(tài)激光器。在這種情況下，在半導體制成的樣件上涂敷光敏材料。然后，利用對準裝置調整樣件與覆蓋樣件的光掩模之間的相對位置，利用曝光裝置在曝光處理中用曝光光束通過光掩模給光敏材料曝光以便把畫在光掩模上的電路圖形轉移到光敏材料上。例如，在樣件的后側上畫著對準圖形而在用常規(guī)顯微鏡同時觀察樣件的對準圖形和光掩模的電路圖形時高精度地調整樣件和光掩模之間的相對位置。然后，光掩模的電路圖形轉移到樣件的前側。
            
在這種情況下，由于只有處于常規(guī)顯微鏡中所用物鏡的焦深之內的圖象才能用常規(guī)顯微鏡觀察，在用常規(guī)顯微鏡同時觀察對準圖形和電路圖形時需要在對準裝置中采用具有深焦深的常規(guī)顯微鏡。因而，具有深焦深的常規(guī)顯微鏡的放大率降低。
            
由于光學系統(tǒng)設計技術的改進和從半導體激光器發(fā)射的光的波長的縮短，最近已開發(fā)出具有高密度存儲容量的光盤。例如，在成象光學系統(tǒng)中會聚在光盤上的光束被縮得直徑極小，成象光學系統(tǒng)的光盤側面處的數(shù)值孔徑被放大以得到具有高密度存儲容量的光盤。在這種情況下，在成象光學系統(tǒng)中出現(xiàn)的象差程度增加，因為系統(tǒng)的光軸從光盤的垂線傾斜。隨著數(shù)值孔徑的加大，象差程度加大。為了防止數(shù)值孔徑的加大，減薄光盤的厚度是有效的。光盤厚度表示從光盤(或信息媒體)由光束所照射的表面到其上形成一系列圖形凹坑的信息記錄平面的距離。
            
圖3表示在光軸傾角恒定的條件下光盤厚度與數(shù)值孔徑之間的關系。
            
如圖3中所示，由于當光盤厚度為1.2mm時數(shù)值孔徑為0.5，當數(shù)值孔徑增大到0.6時把光盤厚度減薄到0.6mm是有效的。在這種情況下，即使在光軸傾角不變的條件下數(shù)值孔徑加大，象差程度也不加大。因而，最好減薄光盤的厚度以得到具有高密度存儲容量的光盤。
            
因此，預計未來的具有高密度存儲容量的光盤厚度變得薄于現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的緊致盤CD(compact disk)之類的現(xiàn)有光盤。例如，CD的厚度約為1.2mm，而未來的光盤厚度預計從0.4mm至0.8mm不等。在這種情況下，需要用光度頭系統(tǒng)在或從光盤上記錄或復現(xiàn)信息而不論光盤究竟是現(xiàn)有的還是未來的具有高密度存儲容量的光盤。就是說，需要一種具有成象光學系統(tǒng)的光度頭裝置，在該成象光學系統(tǒng)中，光束在衍射極限內會聚在光盤上而不管光盤是厚還是薄。
            
然而，在常規(guī)的光度頭裝置中，一段信息僅在或從具有固定厚度的光盤上記錄或復現(xiàn)。例如，在信息媒體12的厚度偏離正常范圍大約±0.1mm以上的情況下，當光度頭裝置11工作時出現(xiàn)球面象差之類的象差。因而，信息的記錄或復現(xiàn)是不可能的。因此，在常規(guī)技術中存在一個缺點，即無法制造這樣一種光度頭裝置，在該裝置中，在或從光盤上記錄或復現(xiàn)一段信息，不論光盤究竟是現(xiàn)有光盤還是未來具有高密度存儲容量的光盤。
            
此外，在傳統(tǒng)的顯微鏡中還存在著一個問題。就是說，由于傳統(tǒng)顯微鏡的物鏡只有一個焦點，而且用傳統(tǒng)顯微鏡只能觀察處于物鏡的焦深之內的圖象，傳統(tǒng)顯微鏡的放大率與在光軸方向上的觀察范圍處于矛盾關系。因而，存在著一個缺點，即不可能以高放大率在光軸方向上在很寬的觀察范圍內觀察圖象。
            
此外，在對準設備中還存在著一個問題。就是說，當在對準圖形畫在樣件的后側之后把畫在光掩模上的電路圖形向樣件的前側轉移時，通過用具有深焦深和低放大率的常規(guī)顯微鏡同時觀察光掩模的電路圖形和樣件的對準圖形來實現(xiàn)光掩模與樣件的對準。因而，因為常規(guī)顯微鏡放大率低，存在著不可能以5μm以內的高精度把光掩模與樣件對準的問題。
            

            發(fā)明內容
            
本發(fā)明的第一個目的在于，充分考慮到這樣一種具有一個焦點的常規(guī)物鏡的缺點，提供一種具有兩個焦點的復合物鏡。
            
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種帶有復合物鏡的成象光學系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，經(jīng)復合物鏡透射的光以衍射極限會聚在位于信息媒體的不同深度的兩個聚光點。
            
本發(fā)明的第三個目的在于提供一種帶有成象光學系統(tǒng)的光度頭裝置，在該裝置中，從或在借助于成象光學系統(tǒng)的作用聚光于其上的信息媒體的聚光點之一記錄、復現(xiàn)或擦除信息。
            
本發(fā)明的第四個目的在于提供一種高密度光盤，在該光盤中形成一系列第一記錄凹坑，以便在薄基片上以高密度記錄諸信息段。
            
本發(fā)明的第五個目的在于提供一種光盤裝置，在該裝置中，用復合物鏡在或從光盤上記錄或復現(xiàn)信息，不論究竟是在或從薄的高密度光盤還是在或從普通厚度的常規(guī)光盤上記錄或復現(xiàn)表示諸信息段的一系列記錄凹坑。
            
本發(fā)明的第六個目的在于提供具有兩個焦點的雙焦點顯微鏡，在這種顯微鏡中，同時觀察到畫在不同深度上的兩種圖象。
            
本發(fā)明的第七個目的在于提供一種對準裝置，在該裝置中，用雙焦點顯微鏡把畫在不同深度上的兩種圖象對準。
            
本發(fā)明的第八個目的在于提供一種用光度頭裝置把光聚焦在信息媒體上的聚焦方法。
            
本發(fā)明的第九個實施例在于提供一種用來復現(xiàn)記錄在薄的高密度光盤上的記錄信息段的信息復現(xiàn)方法。
            
第一個目的通過設置一種具有兩個焦點的復合物鏡來實現(xiàn)，該復合物鏡包括用來沒有任何衍射地透射部分入射光以形成一束透射光并衍射其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對于衍射光起透鏡的作用以便從全息圖裝置發(fā)散衍射光或會聚該衍射光；以及用來會聚在全息圖裝置中形成的透射光以便在第一焦點處形成第一聚光點并會聚在全息圖裝置中形成的衍射光以便在第二焦點處形成第二聚光點的透鏡裝置，第二焦點與第一焦點不同。
            
在以上結構中，一部分入射光沒有任何衍射地經(jīng)全息圖裝置透射。因而，形成一束從全息圖裝置不發(fā)散或不會聚的透射光。此后，透射光被透鏡裝置折射和會聚，以致透射光在位于第一焦點處的第一聚光點上聚焦。
            
與此不同，入射光的其余部分被全息圖裝置衍射。因而，形成從全息圖透鏡或聚光鏡發(fā)散的一級衍射光束之類的衍射光束。此后，衍射光被透鏡裝置折射和會聚，以致衍射光在位于第二焦點處的第二聚光點上聚焦。
            
在這種情況下，由于透射光的傳播方向與衍射光的傳播方向不同，所以用于透射光的復合物鏡的第一焦點與用于衍射光的復合物鏡的第二焦點不同。因而，復合物鏡有兩個焦點，而經(jīng)復合物鏡透射的光會聚在兩個聚光點上。
            
因此，不論信息媒體究竟有第一厚度還是第二厚度，經(jīng)復合物鏡透射的入射光能可靠地會聚在信息媒體上。
            
最好在全息圖裝置中畫出同心圓形狀的光柵圖形，全息圖裝置的光柵圖形形成浮雕(relief)以便同心地形成底部和頂部的交替排，光柵圖形中的浮雕高度H設成H＜λ/(n(λ)-1)，式中符號λ代表入射光的波長而符號n(λ)代表由玻璃材料制成的全息圖裝置對有波長λ的入射光的折射率，而經(jīng)光柵圖形底部透射的入射光與經(jīng)光柵圖形頂部透射的入射光之間的相位調制度之差小于2π弧度以便把全息圖裝置的衍射效率設到小于100％的值。
            
在以上結構中，由于光柵圖形中浮雕的高度小于值λ/(n(λ)-1)，使得相位調制度之差小于2π弧度。因而，全息圖裝置的衍射效率在整個光柵圖形上被設定成小于100％的值，以致在全息圖透鏡中同時形成透射光和衍射光。
            
第一個目的還通過設置一種復合物鏡來實現(xiàn)，該復合物鏡包括用來把一束第一入射光會聚到具有第一厚度T1的第一信息媒體的前表面上并把一束第二入射光會聚到具有第二厚度T2(T2＜T1)的第二信息媒體的前表面上的透鏡裝置，第一入射光從第一信息媒體的后表面穿過第一信息媒體而第二入射光從第二信息媒體的后表面穿過第二信息媒體；以及用來有選擇地限制入射在透鏡裝置上的第二入射光的透鏡裝置孔徑的孔徑限制裝置，入射在透鏡裝置上的第二入射光的透鏡裝置第二數(shù)值孔徑小于入射在透鏡裝置上的第一入射光的透鏡裝置第一數(shù)值孔徑。
            
在以上結構中，第二入射光的透鏡裝置孔徑受孔徑限制裝置的限制，而第一入射光的透鏡裝置另一孔徑有限。此后，第一入射光被透鏡裝置以高數(shù)值孔徑會聚在第一信息媒體上，而第二入射光被透鏡裝置以低數(shù)值孔徑會聚在第二信息媒體上。因此，復合物鏡有兩個焦點。此外，第一入射光的強度可大于第二入射光的強度。
            
第一個目的還通過設置一種復合物鏡來實現(xiàn)，該復合物鏡包括用來把一束第一入射光會聚到具有第一厚度的第一信息媒體的前表面上并把一束第二入射光會聚到具有第二厚度的第二信息媒體的前表面上的透鏡裝置，第一入射光從第一信息媒體的后表面穿過第一信息媒體而第二入射光從第二信息媒體的后表面穿過第二信息媒體；以及用來改變一部分入射光的球面波曲率以形成入射在透鏡裝置上的第一入射光而不改變其余部分入射光的球面波曲率以形成入射在透鏡裝置上的第二入射光的曲率改變裝置。
            
在以上結構中，一部分入射光的球面波曲率被曲率改變裝置改變以形成一束第一入射光，其余部分入射光的球面波曲率不改變以形成一束第二入射光，此后，第一入射光會聚到第一信息媒體上，而第二入射光會聚到第二信息媒體上。
            
因此，復合物鏡有兩個焦點。
            
第二個目的通過設置一種成象光學系統(tǒng)來實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括一個發(fā)射入射光束的光源，分布入射光的一個遠場圖以便朝向光束周緣部降低入射光的強度；用來沒有任何衍射地透射從光源發(fā)射的一部分入射光以形成一束透射光并衍射其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，一種光柵圖形在全息圖裝置中形成浮雕，以便按光柵圖形中的浮雕高度H設成H＜λ/(n(λ)-1)的條件同心地形成諸底部和諸頂部的交替排，式中符號λ代表入射光的波長而符號n(λ)代表由玻璃材料制成的全息圖裝置對有波長λ的入射光的折射率，經(jīng)光柵圖形底部透射的入射光與經(jīng)光柵圖形頂部透射的入射光之間的相位調制度之差小于2π弧度，以便把全息圖裝置的衍射效率設到小于100％的值，光柵圖形中浮雕的高度H沿著畫有光柵圖形的圖形區(qū)的朝外方向逐漸降低，而且全息圖裝置對入射光的衍射效率沿著圖形區(qū)的朝外方向逐漸降低，以便使透射光的強度按緩坡形狀分布；以及用來會聚在全息圖裝置中形成的透射光以便在第一焦點處形成第一聚光點并會聚在全息圖裝置中形成的衍射光以便在第二焦點處形成第二聚光點的透鏡裝置。
            
在以上結構中，從光源發(fā)射一束入射光。入射光的遠場圖分布成朝向光束周緣部降低入射光的強度。例如，光源是半導體激光器，入射光的遠場圖按高斯分布來分布。此后，入射光穿過全息圖裝置。在這種情況下，由于光柵圖形在全息圖裝置中畫成浮雕而且由于浮雕的高度小于值λ/(n(λ)-1)，經(jīng)光柵圖形底部透射的入射光與經(jīng)光柵圖形頂部透射的入射光之間的相位調制度之差小于2π弧度。因而，全息圖裝置對入射光的衍射效率在整個光柵圖形上設定成小于100％的值，以致在全息圖透鏡中同時形成透射光和衍射光。此外，由于光柵圖形中浮雕的高度H沿著圖形區(qū)的朝外方向逐漸降低，全息圖裝置對入射光的衍射效率沿著圖形區(qū)的朝外方向逐漸降低。因而，位于入射光束中部的入射光大部分變成衍射光，而位于入射光束周緣部的入射光大部分變成透射光。
            
此后，透射光被透鏡裝置折射和會聚，以致透射光在位于第一焦點處的第一聚光點上聚焦。此外，衍射光被透鏡裝置折射和會聚，以致衍射光在位于第二焦點處的第二聚光點上聚焦。在這種情況下，由于透射光的傳播方向與衍射光的傳播方向不同，所以用于透射光的第一焦點與用于衍射光的第二焦點不同。
            
因此，即使入射光的遠場圖按高斯分布來分布，透射光的遠場圖也按緩坡形狀分布。因而，可以防止在第一聚光點處出現(xiàn)透射光的次極大(側波瓣)。
            
此外，由于光柵圖形中浮雕的高度H在整個圖形區(qū)逐漸降低，所以透鏡裝置對衍射光的數(shù)值孔徑可被足夠地增大。
            
第二個目的還通過設置一種成象光學系統(tǒng)來實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括一個發(fā)射一束入射光的光源，分布入射光的一個遠場圖以便朝向光束周緣部降低入射光的強度；  
            
用來沒有任何衍射地透射從光源發(fā)射的一部分入射光以形成一束透射光并衍射其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，一種光柵圖形在全息圖裝置中形成浮雕以便按光柵圖形中的浮雕高度H設成H＜λ/(n(λ)-1)的條件同心地形成底部和頂部的交替排，式中符號λ代表入射光的波長而符號n(λ)代表由玻璃材料制成的全息圖裝置對有波長λ的入射光的折射率，穿過光柵圖形底部的入射光與穿過光柵圖形頂部的入射光之間的相位調制度之差小于2π弧度以便把全息圖裝置的衍射效率設到小于100％的值，光柵圖形中浮雕的高度H沿著畫有光柵圖形的圖形區(qū)的朝內方向逐漸降低，而且全息圖裝置對入射光的衍射效率沿著圖形區(qū)朝內方向逐漸降低，以便使衍射光的強度按緩坡形狀分布；以及用來會聚在全息圖裝置中形成的透射光以便在第一焦點處形成第一聚光點并會聚在全息圖裝置中形成的衍射光以便在第二焦點處形成第二聚光點的透鏡裝置。
            
在以上結構中，以同樣方式在全息圖透鏡里同時形成透射光和衍射光。此外，由于光柵圖形中浮雕的高度H沿著圖形區(qū)朝內方向逐漸降低，全息圖裝置對入射光的衍射效率沿著圖形區(qū)的朝內方向逐漸降低。因而，位于入射光束中部的入射光大部分變成透射光，而位于入射光束周緣部的入射光大部分變成衍射光。
            
因此，即使入射光的遠場圖按高斯分布來分布，衍射光的遠場圖也按緩坡形狀分布。因而，可以防止在第二聚光點處出現(xiàn)衍射光的次極大(側波瓣)。
            
此外，由于光柵圖形中浮雕的高度H在整個圖形區(qū)逐漸降低，所以透鏡裝置對透射光的數(shù)值孔徑可被足夠地增大。
            
第三個目的通過設置用來在或從有第一厚度的薄型第一信息媒體或有大于第一厚度的第二厚度的厚型第二信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的光度頭裝置來實現(xiàn)，該光度頭裝置包括一個用來發(fā)射一束入射光的光源；用來在出射光路上沒有任何衍射地透射從光源發(fā)射的一部分入射光以形成一束透射光并在出射光路上衍射從光源發(fā)射的其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對衍射光起透鏡作用以便從全息圖裝置發(fā)散衍射光或會聚衍射光；用來把在全息圖裝置中形成的透射光會聚在出射光路上的第一焦距處、以便在第一信息媒體的前表面形成第一聚光點、或把在全息圖裝置中形成的衍射光會聚在出射光路的第二焦距處、以便在第二信息媒體的前表面形成第二聚光點的透鏡裝置，透射光入射在第一信息媒體的后表面上并會聚于第一信息媒體的前表面，透射光在第一信息媒體的后表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，衍射光入射在第二信息媒體的后表面上并會聚于第二信息媒體的前表面，而且衍射光在第二信息媒體的后表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置；用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的透射光或衍射光的波陣面以形成一個或多個信息光束的波陣面改變裝置；以及用來探測由波陣面改變裝置形成的信息光的強度并按照信息光的強度生成信息信號的探測裝置，信息信號代表記錄在第一信息媒體或第二信息媒體上的一段信息。
            
在以上結構中，從光源發(fā)射出一束入射光，而且一部分入射光經(jīng)全息圖透鏡透射以形成一束透射光。此外，其余部分入射光被全息圖透鏡衍射以形成一束衍射光。此后，透射光和衍射光被聚光裝置會聚。在此處在或從第一信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光入射在第一信息媒體的后表面上并會聚于第一信息媒體的前表面以形成第一聚光點。此后，透射光在第一信息媒體的后表面處被反射并且沒有任何衍射地再次穿過透鏡裝置和全息圖裝置。不同的是，在此處在或從第二信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光入射在第二信息媒體的后表面上并會聚于第二信息媒體的前表面以形成第二聚光點。此后，衍射光在第二信息媒體的后表面處被反射并再次穿過透鏡裝置。此后，衍射光被全息圖裝置再次衍射。
            
此后，透射光或衍射光的波陣面被波陣面改變裝置所改變以形成多個反射光束，而反射光的強度被探測裝置所探測。因而，按照反射光的強度生成代表記錄在第一或第二信息媒體上信息的信息信號。
            
因此，由于透射光的第一聚光點與衍射光的第二聚光點不同，由全息圖透鏡和透鏡裝置組成的復合物鏡有兩個焦點。因而，在或從信息媒體上可以記錄或復現(xiàn)一段信息，而無論信息媒體究竟有第一厚度還是第二厚度。
            
第三個目的還通過設置一種用來在或從具有第一厚度T1的第一信息媒體或具有第二厚度T2(T2＜T1)的第二信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的光度頭裝置來實現(xiàn)，該光度頭裝置包括用來把一束第一入射光會聚到具有第一厚度T1的第一信息媒體的前表面上或把一束第二入射光會聚到具有第二厚度T2(T2＜T1)的第二信息媒體的前表面上的透鏡裝置，第一入射光從第一信息媒體的后表面穿過第一信息媒體，而第二入射光從第二信息媒體的后表面穿過第二信息媒體；用來有選擇地限制透鏡裝置對入射在透鏡裝置上的第二入射光的孔徑的孔徑限制裝置，透鏡裝置對入射在透鏡裝置上的第二入射光的第二數(shù)值孔徑小于透鏡裝置對入射在透鏡裝置上的第一入射光的第一數(shù)值孔徑，第一入射光在第一信息媒體的前表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和孔徑限制裝置，而第二入射光在第二信息媒體的前表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和孔徑限制裝置；一個向孔徑限制裝置發(fā)射第一入射光和第二入射光的光源；用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和孔徑限制裝置的第一或第二入射光的波陣面以形成一個或多個信息光束的波陣面改變裝置；以及用來探測由波陣面改變裝置所形成的信息光的強度并按照信息光的強度生成信息信號的探測裝置，信息信號代表記錄在第一信息媒體或第二信息媒體上的一段信息。
            
在以上結構中，由透鏡裝置和孔徑限制裝置組成的復合物鏡有兩個焦點，而且第一入射光的強度大于第二入射光的強度。
            
因此，在或從信息媒體上可以記錄或復現(xiàn)一段信息，而不論信息媒體究竟有第一厚度還是第二厚度。此外，一段信息可以用具有高強度的第一入射光有效地記錄在第一信息媒體上，而且一段信息可以用具有較低強度的第二入射光有效地從第二信息媒體上復現(xiàn)。
            
第三個目的還通過設置一種用來在或從具有第一厚度的第一信息媒體或具有第二厚度的第二信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的光度頭裝置來實現(xiàn)，該光度頭裝置包括用來把一束第一入射光會聚在第一信息媒體的前表面上和把一束第二入射光會聚在第二信息媒體的前表面上的透鏡裝置，第一入射光從第一信息媒體的后表面穿過第一信息媒體，而第二入射光從第二信息媒體的后表面穿過第二信息媒體；用來改變一部分入射光的球面波的曲率以形成入射在透鏡裝置上的第一入射光并且不改變其余部分入射光的球面波的曲率以形成入射在透鏡裝置上的第二入射光的曲率改變裝置，第一入射光在第一信息媒體的前表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和曲率改變裝置，而第二入射光在第二信息媒體的前表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和曲率改變裝置；一個向曲率改變裝置發(fā)射入射光的光源；用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和曲率改變裝置的第一或第二入射光的波陣面以形成一個或多個信息光束的波陣面改變裝置；以及用來探測由波陣面改變裝置所形成的信息光的強度并按照信息光的強度生成信息信號的探測裝置，信息信號代表記錄在第一信息媒體或第二信息媒體上的一段信息。
            
在以上結構中，由于復合物鏡由透鏡裝置和曲率改變裝置組成，所以復合物鏡有兩個焦點。因此，在或從信息媒體上可以記錄或復現(xiàn)一段信息，而不論信息媒體究竟有第一厚度還是第二厚度。
            
第四個目的通過提供一個光盤來實現(xiàn)，該光盤包括一個劃分成第一區(qū)和第二區(qū)的信息記錄基片，第一區(qū)有第一厚度，而第二區(qū)有小于第一厚度的第二厚度；多個位于信息記錄基片的第一區(qū)的用來以高記錄密度記錄記錄信息段的第一記錄凹坑，第一記錄凹坑以窄間隔形成；以及多個位于信息記錄基片的第二區(qū)的用來以CD的正常記錄密度記錄辨別信息段的第二記錄凹坑，辨別信息告知記錄信息記錄在具有第一厚度的信息記錄基片上，而記錄信息的記錄密度高于辨別信息的記錄密度。
            
在以上結構中，常規(guī)CD的基片具有與按照本發(fā)明的光盤中信息記錄基片的第二區(qū)相同的第二厚度。因而，在一束復現(xiàn)光入射到從一組常規(guī)CD和光盤中選出的未知盤的指定區(qū)上的情況下，復現(xiàn)光聚焦在常規(guī)CD的記錄凹坑或光盤的第二記錄凹坑之一上，而不論未知盤究竟是常規(guī)CD還是光盤。
            
在未知盤是光盤的情況下，由復現(xiàn)光讀出一段辨別信息。由于辨別信息告知記錄信息段記錄在具有第一厚度的信息記錄基片上，復現(xiàn)光的曲率自動改變以便把復現(xiàn)光聚焦在具有第一厚度的信息記錄基片上，而且復現(xiàn)光自動聚焦在第一記錄凹坑之一上。因而，一段記錄信息被復現(xiàn)。
            
與此不同，在未知盤是常規(guī)CD的情況下，一段記錄信息由復現(xiàn)光以與現(xiàn)有技術相同的方式讀出。
            
因此，即使不知道信息記錄基片的厚度，也能可靠地復現(xiàn)在信息記錄基片上形成的一段記錄信息。
            
第四個目的還通過提供一個光盤來實現(xiàn)，該光盤包括一個薄的信息記錄基片，信息記錄基片的薄厚度薄于CD的厚度；多個位于信息記錄基片的第一區(qū)的用來以高記錄密度記錄記錄信息段的第一記錄凹坑，第一記錄凹坑以窄間隔形成；以及多個位于信息記錄基片的第二區(qū)的用來以低記錄密度記錄辨別信息段的第二記錄凹坑，辨別信息告知記錄信息記錄在薄的信息記錄基片上，記錄信息的記錄密度高于辨別信息的記錄密度，每個第二記錄凹坑大于CD上的記錄凹坑，而且復現(xiàn)光被會聚以便聚焦于在具有CD的普通厚度的基片上形成的普通記錄凹坑上，該復現(xiàn)光的聚光點在第二記錄凹坑之一中形成以便讀出辨別信息。
            
在以上結構中，一束復現(xiàn)光的曲率被調整以便把復現(xiàn)光聚焦于在CD的信息記錄基片上所形成的記錄凹坑上，這束復現(xiàn)光入射在從一組具有普通厚度的CD和按照本發(fā)明的光盤中選出的未知盤的規(guī)定區(qū)上。在未知盤是光盤的情況下，復現(xiàn)光散焦地會聚在第二記錄凹坑之一上，因為光盤的信息記錄基片具有薄厚度。然而，由于每個第二記錄凹坑尺寸大，在第二記錄凹坑中形成復現(xiàn)光聚光點。因而，由復現(xiàn)光讀出一段辨別信息。由于辨別信息告知記錄信息段記錄在具有薄厚度的信息記錄基片上，復現(xiàn)光的曲率自動改變以便把復現(xiàn)光聚焦在具有薄厚度的信息記錄基片上，而且復現(xiàn)光自動聚焦在第一記錄凹坑之一上。因而，一段記錄信息被復現(xiàn)。
            
與此不同，在未知盤是CD的情況下，一段記錄信息被復現(xiàn)光以與現(xiàn)有技術相同的方式讀出。
            
因此，即使不知道信息記錄基片的厚度，也能可靠地復現(xiàn)在信息記錄基片上形成的一段記錄信息。
            
第五個目的通過設置一個用來在或從一個光盤上記錄或復現(xiàn)記錄信息段的光盤裝置來實現(xiàn)，在該光盤中以高密度在或從具有第一厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息，而以普通密度在具有大于第一厚度的第二厚度的第二基片上記錄一段辨別信息，該段辨別信息告知在或從具有第一厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息，該光盤裝置包括用來使光盤以固定轉速旋轉的旋轉裝置；一個發(fā)射一束入射光的光源；用來在出射光路上沒有任何衍射地透射從光源發(fā)射的一部分入射光以形成一束透射光并且在出射光路上衍射從光源發(fā)射的其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對衍射光起透鏡作用以便發(fā)散來自全息圖裝置的衍射光；用來把在全息圖裝置中形成的透射光會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第一基片上以便在或從光盤上記錄或復現(xiàn)一段記錄信息并把在全息圖裝置中形成的衍射光會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第二基片上以便從光盤上復現(xiàn)辨別信息的透鏡裝置，透射光被光盤的第一基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，而衍射光被光盤的第二基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置。
            
用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的透射光的波陣面以形成一個或多個記錄信息光束并改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的衍射光的波陣面以形成一個或多個辨別信息光束的波陣面改變裝置；  
            
用來探測由波陣面改變裝置所形成的記錄信息光的強度以便按照記錄信息光的強度生成記錄信息信號并探測由波陣面改變裝置所形成的辨別信息光的強度以便按照辨別信息光的強度生成辨別信息信號的探測裝置，辨別信息信號代表記錄在光盤的第二基片上的辨別信息，而記錄信息信號代表記錄在光盤的第一基片上的記錄信息；以及用來在其中在探測裝置中探測辨別信息的情況下，移動包括光源、全息圖裝置、透鏡裝置和探測裝置在內的光頭裝置，以便把在全息圖裝置中所形成的衍射光會聚到光盤的第二基片上，并移動其中在全息圖裝置中所形成的衍射光被會聚到光盤的第二基片上的光盤，以便把在全息圖裝置中所形成的透射光會聚到光盤的第一基片上的移動裝置。
            
在以上結構中，一個包括光源、全息圖裝置、透鏡裝置和探測裝置在內的光度頭裝置具有與前述者相同的結構。最初，光度頭裝置移動裝置移動，以便把在全息圖裝置中所形成的衍射光聚焦會聚到由旋轉裝置旋轉的光盤的第二基片上。因而，記錄在第二基片上的辨別信息在探測裝置中被復現(xiàn)，而且它告知在或從具有第一厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息段。此后，光度頭裝置被移動裝置移動，以便把在全息圖裝置中所形成的透射光聚焦會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第一基片上。因而，在或從光盤的第一基片上記錄或復現(xiàn)一段記錄信息。
            
因此，即使使用其中記錄信息段在或從具有小于常規(guī)光盤的第二厚度的第一厚度的基片上被記錄或復現(xiàn)的高密度光盤，記錄信息也能可靠地記錄或復現(xiàn)。
            
第五個目的還通過提供一個用來在或從一個光盤上記錄或復現(xiàn)記錄信息段的光盤裝置來實現(xiàn)，在該光盤中，以高密度在或從具有薄于CD的厚度的薄厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息，而以低密度在具有薄厚度的第二基片上記錄告知在或從具有薄厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息的一段辨別信息，該光盤裝置包括用來使光盤以固定轉速旋轉的旋轉裝置；一個發(fā)射一束入射光的光源；用來在出射光路上沒有任何衍射地透射從光源發(fā)射的一部分入射光以形成一束透射光并且在出射光路上衍射從光源發(fā)射的其余部分入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對衍射光起透鏡作用以便發(fā)散來自全息圖裝置的衍射光；用來把在全息圖裝置中形成的透射光聚焦會聚(converging infocus)在由旋轉裝置旋轉的光盤的第一基片上以便在或從光盤上記錄或復現(xiàn)一段記錄信息，并把在全息圖裝置中形成的衍射光散焦會聚(converging in defocus)在由旋轉裝置旋轉的光盤的第二基片上以便復現(xiàn)來自的光盤辨別信息的透鏡裝置，透射光被光盤的第一基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，而衍射光被光盤的第二基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息息圖裝置；用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的透射光的波陣面以形成一個或多個記錄信息光束，并改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的衍射光的波陣面以形成一個或多個辨別信息光束的波陣面改變裝置；用來探測由波陣面改變裝置所形成的記錄信息光的強度以便按照記錄信息光的強度生成記錄信息信號，并探測由波陣面改變裝置所形成的辨別信息光的強度以便按照辨別信息光的強度生成辨別信息信號的探測裝置，辨別信息信號代表記錄在光盤的第二基片上的辨別信息，而記錄信息信號代表記錄在光盤的第一基片上的記錄信息；以及用來在其中在探測裝置中生成的辨別信息信號的強度大于一個閾值的情況下，移動包括光源、全息圖裝置、透鏡裝置和探測裝置在內的光度頭裝置，以便把在全息圖裝置中所形成的衍射光散焦會聚到光盤的第二基片上，并移動其中在全息圖裝置中所形成的衍射光被散焦會聚到光盤的第二基片上的光盤，以便把在全息圖裝置中所形成的透射光聚焦會聚到光盤的第一基片上的移動裝置。
            
在以上結構中，一個包括光源、全息圖裝置、透鏡裝置和探測裝置在內的光度頭裝置具有與前述者相同的結構。最初，光度頭裝置由移動裝置移動，以便把在全息圖裝置中所形成的衍射光散焦會聚到由旋轉裝置旋轉的光盤的第二基片上。在這種情況下，由于辨別信息是以低密度記錄的，多個代表辨別信息的記錄凹坑分別是大尺寸的。因而，即使衍射光散焦會聚在每個記錄凹坑上，也在每個記錄凹坑中形成一個衍射光的聚光點。因而，記錄在第二基片上的辨別信息在探測裝置中被復現(xiàn)，而且告知在或從具有薄厚度的第一基片上記錄或復現(xiàn)記錄信息段。此后，光度頭裝置被移動裝置移動，以便把在全息裝置中所形成的透射光聚焦會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第一基片上。因而，在或從光盤的第一基片上記錄或復現(xiàn)一段記錄信息。
            
因此，即使使用其中記錄信息段在或從具有小于常規(guī)光盤的普通厚度的薄厚度的基片上記錄或復現(xiàn)的高密度類型的光盤，記錄信息也能可靠地記錄或復現(xiàn)。
            
第六個目的通過設置一個用來同時觀察置于第一象平面上的第一圖象和置于第二象平面上的第二圖象的雙焦點顯微鏡來實現(xiàn)，該顯微鏡包括一個用來折射一束從第一圖象發(fā)散的第一光和一束從第二圖象發(fā)散的第二光的物鏡，物鏡與第一象平面的第一圖象之間的第一距離不同于物鏡與第二象平面的第二圖象之間的第二距離；一個用來沒有任何衍射地透射由物鏡所折射的第一光以形成一束透射光、并衍射由物鏡所折射的第二光以形成一束衍射光的全息圖透鏡，全息圖透鏡對第二光起透鏡作用，以便使衍射光與透射光穿過相同的光路，并由透射光和衍射光形成一束疊加光；  
            
一個用來把由全息圖透鏡所形成的疊加光會聚于第三象平面的象點以便在第三象平面上同時形成放大的第一圖象和第二圖象的內透鏡；以及一個用來會聚由內透鏡會聚并從象點發(fā)散的疊加光以便同時形成進一步放大的第一圖象和第二圖象的目鏡。
            
在以上結構中，從第一圖象發(fā)散的第一光束和從第二圖象發(fā)散的第二光束一起被物鏡折射。在這種情況下，由于物鏡與第一象平面的第一圖象之間的第一距離不同于物鏡與第二象平面的第二圖象之間的第二距離，所以第一折射光的曲率不同于第二折射光的另一曲率。此后，第一折射光經(jīng)全息圖透鏡沒有任何衍射地透射以形成一束透射光，而第二折射光被全息圖透鏡衍射以形成一束衍射光。在這種情況下，由于全息圖透鏡對衍射光起透鏡作用，所以衍射光的曲率與透射光的曲率一致。換句話說，衍射光與透射光穿過相同的光路。因而，由透射光和衍射光形成一個疊加光束。此后，疊加光被內透鏡會聚于第三象平面的一個象點處，以致在第三象平面上同時形成放大的第一圖象和第二圖象。此后，從象點發(fā)散的疊加光被目鏡會聚，以致同時形成進一步放大的第一圖象和第二圖象。
            
因此，操作者可以觀察到足夠放大的第一圖象和第二圖象。
            
第六個目的還通過設置一個用來同時觀察置于第一象平面上的第一圖象和置于第二象平面上的第二圖象的雙焦點顯微鏡來實現(xiàn)，該顯微鏡包括  
            
一個用來折射一束從第一圖象發(fā)散的第一光和一束從第二圖象發(fā)散的第二光的物鏡，物鏡與第一象平面的第一圖象之間的第一距離不同于物鏡與第二象平面的第二圖象之間的第二距離；一個用來沒有任何衍射地透射由物鏡所折射的第一光以形成一束透射光，并衍射由物鏡所折射的第二光以形成一束衍射光的全息圖透鏡，全息圖透鏡對第二光起透鏡作用，以便使衍射光與透射光穿過相同的光路，并由透射光和衍射光形成一束疊加光；一個用來把由全息圖透鏡所形成的疊加光會聚于第三象平面的象點處以便在第三象平面上同時形成放大的第一圖象和第二圖象的內透鏡；以及通過在內透鏡中會聚疊加光在第三象平面上拍攝由放大的第一圖象和第二圖象形成的疊加圖象的照相裝置。
            
在以上結構中，放大的第一圖象和第二圖象以相同方式在第三象平面上同時形成。此后，放大的第一圖象和第二圖象作為疊加圖象被照相裝置拍攝。
            
因此，可以觀察放大的第一圖象和第二圖象。
            
第七個實施例通過提供一個用來把畫在光掩模上的第一參考圖象與畫在樣件上的第二參考圖象對準的對準裝置來實現(xiàn)，該對準裝置包括一個發(fā)射對準光束以便照明第一和第二參考圖象的光源；一個用來既折射從第一參考圖象發(fā)散的一束第一對準光又折射從第二參考圖象發(fā)散的一束第二對準光的物鏡，這些參考圖象被從光源發(fā)射的對準光所照明，物鏡與光掩模的第一參考圖象之間的距離不同于物鏡與樣件的第二參考圖象之間的距離；一個用來沒有任何衍射地透射由物鏡所折射的第一對準光以形成一束透射光，并衍射由物鏡所折射的第二對準光以形成一束衍射光的全息圖透鏡，全息圖透鏡對第二對準光起透鏡作用以便使衍射光與透射光穿過相同的光路，并由透射光和衍射光形成一束疊加光；一個用來把由全息圖透鏡所形成的疊加光會聚于一個象平面的象點以便在象平面上同時形成放大的第一和第二參考圖象的內透鏡，一個光軸穿過物鏡、全息圖透鏡和內透鏡的中心；通過在內透鏡中會聚疊加光在象平面上拍攝由放大的第一圖象和第二圖象形成的疊加圖象的照相裝置；以及用來按照由照相裝置所拍攝的疊加圖象來移動光掩?；驑蛹员惆训谝粎⒖紙D象與第二參考圖象沿光軸對準的移動裝置。
            
在以上結構中，物鏡、全息圖透鏡和內透鏡與雙焦點顯微鏡中的那些相同。因而，象平面上的放大的第一圖象和第二圖象作為疊加圖象被照相裝置拍攝。此后，光掩?；驑蛹灰苿友b置沿與光軸垂直的方向移動，以便把第一參考圖象與第二參考圖象沿光軸對準。因此，由于由放大的第一和第二參考圖象所形成的疊加圖象被照相裝置所拍攝，可以準確地觀察第一和第二參考圖象之間的相對位置。因而，第一參考圖象可以準確地與第二參考圖象對準。
            
第八個實施例通過提供一種用來把光聚焦在具有第一厚度的第一信息媒體或具有第二厚度的第二信息媒體上以便在或從第一信息媒體或第二信息媒體上記錄或復現(xiàn)一段信息的聚焦方法來實現(xiàn)，該方法包括步驟沿減小或加大光度頭裝置與第一或第二信息媒體之間距離的方向移動光度頭裝置，光度頭裝置包括一個發(fā)射一束入射光的光源，用來在出射光路上沒有任何衍射地透射一部分從光源發(fā)射的入射光以形成一束透射光，并在出射光路上衍射其余部分從光源發(fā)射的入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對衍射光起透鏡作用以便從全息圖裝置發(fā)散衍射光或會聚衍射光，用來在出射光路上把在全息圖裝置中所形成的透射光會聚于第一焦距以便在第一信息媒體的前表面上形成第一聚光點，或在出射光路上把在全息圖裝置中所形成的衍射光會聚于第二焦距以便在第二信息媒體的前表面上形成第二聚光點的透鏡裝置，透射光在第一信息媒體的后表面上入射并會聚于第一信息媒體的前表面，透射光在第一信息媒體的后表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，衍射光在第二信息媒體的后表面上入射并會聚于第二信息媒體的前表面，而且衍射光在第二信息媒體的后表面處被反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的透射光或衍射光的波陣面以形成一個或多個信息光束的波陣面改變裝置，以及用來探測由波陣面改變裝置所形成的信息光的強度并按照信息光的強度生成信息信號和聚焦誤差信號的探測裝置，信息信號表示記錄在第一信息媒體或第二信息媒體上的一段信息；判斷在探測裝置中生成的聚焦誤差信號的強度是否大于一個閾值；以及當聚焦誤差信號的強度變成大于閾值時，調整光度頭裝置的位置以便把聚焦誤差信號的強度減小到零。
            
在以上步驟中，利用上述光度頭裝置來實現(xiàn)聚焦方法。當透鏡裝置與第一或第二信息媒體之間的距離接近于透鏡裝置的焦距時，聚焦誤差信號的強度大大增加。因而，當聚焦誤差信號的強度變成大于閾值時，透鏡裝置位于接近真正焦點，在透鏡裝置中透射光或折射光聚焦會聚在第一或第二信息媒體上。
            
因而，在當聚焦誤差信號的強度變成大于閾值時調整光度頭裝置的位置以便把聚焦誤差信號的強度減小到零的情況下，透射光或衍射光可以聚焦在第一或第二信息媒體上。
            
第九個實施例通過提供一種用來從光盤上復現(xiàn)一段記錄信息的信息復現(xiàn)方法來實現(xiàn)，在該光盤中記錄信息以高密度記錄在具有第一厚度的第一基片上而一段告知記錄信息記錄在第一基片上的辨別信息以普通密度記錄在具有大于第一厚度的第二厚度的第二基片上，該方法包括步驟在光盤的第二基片下移動一個光盤裝置，光盤包括用來使光盤以固定轉速旋轉的旋轉裝置，一個發(fā)射一束入射光的光源，用來在出射光路上沒有任何衍射地透射一部分從光源發(fā)射的入射光以形成一束透射光，并在出射光路上衍射其余部分從光源發(fā)射的入射光以形成一束衍射光的全息圖裝置，全息圖裝置對衍射光起透鏡作用以便從全息圖裝置發(fā)散衍射光，用來把在全息圖裝置中的形成的透鏡光會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第一基片上便在或從光盤上記錄或復現(xiàn)一段記錄信息，并把在全息圖裝置中的形成的衍射光會聚在由旋轉裝置旋轉的光盤的第二基片上以便復現(xiàn)來自光盤的辨別信號的透鏡裝置，透射光被光盤的第一基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，而衍射光被光盤的第二基片反射并再次穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置，用來改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的透射光的波陣面以形成一個或多個記錄信息光束，并改變穿過入射光路上的透鏡裝置和全息圖裝置的衍射光的波陣面以形成一個或多個辨別信息光束的波陣面改變裝置，以及用來探測由波陣面改變裝置所形成的記錄信息光的強度以便按照記錄信息光的強度生成記錄信息信號，并探測由波陣面改變裝置所形成的辨別信息光的強度以便按照辨別信息光的強度生成辨別信息信號的探測裝置，辨別信息信號代表記錄在光盤的第二基片上的辨別信息，而記錄信息信號代表記錄在光盤的第一基片上的記錄信息；把衍射光會聚在光盤的第二基片上以便復現(xiàn)辨別信息；在光盤的第一基片下移動光盤裝置到一個位置以便當在探測裝置中探測到辨別信息時把透射光會聚在光盤的第一基片上；以及通過在探測裝置中生成記錄信息信號來復現(xiàn)記錄信息。
            
在以上步驟中，利用上述光盤裝置來實現(xiàn)信息復現(xiàn)方法。用衍射光來復現(xiàn)位于光盤的第二基片上的辨別信息。在這種情況下，由于第二基片有第二厚度，衍射光剛好聚焦在第二基片上。此后，當探測到辨別信息時，光盤裝置在光盤的第一基片下移動到位，而透射光會聚在光盤的第一基片上。在這種情況下，由于第一基片有第一厚度，透射光剛好聚焦在第一基片上。
            
因此，可以可靠地復現(xiàn)記錄信息。
            

            

            
從結合附圖所作的以下描述中，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將是顯而易見的，在這些附圖中圖1是在日本專利申請1991年第46630中所提出的常規(guī)光度頭裝置的組合圖；圖2A、2B分別是圖1中所示的物鏡和閃耀全息圖組件的剖面圖；  
            
圖3表示在光軸傾角恒定的條件下光盤的厚度與物鏡的數(shù)值孔徑之間的關系；圖4A是帶有按照本發(fā)明的第一實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在薄型信息媒體上；圖4B是圖4A中所示的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在一個厚型信息媒體上；圖5是圖4A、4B中所示的全息圖透鏡的平面圖，畫出全息圖透鏡的光柵圖形；圖6是圖5中所示的全息圖透鏡的剖面圖，表示在全息圖透鏡上形成浮雕的光柵圖形；圖7是表示會聚在第一信息媒體的聚光點S1處的透射光L4的強度分布的說明圖，在聚光點S1中出現(xiàn)主極大和受遏次極大；圖8A是圖5中所示全息圖透鏡的剖面圖，表示近似于由四個臺階組成的階梯形的光柵；圖8B是圖5中所示全息圖透鏡的剖面圖，表示近似于由多個臺階組成的階梯形的光柵圖形；圖9A是帶有按照第一實施例的修改的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在薄型信息媒體上；圖9B是圖9A中所示成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在厚型信息媒體上；圖10A是帶有按照本發(fā)明的第二實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在薄型信息媒體上；圖10B是圖10A中所示成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在厚型信息媒體上；圖11表示圖10A、10B中所示全息圖透鏡衍射效率的變化；圖12A至12E分別是圖10A、10B中所示全息圖透鏡的剖面圖，全息圖透鏡的光柵圖形近似于階梯形；圖13A表示第二實施例中所用的入射光的強度分布，入射光的遠場圖按高斯分布來分布；圖13B表示經(jīng)圖10、10B中所示全息圖透鏡透射的透射光的強度分布，入射光的遠場圖按緩坡形狀分布；圖14A至14C表示經(jīng)圖10A、10B中所示全息圖透鏡透射的透射光和衍射光的強度分布；圖15A是按照第二實施例的修改的全息圖透鏡的平面圖，畫出全息圖透鏡的光柵圖形；圖15B、15C分別是帶有按照第二實施例的另一修改的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖；圖16A是帶有按照本發(fā)明的第三實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在薄型信息媒體上；圖16B是圖16A中所示成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在厚型信息媒體上；圖17表示圖16A、16B中所示全息圖透鏡的衍射效率的變化；  
            
圖18A至18C表示經(jīng)圖16A、16B中所示全息圖透鏡透射的透射光和衍射光的強度分布；圖19A是按照本發(fā)明的第四實施例的復合物鏡的剖面圖；圖19B是按照本發(fā)明的第四實施例的修改的復合物鏡的剖面圖；圖20是按照本發(fā)明的第五實施例的復合物鏡的剖面圖；圖21是按照本發(fā)明的第六實施例的光度頭裝置的組合圖；圖22是用于第六、第九和第十二實施例中的波陣面改變裝置的平面圖，畫出用作波陣面改變裝置的全息圖透鏡的光柵圖形；圖23表示出現(xiàn)在圖22中所示波陣面改變裝置和光電探測器中的衍射光焦點之間的位置關系；圖24是用于第六、第九、第十、第十二、第十三和第十七實施例中的光電探測器的平面圖；圖25A和25C分別表示在圖21中所示物鏡在信息媒體上散焦的條件下向圖24中所示六分儀光電探測器的探測區(qū)SE1、SE2和SE3發(fā)射的一級衍射光的聚光點和向六分儀光電探測的探測區(qū)SE4、SE5和SE6發(fā)射的負一級衍射光的另一聚光點；圖25B表示在物鏡正好聚焦在信息媒體上的條件下向六分儀光電探測器的探測區(qū)SE1、SE2和SE3發(fā)射的一級衍射光的聚光點和向六分儀光電探測器的探測區(qū)SE4、SE5和SE6發(fā)射的負一級衍射光的另一聚光點；  
            
圖26表示出現(xiàn)在圖22中所示的波陣面改變裝置與圖24中所示的光電探測器中的衍射光束之間的關系；圖27是按照第七實施例的光度頭裝置的組合圖；圖28是用于第七、第九、第十、第十二和第十三實施例中的光電探測器的平面圖；圖29A、29B、29C表示會聚在圖28中所示的光電探測器上的聚光點的各種形狀；圖29D表示徑向Dr和切向Dt；圖30是按照第七實施例的第一修改的光度頭裝置的組合圖；圖31是按照第七實施例的第二修改的光度頭裝置的組合圖；圖32是按照第七實施例的第三修改的光度頭裝置的組合圖；圖33是按照第七實施例的第四修改的光度頭裝置的組合圖；圖34表示一束在入射光路上無衍射的透射光和一束在入射光路上衍射的透射光，光束用來探測信息信號；圖35A圖示通過探測透射光的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡與第一信息媒體之間的距離；圖35B圖示通過探測衍射光的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡與第二信息媒體之間的距離；圖36A圖示通過探測衍射光的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡與第一信息媒體之間的距離；圖36B圖示通過探測透射光的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡與第二信息媒體之間的距離；圖37是按照第九實施例的光度頭裝置的組合圖；圖38是按照第十實施例的光度頭裝置的組合圖；圖39是用于圖38中所示光度頭裝置中的帶有反射型全息圖的分束器的平面圖；圖40A、40B分別是按照第十一實施例的光度頭裝置的組合圖；圖41是用于圖38中所示光度頭裝置中的帶有反射型全息圖的分束器的平面圖；圖42A和42C分別表示在衍射光散焦會聚在第二信息媒體上的條件下向圖24中所示六分儀光電探測器的探測區(qū)SE1、SE2和SE3發(fā)射的一級衍射光的聚光點和向六分儀光電探測器的探測區(qū)SE4、SE5和SE6發(fā)射的負一級衍射光的另一聚光點；圖42B表示在衍射光聚焦會聚在第二信息媒體上的條件下向圖24中所示六分儀光電探測器的探測區(qū)SE1、SE2和SE3發(fā)射的一級衍射光的聚光點和向六分儀光電探測器的探測區(qū)SE4、SE5和SE6發(fā)射的負一級衍射光的另一聚光點；圖43是按照第十二實施例的光度頭裝置的組合圖；圖44是按照第十三實施例的光度頭裝置的組合圖；圖45是按照第十四實施例的光度頭裝置的組合圖；圖46是用于圖45中所示的光度頭裝置中的全息圖透鏡的平面圖；  
            
圖47是按照第十五實施例的光度頭裝置的組合圖；圖48是用于圖47中所示的光度頭裝置中的全息圖透鏡的平面圖；圖49A、49B分別表示圖48中所示全息圖透鏡與圖47中所示光電探測器中出現(xiàn)的多余光之間的位置關系；圖50是按照第十六實施例的光度頭裝置的組合圖；圖51是用于圖50中所示光度頭裝置中的光源和光電探測器的軸測圖；圖52是按照第十七實施例的光度頭裝置的組合圖；圖53是按照第十八實施例的高密度光盤的軸測圖，局部表示盤的剖面圖；圖54是按照第十九實施例的高密度光盤的軸測圖，局部表示盤的剖面圖；圖55是按照第二十實施例的帶有圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示光度頭裝置之一的光盤裝置的方塊圖；圖56是表示圖55中所示的光盤裝置的工作的流程圖；圖57是按照第二十一實施例的帶有圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示光度頭裝置之一的光盤裝置的方塊圖；圖58是表示圖57中所示光盤裝置的工作的流程圖；  
            
圖59是按照第二十二實施例的雙焦點顯微鏡的組合圖；圖60是在第一和第二樣件位于樣件支架底部的情況下圖59中所示雙焦點顯微鏡的局部圖；圖61是按照第二十二實施例的修改的雙焦點顯微鏡的組合圖；圖62是按照第二十三實施例的對準裝置的組合圖。
            
具體實施例方式
            
對照附圖描述按照本發(fā)明的復合物鏡、成象光學系統(tǒng)、光學頭裝置、光盤、光盤裝置、雙焦點顯微鏡和對準裝置的最佳實施例。
            
(第一實施例)圖4A是帶有按照本發(fā)明的第一實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在薄型信息媒體上。圖4B是圖4A中所示的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在一個厚型信息媒體上。圖5是圖4A、4B中所示的全息圖透鏡的平面圖，畫出全息圖透鏡的光柵圖形。
            
如圖4A、4B中所示，一個用來把光會聚在薄型第一信息媒體23(厚度T1)的第一基片22或厚型第二信息媒體25(厚度T2)的第二基片24上以形成衍射受限聚光點的成象光學系統(tǒng)21，包括一個用來沒有任何衍射地透射一部分從光源發(fā)射的入射光L3以形成一束透射光L4并衍射入射光L3的其余部分以形成一束一級衍射光L5的閃耀全息圖透鏡26，以及一個用來把透射光L4會聚在第一信息媒體23上或把一級衍射光L5會聚在第二信息媒體25上的物鏡27。
            
第一信息媒體23代表具有高密度存儲容量的未來的光盤，而第一信息媒體23的厚度T1在0.4mm至0.8mm范圍內。第二信息媒體25代表目前市場上出現(xiàn)的CD或激光盤，而第二信息媒體25的厚度T2約為1.2mm。
            
“會聚”一詞在本說明書中表示發(fā)散光或平行光被聚焦以形成衍射極限微光點。
            
在以上結構中，平行入射光L3的一部分沒有任何衍射地經(jīng)全息透鏡26透射而形成一束透射光(即一束零級衍射光L4)。此后，透射光L4被物鏡27會聚。此外，入射光L3的其余部分被全息圖透鏡26衍射并折射而形成一束一級衍射光L5。在這種情況下，全息圖透鏡26對一級衍射光L5有選擇地起凹透鏡的作用，以致一級衍射光L5從全息圖透鏡26發(fā)散。此后，一級衍射光L5被物鏡27會聚。
            
在薄型第一信息媒體23被用來在或從媒體23的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，如圖4A中所示，透射光L4入射在第一信息媒體23的后表面上并被物鏡27聚焦在第一信息媒體23的前表面上以便在第一信息媒體23上形成衍射受限聚光點S1。與此不同，在厚型第二信息媒體25被用來在或從媒體25的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，衍射光L5入射在第二信息媒體25的后表面上并聚焦在其前表面上以便在第二信息媒體25上形成衍射受限聚光點S2。由于全息圖透鏡26起凹透鏡作用以發(fā)散一段衍射光L5，即使第一信息媒體23的厚度T1不同于第二信息媒體25的厚度T2，也形成衍射受限聚光點S1、S2。因而，由全息圖透鏡26和物鏡27組成的復合物鏡29實際上有兩個焦點。
            
此外，如圖5中所示，通過在透明基片28的圖形區(qū)26A中以同心圓形狀畫出光柵圖形P1來形成全息圖透鏡26。圖形區(qū)26A位于透明基片28的中部，而無圖形區(qū)26B位于透明基片28的周緣部以便環(huán)繞圖形區(qū)26A。成象光學系統(tǒng)21的光軸穿過光柵圖形P1的中心點和物鏡27的中心軸。
            
此外，如圖6中所示，全息圖透鏡26的光柵圖形P1形成浮雕以產生相位調制型全息圖透鏡。就是說，在光柵圖形P1中同心地形成各由底部和頂部組成的塊。光柵圖形P1中浮雕的高度H設成H＜λ/(n(λ)-1)  (1)式中符號λ代表入射光L3的波長而符號n(λ)代表透明基片28對入射光L3的折射率。在這種情況下，在經(jīng)光柵圖形P1的底部透射的入射光L3與經(jīng)光柵圖形P1的頂部透射的入射光L3之間相位調制度之差小于2π弧度。因而，全息圖透鏡26對經(jīng)光柵圖形P1透射的入射光L3的衍射效率小于100％以便生成經(jīng)光柵圖形P1透射的光L4。再者，經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的入射光L3未被衍射。結果，透射光L4的強度可能足以在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)信息段。
            
再者，由于透射光L4的強度在全息圖透鏡26的整個表面上是足夠的，可以抑制不希望地出現(xiàn)在聚光點S1中的次極大(側波瓣)。詳細地說，當全聚在聚光點S1上的透射光L4的強度分布如圖7中所示時，位于聚光點S1中心的透射光L4的主極大(主波瓣)用于在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息，而位于主極大周圍的次極大是多余的，因為次極大損壞由主極大形成的記錄凹坑或復現(xiàn)信號。
            
形成浮雕的全息圖透鏡26的光柵圖形P1如圖6中所示被激發(fā)(blazed)，以致明顯地抑制負一級衍射光的出現(xiàn)。因而，透射光L4和一級衍射光L5的強度和最大。換句話說，提高了入射光L3的利用率。
            
物鏡27的數(shù)值孔徑NA等于或大于0.6。再者，當透射光L4被物鏡27會聚時，在具有厚度T1的第一信息媒體23上形成衍射受限聚光點S1。
            
全息圖透鏡26的直徑幾乎與物鏡27的孔徑相相同，以致圖形區(qū)26A的直徑小于物鏡27的孔徑。由于經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的入射光L3未被衍射，不僅經(jīng)圖形區(qū)26A透射的光L4而且經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的光L4都被具有大數(shù)值孔徑的物鏡27會聚在第一信息媒體23上。因而，可以增加會聚于聚光點S1的透射光L4的強度。與透射光L4不同，僅經(jīng)全息圖透鏡26的圖形區(qū)26A透射的入射光L3變成一級衍射光L5，而且一級衍射光L5被實際上具有小數(shù)值孔徑的物鏡27會聚在第二信息媒體25上。
            
經(jīng)圖形區(qū)26A的光柵圖形P1透射的光L4的相位取決于經(jīng)光柵圖形P1的底部和頂部透射的光L4中的相位調制度的平均值。與此不同，由于無圖形區(qū)26B的高度恒定，經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的光L4的相位以一個相位調制度調制。因而，如圖6中所示，無圖形區(qū)26B的高度設成與光柵圖形P1的平均高度取齊以便提高物鏡27的會聚作用。
            
例如，如圖8A中所示，在圖6中所示全息圖透鏡26中光柵圖形P1的每塊近似于由四個臺階組成的階梯形狀的情況下，第一臺階蝕刻成深h1+h2和寬W1，第二臺階蝕刻成深h1和寬W2，第三臺階蝕刻成深h2和寬W2，而第四臺階蝕刻成寬W1。因而，在圖形區(qū)26A中形成近似于階梯形狀的光柵圖形P1。此后，透明基片28的周緣部分被蝕刻成深h1或h2以形成無圖形區(qū)26B。因而，無圖形區(qū)26B的高度幾乎與圖形區(qū)26A的平均高度相同，以致經(jīng)圖形區(qū)26A透射的光L4的相位幾乎與經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的光L4的相位相同。
            
此外，如圖8B所示，圖6中所示全息圖透鏡26的理想的閃耀形狀可能近似于通過多次蝕刻透明基片28中部而得到的階梯形狀。在這種情況下，階梯形狀的高度H0設成滿足方程式H0＜λ/(n(λ)-1)以致相位調制度之差設成小于2π弧度的值。具體地說，在此處全息圖透鏡26的階梯形狀由具有相同高度差n0的一段N個臺階組成的情況下，高度差n0設成滿足方程式n0＜λ/〔(n(λ)-1)*N〕以便把每個臺階的相位調制度之差設成小于2π/N弧度的值。透明基片28的周緣部分被蝕刻以便把無圖形區(qū)26B的厚度設成既非頂臺階也非底臺階的N個臺階之一處的圖形區(qū)26A的厚度。因而，無圖形區(qū)26B的高度幾乎與圖形區(qū)26A的平均高度相同，以致經(jīng)圖形區(qū)26A透射的光L4的相位幾乎與經(jīng)無圖形區(qū)26B透射的光L4的相位相同。
            
全息圖透鏡26的光柵圖形P1設計成修正在物鏡27和第二信息媒體25中出現(xiàn)的任何象差，以致一級衍射光L5經(jīng)具有厚度T2的第二信息媒體25透射并會聚在媒體25上，以便設有任何象差地形成衍射受限聚光點S2。描述一種用來設計具有象差修正功能的全息圖透鏡26的方法。
            
在一級衍射光L5被會聚在第二信息媒體25上之后，球面波從聚光點S2發(fā)散并經(jīng)第二基片24和物鏡27透射。此后，球面波經(jīng)透明基片28透射并與入射光L3光學干涉。因而，由球面波與入射光L3之間的干涉形成一個干涉圖形。從翻轉入射光L3的相位而得到的倒相位中減去球面波的相位可以算出干涉圖形。因此，按照計算機全息圖生成法可以很很容易地形成符合所算出的干涉圖形的全息透鏡26的光柵圖形P1。
            
因此，由于復合物鏡29由物鏡27和全息圖透鏡26組成，在全息圖透鏡26中一部分入射光L3被衍射和折射，所以無論信息媒體究竟具有厚度T1還是厚度T2，都能在信息媒體上可靠地形成衍射受限聚光點。再者，兩個衍射受限聚光點可在信息媒體不同深度上同時形成。換句話說，復合物鏡實際上有兩個焦點。
            
再者，由于全息圖透鏡26的衍射效率小于100％而且經(jīng)全息透鏡26透射的光L4的強度足以在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)信息，所以可以抑制會聚在聚光點S1上的透射光L4的次極大。
            
再者，由于全息圖透鏡26被激發(fā)，可以顯著地抑制負一級衍射光的出現(xiàn)。因而，透射光L4和一級衍射光L5的強度和為最大，并可提高入射光L3的利用率。
            
再者，由于全息透鏡26僅對一級衍射光起透鏡作用，沿光軸方向由透射光L4形成的聚光點S1的位置不同于由一級衍射光L5形成的聚光點S2的位置。因而，當透射光L4聚焦會聚在信息媒體23的信息記錄平面上以便記錄或讀出一段信息時，會聚在信息媒體23上的一級衍射光L5在信息記錄平面處離焦。同理，當一級衍射光L5聚焦會聚在信息媒體25的信息記錄平面上時，會聚在信息媒體25上的透射光L4在信息記錄平面處離焦。因此，當光L4(或L5)聚焦會聚在聚光點S1(或S2)上以便記錄或讀出信息時，不聚焦會聚在聚光點S1(或S2)上的光L5(或L4)對信息的記錄或讀出沒有不良影響。為了可靠地防止對信息的記錄或讀出的不良影響，要求聚光點S1、S2之間沿光軸方向之差等于或大于50μm。就是說，當該差等于或大于50μm時，在光L4(或L5)以高強度會聚在信息記錄平面的聚光點S1(或S2)上的同時，光L5(或L4)大量地發(fā)散以便降低光L5(或L4)在信息記錄平面處的強度。
            
再者，由于代表CD或激光盤的第二信息媒體25的厚度T2約為1.2mm，而且由于代表未來的光盤的第一信息媒體23的厚度T1在從0.4mm至0.8mm的范圍內，考慮到借以按照聚焦伺服信號調整由物鏡27和全息圖透鏡26組成的復合物鏡的位置所用的執(zhí)行器的運動范圍，要求聚光點S1、S2之間沿光軸方向的位置差等于或小于1.0mm。由于全息圖透鏡26對一級衍射光起凹透鏡作用，聚光點S1、S2之間的差可增加到1mm左右。
            
因此，即使透射光L4和一級衍射光L5同時被物鏡27會聚，在聚光點S1、S2之間的位置差在50μm至1mm范圍內的條件下就不會對信息的記錄或復現(xiàn)產生不良影響。
            
現(xiàn)在描述成象光學系統(tǒng)21用于各種光盤的例子。
            
在成象光學系統(tǒng)21用于一種光盤裝置，在該光盤裝置中僅復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤和厚型緊致盤中的信息段的情況下，全息圖透鏡26把入射光L3變成衍射光L5的衍射效率設成從約20％至70％的范圍。在這種情況下，會聚在高密度光盤上的透射光L4的強度幾乎與會聚在CD上的一級衍射光L5的強度相同。因而，入射光L3的輸出功率可以減至最小。
            
再者，在成象光學系統(tǒng)21用于一種光盤裝置，在該光盤裝置中，記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤中的信息段而僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤中的信息段的情況下，全息圖透鏡26把入射光L3變成一級衍射光L5的衍射效率設成等于或小于30％的值。在這種情況下，即使在高密度光盤上記錄一段信息需要高強度的透射光L4，也可以不增加入射光L3的強度而可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡26對入射光L3的透射效率很高。換句話說，當一段信息記錄在高密度光盤上時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。
            
在第一實施例中，全息圖透鏡26對一級衍射光L5起凹透鏡作用。然而，可以適當?shù)赜脤σ患壯苌涔釲5起凸透鏡作用的全息圖透鏡26M代替全息圖透鏡26。就是說，如圖9A、9B中所示，衍射光L5被物鏡27會聚在第一信息媒體23上以形成衍射受限聚光點S1，而透射光L4被物鏡27會聚在第二信息媒體25上以形成衍射受限聚光點S2。在這種情況下，考慮到執(zhí)行器的運動范圍，要求聚光點S1、S2之間的位置差等于或小于0.5mm。然而，在成象光學系統(tǒng)21M中，使用對衍射光L5起凹透鏡作用的全息圖透鏡26M，可以防止色差的出現(xiàn)。詳細描述成象光學系統(tǒng)中的消色差功能。
            
當用fH0代表全息圖透鏡26M對具有波長λ0的入射光L3的焦距而用fH1代表全息圖透鏡26M對具有波長λ1的入射光L3的另一焦距時，滿足公式(2)。
            
fH1＝fH0×λ0/λ1(2)隨著入射光L3的波長λ變長，全息圖透鏡22的焦距fH縮短。再者，當用n(λ0)代表物鏡27對具有波長λ0的入射光L3的折射率而用n(λ1)代表物鏡27對具有波長λ1的入射光L3的另一折射率時，物鏡27對具有波長λ的入射光L3的焦距fD(λ)用公式(3)表達。
            
fD(λ1)＝fD(λ0)×(n(λ0)-1)/(n(λ1)-1)--(3)隨著入射光L3的波長λ變長，物鏡27的焦距fD(λ)加長。就是說，物鏡27中焦距fD(λ)對波長λ的相關關系與全息圖透鏡26M中焦距fH對波長λ的相關關系相反。因而，由物鏡27和全息圖透鏡26M組成的復合物鏡29M起消色差透鏡作用的條件由等式(4)表達。
            
1/fH0+1/fD(λ0)＝1/fH1+1/fD(λ1)＝1/(fH0×λ0/λ1)+(n(λ1)-1)/{fD(λ0)×(n(λ0)-1)}---(4)因此，由于物鏡27中焦距fD(λ)對波長λ的相關關系與全息圖透鏡26M中的關系相反，通過透鏡26M、27的組合可以形成具有消色差功能的復合物鏡29M，并可防止色差的出現(xiàn)。再者，即使未嚴格地滿足等式(4)，也可以大大抑制色差的出現(xiàn)。
            
再者，由于全息圖透鏡26M對一級衍射光L5起凸透鏡作用，物鏡27的曲率可以很小。再者，由于全息圖透鏡26M是個平面型元件，可以以大規(guī)模生產方式制造具有消色差功能的輕型復合物鏡。消象差的原理已在第一文獻(D.Faklis和M.Morris，光子學譜(1991)，11月205頁和12月131頁)、第二文獻(M.A.Gan等人，攝影光學儀器工程師學會(1991)，第1507卷，116頁)和第三文獻(P.Twardowski和P.Meirueis，攝影光學儀器工程師學會(1991)，第1507卷，55頁)中提出。
            
(第二實施例)圖10A是帶有按照本發(fā)明的第二實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在薄型信息媒體上。圖10B是圖10A中所示成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在厚型信息媒體上。
            
如圖10A、10B中所示，一個用來把光會聚在第一信息媒體23(厚度T1)的第一基片22或第二信息媒體25(厚度T2)的第二基片24上以便形成衍射受限聚光  點的成象光學系統(tǒng)31，包括一個用來沒有任何衍射地透射入射光的一部分以形成一束透射光L4并衍射入射光L3的其余部分以形成一束一級衍射光L5的閃耀全息圖透鏡32，以及用來把透射光L4會聚在第一信息媒體23上或把一級衍射光L5會聚在第二信息媒體25上的物鏡27。
            
通過在透明基片28的圖形區(qū)32A中以同心圓形狀畫出光柵圖形P2來形成全息透鏡32。圖形區(qū)32A位于透明基片28的中部。光柵圖形P2的直徑等于或大于物鏡27的孔徑。再者，全息圖透鏡32對經(jīng)光柵圖形P2透射的入射光L3的衍射效率以與第一實施例中相同的方式小于100％，以致透射光L4的強度足以在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息。
            
此外，如圖11中所示，在圖形區(qū)32A的中部的衍射效率很高，而且衍射效率沿著圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸降低。換句話說，在全息圖透鏡32的光柵圖形P2形成浮雕的情況下，光柵圖形P2中浮雕的高度H沿著圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸降低?；蛘哒f，在全息圖透鏡26的理想閃耀形狀近似于階梯形狀的情況下，位于透明基片28中心部分的每塊光柵圖形P2形成圖12A中所示的階梯形狀，在圖12A中臺階的斜角Q1大并且在第一蝕刻寬度W1與第二蝕刻寬度W2之間滿足關系式W1＞W(wǎng)2，并且形成圖12A中所示階梯形狀的光柵圖形P2逐漸改變，辦法是沿著圖形區(qū)32A的朝外方向減小第一蝕刻寬度W1和加大第二蝕刻寬度W2，同時逐漸減小圖形區(qū)P2的高度H。因而，位于透明基片28的周緣部分的每塊光柵圖形P2形成圖12B中所示的階梯形狀，在圖12B中臺階的斜角Q2小并且在第一蝕刻寬度W1與第二蝕刻寬度W2之間滿足關系式W1＜W2。再者，位于中心部分與周緣部分之間的中間部分的每塊光柵圖形P2形成圖12C中所示的階梯形狀，在圖12C中蝕刻寬度W1、W2相同。
            
在成象光學系統(tǒng)31的以上結構中，入射光L3的一部分沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡32透射以形成一束透射光L4，而透射光L4被物鏡27會聚。再者，入射光L3的其余部分被全息圖透鏡32衍射和折射。在這種情況下，全息圖透鏡32對入射光L3起凹透鏡作用，以致一級衍射光L5從全息圖透鏡32發(fā)散。此后，一級衍射光L5被物鏡27會聚。
            
在薄型第一信息媒體23用來在或從媒體23的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，如圖10A中所示，透射光L4入射在第一信息媒體23的后表面上并被物鏡27聚焦在第一信息媒體前表面上以便在第一信息媒體23上形成衍射受限聚光點S3。在這種情況下，由于光柵圖形P2的中心部分中的衍射效率高而且由于衍射效率沿著光柵圖形P2的朝外方向逐漸降低，入射光L3的衍射概率在光柵圖形P2的周緣部分中降低。因而，在物鏡27的數(shù)值孔徑NA大的條件下光L4經(jīng)物鏡27透射。
            
與此不同，在厚型第二信息媒體25用來在或從媒體25的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，衍射光L5入射在第二信息媒體25的后表面上并被聚焦在第二信息媒體25的前表面上以便在第二信息媒體25上形成衍射受限聚光點S4。在這種情況下，由于全息圖透鏡32起凹透鏡作用以發(fā)散一級衍射光L5，即使第一信息媒體23的厚度T1不同于第二信息媒體25的厚度T2，也能形成衍射受限聚光點S3、S4。因而，由全息圖透鏡32和物鏡27組成的復合物鏡34實際上有兩個焦點。
            
因此，由于光L4在物鏡27的數(shù)值孔徑NA大的條件下經(jīng)物鏡27透射，會聚在第一信息媒體23上的透射光L4的強度可很高。
            
再者，在入射光L3由半導體激光器發(fā)射的情況下，入射光13的遠場圖按如圖13A中所示的高斯分布來分布。因而，由于衍射效率沿著光柵圖形P2的朝外方向逐漸降低，透射光L4的遠場圖按圖13B中所示的緩坡形狀分布。與第二實施例不同，由于在第一實施例中入射光L3在全息圖透鏡26的無圖形區(qū)26B未被衍射，透射光L4的強度在全息圖透鏡26的周緣部分突然增加。
            
因此，與第一實施例相比，在第二實施例中會聚在聚光點S3上的透射光L4的次極大可以進一步抑制。就是說，利用成象光學系統(tǒng)31可以實現(xiàn)信息的記錄和復現(xiàn)而對信息沒有任何破壞。
            
此外，在一級衍射光L5會聚在第二信息媒體25上以形成衍射受限聚光點S4的情況下，物鏡27對一級衍射光L5的數(shù)值孔徑小，因為全息圖透鏡32的衍射效率沿著圖形區(qū)32A的朝外方向降低。結果，一級衍射光L5的強度變低。在此處提高全息圖透鏡32的衍射效率以便提高一級衍射光L5的強度的情況下，透射光L4在其內光束部分的強度大為降低，而透射光L4在聚光點S3上的次極大(或側波瓣)卻討厭地加大。因而，其遠場圖按高斯分布來分布的入射光L3向全息圖透鏡32發(fā)射以提高一級衍射光L5的強度而沒有次極大的任何增加。詳細地說，如圖14A中所示，不僅分布在高斯分布的中心部分而且也分布在高斯分布的周緣部分的入射光L3都經(jīng)全息圖透鏡32透射并被物鏡27折射，因為光柵圖形P2的直徑等于或大于物鏡27的孔徑。因而，物鏡27在光源側對入射光L3的數(shù)值孔徑NA變成比第一實施例中的大，并且提高了全息圖透鏡32的衍射效率。結果，會聚在第二信息媒體25上的一級衍射光L5的強度可以提高，如圖14B中所示。再者，由于在高斯分布的周緣部分入射光L3的強度很低而且由于全息圖透鏡32的衍射效率沿著光柵圖形區(qū)32A的朝向方向增加，透射光L4的強度按如圖14C中所示的緩坡形狀分布。因此，在聚光點S3處透射光L4的次極大可被抑制。
            
描述成象光學系統(tǒng)31用于各種光盤的例子。
            
在成象光學系統(tǒng)31用于這樣一種光盤裝置、在該光盤裝置中，僅復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤和厚型緊致盤中的信息段的情況下，全息圖透鏡32對入射光L3的衍射效率設成從約20％至70％的范圍。在這種情況下，會聚在高密度光盤上的透射光L4的強度幾乎與會聚在緊致盤上的一級衍射光L5的強度相同。因而，入射光L3的輸出功率可以減至最小。
            
再者，在成象光學系統(tǒng)31用于這樣一種光盤裝置、在該光盤裝置中，記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤中的信息段而僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤中的信息段的情況下，全息圖透鏡32對入射光L3的衍射效率設成等于或小于30％的值。在這種情況下，即使在高密度光盤上記錄一段信息需要高強度的透射光L4，也可以不增加入射光L3的強度而可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡32對入射光L3的透射效率很高。換句話說，當一段信息記錄在高密度光盤上時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。
            
在第二實施例中，位于透明基片28中部的光柵圖形P2沿著圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸從圖12A中所示的階梯形狀經(jīng)由圖12C中所示的階梯形狀變成圖12B中所示的階梯形狀。然而，由于在透明基片28中光柵圖形P2形成圖12C中所示的階梯形狀，在透明基片28的中間部分可以有效地防止負一級衍射光之類的多余衍射光的出現(xiàn)，最好中間部分占據(jù)全息圖透鏡32的圖形區(qū)32A的一大部分。在這種情況下，透射光L4和衍射光L5的強度和可以最大，以致可以提高入射光L3的利用率。
            
再者，由于光柵圖形P2的第一蝕刻寬度W1沿圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸減小，當?shù)谝粚挾萕1減小到小于1μm的值時，形成圖12B中所示的階梯形狀的光柵圖形P2可以適當?shù)刈兂蓤D12D中所示的階梯形狀。就是說，圖12B中所示的一段四臺階變成一段兩臺階。在這種情況下，形成圖12D中所示的階梯形狀的光柵圖形P2可以很容易制造。此外，在形成圖12D中所示階梯形狀的光柵圖形P2的高度H4沿著圖形區(qū)32A的朝外方向進一步減小的情況下，光柵圖形P2最好形成圖12E中所示的階梯形狀。就是說，在光柵圖形P2的高度H5減小的同時，第三蝕刻寬度W3沿著圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸減小。因而，全息圖透鏡32的衍射效率可沿著圖形區(qū)32A的朝外方向逐漸減小而沒有任何光柵圖形P2的制造困難。
            
此外，如圖15A中所示，可以通過在透明基片28的中心部分設置圖形區(qū)32A的光柵圖形P1并設置環(huán)繞光柵圖形P1的四種衍射區(qū)33A、33B、33C和33D，代替全息圖透鏡32而形成全息圖透鏡33。經(jīng)每個衍射區(qū)33A至33D透射的一部分入射光L3被衍射以控制全息圖透鏡33的透射效率。在這種情況下，透射光L4在其周緣部分的強度下降，以致出現(xiàn)在聚光點S3的次最大受到抑制。再者，全息圖的光柵圖形P1可以換成光柵圖形P2。再者，衍射區(qū)33A至33D的光柵方向可以互不相同。在這種情況下，即使在衍射區(qū)33A中衍射的一級衍射光L5在衍射光L5被第二信息媒體25反射之后比如說入射在衍射區(qū)33C上，在衍射區(qū)33C中再次衍射的衍射光L5并不與光軸平行地穿過。因而，在在探測器中探測到從第二信息媒體25上讀出的一段信息以復現(xiàn)該信息的情況下，在衍射區(qū)33A至33D中衍射的一級衍射光L5作為漫射光不被探測器探測。因此，信息的復現(xiàn)不被破壞。
            
再者，如圖15B中所示，全息圖32可以適于起凸透鏡作用。在這種情況下，衍射光L5會聚在第一信息媒體23上，而透射光L4會聚在第二信息媒體25上，如圖15C中所示。
            
(第三實施例)圖16A是帶有按照本發(fā)明的第三實施例的復合物鏡的成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束一級衍射光會聚在薄型信息媒體上。圖16B是圖16A中所示成象光學系統(tǒng)的組合圖，一束無衍射的透射光會聚在厚信息媒體上。
            
如圖16A、16B中所示，用來把光會聚在第一信息媒體23(厚度T1)的第一基片22或第二信息媒體25(厚度T2)的第二基片24上以形成衍射極限聚光點的成象光學系統(tǒng)41包括一個用來沒有任何衍射地透射入射光L3的一部分以形成一束透射光L4并衍射入射光L3的其余部分以形成一束一級衍射光L6的閃耀全息圖透鏡42，以及用來把一級衍射光L6會聚在第一信息媒體23上或把透射光L4會聚在第二信息媒體25上的物鏡27。
            
通過在透明基片28的圖形區(qū)42A中以同心圓形狀畫出光柵圖形P3來形成全息圖透鏡42。圖形區(qū)42A位于透明基片28的中心部分。光柵圖形P3的直徑等于或大于物鏡27的孔徑。再者，全息圖透鏡42對經(jīng)光柵圖形P3透射的入射光L3的衍射效率以與第一實施例中相同的方式小于100％，以致透射光14的強度足以在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息。
            
此外，如圖17中所示，全息圖透鏡42在圖形區(qū)42A的周緣部分的衍射效率很高，而且衍射效率沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸降低。換句話說，在全息圖透鏡42的光柵圖形P3形成浮雕的情況下，光柵圖形P3中浮雕的高度H沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸降低?；蛘哒f，在全息圖透鏡26的理想閃耀形狀近似于階梯形狀的情況下，位于透明基片28的周緣部分的每節(jié)光柵圖形P3形成圖12A中所示的階梯形狀，在圖12A中臺階的斜角Q1大而且第一和第二蝕刻寬度W1、W2滿足關系式W1＞W(wǎng)2，形成為圖12A中所示階梯形狀的光柵圖形P3逐漸變化，辦法是沿著圖形區(qū)42A的朝內方向減小第一蝕刻寬度W1并加大第二蝕刻寬度W2，同時逐漸減小光柵圖形的高度。因而，位于透明基片28的中心部分的每節(jié)光柵圖形P3形成圖12B中所示的階梯形狀，在圖12B中臺階的斜角Q2小而且滿足關系式W1＜W2。再者，位于中心和周緣部分之間的中間部分的每節(jié)光柵圖形P3形成圖12C中所示的階梯形狀，在圖12C中蝕刻寬度W1、W2相同。
            
在成象光學系統(tǒng)41的以上結構中，如圖16B中所示，入射光L3的一部分沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡42透射以形成一束透射光L4，而透鏡光L4被物鏡27會聚。再者，入射光L3的其余部分被全息圖透鏡42衍射以形成一束一級衍射光L6。在這種情況下，全息圖透鏡42對入射光L3起凸透鏡作用，以致在全息圖透鏡42中的一級衍射光L6會聚。此后，衍射光L6被物鏡27會聚。
            
在薄型第一信息媒體23用于在或從媒體23的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，如圖16A中所示，衍射光L6入射在第一信息媒體23的后表面上并聚焦在其前表面上以便在第一信息媒體23上形成衍射受限聚光點S5。與此不同，在厚型第二信息媒體25用于在或從媒體25的前表面上記錄或復現(xiàn)信息段的情況下，透射光L4入射在第二信息媒體25的后表面上并聚焦在其前表面上以便在第二信息媒體25上形成衍射受限聚光點S6。
            
在這種情況下，由于全息圖透鏡42起會聚衍射光L6的凸透鏡作用，即使第一信息媒體23的厚度T1不同于第二信息媒體25的厚度T2，也形成衍射受限聚光點S5、S6。因而，由全息圖透鏡42和物鏡27組成的復合物鏡43實際上有兩個焦點。
            
再者，由于全息圖透鏡42對衍射光L6起凸透鏡作用，在物鏡27的數(shù)值孔徑NA實際上大的條件下衍射光L6經(jīng)物鏡27透射。
            
此外，由于在光柵圖形P3的周緣部分的衍射效率很高而且由于衍射效率沿著光柵圖形P3的朝內方向逐漸降低，在光柵圖形P3的周緣部分入射光L3的衍射概率較高。
            
全息圖透鏡42的光柵圖形P3設計成修正在物鏡27和第一信息媒體23中出現(xiàn)的任何象差，以致衍射光L6經(jīng)具有厚度T1的第一信息媒體23透射并會聚在媒體23上以便沒有任何象差地形成衍射受限聚光點S5。描述了一種具有象差修正功能的全息圖透鏡42的設計方法。
            
在衍射光L6會聚在第一信息媒體23上后，球面波從聚光點S5發(fā)散并經(jīng)第一基片22和物鏡27透射。此后，球面波經(jīng)透明基片28透射并與入射光L3光學干涉。因而，由球面波與入射光L3之間的干涉形成干涉圖形。通過把球面波的相位與倒相入射光L3相位而得到的反相位相加可算出干涉圖形。因此，按照計算機生成全息圖法可以很容易形成符合算出的干涉圖形的全息圖透鏡42的光柵圖形P3。
            
因此，由于全息圖透鏡42對一級衍射光L6起凸透鏡作用，物鏡27的曲率可以降低。再者，制造物鏡27不需要具有高折射率的玻璃材料。
            
再者，因為在全息圖透鏡42中形成的一級衍射光L6在衍射光L6入射物鏡27之前會聚，聚光點S5、S6之間沿光軸方向的距離可加長到約1mm。因而，即使透射光L4(或一級衍射光L6)聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便記錄或讀出一段信息時，光L6(或L4)也不聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便降低L6(或L4)在聚光點S6(或S5)處的強度。因而，對信息的記錄或復現(xiàn)沒有不良影響。
            
再者，由于全息圖透鏡42對一級衍射光L6起凸透鏡作用，在成象光學系統(tǒng)41中可以防止色差的發(fā)生。詳細地說，全息圖透鏡42的焦距隨著入射光L3波長變長而縮短。與此不同，物鏡27的焦距隨著入射光L3波長變長而加長。就是說，物鏡27中焦距對波長的依賴關系與全息圖透鏡42中焦距對波長的依賴關系相反。因而，通過透鏡27、42的組合可以形成具有消色差功能的復合物鏡43，并可防止色差的發(fā)生。
            
再者，由于全息圖透鏡42是個平面型元件，所以可以按大規(guī)模制造方式制造輕型復合物鏡。
            
再者，由于全息圖透鏡42的衍射效率沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸降低，物鏡27對一級衍射光L6的數(shù)值孔徑實際上變大。因而，一級衍射光L6的強度可以加大以便在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息。
            
再者，在入射光L3從半導體激光器發(fā)射的情況下，入射光L3的遠場圖按如圖13A中所示的高斯分布來分布。因而，由于全息圖透鏡42的衍射效率沿著光柵圖形P2的朝內方向逐漸降低，一級衍射光L6的遠場圖按緩坡形狀分布。因此，會聚在聚光點S5上的一級衍射光L6的次極大在第三實施例中可以比在第一實施例中進一步受到抑制。就是說，用成象光學系統(tǒng)41可以對信息沒有任何破壞地實現(xiàn)信息的記錄和復現(xiàn)。
            
此外，在透射光L4會聚在第二信息媒體25上以形成衍射受限聚光點S6的情況下，物鏡27對透射光L4的數(shù)值徑小，因為全息圖透鏡42的衍射效率沿著光柵圖形42A的朝外方向增加。結果，透射光L4的強度變低。在提高全息圖透鏡42的透射效率以加大透射光L4的強度的情況下，一級衍射光L6在其內光束部分的強度大大降低，而一級衍射光L6在聚光點S6處的次極大(或側波瓣)討厭地加大。因而，其遠場圖按高斯分布來分布的入射光L3向全息圖透鏡42發(fā)射以提高透射光L4的強度而沒有次極大的任何增大。詳細地說，如圖18A中所示，不僅分布在高斯分布的中心部分而且分布在高斯分布的周緣部分的入射光L3經(jīng)全息圖透鏡42透射并被物鏡27折射，因為光柵圖形P3的直徑等于或大于物鏡27的孔徑。因而，物鏡27在光源側對入射光L3的數(shù)值孔徑NA變成大于在第一實施例中的數(shù)值孔徑，而且提高了全息圖透鏡42的透射效率。結果，會聚在第二信息媒體25上的透射光L4的強度可以提高，如圖18B中所示。再者，由于入射光L3在高斯分布的周緣部分的強度低而且由于全息圖透鏡42的衍射效率沿著光柵圖形42A的朝內方向降低，一級衍射光L6按緩坡形狀分布，如圖18C中所示。因此，一級衍射光L6在聚光點S5處的次極大可受抑制。
            
現(xiàn)描述把成象光學系統(tǒng)41用于各種光盤的例子。
            
在成象光學系統(tǒng)41用于這樣的光盤裝置、該光盤裝置中僅復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤和厚型CD中的信息段的情況下，全息圖透鏡42對入射光L3的衍射效率設成在從大約20％至70％的范圍內。在這種情況下，會聚在CD上的透射光L4的強度幾乎與會聚在高密度光盤上的一級衍射光L6的強度相同。因而，入射光L3的輸出功率可以減至最小。
            
再者，在成象光學系統(tǒng)41用于這樣的光盤裝置、在該裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤中的信息段而僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤中的信息段的情況下，全息圖透鏡42對入射光L3的衍射效率設成等于或大于55％的值。在這種情況下，即使在高密度光盤上記錄一段信息需要高強度的一級衍射光L6，不提高入射光L3的強度也可以可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡42把入射光L3變成一級衍射光L6的衍射效率很高。換句話說，當在高密度光盤上記錄一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，由于全息圖透鏡42的衍射效率沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸降低，物鏡27對一級衍射光L6的數(shù)值孔徑實際上變大。因而，一級衍射光L6的強度可以提高以便在或從高密度光盤上記錄或復現(xiàn)一段信息。
            
在第三實施例中，位于透明基片28的圖形區(qū)42A中的光柵圖形P3沿著圖形區(qū)42A的朝外方向逐漸從圖12B中所示的階梯形狀經(jīng)由圖12C中所示的階梯形狀變成圖12A中所示的階梯形狀，同時加大光柵圖形P3的高度H。然而，由于在其中光柵圖形P3形成為圖12C中所示的階梯形狀的透明基片28的中間部分可以有效地防止像負一級衍射光之類的多余衍射光的發(fā)生，所以最好中間部分占據(jù)全息圖透鏡42的圖形區(qū)42A的一大部分。在這種情況下，透射光L4和一級衍射光L6的強度可以最大，以致可以提高入射光L3的利用率。
            
再者，由于光柵圖形P3的第一蝕刻寬度W1沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸減小，當?shù)谝粚挾萕1減小到小于1μm的值時，形成為圖12B中所示的階梯形狀的光柵圖形P3可變成圖12D中所示的階梯形狀。在這種情況下，形成圖12D中所示的階梯形狀的光柵圖形P3可以容易地制造。此外，在形成圖12D中所示的階梯形狀的光柵圖形P3的高度H4沿著圖形區(qū)42A的朝內方向進一步減小的情況下，最好光柵圖形P3形成圖12E中所示的階梯形狀。在這種情況下，第三蝕刻寬度W3沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸減小，同時減小光柵圖形P3的高度H5。因而，全息圖透鏡42的衍射效率可沿著圖形區(qū)42A的朝內方向逐漸減小而光柵圖形P3的制造沒有任何困難。
            
在成象光學系統(tǒng)21、31和41的第一至第三實施例中，全息圖透鏡26、32和42的光柵圖形P1、P2和P3分別在透明基面28的不面對物鏡27的前側上形成。因而，在透明基片28的前側反射的一束光不會作為漫射光對信息的記錄或復現(xiàn)產生不良影響。詳細地說，由于反射光被全息圖透鏡衍射，反射光被散射。再者，即使一級衍射光L5或L6在透明基片28的后側處被反射，所反射的衍射光也再次被全息圖透鏡衍射而散射。因而，在全息圖透鏡的前側或后側反射的光對信息的記錄或復現(xiàn)不產生不良影響。
            
然而，在全息圖透鏡28的前側上不形成光柵圖形、而在該處覆蓋一層防反射膜的情況下，全息圖透鏡26、32和42的光柵圖形P1、P2和P3可以分別在透明基片28的面對物鏡27的后側上形成。在這種情況下，由于一級衍射光L5、L6不在全息圖透鏡28的前側處折射，成象光學系統(tǒng)21、31和41的設計可以簡化。
            
再者，在第一至第三實施例中，全息圖透鏡26、32和42的光柵圖形P1、P2和P3分別形成浮雕以便制成相位調制型全息圖透鏡。然而，如在臨時公開第189504/86號(昭和61-189504)和臨時公開第241735/88號(昭和63-241735)中所述，相位調制型全息圖透鏡可以用液晶盒(cell)制成。再者，相位調制型全息圖透鏡可以用像鈮酸鋰之類的雙折射材料制成。例如，相位調制型全息圖透鏡可以通過對鈮酸鋰基片表面部分的質子交換制成。
            
(第四實施例)再者，在第一至第三實施例中，具有兩個焦點的復合物鏡29、34或43由物鏡27和全息圖透鏡26、32或42組成。然而，像按照圖19A中所示的第四實施例的復合物鏡那樣，最好用封裝裝置44把每個全息圖透鏡26、32和42與物鏡27弄成一體以形成一個復合物鏡45，在該復合物鏡中每個全息圖透鏡26、32和42與物鏡27之間的相對位置是固定的。在這種情況下，通過用執(zhí)行器調整封裝裝置44的位置可以很容易地把透射光L4和一級衍射光L5、L6會聚在第一或第二信息媒體23、25上。再者，像按照圖19B中所示修改的第四實施例的另一個復合物鏡那樣，最好每個光柵圖形P1、P2和P3直接畫在物鏡27的面對光源側的曲面上以形成一個復合物鏡46，在物鏡46中每個全息圖透鏡26、32和42與物鏡27形成整體。
            
因此，物鏡27的中心軸可始終與每個全息圖透鏡26、32和42的中心軸一致，以致在第四實施例中可以防止在一級衍射光中出現(xiàn)像彗形象差和象散象差之類的每個全息圖透鏡26、32和42的離軸象差。而且，由于全息圖透鏡26，32或42設置在物鏡27的一個透鏡表面上，該表面的曲率高于物鏡27的其他透鏡表面的曲率，因而全息圖透鏡被看作一個透鏡的正弦條件可以很容易地滿足。因此，由于光度頭裝置的構成誤差所產生的象差度可以被有效地降低。
            
(第五實施例)再者，像按照圖20中所示的第五實施例的復合物鏡那樣，最好每個光柵圖形P1、P2和P3直接畫在物鏡27的面對信息媒體23或25的側面上以形成一個復合物鏡47，在物鏡47中每個全息圖透鏡26、32和42與物鏡27形成整體。在這種情況下，物鏡27側面上的曲率可以很小或呈平面形狀。因而，可以以低成本制造每個光柵圖形P1、P2和P3。再者，在由全息圖透鏡從光軸傾斜引起象差的情況下，可以通過把全息圖透鏡與入射光L3的光源固定在同一基座上來防止象差。
            
(第六實施例)對照圖21至26描述按照本發(fā)明第六實施例的帶有第一至第五實施例中所示的復合物鏡29、29M、34、43、45、46和47的光度頭裝置。圖21至26中所示的X、Y和Z坐標是相同的。
            
圖21是按照第六實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖21中所示，一種用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置51包括一個用來發(fā)射入射光L3的像半導體激光器之類的光源52，一個用來準直入射光L3的準直透鏡53，一個用來在出射光路上透射入射光L3并在入射光路上反射一束通過在信息媒體23或25上反射透射光L4而形成的透射光L4R或一束通過在信息媒體23或25上反射衍射光L5(或L6)而形成的衍射光L5R(或L6R)的分束器54，一個由全息圖透鏡26(或26M、32、33或42)和物鏡27組成的復合物鏡29(或29M、34、43、45、46或47)，一個用來會聚由分束器54反射的透射光L4R或衍射光L5R的聚光鏡55，一個用來改變透射光L4R或衍射光L5R的波陣面以形成透射光L4R或衍射光L5R的多個聚光點的像全息圖之類的波陣面改變裝置56，一個用來探測其波陣面被波陣改變裝置56改變的透射光L4R或衍射光L5R的聚光點的強度以得到記錄在信息媒體23或25上的信息信號及像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號的光電探測器57，以及用來按照伺服信號移動由全息圖透鏡26和物鏡27組成的復合物鏡的執(zhí)行裝置58。
            
在以上結構中，一束從光源52發(fā)射的入射光L3在準直透鏡53中準直并經(jīng)分束器54透射。此后，入射光L3的一部分沒有任何衍射地經(jīng)復合物鏡29透射，而入射光L3的其余部分被衍射。
            
此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4會聚在第一信息媒全23上以形成第一聚光點S1。就是說，透射光L4入射在第一信息媒體23的后表面上，而在第一信息媒體23的前表面上形成第一聚光點S1。此后，一束在第一信息媒體23的前表面處反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，一部分透射光L4R沒有任何衍射地再次經(jīng)復合物鏡29透射并被分束器54反射。在這種情況下，透射光L4R被對準。此后，透射光L4R被聚光鏡55會聚，而大部分透射光L4R的波陣面被改變以便在光電探測器57上形成多個聚光點。此后，透射光L4R的聚光點強度在光電探測器57中被探測。因而，得到信息信號及像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。執(zhí)行裝置58按照伺服信號操作以便以高速移動復合物鏡29，以致透射光L4聚焦會聚在第一信息媒體23上。
            
再者，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光L5會聚在第二信息媒體25上以形成第二聚光點S2。就是說，衍射光L5入射在第二信息媒體25的后表面上，并在第二信息媒體25的前表面上形成第二聚光點S2。此后，一束在第二信息媒體25的前表面處反射的衍射光L5R沿相反方向穿過同一光路。就是說，一部分衍射光L5R再次被全息圖透鏡26衍射并被分束器54反射。在這種情況下，衍射光L5R被準直。此后，衍射光L5R被聚光鏡55會聚，而大部分衍射光L5R的波陣面被改變以便在光電探測器57上形成多個聚光點。在這種情況下，入射在聚光鏡55上的衍射光L5R被以與入射在聚光鏡55上的透射光L4R相同的方式對準，衍射光L5R的聚光點與透射光L4R的聚光點在相同的位置上形成。此后，衍射光L5R的聚光點的強度在光電探測器57中被探測。因而，得到信息信號及像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。執(zhí)行裝置58按照伺服信號操作，以便以高速移動復合物鏡29，以致衍射光L5聚焦會聚在第二信息媒體25上。
            
在這種情況下，由于透射光L4R再次沒有任何衍射地經(jīng)復合物鏡透射而衍射光L5R再次被全息圖透鏡26衍射，即使聚光點S1不同于聚光點S2，在信息媒體23或25與分束器54之間的范圍內出射光路也與入射光路一致。因而，光電探測器57上的其上光L4R或L5R不被波陣面改變裝置56衍射的聚光點S7被相對于光源52的發(fā)射點按鏡象會聚，以致不被波陣面改變裝置56衍射的光L4R和L5R會聚于同一聚光點S7。同理，被波陣面改變裝置56衍射的光L4R和L5R會聚在另一個同一聚光點。
            
因此，即使復合物鏡有兩個焦點，探測透射光L4R的強度所需的波陣面改變裝置56和光電探測器57也可以用來探測衍射光L5R的強度。因而，制造光度頭裝置51所需的零件數(shù)可以減少，并且既使不論信息媒體究竟是厚還是薄而用光度頭裝置51在或從信息媒體上記錄或復現(xiàn)信息段時，也可以以低成本和輕重量制造小尺寸的光學頭裝置。
            
在全息圖透鏡26(或32、33、42)如圖19A、19B或20中所示與物鏡27形成整體的情況下，每個復合物鏡45、46和47可以以輕重量制造，因為全息圖透鏡26(或32、33、42)是個平面型光學元件。例如，全息圖透鏡26(或32、33、42)的重量小于幾十毫克。因而，與物鏡27形成整體的全息圖透鏡26可以很容易地被執(zhí)行裝置58移動。
            
接下來描述伺服信號的探測方法。圖22是被陣面改變裝置56的平面圖。圖23是在光電探測器57中探測的一級衍射光和透射光的放大圖。如圖22中所示，波陣面改變裝置56被分割成一個其中畫著光柵圖形P4的衍射光生成區(qū)56a和一對其中畫著一對光柵圖形P5、P6的衍射光生成區(qū)56b、56c。入射在衍射光生成區(qū)56a上的光L4R或L5R被衍射以得到聚焦誤差信號。入射在每個衍射光生成區(qū)56b、56c上的光L4R或L5R被衍射以得到跟蹤誤差信號。
            
起初，作為聚焦誤差信號探測方法的例子描述用來探測聚焦誤差信號的光點尺寸測定法。該方法是在日本專利申請1990年第185722號中提出的。簡單地說，在采用該方法的情況下，光度頭裝置中的允許裝配誤差可以明顯地加大，而且即使入射光L3的波長變化時也可以穩(wěn)定地得到像聚焦誤差信號之類的伺服信號以調整復合物鏡的位置。
            
詳細地說，如圖23中所示，光柵圖形P4設計成把經(jīng)波陣面改變裝置56的衍射光生成區(qū)56a透射的透射光L4R(或衍射光L5R)改變成一束一級衍射光L7和一束負一級衍射光L8。衍射光L7、L8由兩種具有不同曲率的球面波來表示。就是說，通過具有在光電探測器57前面的焦點FP1的球面波與從聚光點S7發(fā)散的另一球面波的實際干涉，按照雙光束干涉計量過程產生干涉條紋，以致形成與干涉條紋一致的光柵圖形P4。在其他情況下，按照計算機生成全息圖法算出干涉條紋。結果，經(jīng)波陣面改變裝置56的衍射光生成區(qū)56a透射的透射光L4R(或衍射光L5R)被衍射并變成像一束一級衍射光L7和一束負一極衍射光L8之類的共軛衍射光束。一級衍射光束L7在光電探測器57的前表面處有焦點FP1，而負一級衍射光束L8在光電探測器57后面有焦點FP2。
            
如圖24中所示，光電探測器57包括一個六分儀光電探測器59(或六分光電探測器)，在探測器59中設有六個探測區(qū)SE1、SE2、SE3、SE4、SE5和SE6。一級衍射光L7的強度被六分儀光電探測器59的每個探測區(qū)SE1、SE2和SE3探測并變成電流信號SC1、SC2和SC3。同樣，負一級衍射光L8的強度被六分儀光電探測器59的每個探測區(qū)SE4、SE5和SE6探測并變成電流信號SC4、SC5和SC6。
            
圖25A和25C分別表示在物鏡27在信息媒體23或25上散焦的條件下照射于六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE1、SE2、和SE3的一級衍射光L7的聚光點和照射于六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE4、SE5和SE6的負一級衍射光L8的另一聚光點。圖25B表示在物鏡27剛好在信息媒體23或25上聚焦的條件下照射于六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE1、SE2和SE3的一級衍射光L7的聚光點和照射于六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE4、SE5和SE6的負一級衍射光L8的另一聚光點。
            
如圖25A至25C中所示，在透射光L4(或衍射光L5)在物鏡27在信息媒體23(或25)上散焦的條件下會聚在信息媒體23(或25)的情況下，在六分儀光電探測器59上形成圖25A、25C的左側所示的衍射光L7的聚光點S8，并在六分儀光電探測器59上形成圖25A、25C的右側所示的衍射光L8的聚光點S9。與此不同，在透射光L4(或衍射光L5)在物鏡27剛好在信息媒體23(或25)上聚焦的條件下會聚在信息媒體23(或25)的情況下，在六儀光電探測器59上形成圖25B的左側所示的衍射光L7的聚光點S8，并在六分儀光電探測器59上形成圖25B的右側所示的衍射光L8的另一聚光點S9。衍射光L7的強度在六分儀光電探測器59的每個探測區(qū)SE1、SE2和SE3中被探測并變成電流信號SC1、SC2、SC3。同樣，衍射光L8的強度在六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE4、SE5和SE6中被探測并變成電流信號SC4、SC5和SC6。此后，按照光點尺寸探測法通過計算公式(5)得到聚焦誤差信號Sfe。
            
Sfe＝(SC1+SC3-SC2)-(SC4+SC6-SC5) (5)此后，沿光軸方向以高速移動復合物鏡的位置，以便把聚焦誤差信號Sfe的絕對值減至最小。
            
在光點尺寸探測法中，衍射光L7、L8用兩種具有不同曲率的球面波來表示以便探測聚焦誤差信號Sfe。然而，照射于光電探測器57的兩束衍射光L7、L8不限于球面波。就是說，由于衍射光L7、L8沿Y方向的變化由光電探測器57按照光點尺寸探測法來探測，需要衍射光L7的一維焦點位于光電探測器57之前而衍射光L8的一維焦點位于光電探測器57之后。因而，包含象散象差的衍射光可以照射于光電探測器57上。
            
此外，通過按照公式(6)把所有電流信號相加而得到信息信號Sin。
            
Sin＝SC1+SC2+SC3+SC4+SC5+SC6  (6)由于信息媒體23或25高速旋轉，被衍射光L7、L8的聚光點S8、S9照射的圖形軌跡凹坑一個接一個地快速變換，以致信息信號Sin的強度改變。因而，按照信息信號Sin可以復現(xiàn)存儲在信息媒體23或25中的信息。
            
接下來描述根據(jù)信息媒體23或25上的聚光點與圖形軌跡凹坑之間的相對位置來探測跟蹤誤差信號。
            
畫在圖22中所示的衍射光生成區(qū)56b中的光柵圖形P5設計成把經(jīng)波陣面改變裝置56的衍射光生成區(qū)56b透射的透射光L4R(或衍射光L5R)變成一束一級衍射光L9和一束負一級衍射光L10。再者，畫在圖22中所示的衍射光生成區(qū)56c中的光柵圖形P6設計成把經(jīng)波陣面改變裝置56的衍射光生成區(qū)56c透射的透射光L4R(或衍射光L5R)變成一束一級衍射光L11和一束負一級衍射光L12。
            
如圖24中所示，光電探測器57還包括四個用來探測衍射光L9至L12的強度的跟蹤光電探測器60a至60d。如圖26中所示，衍射光L9的強度被跟蹤光電探測器60a探測并變成電流信號SC7，衍射光L10的強度被跟蹤光電探測器60d探測并變成電流信號SC10，衍射光11的強度被跟蹤光電探測器60b探測并變成電流信號SC8，而衍射光L12的強度被跟蹤光電探測器60c探測并變成電流信號SC9。按照公式(7)計算跟蹤誤差信號Ste。
            
Ste＝SC7-SC8-SC9+SC10 (7)因而，入射在波陣面改變裝置56上的透射光L4R(或衍射光L5R)的強度分布的不對稱性由跟蹤誤差信號Ste來表示，該不對稱性根據(jù)聚光點S1(或S2)與被光L4或L5照射的圖形軌跡凹坑之間的位置關系而變化。
            
此后，沿徑向移動物鏡27以減小由跟蹤誤差信號Ste所指示的跟蹤誤差。徑向被定義成既垂直于光軸又垂直于一系列圖形軌跡凹坑的方向。因而，透射光L4(或衍射光L5)在信息媒體23(或25)上的聚光點S1(或S2)可以在圖形軌跡凹坑的中間形成，以致跟蹤誤差變?yōu)榱恪?br>
因此，在光度頭裝置51中可以穩(wěn)定地得到聚焦和跟蹤伺服特性。就是說，由于波陣面改變裝置56具有波陣面改變功能，可以很容易地得到聚焦誤差信號。同樣，由于在波陣面改變裝置56中設置有衍射光發(fā)生區(qū)56b、56c，可以很容易得到跟蹤誤差信號。因而，制造光度頭裝置51所需的零件數(shù)可以減少，并且制造步驟數(shù)可以減少。此外，制造的光度頭裝置成本低、重量輕。
            
再者，由于在光度頭裝置51中使用具有兩個焦點的復合物鏡，無論信息媒體究竟是厚是薄，用光度頭裝置51都能從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段。
            
(第七實施例)接下來描述按照本發(fā)明第七實施例的光度頭裝置，在該裝置中按照象散象差法來探測像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
圖27是按照第七實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖27中所示，一種用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置61包括光源52，準直透鏡53，分束器54，由全息圖透鏡26(或26M、32、33或42)和物鏡27組成的復合物鏡29(或29M、34、43、45、46或47)，執(zhí)行裝置58，聚光鏡55，一個像平行平面片之類的用來在由聚光鏡55所會聚的透射光L4R或衍射光L5R中生成象散象差的象散象差生成裝置62，以及一個用來探測透射光L4R或衍射光L5R的強度的光電探測器63，在其中生成象散象差以得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
象散象差生成裝置62屬于波陣面改變裝置56之一，因為透射光L4R或衍射光L5R的波陣面被生成裝置62改變以便在光L4R或L5R中生成象散象差。再者，裝置62的法線從光軸傾斜。
            
如圖28中所示，光電探測器63包括一個四分儀光電探測器64，在探測器64中設有四個探測區(qū)SE7、SE8、SE9和SE10。
            
在以上結構中，由信息媒體23(或25)所反射的透射光L4R(或衍射光L5R)被聚光鏡55以與第六實施例中相同方式會聚。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)經(jīng)象散象差生成裝置62透射并會聚在光電探測器63上以便在四分儀光電探測器64的探測區(qū)SE7、SE8、SE9和SE10上形成聚光點S10。在這種情況下，由于被聚光鏡55會聚的透射光L4R(或衍射光L5R)是球面波，象散象差由象散象差生成裝置62在透射光L4R(或衍射光L5R)中生成。因而，如圖29A至29C中所示，聚光點S10的形狀根據(jù)復合物鏡29與信息媒體23(或25)之間的距離而明顯地變化。
            
例如，在透射光L4(或衍射光L5)在物鏡27在信息媒體23(或25)上散焦的條件下會聚在信息媒體23(或25)上的情況下，在四分儀光電探測器64上形成圖29A、29C中所示的透射光L4R(或衍射光L5R)的聚光點S10。與此不同，在透射光L4(或衍射光L5)在物鏡27剛好在信息媒體23(或25)上聚焦的條件下會聚在信息媒體23(或25)上的情況下，在四分儀光電探測器64上形成圖29B中所示的透射光L4R(或衍射光L5R)的聚光點S10。
            
透射光L4R(或衍射光L5R)的強度在四分儀光電探測器64的探測區(qū)SE7、SE8、SE9或SE10中被探測并變成電流信號SC11、SC12、S13和SC14。此后，按照象散象差法通過計算公式(8)而得到聚焦誤差信號Sfe。
            
Sfe＝(SC11+SC14)-(SC12+SC13)  (8)此后，沿著與光軸平行的方向高速移動復合物鏡29的位置，以便把聚焦誤差信號Sfe的絕對值減至最小。
            
再者，如圖29D中所示定義了與圖形記錄凹坑的延長方向一致的切向Dt和既與光軸垂直又與圖形記錄凹坑垂直的徑向Dr。在這種情況下，當四分儀光電探測器64如圖29A至29C中所示取向時，按照公式(9)利用透射光L4R(或衍射光L5R)的強度分布變化來計算跟蹤誤差信號Ste，該強度分布變化取決于聚光點S10與被光L4或L5照射的記錄凹坑之間的位置關系。
            
Ste＝SC11+SC13-(SC12+SC14)   (9)此后，沿徑向移動物鏡27以減小由跟蹤誤差信號Ste所指示的跟蹤誤差。因而，透射光L4(或衍射光L5)在信息媒體23(或25)上的聚光點S1(或S2)可以在記錄凹坑的中間形成，以致跟蹤誤差變?yōu)榱恪?br>
在其他情況下，按照相位差法用式(9)中的計算結果得到跟蹤誤差信號Ste。
            
此外，通過按照公式(10)把所有電流信號相加得到信息信號Sin。
            
Sin＝SC11+SC12+SC13+SC14  (10)因此，在光度頭裝置61中可以穩(wěn)定地得到聚焦和跟蹤伺服特性。就是說，由于在透射光L4R(或衍射光L5R)中靠由平行平面片組成的象散象差生成裝置62生成象散象差，可以很容易地得到像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。因而，制造光度頭裝置61所需的零件數(shù)可以減少，并且制造步驟數(shù)可以減少。此外，制造的光度頭裝置成本低、重量輕。
            
再者，由于在光度頭裝置61中使用具有兩個焦點的復合物鏡，無論信息媒體究竟是厚是薄，用光度頭裝置61都能從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段。
            
在第七實施例中，由平行平面片形成的象散象差生成裝置62布置在聚光鏡55與光電探測器63之間。然而，像圖30中所示的光度頭裝置65那樣，可以設置與聚光鏡55形成整體的柱面透鏡66來代替平行平面片以便在透射光L4R(或衍射光L5R)中生成象散象差。在這種情況下，由于柱面透鏡66與聚光鏡55形成整體，可以以更低的成本制造光度頭裝置。此外，如圖30中所示，全息圖透鏡26(或32、33、42)的法線可以從穿過物鏡27中心的光軸傾斜大約一度以防止在全息圖透鏡26的表面反射的漫射光入射到光電探測器57或63上。再者，全息圖透鏡26(或32、33、42)可以用防反射涂層覆蓋以防止漫射光的發(fā)生。
            
再者，像圖31中所示的光度頭裝置67那樣，可以設置偏振分束器68來代替分束器54以便完全透射入射光L3并在全息圖透鏡26(或32、33、42)與偏振分束器68之間加設1/4-λ平片69。在這種情況下，由于入射光L3在出射光路上經(jīng)1/4-λ平片69透射而且由于透射光L4R(或衍射光L5R)在入射光路上再次經(jīng)1/4-λ平片69透射，所以透射光L4R(或衍射光L5R)被偏振分束器68完全反射。因此可以提高入射光L3的利用率。再者，可以提高每個伺服信號和信息信號的信噪比。
            
同樣，像圖32中所示的光度頭裝置70那樣，可以設置偏振分束器68來代替分束器54以便完全透射入射光L3并在全息圖透鏡26(或32、33、42)與物鏡27之間加設1/4-λ平片69。在這種情況下，透射光L4R(或衍射光L5R)被偏振分束器68以與圖31中所示光度頭裝置相同的方式完全反射。此外，由于從全息透鏡26(或32、33、42)反射的漫射光經(jīng)偏振分束器68透射，漫射光不入射到光電探測器63上。因此，每個伺服信號和信息信號的信噪比可以進一步提高。
            
同樣，像圖33中所示的光度頭裝置71那樣，可以在準直透鏡53和偏振分束器68之間加設用來對從光源52發(fā)射的入射光L3整形的楔形棱鏡72。在這種情況下，入射光L3的橢圓形波陣面被楔形棱鏡72整形成圓形波陣面。因此可以提高入射光L3的利用率。
            
在第六和第七實施例中，當會聚在第一信息媒體23上的透射光L4(即零級衍射光L4)朝向復合物鏡反射以復現(xiàn)記錄在第一信息媒體23上的一段信息時，一部分透射光L4R在入射光路上在全息圖透鏡26(或32、33、42)中被衍射，以致該部分透射光L4R變成一束一級衍射光L13。因而，一級衍射光L13從全息圖透鏡26發(fā)散，而且以較大的尺寸在光電探測器57或63上形成衍射光L13的聚光點S11，如圖34中所示。聚光點S11的尺寸大于六分儀光電探測器59和四分儀光電探測順64的聚光點尺寸。因而，存在著信息信號中信噪比變壞的缺點。
            
為了解決該缺點，最好光電探測器57(或63)還包括一個環(huán)繞六分儀光電探測器59(或四分儀光電探測器64)的信息光電探測器73。信息光電探測器73的尺寸等于或大于1mm見方。因而，在信息信號取決于在六分儀光電探測器59(或四分儀光電探測器64)中所探測的透射光L4的強度與在信息光電探測器73中所探測的衍射光L13的強度之和的情況下，可以提高信息信號中的信噪比，并可提高信息信號的頻率特性。
            
(第八實施例)接下來，描述按照本發(fā)明第八實施例在光度頭裝置51、61、65、67、70和71中進行聚焦的方法。
            
圖35A圖示通過探測在全息圖透鏡26、32或33中形成的透射光L4的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡27與第一信息媒體23之間的距離。圖35B圖示通過探測在全息圖透鏡26、32或33中衍射光L5的強度而得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡27與第二信息媒體25之間的距離。
            
透射光L4的強度很高，因為物鏡27對透射光L4的數(shù)值孔徑很大。因而，如圖35A所示，在物鏡27幾乎聚焦在第一信息媒體23上的情況下得到的聚焦誤差信號FE1的變化與在物鏡27在第一信息媒體23上散焦的情況下得到的多余聚焦誤差信號FE2的變化相比明顯地較大。此外，在全息圖透鏡26、32或33用于每個光度裝置頭裝置51、61、65、70和71中的情況下，當物鏡27與第一信息媒體23之間的距離大于物鏡27對透射光L4的焦距時生成多余聚焦誤差信號FE2。
            
與此不同，衍射光L5的強度降低，因為物鏡27對衍射光L5的數(shù)值孔徑較小。因而，如圖35B中所示，在物鏡27幾乎聚焦在第二信息媒體25上的情況下得到的聚焦誤差信號FE3的變化與在物鏡27在第二信息媒體25上散焦的情況下得到的多余聚焦誤差信號FE4的變化幾乎相同。此外，在全息圖透鏡26、32或33用于每個光度頭裝置51、61、65、67、70和71中的情況下，當物鏡27與第二信息媒體25之間的距離小于物鏡27對衍射光L5的焦距時生成多余誤差信號FE4。
            
因而，在實現(xiàn)透射光L4在第一信息媒體23上聚焦的情況下，置于遠離第一信息媒體23的物鏡27逐漸接近第一信息媒體23。此后，當聚焦誤差信號的強度達到閾值時，把設在光電探測器57或63中的聚焦伺服環(huán)路投入工作狀態(tài)，以致調整物鏡27聚焦在第一信息媒體23上。同樣，在實現(xiàn)衍射光L5在第二信息媒體25上聚焦的情況下，置于遠離第二信息媒體25的物鏡27以同樣方式逐漸接近第二信息媒體25。此后，當聚焦誤差信號的強度達到閾值時，把設在光電探測器57或63中的聚焦伺服環(huán)路投入工作狀態(tài)，以致調整物鏡27使之聚焦在第二信息媒體25上。
            
因此，可以防止多余聚焦誤差信號FE4對衍射光L5的聚焦的不良影響。再者，由于置于遠離信息媒體23或25的物鏡27逐漸接近信息媒體23或25而不論信息媒體厚度究竟是T1還是T2，所以在每個帶有全息圖透鏡26、32或33的光度頭裝置51、61、65、67、70和71中可以按照同一程序進行聚焦操作，辦法是改變閾值或進行自動增益控制，在這種控制中通過探測透射光L4R或衍射光L5R的總強度而把聚焦誤差信號歸一化。因而，可以以低成本制造進行聚焦操作所需的控制電路。
            
圖36A圖示通過探測在全息圖透鏡42中形成的衍射光L6的強度得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡27與第一信息媒體23之間的距離。圖36B圖示通過探測在全息透鏡42中形成的透射光L4的強度得到的聚焦誤差信號的變化，聚焦誤差信號的強度取決于物鏡27與第二信息媒體25之間的距離。
            
如圖36A中所示，在物鏡27幾乎聚焦在第一信息媒體23上的情況下得到的聚焦誤差信號FE5的變化與在物鏡27在第一信息媒體23上散焦的情況下得到的多余聚焦誤差信號FE6的變化相比明顯地較大。此外，在全息圖透鏡42用于每個光度頭裝置51、61、65、67、70和71中的情況下，當物鏡27與第一信息媒體23之間的距離小于物鏡27對衍射光L6的焦距時生成多余聚焦誤差信號FE6。
            
與此不同，如圖36B中所示，在物鏡27幾乎聚焦在第二信息媒體25上的情況下得到的聚焦誤差信號FE7的變化與在物鏡27在第二信息媒體25上散焦的情況下得到的多余聚焦誤差信號FE8的變化幾乎相同。此外，在全息圖透鏡42用于每個光度頭裝置51、61、65、67、70和71中的情況下，當物鏡27與第二信息媒體25之間的距離大于物鏡27對透射光L4的焦距時生成多余聚焦誤差信號FE8。
            
因而，在實現(xiàn)衍射光L6在第一信息媒體23上聚焦的情況下，置于靠近第一信息媒體23的物鏡27逐漸離開第一信息媒體23。此后，當聚焦誤差信號的強度達到閾值時，把設在光電探測器57或63中的聚焦伺服環(huán)路投入工作狀態(tài)，以致調整物鏡27使之聚焦在第一信息媒體23上。同樣，在實現(xiàn)透射光L4在第二信息媒體25上聚焦在情況下，置于靠近第二信息媒體25的物鏡27以同樣方式逐漸離開第二信息媒體25。此后，當聚焦誤差信號的強度達到閾值時，把設在光電探測器57或63中的聚焦伺服環(huán)路投入工作狀態(tài)，以致調整物鏡27使之聚焦在第二信息媒體25上。
            
因此，可以防止多余聚焦誤差信號FE8對透射光L4聚焦的不良影響。再者，由于置于靠近信息媒體23或25的物鏡27逐漸離開信息媒體23或25而不論信息媒體厚度究竟是T1還是T2，所以在每個帶有全息圖透鏡42的光度頭裝置51、61、65、67、70或71中可以按照同一程序進行聚焦操作，辦法是改變閾值或進行自動增益控制。因而，可以以低成本制造進行聚焦操作所需的控制電路。
            
(第九實施例)對照圖29、37描述按照本發(fā)明第九實施例的帶有復合物鏡29、34、45、46或47的光度頭裝置，在該裝置中有效地利用入射光L3來得到信息信號和伺服信號。
            
圖37是按照第九實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖37中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置81包括光源52、準直透鏡53、分束器54、由全息圖透鏡26(或32或33)和物鏡27組成的復合物鏡29(34、45、46或47)、執(zhí)行裝置58、聚光鏡55、用來透射一束衍射光L5R或反射一束透射光L4R的分束器82、用來探測經(jīng)分束器82透射的衍射光L5R的強度以得到伺服信號和記錄在第二信息媒體25上的信息信號的光電探測器63、像用來改變分束器82反射的透射光L4R的波陣面的全息圖之類的波陣面改變裝置56、以及用來探測透射光L4R的強度以得到伺服信號和記錄在第一信息媒體23上的信息信號的光電探測器57。分束器82由其法線從光路傾斜的平行平面片構成，以致在穿過分束器82的衍射光L5R中生成象散象差。同樣，在平行平面片表面涂敷有覆蓋層。
            
在以上結構中，透射光L4(或衍射光L5)被聚光鏡27以與第六實施例中相同的方式會聚。此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4會聚在第一信息媒體23上以形成第一聚光點S1。此后，一束被第一信息媒體23反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，透射光L4R的大部分沒有任何衍射地再次經(jīng)復合物鏡透射并被分束器54反射。此后，透射光L4R被聚光鏡55會聚，而且一部分透射光L4R被分束器82反射。此后，大部分透射光L4R的波陣面被波陣面改變裝置56改變，而且大部分透射光L4R會聚在光電探測器57上以形成聚光點S8、S9。因而，以與第六實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。再者，未改變其波陣面的其余部分透射光L4R會聚在光電探測器57上以形成聚光點S7。
            
與此不同，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光L5會聚在第二信息媒體25上以形成第二聚光點S2。此后，一束被第二信息媒體25反射的衍射光L5R沿相反方向穿過同一光路，而且大部分衍射光L5R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射。因而，衍射光L5R穿過與出射光路不同的入射光路。此后，衍射光L5R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚。此后，一部分衍射光L5R經(jīng)分束器82透射。在這種情況下，在衍射光L5R中生成象散象差。此后，衍射光L5R會聚在光電探測器63上以形成其形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10形狀相同的聚光點S12，而且衍射光L5R的強度在光電探測器63中被探測。因而，以與第七實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
在這種情況下，雖然其余部分透射光L4R經(jīng)分束器82透射，但其余部分透射光L4R不會聚在聚光點S12處，因為透射光L4R穿過同一光路。再者，雖然其余部分衍射光L5R被分束器82反射，但其余部分衍射光L5R不會聚在聚光點S7、S8或S9，因為衍射光L5R穿過與出射光路不同的入射光路。
            
在第九實施例中，由于衍射光L5R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射，在光電探測器63上形成的聚光點S12與光源52在鏡象中的發(fā)射點無關，而在光電探測器57上形成的聚光點S7與光源52在鏡象中的發(fā)射點有關。換句話說，被聚光鏡55會聚的衍射光L5R的焦點與被聚光鏡55會聚的透射光L4R的焦點不同。因而，需要用來探測透射光L4R的強度的光電探測器57和用來探測衍射光L5R的強度的光電探測器63。
            
因此，由于在光度頭裝置81中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而不論信息媒體究竟是厚是薄。
            
現(xiàn)描述光度頭裝置81用于各種光盤的例子。
            
在光度頭裝置81用于這樣一種光盤裝置，在這種光盤裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤23中的信息段并且僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤25中的信息段的情況下，復合物鏡29、34、45、46或47中的全息圖透鏡26、32或33把一束光變成一束一級衍射光的衍射效率設成等于或小于30％的值。因而，在光電探器63中復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器63中得到的每個伺服信號和信息信號的信噪比，因為以高透射效率經(jīng)全息圖透鏡26、32或33透射的衍射光L5R用來得到伺服信號和信息信號。換句話說，當復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，即使在高密度光盤23上記錄一段信息需要高強度透射光L4時，不增加入射光L3的強度也可以可靠地進行信息的記錄，因為全息圖透鏡26、32或33對入射光L3的透射效率很高。再者，在光電探測器57中復現(xiàn)記錄在高密度光盤23上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器57中得到的每個信號的信噪比，因為全息圖透鏡26、32或33對光L3、L4R的透射效率很高。
            
(第十實施例)對照圖38、39描述按照本發(fā)明第十實施例的帶有復合物鏡29、34、45、46或47的光度頭裝置，在該裝置中，有效地利用入射光L3來得到信息信號和伺服信號。圖38、39中所示的座標X1和Y1是相同的。
            
圖38是按照第十實施例的光度頭裝置的組合圖。圖39是用于圖38中所示的光度頭裝置中的帶有反射型全息圖的分束器的平面圖。
            
如圖38中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置91包括光源52、準直透鏡53、分束器54、由全息圖透鏡26(或32或33)和物鏡27組成的復合物鏡29(或34、35、46或47)、執(zhí)行裝置58、聚光鏡55、帶有反射型全息圖93的用來透射大部分透射光L4R或反射全部入射在全息圖93上的衍射光L5R的分束器92、用來探測經(jīng)分束器92透射的透射光L4R的強度以得到伺服信號和記錄在第一信息媒體23中的信息信號的光電探測器63、以及用來探測衍射光L 5R的強度以得到伺服信號和記錄在第二信息媒體25中的信息信號的光電探測器57。
            
分束器92由傾斜于光路的平行平面片構成，以致在穿過分束器92的透射光L4R中生成象散象差。再者，如圖39中所示，反射型全息圖93布置在分束器92的中心部分，而光透射區(qū)92a布置在分束器92的環(huán)繞全息圖93的周緣部分。入射在光透射區(qū)92a上的光沒有任何衍射地透射。全息圖93分割成其中畫有光柵圖形P7的衍射光生成區(qū)93a和一對其中畫有一對光柵圖形P8、P9的衍射光生成區(qū)93b、93c。入射在衍射光生成區(qū)93a上的衍射光L5R被衍射以便在光電探測器57中得到聚焦誤差信號。入射在每個衍射光生成區(qū)93b、93c上的衍射光L5R被衍射以便在光電探測器57中得到跟蹤誤差信號。
            
在以上結構中，透射光L4和衍射光L5被聚光鏡27以與第六實施例中相同的方式會聚。此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4會聚在第一信息媒體23上以形成第一聚光點S1。此后，一束被第一信息媒體23反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，大部分透射光L4R沒有任何衍射地再次經(jīng)復合物鏡29透射并被分束器54反射。此后，透射光L4R被聚光鏡55會聚，并且大部分透射光L4R經(jīng)分束器92透射。在這種情況下，在透射光L4R中生成象散象差。此后，透射光L4R會聚在光電探測器63上以形成形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10相同的聚光點S13，而且透射光L4R的強度在光電探測器63中被探測。因而，以與第七實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
與此不同，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光L5會聚在第二信息媒體25上以形成第二聚光點S2。此后，一束被第二信息媒體25反射的衍射光L5R沿相反方向穿過同一光路，而且大部分衍射光L5R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射。因而，衍射光L5R以與第九實施例中相同的方式在與出射光路不同的入射光路上透射。此后，衍射光L5R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚在分束器92上以便在分束器92的反射型全息圖93上形成聚光點。因而，全部衍射光L5R被全息圖93衍射和反射以會聚在光電探測器57上。就是說，在全息圖93的衍射光生成區(qū)93a中所衍射并反射的衍射光L5R分成兩束并以與第六實施例中相同方式會聚在光電探測器57中的六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE1至SE6上。再者，在全息圖93的衍射光生成區(qū)93b中所衍射并反射的衍射光L5R分成兩束，并且衍射光L5R的強度在跟蹤光電探測器60a和60d中被探測。再者，在全息圖93的衍射光生成區(qū)93c中所衍射并反射的衍射光L5R分成兩束，并且衍射光L5R的強度在跟蹤光電探測器60b和60c中被探測。因而，以與第六實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
在第十實施例中，由于透射光L4R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射，在光電探測器63上形成的聚光點S13與光源52在鏡象中的發(fā)射點無關。因而，需要用來探測衍射光L5R的強度的光電探測器57和用來探測透射光L4R的強度的光電探測器63。
            
因此，由于在光度頭裝置91中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于全部衍射光L5R被分束器92的全息圖93完全衍射和反射，可以高效地利用衍射光L5R。因而，可以提高在光電探測器57中得到的信號的信噪比。
            
現(xiàn)在描述光度頭裝置91用于各種光盤的例子。
            
在光度頭裝置91用于這樣一種光盤裝置，在該光盤裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤23中的信息段并且僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤25中的信息段的情況下，復合物鏡29、34、45、46或47中的全息圖透鏡26、32或33把一束光變成一束一級衍射光的衍射效率設成等于或小于30％的值。因而，在光電探測器57中復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器57中得到的每個伺服信號和信息信號的信噪比，因為以高透射效率經(jīng)全息圖透鏡26、32或33透射的衍射光L5R用來得到伺服信號和信息信號。換句話說，當復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，即使在高密度光盤23上記錄一段信息需要高強度透射光L4R時，不增加入射光L3的強度也可以可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡26、32或33對入射光L3的透射效率很高。再者，在光電探測器63中復現(xiàn)記錄在高密度光盤23上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器63中得到的每個信號的信噪比，因為全息圖透鏡26、32或33對光L3、L4R的透射效率很高。
            
(第十一實施例)對照圖40至42描述按照本發(fā)明第十一實施例的帶有復合物鏡29、34、45、46或47的光度頭裝置，在該裝置中有效地利用入射光來得到信息信號和伺服信號。圖40、41中所示的座標X1和Y1是相同的，而圖40、42中所示的座標X、Y和Z是相同的。
            
圖40A、40B分別是按照第十一實施例的光度頭裝置的組合圖。圖41是用于圖40中所示的光度頭裝置中的帶有反射型全息圖的分束器的平面圖。
            
如圖40A、40B中所示，用來在或從信息媒體23和25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置101包括光源52、準直透鏡53、分束器54、由全息圖透鏡26(或32或33)和物鏡27組成的復合物鏡29(或34、45、46或47)、執(zhí)行裝置58、聚光鏡55、帶有透射型全息圖103的用來透射會聚在第一信息媒體23上的透射光L4R和會聚在第二信息媒體25上的衍射光L5R并衍射散焦會聚在第二信息媒體25上的透射光L4R的分束器102、用來探測會聚在第一信息媒體23上的透射光L4R的強度以得到伺服信號和記錄在第一信息媒體23中的信息信號、散焦探測衍射光L5R的強度以得到記錄在第二信息媒體25中的信息信號、以及探測散焦會聚在第二信息媒體25上的透射光L4R的強度以得到聚焦誤差信號的光電探測器104。
            
分束器102由傾斜于光路的平行平面片構成，以致在穿過分束器102的光L4R、L5R中生成象散象差。再者，如圖41中所示，透射型全息圖103布置在分束器102的中心部分，而光透射區(qū)102a布置在分束器102的環(huán)繞全息圖103的周緣部分。入射在光透射區(qū)102a上的透射光L4R沒有任何衍射地透射，全息圖103分割成交替排列的衍射光生成區(qū)103a、103b以便按照第六實施例中所述的光點尺寸探測法來探測聚焦誤差信號。就是說，在每個衍射光生成區(qū)103a中畫上光柵圖形P10，并且由在區(qū)103a中衍射的透射光L4R形成一個聚光點。同樣，在每個衍射光生成區(qū)103b中畫出光柵圖形P11，并且由在區(qū)103b中衍射的透射光L4R形成另一個聚光點。
            
光電探測器104包括六分儀光電探測器59，在探測器59中以與光電探測器57相同的方式設置探測區(qū)SE1、SE2、SE3、SE4、SE5和SE6。
            
在以上結構中，透射光L4和衍射光L5被聚光鏡27以與第六實施例中相同的方式會聚。此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，如圖40A中所示，透射光L4會聚在第一信息媒體23上以形成第一聚光點S1。此后，一束被第一信息媒體23反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，透射光L4R沒有任何衍射地再次經(jīng)復合物鏡透射并被分束器54反射。此后，透射光L4R被聚光鏡55會聚，并且大部分透射光L4R經(jīng)分束器102透射。在這種情況下，在透射光L4R中生成象散象差。此后，透射光L4R會聚在光電探測器104上以形成形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10相同的聚光點S14，而且透射光L4R的強度在光電探測器104中被探測。因而，以與第七實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。在這種情況下，由于探測透射光L4R的光電探測器104的位置與光源52在鏡象中的發(fā)射點有關，透射光L4R剛好聚焦會聚在光電探測器104上。
            
與此不同，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，如圖40B中所示，衍射光L5會聚在第二信息媒體25上以形成第二聚光點S2。此后，一束被第二信息媒體25反射的衍射光L5R沿相反方向穿過同一光路并且沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射。因而，衍射光L5R以與第九實施例中相同的方式在與出射光路不同的入射光路上透射。此后，衍射光L5R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚。此后，大部分衍射光L5R經(jīng)分束器102透射，而且衍射光L5R會聚在光電探測器57上。在此情況下，在衍射光L5R中生成散象差。再者，由于衍射光L5R在入射路上不被全息圖透鏡26衍射，探測衍射光L5R的光電探測器104的位置與光源52在鏡象中的發(fā)射點無關。因而，衍射光L5R散焦會聚在光電探測器104上。然而，由于散焦會聚的衍射光L5R的總強度在光探測器104中被探測，所以以與第七實施例中相同的方式得到信息信號。
            
再者，透射光L4散焦會聚在第二信息媒體25上，如圖40B中所示。就是說，入射在第二信息媒體25的后表面上的透射光L4會聚于第二信息媒體25的前表面處。此后，一束在第二信息媒體25的前表面反射的透射光L4R沒有任何衍射地再次經(jīng)復合物鏡透射并被分束器54反射。此后，透射光L4R被聚光鏡55會聚在分束器102上以便在分束器102的全息圖103上形成聚光點。因而，全部透射光L4R被全息圖103衍射并會聚在光電探測器104上。就是說，在全息圖103的衍射光生成區(qū)103a中衍射的透射光L4R變成其焦點位于光電探測器104前面的第一球面波SW1，而在全息圖103的衍射光生成區(qū)103b中衍射的透射光L4R變成其焦點位于光電探測器104后面的第二球面波SW2。此后，如圖42A至42C中所示，第一球面波SW1會聚在光電探測器104中六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE1至SE3上以形成聚光點S15A，而第二球面波SW2會聚在六分儀光電探測器59的探測區(qū)SE4至SE6上以形成聚光點S15B。由于區(qū)103a、103b分成許多塊，聚光點S15A、S15B也分別分成許多塊。
            
在衍射光L5散焦會聚在信息媒體25上的情況下，在六分儀光電探測器59上形成圖42A、42C中所示的透射光L4R的聚光點S15A、S15B。與此不同，在衍射光L5聚焦會聚在信息媒體25上的情況下，在六分儀光電探測器59上形成圖42B中所示的透射光L4R的聚光點S15A、S15B。透射光L4R的強度在六分儀光電探測器59的每個探測區(qū)SE1至SE6中被探測并變成電流信號SC15至SC20。此后，按照光點尺寸探測法通過計算公式(11)得到聚焦誤差信號Sfe。
            
Sfe＝(SC15+SC17-SC16)-(SC18+SC20-SC19)(11)此后，沿光軸方向高速移動復合物鏡的位置，以便把聚焦誤差信號Sfe的絕對值減至最小。因而，以與第六實施例中相同方式得到聚焦誤差信號。
            
因此，由于在光度頭裝置101中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于第二信息媒體25所反射的全部透射光L4R完全被分束器102的全息圖103完全衍射以便探測聚焦誤差信號，透射光L4R可高效利用。因而，可以提高在光電探測器104中得到的聚焦誤差信號的信噪比。
            
再者，可以在光電探測器104中得到信息信號和伺服信號，而無論信息媒體23或25究竟是薄是厚。因而，制造光度頭裝置101所需的零件數(shù)可以減少，并且即使無論信息媒體究竟是厚是薄都用光度頭裝置101在或從信息媒體上記錄或復現(xiàn)信息段，也可以以低成本和輕重量制造小尺寸的光度頭裝置。
            
描述光度頭裝置101用于各種光盤的例子。
            
在光度頭裝置101用于這樣一種光盤裝置，該光盤裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤23中的信息段并且僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤25中的信息段的情況下，復合物鏡29、34、45、46或47中的全息圖透鏡26、32或33的衍射效率設成等于或小于30％的值。因而，在在光電探測器104中復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器104中得到的每個伺服信號和信息信號的信噪比，因為以高透射效率經(jīng)全息圖透鏡26、32或33透射的衍射光L5R用來得到信息信號。換句話說，當復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，即使在高密度光盤23上記錄一段信息需要高強度透射光L4時，不增加入射光L3的強度也可以可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡26、32或33對入射光L3的透射效率很高。再者，在在光電探測器63中復現(xiàn)記錄在高密度光盤23上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器63中得到的每個信號的信噪比，因為全息圖透鏡26、32或33對光L3、L4R的透射效效率很高。
            
(第十二實施例)對照圖43描述按照本發(fā)明第十二實施例的帶有復合物鏡29M、43、45、46或47的光度頭裝置，在該裝置中有效地利用入射光L3來得到信息信號和伺服信號。
            
圖43是按照第十二實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖43中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置111包括光源52、準直透鏡53、分束器54、由全息圖透鏡42(或26M或32)和物鏡27組成的復合物鏡29M(或43、45、46或47)、執(zhí)行裝置58、聚光鏡55、分束器82、光電探測器63、波陣面改變裝置56、以及光電探測器57。
            
在以上結構中，由光源52發(fā)射的一束入射光L3在準直透鏡53中準直并經(jīng)分束器54透射。此后，一部分入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)復合物鏡29透射，而其余部分入射光L3被衍射。
            
此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光L6會聚在第一信息媒體23上以形成聚光點S5。就是說，衍射光L6入射在第一信息媒體23的后表面上，而且在第一信息媒體23的前表面上形成聚光點S5。此后，一束在第一信息媒體23的前表面處反射的衍射光L6R沿相反方向穿過同一光路，并且大部分衍射光L6R再次被全息圖透鏡42衍射。因而，衍射光L6R在與出射光路一致的入射光路上透射。此后，衍射光L6R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚。此后，一部分衍射光L6R經(jīng)分束器82透射。在這種情況下，在衍射光L6R中生成象散象差。此后，衍射光L6R會聚在光電探測器63上以形成形狀如圖29A至29C中所示的聚光點S10。而衍射光L6R的強度在光電探測器63中被探測。因而，以與第七實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
與此不同，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4會聚在第二信息媒體25上以形成聚光點S6。就是說，透射光L4入射在第二信息媒體25的后表面上，而且在第二信息媒體25的前表面上形成聚光點S6。此后，一束在第二信息媒體25的前表面處反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，透射光L4R在入射光路上被物鏡27對準。此后，大部分透射光L4R被全息圖透鏡42衍射。因而，透射光L4R在與出射光路不同的入射光路上透射。此后，透射光L4R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚。此后，一部分透射光L4R被分束器82反射。此后，大部分透射光L4R的波陣面被波陣面改變裝置56改變，而且大部分透射光L4R會聚在光電探測器57上以形成聚光點S16、S17。因而，以與第六實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信息。再者，未被波陣面改變裝置56改變其波陣面的其余部分透射光L4R會聚在光電探測器57上以形成聚光點S18。
            
在第十二實施例中，由于透射光L4R在入射光路上被全息圖透鏡42衍射，在光電探測器57上形成的聚光點S18與光源52在鏡象中的發(fā)射點無關，而在光電探測器63上形成的聚光點S10卻與光源52在鏡象中的發(fā)射點有關。換句話說，被聚光鏡55會聚的透射光L4R的焦點與被聚光鏡55會聚的衍射光L6R的焦點不同。因而，需要用來探測透射光L4R的強度的光電探測器57和用來探測衍射光L6R的強度的光電探測器63。
            
因此，即使在或從信息媒體上記錄或復現(xiàn)信息段，也可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于在全息圖透鏡42中形成的衍射光L6在衍射光L6入射在物鏡27上之前會聚，聚光點S5、S6之間沿光軸方向的距離可以加長到1mm左右。因而，即使透射光L4(或衍射光L6)聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便記錄或讀出一段信息，光L6(或L4)也不聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便減小光L6(或L4)在聚光點S6(或S5)處的強度。因此，對信息的記錄或復現(xiàn)沒有不良影響。
            
再者，由于全息圖透鏡42對一級衍射光L6起凸透鏡作用，在光度頭裝置111中可以防止色象差的出現(xiàn)。
            
現(xiàn)在描述光度頭裝置111用于各種光盤的例子。
            
在光度裝置111用于這樣一種光盤裝置，在該光盤裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤23上的信息段并且僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的信息段的情況下，復合物鏡29M、43、45、46或47中的全息圖透鏡26M或42把一束光變成一束一級衍射光的衍射效率設成等于或大于55％的值。因而，在在光電探測器57中復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器57中得到的每個伺服信號和信息信號的信噪比，因為以高衍射效率被全息圖透鏡26M或42衍射的透射光L4R用來得到伺服信號和信息信號。換句話說，當復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，即使在高密度光盤23上記錄一段信息需要高強度衍射光L6，不增加入射光L3的強度也可以可靠地實現(xiàn)信息的記錄，因為全息圖透鏡26M或42對入射光L3和衍射光L6R的衍射效率很高。再者，在在光電探測器63中復現(xiàn)記錄在高密度光盤23上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器63中得到的每個信號的信噪比，因為全息圖透鏡26M或42對光L3、L6R的衍射效率很高。
            
(第十三實施例)對照圖44描述按照本發(fā)明第十三實施例的帶有復合物鏡29M、43、45、46或47的光度頭裝置，在該裝置中有效地利用入射光L3來得到信息信號和伺服信號。
            
圖44是按照第十三實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖44中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置121包括光源52、準直透鏡53、分束器54、由全息圖透鏡42(或26M或32)和物鏡27組成的復合物鏡43M(或29M、45、46或47)、執(zhí)行裝置58、聚光鏡55、帶有反射型全息圖93的分束器92、光探測器63、以及光電探測器57。
            
在以上結構中，透射光L4和衍射光L6被聚光鏡27以與第十二實施例中相同的方式會聚。此后，在在或從第一信息媒體23上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，衍射光L6會聚在第一信息媒體23上以形成聚光點S5。此后，一束被第一信息媒體23反射的衍射光L6R沿相反方向穿過同一光路，而且大部分衍射光L6R被全息圖透鏡42衍射。因而，衍射光L6R在與出射光路一致的入射光路上以與第十二實施例中相同的方式透射。此后，衍射光L6R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚在分束器92上以便在分束器92的反射型全息圖93上形成聚光點。因而，全部衍射光L6R被全息圖93衍射和反射以便以與第十實施例中相同的方式會聚在光電探測器57上。因而，以與第六實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
與此不同，在在或從第二信息媒體25上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4會聚在第二信息媒體25上以形成聚光點S6。此后，一束被第二信息媒體25反射的透射光L4R沿相反方向穿過同一光路。就是說，大部分透射光L4R在入射光路上被物鏡27對準。此后，大部分透射光L4R被全息圖透鏡42衍射。因而，透射光L4R在與出射光路不同的入射光路上以與第十二實施例中相同的方式透射。此后，透射光L4R被分束器54反射并被聚光鏡55會聚。此后，大部分透射光L4R經(jīng)分束器92透射。在這種情況下，在透射光L4R中生成象散象差。此后，透射光L4R會聚在光電探測器63上以形成形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10相同的聚光點S19，而且透射光L4R的強度在光電探測器63中被探測。因而，以與第七實施例中相同的方式得到信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
在第十三實施例中，由于透射光L4R被全息圖透鏡42衍射，在光電探測器63上形成的聚光點S19與光源52在鏡象中的發(fā)射點無關，因而，需要用來探測衍射光L6R的強度的光電探測器57和用來探測透射光L4R的強度的光電探測器63。
            
因此，由于在光度頭裝置121中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息體究竟是厚是薄。
            
再者，由于在全息圖透鏡42中形成的衍射光L6在衍射光L6入射在物鏡27上之前會聚，聚光點S5、S6之間沿光軸方向的距離可以加長到1mm左右。因而，即使透射光L4(或衍射光L6)聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便記錄或讀出一段信息時，光L6(或L4)也不聚焦會聚在聚光點S6(或S5)上以便減小光L6(或L4)在聚光點S6(或S5)處的強度。因此，對信息的記錄或復現(xiàn)沒有不良影響。
            
再者，由于全息圖透鏡42對一級衍射光L6起凸透鏡作用，在光度頭裝置121中可以防止色象差的出現(xiàn)。
            
現(xiàn)在描述光度頭裝置121用于各種光盤的例子。
            
在光度頭裝置121用于這樣一種光盤裝置，該光盤裝置中記錄或復現(xiàn)記錄在薄型高密度光盤23上的信息段并且僅復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的信息段的情況下，復合物鏡29M、43、45、46或47中的全息圖透鏡26M或42把一束光變成一束一級衍射光的衍射效率設成等于或大于70％的值。因而，當在光電探測器57中復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器57中得到的每個伺服信號和信息信號的信噪比，因為以高衍射效率被全息圖透鏡26M或42衍射的透射光L4R用來得到伺服信號和信息信號。換句話說，當復現(xiàn)記錄在厚型光盤25上的一段信息時可以提高入射光L3的利用率，以致入射光L3的輸出功率可以減至最小。再者，即使在高密度光盤23上記錄一段信息需要高強度衍射光L6時，不增加入射光L3的強度也可以可靠地進行信息的記錄，因為全息圖透鏡26M或42對入射光L3和衍射光L6R的衍射效率很高。再者，當在光電探器63中復現(xiàn)記錄在高密度光盤23上的一段信息的情況下，可以提高在光電探測器63中得到的每個信號的信噪比，因為全息圖透鏡26M或42對光L3、L6R的衍射效率很高。
            
(第十四實施例)對照圖44、46描述按照本發(fā)明第十四實施例的光度頭裝置，在該裝置中降低包含在信息信號中的噪聲。
            
圖45是按照第十四實施例的光度頭裝置的組合圖。圖46是用于圖45中所示的光度頭裝置的全息圖透鏡的平面圖。
            
如圖45中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置131包括光源52，一個在其表面上帶有偏振分色片133的用來在出射光路上反射從光源52發(fā)射的入射光L3并在入射光路上透射在信息媒體23或25上反射的光L4R或L5R的分束器132，一個用來在出射光路上對準入射光L3并在入射光路上會聚光L4R或L5R的準直透鏡134，一個用來沒有任何衍射地透射一部分入射光L3并衍射其余部分入射光L3的全息圖透鏡135，1/4-λ片69，物鏡27，執(zhí)行裝置58，以及用來探測在入射光路上經(jīng)全息圖透鏡135透射的或被它衍射的光的光電探測器136。
            
如圖46中所示，通過在透明基片28的中心區(qū)135a中畫出光柵圖形P1并在環(huán)繞中心區(qū)135a的周緣區(qū)135b中畫出光柵圖形P12而形成全息圖透鏡135。光柵圖形P12畫成非同心形狀。由于在全息圖透鏡135中畫出光柵圖形P1，由全息圖透鏡135和物鏡27組成具有兩個焦點的復合物鏡137。穿過全息圖透鏡135的周緣區(qū)135b的光被光電探測器136探測以消除包含在信息信號中的噪聲。光度頭裝置131的光軸穿過光柵圖形P1的中心點和物鏡27的中心軸。
            
光電探測器136包括帶有探測區(qū)SE7至SE10的四分儀光電探測器64及用來探測穿過全息圖透鏡135的周緣區(qū)135b的光強度的噪聲消除光電探測器138。由于周緣區(qū)135b的光柵圖形P12畫成非同心形狀，在周緣區(qū)135b中衍射的光不會聚在探測區(qū)SE7至SE10上。
            
在以上結構中，沿第一方向線偏振的入射光L3從光源52發(fā)射并被分束器132反射，因為偏振分色片133對沿第一方向線偏振的入射光L3起鏡子作用。因而，入射光L3被引到朝上方向并被準直透鏡134對準。此后，一部分入射在全息圖透鏡135的中心區(qū)135a上的入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)中心區(qū)135a透射以形成透射光L4，而其余部分入射在全息圖透鏡135的中心區(qū)135a上的入射光L3在中心區(qū)135a中被衍射以形成衍射光L5。再者，一部分入射在全息圖透鏡135的周緣區(qū)135b上的入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)周緣區(qū)135b透射以形成一束周緣光L14。此后，光L4、L5和L14穿過1/4-λ片以致沿第一方向線偏振的光L4、L5和L14變成圓偏振的光L4、L5和L14。此后，光L4、L5和L14被聚光鏡27會聚。
            
此后，當在或從第一信息媒體23(或第二信息媒體25)上記錄或復現(xiàn)一段信息的情況下，透射光L4(或衍射光L5)會聚在信息媒體23(或25)上以形成聚光點S1(或S2)。此后，被信息媒體23(或25)反射的一束透射光L4R(或一束衍射光L5R)沿相反方向穿過一光路。就是說，透射光L4R(或衍射光L5R)反向圓偏振并再次穿過聚光鏡27和1/4-λ片69。因而，光L4R(或L5R)沿與第一方向垂直的第二方向線偏振。此后，一部分透射光L4R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡135的中心區(qū)135a透射，或者一部分衍射光L5R在中心區(qū)135a中再次被衍射。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)被準直透鏡134會聚并沒有任何衍射地穿過分束器132，因為偏振分色片133對沿第二方向線偏振的光L4R(或L5R)起透明片作用。在這種情況下，以與第七實施例中相同的方式在透射光L4R(或衍射光L5R)中生成象散象差。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)入射在光探測器136的探測區(qū)SE7至SE10上以形成其形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10相同的聚光點S20。透射光L4R(或衍射光L5R)的強度在探測器SE7至SE10中變成電流信號SC21至SC24。因而，以與第七實施例中相同的方式得到像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號，以致調整復合透鏡137的位置以便把透射光L4(或衍射光L5)聚焦會聚在信息媒體23(或25)上。再者，按照公式(12)得到代表記錄在信息媒體23(或25)上的一段信息的信息信號。
            
Sin＝SC21+SC22+SC23+SC24(12)再者，周緣光L14會聚在信息媒體23上以形成環(huán)繞聚光點S1的聚光點。此后，一束被第一信息媒體23反射的周緣光L14R沿相反方向穿過同一光路。就是說，噪聲消除光L14R再次穿過聚光鏡27和1/4-λ片69，而且一部分周緣光L14R在全息圖透鏡135的周緣區(qū)135b中衍射并會聚，以形成一束噪聲消除光L14R，并且該噪聲消除光L14R入射在噪聲消除光電探測器138上。在光電探測器138中，按照噪聲消除光L14R的強度生成輸出信號SC25。此后，通過按照公式(13)把所有信號相加得到代表記錄在第一信息媒體23上的一段信息的噪聲消除的信息信號SncSnc＝(SC21+SC22+SC23+SC24)+R×SC25  (13)式中符號R是權重因數(shù)。
            
在這種情況下，由于加上R×SC25項以得到信息信號Snc，包含在(SC21+SC22+SC23+SC24)項中的噪聲對噪聲消除的信息信號Snc的不良影響可以減少。描述其原因。
            
如已經(jīng)公知(例如，日本專利公報1990年第22452號1985年7月23日公開審查的屬于臨時公布1985年第138748號和公布的未審查專利申請1986年第131245號)的那樣，代表記錄在光盤上的信息段的信號隨著所記錄信息的密度變高而移向更高的頻率。再者，在按穿過全息圖透鏡中心區(qū)的光來產生信號的情況下，與具有低頻率的信號的振幅相比，具有高頻率的信號的振幅變低。與此不同，在按穿過全息圖透鏡周緣區(qū)的光來產生信號的情況下，具有高頻率的信號的振幅被加強。因而，在按照式(13)得到信息信號Snc的情況下，包含在信息信號Snc中的高頻分量被加強，而包含在(SC21+SC22+SC23+SC24)項中的低頻噪聲分量相對降低。結果，可以提高信息信號Snc的信噪比。
            
因此，由于在光度頭裝置131中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，即使信息段密集地記錄在由第一信息媒體23所代表的薄型高密度光盤上，也可以以很高的信噪比可靠地復現(xiàn)信息信號Snc。
            
再者，由于入射在光電探測器136的探測區(qū)SE7至SE10上的光L4R或L5R的強度通過把噪聲消除光L14R會聚在光電探測器138上而被降低，光電探測器136的定位精度可大約降低到1/100。
            
再者，在周緣區(qū)135b的光柵圖形P12對在周緣區(qū)135b中衍射的入射光L3起透鏡作用的情況下，在出射光路上在周緣區(qū)135b中生成的多余衍射光在第一信息媒體23上形成較大的散焦聚光點。因而，記錄在第一信息媒體23上的信息段被多余衍射光讀出，并且即使多余衍射光入射在光電探測器136上，該信息在光電探測器136中也被當成一段平均信息而處理。因此，被多余衍射光讀出的信息作為噪聲對信息信號Snc沒有不良影響。
            
再者，在全息圖透鏡135的周緣區(qū)135b的透射效率與中心區(qū)135a的另一透射效率一致的情況下，與第一實施例相比環(huán)繞聚光點S1出現(xiàn)的次極大(或側波瓣)可以降低。因此，可以提高信息信號Snc的信噪比。
            
(第十五實施例)對照圖47至49描述按照本發(fā)明第十五實施例的光度頭裝置，在該裝置中降低包含在信息信號中的噪聲。
            
圖47是按照第十五實施例的光度頭裝置的組合圖。圖48是用于圖45中所示的光度頭裝置的全息圖透鏡的平面圖。
            
如圖47中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置141包括光源52，分束器82，準直透鏡134，一個用來沒有任何衍射地透射一部分入射光L3并衍射其余部分入射光L3的全息圖透鏡142，物鏡27，操作裝置58，以及用來探測在入射光路上經(jīng)全息圖透鏡142透射的或被它衍射的光的光電探測器143。
            
如圖48中所示，全息圖透鏡142分割成一個其中畫著光柵圖形P1的中心區(qū)142a，一對其中畫著光柵圖形P13、P14以便消除包含在信息信號中的噪聲的側周緣區(qū)142b、142c，以及一對其中沒有畫著光柵圖形的不降低光強度的無圖樣區(qū)142d、142e。由于光柵圖形P1畫在全息圖透鏡142中，由全息圖透鏡142和物鏡27組成具有兩個焦點的復合物鏡144。光度頭裝置141的光軸穿過光柵圖形P1的中心點和物鏡27的中心軸。
            
光電探測器143包括具有探測區(qū)SE7至SE10的四分儀光學探測器64，一對用來探測穿過全息圖透鏡142的周緣區(qū)142b、142c的光的強度的噪聲消除光電探測器138a、138b。
            
在以上結構中，在全息圖透鏡142的中心區(qū)142a中生成的透射光L4(或衍射光L5)在出射光路上會聚在第一信息媒體23(或第二信息媒體25)上以形成聚光點S1(或S2)。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)沿相反方向穿過同一光路。就是說，透射光L4R(或衍射光L5R)再次穿過聚光鏡27，而且一部分透射光L4R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡142的中心區(qū)142a透射或者一部分衍射光L5R在中心區(qū)142a中被再次衍射。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)被準直透鏡134會聚并穿過分束器82。在這種情況下，以與第七實施例中相同的方式在透射光L4R(或衍射光L5R)中生成象散象差。此后，透射光L4R(或衍射光L5R)入射在光電探測器143的探測區(qū)SE7至SE10上以形成形狀與圖29A至29C中所示的聚光點S10相同的聚光點S21。在探測區(qū)SE7至SE10中透射光L4R(或衍射光L5R)變?yōu)殡娏餍盘朣C26至SC29。因而，以與第七實施例中相同的方式得到像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號，以致調整復合物鏡144的位置以便把透射光L4(或衍射光L5)聚焦會聚在信息媒體23(或25)上。再者，按照公式(14)得到記錄在第二信息媒體25上的信息信號。
            
Sin＝SC26+SC27+SC28+SC29 (14)再者，一部分入射在全息圖透鏡142的周緣區(qū)142b上的入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)周緣區(qū)142b透射以形成一束周緣光L15，而且一部分入射在全息圖透鏡142的周緣區(qū)142c上的入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)周緣區(qū)142c透射以形成一束周緣光L16。此后，周緣光L15、L16會聚在信息媒體23上以形成環(huán)繞聚光點S1的聚光點。此后，被第一信息媒體23反射的噪聲消除光L15R、L16R沿相反方向穿過同一光路。就是說，周緣光L15R、L16R再次穿過聚光鏡27。一部分周緣光L15R在全息圖透鏡142的周緣區(qū)142b中被衍射和會聚，以形成一束噪聲消除光L15R，該噪聲消除光L15R入射在噪聲消除光電探測器138a上，而一部分噪聲消除光L16R在全息圖透鏡142的周緣區(qū)142c中被衍射和會聚，以形成一束噪聲消除光L16R，該噪聲消除光L16R入射在噪聲消除光電探測器138b上。在光電探測器138a中，按照噪聲消除光L15R的強度生成輸出信號SC30。再者，在光電探測器138b中按照噪聲消除光L16R的強度生成輸出信號SC31。此后，通過按照公式(15)把所有信號相加得到代表記錄在第一信息媒體23上信息的噪聲消除的信息信號Snc  
            
Snc＝(SC26+SC27+SC28+SC29)+R×(SC30+SC31)(15)式中符號R是權重因數(shù)。
            
因此，由于光度頭裝置141中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，可以以與第十四實施例中相同的方式提高信息信號Snc中的信噪比。
            
再者，即使信息段密集地記錄在由第一信息媒體23所代表的薄型高密度光盤上，也可以以很高的信噪比可靠地復現(xiàn)信息信號Snc。
            
再者，由于入射在光電探測器143的探測區(qū)SE7至SE10上的光L4R或L5R的強度通過把噪聲消除光L15R、L16R會聚在光電探測器138a、138b上而被降低，光電探測器143的定位精度可放寬降低到1/100。
            
再者，在周緣區(qū)142b、142c的光柵圖形P13、P14對在周緣區(qū)142b、142c中衍射的入射光L3起透鏡作用的情況下，在出射光路上在周緣區(qū)142b、142c中通過對入射光L3的衍射而生成的多余衍射光在第一信息媒體23形成較大的散焦聚光點。而且，與第十四實施例中區(qū)135b的數(shù)值數(shù)相比，每個周緣區(qū)142b、142c的數(shù)值數(shù)被降低，因為全息圖透鏡142被分成許多區(qū)域。因而，在第一信息媒體23上散焦形成的多余衍射光的聚光點的尺寸變成比第十四實施例中的更大。結果，更多的記錄在第一信息媒體23上的信息段被多余衍射光讀出，而且即使多余衍射光入射在光電探測器143上，該信息在光電探測器143中也被當成一段平均信息來處理。因此，被多余衍射光讀出的信息被進一步平均，而平均信息作為噪聲對信息信號Snc沒有不良影響。
            
再者，如圖49A、49B中所示，可以防止多余衍射光入射在光電探測器64上，在該光電探測器64中每個探測區(qū)SE7至SE10有SL0見方的尺寸。詳細地說，在出射光路上在周緣區(qū)142c中生成的光在周緣區(qū)142b中再次被衍射以形成一束多余衍射光Lu1的情況下，光Lu1會聚在離光電探測器64的中心SP1(SP1＞SL0)的第一位置PT1上。在出射光路上在周緣區(qū)142b中生成的光在周緣142c中再次被衍射以形成一束多余衍射光Lu2的情況下，光Lu2會聚在離光電探測器64的中心SP2(SP2＞SL0)的第二位置ST2上。在出射光路上在周緣區(qū)142b、142c中生成的光再次在相同的周緣區(qū)142b、142c中被衍射以形成多余衍射光束Lu3、Lu4的情況下，光Lu3、Lu4會聚在離光電探測器64的中心SP3(SP3＞SL0)、SP4(SP4＞SL0)的第三和第四位置PT3、PT4上。因此，可以防止多余衍射光Lu1至Lu4的不良影響。
            
在光源52由半導體激光器構成的情況下，入射在全息圖透鏡142上的入射光L3的遠場圖按圖13A中所示的高斯分布來分布，而且按高斯分布來分布的入射光L3的橫截面光束輪廓為橢圓形。就是說，入射光L3在垂直方向的光束發(fā)散角(或半極大處的全角)大于水平方向的發(fā)散角。在此實施例中，入射光L3的垂直方向指向圖48中所示的X2方向，而入射光L3的水平方向指向圖48中所示的Y2方向。在這種情況下，由于區(qū)142b、142c對入射光L3的透射效率小于區(qū)142d、142e的透射效率，沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡142透射的入射光L3的強度在垂直方向上與在水平方向上相比大為降低。因而，入射光L3的橫截面光束輪廓在全息圖透鏡142中被修正成圓形，就是說，在第一信息媒體23上形成的聚光點S1被修正成圓形。因此，環(huán)繞聚光點S1出現(xiàn)的次極大(或側波瓣)可以降低，而信息信號Snc的信噪比可以提高。
            
在第十五實施例中，按照公式(15)得到噪聲消除的信息信號Snc。然而，最好按公式(16)得到噪聲消除的信息信號SncSnc＝(SC26+SC27+SC28+SC29)+(R1×SC30+R2×SC31)(16)式中符號R1、R2是權重因數(shù)。在這種情況下，可以進一步降低包含在信息中的噪聲。
            
(第十六實施例)對照圖50、51描述按照本發(fā)明第十六實施例制成小尺寸并穩(wěn)定工作的光度頭裝置。
            
圖50是按照第十六實施例的光度頭裝置的組合圖。圖51是用于圖50中所示的光度頭裝置的光源和光電探測器的軸測圖。
            
如圖50中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置151包括用來發(fā)射沿與X3軸平行的無衍射方向線偏振的入射光L3的光源52，用在出射光路上沒有任何衍射地透射入射光L3并在入射光路上衍射沿與Y3軸平行的衍射方向線偏振的透射光L4R或衍射光L5R的全息圖元件152，準直透鏡53，1/4-λ基片69，全息圖透鏡26(或26M、32、33、42、135或142)，物鏡27，執(zhí)行裝置58，以及用來探測被全息圖元件152衍射的光L4R或L5R的強度的光電探測器153。
            
如圖51中所示，光源52和光電探測器153布置在基片154上以便精密地固定光源52與光電探測器153之間的相對位置。光電探測器153包括帶有探測區(qū)SE1至SE6的六分儀光電探測器59和跟蹤光電探測器60a到60d。再者，基片154上布置一個鏡面元件155以便把從光源52發(fā)射的入射光L3引向Z3方向。
            
全息圖元件152通過鈮酸鋰基片的質子交換表面部分或利用液晶盒制成，如臨時公布第189504/86(昭和61-189504)號和臨時公布第241735/88(昭和63-241735)號中所述。因而，沿與X3軸平行的無衍射方向線偏振的光無衍射地經(jīng)全息圖元件152透射。與此不同，沿與垂直于X3軸的Y3軸平行的衍射方向線偏振的光被全息圖元件152衍射。
            
在以上結構中，沿與X3軸平行的無衍射方向線偏振的入射光L3從光源52發(fā)射交且沒有任何衍射地經(jīng)全息圖元件152透射。此后，入射光L3被準直透鏡53對準，而且線偏振入射光L3被1/4-λ片69變成圓偏振入射光L3。此后，一部分入射光L3沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡26透射以形成透射光L4，而其余部分入射光L3被全息圖透鏡62衍射以形成衍射光L5。此后，光L4、L5被物鏡27會聚，并且在第一信息媒體23(或第二信息媒體25)上形成透射光L4的聚光點S1(或衍射光L5的聚光點S2)。當光L4或L5被信息媒體23(或25)反射并變成光L4R(或L5R)時，光L4中圓偏振的旋轉方向反向。因而，具有反向圓偏振的光L4R(或L5R)沿相反方向穿過同一光路。就是說，透射光L4R(或衍射光L5R)再次穿過聚光鏡27，而且一部分透射光L4R沒有任何衍射地經(jīng)全息圖透鏡142透射或者一部分衍射光L5R再次被全息圖透鏡142衍射。此后，反向圓偏振的透鏡光L4R(或衍射光L5R)被1/4-λ片69變成沿與Y3軸平行的衍射光方向線性偏振的光L4R(或L5R)。此后，光L4R(或L5R)被準直透鏡53會聚并被全息圖元件152衍射以便在光電探測器153上形成多個聚光點。因而，在光電探測器153中以與第六實施例相同的方式得到代表記錄在信息媒體23(或25)上的一段信息的信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
因此，由于在光度頭裝置151中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于全部入射光L3在出射光路上經(jīng)全息圖元件152透射并由于全部光L4R或L5R在入射光路上被全息圖元件152衍射，可以提高入射光L3的利用率。因而，即使光源52中入射光L3的發(fā)射強度很低，也可以可靠地得到具有高信噪比的信息信號和伺服信號。
            
再者，由于在光度頭裝置151中沒有使用分束器，可以以小尺寸、輕重量和低成本制造光度頭裝置151。
            
再者，由于光度頭裝置151的光學零件沿其光軸布置，即使在周圍溫度大幅度變化及裝置長時間工作時，也可以得到穩(wěn)定工作的光度頭裝置151。
            
再者，由于不需要在入射光路上沒有任何衍射地經(jīng)全息圖元件152透射的光L4R或L5R，最好提高全息圖元件152的衍射效率以便把全息圖元件152的透射效率幾乎設成零。在這種情況下，全息圖元件152與1/4-λ片69功能的組合起隔離器作用以防止光L4R或L5R返回光源52。因而，在用半導體激光器作光源52的情況下，沒有任何光返回半導體激光器的活性層。因而，可以防止被返回半導體激光器的光所誘發(fā)的噪聲。
            
再者，由于光源52和光電探測器153布置在同一基片154上，光源52和光電探測器153可以互相緊密地布置。因而，光源52與光電探測器153之間的相對位置可以很容易地以高精度確定。例如，相對位置可以以幾μm以內的精度來確定。因此，可以降低光度頭裝置151的制造成本，而且光度頭裝置151可以進一步以小尺寸、輕重量和低成本來制造。
            
再者，光源52通過第一導線與外電路電氣連接，而光電探測器153通過第二導線與另一外電路電氣連接。在這種情況下，由于光源52和光電探測器153布置在同一基片154上，第一導線和第二導線可以同時穿過X3-Y3平面。因而，光源52和光電探測器153可以很容易自動地與外電路連接。此外，由于把光源52和光電探測器153與外電路連接所需的參考線僅畫在X3-Y3平面上，光源52與光電探測器153之間的相對位置可以很容易地以高精度確定。
            
在第十六實施例中，描述了帶有全息圖元件152的光度頭裝置151。然而，在入射光L3的強度足夠大的情況下，也可以代替全息圖元件152使用具有小光柵柵格的全息圖或閃耀全息圖。在這種情況下，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而不論信息媒體究竟是厚是薄。再者，由于在光度頭裝置151中沒有使用分束器，光度頭裝置151可以以小尺寸、輕重量和低成本來制造。再者，由于光度頭裝置151的光學零件沿其光軸布置，即使周圍溫度大幅度變化及裝置長時間工作時，也可以得到穩(wěn)定工作的光度頭裝置151。
            
(第十七實施例)對照圖52描述按照本發(fā)明第十七實施例制成小尺寸并穩(wěn)定工作的光度頭裝置。
            
圖52是按照第十七實施例的光度頭裝置的組合圖。
            
如圖52中所示，用來在或從信息媒體23或25上記錄或復現(xiàn)信息段的光度頭裝置161包括用來發(fā)射沿第一方向線偏振的入射光L3的光源52，準直透鏡53，在透明基片162的前表面上形成的用來反射沿第一方向線偏振的入射光L3并透射沿垂直于第一方向的第二方向線偏振的光的偏振分色片(Separation film)162，1/4-λ片69，全息圖透鏡26(或26M、32、33、42、135或142)、物鏡27、執(zhí)行裝置58、在透明基片162的后表面上形成的用來衍射和反射光L4R、L5R的反射型全息圖164，以及光電探測器57。
            
在以上結構中，沿第一方向線偏振的入射光L3從光源52發(fā)射，并被準直透鏡53對準。此后，所有入射光L3被偏振分色片162反射，因為入射光L3沿第一方向線偏振。因而，入射光L3指向朝上方向。此后，入射光L3的線偏振在1/4-λ片69中變成圓偏振，并且一部分入射光L3經(jīng)全息圖透鏡26透射以形成透射光L4。再者，其余部分入射光L3被全息圖透鏡26衍射以形成衍射光L5。此后，光L4、L5被物鏡27會聚，并在第一信息媒體23(或第二信息媒體25)上形成透射光L4的聚光點S1(或衍射光L5的聚光點S2)。此后，反向圓偏振的透射光L4R(或衍射光L5R)以與第十六實施例中相同的方式再次穿過聚光鏡27，而且一部分透射光L4R沒有任何衍射地經(jīng)全息透鏡26透射或者一部分衍射光L5R再次被全息圖透鏡26衍射。此后，反向圓偏振的透射光L4R(或衍射光L5R)被1/4-λ片69變成沿垂直于第一方向的第二方向線偏振的光L4R(或L5R)。此后，所有光L4R(或L5R)被偏振分色片162折射并被全息圖164衍射和反射。此后，光L4R(或L5R)經(jīng)偏振分色片162透射并被準直透鏡53會聚以便在光電探測器57上形成多個聚光點。因而，在光電探測器57中以與第六實施例中相同的方式得到代表記錄在信息媒體23(或25)上的一段信息的信息信號和像聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號之類的伺服信號。
            
因此，由于光度頭裝置161中使用具有兩個焦點的復合物鏡，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于入射在偏振分色片162上的入射光L3是準直的，對入射光L3的反射率在整個膜片162上是均勻的。因而，很容易在信息媒體23或25上形成光L4或L5的衍射受限光點。再者，由于入射在偏振分色片162上的L4R、L5R是準直的，對光L4R、L5R的透射率在整個片162上是均勻的。因而，可以防止在伺服信號中出現(xiàn)的偏移。
            
再者，由于所有入射光L3在出射光路上經(jīng)全息圖164透射并由于所有光L4R、L5R在入射光路上被全息圖164衍射，可以提高入射光L3的利用率。因而，即使光源52中入射光L3的發(fā)射強度低，也可以可靠地得到具有高信噪比的信息信號和伺服信號。
            
再者，由于由片162、基片163和全息圖164組成的混合元件起分束器和增長(rising)鏡作用，光度頭裝置161可以以小尺寸、輕重量和低成本來制造。
            
再者，由于光度頭裝置161的光學零件沿其光軸布置，即使在周圍溫度大幅度變化和裝置長時間工作時，也可以得到穩(wěn)定工作的光度頭裝置161。
            
再者，片162和1/4-λ片69功能的組合起隔離器作用以防止光L4R或L5R返回光源52。因而，在用半導體激光器作光源52的情況下，沒有任何光返回到半導體激光器的活性層。因此，可以防止由返回到半導體激光器的光誘發(fā)的噪聲。
            
再者，全息圖164最好是閃耀的。在這種情況下，由于防止在全息圖164中生成像負一級衍射光之類的多余衍射光，全息圖164把光變成一級衍射光的衍射效率可設成幾乎100％。因而，可以有效地利用入射光L3以得到信號。
            
再者，由于入射在全息圖10A的光被衍射成一級衍射光，光L4R、L5R中出現(xiàn)的色象差可在全息圖16A中被補償。因而，可以穩(wěn)定的得到伺服信號。
            
在第十七實施例中，準直透鏡53布置在光源52與片162之間。然而，準直透鏡53在光度頭裝置161中不是必須的。
            
再者，描述了帶有片162和1/4-λ片69的光度頭裝置。然而，在入射光L3的強度足夠大的情況下，也可代替片162使用具有大約1/3反射率的反射片并省掉1/4-λ片69。在這種情況下，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。再者，由于片162、基片163和全息圖164組成的混合元件起分束器和增長鏡作用，光度頭裝置161可以以小尺寸、輕重量和低成本來制造。再者，由于光度頭裝置161的光學零件沿光軸布置，即使在周圍溫度大幅度變化及裝置長時間工作時，也可以得到穩(wěn)定工作的光度頭裝置161。
            
在第六至第十七實施例中，可以在或從信息媒體上可靠地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是代表像具有大約1.2mm的厚度的CD之類的常規(guī)光盤還是具有從0.4mm至0.8mm范圍的厚度的未來高密度光盤。然而，在或從信息媒體上記錄或復現(xiàn)信息時，需要預先檢查信息媒體的厚度。因而，在預先在信息媒體上記錄一段辨別信息以辨別信息媒體的厚度的情況下，對用戶是很方便的。由于在常規(guī)光盤上設有記錄辨別信息，最好在未來市場上出現(xiàn)的未來高密度光盤上記錄辨別信息。因而，按照第十八和第十九實施例描述帶有辨別信息的高密度光盤。
            
(第十八實施例)圖53是按照第十八實施例的高密度光盤的軸測圖，局部表示盤的剖面圖。
            
如圖53中所示，高密度光盤171分割成外區(qū)171a和內區(qū)171b。外區(qū)171a占據(jù)光盤171的大部分，而外區(qū)171a的信息記錄基片171c具有厚度T1，內區(qū)171b的信息記錄基片171c具有厚度T2。在外區(qū)171a的信息記錄基片171c上以窄間隔依次形成多個第一記錄凹坑172以便以高密度記錄信息段。再者，在內區(qū)171b的信息記錄基片171c上以正常間隔依次形成多個第二記錄凹坑173以便以CD的普通密度記錄辨別信息段。辨別信息告知光盤171具有厚度T1。外區(qū)171a的厚度T1例如從0.4mm至0.8mm不等，而內區(qū)171b的厚度T2例如約為1.2mm。
            
在以上結構中，按照第一或第二實施例的衍射光L5(或按照第三實施例的透射光L4)最初會聚在信息媒體23、25的內區(qū)上，同時進行與具有厚度T2的第二信息媒體25對應的聚焦控制。在信息媒體23或25是光盤171的情況下，探測出告知具有厚度T1的光盤被光L5(或L4)會聚的一段辨別信息。此后，透射光L4(或衍射光L6)自動地會聚在光盤171的外區(qū)171a上，同時進行與具有厚度T1的第一信息媒體23對應的聚焦控制。
            
與此不同，在信息媒體23或25是具有厚度T2的厚型常規(guī)光盤的情況下，當光L5(或L4)會聚在常規(guī)光盤的內區(qū)171b上時探測不到辨別信息。在這種情況下，繼續(xù)進行與第二信息媒體25對應的聚焦控制，以便探測代表記錄在常規(guī)光盤上的一段信息的信息信號。
            
因此，在使用圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示的光度頭裝置之一的情況下，可以在或從信息媒體上自動記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于在內區(qū)中僅記錄辨別信息，內區(qū)可以很小。因而，光盤171的存儲容量并不因增加第二記錄凹坑173而降低。
            
(第十九實施例)圖54是按照第十九實施例的高密度光盤的軸測圖，局部表示盤的剖面圖。
            
如圖54中所示，高密度光盤174分割成外區(qū)174a和內區(qū)174b。外區(qū)174a占據(jù)光盤174的大部分。光盤174具有均勻的厚度T1。在外區(qū)174a的信息記錄基片174c上形成第一記錄凹坑172以便以高密度記錄信息段。再者，在內區(qū)174b的信息記錄基片174c上以寬間隔形成多個具有大尺寸的第二記錄凹坑175以便以比正常密度低的密度記錄辨別信息段。辨別信息告知整個光盤174具有厚度T1。例如光盤174的厚度T1從0.4mm至0.8mm不等。
            
在以上結構中，按照第一或第二實施例的衍射光L5(或按照第三實施例的透射光L4)最初會聚在信息媒體23或25的內區(qū)上，同時進行與具有厚度T2的第二信息媒體25對應的聚焦控制。在信息媒體23或25是光盤174的情況下，光L5(或L4)散焦會聚在每個第二記錄凹坑175上。然而，由于每個第二記錄凹坑175尺寸和很大，在第二記錄凹坑175之一中可靠地形成光L5(或L4)的聚光點。因而，探測到告知具有厚度T1的光盤174被光L5(或L4)會聚的一段辨別信息。此后，透射光L4(或衍射光L6)自動地會聚在光盤174的外區(qū)174a上，同時進行與具有厚度T1的第一信息媒體23對應的聚焦控制。
            
與此不同，在信息媒體23或25是具有厚度T2的厚型常規(guī)光盤的情況下，當光L5(或L4)會聚在常規(guī)光盤的內區(qū)174b上時探測不到辨別信息。在這種情況下，繼續(xù)進行與第二信息媒體25對應的聚焦控制，以便探測代表記錄在常規(guī)光盤上的一段信息的信息信號。
            
因此，在使用圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示的光度頭裝置之一的情況下，可以在或從信息媒體上自動記錄或復現(xiàn)信息段，而無論信息媒體究竟是厚是薄。
            
再者，由于在內區(qū)中僅記錄辨別信息，內區(qū)可以很小。因而，光盤174的存儲容量并不因增加第二記錄凹坑173而降低。
            
(第二十實施例)描述一種帶有光度頭裝置的光盤裝置，在光度頭裝置中自動地控制究竟使用的是具有厚度T1的高密度光盤還是具有厚度T2的常規(guī)光盤。
            
圖55是按照第二十實施例的帶有圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示的光度頭裝置之一的光盤裝置的方塊圖。圖56是表示圖55中所示的光盤裝置的工作流程圖。
            
如圖55中所示，用來在或從高密度光盤171(或174)或常規(guī)光盤25上記錄或復現(xiàn)信息段的光盤裝置176包括光度頭裝置51(或61、65、67、70、71、81、91、101、111、121、151或161)，一個像進給機構之類的用來把光度頭裝置51移到預定位置的移動裝置177，以及一個像主軸電動機之類的用來旋轉高密度光盤171(或174)或常規(guī)光盤25的旋轉裝置178。
            
在以上結構中，高密度光盤171或常規(guī)光盤25被置于光盤裝置176的預定位置，而且光盤171或25被旋轉裝置178旋轉。此后，在步驟211中光度頭裝置51被移到剛好在光盤171或25的最里邊記錄軌跡之下的位置，而且在步驟212中衍射光L5會聚在光盤171或25的最里邊記錄軌跡上，同時進行與具有厚度T2的常規(guī)光盤25對應的聚焦控制。此后，在步驟213中進行跟蹤控制，并探測記錄在光盤171或25的最里邊記錄軌跡上的一段信息。此后，在步驟214中判斷信息是否與告知具有厚度T1的光盤171被置于光盤裝置176的一段辨別信息一致。
            
在高密度光盤171被置于光盤裝置176的情況下，探測到辨別信息。此后，在步驟215中透射光L4自動地會聚在光盤171上，同時進行與具有厚度T1的光盤171對應的聚焦控制。因而，在或從光盤171上記錄或復現(xiàn)信息段。
            
與此不同，在常規(guī)光盤25被置于光盤裝置176的情況下，探測不到辨別信息。在這種情況下，在步驟216中繼續(xù)把衍射光L5會聚在會聚在常規(guī)光盤25上，同時進行與常規(guī)光盤25對應的聚焦控制和跟蹤控制。因而，在或從常規(guī)光盤25上記錄或復現(xiàn)信息段。
            
因此，可以高精度地迅速判斷置于光盤裝置176中的光盤的厚度。再者，可以在或從光盤上穩(wěn)定地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論光盤究竟是高密度光盤171(或174)還是常規(guī)光盤25。
            
(第二十一實施例)描述一種帶有一個光度頭裝置的光盤裝置，在該光盤裝置中自動地判斷究竟使用的是具有厚度T1的高密度光盤還是具有厚度T2的常規(guī)光盤。
            
圖57是按照第二十一實施例的帶有圖21、27、30、31、32、33、37、38、40A、43、44、50和52中所示的光度頭裝置之一的光盤裝置的方塊圖。圖58是表示圖57中所示的光盤裝置的工作流程圖。
            
如圖57中所示，用來在或從高密度光盤182或常規(guī)光盤25上記錄或復現(xiàn)信息段的光盤裝置176包括光度頭裝置51(或61、65、67、70、71、81、91、101、111、121、151或161)，移動裝置177，以及一個像主軸電動機之類的用來旋轉高密度光盤182或常規(guī)光盤25的旋轉裝置182。高密度光盤182沒有辨別信息而具有厚度T1。
            
在以上結構中，高密度光盤182或常規(guī)光盤25被置于光盤裝置181的預定位置，而且光盤182或25被旋轉裝置182旋轉。此后，在步驟221中光度頭裝置51被移到剛好在光盤182或25的最里邊記錄軌跡之下的位置，因為在最里邊記錄軌跡上可靠地記錄一段信息，并且在步驟222中衍射光L5會聚在光盤182或25的最里邊記錄軌跡上，同時進行與具有厚度T2的常規(guī)光盤25對應的聚焦控制。此后，在步驟223中進行跟蹤控制并探測記錄在光盤182或25的最里邊記錄軌跡上的一段信息。此后，在步驟224中判斷代表所探測信息的信息信號的強度是否大于閾值。就是說，大于閾值的信息信號的強度代表衍射光L5聚焦會聚在光盤182或25上，而不大于閾值的信息信號的強度代表衍射光L5散焦會聚在光盤182或25上。
            
在高密度光盤182被置于光盤裝置181的情況下，探測到不大于閾值的信息信號強度。在這種情況下，在步驟225中透射光L4自動地會聚在光盤182上，同時進行與具有厚度T1的高密度光盤182對應的聚焦控制。因而，在或從光盤182上記錄或復現(xiàn)信息段。
            
與此不同，在常規(guī)光盤25被置于光盤裝置181的情況下，探測到大于閾值的信息信號強度。在這種情況下，在步驟226中衍射光L5繼續(xù)會聚在常規(guī)光盤25上，同時進行與常規(guī)光盤25對應的聚焦控制和跟蹤控制。因而，在或從常規(guī)光盤25上記錄或復現(xiàn)信息段。
            
因此，即使不使用光盤171或174也可以判斷置于光盤裝置181中的光盤厚度。再者，可以在或從光盤上穩(wěn)定地記錄或復現(xiàn)信息段，而無論光盤究竟是高密度光盤182還是常規(guī)光盤25。
            
(第二十二實施例)按照第二十二實施例描述一種具有兩個焦點的雙焦點顯微鏡，在這種顯微鏡中同時觀察到在不同平面上形成的兩個象。
            
圖59是按照第二十二實施例的雙焦點顯微鏡的組合圖。
            
如圖59中所示，用來同時觀察置于第一樣件平面PL1上的第一樣件SP1的第一象和置于第二樣件平面PL2上的第二樣件SP2的第二象的雙焦點顯微鏡191包括一個具有用來折射一束從第一象發(fā)散的第一光L17和折射一束從第二象發(fā)散的第二光L18的。具有第一焦距F1的物鏡192，用來沒有任何衍射地透射一部分第一光L17并衍射一部分第二光L18以便使第二光L18穿過第一光L17所穿過的同一光路的全息圖透鏡26(或26M、32、33或42)，一個用來把一束由第一光和第二光L17、L18組成的疊加光L19會聚于內焦點Pf1的內透鏡193，一個用來通過會聚從內焦點Pf1發(fā)散的疊光L19而同時形成第一和第二象的目鏡194，一個用來沿光軸移動內透鏡193和全息圖透鏡26的組合元件以便調整組合元件與目鏡194之間的距離的內透鏡鏡筒195，以及用來沿光軸移動物鏡192以便把第一樣件平面PL1與物鏡192之間的距離設定成物鏡192的焦距F1的外透鏡鏡筒196。
            
光軸穿過物鏡192、全息圖透鏡26、內透鏡195和目鏡194的中心。沿著光軸第一樣件平面PL1的位置不同于第二樣件平面PL2的位置。
            
在以上結構中，調整物鏡192的位置以便把第一樣件平面PL1與物鏡192之間的距離設定成物鏡192的第一焦距F1。在這種情況下，第二樣件平面PL2與物鏡192之間的距離被設定成第二焦距F2。再者，調整組合元件的位置以便清晰地看到第一和第二象。就是說，一束從第一樣件平面PL1上的第一象發(fā)散的第一光L17在物鏡192中被對準，而且一部分第一光L17經(jīng)全息圖透鏡26透射。再者，一束從第二樣件平面PL2上的第二象發(fā)散的第二光L18在物鏡192中被折射，而且一部分第二光L18在全息圖透鏡26中被衍射以便使第二光L18穿過第一光L17所穿過的同一光路。因而，由第一和第二光L17、L18形成一束疊加光L19。此后，疊加光L19被內透鏡193會聚于內焦點Pf1以便在象平面PL3上同時形成放大的第一象和第二象，并且從點Pf1發(fā)散的疊加光L19被目鏡194會聚以便在操作者的眼睛上同時形成放大的第一象和第二象。
            
因此，由于用全息圖透鏡26、26M、32、33或42來形成疊加光L19，通過把雙焦點顯微鏡191同時聚焦在第一和第二樣件SP1、SP2上可以同時觀察置于第一樣件平面PL1上的第一樣件SP1的第一象和置于第二樣件平面PL2上的第二樣件SP2的第二象。
            
再者，即使當光L17、L18穿過全息圖透鏡時第一和第二光L17、L18的強度下降，疊加L19的強度對于觀察第一和第二象來說也是足夠的，因為疊加光L19的強度取決于第一和第二光的強度之和。
            
再者，由于全息圖透鏡26如圖6中所示是閃耀的，當?shù)诙釲18在全息圖透鏡26中被衍射時可以減少像負一級衍射光之類的多余衍射光的生成。因而，可以提高疊加光L19的強度，以致所觀察到的第一和第二象可以更明亮。
            
再者，如圖60中所示，在第一樣件SP1放在第一樣件臺197的底部而第二樣件SP2放在位于第一樣件臺197下方的第二樣臺198的底部的情況下，由于在第一樣件臺197中對第一光L17的光程不同于在第一和第二樣件臺197、198中對第二光L18的光程，在入射在物鏡192的第一和第二光L17、L18中生成像色象差之類的象差。然而，通過在全息圖透鏡26中如第一實施例中所述對色象差的過剩修正，可以在全息圖透鏡26中消除象差。
            
再者，通過移動內外透鏡鏡筒195、196可以改變第一與第二焦距之差，因為改變了全息圖透鏡26與物鏡192之間的距離。因而，即使第二樣件臺198的厚度改變，仍能可靠地觀察第一和第二象。
            
在第二十二實施例中，在雙焦點顯微鏡191中使用目鏡194。然而，目鏡194不是必須的。再者，如圖61中所示，像電荷耦合器件(CCD)照相機之類的照相機199可以代替目鏡194設在象平面PL3上。在這種情況下，可用CCD照相機199拍攝由放大的第一和第二象形成的疊加象，以致可以同時記錄第一和第二象。
            
(第二十三實施例)在在半導體晶片上形成微電路的情況下，在半導體晶片上涂敷光敏材料，并在曝光處理中通過帶有掩模圖形的光掩模用紫外光對涂敷在半導體晶片上的光敏材料曝光。因而，光掩模的掩模圖形轉移到光敏材料上。在這種情況下，需要在曝光處理之前進行的對準處理中以很高的精度把半導體晶片與光掩模對準，因而，用具有深焦深的常規(guī)顯微鏡同時觀察畫在半導體晶體片上的參考象和畫在光掩膜上的掩模圖形。然而，由于具有深焦深的常規(guī)顯微鏡的放大率很低，不可能以5μm以內的精度把參考象與掩模圖形對準。
            
為了在本發(fā)明中解決以上缺點，描述一種按照第二十三實施例用于對準處理的對準裝置，在該裝置中，在同時觀察畫在半導體晶片上的參考象和畫在光掩模上的掩模圖形的同時，以高精度把半導體晶體片與光掩模對準。
            
圖62是按照第二十三實施例的對準裝置的組合圖。
            
如圖62中所示，用來把畫在光掩模202下表面上的掩模圖形的第一參考象RF1與畫在像半導體基片203之類的樣件的下表面上的第二參考象RF2對準的對準裝置201包括一個用來發(fā)散具有特定波長的對準光束以照亮第一和第二參考象RF1、RF2的光源204，用來接收一束從被對準光照亮的第一參考象RF1發(fā)散的第一對準光L20和接收一束從被對準光照亮的第二參考象RF2發(fā)散的第二對準光L21的物鏡192，用來沒有任何衍射地透射一部分第一對準光L20并衍射一部分第二對準光L21以便使第二對準光L21穿過第一對準光L20所穿過的同一光路的全息圖透鏡26(或26M、32、33或42)，用來把由第一對準光L20和第二對準光L21形成的疊加對準光L22會聚在內焦點Pf2的內透鏡193，像電荷耦合器件(CCD)照相機之類的設于內焦點Pf2處的用來同時拍攝和記錄第一和第二參考象RF1、RF2的照相機205，內透鏡鏡筒195，外透鏡鏡筒196，用來沿與光軸垂直的水平方向移動光掩模202以便把第一參考象RF1與第二參考象RF2沿光軸對準的移動裝置206，以及用來根據(jù)記錄在照相機205中的第一和第二參考圖RF1、RF2來控制光掩模202的運動的控制裝置207。
            
對準光的特定波長根據(jù)半導體基片203對對準光的透射率足夠高的條件確定。光軸穿過物鏡192、全息圖透鏡26和內透鏡193的中心。
            
以與第二十二實施例中相同方式雙焦點顯微鏡208由物鏡192，全息圖透鏡26(或26M、32、33或42)，內透鏡193，內透鏡鏡筒195和外透鏡鏡筒196組成。
            
在以上結構中，一束從第一參考象RF1發(fā)散的第一對準光L20在物鏡192中對準，而一部分第一對準光L20經(jīng)全息圖透鏡26透射。再者，一束從第二參考象RF2發(fā)散的第二對準光L21在物鏡192中折射，而一部分第二對準光L21被全息圖透鏡26衍射以便使第二對準光L21穿過第一對準光L20所穿過的同一光路。因而，由第一和第二對準光L20、L21形成一束疊加對準光L22。此后，疊加對準光L22會聚于內焦點Pf2處以便同時形成放大的第一和第二參考象RF1、RF2。此后，放大的第一和第二參考象RF1、RF2被照相機205拍攝和記錄。此后，在控制裝置207中檢查第一和第二參考象RF1、RF2之間的相對位置，并在控制裝置207的控制之下由移動裝置206沿水平方向移動光掩模202，以便把第一參考象RF1與第二參考象RF2對準。
            
因此，由于使用全息圖透鏡26、26M、32、33或42以形成具有兩個焦點的雙焦點顯微鏡208，即使雙焦點顯微鏡208的焦深很小也同時觀察第一參考象RF1和第二參考象RF2。再者，由于雙焦點顯微鏡208的焦深可以降低，可以提高雙焦點顯微鏡208的放大率。因而，能以很高精度把光掩模202的第一參考象RF1與半導體基片203的第二參考象RF2對準。
            
用其最佳實施例圖示和描述了本發(fā)明的原則，對于本專業(yè)的技術人員來說顯而易見的是本發(fā)明可在方案上和細節(jié)上加以修改而不脫離這些原則。我們申明所有修改都落入所附權利要求書的精神和范圍內。
            
權利要求
            
1.利用光學透鏡在具有不同厚度T1和T2的層的至少兩種信息介質上進行聚焦控制的聚焦控制方法，所述光學透鏡具有多個對應于所述不同厚度的區(qū)域，并具有多個對應于所述不同厚度的數(shù)值孔徑，該聚焦控制方法包括在一種信息介質上執(zhí)行與所述不同厚度中的一種相應的聚焦控制和跟蹤控制，并從該信息介質檢測信息信號的步驟；根據(jù)該信息信號判定該層的厚度的步驟；和根據(jù)該判定的厚度執(zhí)行與厚度T1或者T2相應的聚焦控制的步驟。
            
2.如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，所述信息信號包括一段指示其層的厚度的信息；并且根據(jù)該信息判定所述層的厚度。
            
3.如權利要求1所述的聚焦控制方法，其中，根據(jù)所述信息信號的幅度判定所述層的厚度。
            
4.一種在具有不同厚度T1和T2的層的至少兩種信息介質上進行聚焦控制的光盤裝置，包括一個光學透鏡，具有多個對應于所述不同厚度的區(qū)域，并具有多個對應于所述不同厚度的數(shù)值孔徑；一個信息檢測裝置，用來從一個信息介質檢測信息信號；和一個控制裝置，用來在該信息介質上執(zhí)行與所述不同厚度中的一種相應的聚焦控制和跟蹤控制，根據(jù)該信息信號判定該層的厚度，并根據(jù)該判定的厚度執(zhí)行與厚度T1或者T2相應的聚焦控制。
            
5.如權利要求4所述的光盤裝置，其中，厚度T1小于厚度T2(T1＜T2)，并根據(jù)離透鏡光軸的距離的不同劃分透鏡的所述區(qū)域，包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域，所述第一區(qū)域對應于所述厚度T1，所述第二區(qū)域比第一區(qū)域離光軸更近，并且所述第二區(qū)域對應于所述厚度T1和T2。
            
6.如權利要求4所述的聚焦控制方法，其中，所述信息信號包括一段指示其層的厚度的信息；并且所述控制裝置根據(jù)該信息判定所述層的厚度。
            
7.如權利要求6所述的光盤裝置，其中，厚度T1小于厚度T2(T1＜T2)，并根據(jù)離透鏡光軸的距離的不同劃分透鏡的所述區(qū)域，包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域，所述第一區(qū)域對應于所述厚度T1，所述第二區(qū)域比第一區(qū)域離光軸更近，并且所述第二區(qū)域對應于所述厚度T1和T2。
            
8.如權利要求4所述的光盤裝置，其中，所述控制裝置根據(jù)所述信息信號的幅度判定所述層的厚度。
            
9.如權利要求8所述的光盤裝置，其中，厚度T1小于厚度T2(T1＜T2)，并根據(jù)離透鏡光軸的距離的不同劃分透鏡的所述區(qū)域，包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域，所述第一區(qū)域對應于所述厚度T1，所述第二區(qū)域比第一區(qū)域離光軸更近，并且所述第二區(qū)域對應于所述厚度T1和T2。
            
全文摘要
            
本申請公開了一種聚焦控制方法和光盤裝置。該方法利用光學透鏡在具有不同厚度T1和T2的層的至少兩種信息介質上進行聚焦控制，所述光學透鏡具有多個對應于所述不同厚度的區(qū)域，并具有多個對應于所述不同厚度的數(shù)值孔徑，該聚焦控制方法包括在一種信息介質上執(zhí)行與所述不同厚度中的一種相應的聚焦控制和跟蹤控制，并從該信息介質檢測信息信號；根據(jù)該信息信號判定該層的厚度；根據(jù)該判定的厚度執(zhí)行與厚度T1或者T2相應的聚焦控制。所述光盤裝置應用所述方法。
            
文檔編號G11B7/139GK1516140SQ0310446
            
公開日2004年7月28日 申請日期1994年4月1日 優(yōu)先權日1993年8月4日
            
發(fā)明者金馬慶明, 水野定夫, 西野清治, 夫, 治 申請人:松下電器產業(yè)株式會社
            
                        
            
                        
            
                        
            
                            
                        
            

                        
                            
                    
            
                    
                    


                     
                        
                        
                    

                
            

                
                
            
                    
            
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