JPH0713009A - 反射回折型色収差補正素子及び色収差補正装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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１１_acと、こ
の円形中心反射面１１_ac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１１_bc、１１_cc、１１_dc
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。

【００１５】この円形中心反射面１１_ac、円形輪帯反射
面１１_bc、１１_cc、１１_dc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。

【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１１_acないし円形輪帯反射面１１_dc
の各反射面で反射した後も、平面波の状態を維持する。

【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。

【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１１_ac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１１_dc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１１_acない
し円形輪帯反射面１１_dc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。

【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。

【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。

【００２１】円形輪帯反射面１１_bc、１１_cc，１１_dcの
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。

【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１１_ae
と、この楕円反射面１１_ae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１１_be、１１_ce、１
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１１_aeと、楕円輪帯
反射面１１_be、１１_ce、１１_de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、２^1/2 である。

【００２３】楕円反射面１１_ae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１１_ae、楕円輪
帯反射面１１_be、１１_ce、１１_de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。

【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、

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 ｄf_B／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。

【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_ｉ はレンズ各面の曲率半径、ｄ_i はレンズ
厚もしくはレンズ間隔、Ｎは屈折率を示す。

【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

【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。

【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。

【００３５】より具体的に、輪帯反射面１１_bc、１
１_cc、１１_dcの中心反射面１１_ac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、

【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。

【００３６】

【表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。

【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。

【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。

【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１１_ae及び楕円輪帯反射面１１
_beないし１１_de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。

【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

【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。

【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。

【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

【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。

【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

【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。

【００４８】

【表６】 F_NO=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。

【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、ｄf_B／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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【図４】図３のＡ矢視図である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１２】図１１の単レンズの諸収差図である。

【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。

【図１４】図１３のレンズ系の諸収差図である。

【符号の説明】

１１ １１Ａ １１Ｂ １１Ｃ 反射回折型色収差補正
素子 １１_ac 円形中心反射面 １１_bc １１_dc １１_ec 円形輪帯反射面 １１_ae 楕円反射面 １１_be １１_ce １１_de 楕円輪帯反射面

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。