JP2003232995A - 光ピックアップレンズ - Google Patents
光ピックアップレンズInfo
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Abstract
が可能な、光ピックアップレンズを提供する。 【解決手段】光源側から順に、第1面が光源側に凸面で
あり、第2面が像面側に凹面である単レンズであって、
レンズ媒質は均質であり、少なくとも1面に非球面を有
し、以下の条件式を満足する構成とする。 −15.0<θ1−θ2<35.0 0.59<(n−1)sinθ1<0.87 但し、θ1は第1面有効径最周辺に入射する光線(最外
光線)が第1面と成す角、θ2は第2面有効径最周辺か
ら射出する光線(最外光線)が第2面と成す角、nは単
レンズ使用波長における屈折率である。
Description
ンズに関するものであり、更に詳しくは、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:nume
rical aperture)の大きい光ピックアップレンズに関す
るものである。
ンズにおいては、様々な手段を用いることにより、高性
能化が図られている。例えば、特開平4−63312号
公報に記載されている如く、光源側に凸である平凸レン
ズと、同じく光源側に凸であるメニスカスレンズと、両
凸レンズとを備え、光源側の凸面を非球面とし、屈折率
分布型の媒質を用いたものが開示されている。
載されている如く、両凸レンズを備え、両面を非球面と
したものが開示されている。また、特開平9−3112
71号公報に記載されている如く、両凸レンズ又は光源
側に凸のメニスカスレンズを備え、両面非球面及び回折
面を用いたものが開示されている。
に記載されている如く、光源側に凸の平凸レンズを備
え、凸面を非球面とし、非球面の係数が30次まである
ものが開示されている。また、特開2001−3246
73号公報に記載されている如く、両凸レンズ又は光源
側に凸のメニスカスレンズを備え、両面を非球面とした
ものが開示されている。
開平4−63312号公報に記載されているような構成
では、屈折率分布型のレンズが製造困難であるととも
に、コスト高である。また、上記特開平4−16351
0号公報に記載されているような構成では、両凸レンズ
が形状的に軸外性能を確保しようとするとワーキングデ
ィスタンス(WD)を確保しにくいものとなっている。
そのため、WDを確保しようとすると、レンズ焦点距離
を長くする必要が生じ、一方で高NA化しようとする
と、レンズ径が増大してしまう。従って、小型化する上
で問題になるとともに、光ピックアップのヘッドに搭載
する際に、重量も問題となる。
に記載されているような構成では、回折レンズが製造困
難であるとともに、コスト高である。また、上記特開2
001−297471号公報に記載されているような構
成では、レンズの第2面が平面であるため、設計の自由
度が少なくなり、軸外性能の確保が困難となる。
公報に記載されているような構成では、メニスカスレン
ズを備えた実施例については、屈折率と分散の高い硝材
を用いており、現実的なガラスが存在しない。また一般
に、高屈折率で高分散のガラスは、青色光の波長域での
分光透過率が低くなる。このため、青色光の波長域で用
いるには望ましくない。また、両凸レンズを備えた実施
例については、この両凸レンズが形状的に軸外性能を確
保しようとするとワーキングディスタンス(WD)を確
保しにくいものとなっている。そのため、WDを確保し
ようとすると、レンズ焦点距離を長くする必要が生じ、
一方で高NA化しようとすると、レンズ径が増大してし
まう。従って、小型化する上で問題になるとともに、光
ピックアップのヘッドに搭載する際に、重量も問題とな
る。
製造の容易さを保ちつつ高性能を達成することが可能
な、光ピックアップレンズを提供することを目的とす
る。
に、本発明では、光源側から順に、第1面が光源側に凸
面であり、第2面が像面側に凹面である単レンズであっ
て、レンズ媒質は均質であり、少なくとも1面に非球面
を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする。 −15.0<θ1−θ2<35.0 0.59<(n−1)sinθ1<0.87 但し、 θ1:第1面有効径最周辺に入射する光線(最外光線)
が第1面と成す角 θ2:第2面有効径最周辺から射出する光線(最外光
線)が第2面と成す角 n:単レンズ使用波長における屈折率 である。
ることを特徴とする。
の条件式 0.05<αmax−αmin<1.5 を満足し、或いは前記第2面が非球面であって、以下の
条件式 0.005<αmax−αmin<0.5 を満足することを特徴とする。但し、 α(h)≡dz(h)/dh−h/r/{1−(1+
k)・(h/r)2}1/2 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…) であり、 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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:h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 f:対物レンズの焦点距離 である。
とする。 0.6<r1/f<0.95 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。
とする。 0.8<(r2+r1)/(r2−r1)<5.0 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 r2:単レンズの像側面の曲率半径 である。
て説明する。本発明において、対物レンズは、少なくと
も第1面が非球面であることが望ましい。このことは、
高NA光ピックアップレンズにおいて、高性能を達成す
るための条件となる。特に、小型のレンズで高NAを達
成する場合、第1面の曲率半径が小さくなり、ここで発
生する収差を抑えるために、第1面を非球面とする必要
がある。
ことが望ましい。 −15.0<θ1−θ2<35.0 (1) 但し、 θ1:第1面有効径最周辺に入射する光線(最外光線)
が第1面と成す角 θ2:第2面有効径最周辺から射出する光線(最外光
線)が第2面と成す角 である。
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)の下限値以下或いは上限値以上とな
ると、軸外特性が悪化し、偏心に対する感度が厳しくな
るので望ましくない。
が望ましい。 0.59<(n−1)sinθ1<0.87 (2) 但し、 n:単レンズ使用波長における屈折率 θ1:第1面有効径最周辺に入射する光線(最外光線)
が第1面と成す角 である。
ズにおいて、製造の容易さを保ちつつ高性能を達成する
ための条件を規定している。条件式(2)の下限値以下
となると、高NAの確保が困難となり、望ましくない。
一方、上限値以上となると、θ1が極端に大きくなっ
て、レンズの製造が困難となるか、或いは屈折率が実用
的な光学ガラスが存在しなくなるので望ましくない。
が望ましい。 0.6<r1/f<0.95 (3) 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。
クフォーカスを確保するために望ましい条件を規定して
いる。条件式(3)の上限値以上になると、ワーキング
ディスタンスの確保が困難になるので望ましくない。一
方、条件式(3)の下限値以下になると、曲率半径が小
さくなりすぎて、高NA化を図った場合にレンズ周辺で
レンズの局所傾きがきつくなってしまい、製造が困難と
なる。つまり、一般にこの種のレンズはモールドにより
作成されるが、そのモールド金型の製造が困難となるの
で望ましくない。
が望ましい。 1.0<r2/f<100 (4) 但し、 r2:単レンズの像側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。
クフォーカスを確保するために望ましい条件を規定して
いる。条件式(4)の下限値以下になると、レンズ曲率
半径が小さくなりすぎて、レンズコバ部分と記録媒体の
間隔が短くなってしまい、結局レンズが媒質に衝突しや
すくなってしまう。また、高次収差の補正も困難になっ
てしまうので望ましくない。一方、条件式(4)の上限
値以上になると、ワーキングディスタンスの確保が困難
になり、レンズが媒質に衝突しやすくなってしまうので
望ましくない。
が望ましい。 0.5<t1/f<1.75 (5) 但し、 t1:単レンズの心厚 f:単レンズの焦点距離 である。
クフォーカスを確保し、且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(5)の上限値以
上になると、ワーキングディスタンスの確保が困難にな
るとともに、レンズ重量も大きくなってしまい、望まし
くない。一方、条件式(5)の下限値以下になると、レ
ンズコバ部分の厚み確保が困難となるので望ましくな
い。
が望ましい。 0.05<WD/f<0.7 (6) 但し、 WD:ワーキングディスタンス f:単レンズの焦点距離 である。
クフォーカスを確保し、且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(6)の上限値以
上になると、軸外での収差性能確保が困難になり、レン
ズ径も大きくなってしまうので望ましくない。一方、条
件式(6)の下限値以下になると、ワーキングディスタ
ンスが短すぎて、レンズと媒体が衝突しやすくなってし
まうので望ましくない。
が望ましい。 0.8<(r2+r1)/(r2−r1)<5.0 (7) 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 r2:単レンズの像側面の曲率半径 である。
ンズにおいて、高性能を達成するための条件を規定して
おり、特に球面収差補正のための条件式となっている。
条件式(7)の下限値以下或いは上限値以上となると、
球面収差3次範囲での倒れが大きくなり、高次による補
正で収差がうねってしまう傾向となるので、高NA化が
困難となり、望ましくない。
式(8a)を満足することが望ましい。 0.05<αmax−αmin<1.5 (8a) ここで、 α(h)≡dz(h)/dh−h/r/{1−(1+
k)・(h/r)2}1/2 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…)
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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:h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 f:対物レンズの焦点距離 である。
の条件式(8b)を満足することが望ましい。 0.005<αmax−αmin<0.5 (8b) 但し、式中の符号は式(8a)のものと同じ意味であ
る。
ピックアップレンズにおいて、高性能を達成するための
条件を規定している。条件式(8a)或いは(8b)の
上限値以上となると、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。一方、条件式(8a)或いは(8b)の下
限値以下となると、非球面による収差補正効果が小さく
なる。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。
式(9a)を満足することが望ましい。 0.01<Δ(hmax)/f<0.2 (9a) ここで、 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…)
から光軸に沿った方向の距離Z(h)と、「r−{r2
−(1+k)h2}1/2」で表さ れる基準
2次曲面の面頂点から光軸に沿った方向の距離の差 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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:hのi次の非球面係数 f:対物レンズの焦点距離 である。
の条件式(9b)を満足することが望ましい。 −0.05<Δ(hmax)/f<0.15 (9b) 但し、式中の符号は式(9a)のものと同じ意味であ
る。
ピックアップレンズにおいて、高性能を達成するための
条件を規定している。条件式(8a)或いは(8b)
の、それぞれ上限値以上或いは下限値以下となると、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。
満足していることが望ましい。 1.6<n<1.95 (10) 但し、 n:使用波長における屈折率 である。
つつ青色波長に応用するための条件である。条件式(1
0)の下限値以下になると、レンズ曲率半径が小さくな
ってしまい、製造が困難となるので望ましくない。一
方、条件式(10)の上限値以上になると、実用的な光
学ガラスが存在しなくなることに加えて、一般的に屈折
率の高いガラスは青色付近の波長域で透過率が低下し、
青色領域への応用展開がしにくくなってしまうので望ま
しくない。
レンズの第1〜第18の実施形態にそれぞれ対応するレ
ンズ構成図である。各図の左側が物体側(光源側)、右
側が像側(記録面側)である。レンズ構成図中の面si(i
=1,2,3,...)は、光源側から数えてi番目の面、*印が
付された面siは非球面である。なお、Xは光軸、Dは絞
り、G1は光ピックアップレンズ、PLは記録媒体であ
るプレート(通常は光ディスク)である。
レンズの構成を、コンストラクションデータ、収差図等
を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例1
〜18は、前述した第1〜第18の実施形態にそれぞれ
対応しており、各実施形態を表す光学構成図(図1〜図
18)は、対応する実施例の光学構成をそれぞれ示して
いる。そして、表1から表35までの、奇数番号を付し
た表は、各実施例のコンストラクションデータを示して
おり、表2から表36までの、偶数番号を付した表は、
各実施例の非球面データを示している。各実施例のコン
ストラクションデータにおいては、光源側から数えてi
番目(i=1,2,3,...)の面のデータを示している。また、
各実施例中、*印が付された面は、非球面で構成された
面であることを示している。
にそれぞれ対応する波面収差図であり、横軸にレンズの
全開口域の範囲をとり、縦軸に波面収差量をとってい
る。また、各図(a)はタンジェンシャル面、(b)は
サジタル面での収差量をそれぞれ示している。ここでは
一般に、いわゆるマレシャルの限界値70mλ以下であ
れば良いので、各実施例共、十分な性能が得られている
ことが分かる。
における条件式の値を示す。
の構成を有する発明が含まれている。 (1)光源側から順に、第1面が光源側に凸面であり、
第2面が像面側に凹面である単レンズであって、レンズ
媒質は均質であり、少なくとも1面に非球面を有し、以
下の条件式を満足することを特徴とする光ピックアップ
レンズ。 −15.0<θ1−θ2<35.0 0.59<(n−1)sinθ1<0.87 但し、θ1:第1面有効径最周辺に入射する光線(最外
光線)が第1面と成す角 θ2:第2面有効径最周辺から射出する光線(最外光
線)が第2面と成す角 n:単レンズ使用波長における屈折率 である。 (2)少なくとも前記第1面が非球面であることを特徴
とする前記(1)に記載の光ピックアップレンズ。 (3)前記第1面が非球面であって、以下の条件式 0.05<αmax−αmin<1.5 を満足し、或いは前記第2面が非球面であって、以下の
条件式 0.005<αmax−αmin<0.5 を満足することを特徴とする前記(1)に記載の光ピッ
クアップレンズ。但し、 α(h)≡dz(h)/dh−h/r/{1−(1+
k)・(h/r)2}1/2 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…) であり、 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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:h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 f:対物レンズの焦点距離 である。 (4)以下の条件式を満足することを特徴とする前記
(1)に記載の光ピックアップレンズ。 0.6<r1/f<0.95 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。 (5)以下の条件式を満足することを特徴とする前記
(1)に記載の光ピックアップレンズ。 0.8<(r2+r1)/(r2−r1)<5.0 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 r2:単レンズの像側面の曲率半径 である。 (6)以下の条件式を満足することを特徴とする前記
(1)に記載の光ピックアップレンズ。 1.0<r2/f<100 但し、 r2:単レンズの像側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。 (7)以下の条件式を満足することを特徴とする前記
(1)に記載の光ピックアップレンズ。 0.5<t1/f<1.75 但し、 t1:単レンズの心厚 f:単レンズの焦点距離 である。 (8)以下の条件式を満足することを特徴とする前記
(1)に記載の光ピックアップレンズ。 0.05<WD/f<0.7 但し、 WD:ワーキングディスタンス f:単レンズの焦点距離 である。 (9)前記第1面が非球面であって、以下の条件式 0.01<Δ(hmax)/f<0.2 を満足し、或いは前記第2面が非球面であって、以下の
条件式 −0.05<Δ(hmax)/f<0.15 を満足することを特徴とする前記(1)に記載の光ピッ
クアップレンズ。但し、 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…) であり、 Δ(h):光軸からの高さhにおける、非球面の面頂点
から光軸に沿った方向の距離Z(h)と、「r−{r2
−(1+k)h2}1/2」で表さ れる基準
2次曲面の面頂点から光軸に沿った方向の距離の差 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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:hのi次の非球面係数 f:対物レンズの焦点距離 である。 (10)単レンズの屈折率nが以下の範囲を満足するこ
とを特徴とする前記(1)に記載の光ピックアップレン
ズ。 1.6<n<1.95 但し、 n:使用波長における屈折率である。
製造の容易さを保ちつつ高性能を達成することが可能
な、光ピックアップレンズを提供することができる。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
施形態に対応するレンズ構成図。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源側から順に、第1面が光源側に凸面
であり、第2面が像面側に凹面である単レンズであっ
て、レンズ媒質は均質であり、少なくとも1面に非球面
を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする光ピ
ックアップレンズ。 −15.0<θ1−θ2<35.0 0.59<(n−1)sinθ1<0.87 但し、 θ1:第1面有効径最周辺に入射する光線(最外光線)
が第1面と成す角 θ2:第2面有効径最周辺から射出する光線(最外光
線)が第2面と成す角 n:単レンズ使用波長における屈折率 である。 - 【請求項2】 少なくとも前記第1面が非球面であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップレン
ズ。 - 【請求項3】 前記第1面が非球面であって、以下の条
件式 0.05<αmax−αmin<1.5 を満足し、或いは前記第2面が非球面であって、以下の
条件式 0.005<αmax−αmin<0.5 を満足することを特徴とする請求項1に記載の光ピック
アップレンズ。但し、 α(h)≡dz(h)/dh−h/r/{1−(1+
k)・(h/r)2}1/2 Z(h)=r−{r2−(1+k)h2}1/2+(A4・
H4+A6・H6+A8・H8+…) であり、 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) r:非球面の近軸曲率半径 k:コーニック係数 Ai:h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 f:対物レンズの焦点距離 である。 - 【請求項4】 以下の条件式を満足することを特徴とす
る請求項1に記載の光ピックアップレンズ。 0.6<r1/f<0.95 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 f:単レンズの焦点距離 である。 - 【請求項5】 以下の条件式を満足することを特徴とす
る請求項1に記載の光ピックアップレンズ。 0.8<(r2+r1)/(r2−r1)<5.0 但し、 r1:単レンズの光源側面の曲率半径 r2:単レンズの像側面の曲率半径 である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035398A JP2003232995A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 光ピックアップレンズ |
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---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003232995A true JP2003232995A (ja) | 2003-08-22 |
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ID=27777595
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8089705B2 (en) | 2007-04-23 | 2012-01-03 | Hoya Corporation | Objective lens for optical pick-up |
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035398A patent/JP2003232995A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8089705B2 (en) | 2007-04-23 | 2012-01-03 | Hoya Corporation | Objective lens for optical pick-up |
KR101249317B1 (ko) * | 2007-04-23 | 2013-04-01 | 호야 가부시키가이샤 | 광 픽업용 대물렌즈 |
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