JP2002533746A - 光学レンズ系及びそのレンズ系を備えた走査機器 - Google Patents

光学レンズ系及びそのレンズ系を備えた走査機器

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Abstract

(57)【要約】 発散ビームを小さい点に集める、コリメータレンズ及び対物レンズを備えたレンズ系において、コリメータレンズは正のプラスティックレンズ素子よ負のガラスレンズ素子とから成る。このコリメータは、温度変化に左右される対物レンズの球面収差を補正する。本発明のレンズ系は、走査機器や高密度光ディスクに対して読取り／書込みを行う装置に、非常に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、像面において回折制限放射点に点形状放射源の像形成を行うレンズ
系に関する。このレンズ系は、コリメータレンズ及び対物レンズを備える。本発
明はまた、情報面において情報の読取り及び／または書込みを行う光学走査機器
と、このような走査機器を備える装置とに関する。
【０００２】 ［従来の技術］ 情報面は、ディスクやテープなどの形での光学記録担体の面であり、光学的に
読取り可能な情報が保存または記憶される面である。このような記録担体の例と
して、音声用にはコンパクトディスク（ＣＤ）、データ用にはＣＤ−ＲＯＭがあ
り、非常に高い記憶容量を有するＤＶＤなどもこうした記録担体のひとつである
。情報面はまた、別の物体の面である場合もあり、例えば走査顕微鏡で走査され
る物体の面である場合もある。
【０００３】 光学記録担体については、更に多量の情報を記録担体に記憶する必要性が増え
ているため、ますます微細化する内容についても明確に読取ることができる走査
機器への需要が目立ってきている。単一の記録担体に記憶可能な情報量は、特に
、走査機器によって情報面上に形成される最小走査点によって左右される。走査
点が小さくなればなるほど、情報密度はより高くなる。したがって、走査点は、
開口数（ＮＡ）を増加することによって縮小できる。例えば、この走査点を形成
する対物レンズの像側において、開口数をＮＡ＝０．６にする。このような対物
レンズについて、走査点が所望の形状と大きさを有するように、様々な収差を補
正する必要がある。
【０００４】 光学走査機器用の対物レンズは、小型で軽量でなけらばならず、その片方また
は両方の表面が非球状をしている単一のレンズ素子から成っていることが好まし
い。非球状のレンズ表面とは、基本的な形状は規則的で、例えば球状や平面であ
るが、実際には球面収差の補正が必要な程度にわずかに規則的な形状から偏差し
ている。例えばＤＶＤやＤＶＤ−ＲＡＭ等の消費者製品にこの走査機器を用いる
ため、合成材料から成るレンズ素子がこれらの装置の対物レンズに好ましい。合
成材料によるレンズ素子は、ガラスレンズ素子よりも安価であり、その上、より
軽量である。こうした合成材料の問題点は、公称温度では球面収差を生じないよ
うに形成されているにもかかわらず、温度変化とともに球面収差を示すことであ
る。
【０００５】 米国特許第５，４７４，５３７号には、光学記録担体用の走査機器について、
対物レンズも含むレンズ系のコリメータレンズを、非平行の発散ビームを対物レ
ンズに送るレンズに取りかえることによって、温度変化による球面収差を減少さ
せる方法が開示されている。このレンズは、捕捉レンズと呼ばれる。しかし、米
国特許第５，４７４，５３７号に開示されている解決方法は、静止のコリメータ
レンズとは対照的に、記録担体に対して素早く移動ができるように対物レンズを
可動スライドに載置した走査機器や装置において使用できない。さらに、対物レ
ンズには平行なビームが照射されていないため、自由作動距離が減少し、これが
実用の際の弱点となる。対物レンズの自由作動距離とは、像面、つまり記録担体
の情報面等と、該像面に最も近接しているレンズの表面との間の距離をいう。
【０００６】 ［発明の開示］ 本発明の目的は、温度変化による球面収差を防ぐ新規な方法を提供することで
ある。また、本明細書の冒頭部分で述べたレンズ系において、かかる問題点を解
決するレンズ系を提供することである。本発明によるレンズ系は、コリメータレ
ンズが合成材料から成る正のレンズ素子とガラスから成る負のレンズ素子とから
構成され、正のレンズ素子の度の絶対値が負のレンズ素子の度の絶対値よりも大
きいことを特徴とする。
【０００７】 公称または設計温度において、コリメータレンズは対物レンズが常に平行なビ
ームによって照射されることを可能にしている。温度が高くなると、屈折率ｎは
温度（Ｔ）の増加にともなって減少するため、大きい負の温度係数ｄｎ／ｄＴを
有する強い正のレンズが、ビームをわずかに発散させてしまう。その結果、対物
レンズの焦点がこのレンズから離れてしまう。この焦点オフセットのため、対物
レンズを通る光路は変化し、その一方、コリメータレンズと対物レンズの組み合
わせの倍率が変化する。どちらの変化も、球面収差の典型的な変化を生じさせる
。コリメータレンズの新しい組成のため、球面収差は互いを補償し、コリメータ
レンズと対物レンズの組み合わせが温度変化においても球面収差をほとんど生じ
ないようにする。
【０００８】 本発明の好ましい形態は、負のレンズ素子の材料が正の温度係数ｄｎ／ｄＴを
有し、該温度係数の絶対値は正のレンズ素子の負の温度係数の絶対値よりも小さ
いことを特徴とする。
【０００９】 これにより、温度変化に対してより良い補正が行われる。コリメータレンズは
、合成材料素子とガラス素子とからなるため、基本的には色消しレンズとして機
能することも可能であり、対物レンズの色収差も補正することができる。この点
から、合成材料素子の波長分散は小さいほど好ましい。
【００１０】 本発明のレンズ系は、好ましくは、正のレンズ素子の２つの屈折表面が非球状
表面であることを特徴とする。
【００１１】 このことにより、設計温度における球面収差がより良く補正される。
【００１２】 本発明のレンズ系はさらに、正のレンズ素子の材料がポリカーボネートであり
、負のレンズ素子の材料がガラスＳＦ１１であることを特徴とすることが好まし
い。
【００１３】 このガラスは、大きい屈折率ｎと比較的大きい正の温度係数ｄｎ／ｄＴを有し
、一方、合成材料であるポリカーボネート（ＰＣ）は比較的良好な光学特性を有
する。
【００１４】 本発明のレンズ系はさらに、正のレンズ素子の材料がポリメチルメタクリレー
トであり、負のレンズ素子の材料がガラスＳＦ１１であることを特徴とすること
が好ましい。
【００１５】 合成材料であるポリメチルメタクリレートは、比較的低い分散力を有し、それ
によりコリメータレンズが色消しレンズとしての機能も十分果たすことができる
。
【００１６】 本発明はまた、情報面を走査するための光学走査機器に関する。この走査機器
は、走査ビームを供給するための放射光源と、情報面上に該ビームを集めるため
の前述のレンズ系とを備える。
【００１７】 本発明はまた、光学記録担体の情報面に対して情報の読取り及び／または書込
みを行う装置に関する。この装置は、該情報面上に走査点を形成するための光学
走査機器と、該情報面からの放射光を複数の電気信号に変換する放射光感受検出
システムと、該走査点と情報面とを相互相対的に移動する手段とを備える。この
装置の備える光学走査機器は、前述の光学走査機器であることを特徴とする。
【００１８】 上述の開示は、本発明の特徴を分かり易くするためのものであり、以下に続く
本発明の好ましい実施態様についての詳細な説明及び添付の図面から、本発明の
更なる理解が得られるであろう。
【００１９】 ［発明の好ましい実施の形態］ 図１は、円形のディスク型記録担体１の一部を示す半径方向の断面図である。
この記録担体は、透明層２とその一方に情報層３を有する。情報層３の透明層２
から離れた側面は、保護被膜４によって周囲環境から保護されている。走査機器
に対向する透明層２の側面５は、入口面と称される。透明層２は、この記録担体
の基板として機能し、情報層３に対して機械的支持を供給する。あるいは、透明
層２は情報層３の保護層としてのみ機能し、機械的支持は情報層３の反対側の層
によって供給されるようにしてもよい。例えば、保護被膜４によって、または情
報層を２つ有する記録担体の場合は第２の情報層及び情報層３の上に形成された
透明層とによって、機械的支持を供給してもよい。情報は、記録担体の情報層３
上の、光学的に検知可能な領域に供給される。この領域は、図示はしないが、平
行、同心的、またはらせん状トラックとして配置されており、図１の断面図にお
ける面に対して垂直である。この領域は、例えば、ピットの形態、即ち、反射係
数の領域又は周囲とは異なる磁化方向若しくはこれら二つの組み合わせの形態で
もよい。
【００２０】 走査機器は、走査ビームである発散放射ビーム７を出射する放射源６（例えば
、半導体レーザ）を有する。この放射ビームは、ビームスプリッタ８（例えば、
半透明鏡）によって、レンズ系に向けて反射する。このレンズ系は、線図で示す
コリメータレンズ９と、対物レンズ１０とを有する。コリメータレンズ９は、発
散放射ビーム７を平行ビーム１４に変換する。光軸１５を有する対物レンズ１０
は、平行ビーム１４を収束ビーム１７に変換し、このビームを情報層３上の放射
点１８（走査点）に集める。対物レンズ１０は、図中、単一のレンズ素子として
示されているが、複数の素子を有してもよく、更に、透過又は反射において動作
するホログラムを有していてもよい。コリメータレンズ９を用いることにより、
対象物、放射源６の出射表面、画像、走査点１８は、無限に結合され、対物レン
ズ１０は平行なビームを受光する。
【００２１】 情報の書込み又は読取りの間、記録担体は、モータ２７によって駆動された軸
２８を介して回動され、情報トラックが走査点１８によって走査される。図１の
面に垂直な方向の記録担体に対して走査点１８を移動することにより、全ての同
心状のトラックまたはらせん状のトラックを走査できる。前述の動きは、少なく
とも対物レンズを有する走査機器またはその一部を、前述の方向に可動のスライ
ド上に設けることによって実現できる。情報の読取りを行う間、情報層３によっ
て反射された収束ビーム１７の放射光を、一続きの情報領域に保存されている情
報を用いて変調する。この反射された放射光は、収束ビーム１７の光路に沿って
戻る反射ビーム２０を形成する。対物レンズ１０及びコリメータレンズ９は、対
物レンズ１０及びコリメータレンズ９は、変調された発散ビームを収束反射ビー
ム２１に変換し、ビームスプリッタ８は、反射ビーム２１の一部分を放射光感受
検出システムに供給する。この検出システムは、上記ビームの放射光を一つ以上
の電気信号に変換する。これらの信号の片方は、情報面から読み取った情報を表
す情報信号２３である。もう片方の信号は、情報層３に対する焦点１８の軸偏差
を表すフォーカスエラー信号２４である。このフォーカスエラー信号２４は、様
々な公知の方法で生成することができ、焦点制御回路２５への入力信号として利
用される。この焦点制御回路２５は、対物レンズ１０の軸アクチュエータ（図示
せず）を駆動し、焦点１８の軸位置が情報層３の面と一致するようにする。検出
システムによって供給されるもうひとつの信号は、トラッキングエラー信号であ
り、走査点の中心とその時読まれた情報トラックの中心線との間に起こりうる偏
差を表す。個の信号も、様々な公知の方法で生成され、放射制御回路（図示せず
）の入力信号として使用される。この放射制御回路は、走査点１８の中心が読ま
れたトラックの中心点と一致するように、放射アクチュエータを駆動する。
【００２２】 情報層３上に情報を書込む場合は、放射源から出射されたビーム７を、書込ま
れる情報信号で変調する。この変調は、ビーム７の光路に設置された個別変調器
によって行われる。例えば、書込まれる情報信号、または書込まれる情報信号で
の放射源からの直接駆動によって駆動される音響光学変調器などによって行われ
る。また、情報が書込まれる場合、検出システム２２は、フォーカスエラー信号
及びトラッキングエラー信号を供給することができる。ここで、情報層３から読
み出される情報信号は、記録担体に予め記録されており、実際の情報書込みに使
用されたアドレス等のデータについての情報を含む。
【００２３】 対物レンズ１０は、ガラス製のレンズと比較して、価格及び重量の点で有利で
あるため、合成材料で形成されることが好ましい。更に、対物レンズ１０は、好
ましくは２つの非球状屈折面を有し、記録担体の透明層２によって発生した球面
収差が、走査ビームは層内では収束ビームであるため、補正されるように設計さ
れている。合成材料による対物レンズは、例えば、成形処理によって製造され、
比較的簡易な方法で非球状表面が備えられる。レンズの成形の際は、所望のレン
ズ表面のネガである内表面を有するダイを使用する。これらのレンズの種類とし
て公知のものは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネー
ト（ＰＣ）がある。合成材料での非球状表面の形成は、ガラスレンズ素子の作成
には必要な面倒な研磨作業が省略できる点で有用である。
【００２４】 しかし、合成対物レンズは、温度変化に過敏である。特に、温度変化に伴う合
成材料の屈折率の変化は、レンズの光特性に変化を生じる。更に、温度変化は、
レンズの形状をも変化させてしまう場合もある。同じ温度変化においては、屈折
率の変化の方が、形状の変化よりも、光特性に大きな影響を及ぼす。温度変化は
、主に球面収差に変化を生じる。公称温度または設計温度では球面収差を持たな
いように形成されている合成材料から成る対物レンズは、この公称温度から外れ
た温度ではやはり球面収差を有することになる。この収差の程度は、温度の偏差
の程度によって変わる。球面収差の変化は、特に、例えばＮＡ＝０．６のような
、大きい開口数を持つ凸レンズに起こる。このような大きい開口数は、ＤＶＤな
どの高い情報密度を有する光学記録担体を読取る際に必要である。
【００２５】 対物レンズの球面収差の温度変化による変化を補償するために、本発明ではコ
リメータレンズを使用する。コリメータレンズは、合成材料から成る強い正のレ
ンズ素子とガラスからなる負のレンズ素子とから形成される。図２は、本発明に
よるレンズ系の第１実施例を示す。図中、コリメータレンズを再び符号９で示し
、対物レンズを符号１０で示す。この図においても、記録担体の透明層２及び情
報層３を示す。符号３０は、放射源６の放射光出射表面の軸位置を示す。対物レ
ンズの対象主点Ｐ、画像主点Ｐ‘、対象焦点Ｆ、画像焦点Ｆ’もそれぞれ図示さ
れている。符号３１は正の合成レンズ素子を示し、符号３２は負のガラスレンズ
素子を示す。これらのレンズ素子は、設計温度において光源からのビームを協働
して平行ビームに変換する働きを有する。
【００２６】 複合コリメータレンズは、以下のように動作する。大きい負の温度係数ｄｎ／
ｄＴを有する強い正のレンズ素子３１は、例えば、温度が上昇すると、ビーム１
４をわずかに発散させる。これは、屈折率ｎが小さくなるからである。その結果
、ビーム１７の焦点が対物レンズ１０よりも遠く離れてしまうことになる。この
焦点の移動は、２つの影響を及ぼす。
【００２７】 まず、対物レンズを通る光りの光路が変化する。そして、その温度変化の結果
やはり変化した合成材料からなる対物レンズの屈折率のため、このレンズの球面
収差が変化する。屈折率の低下により、正の球面収差が生じ、ビームの境界光線
が、近軸焦点よりも対物レンズから更に離れた点において、光軸１５と交差する
。この近軸焦点とは、光軸に接近して延びる近軸光線と光軸とが交差する点のこ
とである。コリメータレンズ９と対物レンズ１０から出るビーム１７の、屈折率
の変化によって生じる波面変化（ΔＷｃ）は、非常に良い近似値で以下の式によ
って求められる。
【００２８】 ΔＷｃ＝Δｎ．（Ｄ−ｄ） （１） 式中、Ｄは境界光線の幾何学的光路長を、ｄは軸光線の光路長を示す。標準的
な対物レンズについては、値Ｄ−ｄは負であり、これは焦点外れを定義する第二
次の項と、球面収差を定義する第四次の項のどちらにも言えることである。
【００２９】 第２番目に、焦点のオフセットは、コリメータレンズと対物レンズの組み合わ
せ倍率が変わるという影響をもたらす。対物レンズは、顕著に大きい像フィール
ドを有するのでアッベ正弦条件に準じていなければならないため、近軸領域外で
はハーシェル条件を満たすことができない。このハーシェル条件（「Ｐｈｉｌ．
Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｙ．Ｓｏｃ．１１１、１８２１年刊」第２２６頁にＨｅｒｓｃ
ｈｅｌ氏によって記載）によって、倍率が変化しても画像が鮮明となる。しかし
、ハーシェル条件による対物レンズは、光学記録担体用の走査機器で使用するに
は、像フィールドが小さすぎる。このため、倍率の変化が、球面収差になり、下
記の式で表される波長変化ΔＷsfとなる。
【００３０】 ΔＷsf = -2Δz’.sin2(α’/2)[1-(sin(α/2)/sin(α’/2))2 ] （２） [(α/2)/(α’/2)2] 式中、α、α’は物体空間及び像空間の境界光線がそれぞれ光軸へ延びる角度
を示す。アッベ正弦条件によると、これらの角度は以下の式で表される関係にあ
る。
【００３１】 sinα = β’.sinα’ （３） 式中、β’は、コリメータレンズと対物レンズを組み合わせた横倍率を示す。
【００３２】 コリメータレンズの特性により、２つの正と負の球面収差の変化は互いに補償
し合うため、コリメータレンズと対物レンズの組み合わせは、温度変化に対して
ほとんど収差変化を生じない。
【００３３】 図２に示す実施例において、正のレンズ素子３１はＰＭＭＡから成り、負のレ
ンズ素子３２は、Ｓｃｈｏｔｔ社の光学ガラスカタログに掲載のＳＦ１１という
名称で知られる高屈折フリントガラスから成る。対物レンズはＰＭＭＡから成る
。コリメータレンズの物体焦点は２２．０ｍｍであり、対物レンズの像焦点は３
．３ｍｍである。レンズ素子の大きさ及び間隔を示すために、５ｍｍの尺度を図
に示す。
【００３４】 図２の実施例について、−３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは
＋９．６ｍλであり、＋３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは−１
１．０ｍλである。比較対象として、図３に、ＰＭＭＡから成る単一のコリメー
タレンズ４０とＰＭＭＡから成る対物レンズ１０とによって構成されるレンズ系
を示す。このレンズ系では、温度変化についての補償は十分に行われる。対物レ
ンズの像焦点はここでも３．３ｍｍであり、コリメータレンズの物体焦点は２２
．０ｍｍである。５ｍｍのスケールを比較すれば明らかであるように、図３の尺
度は図２の尺度とはわずかに異なっている。図３に示す実施例について、−３０
度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは＋２６ｍλであり、＋３０度の温
度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは−３３ｍλである。これらの収差変化は
、図２に示すレンズ系においての収差変化よりかなり大きい。
【００３５】 図２に示す実施例、及び、以下に説明する実施例において、ガラスＳＦ１１は
負のレンズ素子の材料として選択されている。このガラスに代わって、別のガラ
スを選択してもよい。しかし、可能な限り大きい正の温度係数ｄｎ／ｄＴを有す
るガラス材料ほど、最良の補償を可能にする。実際に、大きい負の温度係数ｄｎ
／ｄＴを有する正の合成レンズ素子３１のみでなく、負のガラスレンズ素子も、
対物レンズ１０の温度補償に貢献する。高い正の温度係数ｄｎ／ｄＴ値を有する
ガラスには、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ社製のＳＦ６やＳＦ１１などの高屈折フリン
トガラスがある。
【００３６】 図４は、本発明によるレンズ系の別の実施の形態を示す。この実施例は、正の
合成レンズ素子３５がＰＭＭＡではなくＰＣから成る点で図２のレンズ系とは異
なる。本実施例については、−３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤ
は＋１１．４ｍλであり、＋３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは
−１４．３ｍλである。これらの球面収差変化は、図２におけるレンズ系と大き
く異なるものではない。
【００３７】 図４のレンズ系は、波長変化による焦点オフセットに対して、図２に示すレン
ズ系よりも感度が高い。波長変化は、放射光源としてのダイオードレーザーを用
いて説明する走査機器において、このレーザーの温度変化と共に起こる。焦点オ
フセットは主に、可能な限り小型で軽量に形成されている単一の対物レンズが波
長変化に対応して補正されない結果、起こるものである。この波長依存性を軽減
するために、本発明のコリメータレンズは合成材料によるレンズ素子とガラスレ
ンズ素子とを備える。このコリメータレンズの組み合わせは、合成材料によるレ
ンズ素子が小さい波長、発散係数ｄｎ／ｄλを有する場合は、色消し機能を果た
す。大きい温度係数ｄｎ／ｄＴと小さい波長発散係数ｄｎ／ｄλとの両方を有す
る材料としては、ＰＭＭＡ等がある。ＰＣは温度係数ｄｎ／ｄＴだけでなく、波
長発散係数ｄｎ／ｄλも大きいので、波長変化についても補償が必要な場合のレ
ンズ系においてはＰＭＭＡほど好ましくない。このことは、ＰＣから成るレンズ
素子３５を備える図４に示すレンズ系において、波長変化による焦点オフセット
ｄｚ／ｄλが、コリメータレンズと対物レンズの組み合わせについては２５０ｎ
ｍ／ｎｍであり、コリメータレンズと対物レンズと記録担体の透明層２との組み
合わせについては２３０ｎｍ／ｎｍである。ちなみに、図２に示すＰＭＭＡレン
ズ素子３１についての対応する値は、１０５ｎｍ／ｎｍと１２５ｎｍ／ｎｍであ
る。したがって、図２のレンズ系の方が、好ましい実施の形態ということになる
。図３のレンズ系は、波長変化が全くないか小さいかで、温度変化が大きすぎな
い場合にのみ使用可能である。
【００３８】 対象面から情報層３の面までの異なる面を符号５０乃至５８で示した図２の好
ましい実施の形態において、パラメータは、面の軸曲率Ｃと、面間の軸距離ｄｉ
と、面領域におけるビームの直径Ｄｉと、屈折率ｎとを含む。これらのパラメー
タの値は以下の通りである。
【００３９】 Ｎｏ． ｄｉ（ｍｍ） Ｃ（ｍｍ−１） ｎ Ｄｉ（ｍｍ） 50 .0010 .00000000 1.000000 5.0000 51 27.7839 .14720521 1.000000 5.0000 52 2.0000 -.09305027 1.489314 5.0000 53 1.1000 .00000000 1.000000 5.0000 54 1.6000 .12889800 1.776660 4.0000 55 5.0000 .49638564 1.000000 4.0000 56 2.9260 -.23528084 1.488510 3.0000 57 1.3500 .00000000 1.000000 5.0000 58 .600 .00000000 1.580570 5.0000 このレンズ系の形状距離は４２．３６０８６ｍｍであり、対物レンズの焦点距
離は３．３ｍｍであり、コリメータレンズの焦点距離は２２．０ｍｍである。
【００４０】 このレンズ系は、４つの非球状表面５１、５２、５５、５６を有し、これらは
以下の式によって表される。
【００４１】 Ｚ＝Σａ２ｉ．Ｙ２ｉ 式中、Ｙは非球状表面の一点と光軸との間の距離を示し、Ｚは該一点の光軸上
の投影点と、光軸の非球状面との交叉点との間の距離を示し、ａ２ｉは非球状係
数を示す。これらの係数の、それぞれの非球状表面に対する値は以下の通りであ
る。
【００４２】 表面５０ 表面５１ ａ2= .73602605E-01 ａ2= -.46525135E-01 ａ4= .16476267E-03 ａ4= .54654947E-03 ａ6= -.36851582E-05 ａ6= -.18450681E-04 ａ8= -.16673246E-05 ａ8= -.11894212E-05 表面５５ 表面５６ ａ2= .24818782E-00 ａ2= -.11764042E-00 ａ4= .53402346E-02 ａ4= .16022656E-01 ａ6= .96736058E-03 ａ6= .14144176E-01 ａ8= -.70966426E-03 ａ8= -.16953307E-01 ａ10= .53389531E-03 ａ10= .69994014E-02 ａ12= -.20281129E-03 ａ8= -.10576552E-02 ａ14= .36004705E-04 ａ16= -.24642647E-05 図５は、本発明によるレンズ系の別の実施の形態を示す。このレンズ系におい
て、コリメータレンズは、ＰＭＭＡから成る正の合成材料レンズ素子３７とＳＦ
１１から成る負のガラス素子３８とから構成され、温度変化に対して非常に強い
補正力を有する。−３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは４．５ｍ
λであり、＋３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは−１０．３ｍλ
である。しかし、このレンズ系において、コリメータレンズと対物レンズとの組
み合わせでのｄｚ／ｄλは１５５ｎｍ／ｎｍであり、コリメータレンズと対物レ
ンズと記録担体の透明層２との組み合わせでのｄｚ／ｄλは１３５ｎｍ／ｎｍで
ある。したがって、図５に示すレンズ系については、図２に示すレンズ系よりも
、波長変化の補正がわずかに劣る。また、図５に示すレンズ系において、コリメ
ータレンズは焦点距離２２．０ｍｍを有し、対物レンズの焦点距離は３．３ｍｍ
である。
【００４３】 図６は、本発明のレンズ系の更に別の実施の形態を示す。本実施例は、正の合
成材料素子４５と負のガラス素子４６とが位置的に入れ替わっている点で、既出
の実施例とは異なっている。このレンズ系は、図２、４、５に示すレンズ系と比
較して小型であるが、温度及び波長変化に対する補正の点でわずかに劣る。図６
に示すレンズ系については、−３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤ
は＋１２．９ｍλであり、＋３０度の温度において、球面収差の変化ΔＯＰＤは
−１６．３ｍλである。さらに、コリメータレンズと対物レンズとの組み合わせ
でのｄｚ／ｄλは１７５ｎｍ／ｎｍであり、コリメータレンズと対物レンズと記
録担体の透明層２との組み合わせでのｄｚ／ｄλは１５５ｎｍ／ｎｍである。
【００４４】 上述したレンズ系の実施の形態において、対物レンズは単一のレンズ素子から
なる。このようなレンズ系は、最大０．６の像開口が０．６であり、音声ＣＤよ
りもはるかに高い情報密度を有するＤＶＤ等の光学記録担体に対して読取りを行
う際に適している。光学記録担体上にデジタル画像信号等を記録するために情報
密度をさらに高くする場合、このレンズ系の開口数ＮＡを０．８５くらいにまで
上げる必要がある。対物レンズのコストを高くし過ぎることも、像フィールドを
小さくし過ぎることもなく開口数ＮＡを増加する方法としては、実際の対物レン
ズ素子と記録担体との間に平凸レンズ素子を設ける方法が考えられる。この平凸
レンズ素子は、固体浸漬レンズまたはスライダレンズとも呼ばれ、記録担体から
非常に短い距離に設置することができるが、３００μｍくらいの少し離れた距離
に設置することもできる。それにより、対物系の収束作用が実際の対物レンズ素
子と平凸レンズ素子とに広がる。平凸レンズ素子は、放射ビームにほとんど収差
を生じさせることがない点で、有益である。
【００４５】 本発明は、複合対物レンズ、つまり正の合成レンズ素子と負のガラスレンズ素
子とから成る対物レンズを備えたレンズ系にも適用可能である。図７は、このよ
うな複合対物レンズ６０及びこのレンズを通る光路の拡大図である。図中、対物
レンズ素子は符号６１で示し、平凸レンズは符号６２で示す。対物レンズ素子６
１は、非球状表面を有する平凸レンズとしてもよいが、図７に示すように、非球
状凸表面６４と非球状凹表面６５を備えるのが好ましい。対物レンズ素子６１は
、平凸レンズ素子６２と透明層２とによって生じた球面収差が補償され、焦点ま
たは走査点に近い走査ビームに球面収差の影響がないようにするための公知の方
法により形成される。平凸レンズ素子６２の凸面６６もまた、非球状であること
が好ましい。これにより、収差補正は、複数のレンズ表面によって確実にされ、
より正確かつ簡易な補正が可能となる。平凸スライダレンズ素子を備えた対物レ
ンズについては、欧州特許第０７２７７７７号に、このような対物レンズを備え
た走査機器の詳細な開示がある。
【００４６】 光学記録担体に対して情報の読取り及び／または書込みを行う装置での使用に
ついて説明してきたが、本発明はこうした使用に限定されるものではない。本発
明は、高解像での走査を微細な走査点によって行ういかなる場合においても適用
可能である。例としては、非常に高解像度を持つ走査光学顕微鏡や、様々に利用
される高解像の光学検査装置などがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、光学走査機器を備えた光学記録担体に対して読取り及び／または書込
みを行う装置の実施例を示す概略線図である。
【図２】 図２は、この装置及び走査機器のための本発明によるレンズシステムの第１実
施例である。
【図３】 図３は、本発明に従った構成を持たないレンズシステムを示す。
【図４】 図４は、本発明によるレンズシステムの第２実施例を示す。
【図５】 図５は、本発明によるレンズシステムの第３実施例を示す。
【図６】 図６は、本発明によるレンズシステムの第４実施例を示す。
【図７】 図７は、本発明によるレンズシステムで使用される複合対物レンズを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 LA25 NA08 PA01 PA02 PA03 PA17 PB01 PB02 PB03 QA02 QA06 QA07 QA14 QA22 QA25 QA34 QA38 QA41 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA42 UA01 5D119 AA36 JA02 JA44 JA49

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 像面の回折制限放射点において点状放射源の像形成を行うレ
    ンズ系において、 コリメータレンズと対物レンズを備え、 前記コリメータレンズは、合成材料からなる正のレンズ素子と、ガラスからな
    る負のレンズ素子とを含み、正のレンズ素子の度の絶対値が負のレンズ素子の度
    の絶対値よりも大きいことを特徴とするレンズ系。
  2. 【請求項２】 前記負のレンズ素子の材料は、正の温度係数ｄｎ／ｄＴを有
    し、その絶対値は正のレンズ素子の負の温度係数の絶対値よりも小さく、該温度
    係数において、ｎは対応するレンズ素子の材料の屈折率を示し、Ｔは温度を示す
    ことを特徴とする請求項１記載のレンズ系。
  3. 【請求項３】 前記正のレンズ素子の２つの屈折表面は、非球状表面である
    ことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ系。
  4. 【請求項４】 前記正のレンズ素子の材料はポリカーボネートであり、前記
    負のレンズ素子の材料はガラスＳＦ１１であることを特徴とする請求項１または
    ３記載のレンズ系。
  5. 【請求項５】 前記正のレンズ素子の材料はポリメチルメタクリレートであ
    り、前記負のレンズ素子の材料はガラスＳＦ１１であることを特徴とする請求項
    １乃至３のいずれかに記載のレンズ系。
  6. 【請求項６】 前記対物レンズは、正の凹凸レンズ素子と、平ら凸レンズの
    形で像側に設けられる補助素子とから構成されることを特徴とする請求項１乃至
    ５のいずれかに記載のレンズ系。
  7. 【請求項７】 情報面を走査し、走査ビームを供給する放射源と、該走査ビ
    ームを該情報面上の走査点へ集めるレンズ系とを備える光学走査機器において、
    該レンズ系は請求項１乃至６のいずれかに記載のレンズ系であることを特徴とす
    る光学走査機器。
  8. 【請求項８】 光学記録担体の情報面における情報の読取り及び／または書
    込みを行い、 情報面上に走査点を形成する光学走査機器と、 情報面からの放射光を複数の電気信号に変換する放射光感受検出システムと、 前記走査点と情報面を互いに対して移動させる手段とを備える装置において、 前記光学走査機器は、請求項７記載の光学走査機器であることを特徴とする装
    置。
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