JP2003085806A - 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド - Google Patents
光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッドInfo
- Publication number
- JP2003085806A JP2003085806A JP2001271452A JP2001271452A JP2003085806A JP 2003085806 A JP2003085806 A JP 2003085806A JP 2001271452 A JP2001271452 A JP 2001271452A JP 2001271452 A JP2001271452 A JP 2001271452A JP 2003085806 A JP2003085806 A JP 2003085806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- change
- protective layer
- aberration
- spherical aberration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1374—Objective lenses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0948—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for detection and avoidance or compensation of imperfections on the carrier, e.g. dust, scratches, dropouts
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1376—Collimator lenses
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
- G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
- G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
- G11B7/13927—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means during transducing, e.g. to correct for variation of the spherical aberration due to disc tilt or irregularities in the cover layer thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光束の発散収束度を変化させるのみで、
保護層の厚さの変化等により発生する球面収差を良好に
補正することが可能な光ヘッド用対物レンズを提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 対物レンズ１０は、入射光束を収束させ
ることにより光ディスク１０の透明な保護層１１を介し
て記録面１２上にスポットを形成するＮＡ０．７０以上
の単レンズである。コリメートレンズ２を光軸方向に移
動させて対物レンズ２０への入射光の発散収束度を変化
させることにより、保護層の厚さの変化により発生する
球面収差を補正できるようコマ収差の補正状態が設定さ
れている。すなわち、有効開口半径ｈの６割から９割の
間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺
部で正弦条件違反量が単調に減少するよう設定されてい
る。
保護層の厚さの変化等により発生する球面収差を良好に
補正することが可能な光ヘッド用対物レンズを提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 対物レンズ１０は、入射光束を収束させ
ることにより光ディスク１０の透明な保護層１１を介し
て記録面１２上にスポットを形成するＮＡ０．７０以上
の単レンズである。コリメートレンズ２を光軸方向に移
動させて対物レンズ２０への入射光の発散収束度を変化
させることにより、保護層の厚さの変化により発生する
球面収差を補正できるようコマ収差の補正状態が設定さ
れている。すなわち、有効開口半径ｈの６割から９割の
間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺
部で正弦条件違反量が単調に減少するよう設定されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ディスク等の
光記録媒体に対して情報を記録し、再生する光ヘッドに
用いられる対物レンズに関し、特に、情報記録密度の大
きな光記録媒体に適用されるＮＡ(開口数)が０．７以上
の対物レンズに関する。また、この発明は、このような
対物レンズを用いた光ヘッドに関する。
光記録媒体に対して情報を記録し、再生する光ヘッドに
用いられる対物レンズに関し、特に、情報記録密度の大
きな光記録媒体に適用されるＮＡ(開口数)が０．７以上
の対物レンズに関する。また、この発明は、このような
対物レンズを用いた光ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の対物レンズのＮＡは、対象とな
る光記憶媒体の記録密度に応じて設定される。光ディス
クとしてＣＤ(コンパクトディスク)を用いる光ヘッドの
対物レンズのＮＡは０．４５程度、これより記録密度の
大きいＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)を用いる
光ヘッドの対物レンズのＮＡは０．６０程度である。
る光記憶媒体の記録密度に応じて設定される。光ディス
クとしてＣＤ(コンパクトディスク)を用いる光ヘッドの
対物レンズのＮＡは０．４５程度、これより記録密度の
大きいＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)を用いる
光ヘッドの対物レンズのＮＡは０．６０程度である。
【０００３】ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズには、一般に
プラスチックモールドによって成形された両面非球面単
レンズが用いられる。対物レンズは、入射光束を回折限
界のスポットとして収束させるため、球面収差を十分に
補正する必要がある。また、製造誤差や組立誤差による
偏心のマージンを確保するため、コマ収差も補正されて
いる必要がある。このため、従来の両面非球面単レンズ
である対物レンズは、所定の設計基準状態(一般的には
対物レンズに平行光が入射する状態)で球面収差が補正
され、かつ、正弦条件を満足するように設計されてい
る。
プラスチックモールドによって成形された両面非球面単
レンズが用いられる。対物レンズは、入射光束を回折限
界のスポットとして収束させるため、球面収差を十分に
補正する必要がある。また、製造誤差や組立誤差による
偏心のマージンを確保するため、コマ収差も補正されて
いる必要がある。このため、従来の両面非球面単レンズ
である対物レンズは、所定の設計基準状態(一般的には
対物レンズに平行光が入射する状態)で球面収差が補正
され、かつ、正弦条件を満足するように設計されてい
る。
【０００４】これに対して近時、記録密度をＤＶＤより
高めた光ディスクが提案されており、このような光ディ
スクに対応するためには対物レンズのＮＡは０．７０以
上必要となる。しかしながら、ＮＡを高めるために焦点
距離を短くすると、単レンズの場合にはレンズ面の曲率
がきつくなり、現在の非球面加工技術では精度よく製造
することが困難である。
高めた光ディスクが提案されており、このような光ディ
スクに対応するためには対物レンズのＮＡは０．７０以
上必要となる。しかしながら、ＮＡを高めるために焦点
距離を短くすると、単レンズの場合にはレンズ面の曲率
がきつくなり、現在の非球面加工技術では精度よく製造
することが困難である。
【０００５】そこで、特開平１１−１９０８１８号公報
には、２枚構成とすることにより、個々のレンズ面の曲
率を抑えつつ高ＮＡを確保した対物レンズが開示されて
いる。ところが、対物レンズを２枚構成とすると、重
量、容積が単レンズの場合より大きくなるため、従来の
単レンズ用に設計されたファインアクチュエータ（対物
レンズ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。また、２枚のレンズ
を軸合わせして枠に固定しなければならないので、組立
工程数、部品点数が多くなる。さらに、上記の公報に記
載された対物レンズの作動距離(レンズ最終面とディス
ク保護層の表面との間隔)は３．５〜５０μｍとなり、
同じ焦点距離を有する単体の対物レンズと比較して極め
て小さくなる。
には、２枚構成とすることにより、個々のレンズ面の曲
率を抑えつつ高ＮＡを確保した対物レンズが開示されて
いる。ところが、対物レンズを２枚構成とすると、重
量、容積が単レンズの場合より大きくなるため、従来の
単レンズ用に設計されたファインアクチュエータ（対物
レンズ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。また、２枚のレンズ
を軸合わせして枠に固定しなければならないので、組立
工程数、部品点数が多くなる。さらに、上記の公報に記
載された対物レンズの作動距離(レンズ最終面とディス
ク保護層の表面との間隔)は３．５〜５０μｍとなり、
同じ焦点距離を有する単体の対物レンズと比較して極め
て小さくなる。
【０００６】一方、光ディスクの保護層の厚み誤差は、
ディスク基板の作成方法に依存し、現在の技術では厚み
誤差を１０μｍ以下とすることは困難である。例えばＤ
ＶＤの規格では、厚みの公差は±０．０３ｍｍである。
ディスクに厚み誤差があると、球面収差が発生し、その
発生量はＮＡが大きくなるほど大きくなる。従来のＣ
Ｄ、ＤＶＤ等を用いるための対物レンズは、ＮＡが比較
的小さいため、ディスクの厚み誤差により発生する球面
収差の量も比較的小さく、これを補正する手段は不要で
あった。
ディスク基板の作成方法に依存し、現在の技術では厚み
誤差を１０μｍ以下とすることは困難である。例えばＤ
ＶＤの規格では、厚みの公差は±０．０３ｍｍである。
ディスクに厚み誤差があると、球面収差が発生し、その
発生量はＮＡが大きくなるほど大きくなる。従来のＣ
Ｄ、ＤＶＤ等を用いるための対物レンズは、ＮＡが比較
的小さいため、ディスクの厚み誤差により発生する球面
収差の量も比較的小さく、これを補正する手段は不要で
あった。
【０００７】しかしながら、ＮＡが０．７以上になる
と、１０μｍ程度の厚み誤差により発生する球面収差が
実用に耐えないほど大きくなり、補正しないとビームス
ポットを所定の径にまで絞ることができなくなる。そこ
で、特開２０００−１３１６０３号公報には、前述の特
開平１１−１９０８１８号公報に開示される２枚構成の
対物レンズを利用しつつ、対物レンズと光源との間に正
レンズと負レンズとから成る収差補正レンズ群を配置
し、正負レンズの間隔を調整することにより対物レンズ
に入射する光束の発散収束度を変化させ、これにより厚
み誤差により発生する球面収差を補正する技術が開示さ
れている。
と、１０μｍ程度の厚み誤差により発生する球面収差が
実用に耐えないほど大きくなり、補正しないとビームス
ポットを所定の径にまで絞ることができなくなる。そこ
で、特開２０００−１３１６０３号公報には、前述の特
開平１１−１９０８１８号公報に開示される２枚構成の
対物レンズを利用しつつ、対物レンズと光源との間に正
レンズと負レンズとから成る収差補正レンズ群を配置
し、正負レンズの間隔を調整することにより対物レンズ
に入射する光束の発散収束度を変化させ、これにより厚
み誤差により発生する球面収差を補正する技術が開示さ
れている。
【０００８】一般に、ある発散収束度で入射する光束に
対して球面収差が補正された対物レンズを用いると、入
射光の発散収束度が変化したときに球面収差が変化す
る。したがって、ディスクの厚み誤差により球面収差が
発生したときに、入射光束の発散収束度を変化させるこ
とにより逆方向の球面収差を発生させれば、理論的には
球面収差を打ち消しあわせて補正することができる。
対して球面収差が補正された対物レンズを用いると、入
射光の発散収束度が変化したときに球面収差が変化す
る。したがって、ディスクの厚み誤差により球面収差が
発生したときに、入射光束の発散収束度を変化させるこ
とにより逆方向の球面収差を発生させれば、理論的には
球面収差を打ち消しあわせて補正することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−１３１６０３号公報に開示される光学系では、
入射光束の発散収束度を変化させることにより発生する
球面収差が３次の成分であるのに対し、ディスクの厚み
誤差により発生する球面収差がより高次の成分を含むた
め、これらを完全に打ち消しあわせることができない。
そこで、上記公報には、残存収差が許容範囲を超える場
合には、対物レンズを構成する２枚のレンズの間隔を変
化させることにより高次の球面収差成分を補正すること
が記載されている。しかし、対物レンズのレンズ間隔を
調整するためには、ファインアクチュエータ上に配置さ
れる対物レンズ枠に調整機構を付加する必要があり、ア
クチュエータに対する負担をさらに増加させると共に、
調整作業も繁雑になる。
０００−１３１６０３号公報に開示される光学系では、
入射光束の発散収束度を変化させることにより発生する
球面収差が３次の成分であるのに対し、ディスクの厚み
誤差により発生する球面収差がより高次の成分を含むた
め、これらを完全に打ち消しあわせることができない。
そこで、上記公報には、残存収差が許容範囲を超える場
合には、対物レンズを構成する２枚のレンズの間隔を変
化させることにより高次の球面収差成分を補正すること
が記載されている。しかし、対物レンズのレンズ間隔を
調整するためには、ファインアクチュエータ上に配置さ
れる対物レンズ枠に調整機構を付加する必要があり、ア
クチュエータに対する負担をさらに増加させると共に、
調整作業も繁雑になる。
【００１０】この発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、入射光束の発散収束度を変
化させるのみで、保護層の厚さの変化等により発生する
球面収差を良好に補正することが可能な光ヘッド用対物
レンズを提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、入射光束の発散収束度を変
化させるのみで、保護層の厚さの変化等により発生する
球面収差を良好に補正することが可能な光ヘッド用対物
レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる光ヘッ
ド用対物レンズは、上記の目的を達成させるため、入射
光束を収束させることにより光記録媒体の透明な保護層
を介して記録面上にスポットを形成する構成において、
ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、入射光の発散収
束度の変化による球面収差の変化が、保護層の厚さの変
化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、保護層の
厚さの変化により発生する球面収差を、入射光の発散収
束度の変化により補正できるようコマ収差の補正状態が
設定されていることを特徴とする。
ド用対物レンズは、上記の目的を達成させるため、入射
光束を収束させることにより光記録媒体の透明な保護層
を介して記録面上にスポットを形成する構成において、
ＮＡ０．７０以上の単レンズであって、入射光の発散収
束度の変化による球面収差の変化が、保護層の厚さの変
化による球面収差の変化とほぼ相似形であり、保護層の
厚さの変化により発生する球面収差を、入射光の発散収
束度の変化により補正できるようコマ収差の補正状態が
設定されていることを特徴とする。
【００１２】入射光の発散収束度を変化させることは、
軸外の光束については対物レンズの第１面に対する入射
角度を変化させることに他ならない。そして、発散収束
度の変化により球面収差を変化させることは、入射角度
の変化により軸外コマ収差を変化させるのと等価であ
る。したがって、軸外コマ収差に高次の成分を導入して
その補正状態を適切に設定すれば、発散収束度の変化に
より変化する球面収差の形状をコントロールすることが
できる。
軸外の光束については対物レンズの第１面に対する入射
角度を変化させることに他ならない。そして、発散収束
度の変化により球面収差を変化させることは、入射角度
の変化により軸外コマ収差を変化させるのと等価であ
る。したがって、軸外コマ収差に高次の成分を導入して
その補正状態を適切に設定すれば、発散収束度の変化に
より変化する球面収差の形状をコントロールすることが
できる。
【００１３】従来のように設計基準状態で球面収差が補
正され、正弦条件をほぼ満足するようなレンズでは、保
護層の厚さの変化により生じる球面収差と入射光の発散
収束度の変化により発生する球面収差との変化の形が異
なるため、入射光束の発散収束度を変化させても球面収
差を完全に補正することはできなかった。これに対し
て、上記のようにコマ収差補正のバランスをとり、故意
に正弦条件を満たさないよう設定することにより、保護
層の厚さの変化により生じる球面収差と入射光の発散収
束度の変化による球面収差との形を合わせることがで
き、入射光の発散収束度の変化によって全系の球面収差
を良好に補正することができる。
正され、正弦条件をほぼ満足するようなレンズでは、保
護層の厚さの変化により生じる球面収差と入射光の発散
収束度の変化により発生する球面収差との変化の形が異
なるため、入射光束の発散収束度を変化させても球面収
差を完全に補正することはできなかった。これに対し
て、上記のようにコマ収差補正のバランスをとり、故意
に正弦条件を満たさないよう設定することにより、保護
層の厚さの変化により生じる球面収差と入射光の発散収
束度の変化による球面収差との形を合わせることがで
き、入射光の発散収束度の変化によって全系の球面収差
を良好に補正することができる。
【００１４】上記のようなコマ収差の補正状態は、具体
的には、有効開口半径ｈの６割から９割の間で正弦条件
違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件
違反量が単調に減少するよう設定することにより実現で
きる。数値的には、入射光束が平行光である場合におけ
る正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をｆとし
て、以下の条件(１)を満たすことが望ましい。 ０．００１＜SCmax／ｆ＜０．０１３ …(１)
的には、有効開口半径ｈの６割から９割の間で正弦条件
違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正弦条件
違反量が単調に減少するよう設定することにより実現で
きる。数値的には、入射光束が平行光である場合におけ
る正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をｆとし
て、以下の条件(１)を満たすことが望ましい。 ０．００１＜SCmax／ｆ＜０．０１３ …(１)
【００１５】条件(１)を満足し、開口の周辺部の正弦条
件が０に近づくように設定すると、保護層の厚さの変化
により生じる球面収差を補正しつつ、入射光が平行光で
ある設計基準状態の軸外コマ収差が大きくなり過ぎるの
を防ぐことができる。
件が０に近づくように設定すると、保護層の厚さの変化
により生じる球面収差を補正しつつ、入射光が平行光で
ある設計基準状態の軸外コマ収差が大きくなり過ぎるの
を防ぐことができる。
【００１６】一方、良好な軸外コマ特性を保ちつつ球面
収差を補正するという条件を考えると、１つの焦点距離
に対して、入射光の発散収束度の変化に対して発生する
球面収差の感度の範囲が限定される。なお、入射光の発
散収束度の変化は、光源を物点と考えたときの物体距離
の変化に相当し、光源を物点、スポットを像点と考えた
ときの結像倍率の変化に相当する。結像倍率を変化させ
て球面収差を発生させるとき、有効開口の最も周辺部の
波面収差変化量をΔＷ(1.0)、波長をλ、結像倍率(横倍
率)をｍ、有効開口に対応するＮＡをNAmaxとして、以下
の条件(２)を満たすことが望ましい。 −０．３７ ＜ΔＷ(1.0)×λ／(ｆ×ｍ×NAmax 6)＜ −０．２５ …(２)
収差を補正するという条件を考えると、１つの焦点距離
に対して、入射光の発散収束度の変化に対して発生する
球面収差の感度の範囲が限定される。なお、入射光の発
散収束度の変化は、光源を物点と考えたときの物体距離
の変化に相当し、光源を物点、スポットを像点と考えた
ときの結像倍率の変化に相当する。結像倍率を変化させ
て球面収差を発生させるとき、有効開口の最も周辺部の
波面収差変化量をΔＷ(1.0)、波長をλ、結像倍率(横倍
率)をｍ、有効開口に対応するＮＡをNAmaxとして、以下
の条件(２)を満たすことが望ましい。 −０．３７ ＜ΔＷ(1.0)×λ／(ｆ×ｍ×NAmax 6)＜ −０．２５ …(２)
【００１７】この条件を外れると、軸外のコマ収差が過
大になるため、偏心に対する許容幅が小さくなりすぎ、
光ヘッドを組み立てる際の光軸合わせが難しくなる。
大になるため、偏心に対する許容幅が小さくなりすぎ、
光ヘッドを組み立てる際の光軸合わせが難しくなる。
【００１８】なお、球面収差を変化させる要因は、上記
のディスクの厚み誤差だけではない。例えば、多層記録
ディスクを用いる場合には、記録再生の対象となる記録
層が変更されれば保護層の厚さも変化し、これがディス
クの厚み誤差と同様の球面収差を変化させる。また、対
物レンズの成型時の条件や使用時の温度変化により面形
状や厚さ、屈折率等が設計値から外れる場合があり、こ
のような誤差によっても球面収差は発生する。多層記録
ディスクにおける記録層の変更に対しては、上述したよ
うにディスクの厚さの変化により発生する球面収差が入
射光の発散収束度の変化による球面収差と打ち消しあう
ようにコマ収差の補正状態を設定することにより対処す
ることができる。また、レンズの製造時に発生する各種
の誤差についても、入射光の発散収束度を変化させるこ
とにより、ほぼ対処することが可能である。このように
入射光の発散収束度を変化させる手段を設けることによ
り、面形状等の誤差に対する許容幅が広がるため、現在
の非球面加工技術では精度よく製造することが困難な高
ＮＡの単レンズを利用することができる。
のディスクの厚み誤差だけではない。例えば、多層記録
ディスクを用いる場合には、記録再生の対象となる記録
層が変更されれば保護層の厚さも変化し、これがディス
クの厚み誤差と同様の球面収差を変化させる。また、対
物レンズの成型時の条件や使用時の温度変化により面形
状や厚さ、屈折率等が設計値から外れる場合があり、こ
のような誤差によっても球面収差は発生する。多層記録
ディスクにおける記録層の変更に対しては、上述したよ
うにディスクの厚さの変化により発生する球面収差が入
射光の発散収束度の変化による球面収差と打ち消しあう
ようにコマ収差の補正状態を設定することにより対処す
ることができる。また、レンズの製造時に発生する各種
の誤差についても、入射光の発散収束度を変化させるこ
とにより、ほぼ対処することが可能である。このように
入射光の発散収束度を変化させる手段を設けることによ
り、面形状等の誤差に対する許容幅が広がるため、現在
の非球面加工技術では精度よく製造することが困難な高
ＮＡの単レンズを利用することができる。
【００１９】ただし、レンズ製造時の誤差により発生す
る収差をより良好に補正するためには、これらの誤差、
特に、レンズ厚さ、屈折率変化による収差変化の形状が
ディスク保護層の厚さ変化による収差とほぼ相似形とな
ることが望ましい。これにより、入射光の発散収束度を
変化させることにより、保護層の厚さ変化による収差と
共に、レンズ製造時の誤差により発生する収差も補正す
ることができる。そのための条件が以下の条件(３)であ
る。 ０．０５０ ＜ ｆ／ｒ2 ＜ ０．１１０ …(３) ここで、ｒ2は光記録媒体に対向する第２面の曲率半径
である。この条件を満たすことにより、非常に良好な補
正効果が得られる。条件(３)を満たさない場合には、低
次の球面収差を物体距離変化によって補正しても、高次
の球面収差のふくらみを補正しきれずに厚さや屈折率の
製造時の誤差に対する許容幅が狭くなるため、製造条件
が厳しくなり、あるいは、歩留まりが低下する。
る収差をより良好に補正するためには、これらの誤差、
特に、レンズ厚さ、屈折率変化による収差変化の形状が
ディスク保護層の厚さ変化による収差とほぼ相似形とな
ることが望ましい。これにより、入射光の発散収束度を
変化させることにより、保護層の厚さ変化による収差と
共に、レンズ製造時の誤差により発生する収差も補正す
ることができる。そのための条件が以下の条件(３)であ
る。 ０．０５０ ＜ ｆ／ｒ2 ＜ ０．１１０ …(３) ここで、ｒ2は光記録媒体に対向する第２面の曲率半径
である。この条件を満たすことにより、非常に良好な補
正効果が得られる。条件(３)を満たさない場合には、低
次の球面収差を物体距離変化によって補正しても、高次
の球面収差のふくらみを補正しきれずに厚さや屈折率の
製造時の誤差に対する許容幅が狭くなるため、製造条件
が厳しくなり、あるいは、歩留まりが低下する。
【００２０】また、別の表現によれば、この発明にかか
る対物レンズは、対物レンズに入射する光束の発散収束
度の変化により発生する波面収差が、ほぼ以下の式(４)
で表される値OPに比例するようコマ収差の補正状態を設
定したことを特徴とする。 OP＝(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2)) …(４) ただし、ＮＡは開口数、ｎは保護層の屈折率である。
る対物レンズは、対物レンズに入射する光束の発散収束
度の変化により発生する波面収差が、ほぼ以下の式(４)
で表される値OPに比例するようコマ収差の補正状態を設
定したことを特徴とする。 OP＝(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2)) …(４) ただし、ＮＡは開口数、ｎは保護層の屈折率である。
【００２１】光ディスクの保護層の厚み誤差Δｔにより
発生する波面収差ΔＯＰＤは、波長をλとして以下の式
(５)で与えられ、対物レンズのＮＡが変わらなければ対
物レンズの他の設計を変更しても変化しない。 ΔＯＰＤ＝Δｔ[(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2))]／λ …(５)
発生する波面収差ΔＯＰＤは、波長をλとして以下の式
(５)で与えられ、対物レンズのＮＡが変わらなければ対
物レンズの他の設計を変更しても変化しない。 ΔＯＰＤ＝Δｔ[(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2))]／λ …(５)
【００２２】したがって、このような保護層の厚み誤差
により発生する波面収差を相殺するためには、対物レン
ズに発散収束度の変化によって発生する波面収差が式
(４)で表される値に比例することが望ましい。
により発生する波面収差を相殺するためには、対物レン
ズに発散収束度の変化によって発生する波面収差が式
(４)で表される値に比例することが望ましい。
【００２３】一方、この発明にかかる光ヘッドは、レー
ザー光を発する光源部と、光源部からのレーザー光を光
記録媒体の透明な保護層を介して記録面上にスポットを
形成する上記の対物レンズと、この対物レンズへの入射
光の発散収束度を調整する調整手段とを備えることを特
徴とする。
ザー光を発する光源部と、光源部からのレーザー光を光
記録媒体の透明な保護層を介して記録面上にスポットを
形成する上記の対物レンズと、この対物レンズへの入射
光の発散収束度を調整する調整手段とを備えることを特
徴とする。
【００２４】光源部が発散光を発する半導体レーザー
と、半導体レーザーから発した光束をほぼ平行光にする
コリメートレンズとを備える場合、調整手段は、半導体
レーザーとコリメートレンズとの間隔を調整することに
より、対物レンズへの入射光の発散収束度を変化させる
ことができる。
と、半導体レーザーから発した光束をほぼ平行光にする
コリメートレンズとを備える場合、調整手段は、半導体
レーザーとコリメートレンズとの間隔を調整することに
より、対物レンズへの入射光の発散収束度を変化させる
ことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる光ヘッド
用対物レンズ、およびこれを備える光ヘッドの実施形態
を説明する。最初に、図１に基づいて実施形態の光ヘッ
ドの構成について説明する。実施形態の光ヘッドは、Ｄ
ＶＤ等よりも高密度の光ディスクに対して用いられるも
のであり、対物レンズのＮＡは０．７０以上、使用する
レーザー光は波長４０５ｎｍの青色光である。
用対物レンズ、およびこれを備える光ヘッドの実施形態
を説明する。最初に、図１に基づいて実施形態の光ヘッ
ドの構成について説明する。実施形態の光ヘッドは、Ｄ
ＶＤ等よりも高密度の光ディスクに対して用いられるも
のであり、対物レンズのＮＡは０．７０以上、使用する
レーザー光は波長４０５ｎｍの青色光である。
【００２６】実施形態の光ヘッドは、図１に示されるよ
うに、レーザー光を発する半導体レーザー１と、この半
導体レーザーから発する発散光をほぼ平行光にするコリ
メートレンズ２と、レーザー光を光ディスク１０の透明
な保護層１１を介して記録面１２上に収束させる対物レ
ンズ２０と、光ディスク１０からの戻り光を分離するビ
ームスプリッター３と、分離された戻り光を集光させる
コンデンサレンズ４と、集光された戻り光を受光して各
種の信号を出力する受光素子５とを備えている。
うに、レーザー光を発する半導体レーザー１と、この半
導体レーザーから発する発散光をほぼ平行光にするコリ
メートレンズ２と、レーザー光を光ディスク１０の透明
な保護層１１を介して記録面１２上に収束させる対物レ
ンズ２０と、光ディスク１０からの戻り光を分離するビ
ームスプリッター３と、分離された戻り光を集光させる
コンデンサレンズ４と、集光された戻り光を受光して各
種の信号を出力する受光素子５とを備えている。
【００２７】半導体レーザー１とコリメートレンズ２と
は、レーザー光を発する光源部を構成しており、この光
源部から発して対物レンズ２０へ入射するレーザー光の
発散収束度を調整する調整手段として、コリメートレン
ズ２を光軸方向に移動させるコリメートレンズアクチュ
エータ６が設けられている。調整手段としては、この例
のようにコリメートレンズ２を移動させる手段の他、半
導体レーザー１を光軸方向に移動させる手段を採用して
もよいし、コリメートレンズ２と対物レンズ２０との間
に特開２０００−１３１６０３号公報に開示されるよう
な正レンズと負レンズとから構成されるレンズ群を配置
し、これらの正負レンズの間隔を調整するようにしても
よい。
は、レーザー光を発する光源部を構成しており、この光
源部から発して対物レンズ２０へ入射するレーザー光の
発散収束度を調整する調整手段として、コリメートレン
ズ２を光軸方向に移動させるコリメートレンズアクチュ
エータ６が設けられている。調整手段としては、この例
のようにコリメートレンズ２を移動させる手段の他、半
導体レーザー１を光軸方向に移動させる手段を採用して
もよいし、コリメートレンズ２と対物レンズ２０との間
に特開２０００−１３１６０３号公報に開示されるよう
な正レンズと負レンズとから構成されるレンズ群を配置
し、これらの正負レンズの間隔を調整するようにしても
よい。
【００２８】一方、対物レンズ２０は、トラッキング、
フォーカシングのために対物レンズアクチュエータ７に
搭載されている。この対物レンズ２０は、上記のように
ＮＡ０．７０以上で、第１面２１、第２面２２の両面が
非球面の単レンズであり、保護層１１の厚さの変化によ
り発生する球面収差と、入射光の発散収束度の変化によ
り発生する球面収差とが打ち消しあうようコマ収差の補
正状態が設定されている。上記のように設定すれば、入
射光の発散収束度の変化による球面収差の変化が、保護
層１１の厚さの変化による球面収差の変化とほぼ相似形
になる。したがって、保護層１１の厚さにばらつきがあ
った場合にも、それにより発生する球面収差を、コリメ
ートレンズ２の光軸方向の移動により良好に補正するこ
とができる。
フォーカシングのために対物レンズアクチュエータ７に
搭載されている。この対物レンズ２０は、上記のように
ＮＡ０．７０以上で、第１面２１、第２面２２の両面が
非球面の単レンズであり、保護層１１の厚さの変化によ
り発生する球面収差と、入射光の発散収束度の変化によ
り発生する球面収差とが打ち消しあうようコマ収差の補
正状態が設定されている。上記のように設定すれば、入
射光の発散収束度の変化による球面収差の変化が、保護
層１１の厚さの変化による球面収差の変化とほぼ相似形
になる。したがって、保護層１１の厚さにばらつきがあ
った場合にも、それにより発生する球面収差を、コリメ
ートレンズ２の光軸方向の移動により良好に補正するこ
とができる。
【００２９】上記のようなコマ収差の補正状態を得るた
め、実施形態の対物レンズ２０は、有効開口半径ｈの６
割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、
それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう
設定されている。数値的には、入射光束が平行光である
場合における正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距
離をｆとして、以下の条件(１)を満たす。 ０．００１＜SCmax／ｆ＜０．０１３ …(１)
め、実施形態の対物レンズ２０は、有効開口半径ｈの６
割から９割の間で正弦条件違反量が正の極大値を持ち、
それより周辺部で正弦条件違反量が単調に減少するよう
設定されている。数値的には、入射光束が平行光である
場合における正弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距
離をｆとして、以下の条件(１)を満たす。 ０．００１＜SCmax／ｆ＜０．０１３ …(１)
【００３０】また、結像倍率を変化させて球面収差を発
生させるとき、有効開口の最も周辺部の波面収差変化量
をΔＷ(1.0)、波長をλ、結像倍率(横倍率)をｍ、有効
開口に対応するＮＡをNAmaxとして、実施形態の対物レ
ンズ２０は、以下の条件(２)を満たす。 −０．３７ ＜ΔＷ(1.0)×λ／(ｆ×ｍ×NAmax 6)＜ −０．２５ …(２)
生させるとき、有効開口の最も周辺部の波面収差変化量
をΔＷ(1.0)、波長をλ、結像倍率(横倍率)をｍ、有効
開口に対応するＮＡをNAmaxとして、実施形態の対物レ
ンズ２０は、以下の条件(２)を満たす。 −０．３７ ＜ΔＷ(1.0)×λ／(ｆ×ｍ×NAmax 6)＜ −０．２５ …(２)
【００３１】さらに、以下の条件(３)を満たすことが望
ましい。 ０．０５０ ＜ ｆ／ｒ2 ＜ ０．１１０ …(３) ここで、ｒ2は光記録媒体に対向する第２面の曲率半径
である。後述の実施例では、実施例１，２がこの条件
(３)を満たし、実施例３〜６は満たしていない。これを
満たさなくとも実用上問題のない程度に球面収差を補正
することはできるが、満たす場合には非常に良好な補正
効果が得られ、厚さや屈折率の製造時の誤差に対する許
容幅を広くとることができる。
ましい。 ０．０５０ ＜ ｆ／ｒ2 ＜ ０．１１０ …(３) ここで、ｒ2は光記録媒体に対向する第２面の曲率半径
である。後述の実施例では、実施例１，２がこの条件
(３)を満たし、実施例３〜６は満たしていない。これを
満たさなくとも実用上問題のない程度に球面収差を補正
することはできるが、満たす場合には非常に良好な補正
効果が得られ、厚さや屈折率の製造時の誤差に対する許
容幅を広くとることができる。
【００３２】また、実施形態の対物レンズ２０は、対物
レンズに入射する光束の発散収束度の変化により発生す
る波面収差が、ほぼ以下の式(４)で表される値OPに比例
するようコマ収差の補正状態が設定されている。 OP＝(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2)) …(４)
レンズに入射する光束の発散収束度の変化により発生す
る波面収差が、ほぼ以下の式(４)で表される値OPに比例
するようコマ収差の補正状態が設定されている。 OP＝(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2)) …(４)
【００３３】次に、上述した実施形態に基づく具体的な
実施例を６例と比較例１例とを提示する。いずれも保護
層の厚さが０．１ｍｍの光ディスク１０に適用される光
ヘッド用の対物レンズである。
実施例を６例と比較例１例とを提示する。いずれも保護
層の厚さが０．１ｍｍの光ディスク１０に適用される光
ヘッド用の対物レンズである。
【００３４】
【実施例１】図２は、実施例１にかかる対物レンズ２０
と光ディスクの保護層１１とを示すレンズ図である。実
施例１の対物レンズの具体的な数値構成は表１に示され
る。表中、ｆは焦点距離、ＮＡは開口数、ｒは面の曲率
半径(単位：ｍｍ)、ｄは面間の光軸上の距離(単位：ｍ
ｍ)、ｎは使用波長４０５ｎｍにおける屈折率である。
面番号１、２がそれぞれ対物レンズ２０の第１面２１、
第２面２２、面番号３，４が光ディスク１０の保護層１
１の両面を示している。
と光ディスクの保護層１１とを示すレンズ図である。実
施例１の対物レンズの具体的な数値構成は表１に示され
る。表中、ｆは焦点距離、ＮＡは開口数、ｒは面の曲率
半径(単位：ｍｍ)、ｄは面間の光軸上の距離(単位：ｍ
ｍ)、ｎは使用波長４０５ｎｍにおける屈折率である。
面番号１、２がそれぞれ対物レンズ２０の第１面２１、
第２面２２、面番号３，４が光ディスク１０の保護層１
１の両面を示している。
【００３５】第１面２１、第２面２２は、共に光軸回り
の回転対称な非球面である。非球面の形状は、光軸から
の高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上で
の接平面からの距離(サグ量)をＸ(h)、非球面の光軸上
での曲率(1/r)をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８
次、１０次、１２次の非球面係数をA4,A6,A8,A10,A12と
して、以下の式で表される。これらの係数は表２に示さ
れる。 Ｘ(h)=Ch2/(1+√(1-(1+K)C2h2))+A4h4+A6h6+A8h8+A10h
10+A12h12
の回転対称な非球面である。非球面の形状は、光軸から
の高さがｈとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上で
の接平面からの距離(サグ量)をＸ(h)、非球面の光軸上
での曲率(1/r)をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次、８
次、１０次、１２次の非球面係数をA4,A6,A8,A10,A12と
して、以下の式で表される。これらの係数は表２に示さ
れる。 Ｘ(h)=Ch2/(1+√(1-(1+K)C2h2))+A4h4+A6h6+A8h8+A10h
10+A12h12
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】実施例１の対物レンズ２０は、物体距離無
限(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設
計基準状態としている。図３は、実施例１の対物レンズ
２０の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差Ｓ
Ａ、および正弦条件違反量(以下、図中では単に正弦条
件と示す)ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示す。グラフ
(A)の横軸は収差の発生量を示し(単位：ｍｍ)、縦軸は
開口数ＮＡを示す。グラフ(Ｂ)の縦軸は収差の発生量
(単位：波長)、横軸は光軸からの高さを示す。
限(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設
計基準状態としている。図３は、実施例１の対物レンズ
２０の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差Ｓ
Ａ、および正弦条件違反量(以下、図中では単に正弦条
件と示す)ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示す。グラフ
(A)の横軸は収差の発生量を示し(単位：ｍｍ)、縦軸は
開口数ＮＡを示す。グラフ(Ｂ)の縦軸は収差の発生量
(単位：波長)、横軸は光軸からの高さを示す。
【００３９】図３(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの
８割程度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それ
より周辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球
面収差はほぼ完全に補正されている。また、図３(Ｂ)に
示すとおり、波面収差の乱れも生じていない。
８割程度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それ
より周辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球
面収差はほぼ完全に補正されている。また、図３(Ｂ)に
示すとおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００４０】実施例１の構成で、光ディスクの保護層１
１の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した場合、入射光の発
散収束度が設計基準状態(物体距離無限)のままでは、球
面収差は大きくオーバーとなり、有効開口の最も周辺部
(NA0.851)の波面収差(マージナル光線の波面収差)の変
化ΔＷ(1.0)は-3.82λ、波面収差のrms(自乗平均平方
根)値は0.308λに達する。なお、この波面収差の変化
は、保護層の厚さの変化のみに起因して発生し、対物レ
ンズのＮＡ、使用波長が変わらなければ対物レンズの設
計が変わっても変わらない。
１の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した場合、入射光の発
散収束度が設計基準状態(物体距離無限)のままでは、球
面収差は大きくオーバーとなり、有効開口の最も周辺部
(NA0.851)の波面収差(マージナル光線の波面収差)の変
化ΔＷ(1.0)は-3.82λ、波面収差のrms(自乗平均平方
根)値は0.308λに達する。なお、この波面収差の変化
は、保護層の厚さの変化のみに起因して発生し、対物レ
ンズのＮＡ、使用波長が変わらなければ対物レンズの設
計が変わっても変わらない。
【００４１】ここで、コリメートレンズ２を光軸に沿っ
て半導体レーザー１側に移動させることにより対物レン
ズ２０に対する入射光の発散収束度を変化させて収差を
補正する。ここでは、物体距離-420mmの発散光を入射さ
せる。対物レンズの結像倍率ｍは-0.0060倍になる。補
正した後の球面収差、正弦条件を図４(Ａ)、波面収差を
図４(Ｂ)に示す。
て半導体レーザー１側に移動させることにより対物レン
ズ２０に対する入射光の発散収束度を変化させて収差を
補正する。ここでは、物体距離-420mmの発散光を入射さ
せる。対物レンズの結像倍率ｍは-0.0060倍になる。補
正した後の球面収差、正弦条件を図４(Ａ)、波面収差を
図４(Ｂ)に示す。
【００４２】図４(Ａ)に示すように、球面収差は全開口
にわたって十分に補正されている。また、補正による有
効開口の最も周辺部の波面収差の変化ΔW(1.0)は3.83λ
となり、保護層の厚み誤差により発生した波面収差を相
殺することができる。その結果、図４(Ｂ)に示すよう
に、波面収差は良好に補正される。補正後のrms値波面
収差は0.008λとなる。このように、正弦条件が有効開
口半径の８割程度の位置で正の極大を持つ対物レンズを
利用すると、入射光の発散収束度を変化させることによ
り、光ディスクの保護層の厚み誤差により発生した球面
収差を良好に補正することができる。
にわたって十分に補正されている。また、補正による有
効開口の最も周辺部の波面収差の変化ΔW(1.0)は3.83λ
となり、保護層の厚み誤差により発生した波面収差を相
殺することができる。その結果、図４(Ｂ)に示すよう
に、波面収差は良好に補正される。補正後のrms値波面
収差は0.008λとなる。このように、正弦条件が有効開
口半径の８割程度の位置で正の極大を持つ対物レンズを
利用すると、入射光の発散収束度を変化させることによ
り、光ディスクの保護層の厚み誤差により発生した球面
収差を良好に補正することができる。
【００４３】また、実施例１の対物レンズ２０の厚さが
製造誤差により０．０１０ｍｍ薄くなった場合には、波
面収差は図５(Ａ)に示すように劣化する。有効開口の最
も周辺部の波面収差の変化ΔＷ(1.0)は-1.895λ、rms値
波面収差は0.160λになり、このままでは光ヘッド用対
物レンズとしては利用できない。ここで、コリメートレ
ンズ２を光軸に沿って半導体レーザー１側に移動させる
ことにより対物レンズ２０に対して物体距離-830mmの発
散光を入射させると、球面収差をほぼ完全に補正するこ
とができる。結像倍率ｍは-0.00283倍になる。補正後の
波面収差を図５(Ｂ)に示す。この補正により、有効開口
の最も周辺部の波面収差Ｗ(1.0)は-0.018λ、rms値波面
収差は0.007λとなる。
製造誤差により０．０１０ｍｍ薄くなった場合には、波
面収差は図５(Ａ)に示すように劣化する。有効開口の最
も周辺部の波面収差の変化ΔＷ(1.0)は-1.895λ、rms値
波面収差は0.160λになり、このままでは光ヘッド用対
物レンズとしては利用できない。ここで、コリメートレ
ンズ２を光軸に沿って半導体レーザー１側に移動させる
ことにより対物レンズ２０に対して物体距離-830mmの発
散光を入射させると、球面収差をほぼ完全に補正するこ
とができる。結像倍率ｍは-0.00283倍になる。補正後の
波面収差を図５(Ｂ)に示す。この補正により、有効開口
の最も周辺部の波面収差Ｗ(1.0)は-0.018λ、rms値波面
収差は0.007λとなる。
【００４４】
【比較例】次に、上記の実施例１とほぼ同様の仕様(焦
点距離、ＮＡ、曲率半径等)を有し、従来の設計手法で
設計された比較例の対物レンズ３０について説明する。
従来の設計手法とは、設計基準状態で球面収差を完全に
補正すると共に、正弦条件をほぼ満足するようにした設
計を意味する。図６は、比較例の対物レンズ３０と光デ
ィスクの保護層１１とを示すレンズ図である。比較例の
対物レンズ３０の基本的な数値構成を表３に、非球面に
関する係数を表４に示す。
点距離、ＮＡ、曲率半径等)を有し、従来の設計手法で
設計された比較例の対物レンズ３０について説明する。
従来の設計手法とは、設計基準状態で球面収差を完全に
補正すると共に、正弦条件をほぼ満足するようにした設
計を意味する。図６は、比較例の対物レンズ３０と光デ
ィスクの保護層１１とを示すレンズ図である。比較例の
対物レンズ３０の基本的な数値構成を表３に、非球面に
関する係数を表４に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】比較例の対物レンズ３０は、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図７は、比較例の対物レンズ３０
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図７(Ａ)に示すように、球面収差が十分に補正され
ると共に、正弦条件も開口の全域にわたってほぼ満たさ
れている。図７(Ｂ)に示すように、波面収差も良好に補
正されている。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図７は、比較例の対物レンズ３０
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図７(Ａ)に示すように、球面収差が十分に補正され
ると共に、正弦条件も開口の全域にわたってほぼ満たさ
れている。図７(Ｂ)に示すように、波面収差も良好に補
正されている。
【００４８】比較例の構成で、光ディスクの保護層１１
の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した場合、入射光の発散
収束度が設計基準状態(物体距離無限)のままでは、実施
例１の場合と同様、有効開口の最も周辺部(NA0.851)の
波面収差の変化ΔＷ(1.0)は-3.82λ、波面収差のrms値
は0.308λに達する。図８にこの状態での波面収差を示
す。
の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した場合、入射光の発散
収束度が設計基準状態(物体距離無限)のままでは、実施
例１の場合と同様、有効開口の最も周辺部(NA0.851)の
波面収差の変化ΔＷ(1.0)は-3.82λ、波面収差のrms値
は0.308λに達する。図８にこの状態での波面収差を示
す。
【００４９】ここで、実施例１と同様に、物体距離-420
mmの発散光を入射させることにより補正を試みる。補正
した後の球面収差、正弦条件を図９(Ａ)、波面収差を図
９(Ｂ)に示す。図９(Ａ)に示すように球面収差は改善さ
れるが、図９(Ｂ)に示すように高次の球面収差が残存す
る。波面収差のrms値は0.027λであり、この例で示すよ
うな単層の光ディスクには利用することが可能である
が、多層記録ディスクを利用する場合や、保護層の厚さ
が異なる複数の規格の光ディスクを利用する場合には、
波面収差が大きくなって所望の収束性能が得られない可
能性もある。
mmの発散光を入射させることにより補正を試みる。補正
した後の球面収差、正弦条件を図９(Ａ)、波面収差を図
９(Ｂ)に示す。図９(Ａ)に示すように球面収差は改善さ
れるが、図９(Ｂ)に示すように高次の球面収差が残存す
る。波面収差のrms値は0.027λであり、この例で示すよ
うな単層の光ディスクには利用することが可能である
が、多層記録ディスクを利用する場合や、保護層の厚さ
が異なる複数の規格の光ディスクを利用する場合には、
波面収差が大きくなって所望の収束性能が得られない可
能性もある。
【００５０】比較例の構成で補正時に波面収差が劣化す
るのは、比較例の対物レンズ３０が設計基準状態で正弦
条件を満たすよう設計されているため、保護層の厚さの
変化により生じる球面収差の形状と、入射光束の発散収
束度を変化させることにより生じる球面収差の形状とが
異なり、これらを完全に打ち消しあわせることができな
いことに起因する。
るのは、比較例の対物レンズ３０が設計基準状態で正弦
条件を満たすよう設計されているため、保護層の厚さの
変化により生じる球面収差の形状と、入射光束の発散収
束度を変化させることにより生じる球面収差の形状とが
異なり、これらを完全に打ち消しあわせることができな
いことに起因する。
【００５１】
【実施例２】次に実施例２の対物レンズについて説明す
る。実施例２以下では、対物レンズの形状は実施例１の
対物レンズ２０とほぼ同様であり、図面上は区別がつか
ないため、レンズ図は省略する。実施例２の対物レンズ
の基本的な数値構成を表５に、非球面に関する係数を表
６に示す。
る。実施例２以下では、対物レンズの形状は実施例１の
対物レンズ２０とほぼ同様であり、図面上は区別がつか
ないため、レンズ図は省略する。実施例２の対物レンズ
の基本的な数値構成を表５に、非球面に関する係数を表
６に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】実施例２の対物レンズは、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１０は、実施例２の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１０(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１０(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１０は、実施例２の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１０(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１０(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００５５】光ディスクの保護層１１の厚さが＋０．０
３０ｍｍ変化した場合、実施例２の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.00573倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１１(Ａ)、波面収差を図１１(Ｂ)に示す。図１１(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.73λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差の変化-3.82λをほぼ相殺
することができる。その結果、図１１(Ｂ)に示すよう
に、波面収差を良好に補正することができる。補正後の
rms値波面収差は0.006λとなる。
３０ｍｍ変化した場合、実施例２の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.00573倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１１(Ａ)、波面収差を図１１(Ｂ)に示す。図１１(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.73λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差の変化-3.82λをほぼ相殺
することができる。その結果、図１１(Ｂ)に示すよう
に、波面収差を良好に補正することができる。補正後の
rms値波面収差は0.006λとなる。
【００５６】
【実施例３】実施例３の対物レンズの基本的な数値構成
を表７に、非球面に関する係数を表８に示す。
を表７に、非球面に関する係数を表８に示す。
【００５７】
【表７】
【００５８】
【表８】
【００５９】実施例３の対物レンズは、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１２は、実施例３の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１２(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１２(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１２は、実施例３の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１２(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１２(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００６０】光ディスクの保護層１１の厚さが＋０．０
３０ｍｍ変化した場合、実施例３の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0217倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１３(Ａ)、波面収差を図１３(Ｂ)に示す。図１３(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.83λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１３(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.010λとなる。
３０ｍｍ変化した場合、実施例３の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0217倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１３(Ａ)、波面収差を図１３(Ｂ)に示す。図１３(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.83λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１３(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.010λとなる。
【００６１】
【実施例４】実施例４の対物レンズの基本的な数値構成
を表９に、非球面に関する係数を表１０に示す。
を表９に、非球面に関する係数を表１０に示す。
【００６２】
【表９】
【００６３】
【表１０】
【００６４】実施例４の対物レンズは、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１４は、実施例４の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１４(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの９割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１４(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１４は、実施例４の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１４(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの９割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１４(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００６５】光ディスクの保護層１１の厚さが＋０．０
３０ｍｍ変化した場合、実施例４の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0226倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１５(Ａ)、波面収差を図１５(Ｂ)に示す。図１５(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.62λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１５(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.006λとなる。
３０ｍｍ変化した場合、実施例４の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0226倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１５(Ａ)、波面収差を図１５(Ｂ)に示す。図１５(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.62λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１５(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.006λとなる。
【００６６】
【実施例５】実施例５の対物レンズの基本的な数値構成
を表１１に、非球面に関する係数を表１２に示す。
を表１１に、非球面に関する係数を表１２に示す。
【００６７】
【表１１】
【００６８】
【表１２】
【００６９】実施例５の対物レンズは、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１６は、実施例５の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１６(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１６(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１６は、実施例５の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１６(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１６(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００７０】光ディスクの保護層１１の厚さが＋０．０
３０ｍｍ変化した場合、実施例５の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0131倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１７(Ａ)、波面収差を図１７(Ｂ)に示す。図１７(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.84λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１７(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.013λとなる。
３０ｍｍ変化した場合、実施例５の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0131倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１７(Ａ)、波面収差を図１７(Ｂ)に示す。図１７(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は3.84λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１７(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.013λとなる。
【００７１】
【実施例６】実施例６の対物レンズの基本的な数値構成
を表１３に、非球面に関する係数を表１４に示す。
を表１３に、非球面に関する係数を表１４に示す。
【００７２】
【表１３】
【００７３】
【表１４】
【００７４】実施例６の対物レンズは、物体距離無限
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１８は、実施例６の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１８(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１８(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
(入射光が平行光)、ディスク保護層厚さ0.100mmを設計
基準状態としている。図１８は、実施例６の対物レンズ
の設計基準状態での収差を示し、(Ａ)が球面収差ＳＡ、
および正弦条件違反量ＳＣを示し、(Ｂ)が波面収差を示
す。図１８(Ａ)に示すように、有効開口半径ｈの８割程
度の位置で正弦条件違反量が極大値を持ち、それより周
辺部で正弦条件違反量が単調に減少している。球面収差
はほぼ完全に補正されている。また、図１８(Ｂ)に示す
とおり、波面収差の乱れも生じていない。
【００７５】光ディスクの保護層１１の厚さが＋０．０
３０ｍｍ変化した場合、実施例６の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0127倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１９(Ａ)、波面収差を図１９(Ｂ)に示す。図１９(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は2.75λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１９(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.014λとなる。
３０ｍｍ変化した場合、実施例６の構成では、補正後の
結像倍率ｍが-0.0127倍になるよう入射光の発散収束度
合いを変化させる。補正した後の球面収差、正弦条件を
図１９(Ａ)、波面収差を図１９(Ｂ)に示す。図１９(Ａ)
に示すように、球面収差は全開口にわたって十分に補正
されている。また、補正による有効開口の最も周辺部の
波面収差の変化ΔW(1.0)は2.75λとなり、保護層の厚み
誤差により発生した波面収差-3.82λをほぼ相殺するこ
とができる。その結果、図１９(Ｂ)に示すように、波面
収差を良好に補正することができる。補正後のrms値波
面収差は0.014λとなる。
【００７６】以下の表１５は、前述した条件(１)〜(３)
と、各実施例との関係を示す。実施例１，２は条件
(１)、(２)、(３)を全て満たし、軸外コマ収差を小さく
抑えつつ、光ディスクの保護層の厚さの変化による球面
収差の変化と、レンズ厚や屈折率の誤差による球面収差
の変化とを、共に入射光の発散収束度を変化させること
により良好に補正することができる。実施例３〜６は、
条件(１)、(２)を満たすため、軸外コマ収差を小さく抑
えつつ、光ディスクの保護層の厚さの変化による球面収
差の変化を入射光の発散収束度を変化させることにより
良好に補正することができる。
と、各実施例との関係を示す。実施例１，２は条件
(１)、(２)、(３)を全て満たし、軸外コマ収差を小さく
抑えつつ、光ディスクの保護層の厚さの変化による球面
収差の変化と、レンズ厚や屈折率の誤差による球面収差
の変化とを、共に入射光の発散収束度を変化させること
により良好に補正することができる。実施例３〜６は、
条件(１)、(２)を満たすため、軸外コマ収差を小さく抑
えつつ、光ディスクの保護層の厚さの変化による球面収
差の変化を入射光の発散収束度を変化させることにより
良好に補正することができる。
【表１５】
条件 (1) (2) (3)
実施例１ 0.0038 -0.289 0.095
実施例２ 0.0075 -0.295 0.071
実施例３ 0.0073 -0.321 -0.295
実施例４ 0.0111 -0.291 -0.077
実施例５ 0.0053 -0.315 -0.554
実施例６ 0.0024 -0.335 -1.034
【００７７】また、各実施例の対物レンズの設計データ
から求められる波面収差の変化量(厚み誤差+0.030mmを
補正するための物体距離に設定した場合の値)を表１
６、各実施例の対物レンズのＮＡと前記の式(４)に乗じ
る比例定数αの値とを表１７、式(４)で求められる値に
比例定数αを乗じて求められる波面収差の値を表１８、
表１６と表１８とに示される収差量の差を表１９にそれ
ぞれ示す。瞳座標は、対物レンズ瞳の最外周の高さ(光
軸からの距離)をｈMAX、光線が通る実際の高さをｈとし
たときに、ｈ／ｈMAXにより求められる比率であり、表
１６、１８は、各瞳座標を通る光線の収差量を示してい
る。
から求められる波面収差の変化量(厚み誤差+0.030mmを
補正するための物体距離に設定した場合の値)を表１
６、各実施例の対物レンズのＮＡと前記の式(４)に乗じ
る比例定数αの値とを表１７、式(４)で求められる値に
比例定数αを乗じて求められる波面収差の値を表１８、
表１６と表１８とに示される収差量の差を表１９にそれ
ぞれ示す。瞳座標は、対物レンズ瞳の最外周の高さ(光
軸からの距離)をｈMAX、光線が通る実際の高さをｈとし
たときに、ｈ／ｈMAXにより求められる比率であり、表
１６、１８は、各瞳座標を通る光線の収差量を示してい
る。
【００７８】
【表１６】
瞳座標 実施例１ 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
1.0 3.82 3.73 3.83 3.62 3.84 2.75
0.9 2.05 2.00 2.01 1.96 2.03 1.51
0.8 1.12 1.07 1.07 1.06 1.07 0.81
0.7 0.60 0.57 0.58 0.56 0.56 0.44
0.6 0.30 0.29 0.30 0.29 0.29 0.23
0.5 0.14 0.13 0.14 0.13 0.14 0.11
0.4 0.06 0.05 0.06 0.05 0.06 0.05
0.3 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
0.2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
【００７９】
【表１７】
実施例１ 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
NA 0.851 0.851 0.851 0.851 0.850 0.800
α 74.06 72.13 73.64 70.15 74.33 76.38
【００８０】
【表１８】
瞳座標 実施例１ 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
1.0 3.82 3.72 3.80 3.62 3.80 2.72
0.9 2.07 2.01 2.06 1.96 2.06 1.54
0.8 1.12 1.09 1.12 1.06 1.12 0.86
0.7 0.59 0.58 0.59 0.56 0.59 0.46
0.6 0.29 0.29 0.29 0.28 0.29 0.23
0.5 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.11
0.4 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04
0.3 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01
0.2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
【００８１】
【表１９】
瞳座標 実施例１ 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
1.0 0.00 0.01 0.04 0.00 0.04 0.03
0.9 -0.01 -0.01 -0.04 0.00 -0.03 -0.03
0.8 0.00 -0.02 -0.04 0.00 -0.05 -0.04
0.7 0.01 -0.01 -0.01 0.01 -0.03 -0.02
0.6 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00
0.5 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01
0.4 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.01
0.3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
【００８２】設計データから計算された実際の波面収差
に対し、式(４)に適切な比例定数を乗じることにより得
られる波面収差の値の誤差は最大で約５％である。すな
わち、入射光の発散収束度の変化により発生する波面収
差が式(４)で示される値に比例するよう対物レンズを設
計することにより、実施例に示したものとほぼ同様の対
物レンズを得ることができ、これにより、光ディスクの
保護層の厚み誤差により発生する波面収差を良好に補正
することが可能となる。
に対し、式(４)に適切な比例定数を乗じることにより得
られる波面収差の値の誤差は最大で約５％である。すな
わち、入射光の発散収束度の変化により発生する波面収
差が式(４)で示される値に比例するよう対物レンズを設
計することにより、実施例に示したものとほぼ同様の対
物レンズを得ることができ、これにより、光ディスクの
保護層の厚み誤差により発生する波面収差を良好に補正
することが可能となる。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、設計基準状態でのコマ収差の補正状態を適切に設定
することにより、光ディスクの保護層の厚さ変化やレン
ズ厚さや屈折率誤差等に起因する球面収差の変化を、対
物レンズに入射する光束の発散収束度合いを変化させる
ことにより補正することができる。また、入射光の発散
収束度を変化させる手段を設けることにより、面形状等
の誤差に対する許容幅が広がるため、加工の難しい高Ｎ
Ａの対物レンズを単レンズで構成することができ、従来
の２枚構成の対物レンズと比較するとレンズの重量、容
積を削減し、ファインアクチュエータの負担を軽減する
と共に、十分な作動距離を確保することが可能となる。
ば、設計基準状態でのコマ収差の補正状態を適切に設定
することにより、光ディスクの保護層の厚さ変化やレン
ズ厚さや屈折率誤差等に起因する球面収差の変化を、対
物レンズに入射する光束の発散収束度合いを変化させる
ことにより補正することができる。また、入射光の発散
収束度を変化させる手段を設けることにより、面形状等
の誤差に対する許容幅が広がるため、加工の難しい高Ｎ
Ａの対物レンズを単レンズで構成することができ、従来
の２枚構成の対物レンズと比較するとレンズの重量、容
積を削減し、ファインアクチュエータの負担を軽減する
と共に、十分な作動距離を確保することが可能となる。
【図１】 実施形態にかかる光ヘッドの構成を概念的に
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】 実施例１にかかる対物レンズと光ディスクの
保護層とを示すレンズ図である。
保護層とを示すレンズ図である。
【図３】 実施例１にかかる対物レンズの設計基準状態
における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示す
グラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示す
グラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図４】 実施例１の対物レンズを利用した光学系で保
護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散収
束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球面
収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグ
ラフである。
護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散収
束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球面
収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグ
ラフである。
【図５】 実施例１の対物レンズを利用した光学系の波
面収差を示し、(Ａ)はレンズ厚が−０．０１０ｍｍ変化
した際の波面収差を示すグラフ、(Ｂ)はこれを入射光の
発散収束度を変化させて補正した際の波面収差を示すグ
ラフである。
面収差を示し、(Ａ)はレンズ厚が−０．０１０ｍｍ変化
した際の波面収差を示すグラフ、(Ｂ)はこれを入射光の
発散収束度を変化させて補正した際の波面収差を示すグ
ラフである。
【図６】 比較例の対物レンズと光ディスクの保護層と
を示すレンズ図である。
を示すレンズ図である。
【図７】 比較例の対物レンズの設計基準状態における
収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示すグラフ、
(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示すグラフ、
(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図８】 比較例の対物レンズを利用した光学系で保護
層の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した際の波面収差を示
すグラフである。
層の厚さが＋０．０３０ｍｍ変化した際の波面収差を示
すグラフである。
【図９】 比較例の対物レンズを利用した光学系で保護
層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散収束
度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球面収
差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラ
フである。
層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散収束
度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球面収
差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラ
フである。
【図１０】 実施例２にかかる対物レンズの設計基準状
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図１１】 実施例２の対物レンズを利用した光学系で
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
【図１２】 実施例３にかかる対物レンズの設計基準状
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図１３】 実施例３の対物レンズを利用した光学系で
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
【図１４】 実施例４にかかる対物レンズの設計基準状
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図１５】 実施例４の対物レンズを利用した光学系で
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
【図１６】 実施例５にかかる対物レンズの設計基準状
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図１７】 実施例５の対物レンズを利用した光学系で
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
【図１８】 実施例６にかかる対物レンズの設計基準状
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
態における収差を示し、(Ａ)は球面収差、正弦条件を示
すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示すグラフである。
【図１９】 実施例６の対物レンズを利用した光学系で
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
保護層の厚さの＋０．０３０ｍｍの変化を入射光の発散
収束度を変化させて補正した際の収差を示し、(Ａ)は球
面収差、正弦条件を示すグラフ、(Ｂ)は波面収差を示す
グラフである。
１ 半導体レーザー
２ コリメートレンズ
３ ビームスプリッター
６ コリメートレンズアクチュエータ
７ 対物レンズアクチュエータ
１０ 光ディスク
１１ 保護層
１２ 記録面
２０ 対物レンズ
２１ 第１面
２２ 第２面
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 PA01 PA17 PB01
QA01 QA06 QA07 QA12 QA14
QA32 QA34 RA05 RA12 RA13
RA42
5D119 AA11 AA22 AA43 BA01 DA01
DA05 EB02 EB03 EC04 JA43
JB01 JB02 JB06
5D789 AA11 AA22 AA43 BA01 DA01
DA05 EB02 EB03 EC04 JA43
JB01 JB02 JB06
Claims (8)
- 【請求項１】 入射光束を収束させることにより光記録
媒体の透明な保護層を介して記録面上にスポットを形成
する光ヘッド用対物レンズにおいて、 NA0.70以上の単レンズであって、入射光の発散収束度の
変化による球面収差の変化が、前記保護層の厚さの変化
による球面収差の変化とほぼ相似形であり、前記保護層
の厚さの変化により発生する球面収差を、入射光の発散
収束度の変化により補正できるようコマ収差の補正状態
が設定されていることを特徴とする光ヘッド用対物レン
ズ。 - 【請求項２】 有効開口半径ｈの６割から９割の間で正
弦条件違反量が正の極大値を持ち、それより周辺部で正
弦条件違反量が単調に減少するようコマ収差の補正状態
が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光
ヘッド用対物レンズ。 - 【請求項３】 入射光束が平行光である場合における正
弦条件違反量の極大値をSCmax、焦点距離をｆとして、
以下の条件(１)を満たすことを特徴とする請求項２に記
載の光ヘッド用対物レンズ。 ０．００１＜SCmax／ｆ＜０．０１３ …(１) - 【請求項４】 入射光の発散収束度を変化させて球面収
差を発生させるとき、有効開口の最も周辺部の波面収差
変化量をΔＷ(1.0)、波長をλ、焦点距離をｆ、結像倍
率(横倍率)をｍ、有効開口に対応するＮＡをNAmaxとし
て、以下の条件(２)を満たすことを特徴とする請求項１
に記載の光ヘッド用対物レンズ。 −０．３７ ＜ΔＷ(1.0)×λ／(ｆ×ｍ×NAmax 6)＜ −０．２５ …(２) - 【請求項５】 焦点距離をｆ、前記光記録媒体に対向す
る第２面の曲率半径をｒ2として、以下の条件(３)を満
たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
光ヘッド用対物レンズ。 ０．０５０ ＜ ｆ／ｒ2 ＜ ０．１１０ …(３) - 【請求項６】 入射光束を収束させることにより光記録
媒体の透明な保護層を介して記録面上にスポットを形成
する光ヘッド用対物レンズにおいて、NA0.70以上の単レ
ンズであって、前記対物レンズへの入射光の発散収束度
の変化により発生する波面収差が、ほぼ以下の式(４)で
表される値OPに比例するようコマ収差の補正状態が設定
されていることを特徴とする光ヘッド用対物レンズ。 OP＝(1−√(1−NA2))/n−(n−√(n2−NA2)) …(４) ただし、ＮＡは開口数、ｎは保護層の屈折率である。 - 【請求項７】 レーザー光を発する光源部と、該光源部
からのレーザー光を光記録媒体の透明な保護層を介して
記録面上にスポットを形成する請求項１〜６のいずれか
に記載の対物レンズと、該対物レンズへの入射光の発散
収束度を調整する調整手段とを備えることを特徴とする
光ヘッド。 - 【請求項８】 前記光源部は、発散光を発する半導体レ
ーザーと、該半導体レーザーから発した光束をほぼ平行
光にするコリメートレンズとを備え、前記調整手段は、
前記半導体レーザーと前記コリメートレンズとの間隔を
調整することを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001271452A JP2003085806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド |
| US10/235,643 US6819504B2 (en) | 2001-09-07 | 2002-09-06 | High NA objective lens for optical pick-up |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001271452A JP2003085806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003085806A true JP2003085806A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=19096957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001271452A Withdrawn JP2003085806A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6819504B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003085806A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004021065A1 (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-11 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 |
| JP2009187644A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Yutaka Suenaga | 記録再生用対物レンズ |
| WO2010004858A1 (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-14 | コニカミノルタオプト株式会社 | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| JP2010238276A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Konica Minolta Opto Inc | 光ピックアップ装置及び対物レンズユニット |
| WO2011052469A1 (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-05 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光ピックアップ装置 |
| WO2011065276A1 (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-03 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| US8018816B2 (en) | 2008-11-04 | 2011-09-13 | Hoya Corporation | Objective lens and optical information recording/reproducing apparatus |
| US8089705B2 (en) | 2007-04-23 | 2012-01-03 | Hoya Corporation | Objective lens for optical pick-up |
| CN107314890A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-03 | 成都优博创通信技术股份有限公司 | 光束准直度检测组件及检测方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003337281A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Minolta Co Ltd | 光ピックアップ用の対物レンズ |
| JP4723164B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2011-07-13 | Ｈｏｙａ株式会社 | 光情報記録再生装置用対物レンズ |
| US7209428B2 (en) * | 2003-06-05 | 2007-04-24 | Pentax Corporation | Optical system of optical pick-up |
| US20060028935A1 (en) * | 2004-08-03 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical pickup device, optical disk apparatus, and light-receiving unit |
| JPWO2006090653A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2008-07-24 | 松下電器産業株式会社 | 光ピックアップ装置、それに用いる対物光学系 |
| TW200834570A (en) | 2007-01-29 | 2008-08-16 | Pentax Corp | Objective lens for optical pick-up |
| JP4989302B2 (ja) * | 2007-05-10 | 2012-08-01 | Ｈｏｙａ株式会社 | 光ピックアップ光学系組付方法 |
| JP2010027183A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Hoya Corp | 光情報記録再生装置用対物レンズ、および光情報記録再生装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US15939A (en) * | 1856-10-21 | Balance and fasteneb for window-sash | ||
| US5754513A (en) | 1995-04-28 | 1998-05-19 | Konica Corporation | Information pick-up apparatus and optical disk apparatus |
| JP4010040B2 (ja) | 1997-12-25 | 2007-11-21 | ソニー株式会社 | 光学ヘッド並びに記録及び／又は再生装置 |
| JP2000131603A (ja) | 1998-10-22 | 2000-05-12 | Sony Corp | 光学ヘッド及び記録再生装置 |
| TW504582B (en) | 1999-09-01 | 2002-10-01 | Konishiroku Photo Ind | Objective lens for pickup and light pickup apparatus |
| US20010015939A1 (en) | 2000-02-08 | 2001-08-23 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Objective lens for optical pick-up |
-
2001
- 2001-09-07 JP JP2001271452A patent/JP2003085806A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-09-06 US US10/235,643 patent/US6819504B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7920456B2 (en) | 2002-08-28 | 2011-04-05 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Objective lens for optical pickup device, optical pickup device and optical information recording/reproducing apparatus |
| US7606136B2 (en) | 2002-08-28 | 2009-10-20 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Object lens for optical pickup device, optical pickup device and optical information recording/reproducing device |
| WO2004021065A1 (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-11 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 |
| US8089705B2 (en) | 2007-04-23 | 2012-01-03 | Hoya Corporation | Objective lens for optical pick-up |
| JP2009187644A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Yutaka Suenaga | 記録再生用対物レンズ |
| JPWO2010004858A1 (ja) * | 2008-07-10 | 2011-12-22 | コニカミノルタオプト株式会社 | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| WO2010004858A1 (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-14 | コニカミノルタオプト株式会社 | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| US8018816B2 (en) | 2008-11-04 | 2011-09-13 | Hoya Corporation | Objective lens and optical information recording/reproducing apparatus |
| JP2010238276A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Konica Minolta Opto Inc | 光ピックアップ装置及び対物レンズユニット |
| WO2011052469A1 (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-05 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光ピックアップ装置 |
| WO2011065276A1 (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-03 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光ピックアップ装置用の対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| US20120269051A1 (en) * | 2009-11-30 | 2012-10-25 | Tohru Kimura | Objective Lens for Optical Pickup Device and Optical Pickup Device |
| CN107314890A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-03 | 成都优博创通信技术股份有限公司 | 光束准直度检测组件及检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030156334A1 (en) | 2003-08-21 |
| US6819504B2 (en) | 2004-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4494686B2 (ja) | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド | |
| JP2003085806A (ja) | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド | |
| KR19990088635A (ko) | 광헤드용대물렌즈 | |
| US7995290B2 (en) | Objective lens, optical pickup device, and optical recording/reproducing apparatus | |
| JP2008084490A (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光ディスク装置 | |
| JP2002333575A (ja) | 対物レンズ、集光光学系、光ピックアップ装置、及び記録・再生装置 | |
| JP2902435B2 (ja) | 光情報記録再生装置用対物レンズ系 | |
| JP5300308B2 (ja) | 光ピックアップ用対物レンズ | |
| US20020097661A1 (en) | Objective lens for optical disk | |
| US8018816B2 (en) | Objective lens and optical information recording/reproducing apparatus | |
| JPH09185836A (ja) | 光情報記録媒体の記録再生用光学系 | |
| JP2003156681A (ja) | 光ヘッドの光学系および光ヘッド用対物レンズ | |
| JP3108695B2 (ja) | 光情報記録再生装置の光学系 | |
| JP2003114380A (ja) | 光ヘッド用対物レンズおよびこれを用いた光ヘッド | |
| US20040150892A1 (en) | Optical system of optical pick-up | |
| JPH0823626B2 (ja) | 光ディスク用対物レンズ | |
| JP2003015031A (ja) | 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
| JP2009301696A (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置、光記録・再生装置 | |
| JP2003084196A (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 | |
| JP2010281847A (ja) | 対物レンズ | |
| US20070242590A1 (en) | Optical system for optical disc drive | |
| JPS6254212A (ja) | 非球面単レンズ | |
| JP4384549B2 (ja) | 光ディスク用光学系 | |
| JP2004247034A (ja) | 光ピックアップ光学系 | |
| JP4240769B2 (ja) | 光ピックアップレンズ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051013 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051227 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060227 |