JP2003005056A - 光ピックアップ用対物レンズ - Google Patents
光ピックアップ用対物レンズInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
- G02B9/06—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only two + components
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Abstract
保しながら高性能で小型の光ピックアップ用対物レンズ
を提供する。 【解決手段】 光源からの光束を情報記録媒体上に集光
することで情報の読み書きを行う光ピックアップ用の対
物レンズであって、光源側から順に、光源側に凸面の第
1面、光源側に凸面の第2面よりなる第1レンズと、光源
側に凸面の第3面、平面の第4面よりなる第2レンズと
の2枚のレンズからなり、第1面と第2面に非球面を有
する。
Description
物レンズに関するものであり、例えば、光情報記録装置
や光磁気記録装置等に搭載される光ピックアップに対物
レンズとして用いられる、開口数(NA:numerical ape
rture)の大きい光ピックアップ用対物レンズに関するも
のである。
は、情報記録媒体(光ディスク等)に対して情報の読み書
きの少なくともいずれかを行う対物レンズが、光ピック
アップ用対物レンズとして用いられている。光ピックア
ップ用対物レンズには様々なタイプのものがあり、例え
ば青色レーザー用の光ピックアップ用対物レンズとし
て、正の屈折力を持つ2枚構成の対物レンズが特開20
00−75107号公報,特開2000−206404
号公報,特開2000−180717号公報等で提案さ
れている。
07号公報や特開2000−206404号公報に提案
されている光ピックアップ用対物レンズでは、ほぼ半球
・平凸形状の第2レンズ(情報記録媒体側のレンズ)を用
いることにより開口数を大きくしている。しかし、第1
レンズ(光源側のレンズ)が両凸形状になっているため、
光ピックアップ用対物レンズのバックフォーカスを確保
することが困難であり、よってディスク基板の厚さを大
きくすることができない。特開2000−180717
号公報に提案されている光ピックアップ用対物レンズで
は、第2レンズの形状を光源側に凸のメニスカス形状と
している。このため、バックフォーカスを大きくしても
レンズ周辺部とディスク基板との間隔を確保するのが困
難であり、したがってワーキングディスタンス(working
distance)に関しては望ましくない。
ものであって、その目的は、大きい開口数でワーキング
ディスタンスを確保しながら高性能で小型の光ピックア
ップ用対物レンズを提供することにある。
に、第1の発明の光ピックアップ用対物レンズは、光源
からの光束を情報記録媒体上に集光することで情報の読
み書きの少なくともいずれかを行う光ピックアップ用の
対物レンズであって、光源側から順に、光源側に凸面の
第1面、光源側に凸面の第2面よりなる第1レンズと、光
源側に凸面の第3面、平面の第4面よりなる第2レンズ
との2枚のレンズからなり、第1面と第2面に非球面を
有することを特徴とする。
は、上記第1の発明の構成において、各非球面は、以下
の条件式(1),(2)を満たすことを特徴とする。 第1面 0.01≦α1max-α1min≦1.0…(1) 第2面 0.01≦α2max-α2min≦0.5…(2) ただし、 α(h)≡dz(h)/dh-h/(r*SQRT(1-(h/r)^2)) h:非球面に入射する軸上光線の光軸からの入射高さ、 hmax:非球面に入射する軸上マージナル光線の光軸から
の入射高さ、 Z(h):非球面形状(各高さでの非球面の面頂点から光軸
に沿った方向の距離、 Z(h)=r-(r^2-ε・h^2)^1/2+(A4・H^4+A6・H^6+A8・H^8+…) r:非球面の近軸曲率半径、 ε:楕円係数、 Ai:非球面のi次の非球面係数、 dZ(h)/dh:非球面形状の入射高さに対する微分値、 SQRT:平方根、 として非球面を有する第x面の0からhmaxまでを割合と
して0.1ピッチで刻んだときのαの値の最大値がαxm
ax、最小値がαxminiである。
は、前記第1レンズが以下の条件式(3)を満たすことを
特徴とする。 0.8≦R1/f≦300.0…(3) ただし、 R1:第1レンズの光源側面の曲率半径、 f :対物レンズの焦点距離、 である。
は、前記第2レンズが以下の条件式(2)を満たすことを
特徴とする。 0.5≦R3/f≦500.0…(4) ただし、 R3:第2レンズの光源側面の曲率半径、 f:対物レンズの焦点距離、 である。
アップ用対物レンズを、図面を参照しつつ説明する。図
1〜図9は、第1〜第9の実施の形態の光ピックアップ
用対物レンズにそれぞれ対応するレンズ構成図であり、
各レンズ構成図中、si(i=1,2,...)が付された面は光源
側から数えてi番目の面であり、siに*印が付された面は
非球面である。これらの光ピックアップ用対物レンズ
は、光源からの光束を情報記録媒体上に集光することで
情報の読み書きの少なくともいずれかを行う光ピックア
ップ用の対物レンズであって、光源側から順に、光源側
に光源側から順に、光源側に凸面の第1面、光源側に凹
面の第2面よりなる第1レンズ(G1)と、光源側に凸面の
第3面、光源側に凹面の第4面よりなる第2レンズ(G2)
との2枚の正レンズから成っており、各光ピックアップ
用対物レンズの像側に位置する平行平板(PL)はディスク
基板に相当する。なお、図1〜図6は平行光入射の光路
を示しているが、各光ピックアップ用対物レンズは無限
系に限らず有限系としても使用可能である。
光ピックアップ用対物レンズの高NA化と設計波長の青
色側(すなわち短波長側)へのシフトが有効である。光ピ
ックアップ用対物レンズを高NA化する場合、その焦点
距離域を従来のCD(compactdisc)用光ピックアップ用
対物レンズと同じにすると、レンズ径の増大により系の
コンパクト化が達成困難になるとともに、レンズ重量の
増大により光ヘッドの軽量化が達成困難になる。従来に
比べて短い焦点距離域でレンズ径を小さくしようとすれ
ば、従来と同程度のワーキングディスタンスが必要にな
る。用いるディスク基板を薄くすれば、光ディスクのチ
ルトに対するマージンを稼ぐことは可能である。しか
し、ディスク基板の厚さをあまり薄くすると基板強度や
生産性の面で問題が発生する。よって、光ディスクの厚
さもある程度確保することが望ましいといえる。また、
レーザー波長を青色側にシフトさせると、波面の誤差も
短い波長で考えなければならなくなるため、光ピックア
ップ用対物レンズに要求される光学性能は従来に比べて
高くなる。
非球面を有することにより高NAを確保している。した
がって、このような特徴的形状を有する2枚のレンズ(G
1,G2)用いれば、高性能・高NAでありながら従来のC
DやDVD(digital video disc)用の光ピックアップ用
対物レンズの焦点距離領域よりも短い焦点距離域でバッ
クフォーカス及びワーキングディスタンスを確保しつ
つ、径の小さい小型の光ピックアップ用対物レンズを実
現することが可能となる。
ように各非球面が以下の条件式(1),(2)を満たすことが
更に望ましい。条件式(1),(2)は、高NAで小型の光ピ
ックアップ用対物レンズにおいて、高性能を達成するた
めの条件を規定している。条件式(1),(2)の範囲を超え
ると、非球面による高次の収差が発生して収差補正が困
難となるので、高性能化を図る上では望ましくない。ま
た下限を超えると、非球面による収差補正効果が小さく
なり、特に球面収差補正が困難となることで高性能化を
図ることが難しくなり望ましくない。 第1面 0.01≦α1max-α1min≦1.0…(1) 第2面 0.01≦α2max-α2min≦0.5…(2) ただし、 α(h)≡dz(h)/dh-h/(r*SQRT(1-(h/r)^2)) h:非球面に入射する軸上光線の光軸からの入射高さ、 hmax:非球面に入射する軸上マージナル光線の光軸から
の入射高さ、 Z(h):非球面形状(各高さでの非球面の面頂点から光軸
に沿った方向の距離、 Z(h)=r-(r^2-ε・h^2)^1/2+(A4・H^4+A6・H^6+A8・H^8+…) r:非球面の近軸曲率半径、 ε:楕円係数、 Ai:非球面のi次の非球面係数、 dZ(h)/dh:非球面形状の入射高さに対する微分値、 SQRT:平方根、 として非球面を有する第x面の0からhmaxまでを割合と
して0.1ピッチで刻んだときのαの値の最大値がαxm
ax、最小値がαxminiである。
すことが望ましい。条件式(3)は高NAを達成しながらバ
ックフォーカスを確保し、かつコンパクト性を保つため
に望ましい条件を規定している。条件式(3)の下限を超
えるとバックフォーカスの確保が困難になり、逆に条件
式(3)の上限を超えるとレンズ全長が大きくなって高NA
化を図った場合にレンズの径も大きくなってしまいレン
ズのコンパクト化が困難になる。 0.8≦R1/f≦300.0…(3) ただし、 R1:第1レンズの光源側面の曲率半径、 f :対物レンズの焦点距離、 である。
すことが望ましい。条件式(4)は第2レンズ(G2)の形状
として望ましい条件を規定している。条件式(4)の下限
を超えた場合、レンズ曲率半径が小さくなりすぎてレン
ズコバの確保が難しくなり製造上望ましくなくなるとと
もにレンズ保持が困難になったりする。逆に条件式(4)
の上限を超えると、レンズ曲率半径が大きくなることで
この面で発生する収差が大きくなってしまい高NA化に対
して望ましくなくなってしまう。 0.5≦R3/f≦500.0…(4) ただし、 R3:第2レンズの光源側面の曲率半径、 f:対物レンズの焦点距離、 である。
望ましい。所望の収差は光源近くで無いと補正しきれな
い。
物レンズを、コンストラクションデータ等を挙げて、更
に具体的に説明する。なお、以下に挙げる表1〜表18に
示される実施例1〜9は、前述した第1〜第9の実施の
形態にそれぞれ対応しており、第1〜第9の実施の形態
を表すレンズ構成図(図1〜図9)は、対応する実施例1
〜9のレンズ構成をそれぞれ示している。
いて、si(i=1,2,...)は光源側から数えてi番目の面、ri
(i=1,2,...)は面siの曲率半径(mm)、di(i=1,2,...)は光
源側から数えてi番目の軸上面間隔(心厚,mm)を示して
おり、Ni(i=1,2,3),νi(i=1,2,3)は光源側から数えてi
番目の光学要素の、波長413nmまたは405nm、とd線の各
光に対する屈折率(Nd),アッベ数(νd)を示している。
*印が付された面siは非球面で構成された面であること
を示し、非球面の面形状を表わす前記式(Z(H)
=...)で定義されるものとする。使用光線の波長
(λ),開口数(NA)及び各非球面の非球面データを他のデ
ータと併せて示し、また表19〜表27に各実施例の条件式
対応値を示す。図10〜図18は実施例1〜実施例9に
それぞれ対応する収差図であり、(A)はタンジェンシャ
ル光束での波面収差(TANGENTIAL)、(B)はサジタル光束
での波面収差(SAGITTAL)を示している(λ=413.0nmまた
は405nm)。なお、光ピックアップ用対物レンズでは波面
収差が重要になるので、各収差図では像高=0での波面
収差を示している。
きい開口数でワーキングディスタンスを確保しながら高
性能で小型の光ピックアップ用対物レンズを実現するこ
とができる。そして、本発明に係る光ピックアップ用対
物レンズを光ピックアップ装置(光情報記録装置,光磁
気記録装置等)に使用すれば、光ディスク等の高密度化
に寄与することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 光源からの光束を情報記録媒体上に集光
することで情報の読み書きの少なくともいずれかを行う
光ピックアップ用の対物レンズであって、 光源側から順に、光源側に凸面の第1面、光源側に凸面
の第2面よりなる第1レンズと、光源側に凸面の第3
面、平面の第4面よりなる第2レンズとの2枚のレンズ
からなり、 第1面と第2面に非球面を有することを特徴とする光ピ
ックアップ用対物レンズ。 - 【請求項2】 前記非球面は、以下の条件式(1),(2)を
満たすことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ
用対物レンズ;以下の条件を満たすことを特徴とする光
ピックアップ用対物レンズ; 第1面 0.01≦α1max-α1min≦1.0…(1) 第2面 0.01≦α2max-α2min≦0.5…(2) ただし、 α(h)≡dz(h)/dh-h/(r*SQRT(1-(h/r)^2)) h:非球面に入射する軸上光線の光軸からの入射高さ、 hmax:非球面に入射する軸上マージナル光線の光軸から
の入射高さ、 Z(h):非球面形状(各高さでの非球面の面頂点から光軸
に沿った方向の距離、 Z(h)=r-(r^2-ε・h^2)^1/2+(A4・H^4+A6・H^6+A8・H^8+…) r:非球面の近軸曲率半径、 ε:楕円係数、 Ai:非球面のi次の非球面係数、 dZ(h)/dh:非球面形状の入射高さに対する微分値、 SQRT:平方根、 として非球面を有する第x面の0からhmaxまでを割合と
して0.1ピッチで刻んだときのαの値の最大値がαxm
ax、最小値がαxminiである。 - 【請求項3】 前記第1レンズが以下の条件式(3)を満
たすことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ用
対物レンズ; 0.8≦R1/f≦300.0…(3) ただし、 R1:第1レンズの光源側面の曲率半径、 f :対物レンズの焦点距離、 である。 - 【請求項4】 前記第2レンズが以下の条件式(4)を満
たすことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ用
対物レンズ; 0.5≦R3/f≦500.0…(4) ただし、 R3:第2レンズの光源側面の曲率半径、 f:対物レンズの焦点距離、 である。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001193989A JP4385549B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 光ピックアップ用対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001193989A JP4385549B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 光ピックアップ用対物レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2003005056A true JP2003005056A (ja) | 2003-01-08 |
JP4385549B2 JP4385549B2 (ja) | 2009-12-16 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001193989A Expired - Lifetime JP4385549B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 光ピックアップ用対物レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001193989A patent/JP4385549B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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