JPH03168602A - 回折格子型対物レンズ及び光学式情報面走査装置 - 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】 （従来の技術） 本発明は、物体側から像側に向けて延在する放射光路中
に相前後して配置されている第１及び第２の回折格子を
有し、これら回折格子が、一方の回折格子に対して軸上
光線又は限界光軸となるビーム光線が、他方の回折格子
に対してそれぞれ限界光線又は軸上光線となるように適
合配置されている回折格子型対物レンズに関する。さら
に、本発明は、放射ビームの断面を再成形するビーム・
シエーパに関する。更に、本発明は、回折格子型対物レ
ンズとビーム・シエーパの両方、あるいはいづれか一方
を備えた光学式走査装置に関する。

上に述べた型式の回折格子型対物レンズはｌ９８９年ｌ
２月４日付ｒＡｐｐｌｉｅｄ　ＯｐｔｉｃｓＪ　　Ｖｏ
１、２８，　Ｐ．　６８２−６８６　　Ｗａｖｅｌｅｎ
ｇｔｈ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｌ
ｅｎｓｓｙｓｔｅｍ”なる資料によりよく知られている
。従来の対物レンズと比較すると、回折格子又はホログ
ラムを有する対物レンズは小型で、軽量であり、良く知
られたレプリカの技術により容易に大量生産が可能であ
るという利点をもっている。レンズとして使用される回
折格子は、従来のレンズと比べると波長に対する依存度
が大きいと言う欠点がある。ビームの波長が少しでも変
化すると、ビーム部分が回折する時の角度が変化し像が
正常でなくなる。

（発明が解決しようとする課題） 波長に対する上記の依存度を少なくするためには、上述
のｒＡｐｐｌｉｅｄ　ＯｐｔｉｃｓＪ　，１９８９，　
Ｐ，　６８２−６の資料は、相前後して配置された２つ
の回折格子から回折格子型対物レンズを構成することを
述べている。この記述では、回折格子は、ビームの各光
線が第１の回折格子によって回折する場合の第ｌの角度
と反対の第２の角度で第２の回折格子によって、同じく
ビームの各光線が回折するように適合されている。従っ
て、波長の変化により生じた第ｌの回折角度の変位は、
第２の回折角度の反対方向の変位によって補償される。

上述のｒＡｐｐｌｉｅｄ　ＯｐｔｉｃｓＪ　，１９８９
，　Ｐ．　６８２−６の記述では、充分な色収差補正さ
れ波長の変化がない回折格子型レンズが開示されている
が、この回折格子は著しく小さい像フィールド、例えば
１μｍといった程度の直径を有する。従って、このレン
ズを応用するに当た、っては適当でないものがある。そ
のｌつは光学レコードキャリャー中の情報面を走査する
装置において対物レンズとして使用する場合である。こ
の対物レンズは放射源例えばＡＩＧａＡｓのようなダイ
オードレーザからの走査ビームを、情報面中の情報トラ
ック上に回折制限されたスポットに集束させる必要があ
る。この対物レンズは、１００μｍ程度の直径で１０程
度の視野角を有する比較的大きな回折限界像フィールド
を有する必要がある。像フィールドをより大きくすれば
、走査装置の組立中に調製することができる。

すなわち、種々の部材を互いに正確に位置決めすること
ができると共に、動作中に走査ビームを対物レンズに対
して調製することができ、この結果を走査スポットの位
置を情報面中の走査すべきトラックパターンに対して補
正することができる。

既にｒＡｐｐｌｉｅｄ　ＯｐｔｉｃｓＪ　，１９８９，
　Ｐ．　６８２−６の資料の内容について述べた通り、
その資料の対物レンズは、均一でないがウス分布のビー
ムを生戒する。

（発明の概要） 本願第１の発明によれば、回折格子型対物レンズは充分
な色収差補正性があり、充分に大きな像フィー　ルドを
備えており、そして充分に均一な強度分布のビームを発
生することができる。この回折格子型対物レンズは、第
ｌおよび第２の回折格子によって形成された放射通路に
配置されている少なくとも第３の回折格子があることを
特徴とする。従って、回折格子型対物レンズを横切るビ
ームの軸上光線と限界光線が少なくとも３回転換される
。

この第３の回折格子および追加の回折格子を用いれば、
２個の回折格子を有する回折格子型対物レンズにおいて
像フィールドがより大きくなるため発生する球面収差や
コマ収差のような収差を補償することができ、この結果
比較的大きな回折制限された像フィールドを形成できる
。さらに、３個あるいはそれ以上の回折格子は、ビーム
の各光線に対してこれらの光線が順次の回折格子によっ
て回折されるときの回折角の和がほぼ零になるように適
合させる。このように構成すれば、波長変化により回折
角の和が変化してもこの変化は無視できる程度になる。

限界光線と軸上光線とが少なくとも３回互いに入れ代わ
ることにより、強度分布は充分均一にすることができる
。

原理的には、回折格子型対物レンズは、充分に訂正がさ
れてあり、且つ充分大きな像フィールドと均一な強度分
布とがあるという上述の要求に対処するために、更にも
う１つの回折格子のみ、あるいは第３の回折格子のみを
備えることが必要である。第４の回折格子は、そのよう
な回折格子型対物レンズに対し、他の３つの回折格子の
残存誤差を補正を行うように付け加えることができる。

もし対物レンズを満足しなければならない仕様が、実際
には実現が更に困難であるという結果により、さらに回
折格子にたいして厳重な要求を課す必要があるというこ
とであるならば、第５の、そして更に追加の可能性のあ
る回折格子を、全ての回折格子の製造を容易にするため
に使用できることになる。

第３の回折格子がレーコドキャリャ上に走査スポットを
作るための回折格子対に対し追加として使用されている
光学レコードキャリャからの続出装置は、それ自体よく
知られているということを注目されたい、しかし、既知
の続出装置については言うならば、第３の回折格子は、
回折限定放射スポットへ走査ビームの焦点を合わせる回
折格子対と共には使われていないのである。

例えば、特開昭６３−２０９０２９号公報及び特願平ｌ
−　３００３６号公報によれば、第３の回折格子は、レ
コードキャリャの方向に放射されたビームから、レコー
ドキャリャにより反射したビームを分離するためと、そ
の反射したビームを分離検出器に向う２個のサブビーム
を分離させるためとに使われている。

特開昭６３−２９１２２６号公報には、３つの回折格子
が、放射源からレコードキャリャに向かう走査ビームの
往路とレコードキャリャから検出器に向かう帰路とに配
置された光学読み取り装置を開示している。回折格子は
２個だけが対物レンズとしてビームの往路に使われてい
る。一方第３の回折格子をコリメー夕として使っており
、またこの回折格子はビームの軸上光線を限界光線に変
えること、およびその逆も行うことがない。

本発明における回折格子型対物レンズは、更にすべての
回折格子が透過型回折格子であり得ることを特徴とする
。

しかし、より好ましいことに、対物レンズ側に第１の表
面が有り、像側に第２の表面が有る透明平行面プレート
と、その第ｌおよび第２の表面に対し垂直の光軸とを有
する本発明における回折格子型対物レンズは、第１の表
面が光軸を囲んで放射窓が備えてあり、第ｌの回折格子
は反射を行い且つ光軸のまわりの第２の表面上に配置さ
れてあり、第２の回折格子は反射を行い且つ第１の表面
の反射窓のまわりに配置されてあり、第３の回折格子が
透過型回折格子であって且つ第１の回折格子のまわりの
第２の表面上に配置されてあることを特徴とする。

この回折格子型対物レンズは極めてコンパクトであり、
光学レコードキャリャを動作するための小型軽量な機器
に使用するのに充分適している。

現在の光走査装置においては、半導体レーザは一般に放
射源として使われている。そのレーザには矩形の出射開
口があり、そして、ビーム軸を通り活性ｐｎ転移層に平
行な面における開口角が、ビーム軸を通り転移層に直角
な平面における開口角よりも例えば１／３以下のビーム
を発生する。そして、レーザビームは対称な円の断面の
代わりに楕円断面になる。円形の走査スポットに集束さ
せることが出来るようにするには、まず第１に、かわり
に補足レンズ、例えばコリメータレンズが、光学システ
ムに用いられる。そして、そのレンズは、ビームの断面
が楕円形の短軸の方向においてビームにより充分に満た
されているような小さな開口数を有している。他の方向
については、このレンズは僅かな放射エネルギーを受け
るに過ぎない。補足レンズから出てくるビームは円対称
のビ一ム断面であるが、その強さはダイオードレーザに
より放射されるビームよりは著しく小さい。この放射損
失については、もし走査装置が情報の読出よりは更に強
い放射レベルを必要とする情報の書き込みの方を指向し
ているとすると、大いに好ましくないものである。同じ
ような問題が更に起きている。例えば、１個または更に
多くのダイオードレーザが放射源として用いられている
レーザプリンタである。

絞りを調整して楕円形断面のビームを円形断面を有する
ビームに再成形する代わりに、プリズム式のビームシェ
ーパが使用されていることはよく知られている。しかし
、そのようなプリズムの方式にも課すべき強い要求があ
り、プリズムを高価なものとしている。さらに、続いて
、複数のプリズムが実際に使われているが、それにより
システムは大きく、重いものになっている。

本出願の第２の発明においてもビームシェーパが使用さ
れているが、それは小型で軽量で、且つ波長の変化に無
関係であり、更に回折格子型対物レンズと同じような原
理がここに使われている。

このシェーパについては、ビームの通路に相前後して配
置され、その回折格子はビームの軸上光線と限界光線が
少なくとも３回互いに入れ代わるように適応されていて
、一方、この回折格子は１次元回折格子となっている少
なくとも３つの回折格子のシステムを備えていることを
特徴とする。

１次元回折格子の原理は、一方向にのみ延びている真っ
直ぐな回折格子線を有する回折である。

そのような回折格子は、回折格子線の方向に直角な１つ
の方向にのみ回折格子作用を示すにすぎない。この回折
格子システムは、回折格子線に対して直角であり且つビ
ームの主軸を通る平面において、ｌ番あとの回折格子を
離れたビームの幅が、回折格子線に平行であり且つ主軸
を通る平面における幅と同じ大きさであるように適応さ
れてある。そして、１番あとに述べた幅はビームが回折
格子システムを横切るようなことがあっても変化しない
ようにして適応されている。

原理的に、ビームシェーパの回折格子の数は３つに限定
することができる。しかし、もしビームシェーパに強い
要求がなされるならば、その数は代わりにもっと増やす
事が出来る、回折格子型対物レンズの場合と同じように
、回折格子シエーパにとっても、均一な強度分布を得る
ために軸上光線と限界光線が少なくとも３回互いに入れ
代わるということは必要なことである。

すべてのビームシェーパ用回折格子は透過型回折格子と
することができる。偶数番目の回折格子は反射型とする
ことができる。回折格子型対物レンズについて似ている
ことは。コンパクトなビームシェーパがこれによって得
られることである。

回折格子型対物レンズとビームシェーパは、ビームシェ
ーパを内蔵した回折格子型対物レンズを得るために、ま
た結合することも可能である。そのような回折格子型対
物レンズは、２つの互いに直角な方向において異なる回
折格子周期をそれぞれ有する２次元回折格子から構成さ
れていることを特徴とする。

この発明の他の目的は情報プレーンを光走査するための
走査装置を提供することである。その装置は、走査ビー
ムを発生する放射源と、走査ビームを情報プレーンの走
査スポットに集束させる対物レンズ系とを備えている。

その装置は小型で軽量であり、比較的大きな像フィール
ドを備えており、波長の変化に対しては広い範囲にわた
って影響されないものである。この装置は対物レンズ系
が、これまでに述べたように回折格子型対物レンズによ
って構成されていることを特徴とする。

情報面を走査することについては，既に記録された情報
を読み出すための走査をすること、並びに、この情報を
書き込み情報に従って強さが変調された放射ビームを用
いて情報面に情報を書込むために走査することであるこ
との両方を含むものと理解されるべきである。

また、磁気光学的レコードキャリャに書き込みを行う場
合には、放射ビームを一定の強度に維持し磁界を書込む
べき情報に応じて変調させることができる。情報面は光
学レコードキャリャの面だけでなく試験されるべき面と
することができ、この走査装置は例えば顕微鏡の一部と
することも可能である。

最後に、本発明の目的は、楕円断面を有する走査ビーム
を発生する放射源と、楕円ビームの断面を円型ビームの
断面に再或形するためのビームシェーパと、情報プレー
ンの走査スポットに向けて走査ビームの焦点を合わせる
ための対物レンズ系とを備え、その装置は比較的大きな
強さの走査スポットを作り出すことを特徴とする、この
装置はビームシェーパと回折格子とが既に説明したよう
に構成されていることを特徴とする。

また、この装置は、回折格子型対物レンズが、既に説明
したように内蔵したビームシェーパヲ備えていることを
特徴としている。

本発明の実施例の詳細については、添付図面を参照し下
記の通り説明する。

（実施例） 第１図は、放射情報面１１を有する光記録媒体の一部を
示す断面図である。回折格子型対物レンズ３０と放射源
４０とを備える走査装置は、レコードキャリャに接近し
て配置する。放射源４０は、走査ビーム２０を放出し、
このビームは回折格゛子型対物レンズ３０により情報面
ｌｌ上に走査スポットに集束する。情報面全体を走査ス
ポットにより走査することができる。この理由は、走査
装置及び記録媒体は互いに相対的に移動できるからであ
り、例えば記録媒体はその面に反対する軸（図示せず）
を中心に回転でき走査装置は上記軸に対して径方向に移
動できるからである。

回折格子型対物レンズ３０は放射源４０に面している第
ｌの面３２及びレコードキャリャ側の第２の面３３を有
する透明面平行プレート３ｌにより形或する。

第ｌの面は光軸ＡＡ’　を中心にして位置する放射窓３
４を有し、この放射窓を経てビーム２０が入射する。

図面では軸上光線２２と限界光線２ｌにより図示したビ
ーム半分だけを示す。

ビームはプレート３ｌを横切り、円形対称パターンの格
子溝を有する第１の反射型回折格子３５に入射する。例
えば、回折格子の周期，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、？いったようなこの回折
格子のパラメータについては、放射が主にｉ次の回折孔
として例えば、１次の回折光として反射するように選択
することが可能である。回折格子３５と次の回折格子３
６及び３７との間で格子周期を変えることが出来る。

限界光線２１と軸上光線２２とが回折格子３５に入射す
角度が異なることにより並びに格子周期が相異すること
により、これらの光線は回折格子３５によって異なる角
度で回折され、光線２１．，　２２，として第２の回折
格子３６に入射する。この第２の回折格子も反射型とさ
れると共に窓３４を包囲する。光線２１＋は、前にも述
べたように、環状回折格子３６に対する軸上光線となる
ように回折格子３６の内側の端子に入射する。光線２２
＋は回折格子３６の外側の端部に入射し、この回折格子
に対して限界光線となる。回折格子３６も同様に主とし
て１次の回折光例えば＋１次の回折光を主に反射するよ
うに形或されている。回折格子３６によって反射された
光線２１ｇ及び２２■は、第一の回折格子３５を囲む環
状の第三の透過型回折格子３７に入射する。光線２１２
は回折格子３７の外側の縁に入射し光線２２２はこの回
折格子の内側に入射するので、回折格子３６から３７に
通過して軸上光線と限界光線とが転換する。回折格子３
７はｌ次の例えば−１次の回折光の大部分を回折するの
で、光線２１３及び２２３並びにその中間光線光軸ＡＡ
’に付けて入射し、この先軸上の符号４ｌで示す位置に
それぞれ入射する。

図示されてないビームの半分にあたる部分は、回折格子
型対物レンズを通る同様な光路を横切り、同様に点４１
に入射する。

第１図に示した回折格子システム３５．　３６．　３７
は、そのシステムを横切る各ビームの光線に対して、回
折角の符号を考慮し、回折角のサインの和がほぼ零にな
るように形或する。したがって、波長の変化に基くこれ
らの回折角度の偏差の合計は同じく実質的に０になり、
この結果回折格子全体は波長に依存しないことになる。

２個の回折格子光学系において像空間がより大きい場合
に起きる収差は２個の回折格子光学系を、第１図に示し
たように３個の回折格子光学系に拡張することにより補
正することが出来る。この場合も、光学ハンドブックに
よりよく知られているアッペ（Ａｂｂｅ）の正弦条件を
満足するので、像フィールドは充分大きくなる。この正
弦条件は、結像系の光軸からの距離ｙ゛の位置にある正
しい像に対して、次の式を満足するようなものでなけれ
ばならない。

ｙ　ｓｉｎ　ａ＝ｙ　　ｓｉｎ　ａ ここで、αおよび　α′はそれぞれ対物レンズ側及び像
側とにおける結像ビームの開口角であり、ｙは、結像さ
れるべき点と光軸との間の距離である。

回折格子型対物レンズを使用する場合、ビームの中央の
部分は第１の回折格子により第２の回折格子上の比較的
大きな環状の領域に亘って広がっており、そのビームの
境界部分は第２の回折格子上の小さな環状領域に集中す
る。２つの回折格子系の場合、第２の回折格子により中
央のビーム部分と境界側のビーム部分とが相互に転換し
ないので、放射ビームには均一な強度分布を有しない。

第１図に示された回折格子系では、３個の回折格子を使
用し、充分に均一な強度分布が得られるように、中央の
ビーム部分と境界のビーム部分との特別の転換をするこ
とによって、先に述べたような効果は除かれている。

第１図に示した回折格子型対物レンズは、厳格な要件が
課せられその製造が困難になるような堝合、別の回折格
子を組み合わせることができる。

複数の回折格子を使用する場合は、個別の回折格子に対
する厳格な要求は緩和されるであろう、そして、このこ
とはこれらの回折格子の製造を容易にすることが可能に
なる。例えば、第４の回折格子を、第１図に示す回折格
子型対物レンズの後ろに配置することが出来る。回折格
子３７を反射型の格子により置き換えると共に、回折格
子３６を包囲する反射型の第４の環状回折格子を配置す
ることができる。この第４の回折格子は、回折格子３７
により回折された放射を点４ｌに向けて反射する。回折
格子３７の周囲には、更に放射透過型で環状の第５の回
折格子を配置することが出来る。ある状況のもとでは、
限界光線と軸上光線は５回、あるいはより多数の奇数回
転をおこなうことが好ましい。

特に追加された４番目、５番目等の回折格子は、はじめ
の３個の回折格子に比べると極めて弱いので、転換の回
数としては実際には偶数がよく使われる。

回折格子については、位相格子を用いることが好ましい
。位相格子の方が振幅格子よりもより高い効率を有して
いるからである。この位相格子は、格子溝と中間細条と
を交互に有する回折格子とすることができる。位相格子
としては、交互に第１および第２の屈折率を有する細条
から或る層によって形成されている体積型回折格子と一
般に呼ばれている回折格子を用いることも可能である。

回折格子はまた、放射が主として、第１図について述べ
たように１次の代わりとして２次のあるいは偶数の高次
回折光として回折されるように形或することもできる。

さらに、格子周期を同一にして回折角を大きくすること
もでき、或は回折角を同一にして格子周期を増大させる
こともできる。

反射性情報面を走査する場合、例えば、コンパクトディ
スクの名で知られている光学的に読み取り可能なディジ
タル・オーディオディスクを走査する場合、スポット４
ｌにおいて反射したビームは回折格子型対物レンズに入
射し、その中の逆方向の光路を放射窓３４へ向かって進
行する。反射したビームが放射に入射し、半導体レーザ
が放射源として使用される場合、この反射光はレーザに
よって検出される。これは、所謂フィードバック読出方
法と言われ、例えば、ドイツ国特許明細書第ｌ，５８４
，　６６４にも述べられているものである。一方、光源
から放射されたビームと情報で反射したビームの共通の
光路中にビーム分離素子例えば分離プリズム５０を配置
し、この分離素子により反射ビームと走査ビームとを分
離し、反射ビームを放射感検出系に入射させることがで
きる。情報プレーン１１で反射した放射は前記情報プレ
ーンに記憶された情報により変調されるので、検出シス
テム６０は情報をその後の処理に適する電気的信号に変
換する。

このビームの分離については，結合用回折格子３８を第
２図に示したように人出口窓３４に配置すれば、分離要
素子よってだけでなく、対物レンズそれ自体によっても
行なうことができる。

この回折格子は、たとえば、直線状回折格子細条を有す
る回折格子とする。この回折格子は、入射したビームを
、零次サブビーム、±１次サブビーム及び高次サブビー
ムに回折する。回折格子細条の幅と中間細条の幅との比
であるとか、位相回折格子の場合における回折格子溝の
形状及び幅のような回折格子に関するパラメータは、回
折格子３８を通る第１の光路上に形成される零次サブビ
ームの強度と、この回折格子を通る第２の通路上に形或
される第ｌサブビームの強度との積が最大になるように
選択することができる。回折格子３８を通る第１の光路
上に形或される１次のサブビームは、このビームの放射
が、情報面１１により反射した後検出系６０に達しない
ような角度で回折するように構成することができる。

結合用回折格子３８は、米国特許第４，　６６５，　３
１０号？報に開示されているような、格子ラインの周期
又は方向が互いに異なる２個の格子部で構成できる。回
折格子型対物レンズを通過したリターンビームは、２個
のサブビームに分割される。このサブビームが２個の検
出器対に入射させれば、焦点誤差信号及びトラッキング
誤差信号を発生させることができる。リターンビームが
非点収差ビームとなるように結合型回折格子３８を形或
することも可能である。そのようなビームと４分割セル
の形態をした検出器とを組み合わせることにより、焦点
誤差信号を発生することもでき、米国特許第４，０２３
，　０３３号公報に開示されている。

第１図および第２図に示した反射回折格子型対物レンズ
はその構造がコンパクトなため好適であるが、例えば第
３図に示したように３個の透過型回折格子によって形或
することもできる。

この対物レンズにおいては、軸上光線２２は限界光線２
２１として回折格子３６に達するように回折格子３５に
よって外方向に回折する。この限界光線は軸上光線２２
■として回折格子３７に達するように回折格子３６によ
って内方向に回折する。回折格子３７は、この光線が光
軸に沿って点４１に入射するように回折する。限界光線
２１は回折格子３５によって内方向に回折され、次に回
折格子３６によって外方向に回折し、最終的に回折格子
３７によって再び内方向に回折されて点４ｌに入射する
。

光レコードキャリャ用の新しい走査装置においては、例
えばレーザプリンタにおいては，ダイオードレーザ、例
えばＡＩＧａＡｓダイオードレーザが、放射源としてよ
く使用されている、第４図はそのようなレーザ４０を斜
視図として示している。このレーザは複数のｐ型半導体
及びｎ型の半導体層、並びに活性層４３を備えている。

そして活性層４３の中で、もし充分な出力電流Ｉがその
層を横断する方向にダイオードレーザを流れると、レー
ザ光が発生する。レーザの放射は、レーザの前側、すな
わち切面４４において活性層から発生し、レーザビーム
の主軸２３はこの層に対して平行となっている。

このダイオードレーザの放射放出面４５は、活性層に平
行な方向いわゆる縦方向の寸法が、活性層と直交する方
向いわゆる横方向の寸法よりも大きい矩形をしている。

更に、レーザビームの縦方向の開口角αは、横方向の開
口角βよりも小さい。従てて、このビームは楕円形の断
面をもっている。

光レコードキャリャに対する高密度の情報の要求を考え
ると、情報面に形成された走査スポットは円形でなけら
ばならないし、最小の直径でなけらばならないし、回折
が制限されたものでなけらばならない。そのようなスポ
ットは、対物レンズに入射するビームが、対物レンズの
瞳を充分に満たす円形断面を有するときにのみ得られる
のである。また、レーザプリンタの場合記録媒体上に形
成される放射スポットが円形であることが要望されてい
る。円形断面のダイオードレーザビームを得るために、
所謂ビームシェーパをこのビームの通路に配置する必要
がある。

そのようなビームシェーパは回折格子で構成でき、本発
明によれば例えば３個の１次元格子を用いる。このビー
ムシェーパの作用は、レーザビーム２０の波長が変化し
てもそれに影響されることばほとんどない。第５図Ａは
そのようなビームシェーパ７０を、格子線と反する断面
として示し、第５図ｂは同じビームシェーパの平面図で
ある。回折格子線は、Ｚ一方向、即ち第５図Ａの紙面と
直交する方向、第５図Ｂの紙面に平行な方向であり、第
４図のダイオードレーザの横方向に平行な方向に延在す
る。

第５図Ａに示すように、入射ビーム２０の半分のビーム
の軸上光線２６が第１の回折格子７ｌによって光軸から
離れるように回折されることにより、必要とする拡大が
得られる。第２の回折格子７２は、これらの光線を光軸
方向に回折し、第３の回折格子はこれらの光線を所望方
向に回折する限界光線２４と２５は最初は回折格子７ｌ
によって光軸の方向に回折され、次に回折格子７２によ
り光軸から離れる方向に回折され、次に回折格子７３に
より所望の方向に回折される。

ビームがビームシェーパを横切ると、そのビームの幅は
、長軸の方向の幅即ちＹ−Ｚ平面（第５図ｂ）に等しく
なるように横方向に即ちＸ−Ｙ平面（第５図ａ）に拡大
される。尚、そのＸ−Ｙ面の幅はビームがビームシェー
パを通過しても変化することはない。

ダイオードレーザを備えた走査装置は、もしビームシェ
ーパを回折格子型対物レンズに内蔵すれば更に小型化す
ることが出来る。このことは、回折角によって表される
回折格子の回折力を、互いに直角する方向ＸとＹにおい
て互いに異なるようにすることにより実現可能である。

これらの回折格子はもはや回転対称ではなく、ＸとＹ　
方向において異なる格子周期を有し、この結果これらの
各方向において異なる回折角度を有する。ビームシェー
パを内蔵した回折格子型対物レンズに使われている回折
格子は、第５図Ａおよび第５図Ｂに示した回折格子７１
，　７２．　７３に基づき第１図および第２図によれば
、回折格子型対物レンズ３０の回折格子３５，　３６．
　３７の重ね合わせと考えることができる。一般に結合
用回折格子、ビーム分離用回折格子、非点収差を回折格
子等のような回折格子を、第１図および第２図に示した
回折格子３５，　３６．　３７の上に重ねることも可能
である。

更に、回折格子型対物レンズとビームシェーパの回折素
子は、もっと狭い言葉の感覚で回折格子に代わってホロ
グラムによって構成されることも可能である。このホロ
グラム型回折格子はホログラフ法により作られた回折格
子であり、あるいはコンピュータによって生まれた回折
格子である。

したがって回折格子の概念は広義に理解されるべきであ
り、あらゆるこれらの変形を含むべきものである。

第１図および第２図に示された反射回折格子型対物レン
ズがコンパクトであることは周知のことであるので、こ
の対物レンズ３０をダイオードレーザ４０および放射線
感光検出システムと共に一つのハウジングに集積するこ
とが可能である。第６図はそのような集積された光学式
読み取り装置を断面で示している。回折格子３５．　３
６．　３７結合用回折格子、ビーム分離用回折格子を有
する回折格子型対物レンズ３０は、そのハウジングの一
部となっているホルダー８０の中に配置されている。こ
のハウジングの下方がベースプレート８ｌによって閉じ
られている。クーリングブロック８２はこのベースプレ
ートの上に配置され、そのブロックに、ダイオードレー
ザ４０と放射感知検出システムとが合成フォトダイオー
ド６０の形状で固定されている。要素８３は幾つかの入
出力ピンで、ダイオードレーザに駆動電流を供給したり
、フォトダイオードから１ａ号を引き出したりするもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明に係る光学式走
査装置の二つの実施例を示す線図、第３図は、透過型回
折格子により構成された回折格子型対物レンズを有する
光学式走査装置の実施例を示す線図、 第４図は，非対称断面を有するビームを発生するダイオ
ードレーザを示す線図的断面図、第５Ａ図及び第５Ｂ図
は、非対称断面を有するビームを円形断面を有するビー
ムに再成形するビームシェーパを示す線図、 第６図は、ダイオードレーザ、回折格子型対物レンズ、
およびフォトダイオードによって構戊された集積光学式
読み取り装置の断面図である。 １０・・・光記録媒体 Ｉ１・・・情報面 ２０・・・走査ビーム ２２・・・軸上光線 ２４・・・限界光線 ３０・・・回折格子型対物レンズ ３４・・・放射窓 ３５，　３６．　３７・・・回折格子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体側から像側に向けて延在する放射光路中に相前
   後して配置されている第１及び第２の回折格子を有し、
   これら回折格子が、一方の回折格子に対して軸上光線又
   は限界光軸となるビーム光線が、他方の回折格子に対し
   てそれぞれ限界光線又は軸上光線となるように適合配置
   されている回折格子型対物レンズにおいて、前記第１及
   び第２の回折格子によって形成される光路中に配置した
   第３の回折格子を少なくとも有し、通過するビームの軸
   上光線及び限界光線が少なくとも３回転換されるように
   構成したことを特徴とする回折格子型対物レンズ。 ２、すべての回折格子が透過型回折格子であることを特
   徴とする請求項１記載の回折格子型対物レンズ。 ３、物体側に位置する第１面と像側に位置する第２面及
   び前記第１および前記第２の面に対して直交する光軸を
   有する透明な平行平面板を備える請求項１に記載の回折
   格子型対物レンズにおいて、前記第１の面は前記光軸を
   囲む放射窓を備え、第１の回折格子が反射型とされると
   共に前記第２面上に光軸を中心に配置され、第２の回折
   格子が反射型とされると共に前記第１面上に前記放射窓
   の周囲に配置され、第３の回折格子が透過型とされると
   共に第２面上に第１の回折格子を包囲するように配置さ
   れていることを特徴とする回折格子型対物レンズ。 ４、楕円断面を有するビームを円形断面を有するビーム
   に再成形するビームシェーパにおいて、前記ビームの通
   路中に交互に配置されている少なくとも３個の回折格子
   を有する光学系を具え、これら回折格子が、ビームの軸
   上光線及び限界光線が少なくとも３回転換するように構
   成されると共に、１次元回折格子とされていることを特
   徴とするビームシェーパ。 ５、すべての回折格子が透過型回折格子であることを特
   徴とする請求項４記載のビームシェーパ。 ６、偶数番目の回折格子を反射型としたことを特徴とす
   る請求項４記載のビームシェーパ。 ７、ビームシェーパを内蔵する回折格子型対物レンズに
   おいて、各々が互いに直交する二つの方向において異な
   る格子周期を有する２次元回折格子を備えていることを
   特徴とする請求項１、２または３記載のビームシェーパ
   。 ８、走査ビームを発生する放射源と、走査ビームを情報
   面上に放射スポットとして集束させる対物レンズ系とを
   備える光学式情報面走査装置において、前記対物レンズ
   系を請求項１、２または３記載の回折格子型対物レンズ
   系で構成したことを特徴とする光学式情報面走査装置。 ９、楕円形断面を有する走査ビームを発生する放射源と
   、前記楕円ビーム断面を円形断面に再成形するビームシ
   ェーパと、前記走査ビームを情報面上で走査スポットに
   集束させる対物レンズ系とを備える光学式情報面走査装
   置において、請求項４、５または６記載のビームシェー
   パを具えることを特徴とする光学式情報面走査装置。 １０、楕円形断面を有する走査ビームを発生する放射源
   と、前記楕円ビーム断面を円形断面に再成形するビーム
   シェーパと、前記走査ビームを情報面上で走査スポット
   に集束させる対物レンズ系とを備える光学式情報面走査
   装置において、請求項７に記載の組込型ビームシェーパ
   を有する回折格子型対物レンズを具えることを特徴とす
   る光学式情報面走査装置。 １１、前記回折格子型対物レンズの入射窓に射出用回折
   格子を設け、対物レンズを経てくるリターンビームを放
   射源の光路から分岐させるように構成したことを特徴と
   する請求項８又は１０に記載の光学式情報面走査装置。 １２、前記回折格子型対物レンズと放射感知検出系とを
   前記放射源のハウジング内に配置したことを特徴とする
   請求項８、１０または１１記載の光学式情報面走査装置
   。