JPH0713009A - Reflection diffraction type chromatic aberration correction element and chromatic aberration correction device - Google Patents

Reflection diffraction type chromatic aberration correction element and chromatic aberration correction device

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JPH0713009A
JPH0713009A JP15507493A JP15507493A JPH0713009A JP H0713009 A JPH0713009 A JP H0713009A JP 15507493 A JP15507493 A JP 15507493A JP 15507493 A JP15507493 A JP 15507493A JP H0713009 A JPH0713009 A JP H0713009A
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JP
Japan
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chromatic aberration
reflection
aberration correction
reflecting surface
lens
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Application number
JP15507493A
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Japanese (ja)
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Koichi Maruyama
晃一 丸山
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Pentax Corp
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズで生じる色収差を良好に補正できる反
射型の補正素子を得ること。 【構成】 光軸に直交する平面に対する正射影形状が、
光軸を中心とする回転対称をなす中心反射面とこの中心
反射面と同心の多数の輪帯反射面とからなる反射面を備
え、この中心反射面とその外側の輪帯反射面、及び隣り
合う輪帯反射面とは、これら反射面と直交する方向に、
同一ステップ距離tずつ位置がずれていて、巨視的に全
体として凹面または凸面をなし、このステップ距離t
は、基準波長の光に対しては、平面波で入射した光が平
面波で出射し、基準波長とは異なる異種波長の光に対し
ては、平面波で入射した光が発散波面または集光波面と
して出射するように定められている反射回折型色収差補
正素子。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain a reflection type correction element that can satisfactorily correct chromatic aberration occurring in a lens. [Arrangement] The orthographic shape on the plane orthogonal to the optical axis is
A central reflecting surface having rotational symmetry about the optical axis and a reflecting surface composed of a number of annular reflecting surfaces concentric with the central reflecting surface are provided. The matching ring zone reflecting surface is in the direction orthogonal to these reflecting surfaces,
The positions are displaced by the same step distance t, and macroscopically the surface is concave or convex as a whole.
For light of the reference wavelength, light incident as a plane wave is emitted as a plane wave, and for light of different wavelengths different from the reference wavelength, light incident as a plane wave is emitted as a divergent or condensed wave front. A reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element that is specified to

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、光の反射回折を利用して色収差
を補正する光学素子に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical element for correcting chromatic aberration by utilizing reflection diffraction of light.

【0002】[0002]

【従来技術およびその問題点】従来ガラスの持つ色収差
は、アッベ数の異なるガラス材料から正レンズと負レン
ズを形成して補正していた。ところが、使用波長幅の狭
い光学システム、例えばレーザを用いた情報記録再生シ
ステムでは、低価格化、小型化、高速化の要求に応える
ため、対物レンズを非球面の単レンズ1枚だけから構成
することが行なわれている。単レンズは、素材の特性で
決まる色収差を有し、自身でこれを補正することはでき
ない。このため、半導体レーザでも出力の変化に伴い発
振波長が変化する場合や、光源の発光幅の大きいLED
を使う場合などには、波長毎にピント位置がずれてしま
うことが問題になることがあった。
2. Description of the Related Art The chromatic aberration of conventional glass has been corrected by forming a positive lens and a negative lens from glass materials having different Abbe numbers. However, in an optical system with a narrow wavelength range to be used, for example, an information recording / reproducing system using a laser, an objective lens is composed of only one aspherical single lens in order to meet the demands for cost reduction, size reduction, and speedup. Is being done. The single lens has a chromatic aberration determined by the characteristics of the material, and cannot correct this by itself. Therefore, even in the case of a semiconductor laser, when the oscillation wavelength changes with the change in output, or when the light emission width of the LED is large.
In some cases, such as when using, there is a problem that the focus position shifts for each wavelength.

【0003】[0003]

【発明の目的】本発明は、以上の背景を踏まえ、レンズ
で生じる色収差を良好に補正できる反射型の補正素子を
得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above background, it is an object of the present invention to provide a reflection type correction element which can satisfactorily correct chromatic aberration occurring in a lens.

【0004】[0004]

【発明の概要】本発明は、光が反射するときの回折現象
を利用した反射回折型色収差補正素子であって、第一
に、光軸に直交する平面に対する正射影形状が、光軸を
中心とする回転対称をなす中心反射面とこの中心反射面
と同心の多数の輪帯反射面とからなる反射面を備えてい
ること、第二に、この中心反射面とその外側の輪帯反射
面、及び隣り合う輪帯反射面とは、これら反射面と直交
する方向に、同一ステップ距離tずつ位置がずれてい
て、巨視的には全体として凸面または凹面をなすこと、
及び、第三に、このステップ距離tは、基準波長の光に
対しては、平面波で入射した光が平面波で出射し、基準
波長とは異なる異種波長の光が入射したときには、平面
波で入射した光が発散波面または集光波面として出射す
るように定められていること、を特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a reflection-diffraction chromatic aberration correction element that utilizes the diffraction phenomenon when light is reflected. First, the orthogonal projection shape with respect to a plane orthogonal to the optical axis is centered on the optical axis. And a reflection surface consisting of a rotationally symmetrical center reflection surface and a large number of annular reflection surfaces concentric with the center reflection surface. Secondly, this center reflection surface and the annular reflection surface outside thereof. , And adjacent ring zone reflecting surfaces are displaced in the direction orthogonal to these reflecting surfaces by the same step distance t, and macroscopically form a convex surface or a concave surface as a whole,
And thirdly, with respect to the light of the reference wavelength, the step distance t is such that the light incident as the plane wave is emitted as the plane wave, and the light having the different wavelength different from the reference wavelength is incident as the plane wave. It is characterized in that the light is set to exit as a divergent wavefront or a condensed wavefront.

【0005】この素子によると、使用波長が基準波長か
らずれたときに単レンズで発生する色収差を補正するこ
とができる。つまり、本発明の反射回折型色収差補正素
子は、使用波長が基準波長からずれたときに単レンズに
よって生じる波面収差(色収差)を、反射面で生じる、
これとは反対の傾向の発散波面または集光波面によって
相殺するものである。
According to this element, it is possible to correct the chromatic aberration generated in the single lens when the used wavelength deviates from the reference wavelength. That is, in the reflection-diffraction chromatic aberration correction element of the present invention, the wavefront aberration (chromatic aberration) caused by the single lens when the used wavelength deviates from the reference wavelength occurs on the reflection surface.
It is offset by a diverging wavefront or a converging wavefront having the opposite tendency.

【0006】本発明による反射回折型色収差補正素子
は、単レンズは勿論、組み合わせレンズの色収差を補正
するためにも用いることができる。組み合わせレンズで
も、屈折率、透過率その他の理由で、色補正ができない
ことがあり、特にλ=300nm程度の短波長では、使用
可能な硝材は1種類だけであって、色補正が困難であ
る。本発明による反射回折型色収差補正素子によれば、
このような短波長域での色収差補正が可能である。
The reflection-diffraction type chromatic aberration correction element according to the present invention can be used not only for correcting chromatic aberration of a single lens but also of a combination lens. Even with a combination lens, color correction may not be possible due to other reasons such as refractive index, transmittance, etc. In particular, at a short wavelength of about λ = 300 nm, only one type of glass material can be used, and color correction is difficult. . According to the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention,
It is possible to correct chromatic aberration in such a short wavelength range.

【0007】本発明の色収差補正素子は、具体的には、
例えば、中心反射面及び輪帯反射面の輪郭を、これら反
射面と直交する方向から見て円形とし、使用波長帯域中
の基準波長をλ、反射面入射側の屈折率をnとして、反
射面間のステップ距離tを、 t=λm/2n(mは整数) に設定するとよい。
The chromatic aberration correcting element of the present invention is specifically
For example, the contours of the central reflecting surface and the annular reflecting surface are circular when viewed from the direction orthogonal to these reflecting surfaces, the reference wavelength in the used wavelength band is λ, the refractive index on the reflecting surface entrance side is n, and the reflecting surface is The step distance t between them may be set to t = λm / 2n (m is an integer).

【0008】または、光路中に斜めに設置する場合に
は、中心反射面及び輪帯反射面の輪郭を、これら反射面
と直交する方向から見て楕円形とし、使用波長帯域中の
基準波長をλ、反射面入射側の屈折率をn、楕円の長軸
と短軸の長さの比をAとして、ステップ距離tを、 t=Aλm/2n(mは整数) に設定するとよい。
Alternatively, in the case of oblique installation in the optical path, the contours of the central reflecting surface and the annular reflecting surface are made elliptical when viewed from the direction orthogonal to these reflecting surfaces, and the reference wavelength in the used wavelength band is set. The step distance t may be set to t = Aλm / 2n (m is an integer), where λ is n, the refractive index on the reflecting surface entrance side is n, and the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse is A.

【0009】また、mの範囲は、1≦|m|≦≦10を
満足することが好ましい。mの値が0であるとは、全体
が平面の反射ミラーを意味するから、1以上でなけれ
ば、反射回折型の色収差補正素子が構成できない。ま
た、mの値が10を越えると、波長変動が大きい場合、
高次の回折光の割合が増え、光利用効率が低下するとい
う不都合がある。mの値の正負は、反射面を全体として
巨視的に凸面にするか凹面にするかを表わす。
It is preferable that the range of m satisfies 1 ≦ | m | ≦≦ 10. When the value of m is 0, it means a reflecting mirror having a flat surface as a whole. Therefore, unless it is 1 or more, a reflective diffraction type chromatic aberration correction element cannot be constructed. Further, when the value of m exceeds 10, when the wavelength fluctuation is large,
There is an inconvenience that the proportion of high-order diffracted light increases and the light utilization efficiency decreases. The sign of the value of m indicates whether the reflecting surface is macroscopically convex or concave as a whole.

【0010】一方、各輪帯反射面の幅は、光軸からの距
離の二乗に反比例させて設定することにより、波長変動
した場合に発生する波面を略球面波にすることができ
る。組み合わせるレンズの波長変動による球面収差変化
が大きい場合は、反射面輪帯幅を設計上調整することに
より、それを補正することも可能であるが、汎用性を考
えると、各輪帯反射面の幅は、光軸からの距離の二乗に
反比例させて設定すれば十分である。
On the other hand, by setting the width of each annular zone reflecting surface in inverse proportion to the square of the distance from the optical axis, the wavefront generated when the wavelength changes can be made into a substantially spherical wave. If the spherical aberration change due to wavelength variation of the combined lens is large, it is possible to correct it by adjusting the ring width of the reflecting surface by design, but considering general versatility, It is sufficient to set the width in inverse proportion to the square of the distance from the optical axis.

【0011】中心反射面及び輪帯反射面群は、互いに平
行な平面群から構成することも、曲面群から構成するこ
ともできる。本発明の反射回折型色収差補正素子は、レ
ンズと組み合わせて該レンズの色収差を補正するもので
ある。すなわち、基準波長とは異なる波長の異種波長光
が入射したときにレンズによって生じる色収差を補正す
るべく、この異種波長光の波面状態を反射により変更す
るのである。
The central reflecting surface and the ring-shaped reflecting surface group may be composed of plane surfaces parallel to each other or may be composed of curved surface groups. The reflection-diffraction chromatic aberration correction element of the present invention is used in combination with a lens to correct the chromatic aberration of the lens. That is, the wavefront state of the different wavelength light is changed by reflection so as to correct the chromatic aberration generated by the lens when the different wavelength light having a wavelength different from the reference wavelength is incident.

【0012】この色収差補正装置では、反射回折型色収
差補正素子を、レンズへの入射光を平行光束とするコリ
メータレンズと、該レンズの間の光路中に設置すること
ができる。この色収差補正装置は、例えば、光学的情報
記録再生装置の光ディスクに対してレーザ光を集光する
レンズを単レンズとしたとき、その色収差を補正するた
めに用いることができる。
In this chromatic aberration correction device, the reflection diffraction type chromatic aberration correction element can be installed in the optical path between the collimator lens for collimating the light incident on the lens into a parallel light beam. This chromatic aberration correction device can be used to correct the chromatic aberration when, for example, a single lens is used as a lens for converging laser light on an optical disc of an optical information recording / reproducing device.

【0013】[0013]

【発明の実施例】以下図示実施例について本発明を説明
する。図1及び図2は、本発明による色収差補正素子の
原理を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. 1 and 2 show the principle of the chromatic aberration correction element according to the present invention.

【0014】本発明による反射回折型色収差補正素子1
1は、光軸Oを中心とする円形中心反射面11acと、こ
の円形中心反射面11acの外側に位置する、輪郭が同じ
く円形の同軸の円形輪帯反射面11bc、11cc、11dc
からなっている。図示実施例では、輪帯反射面の数は3
つとしているが、実際には10〜100程度が備えられ
る。従来の回折レンズは輪帯数が数100に達するもの
であり、本発明の反射回折型色収差補正素子11は、こ
の輪帯数によっても、従来の回折レンズとは区別され
る。
Reflection Diffraction Type Chromatic Aberration Correction Element 1 According to the Present Invention
1 includes a circular central reflecting surface 11 ac around the optical axis of O, positioned outside the circular central reflecting surface 11 ac, outline also circular concentric circular annular reflecting surface 11 bc, 11 cc, 11 dc
It consists of In the illustrated embodiment, the number of annular reflecting surfaces is three.
However, actually, about 10 to 100 are provided. The number of ring zones of the conventional diffraction lens reaches several hundreds, and the reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11 of the present invention is also distinguished from the conventional diffraction lens by the number of ring zones.

【0015】この円形中心反射面11ac、円形輪帯反射
面11bc、11cc、11dcはそれぞれ互いに平行な平面
群からなっていて、光軸O方向のステップ距離tずつ位
置が異なっており、全体として巨視的には凸状をしてい
る。いま、説明を簡単にするため、この反射回折型色収
差補正素子11が空気中(屈折率n=1)に置かれてい
るとし、その反射面に入射する基準波長をλとすると、
このステップ距離tは、t=λ/2で与えられている。
これは、t=λm/2nの式において、m=1、n=1
の場合に相当する。
The circular center reflecting surface 11 ac and the circular ring-shaped reflecting surfaces 11 bc , 11 cc , and 11 dc are made up of mutually parallel planes, and their positions are different by a step distance t in the optical axis O direction. , Macroscopically, it has a convex shape. To simplify the description, it is assumed that the reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11 is placed in the air (refractive index n = 1), and the reference wavelength incident on the reflection surface is λ.
This step distance t is given by t = λ / 2.
This is because m = 1, n = 1 in the equation of t = λm / 2n.
Corresponds to the case of.

【0016】この反射回折型色収差補正素子11に対
し、平面波(平行光束)の基準波長λの光が入射する場
合を考える。隣り合う線12は、基準波長λの平面波の
特定位相光(例えば0°)の光進行方向の位置を示す。
この基準波長光は、t=λ/2の関係が成立しているの
で、円形中心反射面11acないし円形輪帯反射面11dc
の各反射面で反射した後も、平面波の状態を維持する。
Consider a case where a plane wave (parallel light beam) having a reference wavelength λ is incident on the reflection / diffraction chromatic aberration correction element 11. Adjacent lines 12 indicate positions in the light traveling direction of the specific phase light (for example, 0 °) of the plane wave having the reference wavelength λ.
Since the relation of t = λ / 2 holds for this reference wavelength light, the circular center reflection surface 11 ac or the circular ring-shaped reflection surface 11 dc.
The plane wave state is maintained even after being reflected by each of the reflecting surfaces of.

【0017】より一般的に言うと、光路に沿った屈折率
n、厚さtの媒質中で反射する場合に発生する光路長差
は、2ntで与えられる。従って、反射回折型色収差補
正素子11がt(h)=λ/2n(hは光軸Oからの距
離)のtあるいはその整数m倍のステップ距離の階段状
の反射面を持つ場合、基準波長λの光の波面は、隣り合
った反射領域で反射された光が丁度mλだけずれて再び
波面の形状を変えずに進行する。
More generally, the optical path length difference generated when reflecting in a medium having a refractive index n and a thickness t along the optical path is given by 2 nt. Therefore, when the reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element 11 has a stepwise reflection surface with a step distance t or an integer m times t (h) = λ / 2n (h is the distance from the optical axis O), the reference wavelength In the wavefront of the light of λ, the light reflected by the adjacent reflection regions shifts by exactly mλ and travels again without changing the shape of the wavefront.

【0018】これに対し、図2は、基準波長λより僅か
に長い波長λ’を有する平面波が同じ反射回折型色収差
補正素子11に入射する場合を示している。隣り合う線
12’の距離は、図1の隣り合う線12より波長のずれ
分だけ長い。光が本発明の色収差補正素子11で反射す
る際、円形中心反射面11acで反射する光は最も媒質中
の進行距離が短く、円形輪帯反射面11dcで反射する光
は同進行距離が最も長い。そして、波長が基準波長λよ
り長い光は、進行する長さが長くなる程、波面が進むと
いう性質がある。その結果、円形中心反射面11acない
し円形輪帯反射面11dcで反射した光の波面の位相は、
光軸Oから離れた部分程、進み、反射後の全体の波面
は、湾曲して集光波面を作る。つまり、巨視的に光線入
射側に凸の階段状の反射面を有する反射回折型色収差補
正素子11は、基準波長光より長い波長の光に対して
は、平面波で入射した光を集光波面として反射させるこ
ととなる。このことは、反射回折型色収差補正素子11
による反射により、屈折を利用した正レンズの色収差と
打ち消し合う色収差が発生することと同義であり、よっ
て、色収差を補正することができる。
On the other hand, FIG. 2 shows a case where a plane wave having a wavelength λ ′ slightly longer than the reference wavelength λ enters the same catadioptric chromatic aberration correction element 11. The distance between the adjacent lines 12 ′ is longer than the distance between the adjacent lines 12 in FIG. 1 by the wavelength shift. When the light is reflected by the chromatic aberration correcting element 11 of the present invention, the light reflected by the circular center reflecting surface 11 ac has the shortest traveling distance in the medium, and the light reflected by the circular ring-shaped reflecting surface 11 dc has the same traveling distance. Longest. Light having a wavelength longer than the reference wavelength λ has a property that the wavefront advances as the traveling length increases. As a result, the phase of the wavefront of the light reflected by the circular center reflecting surface 11 ac or the circular ring-shaped reflecting surface 11 dc is
The part farther from the optical axis O advances, and the entire wavefront after reflection is curved to form a condensed wavefront. That is, the catadioptric diffractive chromatic aberration correcting element 11 having a stepwise reflecting surface macroscopically convex on the light incident side, uses light incident as a plane wave as a converging wave surface for light having a wavelength longer than the reference wavelength light. It will be reflected. This means that the reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11
This is synonymous with the occurrence of chromatic aberration that cancels out the chromatic aberration of the positive lens that utilizes refraction, and thus chromatic aberration can be corrected.

【0019】逆に、基準波長より短い波長の光は、媒質
中を長く進む程、波面が遅れるため、同じ反射回折型色
収差補正素子11によって発散作用を受ける。つまり、
巨視的に光線入射側に凸の階段状の反射面を有する反射
回折型色収差補正素子11は、基準波長光より短い波長
の光に対しては、平面波で入射した光を発散波面として
反射させることとなる。このことは、反射回折型色収差
補正素子11による反射により、屈折を利用した負レン
ズの色収差と打ち消し合う色収差が発生することと同義
であり、よって、色収差を補正することができる。
On the contrary, the light having a wavelength shorter than the reference wavelength is delayed by the wavefront as it travels through the medium, so that it is diverged by the same reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11. That is,
The reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element 11 that has a stepwise reflecting surface that is convex on the light incident side macroscopically reflects light that is incident as a plane wave as a divergent wavefront for light having a wavelength shorter than the reference wavelength light. Becomes This is synonymous with the occurrence of chromatic aberration that cancels out the chromatic aberration of the negative lens utilizing refraction due to the reflection by the catadioptric diffractive chromatic aberration correction element 11, and thus the chromatic aberration can be corrected.

【0020】反射回折型色収差補正素子11の階段状の
反射面を巨視的にみて凸状にするか凹状にするかは、補
正すべき色収差が正レンズによって生じるか負レンズに
よって生じるか等に応じて決定される。
Macroscopically, the stepwise reflecting surface of the reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element 11 is convex or concave depending on whether the chromatic aberration to be corrected is caused by a positive lens or a negative lens. Will be decided.

【0021】円形輪帯反射面11bc、11cc,11dc
幅s1 、s2 、幅s3 は、それぞれ、光軸Oからの距離
の二乗に反比例させて設定されている。
The widths s 1 , s 2 and width s 3 of the circular ring-shaped zone reflecting surfaces 11 bc , 11 cc and 11 dc are set in inverse proportion to the square of the distance from the optical axis O.

【0022】次に、図3及び図4は、本発明の反射回折
型色収差補正素子11Aを、光軸Oに対して45°傾け
て設置する場合の実施例である。反射回折型色収差補正
素子11Aの反射面は、その反射面と直交する方向から
見たとき、光軸Oの中心部に位置する楕円反射面11ae
と、この楕円反射面11aeの外側に位置する、輪郭が同
じく楕円形の同軸の楕円輪帯反射面11be、11ce、1
deからなっている。この楕円の長軸と単軸の比率A
は、これらの楕円反射面楕円反射面11aeと、楕円輪帯
反射面11be、11ce、11deの光軸Oに直交する平面
に対する正射影が、それぞれ円形となるように定められ
ている。つまりAは、21/2 である。
Next, FIG. 3 and FIG. 4 show an embodiment in which the reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11A of the present invention is installed at an angle of 45 ° with respect to the optical axis O. The reflection surface of the catadioptric diffractive chromatic aberration correction element 11A has an elliptical reflection surface 11 ae located at the center of the optical axis O when viewed from a direction orthogonal to the reflection surface.
And the elliptical ring-shaped reflective surfaces 11 be , 11 ce , 1 which are located outside the elliptical reflective surface 11 ae and have the same elliptical contour.
It consists of 1 de . Ratio of the major axis of this ellipse to the uniaxial A
Are defined so that the orthographic projections of these elliptical reflecting surfaces 11 ae and elliptical ring reflecting surfaces 11 be , 11 ce , and 11 de on the planes orthogonal to the optical axis O are circular. . That is, A is 2 1/2 .

【0023】楕円反射面11aeの楕円がXY座標系にお
いて、(X2 /A2 )+(Y2 /1)=r2 (rは定
数)で表わされるとすると、楕円反射面11ae、楕円輪
帯反射面11be、11ce、11deの間のステップ距離t
は、t=λ・2-1/2で与えられている。これは、t=A
λm/2n(mは整数)の式において、図1及び図2に
示した実施例と同じく、n=1、m=1の場合である。
従って、この実施例においても、第一の実施例と全く同
じ作用効果を得ることができる。
The ellipse of the elliptic reflecting surface 11 ae is in the XY coordinate system, (X 2 / A 2) + (Y 2/1) = r 2 When (r is a constant) represented by the elliptical reflecting surface 11 ae, Step distance t between elliptical ring-shaped reflective surfaces 11 be , 11 ce , and 11 de
Is given by t = λ · 2 −1/2 . This is t = A
In the formula of λm / 2n (m is an integer), the case is n = 1 and m = 1 as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
Therefore, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0024】以上の例は、m=1の場合であるが、使用
波長幅が広くないものでは、ステップ距離tを定めると
き、mを2以上としてm次の回折光を利用しても、回折
効率は下がらないので、何ら問題はない。特に輪帯幅が
周辺部で狭くなるような場合には、1つの素子の中で、
mの値を1から徐々に増加させることも可能である。こ
の場合、輪帯反射面の中心反射面からの光軸方向距離△
X(h)を、光軸Oからの距離hの関数として、
The above example is the case where m = 1. However, when the used wavelength width is not wide, when the step distance t is determined, even if m-order diffracted light is used with m being 2 or more, the There is no problem because the efficiency does not decrease. Especially in the case where the zone width becomes narrow in the peripheral part,
It is also possible to gradually increase the value of m from 1. In this case, the distance in the optical axis direction from the center reflecting surface of the ring-shaped reflecting surface Δ
Let X (h) be a function of the distance h from the optical axis O,

【0025】[0025]

【数1】△X(h)=(mλ/2n)Int{[r-(1-(1-h2/r2)1/2) /
(mλ/2n)]+0.5} 但し、Int(x)は、xを越えない整数を与える関数とする に従って、決定すればよい。
[Expression 1] ΔX (h) = (mλ / 2n) Int {[r- (1- (1-h 2 / r 2 ) 1/2 ) /
(mλ / 2n)] + 0.5} However, Int (x) may be determined according to a function that gives an integer that does not exceed x.

【0026】図5は、本発明の反射回折型色収差補正素
子11を光学的情報記録再生装置に適用した実施例であ
る。レーザ光源21からのレーザ光は、コリメータレン
ズ22により平行光束とされ、ビーム整形プリズム23
により円形断面に整形された後、ビームスプリッタ24
に入射する。ビームスプリッタ24で分割されたレーザ
光は、キャリッジ34上に固定した反射回折型色収差補
正素子11Aで反射して対物レンズ26に入射する。キ
ャリッジ34は、ガイドレール35により、光ディスク
27の半径方向に移動される。対物レンズ26に入射し
たレーザ光は、光ディスク27に集光され、その反射光
が再び反射回折型色収差補正素子11Aによりビームス
プリッタ24に戻される。ビームスプリッタ24に戻っ
た光ディスク27からの反射光は、信号再生用光学系2
8のレンズ30を介してセンサ32に入射する。また、
サーボ用光学系29のレンズ31を介してセンサ33に
入射する。
FIG. 5 shows an embodiment in which the reflection / diffraction type chromatic aberration correction element 11 of the present invention is applied to an optical information recording / reproducing apparatus. The laser light from the laser light source 21 is made into a parallel light flux by the collimator lens 22, and the beam shaping prism 23
After being shaped into a circular cross section by the beam splitter 24
Incident on. The laser light split by the beam splitter 24 is reflected by the catadioptric diffractive chromatic aberration correction element 11 A fixed on the carriage 34 and enters the objective lens 26. The carriage 34 is moved in the radial direction of the optical disc 27 by the guide rail 35. The laser light incident on the objective lens 26 is condensed on the optical disk 27, and the reflected light is returned to the beam splitter 24 by the reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11A. The reflected light from the optical disc 27 returning to the beam splitter 24 is reflected by the signal reproducing optical system 2.
It is incident on the sensor 32 through the lens 30 of No. 8. Also,
The light enters the sensor 33 via the lens 31 of the servo optical system 29.

【0027】このような光学式情報記録再生装置は、種
々知られているが、単レンズからなる対物レンズ26と
反射回折型色収差補正素子11Aを組合わせて使用する
ことにより、単レンズから構成した対物レンズ26に生
じる色収差を補正することができる。
Various types of such optical information recording / reproducing apparatus are known, but they are constructed of a single lens by using a combination of the objective lens 26 which is a single lens and the reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11A. It is possible to correct chromatic aberration that occurs in the objective lens 26.

【0028】次に具体的な実施例に基づいて本発明を説
明する。これらの実施例は、いずれも、正レンズからな
る対物レンズの色収差を補正することを目的としたもの
である。
The present invention will be described below based on specific examples. Each of these examples is intended to correct the chromatic aberration of the objective lens composed of a positive lens.

【0029】[実施例1]図6に示す、反射面が光軸O
と直交しているタイプの反射回折型色収差補正素子11
である。この反射回折型色収差補正素子11は、図11
及び図12に示す特性の対物レンズ41の色収差を補正
する。図11の符合42は、光ディスクを示す。対物レ
ンズ41は、コリメータレンズを介して入射した平行光
束レーザ光を、この光ディスク42の内側記録面に結像
させるもので、図5の装置構成における対物レンズ26
に相当する。
[Embodiment 1] As shown in FIG. 6, the reflecting surface has an optical axis O.
Reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11 of a type orthogonal to
Is. This reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11 is shown in FIG.
And the chromatic aberration of the objective lens 41 having the characteristics shown in FIG. 12 is corrected. Reference numeral 42 in FIG. 11 indicates an optical disc. The objective lens 41 forms an image of the parallel light beam laser light incident through the collimator lens on the inner recording surface of the optical disc 42. The objective lens 26 in the apparatus configuration of FIG.
Equivalent to.

【0030】この対物レンズ41の仕様は、 焦点距離;3.3mm 使用波長(基準波長)λ;780nm 波長が単位量変化したときのバックフォーカスのずれ量 dfB/dλ;11μm/nm である。また表1に、この対物レンズ41の数値データ
を示す。
The specifications of the objective lens 41 are: focal length; 3.3 mm, working wavelength (reference wavelength) λ; 780 nm, back focus deviation amount df B / dλ; 11 μm / nm when wavelength changes by a unit amount. Table 1 shows numerical data of the objective lens 41.

【0031】表1及び図12の収差図中、SAは球面収
差、SCは正弦条件、d線、g線、C線は、それぞれの
波長における、球面収差によって示される色収差と倍率
色収差、Sはサジタル、Mはメリディオナルを示してい
る。またr はレンズ各面の曲率半径、di はレンズ
厚もしくはレンズ間隔、Nは屈折率を示す。
In the aberration charts of Table 1 and FIG. 12, SA is spherical aberration, SC is sine condition, d line, g line and C line are chromatic aberration and magnification chromatic aberration indicated by spherical aberration at respective wavelengths, and S is Sagittal and M indicate meridional. Further, r i is the radius of curvature of each surface of the lens, d i is the lens thickness or the lens interval, and N is the refractive index.

【0032】[0032]

【表1】 NA =0.55 f =3.30 ω =1.7 *は非球面 No.1; K=-0.3265, A4=-0.2263×10-2, A6=-0.5014×10
-3,A8=-0.7162 ×10-5, A10=-0.3194 ×10-4 No.2; K=-0.9120, A4=0.1648 ×10-1, A6=-0.5064×10
-2,A8=0.7995×10-3, A10=-0.4848 ×10-4
[Table 1] NA = 0.55 f = 3.30 ω = 1.7 * Aspherical surface No.1; K = -0.3265, A4 = -0.2263 × 10 -2 , A6 = -0.5014 × 10
-3 , A8 = -0.7162 × 10 -5 , A10 = -0.3194 × 10 -4 No.2; K = -0.9120, A4 = 0.1648 × 10 -1 , A6 = -0.5064 × 10
-2 , A8 = 0.7995 × 10 -3 , A10 = -0.4848 × 10 -4

【0033】この実施例の反射回折型色収差補正素子1
1は、垂直入射の表面反射であり、この反射回折型色収
差補正素子11を、焦点距離126mmの正レンズに相当
させれば、回折レンズのパワーは波長に比例し、対物レ
ンズ41による色収差の補正が可能である。しかしこの
ままでは、対物レンズと色収差補正素子の間隔の変化に
より、対物レンズへの光束の入射高さが変わってしまう
ため、対物レンズと色収差補正素子を一体化したシステ
ムでしか用いることができない。よって本発明による色
収差補正素子は、巨視的に、焦点距離f=−126mmの
負レンズの形状を持ち、回折により1次光が屈折作用を
受けないようにするために、反射面を平面としている。
Reflection-diffraction chromatic aberration correction element 1 of this embodiment
Reference numeral 1 denotes surface reflection of normal incidence. If this reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11 is made to correspond to a positive lens having a focal length of 126 mm, the power of the diffractive lens is proportional to the wavelength, and the chromatic aberration correction by the objective lens 41 is performed. Is possible. However, as it is, the incident height of the light flux on the objective lens changes due to the change in the distance between the objective lens and the chromatic aberration correction element, and therefore it can be used only in a system in which the objective lens and the chromatic aberration correction element are integrated. Therefore, the chromatic aberration correcting element according to the present invention macroscopically has a shape of a negative lens having a focal length f = -126 mm, and has a reflecting surface which is a flat surface in order to prevent the first-order light from being refracted by diffraction. .

【0034】反射を空気中の表面反射とした場合、n=
1.0であり、f=−126mmの負レンズを反射面で作
るには、曲率半径r=252.0mmとなり、この曲面を
光軸方向のステップ距離t=λ/2=390nm=0.3
90μm 毎に平面化すると、f=126mmの回折レンズ
としての作用と、f=−126mmの屈折レンズとしての
作用が得られ、1次光が直進する。
When the reflection is the surface reflection in air, n =
1.0, and in order to form a negative lens of f = -126 mm with a reflecting surface, the radius of curvature r = 252.0 mm, and this curved surface has a step distance t = λ / 2 = 390 nm = 0.3 in the optical axis direction.
When flattened by 90 μm, the action as a diffractive lens with f = 126 mm and the action as a refraction lens with f = −126 mm are obtained, and the primary light goes straight.

【0035】より具体的に、輪帯反射面11bc、1
cc、11dcの中心反射面11acからの光軸方向距離△
X(h)を、光軸Oからの距離hの関数として、
More specifically, the annular reflecting surfaces 11 bc , 1
Optical axis direction distance from the center reflection surface 11 ac of 1 cc and 11 dc
Let X (h) be a function of the distance h from the optical axis O,

【数2】△X(h)= (λ/2n)Int{[r-(1-(1-h2/r2)1/2) /
(λ/2n)]+0.5} 但し、Int(x)は、xを越えない整数を与える関数とする で与えられる形状にすれば、対物レンズ41による色収
差を補正することができる。表2は、図6の反射回折型
色収差補正素子11の形状を示している。
[Expression 2] ΔX (h) = (λ / 2n) Int {[r- (1- (1-h 2 / r 2 ) 1/2 ) /
(λ / 2n)] + 0.5} However, if Int (x) has a shape given by a function that gives an integer not exceeding x, chromatic aberration due to the objective lens 41 can be corrected. Table 2 shows the shape of the reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11 of FIG.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】この反射回折型色収差補正素子11を、コ
リメートレンズと対物レンズ41の間の平行光束中に配
置し、反射回折型色収差補正素子11からの反射光をビ
ームスプリッタで分離すれば、半導体レーザの波長変動
によるフォーカスずれ(色収差)をキャンセルすること
ができる。すなわち、単レンズからなる対物レンズ41
の図12に示す色収差を補正することができる。
This reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11 is arranged in a parallel light beam between the collimator lens and the objective lens 41, and the reflected light from the reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11 is separated by a beam splitter. The focus shift (chromatic aberration) due to the wavelength fluctuation can be canceled. That is, the objective lens 41 including a single lens
It is possible to correct the chromatic aberration shown in FIG.

【0038】図10は、対物レンズ41で発生する色収
差と、反射回折型色収差補正素子11による色収差補正
の様子を模式的に示すものである。使用レーザ光の波長
が、基準波長λ=780nmの場合、対物レンズ41及び
反射回折型色収差補正素子11を介して、例えば図5の
センサ22上に結像する正しい結像系が構成される。つ
まりピントずれは生じない。
FIG. 10 schematically shows the chromatic aberration generated by the objective lens 41 and the manner of chromatic aberration correction by the reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11. When the wavelength of the laser light used is the reference wavelength λ = 780 nm, a correct image forming system for forming an image on, for example, the sensor 22 of FIG. 5 is configured via the objective lens 41 and the catadioptric chromatic aberration correcting element 11. That is, no focus shift occurs.

【0039】これに対し、使用レーザ光の波長がλ’=
770nmに変化したとすると、対物レンズ41には、B
線で示す色収差(波面収差)が発生する。この波面収差
は、周辺部においてアンダー傾向となる。これに対し、
反射回折型色収差補正素子11は、波長が単波長側にシ
フトしたことから、平面波として入射して反射する光を
発散波面とする。この発散波面は、図10にC線で示す
オーバー傾向を示し、従って、両者の合成波面は、互い
に相殺されて、ピントずれのない結像が得られる。つま
り、波長シフトによって対物レンズ41に生じる色収差
を、反射回折型色収差補正素子11によって補正できる
こととなる。
On the other hand, the wavelength of the laser light used is λ '=
If it is changed to 770 nm, the objective lens 41 has B
Chromatic aberration (wavefront aberration) indicated by a line occurs. This wavefront aberration tends to be under in the peripheral portion. In contrast,
Since the wavelength of the reflection / diffraction chromatic aberration correction element 11 is shifted to the single wavelength side, the light that is incident as a plane wave and reflected is a divergent wavefront. This diverging wavefront exhibits an over-tendency indicated by the line C in FIG. 10, so that the combined wavefronts of both are canceled by each other, and an image can be obtained without defocus. That is, the chromatic aberration generated in the objective lens 41 due to the wavelength shift can be corrected by the reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11.

【0040】[実施例2]実施例1は、反射回折型色収
差補正素子11からの反射光をビームスプリッタにより
分離するため、ビームスプリッタでロスが生じ易い。そ
こで、図5の例のように、光軸に対して45°傾斜させ
て反射回折型色収差補正素子11Aを配置することが好
ましい。この場合には、図3及び図4で説明したよう
に、反射面を楕円反射面11ae及び楕円輪帯反射面11
beないし11deから構成する。またステップ距離tは、
1ステップが波面に与える実効位相差がsin 45°≒0.70
7 になるので、実施例1に比較して、1/sin45°≒1.41
倍になる。このため、実施例1と同等の作用をする、4
5°入射の反射回折型色収差補正素子11Aの形状は、
図7及び表3で示すようになる。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, since the reflected light from the reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11 is separated by the beam splitter, a loss is likely to occur in the beam splitter. Therefore, as in the example of FIG. 5, it is preferable to dispose the reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11A at an angle of 45 ° with respect to the optical axis. In this case, as described with reference to FIGS. 3 and 4, the reflecting surfaces are elliptical reflecting surfaces 11 ae and elliptical annular reflecting surfaces 11 ae.
It consists of be to 11 de . The step distance t is
The effective phase difference that one step gives to the wavefront is sin 45 ° ≈ 0.70
7 becomes 1 / sin 45 ° ≈1.41 as compared with the first embodiment.
Double. Therefore, the same operation as that of the first embodiment is performed.
The shape of the reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11A with 5 ° incidence is
As shown in FIG. 7 and Table 3.

【0041】[0041]

【表3】 短軸方向h(mm) 長軸方向h(mm) △X(μm) 0.000〜0.313 0.000〜0.443 0.0 〜0.542 〜0.767 0.55 〜0.700 〜0.991 1.10 〜0.829 〜1.172 1.65 〜0.940 〜1.330 2.20 〜1.039 〜1.470 2.75 〜1.130 〜1.598 3.30 〜1.214 〜1.717 3.86 〜1.292 〜1.827 4.41 〜1.366 〜1.932 4.96 〜1.436 〜2.031 5.51 〜1.503 〜2.126 6.06 〜1.567 〜2.216 6.61 〜1.628 〜2.303 7.17 〜1.688 〜2.387 7.72 〜1.745 〜2.468 8.27 〜1.800 〜2.546 8.82 〜1.854 〜2.622 9.37 〜1.906 〜2.696 9.92 〜1.957 〜2.768 10.47 〜2.007 〜2.838 11.03 [Table 3] Minor axis direction h (mm) Major axis direction h (mm) △ X (μm) 0.000〜0.313 0.000〜0.443 0.0〜0.542〜0.767 0.55〜0.700〜0.991 1.10〜0.829〜1.172 1.65〜0.940〜1.330 2.20 ~ 1.039 ~ 1.470 2.75 ~ 1.130 ~ 1.598 3.30 ~ 1.214 ~ 1.717 3.86 ~ 1.292 ~ 1.827 4.41 ~ 1.366 ~ 1.932 4.96 ~ 1.436 ~ 2.031 5.51 ~ 1.503 ~ 2.126 6.06 ~ 1.567 ~ 2.216 6.61 ~ 1.628 ~ 2.303 7.17 ~ 1.688 〜 1.745 〜 2.468 8.27 〜 1.800 〜 2.546 8.82 〜 1.854 〜 2.622 9.37 〜 1.906 〜 2.696 9.92 〜 1.957 〜 2.768 10.47 〜 2.007 〜 2.838 11.03

【0042】この反射回折型色収差補正素子11Aを、
コリメートレンズと対物レンズ41の間(図5の例で
は、コリメートレンズ22と対物レンズ26の間)平行
光束中に配置すれば、半導体レーザの波長変動によるフ
ォーカスずれ(色収差)をキャンセルすることができ
る。
This reflection / diffraction type chromatic aberration correction element 11A is
If the collimator lens and the objective lens 41 (in the example of FIG. 5, between the collimator lens 22 and the objective lens 26) are arranged in a parallel light flux, the focus shift (chromatic aberration) due to the wavelength variation of the semiconductor laser can be canceled. .

【0043】[実施例3」実施例1、2は、反射面を色
収差補正素子の表面に設けたものであるが、本発明の反
射回折型色収差補正素子は、裏面反射タイプとして構成
することもできる。図8は、この裏面反射タイプの反射
回折型色収差補正素子11Bの実施例を示す。裏面反射
タイプは、反射面の裏面の段差に塵埃が付着しても、影
響を受けないという利点がある。裏面反射の場合、媒質
(n>1)中では使用波長屈折率比で短くなるため、1
ステップ距離tは、実施例1、2に比較して短くなる
(t=λm/2nの式でn>1であるため)。表4は、
n=1.51072 の光学材料から45°入射の反射回折型色収
差補正素子11Bを構成した場合の形状例を示してい
る。
[Third Embodiment] In the first and second embodiments, the reflecting surface is provided on the surface of the chromatic aberration correcting element. However, the reflection-diffraction chromatic aberration correcting element of the present invention may be constructed as a back surface reflection type. it can. FIG. 8 shows an embodiment of this back surface reflection type reflection diffraction type chromatic aberration correction element 11B. The back surface reflection type has an advantage that even if dust adheres to a step on the back surface of the reflection surface, it is not affected. In the case of back surface reflection, in the medium (n> 1), the wavelength ratio used shortens, so
The step distance t becomes shorter than in the first and second embodiments (since n> 1 in the equation of t = λm / 2n). Table 4 shows
An example of the shape in the case where the reflection-diffraction chromatic aberration correction element 11B with an incident angle of 45 ° is composed of an optical material of n = 1.51072 is shown.

【0044】[0044]

【表4】 短軸方向h(mm) 長軸方向h(mm) △X(μm) 0.000〜0.313 0.000〜0.443 0.0 〜0.542 〜0.767 0.36 〜0.700 〜0.991 0.73 〜0.829 〜1.172 1.09 〜0.940 〜1.330 1.46 〜1.039 〜1.470 1.82 〜1.130 〜1.598 2.19 〜1.214 〜1.717 2.55 〜1.292 〜1.827 2.92 〜1.366 〜1.932 3.28 〜1.436 〜2.031 3.65 〜1.503 〜2.126 4.01 〜1.567 〜2.216 4.38 〜1.628 〜2.303 4.74 〜1.688 〜2.387 5.11 〜1.745 〜2.468 5.47 〜1.800 〜2.546 5.84 〜1.854 〜2.622 6.20 〜1.906 〜2.696 6.57 〜1.957 〜2.768 6.93 〜2.007 〜2.838 7.30 [Table 4] Minor axis direction h (mm) Major axis direction h (mm) △ X (μm) 0.000 to 0.313 0.000 to 0.443 0.0 to 0.542 to 0.767 0.36 to 0.700 to 0.991 0.73 to 0.829 to 1.172 1.09 to 0.940 to 1.330 1.46 ~ 1.039 ~ 1.470 1.82 ~ 1.130 ~ 1.598 2.19 ~ 1.214 ~ 1.717 2.55 ~ 1.292 ~ 1.827 2.92 ~ 1.366 ~ 1.932 3.28 ~ 1.436 ~ 2.031 3.65 ~ 1.503 ~ 2.126 4.01 ~ 1.567 ~ 2.216 4.38 ~ 1.628 ~ 2.303 4.74 ~ 1.61 1.688 〜 1.745 〜 2.468 5.47 〜 1.800 〜 2.546 5.84 〜 1.854 〜 2.622 6.20 〜 1.906 〜 2.696 6.57 〜 1.957 〜 2.768 6.93 〜 2.007 〜 2.838 7.30

【0045】[実施例4]本発明の反射回折型色収差補
正素子に対する入射角は、0°、45°に限られない。
要するに、中心反射面及び輪帯反射面の光軸と直交する
平面に対する正射影が光軸を中心とする回転対称形状で
あればよい。図9及び表5は、入射角が30°の場合
に、実施例1ないし3と同等の作用をする反射回折型色
収差補正素子11Cの形状例である。この実施例では、
1/sin30°=2 であるから、1ステップ距離tは実施例
1ないし3に比して大きくなる。このため、製造が容易
になるという利点がある。
[Embodiment 4] The angle of incidence on the reflection-diffraction chromatic aberration correction element of the present invention is not limited to 0 ° and 45 °.
In short, it suffices that the orthogonal projections of the central reflecting surface and the ring-shaped reflecting surface on the planes orthogonal to the optical axis have a rotationally symmetrical shape about the optical axis. FIG. 9 and Table 5 show examples of the shape of the catadioptric diffractive chromatic aberration correction element 11C that operates in the same manner as in Examples 1 to 3 when the incident angle is 30 °. In this example,
Since 1 / sin30 ° = 2, the one-step distance t becomes larger than in the first to third embodiments. Therefore, there is an advantage that manufacturing becomes easy.

【0046】[0046]

【表5】 短軸方向h(mm) 長軸方向h(mm) △X(μm) 0.000〜0.313 0.000〜0.626 0.0 〜0.542 〜1.085 0.78 〜0.700 〜1.401 1.56 〜0.829 〜1.658 2.34 〜0.940 〜1.880 3.12 〜1.039 〜2.079 3.90 〜1.130 〜2.260 4.68 〜1.214 〜2.428 5.46 〜1.292 〜2.585 6.24 〜1.366 〜2.733 7.02 〜1.436 〜2.873 7.80 〜1.503 〜3.006 8.58 〜1.567 〜3.134 9.36 〜1.628 〜3.257 10.14 〜1.688 〜3.376 10.92 〜1.745 〜3.490 11.70 〜1.800 〜3.601 12.48 〜1.854 〜3.709 13.26 〜1.906 〜3.813 14.04 〜1.957 〜3.915 14.82 〜2.007 〜4.014 15.60 [Table 5] Minor axis direction h (mm) Major axis direction h (mm) △ X (μm) 0.000 to 0.313 0.000 to 0.626 0.0 to 0.542 to 1.085 0.78 to 0.700 to 1.401 1.56 to 0.829 to 1.658 2.34 to 0.940 to 1.880 3.12 〜 1.039 〜 2.079 3.90 〜 1.130 〜 2.260 4.68 〜 1.214 〜 2.428 5.46 〜 1.292 〜 2.585 6.24 〜 1.366 〜 2.733 7.02 〜 1.436 〜 2.873 7.80 〜 1.503 〜 3.006 8.58 〜 1.567 〜 3.134 9.36 〜 1.628 〜 3.257 10.14 〜 1.688 〜 1.745 〜 3.490 11.70 〜 1.800 〜 3.601 12.48 〜 1.854 〜 3.709 13.26 〜 1.906 〜 3.813 14.04 〜 1.957 〜 3.915 14.82 〜 2.007 〜 4.014 15.60

【0047】[実施例5]本発明の反射回折型色収差補
正素子は、平行光束部以外の部分に配置することもでき
る。この実施例は、図13に示すカタディオプトリック
レンズ43の反射面44に本発明を適用した実施例であ
る。このカタディオプトリックレンズ43の数値データ
を表6に示し、諸収差を図14に示す。νはアッベ数で
ある。
[Embodiment 5] The reflection-diffraction chromatic aberration correction element of the present invention can be arranged in a portion other than the parallel light flux portion. In this embodiment, the present invention is applied to the reflecting surface 44 of the catadioptric lens 43 shown in FIG. Table 6 shows the numerical data of the catadioptric lens 43, and FIG. 14 shows various aberrations. ν is the Abbe number.

【0048】[0048]

【表6】 FNO=1:5.6 f =44.68 面No. r d N ν 1 25.000 3.00 1.77250 49.6 2 252.451 1.00 3 -26.100 2.00 1.49176 57.4 4 -800.000 このレンズ系の4面が反射面44である。[Table 6] F NO = 1: 5.6 f = 44.68 Surface No. rd N ν 1 25.000 3.00 1.77250 49.6 2 252.451 1.00 3 -26.100 2.00 1.49176 57.4 4 -800.000 The four surfaces of this lens system are reflection surfaces 44.

【0049】このカタディオプトリックレンズ43は、
倍率1/6で結像するレンズであり、例えば光軸に対し
上側半分の物体の像を下方に結像させることができるレ
ンズであるが、軸上色収差補正が不十分であり、588
nm近傍では、dfB/dλ=7.0um/nmとなっている。
このレンズの反射面44を、本発明の原則に従い、輪帯
状に構成することにより、反射回折型色収差補正面とし
て、軸上色収差を補正することができる。つまり、反射
面44は、垂直入射の裏面反射タイプ(図6の実施例の
反射面を図8の実施例の裏面反射で構成するタイプ)と
して構成される。表7は、n=1.49176 の光学材料からレ
ンズを構成した場合の反射面44の形状例である。
This catadioptric lens 43 is
Although it is a lens that forms an image at a magnification of 1/6, for example, a lens that can form an image of an upper half object with respect to the optical axis downward, axial chromatic aberration correction is insufficient and 588
In the vicinity of nm, df B /dλ=7.0 um / nm.
According to the principle of the present invention, the reflecting surface 44 of this lens is formed in an annular shape, so that the axial chromatic aberration can be corrected as a reflection diffraction type chromatic aberration correction surface. That is, the reflection surface 44 is configured as a vertically incident back surface reflection type (a type in which the reflection surface of the embodiment of FIG. 6 is formed by the back surface reflection of the embodiment of FIG. 8). Table 7 shows an example of the shape of the reflecting surface 44 when the lens is made of the optical material of n = 1.49176.

【0050】[0050]

【表7】 この反射面形状によれば、図14に示す色収差を、補正
することができる。
[Table 7] According to this reflection surface shape, the chromatic aberration shown in FIG. 14 can be corrected.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上のように本発明の反射回折型色収差
補正素子によれば、単一の反射素子により、組み合わさ
れて使用されるレンズで発生する色収差を良好に補正す
ることができる。反射素子は、光学系において広く用い
られているから、この反射素子を本発明の色収差補正素
子に変換することにより、特別な光学要素を付加するこ
となく、色収差の補正ができる。光学的情報記録再生装
置に用いれば、レーザ光の波長変動によるピントずれを
安価な装置構成で補正することができる。
As described above, according to the catadioptric diffraction type chromatic aberration correcting element of the present invention, it is possible to satisfactorily correct the chromatic aberration generated in the lens used in combination with the single reflecting element. Since the reflective element is widely used in optical systems, by converting the reflective element into the chromatic aberration correction element of the present invention, chromatic aberration can be corrected without adding a special optical element. When used in an optical information recording / reproducing apparatus, it is possible to correct a focus shift due to a wavelength variation of laser light with an inexpensive apparatus configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による反射回折型色収差補正素子の原理
を説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the principle of a reflective diffraction type chromatic aberration correction element according to the present invention.

【図2】本発明による反射回折型色収差補正素子の原理
を説明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the principle of a reflective diffraction type chromatic aberration correction element according to the present invention.

【図3】本発明の反射回折型色収差補正素子の他の形態
の原理を説明する断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating the principle of another mode of the catadioptric chromatic aberration correction element of the present invention.

【図4】図3のA矢視図である。FIG. 4 is a view on arrow A in FIG.

【図5】本発明の反射回折型色収差補正素子を光学的記
録再生装置に適用した実施例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment in which the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention is applied to an optical recording / reproducing apparatus.

【図6】本発明の反射回折型色収差補正素子の第1の実
施例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention.

【図7】本発明の反射回折型色収差補正素子の第2の実
施例を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention.

【図8】本発明の反射回折型色収差補正素子の第3の実
施例を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention.

【図9】本発明の反射回折型色収差補正素子の第4の実
施例を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a fourth embodiment of the catadioptric chromatic aberration correction element of the present invention.

【図10】図7の実施例における、単レンズで発生する
色収差と、本発明の反射回折型色収差補正素子によるこ
の色収差補正の様子を模式的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing chromatic aberration caused by a single lens and a state of this chromatic aberration correction by the reflection diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention in the embodiment of FIG.

【図11】本発明の反射回折型色収差補正素子と組合わ
せて使用する単レンズの例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a single lens used in combination with the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention.

【図12】図11の単レンズの諸収差図である。FIG. 12 is a diagram of various types of aberration of the single lens of FIG.

【図13】本発明の反射回折型色収差補正素子を適用す
る他のレンズ系の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of another lens system to which the reflective diffraction type chromatic aberration correction element of the present invention is applied.

【図14】図13のレンズ系の諸収差図である。14 is a diagram of various types of aberration of the lens system in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 11A 11B 11C 反射回折型色収差補正
素子 11ac 円形中心反射面 11bc 11dc 11ec 円形輪帯反射面 11ae 楕円反射面 11be 11ce 11de 楕円輪帯反射面
11 11A 11B 11C Reflective diffraction type chromatic aberration correction element 11 ac Circular center reflective surface 11 bc 11 dc 11 ec Circular ring reflective surface 11 ae Elliptical reflective surface 11 be 11 ce 11 de Elliptical annular reflective surface

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光軸に直交する平面に対する正射影形状
が、光軸を中心とする回転対称をなす中心反射面とこの
中心反射面と同心の多数の輪帯反射面とからなる反射面
を備え、 この中心反射面とその外側の輪帯反射面、及び隣り合う
輪帯反射面とは、これら反射面と直交する方向に、同一
ステップ距離tずつ位置がずれていて、巨視的に全体と
して凹面または凸面をなし、 このステップ距離tは、基準波長の光に対しては、平面
波で入射した光が平面波で出射し、基準波長とは異なる
異種波長の光に対しては、平面波で入射した光が発散波
面または集光波面として出射するように定められている
ことを特徴とする反射回折型色収差補正素子。
1. A reflection surface having a center reflection surface having a rotational symmetry centering on the optical axis and a large number of annular reflection surfaces concentric with the center reflection surface, which has an orthogonal projection shape with respect to a plane orthogonal to the optical axis. The central reflecting surface, the ring-shaped reflecting surface on the outside thereof, and the adjacent ring-shaped reflecting surfaces are displaced by the same step distance t in the direction orthogonal to these reflecting surfaces, and macroscopically as a whole. It has a concave surface or a convex surface, and at this step distance t, light that is incident as a plane wave is emitted as a plane wave for light of a reference wavelength, and is incident as a plane wave for light of a different wavelength different from the reference wavelength. A reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element, characterized in that light is set to exit as a divergent wavefront or a condensed wavefront.
【請求項2】 請求項1において、中心反射面及び輪帯
反射面の輪郭は、これら反射面と直交する方向から見て
円形であり、使用波長帯域中の基準波長をλ、反射面入
射側の屈折率をnとして、上記ステップ距離tは、 t=λm/2n(mは整数) で与えられる反射回折型色収差補正素子。
2. The center reflecting surface and the annular reflecting surface according to claim 1, wherein the contours of the central reflecting surface and the annular reflecting surface are circular when viewed from a direction orthogonal to these reflecting surfaces, and the reference wavelength in the used wavelength band is λ and the reflecting surface incident side. The refractive index is n, and the step distance t is given by: t = λm / 2n (m is an integer).
【請求項3】 請求項1において、中心反射面及び輪帯
反射面の輪郭は、これら反射面と直交する方向から見て
楕円形をなし、使用波長帯域中の基準波長をλ、反射面
入射側の屈折率をn、楕円の長軸と短軸の長さの比をA
として、上記ステップ距離tは、 t=Aλm/2nt(mは整数) で与えられる反射回折型色収差補正素子。
3. The center reflecting surface and the annular reflecting surface according to claim 1, wherein the contours of the center reflecting surface and the annular reflecting surface are elliptical when viewed from a direction orthogonal to these reflecting surfaces, and the reference wavelength in the used wavelength band is λ and the reflecting surface is incident. The refractive index on the side is n, and the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse is A
The step distance t is given by: t = Aλm / 2nt (m is an integer).
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、 1≦t・2n/λ≦10 を満足する反射回折型色収差補正素子。
4. A reflection diffraction type chromatic aberration correction element according to claim 1, wherein 1 ≦ t · 2n / λ ≦ 10 is satisfied.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
て、各輪帯反射面の幅は、光軸からの距離の二乗に反比
例させて設定されている反射回折型色収差補正素子。
5. The reflection diffraction type chromatic aberration correction element according to claim 1, wherein the width of each ring-shaped reflective surface is set in inverse proportion to the square of the distance from the optical axis.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て、中心反射面及び輪帯反射面群は、互いに平行な平面
群からなっている反射回折型色収差補正素子。
6. The catadioptric chromatic aberration correction element according to claim 1, wherein the central reflecting surface and the annular reflecting surface group are plane groups parallel to each other.
【請求項7】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て、中心反射面及び輪帯反射面群は、曲面群からなって
いる反射回折型色収差補正素子。
7. The reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element according to claim 1, wherein the central reflecting surface and the ring-shaped reflecting surface group includes a curved surface group.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項におい
て、上記反射回折型色収差補正素子は、レンズと組み合
わされて設置され、基準波長とは異なる波長の異種波長
光が入射したときに該レンズによって生じる色収差を補
正するべく、反射により上記異種波長光の波面状態を変
更するように設けられている色収差補正装置。
8. The reflection-diffraction chromatic aberration correction element according to claim 1, wherein the reflection-diffraction chromatic aberration correction element is installed in combination with a lens, and when a different wavelength light having a wavelength different from a reference wavelength is incident, A chromatic aberration correction device provided so as to change the wavefront state of the different wavelength light by reflection so as to correct the chromatic aberration caused by the lens.
【請求項9】 請求項8において、上記反射回折型色収
差補正素子は、レンズへの入射光を平行光束とするコリ
メータレンズと、該単レンズの間の光路中に設置されて
いる色収差補正装置。
9. The chromatic aberration correction device according to claim 8, wherein the reflection-diffraction-type chromatic aberration correction element is installed in an optical path between a collimator lens that makes a light beam incident on a lens into a parallel light beam and the single lens.
【請求項10】 請求項9において、レンズは、光ディ
スクに対してレーザ光を集光する単レンズである色収差
補正装置。
10. The chromatic aberration correction device according to claim 9, wherein the lens is a single lens that focuses laser light on the optical disc.
【請求項11】 請求項10において、単レンズは非球
面レンズである色収差補正装置。
11. The chromatic aberration correction device according to claim 10, wherein the single lens is an aspherical lens.
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USRE40329E1 (en) 1998-05-07 2008-05-20 Konica Corporation Single objective lens for use with CD or DVD optical disks

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