JP2004251924A - Beam expander and optical head using the same - Google Patents
Beam expander and optical head using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004251924A JP2004251924A JP2003038889A JP2003038889A JP2004251924A JP 2004251924 A JP2004251924 A JP 2004251924A JP 2003038889 A JP2003038889 A JP 2003038889A JP 2003038889 A JP2003038889 A JP 2003038889A JP 2004251924 A JP2004251924 A JP 2004251924A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- lens group
- beam expander
- light
- group
- 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- Withdrawn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
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DVD、コンピューター用の光記録装置などの光ヘッドに用いられるビームエクスパンダー及び光ヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光記憶メディアの大容量化に伴い、光ヘッド用光源の短波長化と対物レンズの高NA化が進んでいる。しかしNAが高くなるほど、光ディスクの基材厚みの変化による球面収差の変化が顕著になってくる。例えば波長がDVDに用いられている650nmであり、対物レンズのNAが0.6の場合には、基材厚みの変化が10μmに対して約10mλの球面収差が発生する。これに対して波長が次世代の光ディスクに用いられる400nmであり、対物レンズのNAが0.85の場合には、基材厚みの変化が10μmに対して約100mλとなり、DVDに対して約10倍の球面収差が発生する。
【0003】
そのため、光源の短波長化に伴い、光ヘッドとしては球面収差を補正する手段が必要となる。下記特許文献1には、凹レンズと凸レンズを組み合わせたアフォーカルビームエクスパンダーを2枚構成の対物レンズの直前に挿入し、一方のレンズを光軸方向に移動することで球面収差を補正することが提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−131603号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学系の構成をより簡素化するためには、対物レンズを単レンズで構成することが考えられるが、単レンズで構成するためには屈折率の高い硝材を使う必要があり、結果として分散の大きい硝材を使わざるを得ない。
【0006】
また、400nm程度の短波長領域では、650nm付近に比較してレンズ材料の分散が非常に大きく、わずかな波長の違いにより屈折率が大きく変化する。そのため、単レンズの対物レンズを用いて、さらに使用波長の短波長化を実現しようとすると、色収差が非常に大きくなる。
【0007】
記録型の光ディスクでは光源である半導体レーザの記録時のパワーと再生時のパワーが大きく異なり、記録と再生の切り替え時に波長が変化する。その際、光学系に色収差があると、フォーカス制御が効く帯域よりはるかに速い速度で焦点位置変動が生じるため、情報が正しく書き込めなかったり、読み取りができないなどの問題が生じる。
【0008】
この色収差を防ぐためには一般に分散の異なる材料による凹レンズと凸レンズの張り合わせレンズが知られている。しかし大きな色収差を補正するためには、接合面をできるだけ小さな曲率半径にする必要があり、結果として収差が大きくなってしまう。
【0009】
また、前記のような光学系全体の球面収差を補正するためには、ビームエクスパンダーのレンズのうち、少なくとも一方のレンズを光軸方向に移動しなくてはならない。この場合、移動時にレンズが光軸に対して傾くと大きな収差を発生するという問題があった。
【0010】
また、凹レンズ群、又は凸レンズ群に大きな球面収差が残存していると、各レンズ群の性能をそれぞれ単独で確認する上で大きな障害となった。
【0011】
また、光ヘッドの光源として半導体レーザを用いた場合、光の利用効率を上げるため多くの光量を取り込もうとすると、対物レンズ周縁での光強度が低下しスポットが絞れず、逆に周縁での光強度を上げようとすると、取り込み効率が下がるという問題があった。
【0012】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するものであり、短波長域において、高NAの対物レンズで発生する大きな色収差を補正しつつ、対物レンズ焦点で発生する球面収差の補正を行うことができるビームエクスパンダー及びこれを用いた光ヘッドを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第1のビームエクスパンダーは、使用波長域が390nm以上420nm以下であり、光源側から順に、負パワーの第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群とが配置されており、
前記第1レンズ群及び第2レンズ群は、それぞれ凸レンズと凹レンズとの2枚のレンズを張り合わせた張り合わせレンズであり、
前記第1レンズ群及び第2レンズ群のうち、少なくとも一方のレンズ群は光軸方向に可動し、
第1レンズ群の凹レンズのアッベ数をν11、凸レンズのアッベ数をν12、第2レンズ群の凸レンズのアッベ数をν21、凹レンズのアッベ数をν22、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2とすると、
10≦|ν11−ν12|
10≦|ν21−ν22|
1.0<−f2/f1≦2.0
の関係を満足することを特徴とする。
【0014】
次に、本発明の第2のビームエクスパンダーは、光源側から順に、負パワーの第1レンズ群と、正パワーの第2レンズ群とが配置されており、前記第1レンズ群側から平行光が入射し、第2レンズ群を通って再び平行光に変換されるビームエクスパンダーであって、
前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群のうち、少なくとも一方のレンズ群は光軸方向に可動し、
前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群のうち、一方のレンズ群は正弦条件が補正不足であり、他方のレンズ群は正弦条件が補正されていることを特徴とする。
【0015】
本発明の光ヘッド装置は、前記本発明のビームエクスパンダーのいずれかを含む光ヘッド装置であって、
光源と、前記光源に対する色消し手段と、前記光源に対する光束を広げる手段と、前記光源から出射された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する集光手段と、前記光ディスクの情報記録面で変調された光束を分離する光束分離手段と、前記光ディスクの情報記録面で変調された光束を受光する受光手段とを備え、
前記色消し手段及び前記光束を広げる手段が、前記ビームエクスパンダーであることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の第1のビームエクスパンダーは、2群4枚のビームエクスパンダーにより、短波長域において、高NAの対物レンズで発生する大きな色収差を補正しつつ、張り合わせレンズ間距離を可変することにより、対物レンズ焦点で発生する球面収差の補正を行うことができる。
【0017】
本発明の第2のビームエクスパンダーは、光学系における球面収差をビームエクスパンダー間の間隔を可変することで補正し、かつ半導体レーザのビーム強度を均一に近づけることができる。さらに球面収差を補正するためにレンズを光軸方向に移動する際に、正弦条件を補正した方のレンズを移動させることで、移動時に生じるレンズの位置誤差、例えば傾きなどによって生じる収差の発生を低く抑えることができる。
【0018】
前記本発明の第1のビームエクスパンダーにおいては、前記ビームエクスパンダーの出射光側に用いる対物レンズが、単レンズで構成され、前記対物レンズのアッベ数をνob、使用波長域における前記対物レンズの屈折率をnob、前記対物レンズ開口数をNAとすると、
40≦νob≦60
1.5≦nob≦2.0
0.8≦NA
の関係を満足することが好ましい。
【0019】
また、前記第1レンズ群及び第2レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも1面は非球面であり、前記第1レンズ群単体、及び前記第2レンズ群単体のそれぞれで球面収差が補正されていることが好ましい。この構成によれば、光学系全体として球面収差が補正されているだけでなく、各レンズ群単独で収差測定できるので、性能の確認が容易となる。
【0020】
また、前記第1レンズ群及び第2レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも1面は非球面であり、前記第1レンズ群単体、及び前記第2レンズ群単体のそれぞれで球面収差が補正されており、かつ正弦条件が補正されていることが好ましい。この構成によれば、評価が容易になることに加え、傾き公差に強くなる
また、前記第1レンズ群の色収差補正量(μm/nm)をCA10、前記第2レンズ群20の色収差補正量(μm/nm)をCA20とすると、
CA10≦−10
CA20≦−10
の関係を満足することが好ましい。
【0021】
また、前記第1群レンズ又は前記第2群レンズの光軸方向の移動距離(mm)をΔL、前記第2群レンズから出射する光束の出射角度(度)をθ1とすると、
−2.0≦ΔL≦2.0
−1≦θ1≦1
の関係を満足することが好ましい。
【0022】
前記本発明の第2のビームエクスパンダーにおいては、前記第1レンズ群単体、及び前記第2レンズ群単体のそれぞれで球面収差が補正されていることが好ましい。この構成によれば、光学系全体として球面収差が補正されているだけでなく、各レンズ群単独で収差測定できるので、性能の確認が容易となる。
【0023】
また、前記正弦条件が補正不足であるレンズ群の最大光線高さにおける正弦条件違反量(mm)をSCとすると、
−0.1≦SC≦−0.02
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、半導体レーザのビーム強度の均一化が図れるとともに、レンズを位置決め精度が厳しくなり過ぎず組立てが容易になる。
【0024】
また、前記第1のレンズ群は、両面非球面の単レンズであることが好ましい。この構成によれば、球面収差をほぼ完全に補正したまま、所定の正弦条件補正が可能となる。
【0025】
また、前記第2レンズ群は、正のパワーのレンズと負のパワーのレンズとの2枚のレンズの張り合わせレンズであり、
前記正のパワーを持つレンズのアッベ数が50以上、前記負のパワーを持つレンズのアッベ数が35以下であり、
張り合わせ面が球面であり、前記張り合わせ面以外の他の面のうち、少なくとも1面が非球面であることが好ましい。この構成によれば、最小のレンズ枚数で色収差補正をし、かつ第2レンズ群単独では色収差補正過剰でありながら対物レンズなどを含む光学系全体での色収差補正が可能となる。また張り合わせ面を球面とすることで張り合わせ時の芯出しが容易となり、張り合わせ面以外を非球面とすることで第2レンズ群単独での球面収差補正が容易となる。
【0026】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0027】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るビームエクスパンダーの構成図を示している。光源(図示せず)側から順に、負パワーの第1レンズ群10と、正パワーの第2レンズ群20とが配置されている。第1レンズ群10は、凹レンズである第1レンズ1と凸レンズである第2レンズ2との2枚で構成されており、これらを張り合わせた張り合わせレンズである。
【0028】
第2レンズ群20は、凸レンズである第3レンズ3と凹レンズである第4レンズ4との2枚で構成されており、これらを張り合わせた張り合わせレンズである。より具体的には、第1レンズ1のr2面と第2レンズ2のr3面とが接着剤で接着されており、第3レンズ3のr6面と第4レンズ4のr7面とが接着剤で接着されている。本実施の形態は、第1レンズ群10、第2レンズ群20をそれぞれ前記のような張り合わせレンズとすることにより、色収差を補正するようにしている。
【0029】
平行光束5は、第1レンズ1の光源側の面であるr1面から入射し、r2面、第2レンズ2のr3面、及びr4面を透過して発散光束6を出射する。この出射光は、第3レンズ3のr5面から入射し、r6面、第4レンズ4のr7面を通過した後、対物レンズ(図示せず)側である第4レンズ4のr8面から平行光束7を出射する。
【0030】
第1レンズ群10は光軸方向(矢印a方向)に移動できる。第2レンズ群20側に近づくように移動すると、平行光束7は発散光束となって対物レンズに入射し球面収差が発生する。逆に対物レンズと反対側に移動すると、平行光束7は収束光となって対物レンズに入射し、第2レンズ群20側に近づけた場合とは逆の球面収差を発生する。このことにより、光ディスクの基材厚みが変化したことによって生じる球面収差を補正することができる。
【0031】
ここで、アッベ数の差が大きいほど色補正の大きい張り合わせレンズができ、かつレンズのパワーを小さくできるのでレンズを製造し易くなる。このため、本実施の形態に係るビームエクスパンダーは、以下の式(1)、(2)の関係を満足している。アッベ数の差が10より小さいと、色補正量が足りず、またレンズのパワーを大きくしなければならず製造困難なレンズになる。
【0032】
また、以下の式(3)の関係を満足している。ビームエクスパンダーの倍率が2を超えると色収差が大きくなってしまうが、ビームを拡大させると光学系的に有利であるので、ビームエクスパンダーの倍率は1より大きいことが好ましい。
【0033】
式(1) 10≦|ν11−ν12|
式(2) 10≦|ν21−ν22|
式(3) 1.0<−f2/f1≦2.0
だだし、各符号の意味は以下の通りであり、これは以下の表1、2についても同じである。
【0034】
ν11:第1レンズ1(凹レンズ)のアッベ数
ν12:第2レンズ2(凸レンズ)のアッベ数
ν21:第3レンズ3(凸レンズ)のアッベ数
ν22:第4レンズ4(凹レンズ)のアッベ数
f1:第1レンズ群10レンズの焦点距離
f2:第2レンズ群20レンズの焦点距離
本実施の形態は、前記のような構成を備えたことにより、波長シフトの際に、対物レンズの焦点で発生する色収差補正と、張り合わせレンズ間距離を可変することにより対物レンズ焦点で発生する球面収差補正との両方を行うことができる。
【0035】
この場合、波長シフトの際の色収差を効果的に保ちつつ、球面収差補正のためレンズを光軸方向に動かす距離を小さくすることができる。すなわち、より少ないレンズ移動量でより大きい球面収差補正量を持つことができる構成となっている。光学システム上の可動部の可動距離は、小さいほど光ヘッドとして小型化に有利であり、移動の際に発生する収差も小さくてすむため、生産上も有利である。
【0036】
なお、球面収差とは、光学系各構成要素から発生する球面収差と光ディスクの基材厚変化に対する球面収差を示す。
【0037】
また、本実施の形態は、2群4枚のビームエクスパンダーにより、使用波長域が390nm以上420nm以下の短波長域において、高NAの対物レンズで発生する大きな色収差を補正するというものである。このため、出射光側に用いる対物レンズは、以下の式(4)〜(6)の条件を満足する単レンズであることが好ましい。
【0038】
式(4) 40≦νob≦60
式(5) 1.5≦nob≦2.0
式(6) 0.8≦NA
だだし、各符号の意味は以下の通りである。
【0039】
νob:対物レンズのアッベ数
nob:使用波長域における対物レンズの屈折率
NA:対物レンズ開口数
本実施の形態では、第1レンズ群10、第2レンズ群20は、それぞれ分散の異なる凸レンズと凹レンズとの張り合わせレンズとすることにより、色収差を補正するようにしているが、色収差の補正量は以下の式(7)、(8)の条件を満足することが好ましい。式(7)、(8)を満足することにより、製造し易くなり、かつ対物レンズの焦点において十分な色補正が可能となる。
【0040】
式(7) CA10≦−10
式(8) CA20≦−10
ただし、CA10(μm/nm)は、第1レンズ群10の色収差補正量、CA20(μm/nm)は、第2レンズ群20の色収差補正量である。
【0041】
また、本実施の形態においては、下記の式(9)、(10)の関係を満足すれば小型化に有利である。また、ダイナミックレンジを小さくすることで、製造誤差も抑えられる。
【0042】
式(9)−2.0≦ΔL≦2.0
式(10)−1≦θ1≦1
ただし、ΔLは第1レンズ群10の光軸方向の移動距離(mm)、θ1(度)は第2群レンズ20から出射する光束の出射角度(光軸とのなす角度)である。
【0043】
また、各レンズ面r1〜r8の少なくとも1面に非球面を入れることにより、張り合わせレンズ単体で球面収差が補正されているようにすれば、光学系全体として球面収差が補正されているだけでなく、各レンズ群単独で収差測定できるので、性能の確認が容易となる。さらに、第1レンズ群10単体、第2レンズ群20単体で、それぞれ正弦条件を満たすようにすれば、傾き公差に強くなる。
【0044】
次に、本実施の形態に係るビームエクスパンダーの実施例の数値を以下の表1に示す。
【0045】
【表1】
【0046】
表1中、曲率半径(mm)を示したri(i=1〜8)面は、図1に示した各面であり、Wは使用波長(設計波長)、W2はシフト波長(光源のパワー変化による波長シフト時の波長)、Dは出射側の平行光束の直径である。屈折率については下記の通りである。
【0047】
n11:第1レンズ1の使用波長(W)に対する屈折率
n12:第2レンズ2の使用波長(W)に対する屈折率
n21:第3レンズ3の使用波長(W)に対する屈折率
n22:第4レンズ4の使用波長(W)に対する屈折率
n´11:第1レンズ1のシフト波長(W2)に対する屈折率
n´12:第2レンズ2のシフト波長(W2)に対する屈折率
n´21:第3レンズ3のシフト波長(W2)に対する屈折率
n´22:第4レンズ4のシフト波長(W2)に対する屈折率
表2に本実施例の諸数値、及び測定結果を以下の表2に示す。
【0048】
【表2】
【0049】
表2中、d1〜d4は各レンズのレンズ厚(mm)であり、その位置は図1に示している。L1(mm)は図1に示したレンズ間隔(第2レンズ2と第3レンズ3との間の空気間隔)であり、L2(mm)はL1と同じ位置の空気間隔であり、レンズ移動後の空気間隔である。
【0050】
また、θ1、θ2、CA1、CA2は下記の通りである。
【0051】
θ1:出射角度(度)
θ2:レンズ移動時の出射角度(度)
CA1:色収差補正量(μm/nm)
CA2:レンズ移動時の色収差補正量(μm/nm)
また、本実施例では、第4面であるr4面(レンズ2の対物レンズ側)、及び第8面であるr8面(レンズ4の対物レンズ側)を非球面としており、各係数、定数の値を以下の表3に示す。
【0052】
【表3】
【0053】
表3中、A4、A6、A8、A10は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数であり、CCは非球面の円錐定数である。
【0054】
また、式(4)、(5)、及び(6)の各式に対応する値は、νob=45.6、nob=1.75512、NA=0.85とした。
【0055】
図2は、本実施例の第1レンズ群10の収差図であり、図2(a)は球面収差を、図2(b)は正弦条件違反量を示している。図3は、本実施例の第2レンズ群20の収差図を示しており、図3(a)は球面収差を、図3(b)は正弦条件違反量を示している。
【0056】
図2(a)から分るように、第1群レンズの球面収差はほぼ良好に補正されており、図2(b)から分るように、正弦条件も良好に補正されている。また、図3(a)から分るように、第2レンズ群の球面収差はほぼ良好に補正されており、図3(b)から分るように、正弦条件も良好に補正されている。
【0057】
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係るビームエクスパンダーの構成図を示している。光源(図示せず)側から順に、負パワーの第1レンズ群10aと、正パワーの第2レンズ群20aとが配置されている。第1レンズ群10aは、凹レンズである第1レンズ1aの1枚構成である。第2レンズ群20aは、凸レンズである第2レンズ2aと、凹レンズである第3レンズ3aとの2枚構成であり、これらを張り合わせた張り合わせレンズである。
【0058】
平行光である入射光線8は第1レンズ1aに入射し、さらに第2レンズ群20aを通って平行光9となる。第2レンズ群20aは、光軸方向(矢印a方向)に移動できる。第1レンズ1aに近づくように移動すると、平行光束9は発散光束となって対物レンズに入射し球面収差が発生する。逆に対物レンズ側に移動すると、平行光束9は収束光となって対物レンズに入射し、第1レンズ1aに近づけた場合とは逆の球面収差を発生する。このことにより、光ディスクの基材厚みが変化したことによって生じる球面収差を補正することができる。
【0059】
また、本実施の形態では、第1レンズ群10aと第2レンズ群20aとがともにレンズ群単体で球面収差が補正されている。このため、光学系全体として球面収差が補正されているだけでなく、各レンズ群単独で収差測定できるので、性能の確認が容易となる。
【0060】
さらに、本実施の形態では、第1レンズ群10a及び第2レンズ群20aのうち、一方のレンズ群は正弦条件が補正不足であり、他方のレンズ群は正弦条件が補正されている。例えば、第1レンズ1aの正弦条件が大きく補正不足になっている場合、入射側の平行光8を光軸に平行に等間隔に分割した時、出射側ではその間隔が等間隔ではなく、光軸付近では間隔が粗になり、光軸から離れるに従って間隔が密になる。
【0061】
ここで、半導体レーザを光源とした場合、その強度分布はほぼガウス分布となっているため、光軸から離れるに従って強度が低くなる。したがって光量をなるべく多く取り込もうとすると、光軸近傍と最周縁とでは光の強度が大きく異なることになり、スポットを十分に絞れない現象が生じる。
【0062】
本実施の形態では、前記のように光軸付近の光は密度が粗になるため、その強度が下がり、逆に周縁の光は密度が上がるので強度を上げることができる。すなわち半導体レーザからの取り込み効率を上げたまま、光強度を均一な方向へ近づけることができ、結果として良く絞られたスポットを形成することができる。
【0063】
さらに、球面収差を補正するためにレンズを光軸方向に移動する際に、正弦条件を補正した方のレンズ群(レンズ群20a)を移動させることで、移動時に生じるレンズの位置誤差、例えば傾きなどによって生じる収差の発生を低く抑えることができる。
【0064】
正弦条件が補正不足であるレンズ群の最大光線高さにおける正弦条件違反量(mm)をSCとすると、下記の式(11)の関係を満足することが好ましい。
【0065】
式(11) −0.1≦SC≦−0.02
式(11)の関係を満足することにより、半導体レーザのビーム強度の均一化が図れるとともに、レンズを位置決め精度が厳しくなり過ぎず組立てが容易になる。すなわち、SCが−0.02より大きいと(SCの絶対値が0.02より小さいと)、光強度を均一に近づける作用が小さくなり過ぎてしまい、逆に−0.1より小さいと(SCの絶対値が0.1より大きいと)レンズの傾きに対して敏感になり過ぎるため、光学系としての位置決めが困難となる。
【0066】
また、第1レンズ群10aを、図4に示したように、単レンズであるレンズ1aで構成し、これを両面非球面とすることにより、球面収差をほぼ完全に補正したまま、前記式(11)の関係を満足するような正弦条件補正が可能となる。
【0067】
また、第2レンズ群20aは、凸レンズ(レンズ2a)と凹レンズ(レンズ3a)との張り合わせレンズであり、凸レンズのアッベ数を50以上、凹レンズのアッベ数を35以下とすることにより、色収差を過剰補正としている。
【0068】
このことにより、最小のレンズ枚数で色収差補正し、かつ第2レンズ群20a単独では色収差補正過剰でありながら、対物レンズなどを含む光学系全体での色収差補正が可能となる。すなわち、できるだけシンプルな構成が好ましい対物レンズの色収差を適正に補正することができる。
【0069】
アッベ数の範囲が前記範囲より外れると、色収差が補正不足となるか、張り合わせ面の曲率半径が小さくなり過ぎて、製造が困難になる。
【0070】
また、張り合わせ面(r4面、r5面)が球面であり、張り合わせ面以外の他の面のうち、少なくとも1面が非球面であることが好ましい。張り合わせ面を球面とすることで張り合わせ時の芯出しが容易となり、張り合わせ面以外を非球面とすることで第2レンズ群20a単独での球面収差補正が容易となる。
【0071】
次に、本実施の形態に係るビームエクスパンダーの実施例の数値を以下の表4に示す。
【0072】
【表4】
【0073】
表4中、曲率半径(mm)を示したri(i=1〜6)面は、図4に示した各面であり、Wは使用波長(設計波長)、Dは出射側の平行光束の直径である。また、空気間隔部の屈折率は1.0である。
【0074】
以下の表5に、レンズ厚およびレンズ間隔を示す。
【0075】
【表5】
【0076】
表5中、d1、d3、d4は各レンズのレンズ厚(mm)であり、その位置は図4に示している。d2は、図4に示したレンズ間隔(第12レンズ1aと第2レンズ2aとの間の空気間隔)である。
【0077】
本実施例では、非球面を採用しており、非球面形状は、以下の(数1)で与えられる。
【0078】
【数1】
【0079】
ただし、各符号の意味は以下の通りであり、j=1,2である。
【0080】
X:光軸からの高さがhの非球面上の点の非球面頂点の接平面からの距離
h:光軸からの高さ
Cj:対物レンズの第j面の非球面頂点の曲率(Cj=1/Rj)
Kj:対物レンズの第j面の円錐定数
Aj,n:対物レンズの第j面のn次の非球面係数
本実施例における非球面の係数を以下の表6に示す。
【0081】
【表6】
【0082】
図5に、本実施例の第1レンズ1aの収差図を示している。図5(a)は球面収差を、図5(b)は正弦条件違反量を示している。図6に、第2レンズ群20aの収差図を示している。図6(a)は球面収差を、図6(b)は正弦条件違反量を示す。
【0083】
第1レンズ1aは、図5(a)に示したように、球面収差は良好に補正されているが、図5(b)に示したように、正弦条件は大きく補正不足になっており、最大光線高さでの正弦条件違反量は約−0.04mmである。
【0084】
第2レンズ群20aは、図6(a)に示したように、球面収差は良好に補正されており、図6(b)に示したように、正弦条件もほぼ良好に補正されている。
【0085】
第2レンズ群20aの後方にNA0.85、焦点距離2mmの光ディスク用対物レンズを置いた場合、ビームエクスパンダー間の間隔を±1.7mm移動させると±250mλの球面収差を補正することができた。これはNA0.85の場合、光ディスクの基材厚みにして約±0.25mmの厚み変化を補正できることになる。
【0086】
ここで、レンズを光軸方向に移動させるときに、完全に光軸を保つことは困難である。本実施例では、出射側平行ビーム9の波面収差は1.2mλと非常に小さく抑えられている。しかしながら、第1レンズ1aが0.1度傾いたときの波面収差は、28.6mλとなる。一方、第2レンズ群20aが同じく0.1度傾いたときの波面収差は、3.0mλとなり、ほとんど変化しない。
【0087】
すなわち第2レンズ群20aの正弦条件が補正されているために、レンズの位置誤差に対して許容度が非常に大きくなっているのが分かる。
【0088】
(実施の形態3)
図7は、実施の形態3に係る光ヘッドの構成図を示している。本図の構成は、実施の形態1に係るビームエクスパンダーを備えており、第1レンズ群25と第2レンズ群26とで、ビームエクスパンダーを構成している。光源である半導体レーザ22から出射した光束は、ビームスプリッター23を透過し、コリメートレンズ24により略平行光となる。
【0089】
ビームエクスパンダーの第1レンズ第25と第2レンズ群26とによって、そのビーム径が拡げられ対物レンズ27により、光ディスク28の情報媒体面28a上に集光される。集光スポットは情報媒体面28aに形成された反射率の異なるピットで反射する。情報媒体面28aで反射されたレーザ光は、対物レンズ27、第2レンズ群26、第1レンズ第25、及びコリメートレンズ24を透過しする。その後、ビームスプリッター23で反射し、検出レンズ29で屈折して受光素子30上に集光される。受光素子30の電気信号により、情報媒体面28aで変調された光量変化を検出し、データを読み取る。
【0090】
ここで、ビームエクスパンダーの第1レンズ群25は光軸方向(矢印a方向)に可動になるように設置されており、受光素子30の検出値と第1レンズ群25との移動とを連動させて、光ディスク28の基板厚みや他の光ヘッド光学系の球面収差を補正する。また半導体レーザ22の波長が変動した場合でもビームエクスパンダー色収差補正効果により、対物レンズ27のフォーカス位置の移動量が許容範囲内になるように補正されている。また、第2レンズ群26のレンズは、正弦条件が十分に補正されているため移動時に発生するレンズの傾きに対しても収差がほとんど発生しない。
【0091】
なお、図7は実施の形態1に係るビームエクスパンダーを備えた例であるが、実施の形態2に係るビームエクスパンダーを備えた構成としてもよい。この場合は、半導体レーザ22の取り込み効率を上げるためにコリメートレンズ24の焦点距離を短くしても対物レンズ27の周縁における光強度の低下が防止できる。
【0092】
また、図7のコリメートレンズ24は、例えば非球面単レンズとしてもよいが、複数枚の組合せレンズにし、かつビームエクスパンダーの第1レンズ群の機能を同時に持たせるようにしてもよい。
【0093】
また、実施の形態1、3において、光軸方向に移動させるレンズ群が第1レンズ群である例で説明したが、移動させるレンズ群は、正弦条件を満たしかつレンズの大きさが小さいレンズ群であることが好ましい。このようなレンズ群は、重量が軽く、可動機構の負担が小さくなるからである。
【0094】
また、前記各実施の形態における張り合わせレンズは、張り合わせずにレンズ間に空気間隔があるようにしてもよく、この場合でも同様の効果を持つ。
【0095】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第1のビームエクスパンダーによれば、2群4枚のビームエクスパンダーにより、短波長域において、高NAの対物レンズで発生する大きな色収差を補正しつつ、張り合わせレンズ間距離を可変することにより対物レンズ焦点で発生する球面収差補正を行うことができる。
【0096】
また、本発明の第2のビームエクスパンダーによれば、光学系における球面収差をビームエクスパンダー間の間隔を可変することで補正し、かつ半導体レーザのビーム強度を均一な方向に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るビームエキスパンダーの構成図
【図2】本発明の実施の形態1に係る第1レンズ群の収差図
【図3】本発明の実施の形態1に係る第2レンズ群の収差図
【図4】本発明の実施の形態2に係るビームエキスパンダーの構成図
【図5】本発明の実施の形態2に係る第1レンズの収差図
【図6】本発明の実施の形態2に係る第2レンズ群の収差図
【図7】本発明の実施の形態3に係る光ヘッドの構成図
【符号の説明】
1,1a 第1レンズ
2,2a 第2レンズ
3,3a 第3レンズ
4 第4レンズ
5,8入射光束
6 発散光束
7、9 出射光束
10,10a 第1レンズ群
20,20a 第2レンズ群[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam expander and an optical head device used for an optical head such as a DVD and an optical recording device for a computer.
[0002]
[Prior art]
With the increase in capacity of optical storage media, shorter wavelength light sources for optical heads and higher NA of objective lenses have been developed. However, as the NA becomes higher, the change of the spherical aberration due to the change of the base material thickness of the optical disk becomes more remarkable. For example, when the wavelength is 650 nm used for DVD and the NA of the objective lens is 0.6, a spherical aberration of about 10 mλ is generated for a change of the substrate thickness of 10 μm. On the other hand, when the wavelength is 400 nm used for the next-generation optical disc and the NA of the objective lens is 0.85, the change in the base material thickness is about 100 mλ for 10 μm and about 10 mλ for DVD. Double spherical aberration occurs.
[0003]
Therefore, as the wavelength of the light source becomes shorter, a means for correcting spherical aberration is required as an optical head. Patent Document 1 below discloses that an afocal beam expander combining a concave lens and a convex lens is inserted immediately before an objective lens having two lenses, and one lens is moved in the optical axis direction to correct spherical aberration. Proposed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-131603 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to further simplify the configuration of the optical system, it is conceivable to configure the objective lens with a single lens, but in order to configure the objective lens with a single lens, it is necessary to use a glass material having a high refractive index. I have to use glass material with large dispersion.
[0006]
Further, in a short wavelength region of about 400 nm, the dispersion of the lens material is very large as compared with the vicinity of 650 nm, and the refractive index changes significantly due to a slight difference in wavelength. For this reason, if an attempt is made to further shorten the wavelength used by using a single-lens objective lens, chromatic aberration will become extremely large.
[0007]
In a recordable optical disk, the power at the time of recording and the power at the time of reproduction of the semiconductor laser, which is a light source, are greatly different, and the wavelength changes at the time of switching between recording and reproduction. At this time, if there is chromatic aberration in the optical system, the focal position fluctuates at a speed much faster than the band in which the focus control is effective, so that problems such as incorrect writing and reading of information occur.
[0008]
In order to prevent this chromatic aberration, a cemented lens of a concave lens and a convex lens made of materials having different dispersions is generally known. However, in order to correct large chromatic aberration, it is necessary to make the joining surface as small as possible in radius of curvature, resulting in large aberration.
[0009]
Further, in order to correct the spherical aberration of the entire optical system as described above, at least one of the lenses of the beam expander must be moved in the optical axis direction. In this case, if the lens is tilted with respect to the optical axis during the movement, there is a problem that a large aberration occurs.
[0010]
Further, if a large spherical aberration remains in the concave lens unit or the convex lens unit, it becomes a great obstacle to confirm the performance of each lens unit independently.
[0011]
Also, when a semiconductor laser is used as the light source of the optical head, when trying to capture a large amount of light in order to increase the light use efficiency, the light intensity at the periphery of the objective lens decreases and the spot cannot be narrowed, and conversely the light at the periphery There was a problem in that if the strength was to be increased, the loading efficiency would decrease.
[0012]
The present invention solves the conventional problems as described above, and corrects spherical aberration generated at the objective lens focal point while correcting large chromatic aberration generated at a high NA objective lens in a short wavelength range. It is an object of the present invention to provide a beam expander that can perform the operation and an optical head using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first beam expander of the present invention has a wavelength range of 390 nm to 420 nm, and a first lens group of negative power and a second lens of positive power in order from the light source side. And a group are arranged,
The first lens group and the second lens group are cemented lenses in which two lenses, a convex lens and a concave lens, are cemented, respectively.
At least one of the first lens group and the second lens group is movable in the optical axis direction,
The Abbe number of the concave lens of the first lens group is ν11, the Abbe number of the convex lens is ν12, the Abbe number of the convex lens of the second lens group is ν21, the Abbe number of the concave lens is ν22, the focal length of the first lens group is f1, and the second is If the focal length of the lens group is f2,
10 ≦ | ν11−ν12 |
10 ≦ | ν21−ν22 |
1.0 <−f2 / f1 ≦ 2.0
Is satisfied.
[0014]
Next, in the second beam expander of the present invention, a first lens group having a negative power and a second lens group having a positive power are arranged in this order from the light source side, and are arranged in parallel from the first lens group side. A beam expander into which light is incident and which is converted into parallel light again through the second lens group,
At least one of the first lens group and the second lens group is movable in the optical axis direction,
Among the first lens group and the second lens group, one of the lens groups is insufficiently corrected for the sine condition, and the other lens group is corrected for the sine condition.
[0015]
An optical head device of the present invention is an optical head device including any of the beam expanders of the present invention,
A light source, achromatizing means for the light source, means for expanding a light beam for the light source, light condensing means for condensing a light beam emitted from the light source on an information recording surface of the optical disk, and an information recording surface of the optical disk. A light beam separating unit that separates a modulated light beam, and a light receiving unit that receives a light beam that is modulated on an information recording surface of the optical disc,
The means for achromatizing and the means for expanding the light beam are the beam expanders.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The first beam expander of the present invention uses a two-group, four-beam expander to correct the large chromatic aberration generated by the high-NA objective lens in the short wavelength range and change the distance between the bonding lenses. In addition, it is possible to correct spherical aberration generated at the focus of the objective lens.
[0017]
The second beam expander of the present invention can correct spherical aberration in the optical system by changing the interval between the beam expanders, and can make the beam intensity of the semiconductor laser nearly uniform. Further, when the lens is moved in the optical axis direction to correct the spherical aberration, the lens whose sine condition is corrected is moved, so that the position error of the lens caused at the time of movement, for example, the occurrence of the aberration caused by the inclination or the like is reduced. It can be kept low.
[0018]
In the first beam expander of the present invention, the objective lens used on the emission light side of the beam expander is formed of a single lens, the Abbe number of the objective lens is νob, and the Assuming that the refractive index is nob and the numerical aperture of the objective lens is NA,
40 ≦ νob ≦ 60
1.5 ≦ nob ≦ 2.0
0.8 ≦ NA
Is preferably satisfied.
[0019]
Further, at least one surface of the lenses constituting the first lens group and the second lens group is aspherical, and spherical aberration is corrected by each of the first lens group alone and the second lens group alone. Is preferred. According to this configuration, not only the spherical aberration is corrected in the entire optical system, but also the aberration can be measured by each lens group alone, so that the performance can be easily confirmed.
[0020]
Further, at least one surface of the lenses constituting the first lens group and the second lens group is aspherical, and spherical aberration is corrected by each of the first lens group alone and the second lens group alone. And the sine condition is preferably corrected. According to this configuration, the evaluation becomes easy, and the inclination tolerance becomes strong.
When the chromatic aberration correction amount (μm / nm) of the first lens group is CA10 and the chromatic aberration correction amount (μm / nm) of the
CA10 ≦ −10
CA20 ≦ −10
Is preferably satisfied.
[0021]
Further, assuming that a moving distance (mm) of the first group lens or the second group lens in the optical axis direction (mm) is ΔL and an emission angle (degree) of a light beam emitted from the second group lens is θ1,
−2.0 ≦ ΔL ≦ 2.0
-1 ≦ θ1 ≦ 1
Is preferably satisfied.
[0022]
In the second beam expander of the present invention, it is preferable that spherical aberration is corrected in each of the first lens group alone and the second lens group alone. According to this configuration, not only the spherical aberration is corrected in the entire optical system, but also the aberration can be measured by each lens group alone, so that the performance can be easily confirmed.
[0023]
Further, when the sine condition violation amount (mm) at the maximum ray height of the lens group whose sine condition is undercorrected is SC,
−0.1 ≦ SC ≦ −0.02
Is preferably satisfied. According to this configuration, the beam intensity of the semiconductor laser can be made uniform, and the positioning accuracy of the lens does not become too strict, thereby facilitating assembly.
[0024]
Further, it is preferable that the first lens group is a single lens having both surfaces aspherical. According to this configuration, a predetermined sine condition can be corrected while spherical aberration is almost completely corrected.
[0025]
Further, the second lens group is a cemented lens of two lenses of a positive power lens and a negative power lens,
Abbe number of the lens having the positive power is 50 or more, Abbe number of the lens having the negative power is 35 or less,
Preferably, the bonding surface is a spherical surface, and at least one of the surfaces other than the bonding surface is an aspheric surface. According to this configuration, the chromatic aberration can be corrected with the minimum number of lenses, and the chromatic aberration can be corrected in the entire optical system including the objective lens while the second lens group alone is overcorrecting the chromatic aberration. In addition, centering during bonding is facilitated by making the bonding surface spherical, and spherical aberration correction is facilitated by the second lens unit alone by making the surface other than the bonding surface aspheric.
[0026]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of the beam expander according to Embodiment 1 of the present invention. A
[0028]
The
[0029]
The parallel light beam 5 enters from the r1 surface, which is the light source side surface of the first lens 1, passes through the r2 surface, the r3 surface, and the r4 surface of the
[0030]
The
[0031]
Here, as the Abbe number difference is larger, a laminated lens with larger color correction can be formed, and the power of the lens can be reduced, so that the lens can be easily manufactured. For this reason, the beam expander according to the present embodiment satisfies the following equations (1) and (2). If the Abbe number difference is smaller than 10, the amount of color correction is insufficient, and the power of the lens must be increased, resulting in a lens that is difficult to manufacture.
[0032]
Further, the relationship of the following expression (3) is satisfied. When the magnification of the beam expander exceeds 2, the chromatic aberration increases. However, it is preferable for the magnification of the beam expander to be larger than 1 because expanding the beam is advantageous for an optical system.
[0033]
Equation (1) 10 ≦ | ν11−ν12 |
Equation (2) 10 ≦ | ν21−ν22 |
Formula (3) 1.0 <−f2 / f1 ≦ 2.0
However, the meaning of each code is as follows, and the same applies to Tables 1 and 2 below.
[0034]
ν11: Abbe number of the first lens 1 (concave lens)
ν12: Abbe number of the second lens 2 (convex lens)
ν21: Abbe number of the third lens 3 (convex lens)
ν22: Abbe number of the fourth lens 4 (concave lens)
f1: focal length of 10 lenses in the first lens group
f2: focal length of the
In the present embodiment, the chromatic aberration correction that occurs at the focal point of the objective lens at the time of wavelength shift and the spherical surface that occurs at the focal point of the objective lens by changing the distance between the bonding lenses are provided by providing the above-described configuration. Both aberration correction can be performed.
[0035]
In this case, the distance that the lens is moved in the optical axis direction for correcting spherical aberration can be reduced while effectively maintaining chromatic aberration during wavelength shift. That is, the configuration is such that a larger spherical aberration correction amount can be obtained with a smaller lens movement amount. The smaller the movable distance of the movable part on the optical system is, the smaller the optical head is, and the smaller the aberration that occurs when moving the optical head, the more advantageous the production is.
[0036]
Here, the spherical aberration indicates a spherical aberration generated from each component of the optical system and a spherical aberration with respect to a change in the base material thickness of the optical disc.
[0037]
In the present embodiment, large chromatic aberration generated by an objective lens with a high NA is corrected in a short wavelength range of 390 nm to 420 nm using a beam expander of two groups and four beams. For this reason, it is preferable that the objective lens used on the emission light side is a single lens that satisfies the following equations (4) to (6).
[0038]
Formula (4): 40 ≦ νob ≦ 60
Formula (5) 1.5 ≦ nob ≦ 2.0
Formula (6) 0.8 ≦ NA
However, the meaning of each code is as follows.
[0039]
νob: Abbe number of objective lens
nob: refractive index of the objective lens in the used wavelength range
NA: Objective lens numerical aperture
In the present embodiment, the
[0040]
Formula (7) CA10 ≦ −10
Formula (8) CA20 ≦ −10
Here, CA10 (μm / nm) is the chromatic aberration correction amount of the
[0041]
Further, in the present embodiment, it is advantageous for miniaturization if the relationship of the following expressions (9) and (10) is satisfied. Also, by reducing the dynamic range, manufacturing errors can be suppressed.
[0042]
Formula (9) -2.0 ≦ ΔL ≦ 2.0
Formula (10) -1 ≦ θ1 ≦ 1
Here, ΔL is a moving distance (mm) of the
[0043]
In addition, if at least one of the lens surfaces r1 to r8 is provided with an aspheric surface so that the spherical aberration is corrected by the cemented lens alone, not only the spherical aberration is corrected as a whole optical system, but also Since the aberration can be measured by each lens group alone, it is easy to confirm the performance. Further, if the
[0044]
Next, Table 1 below shows numerical values of examples of the beam expander according to the present embodiment.
[0045]
[Table 1]
[0046]
In Table 1, the ri (i = 1 to 8) planes showing the radius of curvature (mm) are the respective planes shown in FIG. 1, W is the operating wavelength (design wavelength), and W2 is the shift wavelength (power of the light source). D) is the diameter of the parallel light beam on the emission side. The refractive index is as follows.
[0047]
n11: refractive index of the first lens 1 with respect to the used wavelength (W)
n12: Refractive index for the working wavelength (W) of the
n21: Refractive index for the working wavelength (W) of the third lens 3
n22: refractive index of the fourth lens 4 with respect to the used wavelength (W)
n′11: refractive index of the first lens 1 with respect to the shift wavelength (W2)
n′12: Refractive index for the shift wavelength (W2) of the
n'21: Refractive index of third lens 3 with respect to shift wavelength (W2)
n'22: refractive index of the fourth lens 4 with respect to the shift wavelength (W2)
Table 2 shows various numerical values and measurement results of this example in Table 2 below.
[0048]
[Table 2]
[0049]
In Table 2, d1 to d4 are the lens thickness (mm) of each lens, and their positions are shown in FIG. L1 (mm) is the lens interval (the air interval between the
[0050]
Further, θ1, θ2, CA1, CA2 are as follows.
[0051]
θ1: Outgoing angle (degree)
θ2: Outgoing angle (degree) during lens movement
CA1: chromatic aberration correction amount (μm / nm)
CA2: chromatic aberration correction amount during lens movement (μm / nm)
In the present embodiment, the r4 surface (the objective lens side of the lens 2) as the fourth surface and the r8 surface (the objective lens side of the lens 4) as the eighth surface are aspherical surfaces. The values are shown in Table 3 below.
[0052]
[Table 3]
[0053]
In Table 3, A4, A6, A8, and A10 are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively, and CC is an aspherical conical constant.
[0054]
The values corresponding to the expressions (4), (5), and (6) were νob = 45.6, nob = 1.75512, and NA = 0.85.
[0055]
2A and 2B are aberration diagrams of the
[0056]
As can be seen from FIG. 2A, the spherical aberration of the first lens unit has been corrected almost satisfactorily, and as can be seen from FIG. 2B, the sine condition has also been corrected well. Further, as can be seen from FIG. 3A, the spherical aberration of the second lens group has been corrected almost satisfactorily, and as can be seen from FIG. 3B, the sine condition has also been well corrected.
[0057]
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a configuration diagram of the beam expander according to the second embodiment. A
[0058]
The
[0059]
Further, in the present embodiment, the spherical aberration of both the
[0060]
Further, in the present embodiment, of the
[0061]
Here, when a semiconductor laser is used as a light source, its intensity distribution is substantially Gaussian distribution, and thus the intensity decreases as the distance from the optical axis increases. Therefore, when trying to capture as much light as possible, the light intensity greatly differs between the vicinity of the optical axis and the outermost periphery, and a phenomenon occurs in which the spot cannot be sufficiently focused.
[0062]
In the present embodiment, as described above, light near the optical axis has a low density, so that its intensity decreases, and conversely, light at the peripheral edge increases, so that its intensity can be increased. That is, the light intensity can be made closer to a uniform direction while the efficiency of taking in light from the semiconductor laser is increased, and as a result, a well-focused spot can be formed.
[0063]
Further, when the lens group is moved in the optical axis direction to correct the spherical aberration, the lens group (the
[0064]
Assuming that the sine condition violation amount (mm) at the maximum ray height of the lens group whose sine condition is undercorrected is SC, it is preferable to satisfy the relationship of the following expression (11).
[0065]
Formula (11): −0.1 ≦ SC ≦ −0.02
By satisfying the relationship of the expression (11), the beam intensity of the semiconductor laser can be made uniform, and the positioning accuracy of the lens is not too severe, so that the assembly becomes easy. That is, when SC is larger than -0.02 (when the absolute value of SC is smaller than 0.02), the effect of making the light intensity close to uniform becomes too small, and when SC is smaller than -0.1 (SC). (When the absolute value is larger than 0.1), the lens is too sensitive to the tilt of the lens, and positioning as an optical system becomes difficult.
[0066]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0067]
The
[0068]
As a result, chromatic aberration can be corrected with the minimum number of lenses, and chromatic aberration can be corrected in the entire optical system including the objective lens while the
[0069]
If the Abbe number is out of the above range, the chromatic aberration will be insufficiently corrected, or the radius of curvature of the bonding surface will be too small, making the production difficult.
[0070]
In addition, it is preferable that the bonding surfaces (the r4 surface and the r5 surface) are spherical, and at least one of the surfaces other than the bonding surface is an aspheric surface. The centering at the time of bonding is facilitated by making the bonding surface spherical, and the spherical aberration correction by the
[0071]
Next, Table 4 below shows numerical values of examples of the beam expander according to the present embodiment.
[0072]
[Table 4]
[0073]
In Table 4, ri (i = 1 to 6) planes showing the radius of curvature (mm) are the respective planes shown in FIG. 4, W is the working wavelength (design wavelength), and D is the parallel light flux on the emission side. Is the diameter. The refractive index of the air gap is 1.0.
[0074]
Table 5 below shows the lens thickness and the lens interval.
[0075]
[Table 5]
[0076]
In Table 5, d1, d3, and d4 are the lens thickness (mm) of each lens, and the positions are shown in FIG. d2 is the lens interval (the air interval between the twelfth lens 1a and the
[0077]
In this embodiment, an aspherical surface is employed, and the aspherical shape is given by the following (Equation 1).
[0078]
(Equation 1)
[0079]
However, the meaning of each code is as follows, and j = 1, 2.
[0080]
X: distance from the tangent plane of the aspherical vertex of a point on the aspherical surface having a height h from the optical axis
h: Height from optical axis
Cj: curvature of the aspherical vertex of the j-th surface of the objective lens (Cj = 1 / Rj)
Kj: conical constant of the j-th surface of the objective lens
Aj, n: n-th aspherical coefficient of the j-th surface of the objective lens
Table 6 below shows the coefficients of the aspheric surface in this embodiment.
[0081]
[Table 6]
[0082]
FIG. 5 shows an aberration diagram of the first lens 1a of the present embodiment. FIG. 5A shows the spherical aberration, and FIG. 5B shows the sine condition violation amount. FIG. 6 shows an aberration diagram of the
[0083]
In the first lens 1a, as shown in FIG. 5A, the spherical aberration is satisfactorily corrected, but as shown in FIG. 5B, the sine condition is largely undercorrected. The amount of violation of the sine condition at the maximum ray height is about -0.04 mm.
[0084]
In the
[0085]
When an objective lens for an optical disk having a NA of 0.85 and a focal length of 2 mm is placed behind the
[0086]
Here, it is difficult to completely maintain the optical axis when moving the lens in the optical axis direction. In this embodiment, the wavefront aberration of the exit side parallel beam 9 is suppressed to a very small value of 1.2 mλ. However, the wavefront aberration when the first lens 1a is inclined by 0.1 degrees is 28.6 mλ. On the other hand, the wavefront aberration when the
[0087]
That is, since the sine condition of the
[0088]
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows a configuration diagram of the optical head according to the third embodiment. The configuration in the figure includes the beam expander according to Embodiment 1, and the
[0089]
The beam diameter is expanded by the
[0090]
Here, the
[0091]
Although FIG. 7 illustrates an example including the beam expander according to the first embodiment, a configuration including the beam expander according to the second embodiment may be employed. In this case, even if the focal length of the
[0092]
Further, the
[0093]
Further, in the first and third embodiments, an example has been described in which the lens group to be moved in the optical axis direction is the first lens group, but the lens group to be moved satisfies the sine condition and has a small lens size. It is preferable that This is because such a lens group is light in weight and reduces the load on the movable mechanism.
[0094]
Further, the laminated lenses in each of the above embodiments may have an air gap between the lenses without being laminated, and in this case, the same effect is obtained.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the first beam expander of the present invention, the two-group four-beam expander corrects the large chromatic aberration generated by the high-NA objective lens in the short wavelength range, and combines the laminated lens. The spherical aberration generated at the focal point of the objective lens can be corrected by changing the distance.
[0096]
Further, according to the second beam expander of the present invention, the spherical aberration in the optical system can be corrected by changing the interval between the beam expanders, and the beam intensity of the semiconductor laser can be made closer to a uniform direction. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a beam expander according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an aberration diagram of a first lens group according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an aberration diagram of a second lens unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a beam expander according to
FIG. 5 is an aberration diagram of a first lens according to
FIG. 6 is an aberration diagram of a second lens unit according to
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical head according to Embodiment 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,1a First lens
2,2a Second lens
3,3a Third lens
4 Fourth lens
5.8 incident light flux
6 divergent luminous flux
7, 9 Outgoing light flux
10, 10a First lens group
20, 20a Second lens group
Claims (12)
前記第1レンズ群及び第2レンズ群は、それぞれ凸レンズと凹レンズとの2枚のレンズを張り合わせた張り合わせレンズであり、
前記第1レンズ群及び第2レンズ群のうち、少なくとも一方のレンズ群は光軸方向に可動し、
第1レンズ群の凹レンズのアッベ数をν11、凸レンズのアッベ数をν12、第2レンズ群の凸レンズのアッベ数をν21、凹レンズのアッベ数をν22、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2とすると、
10≦|ν11−ν12|
10≦|ν21−ν22|
1.0<−f2/f1≦2.0
の関係を満足することを特徴とするビームエクスパンダー。The wavelength range of use is 390 nm or more and 420 nm or less, and a first lens group of negative power and a second lens group of positive power are arranged in order from the light source side,
The first lens group and the second lens group are cemented lenses in which two lenses, a convex lens and a concave lens, are cemented, respectively.
At least one of the first lens group and the second lens group is movable in the optical axis direction,
The Abbe number of the concave lens of the first lens group is ν11, the Abbe number of the convex lens is ν12, the Abbe number of the convex lens of the second lens group is ν21, the Abbe number of the concave lens is ν22, the focal length of the first lens group is f1, and the second is If the focal length of the lens group is f2,
10 ≦ | ν11−ν12 |
10 ≦ | ν21−ν22 |
1.0 <−f2 / f1 ≦ 2.0
A beam expander characterized by satisfying the above relationship.
40≦νob≦60
1.5≦nob≦2.0
0.8≦NA
の関係を満足する請求項1に記載のビームエクスパンダーThe objective lens used on the outgoing light side of the beam expander is a single lens, the Abbe number of the objective lens is νob, the refractive index of the objective lens in a used wavelength region is nob, and the numerical aperture of the objective lens is NA. Then
40 ≦ νob ≦ 60
1.5 ≦ nob ≦ 2.0
0.8 ≦ NA
The beam expander according to claim 1, which satisfies the following relationship:
CA10≦−10
CA20≦−10
の関係を満足する請求項1から4のいずれかに記載のビームエクスパンダー。If the chromatic aberration correction amount (μm / nm) of the first lens group is CA10 and the chromatic aberration correction amount (μm / nm) of the second lens group 20 is CA20,
CA10 ≦ −10
CA20 ≦ −10
The beam expander according to any one of claims 1 to 4, which satisfies the following relationship.
−2.0≦ΔL≦2.0
−1≦θ1≦1
の関係を満足する請求項1から5のいずれかに記載のビームエクスパンダー。Assuming that a moving distance (mm) of the first group lens or the second group lens in the optical axis direction (mm) is ΔL, and an emission angle (degree) of a light beam emitted from the second group lens is θ1,
−2.0 ≦ ΔL ≦ 2.0
-1 ≦ θ1 ≦ 1
The beam expander according to any one of claims 1 to 5, which satisfies the following relationship.
前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群のうち、少なくとも一方のレンズ群は光軸方向に可動し、
前記第1レンズ群及び前記第2レンズ群のうち、一方のレンズ群は正弦条件が補正不足であり、他方のレンズ群は正弦条件が補正されていることを特徴とするビームエクスパンダー。A first lens group having a negative power and a second lens group having a positive power are arranged in this order from the light source side, and parallel light enters from the first lens group side, passes through the second lens group, and becomes parallel again. A beam expander that is converted to light,
At least one of the first lens group and the second lens group is movable in the optical axis direction,
A beam expander characterized in that one of the first lens group and the second lens group has a sine condition that is undercorrected for a sine condition, and the other lens group has a sine condition corrected.
−0.1≦SC≦−0.02
の関係を満足する請求項7に記載のビームエクスパンダー。When the sine condition violation amount (mm) at the maximum ray height of the lens group whose sine condition is undercorrected is SC,
−0.1 ≦ SC ≦ −0.02
The beam expander according to claim 7, wherein the following relationship is satisfied.
前記正のパワーを持つレンズのアッベ数が50以上、前記負のパワーを持つレンズのアッベ数が35以下であり、
張り合わせ面が球面であり、前記張り合わせ面以外の他の面のうち、少なくとも1面が非球面である請求項7に記載のビームエクスパンダー。The second lens group is a cemented lens of two lenses, a positive power lens and a negative power lens,
Abbe number of the lens having the positive power is 50 or more, Abbe number of the lens having the negative power is 35 or less,
The beam expander according to claim 7, wherein the bonding surface is a spherical surface, and at least one of the surfaces other than the bonding surface is an aspheric surface.
光源と、前記光源に対する色消し手段と、前記光源に対する光束を広げる手段と、前記光源から出射された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する集光手段と、前記光ディスクの情報記録面で変調された光束を分離する光束分離手段と、前記光ディスクの情報記録面で変調された光束を受光する受光手段とを備え、
前記色消し手段及び前記光束を広げる手段が、前記ビームエクスパンダーであることを特徴とする光ヘッド装置。An optical head device including the beam expander according to any one of claims 1 to 11,
A light source, achromatizing means for the light source, means for expanding a light beam for the light source, light condensing means for condensing a light beam emitted from the light source on an information recording surface of the optical disk, and an information recording surface of the optical disk. A light beam separating unit that separates a modulated light beam, and a light receiving unit that receives a light beam that is modulated on an information recording surface of the optical disc,
The optical head device, wherein the achromatic means and the means for expanding the light beam are the beam expanders.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003038889A JP2004251924A (en) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Beam expander and optical head using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003038889A JP2004251924A (en) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Beam expander and optical head using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004251924A true JP2004251924A (en) | 2004-09-09 |
Family
ID=33023278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003038889A Withdrawn JP2004251924A (en) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Beam expander and optical head using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004251924A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006202376A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Ricoh Co Ltd | Optical head and optical disk drive unit |
JP2006275916A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Olympus Corp | Multiphoton excitation type observation device and light source device for multiphoton excitation type observation |
JP2013015742A (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Kiyohara Optics Inc | Beam expander |
CN103941314A (en) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 深圳市易飞扬通信技术有限公司 | Linear beam expanding lens and manufacturing method thereof |
JP2015194655A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社 清原光学 | beam expander system |
-
2003
- 2003-02-17 JP JP2003038889A patent/JP2004251924A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006202376A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Ricoh Co Ltd | Optical head and optical disk drive unit |
JP4568612B2 (en) * | 2005-01-19 | 2010-10-27 | 株式会社リコー | Optical head and optical disk drive device |
JP2006275916A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Olympus Corp | Multiphoton excitation type observation device and light source device for multiphoton excitation type observation |
JP4642525B2 (en) * | 2005-03-30 | 2011-03-02 | オリンパス株式会社 | Multiphoton excitation observation device |
JP2013015742A (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Kiyohara Optics Inc | Beam expander |
JP2015194655A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社 清原光学 | beam expander system |
CN103941314A (en) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 深圳市易飞扬通信技术有限公司 | Linear beam expanding lens and manufacturing method thereof |
CN103941314B (en) * | 2014-04-30 | 2016-03-30 | 深圳市易飞扬通信技术有限公司 | Linear extender lens and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100527069B1 (en) | Objective lens and optical pickup | |
US6865025B2 (en) | Aberration compensating optical element, optical system, optical pickup device, recorder and reproducer | |
US6590717B2 (en) | Optical system for optical disk, optical head unit for optical disk, and optical drive device | |
JP4060007B2 (en) | Optical system of optical disk device | |
US6665130B2 (en) | Objective lens, optical pickup apparatus and recording and/or reproducing apparatus | |
KR20040061658A (en) | Hybrid achromatic optical lens and manufacturing method thereof | |
JP2003279851A (en) | Single lens having high numerical aperture, optical head device using the same and optical information recording and reproducing device | |
KR20030084691A (en) | Recording reproducing optical system, objective lens and optical pickup apparatus | |
JPH087329B2 (en) | Optical system for recording and reproducing optical information | |
JP2002303787A (en) | Objective lens, method for correcting its manufacturing error and optical pickup device using the objective lens | |
US7167317B2 (en) | Objective optical system employing grin lens | |
WO2000041173A1 (en) | Optical pick-up | |
JP2003005032A (en) | Objective lens, optical pickup device and recording/ reproducing device | |
JPWO2005098838A1 (en) | Objective lens, optical head, and optical pickup device | |
KR20020027261A (en) | Objective lens for optical head | |
JP2004251924A (en) | Beam expander and optical head using the same | |
JP4789169B2 (en) | Chromatic aberration correcting optical element, optical system, optical pickup device and recording / reproducing device | |
JP2002156579A (en) | Objective lens for optical disk | |
JP4463238B2 (en) | Objective lens design method | |
JP2006251494A (en) | Objective and optical pickup device | |
JP2003015031A (en) | Objective lens for optical pickup device, optical pickup device, and optical information recording and reproducing device | |
JPH0534642A (en) | Collimating lens | |
JP2001083410A (en) | Objective lens and pickup device using it | |
JP2003077164A (en) | Optical system of optical pickup and optical pickup device | |
EP1376186B1 (en) | Objective lens for optical pickup apparatus and recording/reproducing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |