JP2001297471A

JP2001297471A - 光ピックアップ用対物光学系

Info

Publication number: JP2001297471A
Application number: JP2001030643A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kubo; 渉久保
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【目的】単玉構成でありながら、コバ厚を小さくするこ
となくまたモールド成型時における両面の金型同士の公
差を厳密にすることなく、その開口数を高くすることが
できる光ピックアップ用単玉対物光学系を、提供する。【構成】対物光学系は、屈折率１．６以上のガラス材料
をガラスモールド成形してなる単レンズであり、開口数
が０．７以上の平凸レンズとして構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記憶媒体から光
情報を読み込む際に、若しくは、光記憶媒体に光情報を
書き込む際に用いられる光ピックアップ用対物光学系
に、関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤの
ような光記憶媒体に記録されている光情報を読み出すた
めの光情報再生装置や光記憶媒体に光情報を記録するた
めの光情報記録装置に用いられる光ピックアップは、一
般に、レーザダイオードから射出されたレーザビーム
を、光記憶媒体の記録面にレーザスポットとして照射す
る構成となっている。具体的には、これら光情報再生装
置及び光情報記録装置内において、レーザダイオードか
らレーザビームが射出される。このレーザビームは、そ
の断面が楕円状の発散光として射出されるので、レーザ
ダイオードの前方に配置されたコリメートレンズにより
平行光に変換され、さらに、ビーム成形プリズムによっ
てその断面が円形に変換された後に、光記憶媒体に対す
るトラッキング方向へ反射される。そして、このように
して断面が円形な平行光に変換されたレーザビームは、
トラッキング方向へ移動可能に設けられたキャリッジ内
の立ち上げミラーによって、光記憶媒体の記録面に対し
て垂直に入射する方向へ反射され、対物光学系によって
光記憶媒体の記録面に収束される。

【０００３】従来、このような光ピックアップ用の対物
光学系としては、プラスチックモールドによって成形さ
れた単レンズからなるものが一般的であったが、その開
口数（ＮＡ）は、比較的低いもので足りていた。これ
は、従来の光記憶媒体が、ＣＤのように比較的小容量な
ものであったことに因る。

【０００４】但し、近年では、光記憶媒体の大容量化，
即ち高密度化に伴って、光記憶媒体の記録面でのビーム
スポット径を微細なものとするために、対物光学系の開
口数を０．７以上に高くする提案が、種々なされてい
る。例えば、特開平８−３１５４０４号では、従来から
広く用いられている両凸の対物レンズに、開口数を高く
するための球面レンズをソリッド・イマージョン・レン
ズとして付加することによって、両レンズからなる対物
光学系全体の全体としての開口数を高くしようとする提
案が、なされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな複数玉構成の対物光学系には、従来の単レンズ構成
の対物光学系用に設計されたファインアクチュエータ
（キャリッジ内で対物光学系を光軸方向へ駆動してフォ
ーカシングするための機構）を、流用することができな
い。そのために、専用のファインアクチュエータを設計
するとしても、対物光学系を構成する複数のレンズ同士
を軸合わせしなければならないので、組立工程が多くな
るとともに両レンズ同士を相互に固着するための枠が必
要となり、結局、コスト増の原因となったり、ファイン
アクチュエータによって駆動される可動部のサイズ及び
重量増加の原因となってしまう。また、このような複数
玉構成の対物光学系では、同じ焦点距離を有する単玉構
成の対物光学系と比較して、媒体側の主点と媒体側の最
終面との距離が大きくなるので、結局、作動距離が短く
なってしまう。

【０００６】このような問題点を考慮すると、光ピック
アップ用の対物光学系としては、単玉構成で開口数を高
くすることが理想的であるが、従来、このような対物光
学系は、実現されていなかった。その理由としては、開
口数を高くするために、屈折力を稼ぐべく単玉レンズの
両面の曲率を大きくすると、温度変化等に伴って波面収
差性能が劣化し易い，モールド成形時に両面の金型同士
の光軸を厳密に合致させる事が困難である故に歩留まり
が悪くなる，等の事情が、考えられる。

【０００７】そこで、本発明は、単玉構成でありなが
ら、モールド成型時における両面の金型同士の公差を厳
密にすることなく、また、波面収差性能を良好に維持し
つつその開口数を高くすることができる高性能な光ピッ
クアップ用単玉対物光学系の提供を、課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の手段を採用した。

【０００９】即ち、本発明による光ピックアップ用対物
光学系は、ガラス材料からなるとともに、前記平行光束
入射側が凸面として形成されて前記光情報記録媒体側が
平面として形成されることによって０．７以上の開口数
を有している平凸単レンズから、構成されている。この
ように、プラスチック等に比べて屈折率が高いガラス材
料からレンズを構成したため、各面における屈折力を、
その曲率の割に大きくすることができる。従って、開口
数が０．７以上である対物光学系を、平凸の単レンズに
よって実現することができる。その結果、ガラスモール
ド時においてレンズの各面に対応した二つの金型を対向
させる際に金型同士の偏芯公差をキャンセルすることが
できるので、歩留まりが大幅に向上するとともに、可動
部のサイズ及び重量を大きくすることなく、従来の単レ
ンズ用のファインアクチュエータを用いて駆動可能とな
る。さらに、ガラス材料自体は、温度変化や湿度変化に
よる形状変化や屈折率変化が小さい特性を有しており、
また、屈折率が比較的高いために凸面の曲率をあまり大
きくしなくても済むので、波面収差性能を維持し易い。

【００１０】本発明において、ガラス材料の屈折率は大
きければ大きいほど良い。例えば、屈折率は、１．６以
上あることが望ましい。ただし、屈折率がそれ以下であ
っても、ガラスであればある程度の屈折率を有している
ので、本発明の目的は達成可能である。

【００１１】本発明による光ピックアップ用対物光学系
は、光情報記録媒体への光情報記録用として用いられて
も良いし、読出用として構成されても良い。また、その
記録又は読出の方式は、コンパクトディスクやレーザー
ディスク（登録商標）に対応した方式であっても良い
し、光磁気方式であっても良いし、位相変化方式であっ
ても良いし、ライトワンス方式であっても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明によ
る光ピックアップ用対物光学系の実施の形態を、説明す
る。図１は、本発明による光ピックアップ用対物光学系
が組み込まれた光ディスク記録再生装置（詳しくはＭＯ
ディスクドライブ装置）の概要を示す一部透視斜視図で
ある。本実施形態において、光情報媒体は光ディスク
（更に詳しくは光磁気ディスク）２として実現されてい
る。

【００１３】図１及びその一部拡大図である図２に示さ
れるように、本実施形態における光ディスク記録再生装
置１は、光ディスク２をローディング及びアンローディ
ング可能な箱形の筐体を有している。さらに、この筐体
の底面のほぼ中央には、ローディングされた光ディスク
２の中心をその回転軸４５ａの先端に固着してこの光デ
ィスク２を回転駆動するスピンドルモータ４５が配置さ
れ、このスピンドルモータ４５の回転軸４５ａの先端に
固着された光ディスク２の径方向と平行に、互いに平行
な一対のガイドレール４２ａ，４２ｂが配置され、各ガ
イドレール４２ａ，４２ｂにおけるスピンドル４５とは
反対側の位置には、各ガイドレール４２ａ，４２ｂと平
行に両ガイドレール４２ａ，４２ｂの間に光情報記録用
又は光情報再生用のレーザビーム（平行光束）ｌを射出
する光源モジュール７が、配置されている。

【００１４】両ガイドレール４２ａ，４２ｂには、光源
モジュール７から射出されたレーザービーム（平行光
束）ｌを、光ディスク２の記録面における任意のトラッ
クに向けて反射させるためのキャリッジ４０が、摺動可
能に取り付けられている。このキャリッジ４０は、コイ
ル４１ａ，４１ｂと図示せぬ永久磁石とによって夫々構
成される一対のリニアモーターによって、両ガイドレー
ル４２ａ，４２ｂにガイドされて、光ディスク２の半径
方向（トラッキング方向）にスライド駆動される。この
キャリッジ４０の中心には、両ガイドレール４２ａ，４
２ｂと平行に、光源モジュール７から射出されたレーザ
ービームｌが射し込む開口４０Ｈが形成されている。こ
の開口４０ａは、キャリッジ４０の先端（スピンドルモ
ータ４５に近接する側）近傍まで達しており、その最奥
部に、図３に示すようにレーザービームｌを光ディスク
２の記録面に対して垂直に反射させる反射鏡３１が、設
置されている。そして、キャリッジ４０におけるＭＯデ
ィスク２に対向する面には、この反射鏡３１によって反
射されたレーザービームｌを通過させるための開口４０
ｂが、穿たれている。

【００１５】この開口４０ｂには、対物光学系をなす単
玉レンズである対物レンズ６が、ファインアクチュエー
タ５によって、レーザービームｌと同軸に保持されてい
る。ファインアクチュエータ５は、対物レンズ６を保持
するレンズ枠１２と、キャリッジ４０におけるＭＯディ
スク２に対向する面上に固定された支持部４３と、夫々
の基端が支持部４３に固定されているとともに夫々の先
端にてレンズ枠１２を軸方向（対物レンズ６の光軸方
向）に移動可能に保持する４本一組の支持ワイヤ４４
と、キャリッジ４０の開口４０ｂに対して固定された円
弧形状の永久磁石１５と、レンズ枠１２の外周に設けら
れたフォーカスコイル１３と、対物レンズ１１のディス
ク側面において光軸と同軸に設けられた磁気コイル１４
とから、構成されている。レンズ枠１２に保持された対
物レンズ６は、フォーカスコイル１３に電流が流されて
この磁気コイル１４が永久磁石１５に対して相対的に吸
引又は反発されることによって、その光軸方向に適宜直
進駆動される。このようにして、光軸方向における位置
が調整された対物レンズ６に対して、反射鏡３１によっ
て反射されたレーザービーム（平行光束）ｌが、その光
軸と同軸に入射する。対物レンズ６は、このレーザービ
ーム（平行光束）ｌを、ＭＯディスク２の記録面に収束
させる。また、磁気コイル１４は、ＭＯディスク２への
光情報の記録時において、その記録面におけるレーザー
ビームｌが収束されている箇所に磁界を印加する。

【００１６】一方、光源モジュール７内には、レーザー
ビームｌを発散光束として射出する半導体レーザ素子１
８，この半導体レーザ素子１８から射出されたレーザー
ビームｌを平行光束にするコリメートレンズ２０，この
コリメートレンズ２０を透過したレーザービーム（平行
光束）を透過させる複合プリズムアッセイ２１，及び、
この複合プリズムアッセイ２１を透過したレーザービー
ム（平行光束）ｌをキャリッジ４０の開口４０ａへ向け
て反射する偏向ミラー２６の他、レーザーパワーセンサ
２２，ウォラストンプリズム３１，ホログラム板３２，
集光レンズ３３，及び、サーボ＆データセンサ２４が、
内蔵されている。

【００１７】上述の複合プリズムアッセイ２１は、全体
として互いに平行な上面及び底面を有し、側面２１１ｂ
に対して所定の鋭角をなす入射面２１１ａと側面２１１
ｂに対して４５度をなす部分反射面２１１ｃとを有する
第１プリズム２１１，この第１プリズム２１１ｃの部分
反射面２１１ｃに貼り付けられた部分反射面２１２ａと
この部分反射面２１２ａに対して夫々４５度をなす射出
面２１２ｂ及び側面２１２ｃとからなる直角プリズムで
ある第２プリズム２１２，並びに、この第２プリズム２
１３の部分反射面２１２ａに対してその斜面２１３ａが
平行となる様にこの第２プリズム２１３の側面２１２ｃ
に貼り付けられた直角プリズムである第３プリズム２１
３から、構成されている。そして、この複合プリズムア
ッセイ２１は、その側面２１１ｂが両ガイドレール４２
ａ，４２ｂの軸方向（即ち、キャリッジ４０の移動方
向）に対して垂直となるように、光源モジュール７内に
固定されている。

【００１８】また、偏向ミラー２６は、光ディスク２の
記録面に平行な軸を回転中心とする図示せぬガルバノモ
ーターに取り付けられており、レーザビームｌを光ディ
スク２の記録面に垂直な方向に微小角度振ることができ
るようになっている。

【００１９】以上のように構成されるＭＯドライブ装置
１の動作の概略を、以下に説明する。先ず、情報記録時
においては、図示せぬ変調回路によってＯＮ／ＯＦＦ変
調された駆動電流が供給された半導体レーザ１８は、こ
の駆動電流に従って、断続的にレーザービームｌを発振
する。

【００２０】上述したコリメートレンズ２０は、レーザ
ービームｌが複合プリズムアッセイ２１の入射面２１１
ａにて屈折されて側面２１１ｂと平行になるように、そ
の光軸が複合プリズムアッセイ２１の側面２１１ｂに対
して傾いた状態で、固定されている。従って、このコリ
メータレンズ２０を透過することによって平行光束とさ
れたレーザービームのビーム断面は、この複合プリズム
アッセイ２１の入射面２１１にて屈折されることによっ
て、光強度分布が楕円形から略円形に整形される。この
入射面２１１にて屈折されたレーザービームｌは、側面
２１１ｂと平行に第１プリズム２１１内を進み、部分反
射面２１１ｃにおいて、その一部のみレーザーパワーセ
ンサ２２に向けて反射される。

【００２１】レーザーパワーセンサ２２は、受光したレ
ーザービームｌに基づいて、レーザービームの光量を示
す信号を出力する。この信号が図示せぬレーザーパワー
コントロール回路に帰還されることによって、半導体レ
ーザー１８の出力の最大値が、一定値となるように自動
調整される。

【００２２】一方、部分反射面２１１ｃを透過したレー
ザービームｌは、射出面２１２ｂを通ってこの複合プリ
ズムアッセイ２１から射出され、偏向ミラー２６によっ
て、キャリッジ４０の開口４０ａ内に射し込む方向へ反
射される。偏向ミラー２６は、後述するサーボ＆データ
センサ２４の出力に基づいて、レーザービームｌを、両
ガイドレール４２ａ，４２ｂと平行な方向へ、正確に反
射させる。従って、キャリッジ４０がガイドレール４２
ａ，４２ｂに沿ってどの位置に移動されていても、レー
ザビームｌは、開口４０ａ内に射し込み、反射鏡３１に
よって、対物レンズ６に向けて反射される。

【００２３】後述するサーボ＆データセンサ２４の出力
に基づいて生成された駆動電流がフォーカスコイル１３
に流されることにより、ファインアクチュエータ５は、
対物レンズ６の後側焦点（光ディスク側焦点）を、光デ
ィスク２の記録面２ｂと一致させる。従って、反射鏡３
１を介して対物レンズ６へ入射したレーザービームｌ
は、この対物レンズ６によって収束され、光ディスク２
の保護層２ａを通って、その記録面２ｂにてレーザース
ポットを形成する。この記録面２ｂにおけるレーザース
ポットが形成された領域の磁化方向は、磁気コイル１４
によって印加されている磁気の方向へ向けられ、これに
より、光情報の記録がなされる。

【００２４】光ディスク２の記録面２ｂに入射したレー
ザー光ｌの一部は、この記録面２ｂにて反射されて、元
の光路に沿って光源ユニット７まで戻る。この光源ユニ
ット７に戻った反射光は、偏向ミラー２６によって反射
され、射出面２１２ｂから複合プリズムアッセイ２１内
に入射する。このようにして複合プリズムアッセイ２１
内に入射した反射光は、部分反射面２１１ｃにて反射さ
れて、第３プリズム２１３の斜面を経てウォラストンプ
リズム３１内に入射する。このフォラストンプリズム３
１は、入射した光のうち、特定方向を向いた直線偏光成
分のみを透過する。このウォラストンプリズム３１を透
過した反射光は、ホログラム板３２及び集光レンズ３３
を介してサーボ＆データセンサ２４によって受光され
る。このサーボ＆データセンサ２４は、受光した反射光
の状態（スポット径，位置）を示す信号を出力する。こ
れらの出力信号は、図示せぬ制御回路によって、ガルバ
ノモーター及びフォーカスコイル１３の駆動電流に変換
される。

【００２５】なお、以上のような光情報の記録がなされ
ている間に、スピンドルモータ４５が光ディスク２を回
転させるとともに、リニアモーターがキャリッジ４０を
移動させてトラッキングを行う。これにより、光ディス
ク２の記録面２ｂ上に、連続して光情報の記録がなされ
るのである。

【００２６】一方、光ディスク２の記録面２ｂからの光
情報の読取時には、半導体レーザー素子１８は、低出力
なレーザービームｌを連続的に射出し、磁気コイル１４
には駆動電流は流されない。この状態で、スピンドルモ
ータ４５が光ディスク２を回転させるとともにリニアモ
ータがキャリッジ４０を移動させてトラッキングを行う
と、光ディスク２の記録面２ｂが対物レンズ６によって
収束されたレーザースポットによって走査され、その反
射光がサーボ＆データセンサ２４によって受光される。
この際、レーザービームｌの反射光の偏光方向は、光デ
ィスク２の記録面２ｂにおける磁化方向に従って、所定
の向きに回転される。従って、上述したフォラストンプ
リズム３１が透過する偏光の向きが適宜調整されていれ
ば、サーボ＆データセンサ２４に入射する反射光の光量
は、記録面２ｂの磁化方向に従って回転するレーザービ
ームの偏光方向の変化に応じたものとなる。よって、サ
ーボ＆データセンサ２４の出力から、光ディスク２の記
録面２ｂに記録された光情報が再生され得るのである。

【００２７】次に、上述した対物レンズ６の構造を、詳
しく説明する。

【００２８】この対物レンズ６は、金型を用いたコンプ
レッションモールド法によって成形された平凸の単レン
ズであり、その平面として形成されたレンズ面を、光デ
ィスク２の記録面２ｂに（保護層２ａを介して）対向さ
せている。上記したようなモールド法が対物レンズ６の
製造方法として採用されたのは、モールド法によれば、
同一形状の対物レンズ６が低コストで大量生産可能とな
るからである。また、このようにしてモールド法を採用
した場合、対物レンズ６の両レンズ面の面形状に対応し
た二つの金型の間隔を適宜変更することによって、様々
な厚さの保護層を有する光ディスクに適した様々な作動
距離を有する対物レンズ６を、容易に製造できるように
なるからである。

【００２９】但し、上述したようなモールド法によって
対物レンズ６を形成する場合には、レンズの両レンズ面
の面形状に対応した二つの金型を対向させる際に、両金
型の偏心公差（各金型の頂点に直交する軸同士のズレ）
及び傾き公差（各金型の頂点に直交する軸同士の傾き）
を、極限まで小さく抑えなければならない。また、成形
後にレンズが取り出されるためには、各金型は、夫々の
頂点に直交する軸方向に移動可能となっていなければな
らないが、このような移動が可能になるにはある程度の
隙間公差（クリアランス）が確保されていなければなら
ない。このような偏心公差と隙間公差とは、完全に相反
する要求であるので、両レンズ面同士の芯出しが正確に
なされた対物レンズ６の歩留りを向上させるのは極めて
困難となる。特に、両金型同士の間隔を適宜調整可能に
した場合には、対物レンズ６の歩留りが、更に悪化す
る。

【００３０】そこで、本実施形態においては、光ディス
ク２に対向する側のレンズ面が平面である平凸レンズと
して、対物レンズ６を構成した。これにより、平面であ
るレンズ面に対応した金型は、特定の軸を有さなくなる
ので、金型同士の偏心公差がキャンセルされる。但し、
平面側は完全に平面である必要はなく、成形時や金型の
誤差により、多少のＲ（曲率）が付加されても良い（平
面に＋／−数百ｍｍ程度のＲが発生しても、対物レンズ
６の性能は維持可能である。）。この結果、両金型間に
要求される精度は傾き公差のみとなるので、対物レンズ
６の歩留まりが、大幅に向上する。

【００３１】また、このように平凸レンズとして対物光
学系６を構成した場合、平面となったレンズ面での屈折
力が僅かとなってしまうので、要求された０．７以上の
開口数（ＮＡ）を確保するためには、屈折力を向上させ
る手段が必要となる。この際に、屈折率が１．５程度の
プラスチック材料を素材としたならば、対物レンズ６に
おける光源側のレンズ面の曲率を大きくせざるを得な
い。但し、このようにしてレンズ面の曲率を単純に大き
くしようとすると、レンズ厚を一定にするとの前提下で
は、この対物レンズ６をファインアクチュエータ５に固
定するためのフランジ６ａを突出形成するために必要な
コバ厚を確保することが、できなくなってしまう。更
に、屈折力を大きくするためにレンズ面の曲率を単純に
大きくしようとすると、マージナル光線付近での光線入
射角が非常に大きくなってしまうので、レンズ曲面（＝
面形状）の誤差が波面収差特性を大きく劣化させてしま
うことになる。特に、プラスチック材料は温度変化や湿
度変化に因って形状変化や屈折率変化を起こし易いの
で、これがレンズ曲面（＝面形状）の誤差に直結し、波
面収差特性が簡単に劣化してしまうのである。

【００３２】そこで、本実施形態においては、対物レン
ズ６の素材として、半導体レーザー素子１８から射出さ
れる全ての波長に対して屈折率が１．６以上であるガラ
ス材料が、用いられている。ガラス材料は、プラスチッ
ク材料に比べて耐湿性が高いのは勿論、熱（線）膨張係
数も一桁以上小さいので、温度変化や湿度変化に因る形
状変化や屈折率変化が小さい。また、対物レンズ６の素
材の屈折率が高ければ、屈折率が低い場合と比較して、
レンズ面の曲率が同じであっても屈折力が大きくなる。
従って、あまり曲率を大きくしなくても、所望の屈折
力，従って所望の開口（ＮＡ）を確保することができる
ので、マージナル光線近傍においても入射角が大きくな
らないで済む。以上の結果として、波面収差性能を良好
に維持することができるようになるとともに、レンズ厚
を一定にするとの前提下でも必要なコバ厚を確保するこ
とが容易となるのである。

【００３３】以上のような手段を採用することにより、
本実施形態においては、対物レンズ６を、単玉構成であ
りながら、開口数（ＮＡ）が０．７以上に高くすること
ができる。その結果、フォーカシングに際して駆動され
る可動部を大型化させることなく、従来のファインアク
チュエータをそのまま流用できる一方で、作動距離を大
きく確保しつつ、スポット径を小さくして光ディスクに
対する記録密度を大きくすることができる。このように
作動距離を大きく確保できると、光磁気（ＭＯ）信号の
読み出しに使用するヘッド装置において、浮上型磁気ヘ
ッドや磁気コイル１５（マグネット）をＭＯディスク２
と対物レンズ６との間に入れることができるので、ヘッ
ド装置及びドライブ装置全体の高さ寸法を薄く且つ小さ
くすることができる。これにより、メディアの両面同時
独立再生も可能になる。また、作動距離を大きく確保で
きると、光ディスクの種類如何に依らず、光ディスクを
用いるヘッド装置全般にわたり、一般的に、光ディスク
の面ブレなどに対して、光ディスク表面と対物レンズ６
又は磁気ヘッド等との接触や衝突が起こりにくくなるの
で、光ディスクや対物レンズ６の保護にも役立つ。

【００３４】次に、上述した実施形態に基づく、対物レ
ンズ６の具体的な実施例を、４例提示する。

【００３５】

【実施例１】図４は、実施例１に係る対物レンズ６と光
ディスク２の記録面２ｂとを示す（但し、対物レンズ６
のフランジ６ａの図示は省略されている）。実施例１に
係る対物レンズ６の具体的な数値構成は、表１に示され
ている。但し、表中における寸法と示す数値は、対物レ
ンズ６の焦点距離ｆを１としたときの比率として、規格
化されている。

【００３６】表１において、面番号Ｒ１が対物レンズ６
の光源側レンズ面，面番号Ｒ２が対物レンズ６の光ディ
スク側レンズ面、面番号Ｒ３，Ｒ４が光ディスク２の保
護層２ａを、夫々示している。また、Ｆ_NO，ｆ，ω，Ｎ
Ａは、夫々、対物レンズ６のＦナンバー，焦点距離，半
画角（単位：degree），開口数である。また、ｒは各面
の近軸曲率半径，ｄは各面から次の面までのレンズ厚又
はレンズ間隔，ｎは各面から次の面までの媒質の波長６
５５ｎｍに対する屈折率，ν_dは各面から次の面までの
媒質のアッベ数，ｎ_dは各面から次の面までの媒質のｄ
線に対する屈折率である。なお、面番号Ｒ１によって示
される対物レンズ６の光源側レンズ面は非球面であり、
その形状は、光軸からの高さがＹとなるレンズ面上の一
点の同レンズ面の光軸上で接平面からの距離（サグ量）
をＸ、同レンズ面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円
錐係数をＫ、４次以上３０次以下の各偶数次の非球面係
数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１２，…ａ３０として、以下
の式（１）で表される。

【００３７】 K=CY²/(1+(1-(1+K)C²Y²)^1/2)+a4Y⁴+a6Y⁶+a8Y⁸+a10Y¹⁰+a12Y¹²+a14Y¹⁴ +a16Y¹⁶+a18Y¹⁸+a20Y²⁰+a22Y²²+a24Y²⁴+a26Y²⁶+a28Y²⁸+a30Y³⁰……（１）実施例１において上述した円錐係数Ｋ及び各非球面係数
は、表２に示される。

【００３８】

【表１】Ｆ_NO＝1:0.6 ｆ＝1.00 ω ＝0.4 ＮＡ＝0.85 面番号ｒｄｎ ν_d ｎ_d Ｒ１ 0.796 1.318 1.79623 25.4 1.80518 Ｒ２ ∞ 0.265 − − − Ｒ３ ∞ 0.002 1.48924 57.4 1.49176 Ｒ４ ∞ − − − −

【００３９】

【表２】Ｋ＝-5.00 ×10^-1 a4 ＝ 1.82306×10^-2 a6 ＝-3.94770×10^-4 a8 ＝-3.19067×10^-2 a10 ＝ 5.67352×10^-2 a12 ＝-3.14129×10^-1 a14 ＝ 6.98316×10^-1 a16 ＝-1.22645 a18 ＝ 8.99044×10^-1 a20 ＝ 7.65879×10^-1 a22 ＝-1.85017 a24 ＝ 3.61055×10^-1 a26 ＝ 1.36937 a28 ＝-8.45435×10^-1 a30 ＝ 8.47183×10^-3 図５は、実施例１の対物レンズ６の諸収差を示し、同図
（Ａ）は球面収差ＳＡ（実線）及び正弦条件ＳＣ（破
線）を示すグラフであり、同図（Ｂ）は６５５ｎｍ（実
線），６４５ｎｍ（破線），６６５ｎｍ（一点鎖線）の
各波長の球面収差で示される色収差を示すグラフであ
る。各グラフの縦軸はＦナンバー（最大値：０．６）で
あり、横軸は各収差の発生量である。また、図６は、図
５の各グラフにおける横軸のスケールを１０倍に拡大し
て示したグラフである。これら各図から明らかなよう
に、実施例１の対物レンズ６は、波長６５５ｎｍに対し
て球面収差が良好に補正されていることが判る。

【００４０】また、図７は、対物レンズ６のメリジオナ
ル面内における波面収差を示し、同図（Ａ）は、光軸上
に収束する同族光線の射出瞳におけるメリジオナル面内
での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）との関係を示
すグラフであり、同図（Ｂ）は、像面における像高Ｙ＝
-0.003の点に収束する同族光線の射出瞳におけるメリジ
オナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）と
の関係を示すグラフであり、同図（Ｃ）は、像面におけ
る像高Ｙ＝-0.006の点に収束する同族光線の射出瞳にお
けるメリジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量
（縦軸）との関係を示すグラフである。同様に、図８
は、対物レンズ６のサジタル面内における波面収差を示
し、同図（Ａ）は、光軸上に収束する同族光線の射出瞳
におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量
（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）は、
像面における像高Ｙ＝-0.003の点に収束する同族光線の
射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と波面
収差量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図
（Ｃ）は、像面における像高Ｙ＝-0.006の点に収束する
同族光線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横
軸）と波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであ
る。これら各図から明らかなように、実施例１の対物レ
ンズ６は、波長６５５ｎｍに対して波面収差が良好に補
正され、その集光性能（波面収差量）がマレシャルの評
価基準（0.07λrms）以下となっており、光情報記録用
及び読出用として使用するに足りる程度に高性能である
ことが判る。

【００４１】

【実施例２】図９は、実施例２に係る対物レンズ６と光
ディスク２の記録面２ｂとを示す（但し、対物レンズ６
のフランジ６ａの図示は省略されている）。実施例２に
係る対物レンズ６の具体的な数値構成は、表３に示され
ている。但し、表中における寸法と示す数値は、対物レ
ンズ６の焦点距離ｆを１としたときの比率として、規格
化されている。

【００４２】表３における各記号の意味は、上述した実
施例１についての表１のものと同じである。また、面番
号Ｒ１によって示される対物レンズ６の光源側レンズ面
は非球面であり、その形状を示す上記式（１）に代入さ
れる各係数は、表４に示される。

【００４３】

【表３】Ｆ_NO＝1:0.6 ｆ＝1.00 ω ＝0.4 ＮＡ＝0.8 面番号ｒｄｎ ν_d ｎ_d Ｒ１ 0.723 1.041 1.72349 40.4 1.72877 Ｒ２ ∞ 0.395 − − − Ｒ３ ∞ 0.001 1.48924 57.4 1.49176 Ｒ４ ∞ − − − −

【００４４】

【表４】Ｋ＝-5.00 ×10^-1 a4 ＝ 8.54565×10^-3 a6 ＝-1.66350×10^-2 a8 ＝-6.48983×10^-2 a10 ＝ 9.56993×10^-2 a12 ＝-6.07184×10^-1 a14 ＝ 1.50238 a16 ＝-2.99353 a18 ＝ 2.59299 a20 ＝ 2.36218 a22 ＝-6.59491 a24 ＝ 1.19682 a26 ＝ 6.11512 a28 ＝-3.73809 a30 ＝-2.48993×10^-1 図１０は、実施例２の対物レンズ６の諸収差を示し、同
図（Ａ）は球面収差ＳＡ（実線）及び正弦条件ＳＣ（破
線）を示すグラフであり、同図（Ｂ）は６５５ｎｍ（実
線），６４５ｎｍ（破線），６６５ｎｍ（一点鎖線）の
各波長の球面収差で示される色収差を示すグラフであ
る。各グラフの縦軸はＦナンバー（最大値：０．６）で
あり、横軸は各収差の発生量である。また、図１１は、
図１０の各グラフにおける横軸のスケールを１０倍に拡
大して示したグラフである。これら各図から明らかなよ
うに、実施例２の対物レンズ６は、波長６５５ｎｍに対
して球面収差が良好に補正されていることが判る。

【００４５】また、図１２は、対物レンズ６のメリジオ
ナル面内における波面収差を示し、同図（Ａ）は、光軸
上に収束する同族光線の射出瞳におけるメリジオナル面
内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）との関係を
示すグラフであり、同図（Ｂ）は、像面における像高Ｙ
＝-0.003の点に収束する同族光線の射出瞳におけるメリ
ジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）
との関係を示すグラフであり、同図（Ｃ）は、像面にお
ける像高Ｙ＝-0.006の点に収束する同族光線の射出瞳に
おけるメリジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフである。同様に、図１
３は、対物レンズ６のサジタル面内における波面収差を
示し、同図（Ａ）は、光軸上に収束する同族光線の射出
瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）
は、像面における像高Ｙ＝-0.003の点に収束する同族光
線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と
波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図
（Ｃ）は、像面における像高Ｙ＝-0.006の点に収束する
同族光線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横
軸）と波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであ
る。これら各図から明らかなように、実施例２の対物レ
ンズ６は、波長６５５ｎｍに対して波面収差が良好に補
正され、その集光性能（波面収差量）がマレシャルの評
価基準（0.07λrms）以下となっており、光情報記録用
及び読出用として使用するに足りる程度に高性能である
ことが判る。

【００４６】

【実施例３】図１４は、実施例３に係る対物レンズ６と
光ディスク２の記録面とを示す（但し、対物レンズ６の
フランジ６ａの図示は省略されている）。実施例３に係
る対物レンズ６の具体的な数値構成は、表５に示されて
いる。但し、表中における寸法と示す数値は、対物レン
ズ６の焦点距離ｆを１としたときの比率として、規格化
されている。

【００４７】表５における各記号の意味は、上述した実
施例１についての表１のものと同じである。また、面番
号Ｒ１によって示される対物レンズ６の光源側レンズ面
は非球面であり、その形状を示す上記式（１）に代入さ
れる各係数は、表６に示される。

【００４８】

【表５】Ｆ_NO＝1:0.7 ｆ＝1.00 ω ＝0.4 ＮＡ＝0.7 面番号ｒｄｎ ν_d ｎ_d Ｒ１ 0.635 0.549 1.63533 55.4 1.63854 Ｒ２ ∞ 0.663 − − − Ｒ３ ∞ 0.001 1.48940 57.4 1.49176 Ｒ４ ∞ − − − −

【００４９】

【表６】Ｋ＝-5.00 ×10^-1 a4 ＝-2.03911×10^-2 a6 ＝-6.77764×10^-2 a8 ＝-1.77476×10^-1 a10 ＝ 3.59555×10^-1 a12 ＝-2.58345 a14 ＝ 8.76825 a16 ＝-2.24795×10⁺¹ a18 ＝ 2.55991×10⁺¹ a20 ＝ 3.03661×10⁺¹ a22 ＝-1.11912×10⁺² a24 ＝ 2.61258×10⁺¹ a26 ＝ 1.77283×10⁺² a28 ＝-1.41138×10⁺² a30 ＝-1.15063×10⁺¹ 図１５は、実施例３の対物レンズ６の諸収差を示し、同
図（Ａ）は球面収差ＳＡ（実線）及び正弦条件ＳＣ（破
線）を示すグラフであり、同図（Ｂ）は６５５ｎｍ（実
線），６４５ｎｍ（破線），６６５ｎｍ（一点鎖線）の
各波長の球面収差で示される色収差を示すグラフであ
る。各グラフの縦軸はＦナンバー（最大値：０．７）で
あり、横軸は各収差の発生量である。また、図１６は、
図１５の各グラフにおける横軸のスケールを１０倍に拡
大して示したグラフである。これら各図から明らかなよ
うに、実施例３の対物レンズ６は、波長６５５ｎｍに対
して球面収差が良好に補正されていることが判る。

【００５０】また、図１７は、対物レンズ６のメリジオ
ナル面内における波面収差を示し、同図（Ａ）は、光軸
上に収束する同族光線の射出瞳におけるメリジオナル面
内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）との関係を
示すグラフであり、同図（Ｂ）は、像面における像高Ｙ
＝-0.003の点に収束する同族光線の射出瞳におけるメリ
ジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）
との関係を示すグラフであり、同図（Ｃ）は、像面にお
ける像高Ｙ＝-0.006の点に収束する同族光線の射出瞳に
おけるメリジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフである。同様に、図１
８は、対物レンズ６のサジタル面内における波面収差を
示し、同図（Ａ）は、光軸上に収束する同族光線の射出
瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）
は、像面における像高Ｙ＝-0.003の点に収束する同族光
線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と
波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図
（Ｃ）は、像面における像高Ｙ＝-0.006の点に収束する
同族光線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横
軸）と波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであ
る。これら各図から明らかなように、実施例３の対物レ
ンズ６は、波長６５５ｎｍに対して波面収差が良好に補
正され、その集光性能（波面収差量）がマレシャルの評
価基準（0.07λrms）以下となっており、光情報記録用
及び読出用として使用するに足りる程度に高性能である
ことが判る。

【００５１】

【実施例４】図１９は、実施例４に係る対物レンズ６と
光ディスク２の記録面とを示す（但し、対物レンズ６の
フランジ６ａの図示は省略されている）。実施例４に係
る対物レンズ６の具体的な数値構成は、表７に示されて
いる。但し、表中における寸法と示す数値は、対物レン
ズ６の焦点距離ｆを１としたときの比率として、規格化
されている。

【００５２】表７における各記号の意味は、上述した実
施例１についての表１のものと同じである。また、面番
号Ｒ１によって示される対物レンズ６の光源側レンズ面
は非球面であり、その形状を示す上記式（１）に代入さ
れる各係数は、表８に示される。

【００５３】

【表７】Ｆ_NO＝1:0.6 ｆ＝1.00 ω ＝0.4 ＮＡ＝0.8 面番号ｒｄｎ ν_d ｎ_d Ｒ１ 0.689 0.935 1.68949 55.4 1.66910 Ｒ２ ∞ 0.446 − − − Ｒ３ ∞ 0.001 1.50656 57.4 1.49176 Ｒ４ ∞ − − − −

【００５４】

【表８】Ｋ＝-5.00 ×10^-1 a4 ＝ 4.46750×10^-3 a6 ＝-2.49366×10^-2 a8 ＝-7.89342×10^-2 a10 ＝ 7.69065×10^-2 a12 ＝-6.26847×10^-1 a14 ＝ 1.48045 a16 ＝-3.01379 a18 ＝ 2.57962 a20 ＝ 2.35708 a22 ＝-6.59413 a24 ＝ 1.19801 a26 ＝ 6.10827 a28 ＝-3.76734 a30 ＝-3.17240×10^-1 図２０は、実施例４の対物レンズ６の諸収差を示し、同
図（Ａ）は球面収差ＳＡ（実線）及び正弦条件ＳＣ（破
線）を示すグラフであり、同図（Ｂ）は４０５ｎｍ（実
線），４００ｎｍ（破線），４１０ｎｍ（一点鎖線）の
各波長の球面収差で示される色収差を示すグラフであ
る。各グラフの縦軸はＦナンバー（最大値：０．６）で
あり、横軸は各収差の発生量である。また、図２１は、
図２０の各グラフにおける横軸のスケールを１０倍に拡
大して示したグラフである。これら各図から明らかなよ
うに、実施例４の対物レンズ６は、波長４０５ｎｍに対
して球面収差が良好に補正されていることが判る。

【００５５】また、図２２は、対物レンズ６のメリジオ
ナル面内における波面収差を示し、同図（Ａ）は、光軸
上に収束する同族光線の射出瞳におけるメリジオナル面
内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）との関係を
示すグラフであり、同図（Ｂ）は、像面における像高Ｙ
＝-0.003の点に収束する同族光線の射出瞳におけるメリ
ジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差量（縦軸）
との関係を示すグラフであり、同図（Ｃ）は、像面にお
ける像高Ｙ＝-0.006の点に収束する同族光線の射出瞳に
おけるメリジオナル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフである。同様に、図２
３は、対物レンズ６のサジタル面内における波面収差を
示し、同図（Ａ）は、光軸上に収束する同族光線の射出
瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と波面収差
量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）
は、像面における像高Ｙ＝-0.003の点に収束する同族光
線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横軸）と
波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであり、同図
（Ｃ）は、像面における像高Ｙ＝-0.006の点に収束する
同族光線の射出瞳におけるサジタル面内での瞳座標（横
軸）と波面収差量（縦軸）との関係を示すグラフであ
る。これら各図から明らかなように、実施例４の対物レ
ンズ６は、波長４０５ｎｍに対して波面収差が良好に補
正され、その集光性能（波面収差量）がマレシャルの評
価基準（0.07λrms）以下となっており、光情報記録用
及び読出用として使用するに足りる程度に高性能である
ことが判る。

【００５６】

【変形例】上述した実施形態のファインアクチュエータ
５において、図３に示す構成の代わりに、図２４に示す
構成を採用しても良い。即ち、図２４に示すように、対
物レンズ６の光ディスク側面における有効径外の部分を
スペーサ１６によって覆うとともに、このスペーサ１６
の表面における開口の周囲に、磁気コイル１４を設けて
も良い。

【００５７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の光ピッ
クアップ用対物光学系によれば、単玉構成でありなが
ら、コバ厚を小さくすることなくまたモールド成型時に
おける両面の金型同士の公差を厳密にすることなく、そ
の開口数を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ピックアップ用対物光学系の実施
形態である光ディスク記録再生装置の概略斜視図

【図２】図１の一部拡大

【図３】ファインアクチュエータ及び対物光学系の断
面図

【図４】実施例１の対物光学系を示すレンズ図

【図５】実施例１の対物光学系の諸収差を示し、
（Ａ）は球面収差及び正弦条件、（Ｂ）は波長６４５，
６５５，６６５ｎｍについての球面収差によって示され
る色収差を示すグラフ

【図６】図５における横軸を１０倍に拡大して示すグ
ラフ

【図７】メリジオナル面における波面収差を示すグラ
フ

【図８】サジタル面における波面収差を示すグラフ

【図９】実施例２の対物光学系を示すレンズ図

【図１０】実施例２の対物光学系の諸収差を示し、
（Ａ）は球面収差及び正弦条件、（Ｂ）は波長６４５，
６５５，６６５ｎｍについての球面収差によって示され
る色収差を示すグラフ

【図１１】図１０における横軸を１０倍に拡大して示
すグラフ

【図１２】メリジオナル面における波面収差を示すグ
ラフ

【図１３】サジタル面における波面収差を示すグラフ

【図１４】実施例３の対物光学系を示すレンズ図

【図１５】実施例３の対物光学系の諸収差を示し、
（Ａ）は球面収差及び正弦条件、（Ｂ）は波長６４５，
６５５，６６５ｎｍについての球面収差によって示され
る色収差を示すグラフ

【図１６】図１５における横軸を１０倍に拡大して示
すグラフ

【図１７】メリジオナル面における波面収差を示すグ
ラフ

【図１８】サジタル面における波面収差を示すグラフ

【図１９】実施例４の対物光学系を示すレンズ図

【図２０】実施例４の対物光学系の諸収差を示し、
（Ａ）は球面収差及び正弦条件、（Ｂ）は波長４０５，
４００，４１０ｎｍについての球面収差によって示され
る色収差を示すグラフ

【図２１】図２０における横軸を１０倍に拡大して示
すグラフ

【図２２】メリジオナル面における波面収差を示すグ
ラフ

【図２３】サジタル面における波面収差を示すグラフ

【図２４】ファインアクチュエータの変形例を示す断
面図

【符号の説明】

１光ディスク記録再生装置２光ディスク５ファインアクチュエータ６対物光学系１８半導体レーザー素子２０コリメータレンズ３１反射鏡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射された平行光束を光情報記録媒体の記
録面上に収束させる光ピックアップ用対物光学系であっ
て、ガラス材料からなるとともに、前記平行光束入射側が凸
面として形成されて前記光情報記録媒体側が平面として
形成されることによって０．７以上の開口数を有してい
る平凸単レンズから構成されることを特徴とする光ピッ
クアップ用対物光学系。
【請求項２】前記ガラス材料の屈折率が１．６以上であ
ることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用対
物光学系。
【請求項３】前記平凸単レンズは、前記凸面及び前記平
面の形状に夫々対応した二つの金型を用いたガラスモー
ルド法により成形されたレンズであることを特徴とする
請求項１記載の光ピックアップ用対物光学系。
【請求項４】前記平凸単レンズの前記光情報記録媒体側
の平面に光磁気記録用の磁気コイルが設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用対物光
学系。
【請求項５】前記平凸単レンズのコバには、この平凸単
レンズをその光軸方向へ駆動するファインアクチュエー
タによって保持されるフランジが突出形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用対物光
学系。