JPH05196896A - 集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、中心ビ−ムスポット及びサ
イドローブ強度を低減できる集光光学系を提供すること
にある。 【構成】この発明の集光素子10は、表面10ｆ (または裏
面10ｒ) の一部に、自身に入射される光が通過する光路
長を変化させることで、少なくとも３領域に波面分割で
きる突出部10ｂを有している。即ち、上記集光素子10
は、上記突出部10ｂに対して相対的に凹部となる領域10
ａ，10ｃ及び上記突出部10ｂによって、３領域構造アポ
ダイザを形成する。この集光素子10を通過された光は、
それぞれの領域に応じて集束され、或いは、位相が反転
されて、所望の位置に配置される結像面上に結像され
る。この場合、結像された光のビ−ムスポットは、十分
に集束される。また、上記ビ−ムスポットの周辺に生じ
るサイドロ−ブは、十分に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、集束光を用いて情報
を記憶または再生する装置或いは微小物体を光学的に拡
大する装置などに組込まれる集光光学系に係り、特に、
例えば、光ファイリングシステムに利用され、記録媒体
としての光ディスクに集束光を照射するための光学ヘッ
ド装置或いは光学式顕微鏡等に利用される集光装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置では、記録媒体である光
ディスクの記録面に照射される集束光ビ−ムによって、
光ディスクに既に記録されている情報が再生されるとと
もに、光ディスクに対して新たに情報が記録され、或い
は、光ディスクから情報が消去される。ところで、今
日、記録すべき情報の増大によって、光ディスクに対す
る記録密度を向上させることが望まれている。この場
合、光ディスク装置における記録密度を高めるために
は、光ディスク装置に利用される光ビ−ムのビ−ムスポ
ット径を小さくしなければならない。

【０００３】一方、光学式顕微鏡装置では、拡大率が大
きくなるにつれて、ビ−ムスポットの明るさが十分に得
られなくなることが知られている。この場合、照明のた
めに利用される光源装置から発生される光ビ−ムにおけ
るビ−ムスポットの光強度を増大させなければならな
い。

【０００４】ところで、上記光ディスク装置に関してビ
−ムスポットサイズを小さくするための方法として、及
び、上記光学式顕微鏡装置に関してビ−ムスポットの光
強度を高める方法として、超解像とよばれる方法が既に
提案されている。

【０００５】この超解像とよばれる方法としては、開口
部即ちレンズ等において光ビ−ムが通過できる領域の中
心部分を遮光する方法 (M. Born and E. Wolf: Princip
lesof Optics = 光学の原理, Pergamon Press Ltd. Oxf
ord, 1975) 、及び、光ビ−ムを同心円状に２分割し、
それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位相を１８０°シ
フトする方法 (J.E.wilkins, Jr.: J. Oct. Soc. Am.,
40 (1950) 22) などが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記超
解像とよばれる方法が利用された場合には、集束された
光ビ−ムのビ−ムスポットサイズが小さくなるにつれ
て、中心ビ−ムスポットにおけるピーク強度が大幅に低
下するとともに、中心ビ−ムスポットの周辺に副次的に
発生するサイドロ−ブの強度が増大することが知られて
いる。

【０００７】上記ピーク強度が低下する場合、例えば、
光ディスク装置では、光ディスクに情報を記録するため
に利用される光源の出力が増大されなければならない。
このことは、上記光ディスク装置における排熱及び装置
の小形化等に関して２次的問題を引起こす問題がある。
また、光学式顕微鏡では、被観測物の像 (目視観察用虚
像を含む) が暗くなることから、十分な観測ができなく
なる問題がある。その一方で、上記サイドロ−ブの強度
が増大した場合には、上記光ディスクに記録されている
情報を再生する際に、隣接するトラックからのクロスト
−ク信号が混入する問題がある。また、光学式顕微鏡で
は、上記拡大率が向上する反面、被測定物の像 (目視観
察用虚像を含む) のコントラストが大幅に低減してしま
う問題がある。

【０００８】この発明は、上記超解像集光光学系におい
て、十分に小さなビ−ムスポットであって、十分な光強
度を有する中心ビ−ムスポットを形成できるとともに、
集束ビ−ムスポットの周囲に生じるサイドロ−ブの強度
を十分に少なくできる集光素子を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、入射された光を波面分割する
ための少なくとも３つの光分割領域を有し、それぞれの
領域に入射される光に対し、互いに隣接する領域毎に異
なる光学特性を与える集光装置を提供するものである。
また、この発明によれば、入射された光を波面分割する
ための少なくとも３つの光分割領域を有し、それぞれの
領域に入射される光に対し、互いに隣接する領域毎に、
それぞれの光の位相を概ねπ＋２ｎπ [ｒａｄ] ずつ転
移させる集光装置が提供される。またさらに、入射され
た光を波面分割するための少なくとも３つの光分割領域
を有し、それぞれの領域に入射される光に対し、互いに
隣接する領域毎に光強度を変化させる集光装置が提供さ
れる。

【００１０】

【作用】この発明の集光装置によれば、入射された光ビ
−ムは、少なくとも３つの領域に波面分割される。この
３つの領域に分割された光ビ−ムの少なくとも２つの領
域を通過された光ビ−ムは、それぞれ、実質的に同一の
光量に規定されるとともに、互いに位相がπ＋２ｎπ
[ｒａｄ] ずつ転移される。

【００１１】従って、互いに位相が反転された関係にあ
って、実質的に等しい光量を有する２つの光ビ−ムが互
いに干渉することから、中心ビ−ムスポットにおける光
量が十分に確保されるとともに、サイドロ−ブが打消さ
れる。

【００１２】また、集光装置の光分割領域を所望の形状
に規定することで、集光装置が組込まれる様々な装置に
最適な形状及び光強度を有する光ビ−ムを提供できる。

【００１３】

【実施例】図１には、この発明の一実施例である集光素
子が示されている。

【００１４】集光素子10は、透明アクリル、透明ポリカ
−ボネ−ト或いは透明ＡＢＳ樹脂等のプラスチック、ま
たは、ガラス等の透明な (光ビ−ムを十分に通過させる
ことのできる) 材質によって形成されている。この集光
素子10は、表面10ｆ或いは裏面10ｒの少なくともいずれ
かの面に形成されている、微少な凹凸10ａ、10ｂ及び10
ｃを有している。即ち、集光素子10は、実質的に同心円
状に形成された２つの境界円によって規定される環状凸
領域10ｂ、この環状凸領域10ｂの内側に規定される円状
凹領域10ｃ、及び、上記環状凸領域10ｂの外側に規定さ
れる周辺凹領域 (即ち、上記表面10ｆ或いは裏面10ｒ自
身) 10ａとして区分されている３つの光ビ−ム透過領域
を有している。尚、上記円状凹領域10ｃの表面と上記周
辺凹領域10ａの表面とは、実質的に同一の高さを有し、
且つ、この表面10ｃ及び10ａと上記環状凸領域10ｂの表
面とは、互いに、平行に位置されている。

【００１５】尚、一般に、上記環状凸領域10ｂは、集光
素子10の基となる平行平板本体 (符号なし) に対して、
所望の面積及び厚さを有する凸状部をモ−ルド転写法に
よって直接転写 (モ−ルド) することで形成される。ま
た、２Ｐ法を利用したレプリカ形成法、或いは、切削に
よっても形成可能である。さらに、後述する図４に示さ
れているように、局所的に位相を変化させることのでき
る光学多層膜或いはイオン置換による屈折率変化によっ
て、位相変化或いは屈折率変化層50ｂを形成してもよ
い。

【００１６】集光素子10は、例えば、図１に示されてい
るＺ軸に沿って裏面10ｒから表面10ｆにレ−ザビ−ムが
入射された場合には、このレ−ザビ−ムを上記周辺凹領
域10ａ、上記環状凸領域10ｂ及び円状凹領域10ｃの３領
域に対応した特性を有する３つの波面に分割できる。即
ち、集光素子10を通過された上記レ−ザビ−ムは、実質
的に等しい光路長を有する周辺凹領域10ａ及び円状凹領
域10ｃを通過された第一及び第三の光ビ−ムと上記周辺
凹領域10ａ及び円状凹領域10ｃよりも長い光路長を有す
る環状凸領域10ｂを通過された第二の光ビ−ムとに分割
される。

【００１７】この場合、上記周辺凹領域10ａ及び円状凹
領域10ｃと、上記環状凸領域10ｂとの間の距離即ち上記
環状凸領域10ｂが突出される量を最適化することで、上
記第一のレ−ザビ−ムと上記第二のレ−ザビ−ムとの位
相をπ (＋２ｎπ) (但し、ｎは整数) [ｒａｄ＝ラジ
アン] だけシフト可能である。また、同様に、上記第二
のレ−ザビ−ムと上記第三のレ−ザビ−ムとの位相をπ
(＋２ｍπ) (但し、ｍは整数，ｎ＝ｍも存在する)
[ｒａｄ] だけシフト可能である。従って、上記第一の
レ−ザビ−ムと上記第三のレ−ザビ−ムとの位相差は、
２ｌπ [ｒａｄ](但し、ｌは整数，ｌ＝ｎ＝ｍも存在す
る) となる。尚、上記環状凸領域10ｂと実質的に同一の
突出量を有する円状、或いは、環状凸領域を上記円状凹
領域10ｃの内側に形成することで、互いに、隣接する領
域毎に分割されたレ−ザビ−ムに対して、順次πずつ異
なる位相差を与えることが可能となる。

【００１８】ここで、上記環状凸領域10ｂと上記円状凹
領域10ｃとを通過された上記第二及び第三のレ−ザビ−
ムが互いに等しい光量を有するように、上記環状凸領域
10ｂと上記円状凹領域10ｃとの面積を規定することで、
集束されたレ−ザの中心ビ−ムスポットの周辺部に発生
されるサイドロ−ブを打ち消すことが可能である。

【００１９】図２には、図１で説明した集光素子が利用
されている装置の一例として、光ディスク装置に組込ま
れ、光ディスクに対して情報を記録し、或いは、光ディ
スクから情報を再生するための光学ヘッド装置が示され
ている。

【００２０】光学ヘッド装置２は、断面ビ−ム形状即ち
ビ−ムスポットが楕円形であって、発散性の光即ちレ−
ザビ−ムを発生する半導体レ−ザ光源12、このレ−ザ光
源12から発生されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポットを概
ね円形に補正するとともに、上記レ−ザビ−ムを記録媒
体即ち光ディスク22に向かって導き、さらに、上記光デ
ィスク22から反射されたレ−ザビ−ムを上記光ディスク
へ向かうレ−ザビ−ムから分離するためのビ−ムスプリ
ット面16ａを含む、偏光ビ−ムスプリッタ16、図１に説
明した集光素子10、及び、この偏光ビ−ムスプリッタ16
を介して分離されたレ−ザビ−ムを検出し、光ディスク
22に記録されている情報として再生するための電気信号
に変換する光検出器28を有している。

【００２１】また光学ヘッド装置２は、上記レ−ザ光源
12と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に、上記発散性
のレ−ザビ−ムをコリメ−トするコリメ−トレンズ14
を、上記偏光ビ−ムスプリッタ16と上記光ディスク22と
の間に、送光系と検出系との間のアイソレ−ションを整
合するためのλ／４板18、及び、上記レ−ザビ−ムを上
記光ディスク22の記録面上に集束させるための対物レン
ズ20を、それぞれ、有している。

【００２２】上記光学ヘッド装置２は、さらに、上記偏
光ビ−ムスプリッタ16と上記光検出器28との間に、上記
偏光ビ−ムスプリッタ16を介して分離されたレ−ザビ−
ムを上記光検出器28の検出面上に集束させるための集束
レンズ24、及び、このレ−ザビ−ムに対して、上記対物
レンズ20を通過されたレ−ザビ−ムが上記光ディスク22
上の所望の位置に所望のビ−ムスポットで集束されるよ
う、フォ−カシング及びトラッキングとよばれるビ−ム
スポット制御を可能にするための制御用レ−ザビ−ムを
発生させるためのシリンドリカルレンズ26を有してい
る。

【００２３】尚、集光素子10は、例えば、上記対物レン
ズ20と上記光ディスク22との間或いは上記レ−ザ光源12
と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に配置されてもよ
い。レ−ザ光源12から発生されたレ−ザビ−ムは、上記
コリメ−トレンズ14を介して平行ビ−ムに変換され、偏
光ビ−ムスプリッタ16を介してビ−ムスポットが概ね円
形に補正されて、集光素子10へ入射される。この集光素
子10へ入射されたレ−ザビ−ムは、図１によって既に説
明したように、上記周辺凹領域10ａ及び円状凹領域10ｃ
を通過された第一及び第三の光ビ−ムと上記環状凸領域
10ｂを通過された第二の光ビ−ムとに、それぞれ、波面
分割される。

【００２４】この波面分割されたレ−ザビ−ムは、λ／
４板18を介して円偏光に変換され、対物レンズ20によっ
て集束性が与えられて、上記光ディスク22の記録面に照
射される。この光ディスク22の記録面に照射されたレ−
ザビ−ムは、光ディスク22の記録面で反射される。この
とき、光ディスク22に記録されている情報の有無に応じ
て局所的に反射率が変化される。この反射されたレ−ザ
ビ−ムは、上記対物レンズ20、λ／４板18及び集光素子
10を、順次再び、通過され、上記偏光ビ−ムスプリッタ
16に戻されるとともに、ビ−ムスプリット面16ａを介し
て、上記光検出器28に向かって反射される。

【００２５】上記ビ−ムスプリット面16ａによって反射
され、上記光検出器28に導かれたレ−ザビ−ムは、光検
出器28を介して電気信号に変換され、信号処理回路30へ
出力されて、光ディスク22に記録されている情報として
再生される。尚、上記信号処理回路30では、上記フォ−
カシング及びトラッキングとよばれるビ−ムスポット制
御のための対物レンズ制御信号も同時に発生され、この
対物レンズ制御信号に応じてレンズコイル32が付勢され
て、上記レ−ザビ−ムが上記光ディスク22上の所望の位
置に所望のビ−ムスポットで集束される。以下に、図１
に示されている集光素子によって、中心ビ−ムスポット
の周辺部に発生するサイドロ−ブの強度を低減できる原
理、及び、ビ−ムスポットにおける光強度にを増大でき
る原理について、順次、詳細に説明する。

【００２６】第一に、図１において中心領域Ａ_c が存在
しない場合、即ち、円形開口を２分割する集光素子 (超
解像用素子) に関して説明する。図１に示されている集
光素子 (以下アポダイザとする) は、アポダイゼ−ショ
ン即ち円形開口を２分割する同心円状の境界円を規定
し、中心部分のエネルギに対して、開口の内側における
振幅透過率の分布を変化させる方法を利用した集光素子
である。尚、このアポダイザの開発にあっては、２次フ
−リエ変換を用いた計算機によるシミュレ−ションの結
果と代数学的近似式を用いた１次解析の結果を利用して
説明する。計算機によるシミュレ−ションの方法として
は、第一に、焦点距離が“Ｆ”及び開口効率が“ＮＡ”
で規定される対物レンズの円形開口に外接する正方形を
２００×２００の要素に分割するとともに、各要素に対
して、ａ) 均一強度分布を有するレ−ザビ−ムと、ｂ)
中心強度がｅ^-2で規定されるビ−ムであって、ビ−ムス
ポット直径Ｗが対物レンズの開口径Ａ＝２Ｆ・ＮＡに対
して１．２５倍となるガウス分布を有するレ−ザビ−ム
とを規定している。第二に、この２つのレ−ザビ−ム
を、円形開口を２分割する同心円状の境界円の内側で、
上記各要素に割り当てた振幅値に、“０”または“−
１”をかけることによって、上記アポダイゼ−ションを
達成している。この結果得られた対物レンズ瞳上の振幅
分布を、シンプソンの公式を用いた２次元フ−リエ変換
によって求め、上記それぞれのレ−ザビ−ムにおけるビ
−ムスポット振幅分布としている。このとき、同心円状
の境界線の半径を変化させながら、ビ−ムスポット振幅
分布に関するパラメ−タ、即ち、ｃ)半値幅縮小率、ｄ)
ピ−ク効率、及び、ｅ) サイドロ−ブ強度を、それぞ
れ求めることで、以下に図６乃至図17に示されているグ
ラフを得ている。

【００２７】尚、上記半値幅縮小率、ピ−ク効率及びサ
イドロ−ブ強度は、それぞれ、ｃ)超解像或いはアポデ
ィゼ−ションを利用して得られたビ−ムスポットにおけ
る半値幅対従来からの方法で得られたビ−ムスポットに
おける半値幅、ｄ) アポディゼ−ション (ここでは、２
領域構造を有する集光素子について超解像、３領域以上
の構造を有し、集光スポット強度分布のサイドロ−ブ強
度を低減可能な集光素子をアポディゼ−ション集光素子
即ちアポダイザとする。) を利用して得られたビ−ムス
ポットにおける中心ビ−ムスポットにおける光強度対従
来からの方法で得られたビ−ムスポットにおける中心ビ
−ムスポットにおける光強度、ｅ) 超解像或いはアポデ
ィゼ−ションを利用して得られたビ−ムスポットにおけ
るサイドロ−ブ強度対超解像或いはアポディゼ−ション
を利用して得られたビ−ムスポットにおける中心ビ−ム
スポットにおける光強度として、規定されている。

【００２８】図18乃至図20には、従来から知られている
開口部の中心部分を遮光する方法及び光ビ−ムを同心円
状に２分割し、それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位
相をπ＋２ｎπ [ｒａｄ] ずつシフトする方法につい
て、この発明と同様の評価方法で評価した結果が示され
ている。

【００２９】図18乃至図19から明らかなように、従来の
方法では、半値幅縮小率を小さくするにつれて急速にピ
−ク効率が低下し、サイドロ−ブ強度が増大することが
確認されている。特に、位相変化構造が利用された場合
に、ピ−ク効率が高くなるとともに、サイドロ−ブ強度
も増大することが認められる。これらの特徴は、入射強
度を変えても類似している。他方、中心部分を遮光する
方法では、集光効率が低下し、サイドロ−ブ強度が増大
するという問題点が認められる。尚、図18及び図19は、
上記条件に基づいて得られた半値幅縮小率、ピ−ク効
率、及び、サイドロ−ブ強度を上記半値幅縮小率を基準
として書替えたものである。

【００３０】次に、超解像において集光効率が低下する
と言う欠点を緩和するために、最も集光効率が高くなる
超解像素子構造を考察する。

【００３１】図18及び図19に示されている半値幅領域と
ピ−ク効率との関係を示した近似式は、これまでに、導
かれたことがなかった。以下に、一般的な条件の元で、
最も集光効率が高くなる条件を代数学的に導く。

【００３２】超解像素子の平面構造を図20 (ａ) に示さ
れている形状に規定し、外側の振幅透過率を１、内側を
Ｔとする。但し、Ｔは｜Ｔ｜≦１の範囲の複素数をと
り、負の実数値をとる時は、位相がπ＋２ｎπ [ｒａ
ｄ] ずれていることを意味する。対物レンズへの入射光
の波長をλとし、対物レンズ瞳面上での座標と集光面上
の座標を (Ｘ，Ｙ) 及び (ｘ，ｙ) で表し、以下の数式 ｒ＝ (Ｘ² ＋Ｙ² ) ^1/2 ／Ｆ・ＮＡ ‥‥‥ (１) 及び、 γ＝ (Ｘ² ＋Ｙ² ) ^1/2 ‥‥‥ (２) を定義する。

【００３３】また、超解像素子の光学的構造を示す瞳関
数をｇ (Ｘ，Ｙ) で表す。

【００３４】この場合、規格化された集光面上のスポッ
ト振幅分布Ｇ (ｒ) は対物レンズに均一強度分布の光が
入射した時、以下の数式 (３)

【数１】 となる。

【００３５】また、以下の数式 ρ＝ＮＡγ／λ ‥‥‥ (４) を規定し、１≧ｇ (ｒ) ≧ａにおいてｇ (ｒ) ＝１、ａ
＞ｇ (ｒ) ≧０においてｇ (ｒ) ＝Ｔを用いると数式
(５)

【数２】 と変形される。

【００３６】さらに、ベッセル関数を利用して変形する
ことで、以下の数式 (６)

【数３】 が得られる。

【００３７】ここで、ピ−ク効率をηで表すと上記数式
(６) より以下の数式 η^1/2 ＝１− (１−Ｔ) ａ² ‥‥‥ (７) が求められる。

【００３８】またρの値が小さい時には、以下の数式
(A1)

【数４】 においてρの３次の項までの近似式を作り、それを上記
数式 (６) に代入することで数式 Ｇ (ρ)=π{[１− (１−Ｔ) ａ² ] − (πρ) ² [１− (１−Ｔ) ａ⁴ ]} ‥‥‥ (８) が得られる。

【００３９】ここで、半値幅縮小率をχとすると、χと
ηとを満足する方程式は、上記数式(７) 及び (９) か
ら以下の数式 η−２ {１− (１−Ｔ) ／２χ² } η^1/2 ＋Ｔ＝０ ‥‥‥ (９) が導き出される。

【００４０】従って、上記数式 (９) のη≧０における
解として数式 (10)

【数５】 が得られる。

【００４１】上記数式 (10) を用いて、Ｔ＝０及びＴ＝
−１におけるχに対するηの近似特性を図18に書き加え
た。この場合、ηの値は、僅かに低く示されているが、
上記数式 (10) は、計算機によるシミュレ−ション結果
に比較して場合であっても、概ね一致している。従っ
て、数式 (10) によれば、Ｔ＝０において、χ＝２^-1/2
の時にη＝０が満足される。このことから、Ｔ＝０で
は、χは近似的に２^-1/2以下にはならない (即ち、必ず
χは２^-1/2以上となる。) ことを示している。Ｔ＝−１
において、χが０に近づくにつれて、近似的にη＝０が
得られる。従って、Ｔ＝−１では、原理的にχ＝０まで
小さくなる。

【００４２】また、上記数式 (10) をχについて解くと
数式 (11)

【数６】 が得られる。

【００４３】この数式 (11) は、Ｔ＝−１において、最
もχの値が小さい、即ち、Ｔが−１である場合に、χ＝
一定でηが最大になることを示している。また、位相の
ずれ量がπ＋２ｎπ [ｒａｄ] 以外の場合には、シミュ
レ−ションの結果、ピ−ク効率ηは、常に、Ｔ＝−１の
場合よりも小さくなることが確認されている。

【００４４】一方、上記数式 (５) は、図18 (ａ) にお
けるビ−ムスポットの振幅分布が半径１で規定される開
口部Ｐ_o を通過した光の作る振幅分布 (図18 (ｂ) にお
けるＳ_o ) から、半径ａの開口部Ｐ_i を通過した光の作
るＳ_i を引き差ったものであることを示している。ま
た、上記数式 (７) から、ηの値が等しい場合には、Ｔ
＝０におけるａの値よりも、Ｔ＝−１におけるａの値が
小さくなることが認められる。このことから、Ｔ＝０に
対するＳ_imよりも、Ｔ＝−１におけるＳ_ipの半値幅が広
くなることが理解できる。

【００４５】以上の結果から、２領域で形成された超解
像用素子 (アポダイザ) であって、最も集光効率が高く
なる超解像用素子は、内側を通過した光と外側を通過し
た光の位相をπ＋２ｎπ [ｒａｄ] シフトできる位相変
化構造であることがわかる。尚、２領域に限らず多領域
に光を波面分割する構造を持つアポダイザを用いた時の
ビ−ムスポットの半値幅縮小率に対するピ−ク効率の上
限値を示すガイドラインは、上記数式 (10) において、
Ｔ＝−１とすることで近似的に示される。

【００４６】次に、１次サイドロ−ブ強度を減少させる
方法について説明する。

【００４７】光の波面分割数を２領域から３領域に拡張
する工夫を行うことにより相対的な１次サイドロ−ブ強
度を軽減できる。ここでは、１次サイドロ−ブを低減す
るための基本的な原理を説明したのち、ピ−ク効率の向
上も考慮に入れた最適構造について言及する。

【００４８】上記数式 (６) に、Ｔ＝−１を代入し、数
式 (A5)

【数７】 で規定される条件を適用すると、１次サイドロ−ブのピ
−ク位置近傍における振幅分布は、以下の数式 (12)

【数８】 で示される。

【００４９】ここで、ピ−ク効率ηが、η＝３３．３％
であるならば、上記ａの値は、上記数式 (７) より、ａ
＝０．４６０となる。この場合、Ｇ (ρ) はρ＝０．７
２となり、最小値をとる。

【００５０】このとき、上記数式 (12) 右辺に関する第
１項は、−０．３４１、第２項は、−０．７１５とな
る。即ち、第１項及び第２項ともに、負の値を示すこと
から、サイドロ−ブ強度が増大される場合に、相乗作用
を持つことが示されている。また、第２項の値の方が小
さいことから、上記サイドロ−ブ強度を増大させる主因
として、図18 (ａ) におけるＰ_i を通過した光によって
形成されるビ−ムスポットＳ_imが大きく寄与しているこ
とが認められる。

【００５１】尚、上記数式 (A5) は、上記数式 (A1)
を、順次展開したものであって、以下の数式 (A2), (A
3) 及び (A4)

【数９】 によって求められる。

【００５２】即ち、上記数式 (A1) とテ−ラ−展開され
たサイン関数との低次項の係数とを互いに一致させるこ
とで、上記数式 (A2) が求められる。その一方で、上記
数式(A1) をＺ＝５の近傍でマクロ−リン展開すること
で、公知のグラフより、以下の数式 (B1)

【数１０】 が求められる。

【００５３】この数式 (B1) 及び上記数式 (A1) に対す
るベッセルの微分公式を利用することで、上記数式 (A
3) が得られる。また、この数式 (A3) とサイン関数と
の低次項の係数を、互いに一致させることで、上記数式
(A4) が求められる。これらの数式 (A2), (A3) 及び
(A4) によって、上記数式 (A1) に対する上記数式 (A5)
が求められる。

【００５４】尚、上記条件のもとで、上記１次サイドロ
−ブ強度と中心ビ−ムスポット強度に対する強度比を計
算すると３４．０％となり、計算機によるシミュレ−シ
ョン結果である３４．４％とほぼ一致することが確認さ
れている。

【００５５】次に、１次サイドロ−ブ強度を低減できる
アポダイザについて説明する。

【００５６】上記アポダイザを３領域構造とするととも
に、上記数式 (12) に、正の項を付加することで、上記
１次サイドロ−ブが大幅に低減される。

【００５７】即ち、図６ (ａ) に示されているように、
各領域の振幅透過率を外側から順に１，Ａ，Ｂと規定す
る。このアポダイザに対して、均一強度分布光を入射さ
せた時のビ−ムスポット振幅分布は、上記数式 (３) か
ら、数式 (13)

【数１１】 と書き表わせる。ここで、ρ＝０．７２における近似式
は数式 (13) 及び (A5) から数式 (14)

【数１２】 と表わされる。

【００５８】一方、ｂ≦０．８の範囲では、ｂｓｉｎ
(３．９２ｂ) ≧０であるから、Ｂ−Ａ＞０とすること
で、上記数式 (12) に、正の値を持つ第１項を付加でき
る。

【００５９】次に、サイドロ−ブ強度を低減できるばか
りでなく、相対的に高いピ−ク効率を得ることのできる
３領域アポダイザについて説明する。

【００６０】上記数式 (14) から、ピ−ク効率ηに関す
る関係式として、数式 η^1/2 ＝１− (１−Ａ) ａ² ＋ (Ｂ−Ａ) ｂ² ‥‥‥ (15) が導かれる。

【００６１】また、ρが実質的に０である場合のビ−ム
スポット振幅分布は、数式 (A1) 及び (14) におけるρ
に関し、３次項までをふくむことから、以下の数式 (1
6)

【数１３】 が導かれる。従って、上記数式 (15) 及び (16) から、
数式 (17)

【数１４】 が得られる。この数式 (17) の右辺は、“１−Ａ”及び
“Ｂ−Ａ”の値の変化よりも、それぞれの４乗による変
化の影響が大である。しかも、ｂよりも大きな値を持つ
ａの値の変化に、はるかに大きく影響を受け易いことが
知られている。従って、ピ−ク効率ηの値を決定する最
も大きな要因は、ａの値にある。このことから、上記ａ
の値を小さくするには、上記数式 (15) において、固定
された所望の値を持つηに対して、Ａ＝−１を規定する
ことが好ましい。

【００６２】また、上記１次サイドロ−ブ強度を小さく
するためには、上記数式 (14) における第１項を大きな
値にする必要がある。上記数式 (13) から明らかなよう
に、上記数式 (14) の第１項は、図６ (ａ) に示されて
いる半径ｂの開口を通過した光が作るビ−ムスポット振
幅分布Ｓ_c を意味している。このｂの値が大きくなる
と、ρ＝０．７２に関連して相対的な振幅値が低下す
る。従ってＢ−Ａを大きく規定することで上記ｂを十分
に小さくすると、効率よく、上記サイドロ−ブ強度が低
減される。

【００６３】このことから、上記サイドロ−ブ強度を低
減しつつ、上記ピ−ク効率を十分に向上させるために
は、“Ａ＝−１，Ｂ＝１”の条件にしたがって、規定さ
れる位相変化構造が適している。

【００６４】尚、上記条件の下で、上記ピ−ク効率η
を、η＝３３．３％と仮定して、上記位相変化構造を有
するアポダイザにおける上記“ａ”及び“ｂ”の最適な
値を求めると、ａの値は、概ね０．７１となる (この場
合、ｂの値は、数式 (15) より概ね０．５４となる) 。
また、このとき、上記数式 (14) から、Ｇ (０．７１)
は実質的に０となる。

【００６５】以下に、２次元フ−リエ変換を用いた計算
機によるシミュレ−ションの結果及び上記代数学的近似
の結果に対して検証した結果を示す。

【００６６】ここで、ピ−ク効率ηに対して最も影響を
与える最外殻の境界円半径の値を変化させ、上記半径縮
小率と上記１次サイドロ−ブ強度相対値とを、それぞれ
求めると、均一強度分布光が入射される場合には、ηの
値を特定することで、上記数式 (15) から、ａの値に対
するｂの値が求められる。一方、ガウス強度分布を有す
る光が入射される場合には、上記η，ａ及びｂとの間に
は、上記数式 (３) より、以下の数式 (18)

【数１５】 が規定される。

【００６７】尚、上記数式 (18) におけるαは、上記ガ
ウス強度分布を有する光の中心強度エネルギがｅ^-2とな
る半径を示している。また、π＋２ｎπずらした位相型
アポダイザに関する表現形式として、対物レンズの開口
部における入射光振幅分布を設定する際に、ｂからａの
範囲に対応したリング状領域内のみの振幅分布の極性を
反転させている。

【００６８】図７及び図８には、上記均一強度分布を有
する光、及び、ガウズ分布を有する光が入射された場合
のビ−ムスポット分布が、それぞれ、示されている。図
から明らかなように、ａの値が増大するにつれて、１次
サイドロ−ブが大幅に低減されている。この効果は、入
射される光が均一強度分布を有する光及びガウス分布を
有する光のいづれであっても、有益であることが確認さ
れている。反面、上記１次サイドロ−ブが低減されるこ
とで、半値幅縮小率χは、僅かではあるが、増大され
る。

【００６９】尚、図７において、ピ−ク効率ηを、η＝
３３．３％と仮定して、上記１次サイドロ−ブが概ね
“０”になる場合の上記ａの値は、上記数式 (14) 及び
(15)による計算結果“ａ＝０．７１”と概ね一致する
ことが確認されている。また、図８によれば、ピ−ク効
率ηを、η＝５０％と仮定した場合には、ピ−ク効率に
対するサイドロ−ブ強度の比は概ね５．８％、半値幅縮
小率χは、８７．５％となる。この場合、上記１次サイ
ドロ−ブ強度及び２次サイドロ−ブ強度は、概ね等しく
なることが確認されている。

【００７０】引き続き、４以上の領域を持つアポダイザ
構造について説明する。

【００７１】既に説明したように、３領域構造の場合、
境界円半径ａを大きくして行くと１次サイドロ−ブ強度
が小さくなる反面、２次サイドロ−ブ強度が増加するこ
とが確認されている。また、上記１次サイドロ−ブ強度
と２次のサイドロ−ブ強度とが等しくなる場合には、上
記１次及び２次サイドロ−ブ強度の値は、ピ−ク効率η
が小さくなるにつれて増大することが認められている。

【００７２】このことは、ピ−ク効率ηが小さい範囲に
おいて、２次サイドロ−ブ強度を低減する必要があるこ
とを示している。従って、ここでは、上記アポダイザを
４領域構造にし、中心を通過する光を利用して２次のサ
イドロ−ブ振幅を相殺させる方法について説明する。

【００７３】上記４領域構造を有するアポダイザの境界
円半径を外側からａ，ｂ，ｃと規定する。この場合、上
記ａとｂで囲まれた円環開口部を通過する光の振幅の総
和に対する半径ｃを有する開口を通過する光の比を数式
(19)

【数１６】 から求められるＡ_c と定義する。

【００７４】ここでは、上記Ａ_c が増大される場合を仮
定して、上記半値幅縮小率と上記サイドロ−ブ強度の値
を計算機によるシミュレ−ションから求めるている。こ
の場合、各パラメ−タの設定方法は、既に説明した３領
域構造アポダイザにおける設定方法をもとにピ−ク効率
ηを固定し、各Ａ_c の値に対してａとｂの値を最適化す
るとともに、１次，２次及び３次のサイドロ−ブ毎に、
それぞれの強度の最大値が最小になるよう規定してい
る。尚、ここで、Ａ_c ＝０が成り立つ場合には、既に説
明した３領域構造アポダイザを示すことはいうまでもな
い。

【００７５】図10には、ガウス分布光が入射された場合
であって、ピ−ク効率ηを、η＝１２．５％とした場合
における計算結果が示されている。図から明らかなよう
に、Ａ_c ＝０．１５の場合に、最小サイドロ−ブ強度が
達成されている。

【００７６】図11には、４領域構造を有するアポダイザ
に、ガウス分布を有する光が入射された場合のビ−ムス
ポット光強度分布の一例が示されている。

【００７７】図12乃至図14には、上記図10及び図11に示
されているアポダイザとは異なる構造を有する４領域構
造アポダイザが示めされている。

【００７８】図12 (ａ) に示されているアポダイザは、
同心円状の境界円によって、４領域に分割され、互いに
隣接する領域を通過した光の位相はそれぞれ１８０°ず
つずらされている。また、この４領域構造アポダイザで
は、半径ａとｂの境界円に挟まれた円環開口部Ｐ_p1を通
過する光の振幅総和値と、半径ｂとｃで挟まれたＰ_p2を
通過する光の振幅総和値が等しくなるようにアポダイザ
を規定することで、図12 (ｃ) に示されているように、
１次サイドロ−ブが生じる位置に概ね類似の位置にピ−
クを持つ補正光を、ビ−ムウェスト上に作成可能であ
る。即ち、上記補正光は、隣接する２つの光による互い
の干渉によって発生される。

【００７９】上記補正光によって、低減される１次サイ
ドロ−ブの大きさ (強度) は、以下の数式 (20)

【数１７】 から求めれるＡ_p によって規定される。

【００８０】図13には、上記４領域構造を有するアポダ
イザに、ガウス分布を有する光が入射された場合におけ
る、上記Ａ_p の変化に対する１次サイドロ−ブと３次サ
イドロ−ブの値の変化が示されている。ここでは、ピ−
ク効率η＝一定となるよう、ｂの値は固定した。図13か
ら、Ａ_p が増大することで、１次サイドロ−ブ強度が減
少するとともに、３次サイドロ−ブ強度が増大ことがわ
かる。尚、Ａ_p が実質的に０になる範囲においては、既
に説明した２領域構造アポダイザに一致することはいう
までもない。

【００８１】次に、図15乃至図17を用いて、これまでに
説明した多領域構造アポダイザが利用された場合の効果
を具体的に示す。

【００８２】図15には、クロスト−ク率を、最長ピット
中心上にビ−ムスポットが存在する場合における再生信
号量に対する隣接トラックにのみ最長ピットがある時の
再生信号量の比と定義し、１次サイドロ−ブをパラメ−
タとして、トラックピッチを変えた場合の上記クロスト
−ク率を計算した結果が示されている。尚、この図15で
は、横軸のトラックピッチの単位は、ビ−ムスポットに
おける半値半径の倍率で表されている。図から明らかな
ように、トラックピッチが上記半値半径に対して概ね３
倍になるまでは、上記クロスト−ク率は、低く押さえら
れている。

【００８３】図16には、まばらな間隔で記録されている
最短ピットの列同士のクロスト−ク比と、最長ピット列
同士のクロスト−ク比に関する計算結果が示されてい
る。

【００８４】ここでは、トラックピッチをビ−ムスポッ
ト半値半径の３．８７５に固定し、最短ピットを円形と
仮定した場合における、１次サイドロ−ブ強度比に対す
るクロスト−ク比を計算した。即ち、最小ピットからの
クロスト−ク量は、最長ピットからのクロスト−ク量よ
りも、概ね６[dB]程度低減され、且つ、同じ隣接トラッ
ク上のピットであっても、最長ピットに比較して最小ピ
ットの方がクロスト−クが少なくなることが確認されて
いる。

【００８５】このことは、光ディスク装置として、隣接
トラックからのクロスト−ク量を平均−２０[dB]程度、
また、最悪条件のピット列に対しても、−１８[dB]程度
まで許容できると仮定すると、図17から求められるサイ
ドロ−ブを低減するための目標値＝７％に対して、実用
上十分な効果があることが認められる。

【００８６】以上説明したように、図１に示され、表面
に、凹凸形状を有する集光素子10を利用することで、十
分に集束されたビ−ムスポットを得ることができる。上
記凹凸形状は、上記多くの計算機シミュレ−ションの結
果から、特に、４領域構造即ち凹凸のペアが２組以上配
置された構造が最適であることが認められる。

【００８７】以下に、図１に示されている集光素子と実
質的に同一の機能を提供できる集光素子の変形例を示
す。

【００８８】図３には、境界円によって凸状に形成され
る突出部40ｂが楕円に形成された例が示されている。一
般に、図２に示されている偏光ビ−ムスプリッタ16のレ
−ザビ−ム入射面16ｂでは、通常、レ−ザからのレ−ザ
ビ−ムのビ−ムスポットが楕円から円形に補正される。
その一方で、レ−ザビ−ムのアスペクト比 (断面強度分
布等強度線の楕円率を示している) が大きすぎる場合に
は、ビ−ムスポットが非円形の状態で、対物レンズ20ま
で伝達される虞れがある。

【００８９】この場合、図３に示されている集光素子40
のように、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットに残存する楕
円成分に対応して各領域の境界線を楕円形状に構成する
ことで、ビ−ムスプリッタ16から出射されるレ−ザビ−
ムを概ね円形に整えることができる。即ち、図３によれ
ば、上記突出部40ｂは、レ−ザビ−ムのビ−ムスポット
の長軸方向 (Ｙ軸) に対応する方向が長く、且つ、レ−
ザビ−ムのビ−ムスポットの短軸方向 (Ｘ軸) に対応す
る方向が短かく形成される。詳細には、上記突出部40ｂ
には、上記長軸方向 (Ｙ軸) に関し、レ−ザビ−ムのビ
−ムスポットを絞込むとともに、短軸方向 (Ｘ軸) に関
し、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットを拡散させることの
できる光学特性が与えられる。尚、アスペクト比 (楕円
における短軸と長軸との比) が比較的小さい場合、既に
説明したように、上記偏光ビ−ムスプリッタ16のレ−ザ
ビ−ム入射面16ｂに通常組合わせられる楕円補正機能が
省略されてもよい。

【００９０】図４には、透明な平板50の上に、局所的に
位相を変化させる光学多層膜50ｂが形成された例が示さ
れている。この場合、光学多層膜を通過されたレ−ザビ
−ムは、各層の境界面での多重反射を繰返えされて、そ
れぞれの層に応じた位相が与えられる。また、上記光学
多層膜50ｂは、その構成を蒸着等の方法によって局所的
に変化させることで、レ−ザビ−ムに対する実光路長を
変化させることも可能である。さらに、上記光学多層膜
50ｂは、ガラス平板50に重イオンなど含ませるともに、
高温下での拡散現象によるイオン置換によって、ガラス
平板の屈折率を局所的に変化させることで、レ−ザビ−
ムに対する実光路長を変化させる方法でもよい。またさ
らに、表面50ｆに光反射膜を形成し、レ−ザビ−ムを裏
面50ｒから入射させるとともに、表面50ｆで反射させた
のち、再び、裏面50ｒを通過させて、空気中に出射させ
ることも可能である。また、光学多層膜50ｂにより、位
相差を提供する代わりに、光量透過率を変化 (場合によ
っては、遮光) させて、円環状の光量低下を与えてもよ
い。

【００９１】図５には、図１，図３及び図４に示されて
いる集光素子とは異なる実施例が示されている。この集
光素子60は、図２に示されている対物レンズ20のレンズ
(曲面) 部分に、凸状の領域60ｂが形成されたものであ
る。

【００９２】詳細には、集光素子即ちレンズ60に対し
て、実質的に同心円状に形成された２つの境界円によっ
て規定される環状凸領域60ｂを形成することで、この環
状凸領域60ｂの内側に規定される円状凹領域60ｃ、及
び、上記環状凸領域60ｂの外側に規定される周辺凹領域
60ａとして区分された３つの光ビ−ム透過領域が形成さ
れる。

【００９３】上記集光素子60には、レンズとして機能で
きる屈折力即ち曲率が与えられていることから、上記円
状凹領域60ｃの表面と上記周辺凹領域60ａの表面とは、
実質的に同一の曲率 (高さ) に形成される。一方、この
凹領域60ｃ及び60ａと上記凸領域60ｂの表面とは、互い
に等しい屈折力が得られるよう規定された曲率 (同一で
はない) に形成される。

【００９４】上記環状凸領域60ｂは、図１に示されてい
る集光素子10と同様にして容易に形成される。例えば、
集光素子60の基となる凸 (両凸) レンズ本体60を、所望
の面積及び厚さが与えられた凹部を有する成型“型”で
挟みこみ、さらに、レンズ本体60を加熱しつつ加圧する
ことで、容易に形成される。また、凸状部のみを別に作
成し、レンズ本体に貼合わせるレプリカ (貼合わせ)
法、或いは、 (両) 凸レンズ本体を形成し、レンズ表面
に凸状部のみを直接モ−ルドするモ−ルド転写法によっ
ても作成可能である。当然のことながら、切削によって
も形成できる。

【００９５】このことから、上記集光素子60は、図１に
示されている集光素子10と同様に、Ｚ軸に沿って裏面60
ｒから表面60ｆにレ−ザビ−ムが入射された場合には、
このレ−ザビ−ムを上記周辺凹領域60ａ、上記環状凸領
域60ｂ及び円状凹領域60ｃの３領域に対応した特性を有
する３つの波面に分割できる。即ち、集光素子60を通過
されたレ−ザビ−ムは、実質的に等しい光路長を有する
周辺凹領域60ａ及び円状凹領域60ｃを通過された第一及
び第三の光ビ−ムと上記周辺凹領域60ａ及び円状凹領域
60ｃよりも長い光路長を有する環状凸領域60ｂを通過さ
れた第二の光ビ−ムとに分割される。

【００９６】この場合、図１，図３及び図４に示されて
いる第一の実施例と同様に、上記周辺凹領域60ａ及び円
状凹領域60ｃと、上記環状凸領域60ｂとの間の距離即ち
上記環状凸領域60ｂが突出される量を最適化すること
で、第一のレ−ザビ−ムと第二のレ−ザビ−ムとの位相
をπ (＋２ｎπ) (但し、ｎは整数) [ｒａｄ＝ラジア
ン] だけシフトできる。同様に、第二のレ−ザビ−ムと
第三のレ−ザビ−ムとの位相をπ (＋２ｍπ) (但し、
ｍは整数，ｎ＝ｍも存在する) [ｒａｄ] だけシフト可
能である。従って、上記第一のレ−ザビ−ムと上記第三
のレ−ザビ−ムとの位相差は、２ｌπ [ｒａｄ] (但
し、ｌは整数，ｌ＝ｎ＝ｍも存在する) となる。

【００９７】この実施例によっても、互いに隣接する領
域毎に分割されたレ−ザビ−ムに関し、順次πずつ異な
る位相差が与えられることは既に説明したとおりであ
る。また、光ビ−ムの入射条件或いは上記凸領域60ｂと
上記凹領域60ｃ及び60ａとの境界領域の角度を最適化す
ることで、上記凹領域60ｃ及び60ａと上記凸領域60ｂと
の曲率を同心円に規定することも可能である。この場
合、成型加工に利用される“型”の製作が容易になるこ
とが知られている。

【００９８】図21には、図５に示されているレンズの変
形例が示されている。この例では、図４に示されている
集光素子と同様にして、レンズ70の屈折面の所望の位置
に光学多層膜 (即ち位相変化或いは屈折率変化層若しく
は光透過率変化層) 70ｂが形成される。従って、レンズ
70の表面形状に凹凸を持たせることなく、局所的な屈折
率の変化及び位相の転移または透過光量変化を提供でき
る。尚、図４の集光素子に関して開示されている全ての
手法が利用可能なことはいうまでもない。図22には、図
５に示されている集光素子に関し、さらに別の変形例が
示されている。図22に示されている例では、レンズ80の
表面に、楕円に形成された境界円によって凸状に形成さ
れる突出部80ｂが設けられている。即ち、図３に示され
ている例と同様に、レンズ80に、レ−ザビ−ムのビ−ム
スポットに残存する楕円成分に対応して各領域の境界線
を楕円形状に構成することで、 (図２に示されている)
ビ−ムスプリッタ16から出射されるレ−ザビ−ムを概ね
円形に整えることができる。即ち、図22によれば、上記
突出部80ｂは、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットの長軸方
向 (Ｙ軸) に対応する方向が長く、且つ、レ−ザビ−ム
のビ−ムスポットの短軸方向 (Ｘ軸) に対応する方向が
短かく形成される。詳細には、上記突出部80ｂには、上
記長軸方向 (Ｙ軸) に関し、レ−ザビ−ムのビ−ムスポ
ットを絞込むとともに、短軸方向 (Ｘ軸) に関し、レ−
ザビ−ムのビ−ムスポットを拡散させることのできる光
学特性が与えられる。従って、楕円形突出部80ｂが形成
されたレンズ80を利用することで、レ−ザビ−ムのビ−
ムスポットに残存する楕円成分を取り除くことができ
る。尚、図３の例と同様に、ビ−ムスポットのアスペク
ト比 (楕円における短軸と長軸との比) が比較的小さい
場合には、偏光ビ−ムスプリッタ16のレ−ザビ−ム入射
面16ｂに通常組合わせられる楕円補正機能が省略されて
もよいことはいうまでもない。

【００９９】尚、この発明の集光素子を光学顕微鏡に利
用した場合には、対物レンズと被測定物の像 (虚像を含
む) が結像される位置との間に、上記集光素子を配置す
ることで、解像度が向上されるとともに、周囲の像との
間の干渉の少ない鮮明な像を得ることができる。

【０１００】図23には、図１，図３及び図４、及び、図
５，図21及び図22とは、さらに異なる (第３の) 実施例
が示されている。

【０１０１】図23によれば、集光素子90は、実質的に平
行な第一及び第二の境界線90ａ及び90ｂによって区分さ
れるとともに、平面領域90ｄから突出された凸部領域90
ｃを有している。凸部領域90ｃ即ち境界線90ａ及び90ｂ
は、図２における光ディスク22に記録されている情報即
ち図示しないピットが配列される (図示しないトラック
の接線) 方向に対して直交するよう配置される。

【０１０２】この集光素子90によれば、凸部領域90ｃ
と、境界線90ａ及び90ｂを介して凸部領域90ｃから分離
された平面領域 (凸部領域90ｃの両側に２箇所存在す
る) 90ｄとのあいだに、既に説明した超解像が生じる。
従って、既に説明したように、２つの平面領域90ｄと凸
部領域90ｃとの面積比を最適化することで、集光素子90
を通過されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポット形状を (図
２における) 光ディスク22の (図示しない) トラック１
本とこのトラックに記録されているピットのみをカバ−
する幅に制限することができる。この場合、凸部領域90
ｃを通過されたビ−ムのビ−ムスポットの形状は、円形
のビ−ムスポットの両サイドを切断した形状になる。従
って、ビ−ムスポットの光強度のピ−クレベルを低減す
ることなく、ビ−ムスポットの幅 (大きさ) を、トラッ
クに記録されているピットを確実に読みだすことのでき
るサイズにできる。尚、集光素子90が位相転移タイプで
ある場合には、凸部領域90ｃは、２つの平面領域90ｄに
対してπ＋２ｎπ [ｒａｄ] だけ位相をシフトできるよ
う構成されることは既に説明した他の実施例から容易に
類推できる。また、集光素子90が光量変化タイプである
場合には、凸部領域90ｃは、２つの平面領域90ｄよりも
透過率が低く形成されることも明らかである。

【０１０３】このことは、通常、所望の大きさ及び光強
度に規定される中心ビ−ムスポットの周囲に生じるサイ
ドロ−ブによって２次的に発生される、隣接トラックか
らのクロスト−クを低減できる。

【０１０４】図24には、図23に示されている集光素子の
変形例が示されている。

【０１０５】集光素子92は、実質的に平行な第一乃至第
四の境界線92ａ乃至92ｄによって区分されるとともに、
３つの平面領域92_e1〜92_e3と、それぞれの平面領域の間
に規定される２つの凸部領域92_f1及び92_f2を有してい
る。即ち、集光素子92には、平面領域92_e1、第一の境界
線92ａ、凸部領域92_f1、第二の境界線92ｂ、平面領域92
_e2、第三の境界線92ｃ、凸部領域92_f2、第四の境界線92
ｄ、及び、平面領域92_e2が順に配列された光分割領域が
規定されている。この場合、実質的に集光素子92の中央
部に位置される平面領域92_e2は、図２における光ディス
ク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配列
される (図示しないトラックの接線) 方向に対して直交
するよう配置される。

【０１０６】上記平面領域92_e1〜92_e3は、集光素子92に
入射されるレ−ザビ−ムに、実質的に等しい位相を提供
できるよう形成される。これに対して、上記凸部領域92
_f1及び92_f2は、集光素子92に入射されるレ−ザビ−ム
に、実質的に等しい位相であって、上記平面領域92_e1〜
92_e3を通過されたレ−ザビ−ムとの間に、概ねπ＋２ｎ
π [ｒａｄ] の位相差を提供できるよう形成される。従
って、集光素子92を通過されたレ−ザビ−ムであって、
第一の境界線92ａと第二の境界線92ｂとの間の凸部領域
92_f1及び第三の境界線92ｃと第四の境界線92ｄとの間の
凸部領域92_f2を通過されるレ−ザビ−ムには、第二の境
界線92ｂと第三の境界線92ｃとの間の平面領域92_e2を通
過されるレ−ザビ−ムを基準にして、それぞれ、π＋２
ｎπ [ｒａｄ] の位相差が与えられる。また、第一の境
界線92ａ或いは第四の境界線92ｄよりも外側の領域即ち
平面領域92_e1，92_e3を通過されるレ−ザビ−ムには、凸
部領域92_f1，92_f2を通過されるレ−ザビ−ムを基準にし
て、それぞれ、さらに、π＋２ｎπ [ｒａｄ] の位相差
が与えられる。この場合、上記平面領域92_e2を通過され
たレ−ザビ−ムの位相と平面領域92_e1，92_e3を通過され
たレ−ザビ−ムの位相が同一になることは、いうまでも
ない。

【０１０７】集光素子92を通過されたレ−ザビ−ムのビ
−ムスポット形状は、円形のビ−ムスポットの両サイド
を切断した形状であって、しかも、中央スポットの近傍
に生じるサイドロ−ブが大幅に低減された状態として提
供される。従って、ビ−ムスポットの光強度のピ−クレ
ベルを低減することなく、ビ−ムスポットの幅 (大き
さ) を、トラックに記録されているピットを確実に読み
だすことのできるサイズにできる。

【０１０８】図25には、図23及び図24に示されている集
光素子とは、異なる変形例が示されている。

【０１０９】図25によれば、集光素子94は、第一の境界
円94ａを介して区分される第一の領域94ｂ、第一の境界
円94ａと実質的に同心円状に形成された第二の境界円94
ｃ、第二の境界円94ｃと第一の境界円94ａとのあいだに
規定される第二の領域94ｄ、及び、第二の境界円94ｃよ
りも外側に規定される周辺領域94ｅを有している。

【０１１０】第一の領域94ｂは、光透過率に制限が与え
られることなく形成され、入射される全てのレ−ザビ−
ムを通過可能である。また、第二の領域94ｄは、第一の
領域94ｂよりも僅かに光透過率が低く形成され、第三の
領域94ｅは、第二の領域94ｄよりもさらに光透過率が低
く形成されている。

【０１１１】集光素子94を通過されたレ−ザビ−ムに
は、中心から周辺部に向かって概ね均一に光強度分布が
減少する特性が提供される。この結果、光ディスク上の
集光スポットの (図示しない) 光強度分布の断面形状
は、例えば、図６ (ｃ) 或いは図12 (ｄ) に比較して直
線状に規定されるとともに、概ね直角二等辺三角形また
は円錐状に近似される。この場合、集光素子94から出射
されたレ−ザビ−ムの光強度は、光源である半導体レ−
ザに入力される電流の大きさに概ね比例される。従っ
て、集光素子94を介してレ−ザビ−ムの光強度を概ね直
線的に変化させることで、例えば、複数の光強度を有す
るレ−ザビ−ムによって記録媒体に多値のデ−タを記録
する際に、記録マ−クの大きさを容易に変化させること
ができる。

【０１１２】図26によれば、集光素子96は、互いに非平
行に配置された第一及び第二の境界線96ａ及び96ｂによ
って区分されるとともに、境界線96ａ及び96ｂの内側に
規定された凸部領域96ｃ、及び、境界線96ａ及び96ｂの
外側に規定された第一及び第二の平面領域96ｄ，96ｅを
有している。この集光素子96では、境界線96ａ及び96ｂ
の内側の領域即ち凸部領域96ｃは、図２における光ディ
スク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配
列される (図示しないトラックの接線) 方向に対して沿
って配置される。

【０１１３】この集光素子96によれば、集光素子96に入
射されたレ−ザビ−ムのビ−ムスポットは、図示しない
トラックに沿って、一端が他端よりも大きな半径を有す
る変形長楕円状、即ち、水滴状或いは卵形の断面を有す
るスポットに変換される。このことは、光ディスクに記
録される記録マ−ク即ちピットの形状、特に、幅を均一
にするために有益である。即ち、集光素子96を通過され
たレ−ザビ−ムのビ−ムスポットの形状は、集光素子96
における境界線96ａ及び96ｂの傾き (凸部領域96ｃの形
状) 及び広がりの方向に依存することから、ビ−ムスポ
ットの形状が、光ディスク上でのピットの先端に対応さ
れる側が後端側よりも大きな半径を有する変形長楕円に
なるよう凸部領域96ｃの形状を規定することで、ピット
を形成するために必要なレ−ザビ−ムの強度を、ピット
の後端側に向かって次第に減少させることができる。

【０１１４】従って、従来、ピットの幅を一定に維持す
るために利用されていた複雑なビ−ム制御、例えば、１
つのピットを記録する際にレ−ザビ−ムの光強度をピッ
トの先端部に対応する位置と後端部に対応する位置で変
化させる、等の方法が不要になる。

【０１１５】図27は、図26に示されている集光素子の変
形例を示している。

【０１１６】図から明らかなように、集光素子96は、図
26に示されている集光素子96に比較して、分割線の位置
96ａ，96ｂ及び分割線を介して分割された領域96ｃ，96
ｄ及び96ｅの形状が異なる以外は、実質的に同一の構造
が与えられている。従って、図26に既に示されている集
光素子と実質的に同様に機能することはいうまでもな
い。

【０１１７】図28には、図５に示されている集光装置の
別の変形例が示されている。

【０１１８】図28によれば、集光素子即ちレンズ 100
は、平面から見た状態で実質的に平行な第一及び第二の
境界線 102ａ及び 102ｂによって区分されるとともに、
レンズの外形表面領域 104から切欠かれた状態の凹部領
域 106を有している。即ち、レンズ 100は、凹部領域 1
06をはさんで、概ね等しい面積に規定された第一及び第
二の外形表面領域 104ａ及び 104ｂと凹部領域 106から
構成される。尚、凹部領域 106は、図２における光ディ
スク22に記録されている情報即ち図示しないピットが配
列される (図示しないトラックの接線) 方向に対して直
交するよう配置される。また、上記凹部領域 106と上記
２つの外形表面領域 104ａ及び 104ｂの表面には、互い
に等しい屈折力が得られるよう規定された曲率 (同一で
はない) が与えられる。

【０１１９】この集光素子 100によれば、凹部領域 106
と、境界線 102ａ及び 102ｂを介して凹部領域 106と分
離された２つの外形表面領域 104ａ及び 104ｂとの間
に、既に説明した超解像が生じる。即ち、凹部領域 106
を基準とした場合、２つの外形表面領域 104ａ及び 104
ｂを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、π＋２ｎπ [ｒ
ａｄ] シフトされる。従って、既に説明したように、２
つの外形表面領域 104ａ及び 104ｂと凹部領域 106との
面積比を最適化することで、集光素子 100を通過された
レ−ザビ−ムのビ−ムスポット形状を (図２に示されて
いる) 光ディスク22の (図示しない) トラック１本とこ
のトラックに記録されているピットのみをカバ−する幅
に制限することができる。

【０１２０】尚、集光素子 100は、予め決められた曲率
を有することから、集光素子 100を通過されたレ−ザビ
−ムは、ビ−ムスポットの形状が円形のビ−ムスポット
の両サイドを切断した形状に規定され、その一方で、所
望のビ−ムスポット径に集束される。また、中心ビ−ム
スポットの周囲に生じるサイドロ−ブによって２次的に
発生される、隣接トラックからのクロスト−クを低減で
きる。

【０１２１】図29には、図28に示されている集光素子の
変形例が示されている。

【０１２２】図29よれば、集光素子 110は、平面から見
た状態で実質的に平行な第一乃至第四の境界線 112ａ乃
至 112ｄによって区分されるとともに、レンズの外形線
114から突出された２つの凸部領域 116ａ及び 116ｂを
有している。また、レンズの外形線 114は、この２つの
凸部領域 116ａ及び 116ｂを介して第一乃至第三の外形
表面領域 118ａ， 118ｂ及び 118ｃに区分されている。
尚、集光素子 110の実質的に中央部に位置される第二の
外形表面領域 118ｂは、図２における光ディスク22に記
録されている情報即ち図示しないピットが配列される
(図示しないトラックの接線) 方向に対して直交するよ
う配置される。また、第二の外形表面領域118ｂを基準
として、２つの凸部領域 116ａ及び 116ｂを通過される
レ−ザビ−ムの位相は、π＋２ｎπ [ｒａｄ] シフトさ
れる。一方、２つの凸部領域 116ａ及び 116ｂよりも外
側に位置される第一及び第三の外形表面領域 118ａ及び
118ｃを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、２つの凸部
領域 116ａ及び 116ｂに比較して、さらにπ＋２ｎπ
[ｒａｄ] シフトされる。当然のことながら、第二の外
形表面領域 118ｂを通過されるレ−ザビ−ムの位相と第
一及び第三の外形表面領域 118ａ及び 118ｃを通過され
るレ−ザビ−ムの位相は、同一に規定される。

【０１２３】この集光素子 110を通過されたレ−ザビ−
ムのビ−ムスポット形状は、円形のビ−ムスポットの両
サイドを切断した形状であって、しかも、中央スポット
の近傍に生じるサイドロ−ブが大幅に低減された状態と
して提供される。従って、ビ−ムスポットの光強度のピ
−クレベルを低減することなく、ビ−ムスポットの幅
(大きさ) を、トラックに記録されているピットを確実
に読みだすことのできるサイズにできる。また、上記集
光素子 110は、予め決められた曲率を有することから、
集光素子 110を通過されたレ−ザビ−ムは、所望のビ−
ムスポット径に集束される。

【０１２４】図30には、図29に示されている集光素子の
変形例が示されている。

【０１２５】集光素子 120は、図29に示されている集光
素子と実質的に同一に機能する例であって、集光素子 1
20の屈折面に、平面から見た状態で実質的に平行な帯状
の光学多層膜 122ａ及び 122ｂが提供されたものであ
る。光学多層膜 122ａ及び 122ｂは、位相変化層或いは
屈折率変化層若しくは光透過率変化層であって、既に説
明した図４或いは図21の集光素子と同様の方法で形成さ
れる。また、レンズの外形線 124は、上記光学多層膜 1
22ａ及び 122ｂを介して第一乃至第三の外形表面領域 1
26ａ， 126ｂ及び 126ｃに区分されている。尚、上記光
学多層膜 122ａ及び 122ｂは、他の実施例と同様に、集
光素子 120の実質的に中央部に位置される第二の外形表
面領域 126ｂが (図示しない) トラックの接線の方向に
対して直交するよう配置される。

【０１２６】この集光素子 120によれば、既に説明した
集光素子 110と同様に、第二の外形表面領域 126ｂを基
準として、光学多層膜 122ａ及び 122ｂを通過されるレ
−ザビ−ムの位相は、π＋２ｎπ [ｒａｄ] シフトされ
る。また、光学多層膜 122ａ及び 122ｂよりも外側に位
置される第一及び第三の外形表面領域 126ａ及び 126ｃ
を通過されるレ−ザビ−ムの位相は、多層膜 122ａ及び
122ｂに比較して、さらにπ＋２ｎπ [ｒａｄ] シフト
される。同様に、第二の外形表面領域 126ｂを通過され
るレ−ザビ−ムの位相と第一及び第三の外形表面領域 1
26ａ及び 126ｃを通過されるレ−ザビ−ムの位相は、同
一に規定される。

【０１２７】図31は、この発明のいづれかの実施例であ
る集光素子が利用されている装置の一例であって、レ−
ザビ−ムプリンタ装置に組込まれ、感光体に対してレ−
ザビ−ムを照射するための光学装置としての例が示され
ている。

【０１２８】プリンタ装置 150は、レ−ザビ−ムを発生
する半導体レ−ザ (光源) 152、この半導体レ−ザ 152
からのレ−ザビ−ムを偏向する偏向装置 156、この偏向
装置156を介して偏向されたレ−ザビ−ムに対応する静
電潜像が形成される感光体ドラム 160、及び、この感光
体ドラム 160に形成された静電潜像を可視化するととも
に、記録用紙にプリントアウトするための (図示しな
い) 画像出力部を有している。尚、感光体ドラム 160の
近傍であって、感光体ドラム 160の画像形成領域に影響
を与えない位置には、後述する主走査方向に関するレ−
ザビ−ムの水平同期を検出するための水平同期検出器 1
80が配置されている。

【０１２９】半導体レ−ザ 152と偏向装置 156との間に
は、レ−ザ 152からのレ−ザビ−ムに関するビ−ム断面
形状を、レ−ザビ−ムプリンタ装置として利用する際に
要求される大きさに絞り込むための偏向前光学系 154が
配置されている。また、偏向装置 156と感光体ドラム 1
60との間には、上記偏向装置 156を介して感光体ドラム
160に概ね直線状に照射される上記レ−ザビ−ムに関
し、ドラム 160におけるすべての位置で実質的に等速に
なるよう、上記レ−ザビ−ムをドラム 160に結像させる
ための偏向後光学系 158が位置されている。

【０１３０】偏向前光学系 154は、レ−ザ 152からの発
散性のレ−ザビ−ムを平行ビ−ムにするコリメ−トレン
ズ 162、このコリメ−トレンズ 162を介してコリメ−ト
されたレ−ザビ−ムのビ−ム断面形状即ちビ−ムスポッ
トの大きさを十分に小さくする集光素子 164、この集光
素子 164を通過され、ビ−ムスポットの大きさが十分に
小さくされたレ−ザビ−ムを上記偏向装置 156の反射面
に対して垂直に入射させるためのシリンドリカルレンズ
166などから構成される。上記集光素子 164には、既に
説明したこの発明の実施例である超解像光学素子 (図
５，図21及び図22など) が利用される。シリンドリカル
レンズ 166は、上記偏向装置 156における偏向方向 (後
述する反射面の回転方向、即ち、一般には主走査方向と
呼ばれる)に直交する方向即ち副走査方向にのみ屈折力
が与えられている。

【０１３１】偏向装置 156は、複数の反射面が周状に配
置され、回転可能に形成されているポリゴナルミラ− 1
68、このポリゴナルミラ− 168を所望の速度で回転させ
るモ−タ 170などを有している。ポリゴナルミラ− 168
における反射面の形状は、後述するｆθレンズとの組合
わせに応じて、平面或いは非球面のいづれかに形成され
ている。

【０１３２】偏向後光学系 158は、上記レ−ザビ−ムに
対して所望の光学特性を与える第一及び第二のｆθレン
ズ 172及び 174、第二のｆθレンズ 174を通過されたレ
−ザビ−ムを上記感光体ドラム 160に向かって折曲げる
出射ミラ− 176などを含んでいる。第一のｆθレンズ 1
72は、非球面ｆθレンズであって、上記シリンドリカル
レンズ 166に関し、屈折力が与えられている方向と実質
的に同一の方向 (即ち副走査方向) に概ね等しい屈折力
が与えられている。第一のｆθレンズ 172は、上記偏向
装置 156の各反射面の傾きに起因する、感光体ドラム 1
60上でのレ−ザビ−ムのずれを低減するとともに、上記
偏向装置 156の各反射面毎に、ライン状に照射される上
記レ−ザビ−ムの上記感光体ドラム 160上で位置を、上
記各反射面の回転角と比例させるために利用される。一
方、第二のｆθレンズ 174は、上記偏向装置 156におけ
る偏向方向即ち主走査方向に関してのみ屈折力が与えら
れているト−リックレンズであって、第一のｆθレンズ
172と協働することで、上記偏向装置 156の各反射面毎
にライン状に照射される上記レ−ザビ−ムの上記感光体
ドラム 160上で位置を、上記各反射面の回転角と比例さ
せる。

【０１３３】感光体ドラム 160には、図示しない駆動機
構が配置されている。感光体ドラム160は、この駆動機
構を介して所望の方向即ち上記主走査方向に直交する副
走査方向に所望の速度で回転される。

【０１３４】水平同期検出器 180は、上記第二ｆθレン
ズ 174を通過され、上記感光体ドラム 160へ向かうレ−
ザビ−ムの一部を検出するとともに、図示しない制御装
置に水平同期信号を供給する。

【０１３５】図示しない入力装置を介して、プリントア
ウトすべき画像情報を含む２値の印字信号が入力される
と、印字信号に応じて半導体レ−ザ 152から出力される
レ−ザビ−ムがオン／オフされる。この断続的にオン／
オフされた状態のレ−ザビ−ムは、コリメ−トレンズ 1
62を介して平行ビ−ムに変換された後、集光素子 164を
介して十分に小さなビ−ムスポットを有する集束ビ−ム
に変換される。集光素子 164を通過されたレ−ザビ−ム
は、ポリゴナルミラ− 168の複数の反射面に導かれ、各
反射面の回転とともに感光体ドラム 160に向かって等角
速度で連続的に反射される。この反射されたレ−ザビ−
ムは、第一及び第二のｆθレンズ 172，174を介して各
反射面の回転と感光体ドラム 160上での位置が比例され
て、感光体ドラム 160上に概ね直線状に照射される。

【０１３６】感光体ドラム 160に導かれたレ−ザビ−ム
は、画像情報としてオン／オフされた状態であることか
ら、感光体ドラム 160には、レ−ザビ−ムのオン／オ
フ、即ち、画像情報に対応する静電潜像が形成される。
この静電潜像は、図示しない現像装置によってトナ−な
どの可視化剤が供給されることで現像され、図示しない
給紙装置から給送される記録用紙に上記トナ−が転写さ
れたのち、図示しない定着装置を介して上記トナ−が記
録用紙に固着されてハ−ドコピ−としてプリントアウト
される。この場合、上記集光素子 164は、既に説明した
ように、レ−ザビ−ムのビ−ムスポットをより小さくで
きることから、解像力の高い精細なハ−ドコピ−が得ら
れる。また、集光素子 164は、レ−ザビ−ムの強度を増
大させることから、上記偏向装置 156におけるポリゴナ
ルミラ− 168を高速で回転可能にする。従って、印時速
度の高いプリンタ装置が提供される。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、 １) 光源からの光ビ−ムが結像される位置におけるビ−
ムスポットサイズを小さくできるとともに、サイドロ−
ブを大幅に低減ができる。この場合、光源からの光ビ−
ムの集光効率が十分に確保されることから、光源を大型
化及び排熱に関して考慮する必要がなくなる。

【０１３８】２) 構造が簡単であることから、製造コス
トが低減される。

【０１３９】３) 対物レンズ或いは偏光ビ−ムスプリッ
タと兼用できることから、光学系全体を軽量、且つ、小
型にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である集光素子 (アポダイ
ザ) を示す概略図。

【図２】図１に示されている集光素子が組込まれる光学
ヘッド装置を示す概略平面図。

【図３】図１に示されている集光素子の変形例を示す概
略図。

【図４】図１に示されている集光素子の変形例を示す概
略図。

【図５】図１に示されている集光素子とは、別の実施例
を示す概略図。

【図６】図１に示されている３領域構造アポダイザと集
光効率との関係を示すグラフ。

【図７】図１に示されている３領域構造アポダイザに対
して均一強度分布を有する光を入射させた場合の特性を
示すグラフ。

【図８】図１に示されている３領域構造アポダイザに対
してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特性
を示すグラフ。

【図９】図１に示されている３領域構造アポダイザを通
過した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム強
度とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。

【図１０】図１に示されている３領域構造アポダイザを
４領域構造に変形した状態で、円環開口部と中心開口と
の比を変化させつつ、ガウス強度分布を有する光を入射
させた場合の特性を示すグラフ。

【図１１】図１に示されている３領域構造アポダイザを
４領域構造に変形し、この４領域構造アポダイザを通過
した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム強度
とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。

【図１２】図１に示されている３領域構造アポダイザを
４領域構造に変形したアポダイザ(特性のみ、図11及び
図12に示されている) とは異なる４領域構造アポダイザ
と集光効率との関係を示すグラフ。

【図１３】図12に示されている４領域構造アポダイザに
対してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特
性を示すグラフ。

【図１４】図12に示されている４領域構造アポダイザを
通過した光ビ−ムにおける中心ビ−ムスポットのビ−ム
強度とサイドロ−ブ強度との相対強度を示すグラフ。

【図１５】この発明のアポダイザを図２に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ (トラックの進行方向に関するクロスト−クの
変化) 。

【図１６】この発明のアポダイザを図２に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ。

【図１７】この発明のアポダイザを図２に示されている
光ディスク装置に組込んだ場合の再生信号への影響を示
すグラフ (トラックを横切る方向に関するクロスト−ク
の変化) 。

【図１８】従来から利用されている超解像光学素子に対
して均一強度分布を有する光を入射させた場合の特性を
示すグラフ。

【図１９】従来から利用されている超解像光学素子に対
してガウス強度分布を有する光を入射させた場合の特性
を示すグラフ。

【図２０】従来から利用されている超解像光学素子と集
光効率との関係を示すグラフ。

【図２１】図５に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。

【図２２】図５に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。

【図２３】図１及び図５に示されている集光素子のさら
に別の実施例を示す概略図。

【図２４】図23に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。

【図２５】図23に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。

【図２６】図23に示されている集光素子のさらに別の変
形例を示す概略図。

【図２７】図23に示されている集光素子のまたさらに別
の変形例を示す概略図。

【図２８】図５に示されている集光素子のさらに別の変
形例を示す概略図。

【図２９】図28に示されている集光素子の変形例を示す
概略図。

【図３０】図28に示されている集光素子の別の変形例を
示す概略図。

【図３１】この発明の超解像光学素子が組込まれるプリ
ンタ装置の一例を示す概略図。

【符号の説明】

10…集光素子 (アポタイザ) ，10ａ…周辺凹領域，10ｂ
…環状凸領域，10ｃ…円状凹領域。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射された光を波面分割するための少なく
   とも３つの光分割領域を有し、それぞれの領域に入射さ
   れる光に対し、互いに隣接する領域毎に異なる光学特性
   を与える集光装置。
2. 【請求項２】入射された光を波面分割するための少なく
   とも３つの光分割領域を有し、それぞれの領域に入射さ
   れる光に対し、互いに隣接する領域毎に、それぞれの光
   の位相を概ねπ＋２ｎπ [ｒａｄ] ずつ転移させる集光
   装置。
3. 【請求項３】上記３つの光分割領域は、実質的に等しい
   光路長を有する第一及び第三の領域と、この第一及び第
   三の領域とは異なる光路長を有する第二の領域によって
   形成される請求項２記載の集光装置。
4. 【請求項４】上記３つの光分割領域は、実質的に等しい
   屈折力を有する第一及び第三の領域と、この第一及び第
   三の領域とは異なる屈折力を有する第二の領域によって
   形成される請求項２記載の集光装置。
5. 【請求項５】入射された光を波面分割するための少なく
   とも３つの光分割領域を有し、それぞれの領域に入射さ
   れる光に対し、互いに隣接する領域毎に光強度を変化さ
   せる集光装置。
6. 【請求項６】光源と、 入射された光を波面分割するための少なくとも３つの光
   分割領域を有し、それぞれの領域に入射される光に対
   し、互いに隣接する領域毎に異なる光学特性を与える集
   光装置と、 この集光装置を通過された光を対象物に導くとともに、
   対象物で反射され、再び戻された光を上記対象物へ導か
   れる光から分離する手段と、 この分離手段を介して分離された光から上記対象物に記
   録されている情報を再生する手段とを含む情報再生装
   置。
7. 【請求項７】光源と、 入射された光を波面分割するための少なくとも３つの光
   分割領域を有し、それぞれの領域に入射される光に対
   し、互いに隣接する領域毎に異なる光学特性を与える集
   光装置と、 この集光装置を通過された光が供給されることで静電潜
   像が形成される記録媒体と、 この記録媒体に形成された上記静電潜像を可視化すると
   ともに、被転写材上に出力する手段とを含む画像形成装
   置。