JPS62229203A - グレ−テイングレンズ - Google Patents
グレ−テイングレンズInfo
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- JPS62229203A JPS62229203A JP7342086A JP7342086A JPS62229203A JP S62229203 A JPS62229203 A JP S62229203A JP 7342086 A JP7342086 A JP 7342086A JP 7342086 A JP7342086 A JP 7342086A JP S62229203 A JPS62229203 A JP S62229203A
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- lens
- diffraction grating
- grating
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- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
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- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
- G02B5/189—Structurally combined with optical elements not having diffractive power
- G02B5/1895—Structurally combined with optical elements not having diffractive power such optical elements having dioptric power
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば光学的情報処理装置の対物レンズやコ
リメートレンズとして用いられるグレーティングレンズ
に関する。
リメートレンズとして用いられるグレーティングレンズ
に関する。
（従来の技術）
一般に、情報記録媒体例えば光ディスクから情報を読み
取る光学式ピックアップヘッドは、半導体レーデ等の光
源からの光ビームをコリメートレンズにより平行ビーム
に変換し、対物レンズにより光ディスクの情報記録面に
収束させ、微細なピット列を走査し、そこからの反射光
ビームを光検出器により検出するように構成されている
。このような光学式ピックアップヘッドにおいて最も重
要な部品は、光ビームを光ディスクの情報記録面上で直
径１〜２μｍ程度に絞り込むための対物レンズである。
取る光学式ピックアップヘッドは、半導体レーデ等の光
源からの光ビームをコリメートレンズにより平行ビーム
に変換し、対物レンズにより光ディスクの情報記録面に
収束させ、微細なピット列を走査し、そこからの反射光
ビームを光検出器により検出するように構成されている
。このような光学式ピックアップヘッドにおいて最も重
要な部品は、光ビームを光ディスクの情報記録面上で直
径１〜２μｍ程度に絞り込むための対物レンズである。
従来、この対物レンズとしては、球面単レンズを複数枚
組合わせて複合レンズが用いられていたユこれはビーム
スポットをレーリーの限界近くまで微小に絞るために、
球面収差やコマ収差、像面湾曲、歪曲等の各種レンズ収
差を極力無くすることか必要だからである。しかしなが
ら、複合レンズによってもレンズ収差を完全に零にする
ことは、不可能である。また、高性能の複合レンズは、
研磨、組立て調査か困難であり、更に複数枚のカラスレ
ンズを用いるために、その車量が大きくなるという欠点
かあった。
組合わせて複合レンズが用いられていたユこれはビーム
スポットをレーリーの限界近くまで微小に絞るために、
球面収差やコマ収差、像面湾曲、歪曲等の各種レンズ収
差を極力無くすることか必要だからである。しかしなが
ら、複合レンズによってもレンズ収差を完全に零にする
ことは、不可能である。また、高性能の複合レンズは、
研磨、組立て調査か困難であり、更に複数枚のカラスレ
ンズを用いるために、その車量が大きくなるという欠点
かあった。
このような問題を解決するために、光波の回折を利用す
るいわゆるグレーティングレンズが提案されている。こ
のグレーティングレンズは、第４図に示すにうに例えば
ガラス基板１上にその断面が矩形状または鋸歯状である
同心円状のかつ周辺に行くに従ってピッチが徐々に狭く
なる不等間隔回折格子２か形成されたもので、この不等
間隔回折格子２による光波の回折を利用して平行光を一
点に収束したり、発散光を平行光に変換するレンズ作用
を有する。
るいわゆるグレーティングレンズが提案されている。こ
のグレーティングレンズは、第４図に示すにうに例えば
ガラス基板１上にその断面が矩形状または鋸歯状である
同心円状のかつ周辺に行くに従ってピッチが徐々に狭く
なる不等間隔回折格子２か形成されたもので、この不等
間隔回折格子２による光波の回折を利用して平行光を一
点に収束したり、発散光を平行光に変換するレンズ作用
を有する。
このようなグレーティングレンズの最小ピッチは、開口
数をＮＡ、光の波長をλとすれば、λ／ＮＡで与えられ
る。従って、例えばλ＝ ０．７８ ｎｍとずれば、Ｎ
Ａ＝０．１程度のコリメータレンズでは最小ピッチは７
〜８μｍとなる。
数をＮＡ、光の波長をλとすれば、λ／ＮＡで与えられ
る。従って、例えばλ＝ ０．７８ ｎｍとずれば、Ｎ
Ａ＝０．１程度のコリメータレンズでは最小ピッチは７
〜８μｍとなる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、０．４５以上の開口数が必要とされる光
学式ピックアップの対物レンズの場合には、最小ピッチ
は１．６〜１．８μｍになり、対物レンズ用のグレーテ
ィングレンズを製造するためには、超微細加工が必要と
なるという問題があった。
学式ピックアップの対物レンズの場合には、最小ピッチ
は１．６〜１．８μｍになり、対物レンズ用のグレーテ
ィングレンズを製造するためには、超微細加工が必要と
なるという問題があった。
また、グレーティングレンズは設計した入射角以外の角
度で入射した光に対しては非常に大きい収差を生じ、ガ
ラス組合せレンズに比べて使用でする角度範囲（以下有
効視野角と称す。）が非常に狭いという欠点を有してい
る。その収差量は、開口数が大ぎいほど大きく、例えば
ＮＡ＝ ０．１では傾き入射角が±１度で約λ／１４（
ＲＭＳ値）の収差が発生するのに対し、ＮＡ＝ ０．４
７では傾き入射角が±０．１度で収差量はλ／１０（Ｒ
Ｈ３値）にもなる。
度で入射した光に対しては非常に大きい収差を生じ、ガ
ラス組合せレンズに比べて使用でする角度範囲（以下有
効視野角と称す。）が非常に狭いという欠点を有してい
る。その収差量は、開口数が大ぎいほど大きく、例えば
ＮＡ＝ ０．１では傾き入射角が±１度で約λ／１４（
ＲＭＳ値）の収差が発生するのに対し、ＮＡ＝ ０．４
７では傾き入射角が±０．１度で収差量はλ／１０（Ｒ
Ｈ３値）にもなる。
主にこれらの２つの理由により、グレーティングレンズ
は光学式ピックアップ用の対物レンズとしては実用化さ
れていない。
は光学式ピックアップ用の対物レンズとしては実用化さ
れていない。
一方、これらの問題を解決するため、球面単レンズとグ
レーティングレンズとを組合せて用いることが提案され
ている。このような組合ぜレンズを用いればグレーティ
ングレンズの実効的な開口数を少なくすることができ、
必要とされる同心円状不等間隔回折格子の最小ピッチが
かなり大きくなり、また有効視野角も大きくとることが
できる。
レーティングレンズとを組合せて用いることが提案され
ている。このような組合ぜレンズを用いればグレーティ
ングレンズの実効的な開口数を少なくすることができ、
必要とされる同心円状不等間隔回折格子の最小ピッチが
かなり大きくなり、また有効視野角も大きくとることが
できる。
しかしながら、このような組合せレンズでは２つのレン
ズの軸合せが必要とされるため、生産性が悪いという問
題がある。また、レンズ面が４面もめるため、各レンズ
面での反射損失を抑えるために各レンズ面に反射防止膜
を形成する必要があり、生産コストも高くなるという欠
点がある。
ズの軸合せが必要とされるため、生産性が悪いという問
題がある。また、レンズ面が４面もめるため、各レンズ
面での反射損失を抑えるために各レンズ面に反射防止膜
を形成する必要があり、生産コストも高くなるという欠
点がある。
本発明は上記事情に対処してなされたもので、不等間隔
回折格子の最小ピッチを大ぎくすることができ、かつ有
効視野角を広くとることができるとともに、生産性に優
れ、生産コストも安値なグレーティングレンズを提供す
ることを目的とする。
回折格子の最小ピッチを大ぎくすることができ、かつ有
効視野角を広くとることができるとともに、生産性に優
れ、生産コストも安値なグレーティングレンズを提供す
ることを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明のグレーティングレンズは、少くとも一面が凸球
面状とされた光学的に透明な物体の前記凸球面上に、同
心円状の不等間隔回折格子が形成されて成るものである
。
面状とされた光学的に透明な物体の前記凸球面上に、同
心円状の不等間隔回折格子が形成されて成るものである
。
（作 用）
本発明のグレーティングレンズにおいては、平面な基板
上に不等間隔回折格子を形成する従来のグレーティング
レンズと比べて、その最小ピッチを大きくすることがで
き、同時に有効視野角を広くとることができる。
上に不等間隔回折格子を形成する従来のグレーティング
レンズと比べて、その最小ピッチを大きくすることがで
き、同時に有効視野角を広くとることができる。
（実施例）
以下、図面に示す実施例について本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、片面が平面で
他の一面が凸球面である平凸レンズ３の凸球面上に、断
面が鋸歯状である同心円状の不等間隔回折格子２が形成
されており、平面側から入射した平行光束はこのグレー
ティングレンズによって焦点Ｆに収束される。
他の一面が凸球面である平凸レンズ３の凸球面上に、断
面が鋸歯状である同心円状の不等間隔回折格子２が形成
されており、平面側から入射した平行光束はこのグレー
ティングレンズによって焦点Ｆに収束される。
ところでこのレンズにおいて、凸球面上に形成された不
等間隔回折格子２のｍ番目の輪帯半径ｒＩ、ｌは次式に
よって決定される。
等間隔回折格子２のｍ番目の輪帯半径ｒＩ、ｌは次式に
よって決定される。
・・・・・・・・・・・・（１）
ただし、ｆは凸球面先端から焦点Ｆまでの距離、Ｒは凸
球面の曲率半径、ｎは平凸レンズの屈折率である。
球面の曲率半径、ｎは平凸レンズの屈折率である。
一般に、ｆ＞ ｒ、ｆｆｌ、 Ｒ＞ ｒｔｌｌであるか
ら、（１）式より近似的に次式が導かれる。
ら、（１）式より近似的に次式が導かれる。
従って、（２）式より不等間隔回折格子の最小ピッチＰ
は次式で与えられる。
は次式で与えられる。
λ
ただし、ＮＡはレンズの開口数、２ｒＩＩｌａｘはレン
ズの有効口径である。
ズの有効口径である。
ここで、不等間隔回折格子の形成面が第４図に示すよう
な平面であるとすれば、（２）、（３）式においてＲ→
■とすることにより、 ｒ、＝２ｍλｆ ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２）′となる。
な平面であるとすれば、（２）、（３）式においてＲ→
■とすることにより、 ｒ、＝２ｍλｆ ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（２）′となる。
この（３）式と（３）′式の比較より明らかなように、
Ｒ＞ｎ ｒｍａｘ ／ＮＡとなるような曲率半径Ｒを選
、Ｓ；ことにより、凸球面上に形成される不等間隔回折
格子の最小ピッチは平面上に形成される場合よりも大幅
に大ぎくすることが可能である。
Ｒ＞ｎ ｒｍａｘ ／ＮＡとなるような曲率半径Ｒを選
、Ｓ；ことにより、凸球面上に形成される不等間隔回折
格子の最小ピッチは平面上に形成される場合よりも大幅
に大ぎくすることが可能である。
このように不等間隔回折格子の最小ピッチが大きくなれ
ばこの不等間隔回折格子による光の回折角は小さくなり
、その結果、グレーティングレンズ実効的な開口数は小
さくなる。それは同時に有効視野角を広くとることがで
きるということを意味している。
ばこの不等間隔回折格子による光の回折角は小さくなり
、その結果、グレーティングレンズ実効的な開口数は小
さくなる。それは同時に有効視野角を広くとることがで
きるということを意味している。
第２図に本発明の他の実施例を示すもので、両面が凸球
面である両凸レンズ４の片面に、断面が鋸歯状である同
心円状の不等間隔回折格子２が形成されている。このよ
うなグレーティングレンズ５では、もう一方の凸球面で
の光の屈折も利用できるため、不等間隔回折格子２の最
小ピッチは平凸レンズに不等間隔回折格子が形成される
場合よりも更に広げることができ、また有効視野角もよ
り大きくとることができる。
面である両凸レンズ４の片面に、断面が鋸歯状である同
心円状の不等間隔回折格子２が形成されている。このよ
うなグレーティングレンズ５では、もう一方の凸球面で
の光の屈折も利用できるため、不等間隔回折格子２の最
小ピッチは平凸レンズに不等間隔回折格子が形成される
場合よりも更に広げることができ、また有効視野角もよ
り大きくとることができる。
第３図は第２図に示すグレーティングレンズ５を対物レ
ンズとして用いた光学式ピックアップヘッドの例を示す
もので、半導体レーザ６からの光ビームがグレーティン
グレンズ５により光ディスク７の情報記録面に収束され
、そこからの反射光ビームがビームスプリッタ８及びエ
ラー検出光学素子９を介して光検出器１０により検出さ
れるよう構成されている。対物レンズは装置の外部に露
出することが考えられるので、ここでは微細加工が施さ
れた面を保護するために、その不等間隔回折格子形成面
が発光側にくるよう配置されている。
ンズとして用いた光学式ピックアップヘッドの例を示す
もので、半導体レーザ６からの光ビームがグレーティン
グレンズ５により光ディスク７の情報記録面に収束され
、そこからの反射光ビームがビームスプリッタ８及びエ
ラー検出光学素子９を介して光検出器１０により検出さ
れるよう構成されている。対物レンズは装置の外部に露
出することが考えられるので、ここでは微細加工が施さ
れた面を保護するために、その不等間隔回折格子形成面
が発光側にくるよう配置されている。
尚、本発明のグレーティングレンズはガラス製の凸レン
ズの凸球面上に、硬化後の屈折率がガラスの屈折率とほ
ぼ同一となる光硬化性樹脂による不等間隔回折格子を形
成して得ることできるが、この他に凸レンズ及び不等間
隔回折格子を光学的に透明なプラスチックを用いてプラ
スチックモードにより一体成形することもできる。
ズの凸球面上に、硬化後の屈折率がガラスの屈折率とほ
ぼ同一となる光硬化性樹脂による不等間隔回折格子を形
成して得ることできるが、この他に凸レンズ及び不等間
隔回折格子を光学的に透明なプラスチックを用いてプラ
スチックモードにより一体成形することもできる。
［発明の効果コ
以上の説明からも明らかなように、本発明は凸球面上に
不等間隔回折格子が形成されるので、開口数の大きい対
物レンズに用いても、不等間隔回折格子の最小ピッチは
、それほど小さくする必要がなく、かつ有効視野角も広
くとることができ、生産性及び経済性に優れている。
不等間隔回折格子が形成されるので、開口数の大きい対
物レンズに用いても、不等間隔回折格子の最小ピッチは
、それほど小さくする必要がなく、かつ有効視野角も広
くとることができ、生産性及び経済性に優れている。
第１図おにび第２図は本発明の実施例を示す断面図、第
３図は第２図のグレーティングレンズを対物レンズとし
て用いた光学式ピックアップヘッドの一例を示す断面図
、第４図は従来のグレーティングレンズを示す断面図で
ある。 ２・・・・・・・・・・・・不等間隔回折格子３・・・
・・・・・・・・・平凸レンズ４・・・・・・・・・・
・・両凸レンズ５・・・・・・・・・・・・グレーティ
ングレンズ６・・・・・・・・・・・・半導体レーザ７
・・・・・・・・・・・・光ディスク８・・・・・・・
・・・・・ビームスブリック９・・・・・・・・・・・
・エラー検出光学素子１０・・・・・・・・・・・・光
検出器出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第１図 第２図
３図は第２図のグレーティングレンズを対物レンズとし
て用いた光学式ピックアップヘッドの一例を示す断面図
、第４図は従来のグレーティングレンズを示す断面図で
ある。 ２・・・・・・・・・・・・不等間隔回折格子３・・・
・・・・・・・・・平凸レンズ４・・・・・・・・・・
・・両凸レンズ５・・・・・・・・・・・・グレーティ
ングレンズ６・・・・・・・・・・・・半導体レーザ７
・・・・・・・・・・・・光ディスク８・・・・・・・
・・・・・ビームスブリック９・・・・・・・・・・・
・エラー検出光学素子１０・・・・・・・・・・・・光
検出器出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）少くとも一面が凸球面状とされた光学的に透明な
物体の前記凸球面上に、同心円状の不等間隔回折格子が
形成されてなることを特徴とするグレーティングレンズ
。 - （２）少くとも一面が凸球面状とされた光学的に透明な
物体は、平凸レンズである特許請求の範囲第１項記載の
グレーティングレンズ。 - （３）少くとも一面が凸球面状とされた光学的に透明な
物体は、両凸レンズである特許請求の範囲第１項記載の
グレーティングレンズ。 - （４）不等間隔回折格子は、光硬化性樹脂から成る特許
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載のグ
レーティングレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7342086A JPS62229203A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | グレ−テイングレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7342086A JPS62229203A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | グレ−テイングレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62229203A true JPS62229203A (ja) | 1987-10-08 |
Family
ID=13517705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7342086A Pending JPS62229203A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | グレ−テイングレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62229203A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH021109A (ja) * | 1987-10-13 | 1990-01-05 | Theodore R Whitney | 高解像光学系 |
| JPH0634933A (ja) * | 1992-05-19 | 1994-02-10 | Kuraray Co Ltd | 液晶投写形表示装置 |
| US6493143B2 (en) | 1997-04-30 | 2002-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Diffractive optical element and optical system incorporating the same |
| JP2012230388A (ja) * | 2006-04-28 | 2012-11-22 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7342086A patent/JPS62229203A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH021109A (ja) * | 1987-10-13 | 1990-01-05 | Theodore R Whitney | 高解像光学系 |
| JPH0634933A (ja) * | 1992-05-19 | 1994-02-10 | Kuraray Co Ltd | 液晶投写形表示装置 |
| US6493143B2 (en) | 1997-04-30 | 2002-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Diffractive optical element and optical system incorporating the same |
| JP2012230388A (ja) * | 2006-04-28 | 2012-11-22 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
| JP2013231984A (ja) * | 2006-04-28 | 2013-11-14 | Corning Inc | モノリシックオフナー分光器 |
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