JPH05241111A - 集光装置 - Google Patents
集光装置Info
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- JPH05241111A JPH05241111A JP4040884A JP4088492A JPH05241111A JP H05241111 A JPH05241111 A JP H05241111A JP 4040884 A JP4040884 A JP 4040884A JP 4088492 A JP4088492 A JP 4088492A JP H05241111 A JPH05241111 A JP H05241111A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明の目的は、集光効率が高く、且つ、サ
イドロ−ブ強度の小さい集光光学系を提供することにあ
る。 【構成】この発明の対物レンズ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、上記対物レンズ
10には、上記凸状部10ｂに対して相対的に凹部となる領
域10ａ及び10ｃ、及び、この凸状部10ｂによって、３領
域構造アポダイザの機能が与えられている。この対物レ
ンズ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、十分に集束されるとともに。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。
イドロ−ブ強度の小さい集光光学系を提供することにあ
る。 【構成】この発明の対物レンズ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、上記対物レンズ
10には、上記凸状部10ｂに対して相対的に凹部となる領
域10ａ及び10ｃ、及び、この凸状部10ｂによって、３領
域構造アポダイザの機能が与えられている。この対物レ
ンズ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、十分に集束されるとともに。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
【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
に拡大可能な装置に利用される集光装置に係り、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光学
系の改良に関する。
を記憶または再生する装置、或いは、微小物体を光学的
に拡大可能な装置に利用される集光装置に係り、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光学
系の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、多くの情報を大容量で記憶できる
記録装置として光ファイリング装置が利用されている。
この光ファイリング装置は、記録媒体即ち光ディスクに
対して情報を記録／再生できる装置であって、光ディス
ク装置とよばれている。
記録装置として光ファイリング装置が利用されている。
この光ファイリング装置は、記録媒体即ち光ディスクに
対して情報を記録／再生できる装置であって、光ディス
ク装置とよばれている。
【０００３】この光ディスク装置は、少なくとも対物レ
ンズと光検出器とを有する光ヘッド装置を含み、この光
ヘッド装置を介して記録媒体即ち光ディスクの記録面に
照射される集束光ビ−ムによって、光ディスクに対して
情報が記録されるとともに、光ディスクに記録されてい
る情報が再生され、その一方で、光ディスクからに記憶
されている情報が消去される。
ンズと光検出器とを有する光ヘッド装置を含み、この光
ヘッド装置を介して記録媒体即ち光ディスクの記録面に
照射される集束光ビ−ムによって、光ディスクに対して
情報が記録されるとともに、光ディスクに記録されてい
る情報が再生され、その一方で、光ディスクからに記憶
されている情報が消去される。
【０００４】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。
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。
【０００５】また、例えば、光学式顕微鏡装置では、物
体の観測に必要な拡大率が大きくなる、即ち、倍率が増
大されるにつれて、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の強度を増大
させなければならない。
体の観測に必要な拡大率が大きくなる、即ち、倍率が増
大されるにつれて、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の強度を増大
させなければならない。
【０００６】このことから、上記集光光学系において、
ビ−ムスポットサイズを小さくするための方法として、
超解像とよばれる方法が提案されている。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: Principles of Optics = 光学の原
理, Pergamon Press Ltd. Oxford, 1975) 、及び、光ビ
−ムを同心円状に２分割するとともに、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。また、光ビ−ムを同心円状に３
分割し、それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位相を１
８０°ずつシフトする方法及び超解像素子 (特願平３−
２７８４００号他) も、本願発明者によって既に提案さ
れている。
ビ−ムスポットサイズを小さくするための方法として、
超解像とよばれる方法が提案されている。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: Principles of Optics = 光学の原
理, Pergamon Press Ltd. Oxford, 1975) 、及び、光ビ
−ムを同心円状に２分割するとともに、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。また、光ビ−ムを同心円状に３
分割し、それぞれの領域を通過する光ビ−ムの位相を１
８０°ずつシフトする方法及び超解像素子 (特願平３−
２７８４００号他) も、本願発明者によって既に提案さ
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記超
解像素子が利用される場合には、 (上記超解像素子は)
一般に、対物レンズと光源との間に挿入されることか
ら、光源から (光ビ−ムが照射される) 対象物に向かっ
て規定される光軸と、上記対物レンズ、光源及び超解像
素子のそれぞれにおける中心軸とが、正確に一致される
必要がある。このことは、上記光ヘッド装置或いは上記
顕微鏡装置における組立て及び調整を複雑にする問題が
ある。
解像素子が利用される場合には、 (上記超解像素子は)
一般に、対物レンズと光源との間に挿入されることか
ら、光源から (光ビ−ムが照射される) 対象物に向かっ
て規定される光軸と、上記対物レンズ、光源及び超解像
素子のそれぞれにおける中心軸とが、正確に一致される
必要がある。このことは、上記光ヘッド装置或いは上記
顕微鏡装置における組立て及び調整を複雑にする問題が
ある。
【０００８】また、上記超解像を提供できる方法の１つ
である上記 (M. Born and E. Wolf:Principles of Opti
cs = 光学の原理, Pergamon Press Ltd. Oxford, 1975)
に提案されている、レンズ等の中心部分を遮光する方
法では、上記レンズの中心と上記遮光 (マスク) 部材の
中心とを一致させなければならないことから歩留まりが
低く、コストが増大する問題がある。この発明は、組立
て及び調整が容易で、しかも、部品コスト及び組立てコ
ストの低い超解像集光装置及び超解像素子を提供するこ
とを目的とする。
である上記 (M. Born and E. Wolf:Principles of Opti
cs = 光学の原理, Pergamon Press Ltd. Oxford, 1975)
に提案されている、レンズ等の中心部分を遮光する方
法では、上記レンズの中心と上記遮光 (マスク) 部材の
中心とを一致させなければならないことから歩留まりが
低く、コストが増大する問題がある。この発明は、組立
て及び調整が容易で、しかも、部品コスト及び組立てコ
ストの低い超解像集光装置及び超解像素子を提供するこ
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、実質的に等しい屈折力を有す
る少なくとも３つの領域を含み、入射された光を波面分
割するとともに、それぞれの領域毎に入射されるそれぞ
れの光に対して所望の光学特性を与えることで所望の集
束位置に集束される上記光のスポットの大きさを十分に
小さくでき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、実質的に等しい屈折力を有し、入射さ
れた光を波面分割するとともに、それぞれの領域毎に入
射される光に対して互いに隣接する領域を通過した光と
異なる位相を与える少なくとも３つの領域を含み、所望
の集束位置に集束される上記光のスポットの大きさを十
分に小さくできる集光装置が提供される。さらにまた、
この発明によれば、少なくとも１枚の屈折面に、帯状に
形成された局所的に屈折率の異なる同心球面領域を含
み、光を少なくとも３つの領域に波面分割できるレンズ
装置が提供される。
に基づきなされたもので、実質的に等しい屈折力を有す
る少なくとも３つの領域を含み、入射された光を波面分
割するとともに、それぞれの領域毎に入射されるそれぞ
れの光に対して所望の光学特性を与えることで所望の集
束位置に集束される上記光のスポットの大きさを十分に
小さくでき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、実質的に等しい屈折力を有し、入射さ
れた光を波面分割するとともに、それぞれの領域毎に入
射される光に対して互いに隣接する領域を通過した光と
異なる位相を与える少なくとも３つの領域を含み、所望
の集束位置に集束される上記光のスポットの大きさを十
分に小さくできる集光装置が提供される。さらにまた、
この発明によれば、少なくとも１枚の屈折面に、帯状に
形成された局所的に屈折率の異なる同心球面領域を含
み、光を少なくとも３つの領域に波面分割できるレンズ
装置が提供される。
【００１０】
【作用】この発明の集光素子 (対物レンズ) 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−ムは、互
いの位相がπ＋２ｎπ (１８０°) ずつ転移される。即
ち、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。その一方
で、レンズ自身と超解像素子との光軸合わせが不要であ
ることから、繁雑な組立て及び調整を簡素化できる。
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−ムは、互
いの位相がπ＋２ｎπ (１８０°) ずつ転移される。即
ち、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。その一方
で、レンズ自身と超解像素子との光軸合わせが不要であ
ることから、繁雑な組立て及び調整を簡素化できる。
【００１１】
【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。
子が示されている。
【００１２】集光素子即ち対物レンズ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。この集光素子即ち対物レンズ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10ｃを有している。
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。この集光素子即ち対物レンズ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10ｃを有している。
【００１３】詳細には、上記凹凸10ｂ、10ｃ及び10ａ
は、それぞれ、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10ａとし
て区分された３つの光ビ−ム透過領域を形成する。
は、それぞれ、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10ａとし
て区分された３つの光ビ−ム透過領域を形成する。
【００１４】上記集光素子10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、
実質的に同一の曲率 (高さ) に形成される。一方、この
凹領域10ｃ及び10ａと上記凸領域10ｂ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。
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、
実質的に同一の曲率 (高さ) に形成される。一方、この
凹領域10ｃ及び10ａと上記凸領域10ｂ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。
【００１５】一般に、上記環状凸領域10ｂは、集光素子
10の基となる (両凸) 凸レンズ本体(符号なし) を形成
し、その後、所望の面積及び厚さが与えられた凸状部を
有する成型“型”で挟みこみ、さらに、レンズ本体を加
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。さらに、後述する図４
に示されているように、イオン置換による局所的な屈折
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。尚、光ビ−ムの入射条件或いは上記凸領
域10ｂと上記凹領域10ｃ及び10ａとの境界領域の角度を
最適化することで、上記凹領域10ｃ及び10ａと上記凸領
域10ｂ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。
10の基となる (両凸) 凸レンズ本体(符号なし) を形成
し、その後、所望の面積及び厚さが与えられた凸状部を
有する成型“型”で挟みこみ、さらに、レンズ本体を加
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。さらに、後述する図４
に示されているように、イオン置換による局所的な屈折
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。尚、光ビ−ムの入射条件或いは上記凸領
域10ｂと上記凹領域10ｃ及び10ａとの境界領域の角度を
最適化することで、上記凹領域10ｃ及び10ａと上記凸領
域10ｂ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。
【００１６】上記集光素子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。
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) 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) 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 (但し、ｌは
整数) 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。
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) 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) 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 (但し、ｌは
整数) 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】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。
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。
【００１９】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
ね円形に整えるとともに記録媒体即ち光ディスク20に向
かって導き、さらに、この光ディスク20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、上記レ−ザビ−ムを上記光ディス
ク20の記録面上に集束させるための (図１に説明した)
集光素子即ち対物レンズ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20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26を有している。
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
ね円形に整えるとともに記録媒体即ち光ディスク20に向
かって導き、さらに、この光ディスク20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、上記レ−ザビ−ムを上記光ディス
ク20の記録面上に集束させるための (図１に説明した)
集光素子即ち対物レンズ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20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26を有している。
【００２０】また光学ヘッド装置２には、上記レ−ザ12
と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に上記レ−ザから
の発散性のレ−ザビ−ムをコリメ−トするコリメ−トレ
ンズ14、及び、上記偏光ビ−ムスプリッタ16と上記対物
レンズ10との間に送光 (レ−ザ12から光ディスク20へ向
かう) 系と検出 (光ディスク20から光検出器26へ向か
う) 系との間のアイソレ−ションを整合するためのλ／
４板18などが配置されている。
と上記偏光ビ−ムスプリッタ16との間に上記レ−ザから
の発散性のレ−ザビ−ムをコリメ−トするコリメ−トレ
ンズ14、及び、上記偏光ビ−ムスプリッタ16と上記対物
レンズ10との間に送光 (レ−ザ12から光ディスク20へ向
かう) 系と検出 (光ディスク20から光検出器26へ向か
う) 系との間のアイソレ−ションを整合するためのλ／
４板18などが配置されている。
【００２１】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26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26の検出面上に集束させるための集束
レンズ22、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24を有してい
る。
光ビ−ムスプリッタ16と上記光検出器26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26の検出面上に集束させるための集束
レンズ22、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24を有してい
る。
【００２２】レ−ザ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る。このビ−ムスプリッタ16からの
レ−ザビ−ムは、λ／４板18を介して円偏光に変換さ
れ、集光素子即ち対物レンズ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10
ｃ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。
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る。このビ−ムスプリッタ16からの
レ−ザビ−ムは、λ／４板18を介して円偏光に変換さ
れ、集光素子即ち対物レンズ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10
ｃ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。
【００２３】この対物レンズ10を介して波面分割された
レ−ザビ−ムは、対物レンズ10によって集束性が与えら
れて、上記光ディスク20の記録面に照射される。この光
ディスク20の記録面に照射されたレ−ザビ−ムは、光デ
ィスク20の記録面で反射される。このとき、光ディスク
20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、再び、
上記対物レンズ (集光素子) 10、及び、λ／４板18を順
次通過され、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26に向かって反射される。
レ−ザビ−ムは、対物レンズ10によって集束性が与えら
れて、上記光ディスク20の記録面に照射される。この光
ディスク20の記録面に照射されたレ−ザビ−ムは、光デ
ィスク20の記録面で反射される。このとき、光ディスク
20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、再び、
上記対物レンズ (集光素子) 10、及び、λ／４板18を順
次通過され、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26に向かって反射される。
【００２４】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26に導かれたレ−ザビ−ムは、光検
出器26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20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 (即ち対物レンズ) 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。
され、上記光検出器26に導かれたレ−ザビ−ムは、光検
出器26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20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 (即ち対物レンズ) 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。
【００２５】例えば、図３に示されているように、レン
ズ40の表面には、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40ｂが設けられてもよい。即ち、図
２に示されている偏光ビ−ムスプリッタ16におけるレ−
ザビ−ム入射面 (符号なし)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。この場合、上記レンズ
40に対して、レ−ザビ−ムの長軸方向Ｙに対応する長
軸、及び、レ−ザビ−ムの短軸方向Ｘに対応する短軸
を、それぞれ有する楕円形突出部40ｂを形成すること
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、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 (図２参照)
におけるレ−ザビ−ム入射面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。
ズ40の表面には、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40ｂが設けられてもよい。即ち、図
２に示されている偏光ビ−ムスプリッタ16におけるレ−
ザビ−ム入射面 (符号なし)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。この場合、上記レンズ
40に対して、レ−ザビ−ムの長軸方向Ｙに対応する長
軸、及び、レ−ザビ−ムの短軸方向Ｘに対応する短軸
を、それぞれ有する楕円形突出部40ｂを形成すること
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、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 (図２参照)
におけるレ−ザビ−ム入射面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。
【００２６】また、図４に示されているように、レンズ
50の表面 (或いは裏面) 上に、局所的に位相を変化させ
る光学多層膜50ｂを形成してもよい。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
重反射を繰り返えされて、それぞれの層に応じた位相が
与えられる。尚、上記光学多層膜40ｂ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40ｂは、レンズ本体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。
50の表面 (或いは裏面) 上に、局所的に位相を変化させ
る光学多層膜50ｂを形成してもよい。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
重反射を繰り返えされて、それぞれの層に応じた位相が
与えられる。尚、上記光学多層膜40ｂ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40ｂは、レンズ本体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。
【００２７】
【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。 ２) 構造が簡単であって、且つ、組立て及び調整が容易
であることから、部品コスト及び組立てコストが低減さ
れる。 ３) 集光光学系 (ヘッド装置) 全体を軽量、且つ、小型
にできる。
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。 ２) 構造が簡単であって、且つ、組立て及び調整が容易
であることから、部品コスト及び組立てコストが低減さ
れる。 ３) 集光光学系 (ヘッド装置) 全体を軽量、且つ、小型
にできる。
【図１】この発明の一実施例である集光素子 (アポダイ
ザ) 即ち対物レンズを示す概略図。
ザ) 即ち対物レンズを示す概略図。
【図２】図１に示されている集光素子 (対物レンズ) が
組込まれる光学ヘッド装置を示す概略平面図。
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。
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。
略図。
10…集光素子 (対物レンズ) ，10ａ…周辺凹領域，10ｂ
…環状凸領域，10ｃ…円状凹領域，12…半導体レ−ザ，
14…コリメ−トレンズ，16…偏光ビ−ムスプリッタ，18
…λ／４板，20…光ディスク，22…集束レンズ，24…シ
リンドリカルレンズ，26…光検出器，30…信号処理回
路，32…レンズコイル。
…環状凸領域，10ｃ…円状凹領域，12…半導体レ−ザ，
14…コリメ−トレンズ，16…偏光ビ−ムスプリッタ，18
…λ／４板，20…光ディスク，22…集束レンズ，24…シ
リンドリカルレンズ，26…光検出器，30…信号処理回
路，32…レンズコイル。
Claims (3)
- 【請求項１】実質的に等しい屈折力を有する少なくとも
３つの領域を含み、入射された光を波面分割するととも
に、それぞれの領域毎に入射されるそれぞれの光に対し
て所望の光学特性を与えることで、所望の集束位置に集
束される上記光のスポットの大きさを十分に小さくでき
る集光装置。 - 【請求項２】実質的に等しい屈折力を有し、入射された
光を波面分割するとともに、それぞれの領域毎に入射さ
れる光に対して互いに隣接する領域を通過した光と異な
る位相を与える少なくとも３つの領域を含み、所望の集
束位置に集束される上記光のスポットの大きさを十分に
小さくできる集光装置。 - 【請求項３】少なくとも１枚の屈折面に、帯状に形成さ
れた局所的に屈折率の異なる同心球面領域を含み、光を
少なくとも３つの領域に波面分割できるレンズ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040884A JPH05241111A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 集光装置 |
| US08/022,559 US5349592A (en) | 1992-02-27 | 1993-02-25 | Super-resolution optical element for use in image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040884A JPH05241111A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241111A true JPH05241111A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12592944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040884A Pending JPH05241111A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241111A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0831471A1 (en) * | 1996-03-18 | 1998-03-25 | Seiko Epson Corporation | Optical head and optical recorder |
| US6791933B1 (en) | 1996-08-29 | 2004-09-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup using an optical phase plate |
| US20120127597A1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Lens assembly |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4040884A patent/JPH05241111A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0831471A1 (en) * | 1996-03-18 | 1998-03-25 | Seiko Epson Corporation | Optical head and optical recorder |
| EP0831471A4 (en) * | 1996-03-18 | 1999-11-24 | Seiko Epson Corp | OPTICAL HEAD AND OPTICAL RECORDER |
| US6791933B1 (en) | 1996-08-29 | 2004-09-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup using an optical phase plate |
| US6985293B2 (en) | 1996-08-29 | 2006-01-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup using an optical phase plate and which is compatible with optical media for different types |
| US7072114B2 (en) | 1996-08-29 | 2006-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical pickup using an optical phase plate and which is compatible with optical recording media of different types |
| US20120127597A1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Lens assembly |
| US8320058B2 (en) * | 2010-11-19 | 2012-11-27 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Lens assembly |
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