JPH0323413A - 対物レンズ及びこの対物レンズを用いた走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、発散性放射ビームを回折限界放射スボソトに
集束する対物レンズであって、物体側に位置する第１の
屈折面及び像側に位置する第２の屈折面を有する透明材
料より成る単一のレンズ本体を具え、前記屈折面の少な
くとも１個の屈折面を非球面とした対物レンズに関する
ものである。

さらに、本発明は、このような対物レンズを設けた光学
式走査装置に関するものである。

（従来の技術） 上述した型式の対物レンズ及び走査装置は、米国特許第
４．６６８，０５６号明細書から既知である。この特許
明細書に記載されている実施例において、放射源から放
射された発散性ビームは透明記録媒体の情報面上で１μ
輪程度の半値幅を有する回折限界放射スポットに集束さ
れ、対物レンズは両凸レンズとされ、その対物レンズの
一方の屈折面が非球面とされている。非球面のレンズ面
は、基本形状が球面であって実際の形状が球面からわず
かに変化して基本形状の球面収差を補正した面を意味す
るものと理解されるべきである。既知の対物レンズは径
が２００μ醜程度の比較的大きな回折限界像視野を有し
ているので、鮮明な放射スポットを光軸付近に形成でき
、対物レンズ及び走査ビームを互いに変位させることに
より走査スボソトの位置を情報面内の走査すべきトラン
クパターンに対して正確に補正するこができる。

（発明が解決しようとする課題） 既知の走査装置の放射源から情報面までの距離ｌ は、ほぼ　（Ｍ＋　−＋２）ｆ　＋ｈｈ’で与えられる
。

一 ここで、Ｍは倍率、ｒは焦点距離すなわち物体側焦点と
物体側の主点との間の距離、ｈｈ’は対物レンズの主面
ＨとＨ′との間の距離である。薄いレンズの場合、項ｈ
ｈ’は他の項に対して無視するこができる。この実施例
の装置の組み上がったときの距離は、倍率Ｍを４．５程
度とし、焦点距離ｆを３．２　Ｉｌｓ程度とすると、約
２０ｍｓとなる。同一の倍率を維持しながら組立長を減
少させるため、焦点距離は短かくする必要がある。しか
しながら、より短い焦点距離の対物レンズで記録媒体の
情報面を走査すると、対物レンズの所望の作動距離との
関係において問題が発生してしまう。実際、情報層は例
えば１．２１の所定の厚さの透明基板の後側に位置する
が、記録媒体を対物レンズから離間させ、対物レンズが
記録媒体に衝突するのを回避し対物レンズに対する記録
媒体の不所望な移動によって記録媒体が損傷を受けない
ようにする必要がある。

（発明の｛既要） 従って、本発明の目的は、比較的短い焦点距離で既知の
装置よりも十分に大きな動作距離が得られ、しかも比較
的簡単な方法で生産できる対物レンズを提供するもので
ある。

本発明による対物レンズは、前記第１及び第２の屈折面
の両方を、物体側から見て凹面とし、その焦点距離を、
光軸に沿う肉厚よりも相当小さくし、第２の屈折面を非
球面としたことを特徴とする。

この対物レンズはレトロフォーカスレンズ或は反転望遠
レンズとして特徴付けられている。この対物レンズの設
計は、上述した用途に対して像視野を小さくできると共
に、コマ収差が生じても対物レンズと放射源とを走査装
置として組立てる際、放射源の位置を適合させることに
より補償するこができるという認識に基づいている。対
物レンズの組立長が短くなり、しかも走査装置の対応す
る寸法が小さく且つ軽量になるから、この走査装置は記
録媒体の情報面の走査すべきトラック構造に対して瞬時
にしかも高精度に位置決めするこができる。この結果、
対物レンズは小さな像視野でも十分に機能するこができ
る。

本発明による対物レンズにおいては、第１の屈折面に入
射する発散ビームはさらに発散性ビームとされるので、
ビームが第２の屈折面全体に入射し、第２の屈折面は幅
の広いビームを集束させる。

走査装置において対物レンズにより発散性ビームを集束
性ビームとする原理は、本願人による欧州特許出願から
既知である。しかしながら、この既知の対物レンズ系は
ミラ一対物レンズである。

ミラ一対物レンズの反射面の形状精度に課せられる要件
は、透明な屈折面に課せられる要件よりも５〜６倍厳格
であるから、本発明による対物レンズは相当容易に製造
するこができる。

別の性能により、第１の屈折面は、対物レンズの像視野
を拡大するように非球面とすることができる。

本発明の対物レンズの好適実施例は、前記第１の屈折面
と第２の屈折面との間に第３の面を形成し、第３の面を
反射性にし、この第３の面により第１の屈折面から入射
するビームの主光線をほぼ９０”　の角度で第２の屈折
面に向けて偏向するように構戒したことを特徴とする。

上述したように構成すれば、対物レンズの体積及び重量
を約５０％低減でき、小型軽量の走査装置を構戒するの
により好適である。

欧州特許出願第２７２，　７２４号は、２個の屈折面の
間に反射面が形成されている対物レンズを具える光学式
走査装置について開示している。しかしながら、この対
物レンズの基本形状は比較的長い焦点距離の両凸レンズ
であり、短焦点距離のレトロフォーカスレンズではない
。

さらに、本発明は、記録媒体の透明基板上の情報面を走
査する走査装置であって、基板の情報面から離れた側と
対向する放射源と、放射源から放射された発散性放射ビ
ームを情報層上に走査スポットとして集束する対物レン
ズ系とを具える走査装置にも関連する。この走査装置は
、対物レンズを上述した構成の対物レンズで構成したこ
とを特徴とする。

このような走査装置は、光軸に沿って測定した場合数１
程度の寸法であり、光ディスク用のポータブル型再生装
置、自動車に搭載する再生装置、或は多数の光ディスク
を具えるメモリ装置に用いるのが特に好適である。

反射性情報面を走査するように構威した走査装置は、情
報面からの放射を、対物レンズに対して放射源と同一の
側に配置した放射感知検出系に向けて偏向する回折素子
を具えることを特徴とする．この回折素子を適切に構成
し、光ビームを焦点誤差を検出するのに好通な検出系に
入射させ、入射ビームと検出系とを協働させることがで
きる。

焦点誤差は、対物レンズの焦点面と情報面との間のずれ
を意味するものと理解される。

焦点誤差検出用に適合した回折素子を具える走査装置の
第１実施例は、前記回折素子を非点収差を発生させる回
折素子とし、前記放射感知検出系が、回折素子によって
偏向されたビームの主光線を中心にして４分割して配置
した４個の検出器を具えることを特徴とする。

非点収差性回折素子は、線形格子とすることができる。

すなわち、回折素子の非平行ビーム中に配置されるので
、線形格子は、ビーム中の配置位置によりある範囲に亘
る非点収差を発生させる。

このビームにより検出系上に形成される放射スポットの
形状は、情報面上におけるビームの集束度により決定さ
れる。

非合焦の場合、この放射スポットは楕円形スポットに変
形し、その主軸は非点収差方向と称せられている２本の
相互に直交する方向のうちの一方向に延在し、非合焦の
符号に依存する。４個の検出器の分離細条は非点収差方
向に対して約４５゜の角度を以て延在する。

大きな範囲の非点収差が必要な場合、回折素子は、直線
状の格子細条及び線形に変化する格子周期を有する回折
格子とすることができる。非点収差性回折格子を、湾曲
した格子細条及び非線形に変化する格子周期を有するホ
ログラフィック格子とするのが好適である。コマ収差の
ような結像誤差は格子細条の曲率を適合させることによ
り補正することができる。

線形に変化する格子周期を有する回折格子と焦点誤差信
号を発生させる４分割検出器とを組み合せて用いること
は、米国特許第４３５８２００号明細書から既知である
。しかしながら、この特許明細書に記載されている走査
装置はレトロフォーカス対物レンズを具えていない。

温度特性及び組立調整の点において上述したいわゆる非
点収差法よりも優れた第２の焦点誤差検出方法は、第１
の回折素子を、２個のサブ格子を有する複合回折格子と
し、これらサブ格子が偏向された走査ビームを２本のサ
ブビームに分割し、複合検出系が２個の検出器対を具え
、第１及び第２のサブビームが第１及び第２の検出器対
とそれぞれ協働することを特徴とする実施例により実現
される。

この走査装置において、走査スポットは検出器対上にお
いて２個の放射スポットに再結像される。

各放射スポットは、情報面に対する走査ビームの焦点誤
差に応して関連する検出器対の分離細条と直交する方向
に移動する。このオフセントは検出器の出力信号を比較
することにより検出することができる。この焦点誤差検
出方法はダブルフーコー法として既知である。

上述した走査装置の好適実施例は、前記サブ格子が変化
する格子周期を有し、サブ格子の格子細条が湾曲してい
ることを特徴とする。

格子周期が変化すると共に格子細条が湾曲しているため
複合格子はレンズ作用を有し、この回折格子をサブ格子
の境界線の方向に沿って変位させることにより放射スポ
ットの工不ルギー分布を関連する検出器対に対して対称
的に設定することができ、特に対物レンズと回折格子の
組立体の結像長をダイオードレーザと検出器との間の光
軸方向の距離に適合させられるので、エネルギー分布を
対称的に設定できる。この構成は、フォトダイオードの
形態の検出器とダイオードレーザとを１個の部材として
結合し互いに固定して用いる場合に特に重要である。格
子周期が変化すると共に格子細条が湾曲している複合回
折格子はホログラムとしても称されており、この複合回
折格子は、直線状の格子細条を有する回折格子を用いる
場合に生ずるコマ収差や非点収差のような結像誤差を補
正することができる。

原理的には、フーコー焦点誤差方法を用いる走査装置の
２個の実施例がある。第１の実施例は、一方のサブ格子
の格子細条が、他方のサブ格子の格子細条の延在方向と
同一の延在方向を有し、サブ格子の平均格子周期が互い
に相異し、前記検出器対をサブ格子間の境界線に平行な
方向に並置したことを特徴とする。

第２の実施例は、サブ格子が同一の平均格子周期を有し
、一方のサブ格子の格子細条が２個のサブ格子間の境界
線に対して第１の角度で延在し、他方のサブ格子の格子
細条が第２の角度で延在し、前記検出器対を前記境界線
と直交する方向に並置したことを特徴とする。走査ビー
ムのサブビームは同一の角度で異なる方向に偏向される
。この実施例は、取付公差、調整のし易さ及び安定性の
点において上記実施例より優れている。

さらに、本発明による走査装置は、放射源から放射した
放射光から走査ビーム及び２本の補助ビームを形成する
回折素子により特徴付けられる。

このように構成すれば、トラック中の情報構体を走査す
る際走査スボソトを情報トランクに沿って高精度に追従
させることができる。

回折素子によって形成されたサブビームは対物レンズに
よって２個の補助スポットに集束し、これら補助スポン
トは情報面のトラックの２個の縁部にそれぞれ位置する
。そして、各補助スポッｌ・は検出系の個別の検出器上
に再結像される。トラッキング誤差すなわち走査スポッ
トの中心とトランクの中心線との間のずれの大きさ及び
方向に関する情報を含む信号は、前記２個の検出器の出
力信号間の差から取り出すことができる。

さらに、本発明の走査装置においては、上述した回折格
子の各々を対物レンズの一方の面上に設けることができ
る。

このような回折格子は支持部材を別個に設ける必要がな
く、走査装置の構造を簡単化するこができる。

以下、図面に基き本発明を詳細に説明する。

（実施例） 第ｊ図は光記録媒体１の一部を接続方向断面として示す
。この光記録媒体１は透明基板２及び情報層３を有し、
情報Ｎ３には保護Ｎ４をコートすることができる。走査
装置は対物レンズ２０及び放射源３０を有し、例えばダ
イオードレーザを記録媒体１に近接して配置する。放射
源から発散性ビーム３１を放射し、このビームを対物レ
ンズにより情報面３において走査スポット３２として集
束させる．この走査スボノト３２は１μｍ程度の半値幅
を有している。光軸ＯＯ′に平行な軸（図示せず）を中
心にして記録媒体を回転すると共に走査装置及び記録媒
体を径方向すなわち第１図の紙面と直交する方向に相対
的に移動させることにより情報面全体を走査することが
できる。

対物レ〉・ズはガラスから或る比較的厚い本体部２１を
具え、この本体部は、屈折率２．５３のＺｍＳｅ又は屈
折率１．８０のＳ　Ｆ　Ｌ　６のような高い屈折率材料
で構戒するのが好ましい。この本体部は第１の屈折面２
２および第２の屈折面２３を有している。面２２は入射
する発散ビーム３１に対して発散効果を有し、入射ビー
ムはレンズ本体部内でさらに発散し、この結果屈折面２
３全体を通過することになる。第２の面２３は強い集束
効果を有しビームを回折限界の走査スボ・，・ト３２と
して集束する。

この対物レンズの主点を１４で表示し、物体側焦点をＦ
で表示する，第１図の実施例において、焦点Ｆはレンズ
の内部に位置する。しかし、この焦点Ｆはレンズの外部
に位置させることもできる。

物体側焦点と主点との間の距離として規定される焦点距
離は、対物レンズの光軸方向の厚さよりも相当短い。従
って、この走査装置は極めて小型で強固な構造とするこ
とができる。

対物レンズをＺｎＳｅで構成した場合、焦点距離は約０
．５ｍｍ　、光軸方向の厚さは約２．８ｍｍ　、レンズ
と記録媒体との間の距離は１。１ｍｍとなる。基板の厚
さが約１．２ｎ＋ｍの場合、対物レンズの前側面２２か
ら記録媒体の情報層までの全長はたかだか約５．２ｍ＋
＋＋である。

対物レンズの第１及び第２面２２及び２３が球面の場合
、対物レンズは球面収差を生じてしまう。この収差を補
正するため、第２面２３を非球面すなわち球面からわず
かに変形した面とする。この非球面形状を第１図に挿入
して示す。この実際の面を実線２３により　図示し、球
形の基本形状を破線２３′で示す。尚、図面を明瞭なも
のとするため破線２３′は直線で示す。

非球面２３を有する対物レンズは、例えば５）ｔｍの回
折限界視野を有しており、この値は従来の対物レンズの
回折限界視野よりも相当小さい。従って、記録媒体の情
報トランクを走査する場合、走査ビームを対物レンズに
対して移動させることによでは１本のトラックから他の
トラックにスポットを移動させることができない。しか
しながら、これは欠点とはならない。この理由は、走査
装置が小型且つ軽量になるので、走査装置全体を所望の
速度で容易に移動させることができるためである． より大きな結像視野を望む場合、第１の屈折面２２も非
球面とする。この場合、結像視野は例えば５０μ曽径と
することができる。

通常の対物レンズの面を非球面とする場合、米国特許第
４，６６８，０６５号明細書に開示されている技術を用
いて第２面２３、又は第１面２２及び第２面２３の両方
を非球面とすることができる。従って、ガラス本体の球
面上に透明な合或材料層から戒る非球面層を外側層とし
て形戊することにより、非球面を有する対物レンズが得
られる。この合戒材料は、例えばレンズ面上に液状で形
成されモールドにより所望の形状とされ、紫外線により
硬化する合或材料のような重合可能な合成材料とするこ
とができる。

記録媒体は透過性のものとすることができる。

この場合、放射感知検出器を記録媒体の背面側に配置し
、記録媒体を透過し続出み取られた情報によって変調さ
れた読取ビームを電気信号に変換する。しかし、情報面
は反射性とするのが好ましい。

この場合、情報面で反射し変調されたビーム３１′は再
び対物レンズ２０に入射し、投射ビーム３１と同一の光
路を反対向きに伝播する。放射源がダイオードレーザの
場合、ドイツ国特許明細書第１，５８４，６６４号に記
載されているいわゆるフィードバック効果を利用して書
込まれている情報を読み取ることができる。

一方、第１図に示すように、通常例えばハーフミラー又
はプリズムのような分割素子４０を投射ビーム３１及び
反射ビーム３１′の共通の光路中に配置して、反射ビー
ム３１’の一部を放射感知検出器５０に向けて反射する
． 投射ビームと反射ビームとを分離するため、回折格子を
用いる．この回折格子は、放射源と対物レンズとの間に
配置した個別の素子とすることができる。第２図に示す
ように、格子４ｌを対物レンズの第１面２２上に配置す
るのが好ましい。この格子は入射するビームを、非回折
の零次サブビーム、十及び−のｌ次サブビーム、及び多
数の高次サブビームに分離する。柊子細条と中間細条の
幅との比、及び位相格子の場合における格子溝の形状及
び深さのような格子定数を適切に選択して、回折格子４
１の第１光路に形成される零次サブビームの生成強度及
び第２光路に形成される１次サブビームの生成強度を最
大にすることができる。格子４ｌを通る第１光路で形成
される１次サブビームが適切な角度で偏向され、情報面
３で反射した後検出器５０に入射しないように設定する
ことができる。

第２図の実施例において、放射源３０及び放射感知検出
器５０をレンズ面２２から適切な距離を以て配置する．
このように構成することにより、格子素子としてホログ
ラム格子を用いる場合、回折格子を有する対物レンズを
検出器に対して移動させることにより微細制御を行なう
ことができる。

第３図による実施例において、回折格子４１′を対物レ
ンズの第２面２３上に配置する。この回折格子４１’に
より、反射ビームの一部が対物レンズ内においてオリジ
ナルの反射ビームから分離され、この反射ビームの一部
が適切な回折角で第１面２２に入射し、この第１面によ
り検出器５０に入射する．放射源と対物レンズとの間に
配置した個別の回折格子或は対物レンズの面２２又は２
３上に配置した回折格子４１又は４１’を適切に設置し
、この回折格子から発生し検出器５０に向けて進行する
ビームと適切に構或した検出系とを用いて焦点誤差信号
を発生させることができる。この回折格子及び関連する
検出器の第１実施例を第４図に線図的に示す。

第４図において、ビーム３１′は、回折格子の位置例え
ば回折格子４ｌにおける断面として示す。回折格子４１
は２個のサブ格子４２及び４３を有し、これらサブ格子
は境界線４ｌをはさんで互いに分離する。

これらサブ格子の格子細条は符号４５と４６で示す。

これらの格子細条は中間細条４７及び４８によりそれぞ
れ分離する。本例において、サブ格子は同一の格子周期
を有しているが、サブ格子４２の適切に彎曲した格子細
条４５は境界線４４に対して第１の角度を以て延在し、
第２のサブ格子４３の彎曲した格子細条４６は境界線に
対してほぼ等しい角度で反対向きに延在する。サブビー
ムは、格子細条の延在方向とほぼ直交する方向に偏向さ
れる。格子細条の延在方向はサブ格子間で互いに相異す
るから、サブビーム３１ａ′及び３ｌｂ’はＹＺ面内に
おいて互いに異なる角度で偏向される。従って、検出器
面ＸＹ面内において、放射スポット３１ａ　’と３１ｂ
′とは互いにＹ方向にずれて形成される。第４図及び以
後の図面において、軸ｘ，ｙ，ｚは原点０を有する直交
座標系を構成し、原点Ｏはダイオード３０の放射面の中
心と一敗する。

フォトダイオードの形態をした放射感知検出器５１．　
５２及び５３．　５４は分離細条５５及び５６によりそ
れぞれ分離され、各サブビーム３１ａ′及び３ｌｂ′と
それぞれ関連する。これら検出器を適切に位置決めし、
ビーム３１が情報面３上で正確に合焦している場合、サ
ブビーム３１ａ　’及び３ｌｂ′によって形成される放
射スポッ｝　３３ａ及び３３ｂの強度分布を検出器対５
Ｌ　５２及び５３．　５４に対して対称的に設定する。

焦点誤差が発生した場合、放射スボッ｝　３３ａ’及び
３３ｈ′は非対称的に大きくなり、各放射スポットの放
射分布の中心は検出器対の分離細条５５．　５６と直交
する方向に移動する。

検出器５１，　５２．　５３及び５４の出力信号をＳ，
１．３５２＋　　３５２及びＳＳ４でそれぞれ表わすと
、焦点誤差信号は次式で与えられる。

Ｓｔ＝（Ｓｓｔ＋Ｓｓ４）　　（Ｓｓｚ＋Ｓｓ＋）焦点
誤差信号を発生させるため、第４図の複合回折格子を第
５図に示す回折格子４ｌで置換することができる。第５
図において、走査ビーム３１、格子面における断面とし
ての反射ビーム３１ａ　’及び３ｌｂ　’を示す。２個
のサブ格子４２及び４３の好適に湾曲した格子細条は境
界線４４に対して同一の角度で延在し、一方これら２個
のサブ格子の平均格子周期は互いに相異する。従って、
サブビーム３１ａ　’が偏向される角度は、サブビーム
３ｌｂ′が偏向される角度と相異する。すなわち、検出
器面５１，　５２．５３及び５４において放射スポット
３３ａ及び３３ｂは境界線４４の方向に更にずれること
になる。

サブ格子４２及び４３は直線状格子細条及び一定の格子
周期のものとすることができる。しかしながら、ホログ
ラムと称せられる型式の回折格子を用いるのも好適であ
る。このホログラムは、例えば格子周期が平均格子周期
の数％程度変化する可変格子周期を有することができる
。さらに、第４図及び第５図に示すように、２個のサブ
格子の格子細条は湾曲している。従って、これらサブ格
子は可変レンズ作用を有することになる。格子周期が変
化するため、放射スポット３３ａ及び３３ｂの位置は、
回折格子４ｌをその面内で移動させることにより変化さ
せることができる。境界線の方向と直交する方向の収差
は、湾曲する格子細条の曲率を適切に設定することによ
り最小にすることができる．放射スポットの位置を変位
させることができることは、一体的に集積化されたレー
ザーフｒ｝ダイオードユニットを用いる場合に特に重要
である。

すなわち、ダイオードレーザとフォト検出器とが１個の
支持部材上に配置され互いに固定され、Ｚ方向の固定さ
れた相対的距離を有する複合ユニットを用いる場合に特
に重要である。この相対距離は製造公差によって支配さ
れ、装置の組立中にフォトダイオードをレーザーダイオ
ードに対してＺ方向に沿って移動させることによって補
正することができない。

直線状の格子細条を有する回折格子を用いる場合に比べ
て、湾曲した格子細条を有する回折格子を用いることに
よる重要な利点は、直線状格子細条の回折格子を用いる
場合に発生するコーマ収差及び非点収差のような光学収
差を解消できることである。すなわち、ホログラフィッ
ク格子を製造する際上記収差を考慮すると共に格子細条
の曲＼率を収差に適合させることにより、上記光学収差
を解消することができる。

上述したホログラフィック格子の利点は別にして、対物
レンズのレンズ面２２又は２３上に回折格子を装着する
場合レンズ面が曲率を有しているため用いる回折格子は
ホログラフィック格子とすべきである。さらに、第３図
に示すように回折格子をレンズ面２３上に設ける場合、
ビーム３１′の主光線が光軸上でレンズ面２２に入射し
ないということについて補正する必要がある。従って、
第２図の実施例は、第３図の実施例よりも優れている。

第６図は、反射した走査ビーム３１′を非点収差性ビー
ム３１Ｉ′に変換する回折格子の実施例を示す。原理的
に、この回折格子は直線状の格子細条７１を有すると共
に線形に変化する格子周期を有する。この回折格子の寸
法は、ある次数において例えば＋ｌ次において反射した
走査ビーム３１′が大きく偏向されるように設定する。

この１次回折ビーム３１Ｉ′はｌ点に集束せず互いに直
交する２個の焦線７５及び７６に集束する。焦線７５は
、回折格子が非点収差素子でない場合にビーム３１，’
が集束ずに位置に位置する。焦点誤差が発生する場合、
焦線７５及び７６は共に同一方向に同一距離だけ変位？
る。いわゆる４分割検出器８０は、走査ビームが情報面
上に合焦する場合に２個の焦線が占める位置間のほぼ中
間の位置に配置する。第７図に示す検出器は４個の検出
器８１，　８２．　８３及び８４を有し、これら検出器
は偏向された１次回折ビーム３■１′の主光線を中心に
して４分割した位置にそれぞれ配置する。走査ビームが
情報面上に合焦している場合、ビーム３１１′によって
検出器面上に形成される放射スポット３３１′は、第７
図の実線で示されるように円形である。焦点誤差が生ず
ると、放射スボッｌ−３３，’は、第マ図の破線で図示
するように楕円形スポットに変形する。この楕円形スポ
ットの主軸は分離細条８５及び８６に対して４５゜の角
度を以て延在し、この角度の符号は焦点誤差の符号によ
り定まる。

検出器８１．　８２．　８３及び８４の出力信号を３８
１．ＳＲ■．Ｓ８３及びＳ８４でそれぞれ表わすと、焦
点誤差信号Ｓｒは次式で与えられる。

Ｓ　ｒ＝　（Ｓｓ＋　＋ＳＩ３）　　（Ｓａｇ　＋Ｓｌ
１４）回折格子７０を放射源と対物レンズとの間に配置
する場合、この回折格子は湾曲した格子細条を有するホ
ログラフィンク格子として設けることができ、第４図及
び第５図に基いて説明したように調整及び補正を行なう
ことができる。回折格子７０をを一方のレンズ面２２又
は２３上に設ける場合、この回折格子は、関連するレン
ズ面の曲率に適合するようにホログラフィック格子とす
る必要があり、この場合にも調整及び収差補正を行なう
ことができる。さらに、回折格子７０は、レンズ面２３
ではなくレンズ面２２上に配置することが望ましい。

第８図はいわゆる光磁気記録媒体に情報を書き込み及び
情報を読み取るのに好適な走査装置の実施例を示す。こ
のような型式の記録媒体及び記録再生装置は、１９８５
年に発生された“フィリイッブス　テクニカル　レビュ
ー゜゜第４２巻　第２号の第３７頁〜４７頁に記載され
ている文献“イレーサブル　マグネトオプティカル　レ
コーディング（Ｅｖａｓａｂｌｅ　ｍａｇｎｅｔｏ−ｏ
ｐｔｉｃａｌ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）　ｌ′に開示され
ている。この文献に記載されているように、光磁気記録
媒体の情報を読取る場合いわゆる差動？法が好適に用い
られる。情報面で反射した放射ビームは、読取られた情
報に基いてその偏光方向が時間的に変調され、対物レン
ズを通る光路を通過した後２本の相互に直交する方向に
偏光したサブビームに分離され、これらサブビームは個
別の検出器に入射する。既知の走査装置においては、反
射ビームは偏光感知ビームスプリソクによって分離され
ている。

第８図の走査装置は、このようなビームスプリツタを必
要としない。この理由は、回折格子９０が２本の空間的
に分離されたビーム３１Ｉ′及び３１■′好ましくは＋
１次サプビーム及び−１次サブビームに分離するからで
ある。これらのサブビームは同一の強度を有することが
できる。偏光子９１及び９２を検出器５０１及び５０■
に向かう光路中に配置して、検出器５０１′に入射する
サブビーム３１Ｉ゛が第１の偏光方向を有し、検出器５
０■に入射するサブビーム３１Ｋ’が第１の偏光方向と
直交する第２の偏光方向を有するように設定する。

第８図において、回折格子９０は第１のレンズ面２２上
６こ設ける。回折格子９０を第２のレンズ面２３上に設
ければ、この走査装置は最も小型な形態とすることがで
きる。この形態は前述した実施例にも適用される。

情報トラックを有する情報面を走査する場合、走査スポ
ットの中心が走査されたトラックの中心点と常時一致す
るようにする必要がある。この目的を達威するため、走
査装置は、走査スポットの中心とトラックの中心線との
間のずれを検出する手段、すなわちトラッキングエラー
信号を発生する手段を有する必要がある。トラックの中
心線に対する走査スポットの位置はトラッキングエラー
信号により、例えば走査装置又は情報面を径方向に相対
的に移動させることにより補正することができる。

米国特許第３，３７６，８４２号に開示されているよう
に、回折格子を用いてトラッキングエラー信号を発生さ
せることができる。第９図はこのような回折格子１００
を具える走査装置の実施例を示す。第９図に示すように
、回折格子１００により放射源３０から放出した走査ビ
ーム３１を零次ビーム３］ａ　、＋１次ビーム３ｌｂ　
、−　１次ビーム３１ｃ及び多数の高次ビームに分割す
る。尚、高次ビームは本発明には重要でない。この理由
は、高次ビームは大部分が対物レンズ２０の外部に偏向
され、しかもその強度が微弱であるためである。回折格
子１００は単一格子、すなわち非分割格子とする。この
回折格子のパラメータ、特に格子細条の幅と中間細条の
幅との比、格子溝の深さ及び形状を適切に選択して、入
射ビーム３１のほぼ全ての放射がビーム３１ａ．　３ｌ
ｂ及び３１ｃとなるように設計することができる。ささ
に、ビーム３１ａの強度をビーム３ｌｂ及び３１ｃの強
度よりも数倍大きく、例えば６倍にすることもできる。

ビーム３１ａは主ビームすなわち走査ビームとなり、情
報面３上に走査スポット３２ａを形戒する。

ビーム３ｌｂ及び３１ｃは補助ビームであり、対物レン
ズ２０により情報面上に補助スポッＩ−３２ｂ及び３２
ｃを形或する。補助ビーム３ｌｂ及び３１ｃは回折格子
１００により互いに反射の角度で偏向されるから、補助
スボント３２ｂ及び３２ｃはトラック方向に見て走査ス
ボンｌ−　３２ａの両側に位置する。

回折格子１００の格子細条の延在方向と実効トランク方
向との間のなす角度は、放射スポット３２ｃ，３２ａ及
び３２ｂがトラック方向に見て交互に並ぶように選択す
る。すなわち、走査スポット３２ａがトラックの中心線
上に位置する場合、補助スボノト３２ｂの中心がトラッ
クの一方の縁部に位置し、袖助スポット３２ｃは他方の
縁部に位置するように選沢する。放射感知検出器５０に
各補助ビーム用の個別の検出器を設ける。補助スボッｌ
−　３２ｂ及び３２ｃがトラックに等しい範囲で入射す
る場合検出器の出力信号は互いに等しくなる。トラッキ
ングエラー信号が発生すると、一方の補助スポットの中
心がトラックの中心ライン方向に移動し、他方の補助ス
ポットの中心は中心線から離れる方向に移動し、これら
検出器の出力信号は等しくなる。従って、これら検出器
の出力信号の差はトラ・ノキングエラー信号を表わすこ
とになる。

検出器に入射するサブビームの数を制限するため、回折
格子ｌ００は放射源３０と対物レンズ２０との間で放射
源３０にできるだけ接近して配置するのが好ましい。こ
のように構成すれば、反射ビームすなわち高次のサブビ
ームが回折格子を通過しなくなる。回折格子１００は、
直線状の格子細条及び一定の格子周期を有する回折格子
とすることができる。尚、第３図に示す回折格子４１′
をレンズ面２３上に設けることも可能である。回折格子
１００を第１のレンズ面２２上に設ける場合（第９図参
照）、この回折格子はホログラフィック格子とする。こ
のような場合、対物レンズ２０の第２レンズ面２３上に
回折格子１００を設け第１而２２上に回折格子４１’を
設けることも可能である。

第１０図は対物レンズの第２実施例を示す。本例の対物
レンズ２０′は第１図、第２図、第３図、第８図及び第
９図に示す対物レンズよりも一層小型で軽量になる。第
１０図の対物レンズは、２個の屈折面２２及び２３に加
えて第３の面１１０を有する。この第３の面は反射面で
ありオリジナルの光軸ＯＯ′に対して約４５゜の角度を
以て延存する。走査ビーム３１及び反射ビーム３１′の
光路は、第３の面１１０によって対物レンズ２０’内に
おいて折り曲げられる。従って、対物レンズ２０’は、
第１図、第２図、第３図、第８図及び第９図の対物レン
ズと同一の作用を有するが、レンズ材料の量は相当少な
くなる。

対物レンズ２０′の一方のレンズ面（２３）又は両方の
屈折面２２及び２３を非球面とする。これらの面には第
２図、第３図、第８図及び第９図に基いて説明した回折
格子を設けるたとができる。第２図及び第３図の回折格
子４１及び４１’は対物レンズ２０′の反射面上に配置
することができる。

本発明による対物レンズは読取装置に用いられるだけで
なく、書込装置又は書込及び読取が結合された装置にも
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による対物レンズを具える走査装置の第
１実施例を示す線図、 第２図及び第３図は回折格子を対物レンズの一方の面上
に配置した走査装置の別の実施例を示す線図、 第４図、第５図、第６図及び第７図は回折椙子の変形例
を示す線図、 第８図は光磁気ディスクに好適な実施例を示す線図、 第９図は２本の補助ビームを形成する回折格子を有する
走査装置の実施例を示す線図、第１０図は本発明による
対物レンズの第２実施例を具える走査装置の実施例を示
す線図である。 ■・・・光記録媒体 ２・・・透明基板 ３・・・情報層 ２０・・・対物レンズ ２２・・・第１レンズ面 ２３・・・第２レンズ面 ３０・・・放射源 ４１　　４１’　，　９０，　１００・・・回折格子５
０・・・放射感知検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発散性放射ビームを回折限界放射スポットに集束す
   る対物レンズであって、物体側に位置する第１の屈折面
   及び像側に位置する第２の屈折面を有する透明材料より
   成る単一のレンズ本体を具え、前記屈折面の少なくとも
   １個の屈折面を非球面とした対物レンズにおいて、前記
   第１及び第２の屈折面の両方を、物体側から見て凹面と
   し、その焦点距離を、光軸に沿う肉厚よりも相当小さく
   し、第２の屈折面を非球面としたことを特徴とする対物
   レンズ。 ２、前記第１の屈折面も非球面としたことを特徴とする
   請求項１に記載の対物レンズ。 ３、前記第１の屈折面と第２の屈折面との間に第３の面
   を形成し、第３の面を反射性にし、この第３の面により
   第１の屈折面から入射するビームの主光線をほぼ９０゜
   の角度で第２の屈折面に向けて偏向するように構成した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。 ４、記録媒体の透明基板上の情報面を走査する走査装置
   であって、基板の情報面から離れた側と対向する放射源
   と、放射源から放射された発散性放射ビームを情報層上
   に走査スポットとして集束する対物レンズ系とを具える
   走査装置において、前記対物レンズ系を、請求項１、２
   又は３に記載の対物レンズで構成したことを特徴とする
   走査装置。 ５、反射性情報面を走査する請求項４に記載の走査装置
   において、情報面からの放射を、対物レンズに対して放
   射源と同一の側に配置した放射感知検出系に向けて偏向
   する回折素子を具えることを特徴とする走査装置。 ６、前記放射源から放射された放射ビームから、走査ビ
   ーム及び２本の補助ビームを形成する回折素子を具える
   ことを特徴とする請求項４に記載の走査装置。 ７、前記回折素子を非点収差を発生させる回折素子とし
   、前記放射感知検出系が、回折素子によって偏向された
   ビームの主光線を中心にして４分割して配置した４個の
   検出器を具えることを特徴とする請求項５に記載の走査
   装置。 ８、前記非点収差性回折格子を、湾曲した格子細条及び
   非線形に変化する格子周期を有するホログラフィック格
   子としたことを特徴とする請求項７に記載の走査装置。 ９、前記第１の回折素子を、２個のサブ格子を有する複
   合回折格子とし、これらサブ格子が偏向された走査ビー
   ムを２本のサブビームに分割し、複合検出系が２個の検
   出器対を具え、第１及び第２のサブビームが第１及び第
   ２の検出器対とそれぞれ協働することを特徴とする請求
   項５に記載の走査装置。 １０、前記サブ格子が変化する格子周期を有し、サブ格
   子の格子細条が湾曲していることを特徴とする請求項９
   に記載の走査装置。 １１、前記一方のサブ格子の格子細条が、他方のサブ格
   子の格子細条の延在方向と同一の延在方向を有し、サブ
   格子の平均格子周期が互いに相異し、前記検出器対をサ
   ブ格子間の境界線に平行な方向に並置したことを特徴と
   する請求項９又は１０に記載の走査装置。 １２、前記サブ格子が同一の平均格子周期を有し、一方
   のサブ格子の格子細条が２個のサブ格子間の境界線に対
   して第１の角度で延在し、他方のサブ格子の格子細条が
   第２の角度で延在し、前記検出器対を前記境界線と直交
   する方向に並置したことを特徴とする請求項９又は１０
   に記載の走査装置。 １３、前記回折格子を、対物レンズの一方の面上に配置
   したことを特徴とする請求項５、６、７又は９に記載の
   走査装置。