JP2006252770A - Objective lens for optical disk - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective lens for optical disk in accordance with a double-sided aspheric single lens having numerical aperture NA of ≥0.75 and superior in axial aberration, off-axis aberration, and eccentricity aberration between both sides. <P>SOLUTION: The objective lens for optical disk is the single lens having aspheric both sides and numerical aperture NA of ≥0.75, and has the optical characteristics in which an angle u1' defined by the optical axis and a light ray having the maximum height inside the lens satisfies expressions of (1-D)sin(K)<sin(u1')<(1+D)sin(K), K=(0.60866-0.11t/f-0.1272d/f)(0.83+0.2NA)NA/0.85, where f is the focal length of the lens, t is the thickness of the center of the lens, d is the thickness of a transmission layer of the optical disk which is irradiated with the light through the lens, and D is 0.06. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、大容量光ディスクを実現する高い開口数(NA)を有する光ディスク用対物レンズに関する。   The present invention relates to an objective lens for an optical disc having a high numerical aperture (NA) that realizes a large-capacity optical disc.

従来、CDディスクは、開口数(NA)が0.45〜0.5の対物レンズを用い、780nm程度の波長を有するレーザー光で読み取り又は書き込みされている。また、DVDディスクは、開口数が0.6程度の対物レンズを用い、650nm程度の波長を有するレーザー光で読み取り又は書き込みが行われている。   Conventionally, a CD disk is read or written with a laser beam having a wavelength of about 780 nm using an objective lens having a numerical aperture (NA) of 0.45 to 0.5. In addition, a DVD disk is read or written with a laser beam having a wavelength of about 650 nm using an objective lens having a numerical aperture of about 0.6.

ところで、光ディスクの容量を上げるために、より短い波長の光源とより高い開口数を有するレンズを使用する次世代光ディスク・ピックアップシステムの開発が進められている。   By the way, in order to increase the capacity of the optical disk, development of a next-generation optical disk pickup system using a light source having a shorter wavelength and a lens having a higher numerical aperture has been advanced.

そして、より短い波長を有するレーザーとしては、波長が約400nmのいわゆる青色レーザーが考えられている。   As a laser having a shorter wavelength, a so-called blue laser having a wavelength of about 400 nm is considered.

前記高い開口数を有する対物レンズとしては、例えば以下のシステムが報告されている。   For example, the following system has been reported as the objective lens having a high numerical aperture.

(A) Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000) pp. 978-979 M. Itonaga et al.
“Optical Disk System Using High-Numerical Aperture Single Objective Lens
and Blue LD”.
(B)Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000) pp. 937-942 I. Ichimura et al.
“Optical Disk Recording Using a GaN Blue-Violet Laser Diode”.
ここに、(A)は、開口数が0.7の単レンズを用いたシステムを報告し、(B)は、開口数が0.85の2群レンズを用いたシステムを報告する。
(A) Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 978-979 M. Itonaga et al.
“Optical Disk System Using High-Numerical Aperture Single Objective Lens
and Blue LD ”.
(B) Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 937-942 I. Ichimura et al.
“Optical Disk Recording Using a GaN Blue-Violet Laser Diode”.
Here, (A) reports a system using a single lens with a numerical aperture of 0.7, and (B) reports a system using a two-group lens with a numerical aperture of 0.85.

これらは、高NA化によるシステム余裕の低下に対照するために、ディスクの再生透過層の厚さを、CDの1.2mmないし、DVDの0.6mmから薄くしていることが別の特徴である。(A)によれば、0.12mmで、(B)によれば0.1mmになっている。システムの余裕度の分配の仕方にも依るが、概ね0.3mmより薄い透過層であることが望まれている。   Another feature is that the thickness of the playback transmissive layer of the disc is reduced from 1.2 mm for CD to 0.6 mm for DVD in order to counter the decrease in system margin due to higher NA. is there. According to (A), it is 0.12 mm, and according to (B), it is 0.1 mm. Although it depends on how the system margin is distributed, it is desired that the transmission layer be thinner than about 0.3 mm.

前記(B)の2群レンズを用いたシステムは、開口数は(A)に比べて大きいものの、組立工程が必要な上にレンズが2枚必要なことから、量産性に劣り且つコストも高くなる。   Although the system using the two-group lens of (B) has a larger numerical aperture than that of (A), it requires an assembly process and requires two lenses, so it is inferior in mass production and high in cost. Become.

そこで、次世代システムには、開口数が0.7以上の単レンズによる光ディスク用対物レンズが望まれている。   Therefore, an optical disk objective lens using a single lens having a numerical aperture of 0.7 or more is desired for the next generation system.

特開平4−163510号公報には、開口数が0.6〜0.8程度の単レンズを用いた対物レンズが記載されている。
特開平4−163510号公報 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000) pp. 978-979 M. Itonaga et al.“Optical Disk System Using High-Numerical Aperture Single Objective Lens and Blue LD”. Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000) pp. 937-942 I. Ichimura et al. “Optical Disk Recording Using a GaN Blue-Violet Laser Diode”.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-163510 discloses an objective lens using a single lens having a numerical aperture of about 0.6 to 0.8.
JP-A-4-163510 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 978-979 M. Itonaga et al. “Optical Disk System Using High-Numerical Aperture Single Objective Lens and Blue LD”. Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 937-942 I. Ichimura et al. “Optical Disk Recording Using a GaN Blue-Violet Laser Diode”.

高い開口数を有するレンズの設計が可能であることは、従来から知られている。たとえば、「特に口径比の大きい非球面アプラナート・レンズに関する研究」(吉田正太郎、東北大学科学計測研究所報告、1958年3月)には、高い開口数を有する両面非球面レンズの設計法が詳しく記されている。   It is conventionally known that a lens having a high numerical aperture can be designed. For example, “Research on Aspherical Aplanato Lenses with a Large Aperture Ratio” (Shotaro Yoshida, Tohoku University Research Institute for Scientific Research, March 1958) describes in detail how to design a double-sided aspherical lens with a high numerical aperture. It is written.

しかしながら、単に設計が可能と言うだけでは、高い開口数を有するレンズを製作することが出来ない。このようなレンズを実際に製作するためには、製造公差が確保された設計である必要がある。またさらに、光源の波長が変動した場合、あるいは波長に幅がある場合の影響を低減するために、色収差の影響が少ないレンズである必要がある。   However, a lens having a high numerical aperture cannot be manufactured simply by saying that the design is possible. In order to actually manufacture such a lens, it is necessary to have a design that ensures manufacturing tolerances. Furthermore, in order to reduce the influence when the wavelength of the light source fluctuates or when there is a width in the wavelength, the lens needs to be less affected by chromatic aberration.

ここで両面非球面レンズの場合、最も厳しく、かつ重要な製造公差は、面と面の間の偏芯(面間偏芯)である。したがって、対物レンズへの垂直入射の場合の収差である軸上収差と、斜め入射の場合の収差である軸外収差に代表される対物レンズの設計性能と、製造公差を同時に満足する必要がある。   Here, in the case of a double-sided aspheric lens, the most severe and important manufacturing tolerance is the eccentricity between the surfaces (eccentricity between the surfaces). Therefore, it is necessary to satisfy the design tolerance of the objective lens represented by the on-axis aberration, which is an aberration in the case of normal incidence to the objective lens, and the off-axis aberration, which is an aberration in the case of oblique incidence, and manufacturing tolerances at the same time. .

しかし、レンズの設計性能と製造公差は、とりわけ、開口数が0.75より高いと、両立することが難しくなる。   However, it is difficult to achieve both lens design performance and manufacturing tolerance, especially when the numerical aperture is higher than 0.75.

実際、このような両面非球面のレンズでは、軸外収差は、前述の製造公差を考慮せずに設計した場合でも開口数が上がるにつれ劣化し、製造公差を考慮するとさらに悪くなる。すなわち、偏芯公差を大きく確保するためには、軸上収差と軸外収差特性を犠牲にする必要がある。   In fact, in such a double-sided aspheric lens, the off-axis aberration is deteriorated as the numerical aperture is increased even when designed without considering the manufacturing tolerance described above, and becomes worse when the manufacturing tolerance is taken into consideration. That is, in order to ensure a large eccentricity tolerance, it is necessary to sacrifice on-axis aberration characteristics and off-axis aberration characteristics.

軸上収差は、偏芯公差を考慮してもわずかに劣化するだけであるが、軸外収差は、開口数が0.6を超えるような高い開口数を有するレンズにおいては、製造が可能になるミクロンオーダーの公差を確保するとかなり犠牲になる。
また色収差に関しては、レンズ自体が製造できることがまず優先されるため、製造公差を満足しつつ、出来るだけ色収差特性の良いレンズ形状とする必要がある。
On-axis aberrations are only slightly degraded even when considering eccentricity tolerances, but off-axis aberrations can be manufactured for lenses with high numerical apertures that exceed 0.6. It will be considerably sacrificed if the tolerance of micron order is secured.
With respect to chromatic aberration, priority is given to the fact that the lens itself can be manufactured. Therefore, it is necessary to obtain a lens shape having as good a chromatic aberration characteristic as possible while satisfying manufacturing tolerances.

前述のような理由で、性能が良い両面非球面レンズの形状の探索が従来からなされ、種種の文献が報告されている。特開平5−241069号公報、特開平4−163510号公報は、その一例である。   For the reasons described above, a search for a shape of a double-sided aspheric lens with good performance has been made conventionally, and various documents have been reported. JP-A-5-241069 and JP-A-4-163510 are examples thereof.

特開平4−163510号公報には、性能が良好なレンズの形状範囲が記載されている。しかしながら、この文献では、偏芯公差の確保について言及されていない。開口数が唯一0.75を超える実施例2のレンズ(波長が532nmで、開口数が0.8の仕様)では、僅かな偏芯でも大きな収差が発生するという問題点があった。また、色収差に関しての記述はない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-163510 describes a shape range of a lens having good performance. However, this document does not mention securing an eccentricity tolerance. The lens of Example 2 having a numerical aperture of more than 0.75 (specification with a wavelength of 532 nm and a numerical aperture of 0.8) has a problem that a large aberration occurs even with a slight decentration. There is no description about chromatic aberration.

さらに、これらの先行文献の示す範囲は、かなり広く、これらの範囲において、良いレンズを実際に設計することが必ずしも出来ないという問題点があった。   Furthermore, the range shown by these prior documents is quite wide, and there is a problem that a good lens cannot be actually designed in these ranges.

本発明は、前述の課題に鑑みて提案されるものであって、大容量光ディスクを実現する高い開口数、特に開口数NAが0.75以上で、NA軸上収差、軸外収差と面間の偏芯収差にすぐれ、かつ色収差特性も優れた、両面非球面の単レンズによる光ディスク用対物レンズを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above-described problems, and has a high numerical aperture for realizing a large-capacity optical disk, in particular, a numerical aperture NA of 0.75 or more, and NA on-axis aberration, off-axis aberration and inter-surface aberration. It is an object of the present invention to provide an objective lens for an optical disk using a single lens having a double-sided aspheric surface, which is excellent in decentration aberration and excellent in chromatic aberration characteristics.

前述の課題を解決するために、本発明は下記の構成(1)〜(4)を有する光ディスク用対物レンズを提供する。
(1) 透過層を有する光ディスクに適用される光ディスク用対物レンズにおいて、両面が非球面とされた開口数NAが0.75以上の単レンズであって、
当該レンズの内部における最大高さの光線の光軸と成す角度u1´が、次の式を満足する光学特性を有することを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
(1−D)sin(K)<sin(u1´)<(1+D)sin(K)
K=(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)
(0.83+0.2・NA)・NA/0.85
ここで、fは当該レンズの焦点距離、tは当該レンズの中心厚さ、
dは当該レンズを介して光が照射される、前記光ディスクの前記透過層の厚さ、
Dは0.06である。
(2) 中心厚さtと焦点距離fが、次の式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光ディスク用対物レンズ。
t>(1+E)f
ここで、Eは0以上の数である。
(3) 結像倍率が0であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ディスク用対物レンズ。
(4) 当該レンズを介して光ディスクに照射される光の波長は、450nm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1に記載の光ディスク用対物レンズ。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an objective lens for an optical disc having the following configurations (1) to (4).
(1) In an optical disk objective lens applied to an optical disk having a transmission layer, the single lens having a numerical aperture NA of 0.75 or more whose both surfaces are aspheric surfaces,
An objective lens for an optical disc, characterized in that an angle u1 ′ formed with the optical axis of the light beam having the maximum height inside the lens has optical characteristics satisfying the following expression.
(1-D) sin (K) <sin (u1 ′) <(1 + D) sin (K)
K = (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f)
(0.83 + 0.2 ・ NA) ・ NA / 0.85
Where f is the focal length of the lens, t is the center thickness of the lens,
d is the thickness of the transmission layer of the optical disc that is irradiated with light through the lens;
D is 0.06.
(2) The objective lens for an optical disk according to claim 1, wherein the center thickness t and the focal length f satisfy the following expression.
t> (1 + E) f
Here, E is a number of 0 or more.
(3) The objective lens for an optical disk according to claim 1 or 2, wherein the imaging magnification is 0.
(4) The objective lens for an optical disc according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength of light irradiated to the optical disc through the lens is 450 nm or less.

上記した手段を有する本発明は、大容量光ディスクを実現する高い開口数、特に開口数NAが0.75以上で、NA軸上収差、軸外収差と面間の偏芯収差にすぐれ、かつ色収差特性も優れた、両面非球面の単レンズによる光ディスク用対物レンズを提供することができる。   The present invention having the above-described means has a high numerical aperture for realizing a large-capacity optical disk, in particular, a numerical aperture NA of 0.75 or more, excellent NA axial aberration, off-axis aberration and decentering aberration between surfaces, and chromatic aberration. It is possible to provide an objective lens for an optical disk using a single lens having a double-sided aspherical surface that has excellent characteristics.

以下、本発明に係る光ディスク用対物レンズの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an objective lens for an optical disc according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本実施の形態の光ディスク用対物レンズが満たす各条件式の説明に先立ち、本実施の形態のレンズの設計に関して基本的な軸上収差特性、軸外収差特性、偏芯公差のバランスについて説明する。ここで、偏芯公差とは、偏芯がある場合の波面収差の増加で定義される。   First, prior to the description of the conditional expressions satisfied by the objective lens for an optical disk according to the present embodiment, basic balance of on-axis aberration characteristics, off-axis aberration characteristics, and eccentricity tolerance regarding the design of the lens according to the present embodiment will be described. To do. Here, the eccentricity tolerance is defined as an increase in wavefront aberration when there is an eccentricity.

本実施の形態では、軸上収差、軸外収差及び偏芯公差を確保するために、次の3つの条件のバランスを取ることが要請される。   In the present embodiment, it is required to balance the following three conditions in order to ensure on-axis aberration, off-axis aberration, and eccentricity tolerance.

(1)軸上収差を確保するため、レンズの球面収差が補正されていること。   (1) The spherical aberration of the lens is corrected to ensure axial aberration.

(2)軸外収差を確保するため、レンズが正弦条件を満たしていること。   (2) The lens satisfies the sine condition to ensure off-axis aberrations.

(3)偏芯公差を確保するため、第2面が単独で正弦条件を満たしていること。   (3) In order to ensure eccentricity tolerance, the second surface alone satisfies the sine condition.

さらに加えて、色収差特性の低下を防ぐために、次の条件を満たすことが求められる。   In addition, in order to prevent deterioration of chromatic aberration characteristics, it is required to satisfy the following conditions.

(4)波長誤差がある場合の各波長での最良像面の収差増加が小さいこと。これを、波長誤差による球面収差と呼ぶ。   (4) The increase in aberration of the best image plane at each wavelength when there is a wavelength error is small. This is called spherical aberration due to wavelength error.

(5)光源に、波長拡がりがある場合の収差増加を押さえるために、波長変化による焦点位置の変化が小さいことが要請される。波長拡がりは、半導体レーザ−のノイズ特性の改善を図るために、レーザーに高周波重畳をかけてマルチモードとした場合に生じる。ここで波長変化で焦点距離の変化が小さいとは、軸上色収差を小さいことが要請されることを意味している。   (5) In order to suppress an increase in aberration when the light source has a wavelength spread, it is required that the change in the focal position due to the wavelength change be small. Wavelength broadening occurs when the laser is multimoded by applying high frequency superposition to improve the noise characteristics of the semiconductor laser. Here, the fact that the change in the focal length is small due to the wavelength change means that the axial chromatic aberration is required to be small.

以下、まず軸上収差と軸外収差を確保するレンズの基本形態を詳しく説明し、その後色収差特性の良いレンズ系対の説明を行う。   In the following, a basic form of a lens that secures on-axis aberration and off-axis aberration will be described in detail, and then a lens system pair with good chromatic aberration characteristics will be described.

両面非球面レンズは、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件(1)と(2)の2つを同時に満たすことが出来る。条件(1)と(2)を同時に満たすレンズをアプラナートと呼ぶ。   The double-sided aspherical lens can simultaneously satisfy the two conditions (1) and (2) for ensuring on-axis aberration and off-axis aberration. A lens that satisfies the conditions (1) and (2) at the same time is called an aplanat.

しかし、一般に、条件(1)及び(2)を満たしていると、偏芯公差を確保するための条件(3)を満たすことは出来ない。   However, generally, if the conditions (1) and (2) are satisfied, the condition (3) for securing the eccentricity tolerance cannot be satisfied.

ところで、条件(2)が満足されていて、(3)がほぼ満たされると、レンズ全体が正弦条件を満たし、かつ第2面も正弦条件をほぼ満足することから、第1面においても光線高さと屈折角の関係において正弦条件がほぼ満足される。   By the way, when the condition (2) is satisfied and (3) is substantially satisfied, the entire lens satisfies the sine condition and the second surface also substantially satisfies the sine condition. The sine condition is almost satisfied in the relationship between the angle and the refraction angle.

さらに、本実施の形態においては、軸上収差及び軸外収差を確保するための条件(1)と(2)、偏芯公差を確保するための条件(3)のバランスを取り、ほぼ満足されている条件(3)の満足度を案分することで、軸上収差及び軸外収差を確保しつつ、レンズの製造が可能な偏芯公差を確保することが可能である。   Further, in the present embodiment, the conditions (1) and (2) for ensuring the on-axis aberration and the off-axis aberration and the condition (3) for ensuring the eccentricity tolerance are balanced and almost satisfied. By satisfying the satisfaction of the condition (3), it is possible to secure an eccentricity tolerance capable of manufacturing a lens while ensuring on-axis aberrations and off-axis aberrations.

前記した「特に口径比の大きい非球面アプラナート・レンズに関する研究」(吉田正太郎、東北大学科学計測研究所報告、1958年3月)によると、両面非球面レンズに関して、焦点距離を一定にして、レンズ半径をベンディングして変化させた場合、かなり広い頂点半径の組み合わせの範疇で、条件(1)と(2)を同時に満足するレンズが得られることが明らかにされている。   According to the above-mentioned “Research on Aspherical Aperon Lenses with a Large Aperture Ratio” (Shotaro Yoshida, Tohoku University Scientific Research Laboratory Report, March 1958) It has been clarified that when the radius is changed by bending, a lens satisfying the conditions (1) and (2) at the same time can be obtained in the range of a combination of considerably wide vertex radii.

さらに、田中康宏「アプラナティック単レンズ設計とディスク光学系への応用」、光学 27,12(1998)p720によれば、面間の偏芯に強いレンズは、条件(3)を満足することが示されている。   Furthermore, according to Yasuhiro Tanaka “Aplanatic Single Lens Design and Application to Disc Optical System”, Optics 27, 12 (1998) p720, a lens that is resistant to decentering between surfaces satisfies the condition (3). It is shown.

ここで、条件(1)と(2)を満足する非球面レンズの設計の内で、条件(3)を満足するものがあれば、偏芯公差に強いレンズと言える。しかしながら、前記したようにこれらを同時に完全に満足することはできない。さらに、本願の発明者の解析に依れば、開口数が大きくなればなるほど、条件(1)〜(3)について完全性からの乖離が大きくなることが判明している。   Here, among the designs of the aspherical lenses that satisfy the conditions (1) and (2), if there is a lens that satisfies the condition (3), it can be said that the lens is strong against eccentricity tolerance. However, as described above, these cannot be completely satisfied at the same time. Furthermore, according to the analysis of the inventors of the present application, it has been found that the larger the numerical aperture, the greater the deviation from completeness for the conditions (1) to (3).

実際、従来のDVDディスク用の開口数が0.6のレンズ又はCDディスク用の開口数が0.45のレンズの程度であれば、開口数が低いため、頂点半径の設定をかなり広い範囲で変化させても収差の増加は少なく、軸上収差と軸外収差の間のバランスを容易に取ることが出来る。すなわち、どの半径を出発点としても、軸外収差または軸上収差を僅かに犠牲にすれば偏芯公差を大きく出来る。   In fact, if the conventional numerical aperture lens for DVD discs is 0.6 or the numerical aperture for CD discs is 0.45, the numerical aperture is so low that the apex radius can be set in a fairly wide range. Even if it is changed, the increase in aberration is small, and a balance between the on-axis aberration and the off-axis aberration can be easily obtained. That is, regardless of the radius, the eccentricity tolerance can be increased if the off-axis aberration or the on-axis aberration is slightly sacrificed.

これに対して、開口数が上がり、波長が短くなると、収差は波長に反比例して大きくなるので、設計上の余裕がなくなる。そこで、このようなレンズに対してはより厳密に形状(近軸形状)を定める必要性があった。   On the other hand, when the numerical aperture is increased and the wavelength is shortened, the aberration increases in inverse proportion to the wavelength, so there is no design margin. Therefore, it has been necessary to determine the shape (paraxial shape) more strictly for such a lens.

ここにおいて、本願の発明者は、レンズの焦点距離、レンズの厚さ、及びディスクの厚さを定めた場合、偏芯公差の大きなレンズにおいては、同じ高さでレンズに入射する光線は、レンズの屈折率にほとんどよらず、レンズの内部で光軸に対してほぼ同じ角度を有することを見出した。また、前記角度は、ディスクの厚さとレンズに厚さに依存することを見出した。   Here, when the inventor of the present application determines the focal length of the lens, the thickness of the lens, and the thickness of the disk, in a lens having a large eccentricity tolerance, the light beam incident on the lens at the same height is It has been found that they have almost the same angle with respect to the optical axis inside the lens regardless of the refractive index of the lens. It has also been found that the angle depends on the thickness of the disc and the lens.

本実施の形態では、このような性質を利用して、条件(1)〜(3)の間のバランスをとりつつ、各条件を相応に確保するようにする。   In the present embodiment, such conditions are utilized to ensure each condition correspondingly while balancing the conditions (1) to (3).

図1は、レンズの形態を説明する図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating the form of a lens.

対物レンズ11は、入射する光束L1を屈折し、光ディスク21の信号記録面上に集光する。対物レンズ11の第1面1の頂点における曲率半径はR1であり、第2面2の頂点における曲率半径はR2である。また、レンズ11の中心厚さ(軸上厚さともいう)はt、光ディスク21の透過層の厚さはdである。さらに、レンズ11の作動距離はDWである。   The objective lens 11 refracts the incident light beam L1 and condenses it on the signal recording surface of the optical disc 21. The radius of curvature at the vertex of the first surface 1 of the objective lens 11 is R1, and the radius of curvature at the vertex of the second surface 2 is R2. The center thickness (also referred to as axial thickness) of the lens 11 is t, and the thickness of the transmission layer of the optical disc 21 is d. Further, the working distance of the lens 11 is DW.

図2は、レンズ内部の光線の角度と、第2面の結像倍率を説明する図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the angle of light rays inside the lens and the imaging magnification of the second surface.

光軸に平行に対物レンズ11に入射した光束L1について、最大高さの光線は、対物レンズ11の第1面1で屈折して光軸とu1の角度をなし、さらに対物レンズ11の第2面2で屈折して光軸とu2の角度をなす。   With respect to the light beam L1 incident on the objective lens 11 parallel to the optical axis, the light beam having the maximum height is refracted by the first surface 1 of the objective lens 11 to form an angle of u1 with the optical axis. Refracted at the surface 2 to form an angle of u2 with the optical axis.

ここで、開口数が0.85の場合の式を示す。u1は、第1面1で屈折された最大高さの光線が光軸となす角であるが、条件(1)と(2)を満たしたアプラナートによって非球面化した場合に、開口数が0.85の光線が作る角度でもある。前述のように、この角度は、特性の良いレンズにおいて、レンズの焦点距離fに対するレンズの中心厚さtと光ディスク厚さdで決まり、レンズの屈折率によらない。この式を、次に示す。   Here, an expression when the numerical aperture is 0.85 is shown. u1 is an angle formed by the light beam having the maximum height refracted on the first surface 1 and the optical axis, and the numerical aperture is 0 when the aspherical surface is formed by an planar that satisfies the conditions (1) and (2). It is also the angle that 85 rays make. As described above, this angle is determined by the center thickness t of the lens with respect to the focal length f of the lens and the optical disc thickness d in a lens having good characteristics, and does not depend on the refractive index of the lens. This equation is shown below.

sin(u1)=0.60866−0.11t/f−0.1272d/f
・・・(6)
図3は、レンズ厚さに関して、u1を求める回帰式と回帰式を求めるのに用いたデータの関係を示した図である。図中の符号◆は実設計値を、図中の直線は回帰式による値を表している。
sin (u1) = 0.60866-0.11t / f-0.1272d / f
... (6)
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the regression equation for obtaining u1 and the data used for obtaining the regression equation with respect to the lens thickness. The symbol ◆ in the figure represents the actual design value, and the straight line in the figure represents the value obtained from the regression equation.

実設計値は、焦点距離fが2mm、レンズの硝材の屈折率nが1.75、光ディスクの透過層の厚さdが0.1mmの場合について、レンズの厚さtを変化させて設計したものの値である。実設計値と回帰式による値は、良く一致しており、回帰式の正当性が示されている。   The actual design values were designed by changing the lens thickness t when the focal length f is 2 mm, the refractive index n of the lens glass material is 1.75, and the thickness d of the transmission layer of the optical disk is 0.1 mm. The value of things. The actual design value and the value obtained from the regression equation are in good agreement, indicating the validity of the regression equation.

図4は、ディスク厚さに関して、u1を求める回帰式と回帰式を求めるのに用いたデータの関係を示した図である。図中の符号◆は実設計値を、図中の直線は回帰式による値を表している。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the regression equation for obtaining u1 and the data used for obtaining the regression equation with respect to the disc thickness. The symbol ◆ in the figure represents the actual design value, and the straight line in the figure represents the value obtained from the regression equation.

実設計値は、焦点距離fが2mm、硝材の屈折率nが1.75、レンズの透過層の厚さtが3mmの場合について、ディスクの厚さdを変化させて設計した値である。実設計値と回帰式による値は良く一致しており、回帰式の正当性が示されている。   The actual design value is a value designed by changing the disc thickness d when the focal length f is 2 mm, the refractive index n of the glass material is 1.75, and the thickness t of the transmission layer of the lens is 3 mm. The actual design value and the value obtained from the regression equation are in good agreement, indicating the validity of the regression equation.

さて、前記式(6)を用いて、レンズの諸定数を定めるには、近軸の公式を使うのが簡単である。   Now, it is easy to use the paraxial formula in order to determine the lens constants using Equation (6).

ところで、このレンズは、第1面と第2面が単独で、ほぼ正弦条件を満足している。ここで、u1とu2の関係は、第2面での結像作用で決まる。ところで、面が単独で正弦条件を満足するとは、面における実光線の結像倍率が、光線の高さによらず、近軸倍率と同一の一定値を取ると言うことである。   By the way, in this lens, the first surface and the second surface are independent and substantially satisfy the sine condition. Here, the relationship between u1 and u2 is determined by the imaging action on the second surface. By the way, the fact that the surface alone satisfies the sine condition means that the imaging magnification of the actual ray on the surface takes the same constant value as the paraxial magnification regardless of the height of the ray.

すなわち、第2面の近軸結像倍率をβとすると、次の関係が成り立つ。ここで、up1,up2は近軸光線の傾き、u1,u2は実光線の傾きである。   That is, if the paraxial imaging magnification of the second surface is β, the following relationship is established. Here, up1 and up2 are inclinations of paraxial rays, and u1 and u2 are inclinations of real rays.

β=n・up1/up2=n・sin(u1)/sin(u2)
ここで、最大高さの光線の開口数、すなわちsin(u2)が0.85であるから、次式が得られる。
β = n · up1 / up2 = n · sin (u1) / sin (u2)
Here, since the numerical aperture of the light beam having the maximum height, that is, sin (u2) is 0.85, the following equation is obtained.

β=n・sin(u1)/0.85
さらに、本願の発明者は、u1(とup1とβ)が、開口数に応じて変化することを見出した。
β = n · sin (u1) /0.85
Further, the inventor of the present application has found that u1 (and up1 and β) changes according to the numerical aperture.

これは、条件(1)と(2)を満たすと、条件(3)には僅かに誤差が残るが、光線の屈折角が最も大きくなるレンズの最外周で条件(3)を満たすようにすると、最も偏芯に強くなるからである。このため、βは開口数に依存する。   If conditions (1) and (2) are satisfied, a slight error remains in condition (3), but if condition (3) is satisfied at the outermost periphery of the lens where the refraction angle of the light beam is the largest. This is because it is strongest in eccentricity. For this reason, β depends on the numerical aperture.

開口数を考慮したβを一般化したβ´は、次の式で与えられる。第2面の結像倍率β´は、開口数(NA)を加味したものである。   Β ′ obtained by generalizing β considering the numerical aperture is given by the following equation. The imaging magnification β ′ of the second surface takes into account the numerical aperture (NA).

β´=β(0.83+0.2・NA)
図5は、開口数による結像倍率β´の変化を求めるために用いたデータと回帰式の関係を示す図である。図中の符号◆は実設計値を、図中の直線は回帰式による値を表している。
β ′ = β (0.83 + 0.2 · NA)
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the data used for obtaining the change in the imaging magnification β ′ according to the numerical aperture and the regression equation. The symbol ◆ in the figure represents the actual design value, and the straight line in the figure represents the value obtained from the regression equation.

実設計値は、焦点距離fが2mmで、硝材の屈折率nが1.75で、レンズの厚さtが2mmの場合について、開口数を変化させて設計したものの値である。実設計値と回帰式による値は良く一致しており、回帰式の正当性が示されている。   The actual design value is a value designed by changing the numerical aperture when the focal length f is 2 mm, the refractive index n of the glass material is 1.75, and the lens thickness t is 2 mm. The actual design value and the value obtained from the regression equation are in good agreement, indicating the validity of the regression equation.

ここで、R1と倍率β´の間は、次のような関係がある。   Here, there is the following relationship between R1 and the magnification β ′.

R1=f(n−1)/β´
図6は、この式の導出を説明する図である。
R1 = f (n−1) / β ′
FIG. 6 is a diagram for explaining the derivation of this equation.

図6のAに示すレンズ111は、屈折率nであり、曲率R101の第1面101と曲率R102が無限大の第2面102を有し、光軸に平行な光線L101が入射している。第2面は、曲率R102が無限大なので平面である。この場合、焦点距離f´、第1面101の曲率R101、屈折率nの間には、次の関係がある。   A lens 111 shown in FIG. 6A has a refractive index n, a first surface 101 having a curvature R101, and a second surface 102 having an infinite curvature R102, and a light beam L101 parallel to the optical axis is incident thereon. . The second surface is a plane because the curvature R102 is infinite. In this case, the following relationship exists between the focal length f ′, the curvature R101 of the first surface 101, and the refractive index n.

f´=R/(n−1)
図6のBは、像界(像空間)112が屈折率nの場合を示す。曲率R101の第1面101に入射した光軸に平行な光線L101は、第1面101の頂点から距離Lの位置で光軸と交わっている。この場合、次の関係式が成り立つ。
f ′ = R / (n−1)
FIG. 6B shows a case where the image field (image space) 112 has a refractive index n. A light ray L101 parallel to the optical axis that is incident on the first surface 101 having the curvature R101 intersects the optical axis at a distance L from the apex of the first surface 101. In this case, the following relational expression holds.

f´=L/n
したがって、第1面101の曲率R101は、次のように表すことができる。
f ′ = L / n
Therefore, the curvature R101 of the first surface 101 can be expressed as follows.

R101=(n−1)f´=(n−1)/n・L
図6のCは、両凸レンズへの拡張を説明する図である。両面凸のレンズ113に最大高さhの光軸に平行な光線が入射している。図中のLは、図6のBで示したLに相当している。倍率の定義により、次の式が得られる。
R101 = (n−1) f ′ = (n−1) / n · L
FIG. 6C is a diagram for explaining expansion to a biconvex lens. A light ray parallel to the optical axis having the maximum height h is incident on the double-sided convex lens 113. L in the figure corresponds to L indicated by B in FIG. By defining the magnification, the following equation is obtained.

β=n・u1/u2=n・f/L
すなわち、次のようになる。
β = n · u1 / u2 = n · f / L
That is, it is as follows.

L=n・f/β
この式を用いると、第1面101の曲率半径R101を、屈折率n、焦点距離f、結像倍率βで表すことができる。
L = n · f / β
Using this equation, the radius of curvature R101 of the first surface 101 can be expressed by the refractive index n, the focal length f, and the imaging magnification β.

R101=(n−1)・f/β
このようにして、上述のR1とβ´の関係式が得られる。上述の式を基に、R1を求めると次式が得られる。
R101 = (n−1) · f / β
In this way, the relational expression between R1 and β ′ is obtained. When R1 is obtained based on the above formula, the following formula is obtained.

R1=B/C
B=0.85f(n−1)
C=n(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)(0.83+0.2・NA)
開口数が0.75以上のレンズの場合、偏芯公差を充分に満足したレンズを設計するためには、前記曲率半径R1から、好ましくは0.05、より好ましくは0.04、さらにより好ましくは0.03以内であることが好ましい。
R1 = B / C
B = 0.85f (n-1)
C = n (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f) (0.83 + 0.2 · NA)
In the case of a lens having a numerical aperture of 0.75 or more, in order to design a lens that sufficiently satisfies the eccentricity tolerance, the curvature radius R1 is preferably 0.05, more preferably 0.04, and even more preferably. Is preferably within 0.03.

ここで、sin(u1)は、R1と反比例している。sin関数の特性として、u1に比べるとsin(u1)の変化は小さいので、u1の変化は大きくなる。すなわち、R1に許容される範囲と比べてu1に許容される範囲は広くなる。   Here, sin (u1) is inversely proportional to R1. As a characteristic of the sin function, since the change of sin (u1) is small compared to u1, the change of u1 is large. That is, the range allowed for u1 is wider than the range allowed for R1.

このような関係を整理すると、第1面の曲率半径R1に対する次のような条件として表すことが出来る。   If such a relationship is arranged, it can be expressed as the following condition for the curvature radius R1 of the first surface.

(1−D)A<R1<(1+D)A ・・・(7)
A=B/C
B=0.85f(n−1)
C=n(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)(0.83+0.2・NA)
ただし、Dは正数であり、好ましくは0.05、より好ましくは0.04、さらにより好ましくは0.03である。
(1-D) A <R1 <(1 + D) A (7)
A = B / C
B = 0.85f (n-1)
C = n (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f) (0.83 + 0.2 · NA)
However, D is a positive number, preferably 0.05, more preferably 0.04, and even more preferably 0.03.

なお、ディスクの透過層の影響は比較的少なく、屈折率が1.45〜1.65の範囲で、大きな変化はない。   Incidentally, the influence of the transmission layer of the disk is relatively small, and there is no significant change in the refractive index range of 1.45 to 1.65.

前記した0.03〜0.05の幅は、このディスクの屈折率の違い、厳密にはレンズの屈折率により生じる僅かな違いを含んでの値である。   The width of 0.03 to 0.05 is a value including a slight difference caused by a difference in refractive index of the disk, strictly speaking, a refractive index of the lens.

なお、レンズの屈折率が低く、開口数が0.75より低い値の時は余裕が増えるため、この値から5%以内で概ね良好な設計を得ることが出来る。   Since the margin increases when the refractive index of the lens is low and the numerical aperture is lower than 0.75, a generally good design can be obtained within 5% from this value.

上記をまとめると、レンズの第1面の曲率半径R1に関する条件(7)を満たすと、軸上収差特性、軸外収差特性、及び偏芯公差(による収差増加)を同時に満足することが出来る。   In summary, when the condition (7) regarding the radius of curvature R1 of the first surface of the lens is satisfied, the on-axis aberration characteristic, the off-axis aberration characteristic, and the eccentricity tolerance (due to increase in aberration) can be satisfied at the same time.

さらに補足すると、本実施の形態の非球面レンズは、光軸に対して回転対称なレンズ(共軸光学系)であっても、方向により僅かに非球面形状を変化させたトーリックレンズ(toric lens)のような形状であっても良い。トーリックレンズのような形状の場合も、各々の方向における第1面の曲率半径R1が前記した範囲に入っている必要があるのは言うまでもない。   Further supplementally, the aspherical lens of the present embodiment is a toric lens whose aspherical shape is slightly changed depending on the direction even if it is a rotationally symmetric lens (coaxial optical system) with respect to the optical axis. ). Even in the case of a shape like a toric lens, it goes without saying that the radius of curvature R1 of the first surface in each direction needs to be within the aforementioned range.

条件(7)の示す範囲に第1面の曲率半径R1を設定すると、第2面の曲率半径R2は、次の式により、設定された焦点距離fから自動的に決まる。なお、この式は、両面の半径と厚さが与えられた場合の、単レンズの近軸焦点距離を計算する基本的な式から容易に導ける。   When the curvature radius R1 of the first surface is set in the range indicated by the condition (7), the curvature radius R2 of the second surface is automatically determined from the set focal length f by the following equation. This equation can be easily derived from the basic equation for calculating the paraxial focal length of a single lens given the radius and thickness of both surfaces.

R2=G/H
G=f(n−1)(t(n−1)/n−R1)
H=(R1−f(n−1))
このようにして第1面の頂点における曲率半径R1と第2面の頂点における曲率半径R2が決まる。これらの曲率半径に基づいて、条件(1)と(2)を同時に満足するように、両面を非球面化すると、非球面の形状は一義的に決まる。このとき、条件(3)の正弦条件の満足度が高くなり、偏芯公差の大きいレンズを得ることが出来る。
R2 = G / H
G = f (n-1) (t (n-1) / n-R1)
H = (R1-f (n-1))
In this way, the radius of curvature R1 at the apex of the first surface and the radius of curvature R2 at the apex of the second surface are determined. If both surfaces are aspherical so as to satisfy the conditions (1) and (2) simultaneously based on these radii of curvature, the shape of the aspherical surface is uniquely determined. At this time, satisfaction with the sine condition of the condition (3) is increased, and a lens having a large eccentricity tolerance can be obtained.

前述したように、条件(1)と条件(2)を完全に満足しながら、条件(3)を満足することは出来ない。これは、3個の条件に対して、レンズの設計自由度が非球面2面しかなく、設計自由度が2であるためである。したがって、前記したようにして得られた非球面形状を僅かに変更して、偏芯公差を増加させることも可能である。この場合は、軸上収差又は軸外収差の劣化が避けられないが、実用的なレンズを得るために重要な製造公差を確保することが出来る。   As described above, the condition (3) cannot be satisfied while the conditions (1) and (2) are completely satisfied. This is because the degree of design freedom of the lens is only two aspheric surfaces and the degree of design freedom is 2 for the three conditions. Therefore, the aspheric shape obtained as described above can be slightly changed to increase the eccentricity tolerance. In this case, deterioration of on-axis aberration or off-axis aberration is inevitable, but an important manufacturing tolerance can be ensured in order to obtain a practical lens.

これは別の言い方をすると、軸上収差と軸外収差を適切に劣化させて、偏芯公差を確保できるバランスを取った設計を行うと言える。さらに別の言い方をすると、前記の三つの条件(1)〜(3)の満足度合いを案分する作業とも言える。   In other words, it can be said that the design is balanced so that the on-axis aberration and the off-axis aberration are appropriately deteriorated and the eccentricity tolerance is secured. In other words, it can be said that the work satisfies the three conditions (1) to (3).

そして、このように非球面形状の探索をする際には、出発点となる球面の半径は、条件(6)又は(7)を満足していなければ、偏芯公差、軸外収差又は軸上収差の増大を招き、収差間のバランスを採った設計が出来ない。   When searching for an aspherical shape in this way, if the radius of the spherical surface serving as the starting point does not satisfy the condition (6) or (7), the eccentricity tolerance, off-axis aberration, or on-axis A design that balances aberrations cannot be achieved because of increased aberrations.

ところで、上記したレンズは、偏芯公差は確保されたもの、条件(4)と(5)を未考慮であるため、色収差特性が確保できる十分条件を満たしていない。次に、色収差特性に関して詳しい説明をする。  By the way, the lens described above does not satisfy a sufficient condition for ensuring chromatic aberration characteristics because the eccentricity tolerance is ensured and the conditions (4) and (5) are not considered. Next, the chromatic aberration characteristics will be described in detail.

ここで、レンズの軸上厚さと焦点距離が、次の式を満たす。   Here, the axial thickness of the lens and the focal length satisfy the following expression.

t>(1+E)f
ここに、fは焦点距離、tはレンズの軸上厚さである。Eは、0以上の数であり、好ましくは0、より好ましくは0.1、さらにより好ましくは0.2である。
t> (1 + E) f
Here, f is the focal length, and t is the axial thickness of the lens. E is a number of 0 or more, preferably 0, more preferably 0.1, and even more preferably 0.2.

上記関係を持つ場合、条件(4)と条件(5)の満足度が高まる。   When the above relationship is satisfied, the satisfaction level of the condition (4) and the condition (5) is increased.

まず条件(4)の波長誤差がある場合の各波長での最良像面の収差増加が小さいことに関しては、レンズの中心厚さが厚いほうがレンズ第1面(入射面)の半径を比較的大きくできるからである。より詳細には、第1面の曲率半径が大きくなると、レンズの外側の端部を通る光線の、レンズへの入射角θ(レンズ面の法線と光線のなす角度)が小さくなり、これにより非線形現象としての屈折の効果が小さくなり、その結果として波長が変化した場合の球面収差の増加が少なくなるからである。   First, regarding the small increase in aberration of the best image plane at each wavelength when there is a wavelength error in the condition (4), the radius of the first lens surface (incident surface) is relatively large when the center thickness of the lens is thick. Because it can. More specifically, as the radius of curvature of the first surface increases, the incident angle θ (the angle formed between the normal of the lens surface and the light beam) of the light beam passing through the outer edge of the lens decreases. This is because the effect of refraction as a non-linear phenomenon is reduced, and as a result, an increase in spherical aberration is reduced when the wavelength is changed.

図7は、レンズの中心厚さと、波長誤差(5nm)による残留収差の関係である。残留収差は球面収差である。この図は、NAが0.85で、焦点距離が2.5mmのレンズを多数設計して描いた。硝材は、オハラ製のLAM70である。またレンズ設計では、偏芯公差を比較的大きめに取る設計を採用している。   FIG. 7 shows the relationship between the center thickness of the lens and the residual aberration due to the wavelength error (5 nm). Residual aberration is spherical aberration. In this figure, a large number of lenses having an NA of 0.85 and a focal length of 2.5 mm are designed and drawn. The glass material is OHARA LAM70. The lens design employs a design with a relatively large eccentricity tolerance.

図7によれば、レンズの厚さが、焦点距離より薄くなると、0.04λ以上と、大きな収差が発生することがわかる。また、厚さが焦点距離の1.2倍の3mm以下で収差の増加が大きいこともわかる。   According to FIG. 7, it can be seen that when the lens thickness is thinner than the focal length, a large aberration of 0.04λ or more occurs. It can also be seen that the increase in aberration is large when the thickness is 3 mm or less, which is 1.2 times the focal length.

次に、条件(5)の波長拡がりがある場合の収差増加に関しては、波長拡がりがある場合は、その拡がりに中心波長の最良像面を観測面とした場合、他の波長では、前述の球面収差に加えて、焦点誤差が発生する。実際には、球面収差に比べて焦点誤差の影響の方が大きいが、特に、波長が0.45μm以下の場合は、ガラスの屈折率の分散が大きくなるため、焦点誤差の影響が非常に大きくなる。   Next, regarding the increase in aberration when there is a wavelength broadening of the condition (5), if there is a wavelength broadening, the best image plane of the central wavelength is used as the observation plane for the broadening, and the spherical surface described above at other wavelengths. In addition to aberrations, focus errors occur. Actually, the influence of the focus error is larger than that of the spherical aberration. In particular, when the wavelength is 0.45 μm or less, the dispersion of the refractive index of the glass becomes large, so the influence of the focus error is very large. Become.

この焦点誤差は、波長が変化した場合の、レンズのバックフォーカス距離の変化に起因する。レンズのバックフォーカス距離fbは、近軸近似による光線追跡式で求めることが出来る。それが、R1、t、nと次の関係式である。   This focus error is caused by a change in the back focus distance of the lens when the wavelength is changed. The back focus distance fb of the lens can be obtained by a ray tracing formula based on paraxial approximation. That is R1, t, n and the following relational expression.

fb=f(1−t(n−1)/n/R1)
ガラスの分散に応じて、nを変化させた場合の、fbの値の差が、焦点誤差となる。
fb = f (1-t (n-1) / n / R1)
The difference in the value of fb when n is changed according to the dispersion of the glass becomes the focus error.

図8は、焦点距離が2mmで屈折率が1.75のレンズにおいて、ガラスの屈折率が1.7486に変化した場合の、fbの変化量を示している。fbの変化量は、軸上色収差である。また、この屈折率の変化は、アッベ数が45程度のガラスを、400nm付近の波長で用いた場合の、約5nmの波長変化時の屈折率変化に相当する。レンズ形状は平凸レンズであり、R1は1.5mmである。現実のレンズは、平凸レンズではなく両面が球面とされている。より正確には非球面であるが、f、fb等の近軸諸量は、頂点の半径で決まるので球面レンズとして問題はない。しかし、fbの変化は、焦点距離を保ってR1とR2を変化させる、レンズのベンディングにあまり影響されず平凸レンズの場合と非常に近い結果になるので、図8により判断することで問題ない。図によれば、軸上色収差は、レンズの厚さに比例して小さくなる。したがって、レンズの厚さは出来るだけ厚いことが望まれる。   FIG. 8 shows the amount of change in fb when the refractive index of glass is changed to 1.7486 in a lens having a focal length of 2 mm and a refractive index of 1.75. The amount of change in fb is axial chromatic aberration. This change in refractive index corresponds to a change in refractive index when a wavelength of about 5 nm is used when glass having an Abbe number of about 45 is used at a wavelength near 400 nm. The lens shape is a plano-convex lens, and R1 is 1.5 mm. The actual lens is not a plano-convex lens, but both surfaces are spherical. More precisely, although it is an aspherical surface, the paraxial quantities such as f and fb are determined by the radius of the apex, so there is no problem as a spherical lens. However, the change in fb changes the values of R1 and R2 while maintaining the focal length. The result is very similar to the case of the plano-convex lens without much influence from the lens bending. According to the figure, the axial chromatic aberration decreases in proportion to the lens thickness. Therefore, it is desirable that the thickness of the lens is as thick as possible.

ところで、本明細書の式の範囲内に、完全アプラナート・レンズにおいて、偏芯による収差増加が最小になる第1面半径がある。ここで、上記した、収差のバランスを取る場合には、必ずしも偏芯収差が最小になる半径を用いる必要はなく、条件式を超えることがない範疇で、その近傍の僅かに異なる半径を非球面形状の頂点の半径として用いて、軸上収差と軸外収差とのバランスを取ることが可能である。   By the way, within the range of the formula of this specification, there is a first surface radius that minimizes an increase in aberration due to decentration in a complete aplanato lens. Here, in order to balance aberrations as described above, it is not always necessary to use a radius that minimizes decentration aberration. It can be used as the radius of the apex of the shape to balance on-axis aberrations and off-axis aberrations.

収差のバランスを取るとは、設計自由度と言える、完全アプラナート・レンズに不完全性を導入することに他ならず、レンズの半径自体も、自由度を追加してバランスを取ることが可能になる。   Aberration balance is the introduction of imperfections in a perfect aplanat lens, which can be said to be a degree of design freedom, and the radius of the lens itself can be balanced by adding the degree of freedom. Become.

もちろん、条件式を超えて変化させた場合には、収差間のバランスを取ることは難しくなるため、条件式は守る必要がある。   Of course, if it is changed beyond the conditional expression, it becomes difficult to balance the aberrations, so it is necessary to keep the conditional expression.

上記では、開口数による特性の変化を、結像倍率βの変化に着目して記述したが、さらにここで、レンズ内部における最高高さの光線が光軸となす角度u1の開口数による変化に注目して説明する。   In the above description, the change in the characteristics due to the numerical aperture has been described by paying attention to the change in the imaging magnification β. However, here, the change due to the numerical aperture at the angle u1 between the light beam having the highest height and the optical axis inside the lens is described. Pay attention to the explanation.

まず、開口数が変化すると、u1は概ね開口数に比例して変化する。更に、これに加えて、βの変化で記述したことと同様な理由により、比例的変化から少しずれる。正確には、βの変化は、u1の変化に起因している。   First, when the numerical aperture changes, u1 changes approximately in proportion to the numerical aperture. In addition to this, for the same reason as described for the change in β, there is a slight deviation from the proportional change. To be precise, the change in β is due to the change in u1.

このこと考慮した、NAが0.85以外の場合の内部角度をu1´とする。   Considering this, the internal angle when NA is other than 0.85 is set to u1 ′.

u1´は次の式で表される。   u1 ′ is expressed by the following equation.

K=(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)(0.83+0.2・NA)・NA/0.85
ここで、fは焦点距離、tはディスクの中心厚さ、dは光ディスクの透過層の厚さ、NAはレンズの開口数である。
K = (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f) (0.83 + 0.2 · NA) · NA / 0.85
Here, f is the focal length, t is the center thickness of the disk, d is the thickness of the transmission layer of the optical disk, and NA is the numerical aperture of the lens.

そして、開口数が0.75以上のレンズの場合、偏芯公差を充分に確保したレンズを設計するためには、内部角度u1´から、好ましくは0.06、より好ましくは0.05、さらにより好ましくは0.04の範囲にあることが好ましい。   In the case of a lens having a numerical aperture of 0.75 or more, in order to design a lens having a sufficient eccentricity tolerance, from the internal angle u1 ′, preferably 0.06, more preferably 0.05, More preferably, it is in the range of 0.04.

このような関係を整理すると、内部角度u1´に対する次のような条件として整理することが出来る。   If such a relationship is arranged, it can be arranged as the following conditions for the internal angle u1 ′.

(1−D)sin(K)<sin(u1´)<(1+D)sin(K)・・・(8)
K=(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)(0.83+0.2・NA)・NA/0.85
ただし、Dは正数であり、好ましくは0.06、より好ましくは0.05、さらにより好ましくは0.04である。
(1-D) sin (K) <sin (u1 ′) <(1 + D) sin (K) (8)
K = (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f) (0.83 + 0.2 · NA) · NA / 0.85
However, D is a positive number, preferably 0.06, more preferably 0.05, and still more preferably 0.04.

なお、ディスクの透過層の影響は比較的少なく、屈折率が1.45〜1.65の範囲で、大きな変化はない。   Incidentally, the influence of the transmission layer of the disk is relatively small, and there is no significant change in the refractive index range of 1.45 to 1.65.

前記した0.04〜0.06の幅は、このディスクの屈折率の違い、厳密にはレンズの屈折率により生じるわずかな違いを含んでの値である。   The width of 0.04 to 0.06 described above is a value including a difference in the refractive index of the disk, strictly speaking, including a slight difference caused by the refractive index of the lens.

また、レンズの屈折率が低くて、開口数が0.75より低い時は、余裕が増えるため、この値から6%以内の角度で概ね良好な値を得ることが出来る。   Further, when the refractive index of the lens is low and the numerical aperture is lower than 0.75, the margin increases, so that a generally good value can be obtained at an angle within 6% from this value.

ここで、レンズの軸上厚さと焦点距離が、次の関係式を満たす。   Here, the axial thickness of the lens and the focal length satisfy the following relational expression.

t>(1+E)f
ここに、fは焦点距離、tはレンズの軸上厚さ、Eは、0以上の数であり、好ましくは0、より好ましくは0.1、さらにより好ましくは0.2である。
t> (1 + E) f
Here, f is the focal length, t is the axial thickness of the lens, and E is a number of 0 or more, preferably 0, more preferably 0.1, and even more preferably 0.2.

上記をまとめると、レンズ内部での最大高さの光線の光軸と成す角u1´に対して、条件(4)を満たすと、軸上収差特性、軸外収差特性及び偏芯公差(による収差増大)を同時に満足することが出来る。   In summary, when the condition (4) is satisfied with respect to the angle u1 ′ formed with the optical axis of the light beam having the maximum height inside the lens, the on-axis aberration characteristic, the off-axis aberration characteristic, and the eccentricity tolerance (aberration due to the aberration) Increase) can be satisfied at the same time.

さらに補足すると、この非球面レンズは、光軸に対して回転対称なレンズ(共軸光学系)であっても、方向により僅かに非球面形状を変化させた、トオーイックレンズのような形状であっても良い。後者の場合も、各々の方向における第1面の曲率半径と厚さが前記した範囲に入っている必要があるのは言うまでもない。   In addition, even if this aspherical lens is a rotationally symmetric lens (coaxial optical system) with respect to the optical axis, it has a shape like a touic lens with the aspherical shape slightly changed depending on the direction. There may be. In the latter case as well, it goes without saying that the radius of curvature and the thickness of the first surface in each direction must be within the above-described ranges.

以下、本発明に係る光ディスク用対物レンズの実施例を示す。   Examples of the objective lens for optical disc according to the present invention will be described below.

実施例では、次のような多項式を用いて非球面を表す。   In the embodiment, an aspheric surface is represented by using the following polynomial.

Z=Ch2/(1+(1−(1+K)C220.5)+A4+A+A+A1010+A1212+A1414
ここで、Zは面の頂点からの距離、hは光軸からの高さ、Kはコーニック定数、Cは曲率(=1/R)、A〜A14は4次から14次の非球面係数である。たとえば、Aは、hの4乗の係数に相当する。
Z = Ch 2 / (1+ (1− (1 + K) C 2 h 2 ) 0.5 ) + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 + A 12 h 12 + A 14 h 14
Here, Z is the distance from the vertex of the surface, h is the height from the optical axis, K is the conic constant, C is the curvature (= 1 / R), and A 4 to A 14 are the 4th to 14th aspherical surfaces. It is a coefficient. For example, A 4 corresponds to the fourth power of h.

<実施例1>
図9は、実施例1の対物レンズの断面図である。
<Example 1>
FIG. 9 is a cross-sectional view of the objective lens of Example 1. FIG.

対物レンズ11に入射した光束Lは、第1面1と第2面2で屈折し、光ディスク21の第3面3と透過層を透過して信号記録面に集光される。   The light beam L incident on the objective lens 11 is refracted by the first surface 1 and the second surface 2, passes through the third surface 3 and the transmission layer of the optical disk 21, and is condensed on the signal recording surface.

レンズ仕様は、表1の通りである。   The lens specifications are as shown in Table 1.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

レンズの設計値は、表2の通りである。なお、半径及び厚さの単位はmmである。以下でも同様である。   The lens design values are shown in Table 2. The unit of radius and thickness is mm. The same applies to the following.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第1面の非球面係数は、表3の通りである。   The aspherical coefficients of the first surface are as shown in Table 3.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第2面の非球面係数は、表4の通りである。   The aspherical coefficients of the second surface are as shown in Table 4.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

このレンズ仕様から、計算されるR1の推奨値、すなわち式(7)におけるAの値は、1.731695mmである。この推奨値と実設計値との乖離は、1.25%である。   From this lens specification, the recommended value of R1 calculated, that is, the value of A in Equation (7) is 1.731695 mm. The difference between the recommended value and the actual design value is 1.25%.

このレンズの特性は、ほぼ条件(1)と(2)を満足し、僅かに条件(3)に誤差の残るアプラナートである。   The characteristic of this lens is an applanate that substantially satisfies the conditions (1) and (2) and has a slight error in the condition (3).

このレンズにおいては、軸上での波面収差は、0.002λと小さく、実用上は無収差と言える値である。軸外0.5度の入射光線に対する波面収差は、0.023λと良好な特性を示している。さらに、製造工程で重要な面間の偏芯に関しては、偏芯が3μmの時、波面収差0.036λと非常に良好な値を有している。   In this lens, the wavefront aberration on the axis is as small as 0.002λ, which is practically no aberration. The wavefront aberration for an incident light beam with an off-axis angle of 0.5 degrees is 0.023λ, which is a good characteristic. Further, the decentering between the planes important in the manufacturing process has a very good value of 0.036λ wavefront aberration when the decentering is 3 μm.

このレンズの最も高い光線のレンズ内部における角度の正弦は、sin(u1´)=0.46である。一方、このレンズ仕様から計算されるsin(u1´)の推奨値、すなわち式(8)におけるsin(K)は、0.4511である。この推奨値の実設計値からの乖離は1.97%である。   The sine of the angle within the lens of the highest ray of this lens is sin (u1 ′) = 0.46. On the other hand, the recommended value of sin (u1 ′) calculated from this lens specification, that is, sin (K) in equation (8) is 0.4511. The deviation of this recommended value from the actual design value is 1.97%.

図10は縦収差図であり、図11は正弦条件不満足量を示す図であり、図12は非点収差図である。   FIG. 10 is a longitudinal aberration diagram, FIG. 11 is a diagram showing an unsatisfactory sine condition, and FIG. 12 is an astigmatism diagram.

図13は、実施例1のレンズと同じ屈折率と厚さを保ちながら、第1面の曲率半径R1を僅かに変化させて設計したレンズにおいて、偏芯が3μmある場合の収差の増加の様子を示す図である。   FIG. 13 shows an increase in aberration when the eccentricity is 3 μm in a lens designed by slightly changing the curvature radius R1 of the first surface while maintaining the same refractive index and thickness as the lens of Example 1. FIG.

収差の増加は、符号□で示す開口数が0.75の場合と、符号◆で示す0.85の場合とが示されている。   The increase in aberration is shown when the numerical aperture indicated by □ is 0.75 and when the numerical aperture indicated by ♦ is 0.85.

各々の開口数における、式(7)のAの値は、開口数0.75で1.767mm、開口数が0.85で1.732mmである。   In each numerical aperture, the value of A in the equation (7) is 1.767 mm when the numerical aperture is 0.75, and 1.732 mm when the numerical aperture is 0.85.

図より、偏芯時の収差の限界を0.04λと設定すると、第1面の曲率半径R1を、推奨値となるAの値の少なくとも5%以内に設定することが望まれることがわかる。さらに、望ましくは、4%以内にあれば、確実に0.04λ以下に設定できる。   From the figure, it is understood that when the limit of aberration at the time of decentering is set to 0.04λ, it is desirable to set the curvature radius R1 of the first surface within at least 5% of the recommended value A. Further, desirably, it can be reliably set to 0.04λ or less within 4%.

また、開口数が高くなると、R1が変化した場合の収差増加が大きくなることを考慮すると、3%以内であることがさらに推奨される。   Further, when the numerical aperture is increased, it is further recommended to be within 3% in consideration of the increase in aberration when R1 changes.

ところで、開口数が0.85の場合に、収差最良点とAから理論的に与えられる値が1%程度ずれているが、これは、回帰式の誤差によるもので、前記した範囲は、これを考慮しての値である。   By the way, when the numerical aperture is 0.85, the value theoretically given from the aberration best point and A is deviated by about 1%. This is due to an error in the regression equation. This is a value that takes into account.

なお、このレンズ仕様の場合は、3μmの偏芯で、0.04λの収差が実現されているが、仕様によってはかなり大きい値しか実現できない場合もある。このような場合においても、収差を小さく抑えるためには、上記した範囲に抑える必要があるのは言うまでもない。   In the case of this lens specification, an aberration of 0.04λ is realized with an eccentricity of 3 μm. However, depending on the specification, only a considerably large value may be realized. Even in such a case, it is needless to say that it is necessary to suppress the aberration within the above-described range in order to reduce the aberration.

レンズの厚さは焦点距離の1.375倍である。このレンズの硝材は屈折率を固定して設計してあるが、波長が5nm変化した場合に相当する屈折率変化として、屈折率が1.8486となった場合の、最良像面における収差は0.01λと小さな値に押さえられている。また、軸上色収差の量は、2.17μmであり低く押さえられている。   The lens thickness is 1.375 times the focal length. The glass material of this lens is designed with a fixed refractive index, but the aberration at the best image plane is 0 when the refractive index is 1.8486 as a refractive index change corresponding to a change in wavelength of 5 nm. It is suppressed to a small value of .01λ. The amount of axial chromatic aberration is 2.17 μm, which is kept low.

<実施例2>
図14は、実施例2の対物レンズの断面図である。
<Example 2>
FIG. 14 is a cross-sectional view of the objective lens of Example 2.

対物レンズ11に入射した光束Lは、第1面1と第2面2で屈折し、光ディスク21の第3面3と透過層を透過して信号記録面に集光される。   The light beam L incident on the objective lens 11 is refracted by the first surface 1 and the second surface 2, passes through the third surface 3 and the transmission layer of the optical disk 21, and is condensed on the signal recording surface.

レンズ仕様は、表5の通りである。   The lens specifications are as shown in Table 5.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

レンズの設計値は、表6の通りである。   Table 6 shows the lens design values.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第1面の非球面係数は、表7の通りである。   Table 7 shows the aspheric coefficients of the first surface.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第2面の非球面係数は、表8の通りである。   Table 8 shows the aspherical coefficients of the second surface.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

このレンズ仕様から、計算されるR1の推奨値、すなわち式(7)のAの値は、1.4495mmである。この推奨値と実設計値との乖離は、0.3%である。このレンズの特性は、ほぼ条件(1)と(2)を満足した僅かに条件(3)に誤差の残るアプラナートである。   From this lens specification, the recommended value of R1, which is calculated, that is, the value of A in Equation (7) is 1.4495 mm. The difference between the recommended value and the actual design value is 0.3%. The characteristic of this lens is an aplanato with a slight error in the condition (3) that substantially satisfies the conditions (1) and (2).

軸上での波面収差は、0.001λと非常に小さく、実用は無収差と言える値である。軸外0.5度の入射光線に対する波面収差は、0.013λと良好な特性を示している。さらに、製造公差で重要な面間の偏芯に関しては、偏芯が3μmの時に波面収差0.023λと、非常に良好な値を有している。   The wavefront aberration on the axis is as very small as 0.001λ, and it can be said that there is no aberration in practical use. The wavefront aberration with respect to an incident light beam with an off-axis angle of 0.5 degrees is as good as 0.013λ. Further, the decentering between the planes, which is important in terms of manufacturing tolerance, has a very good value of wavefront aberration of 0.023λ when the decentering is 3 μm.

このレンズの、最も高い光線のレンズ内部の角度u1´の正弦は、sin(u1´)=0.421である。一方、このレンズ仕様から、計算される、sin(u1´)の推奨値、すなわち、式(8)におけるsin(K)は、0.44である。この推奨値の実設計値との乖離は、1.7%である。   The sine of the angle u1 ′ inside the lens of the highest ray of this lens is sin (u1 ′) = 0.421. On the other hand, the recommended value of sin (u1 ′) calculated from this lens specification, that is, sin (K) in equation (8) is 0.44. The difference between the recommended value and the actual design value is 1.7%.

図15は縦収差図であり、図16は正弦条件不満足量を示す図であり、図17は非点収差図である。   15 is a longitudinal aberration diagram, FIG. 16 is a diagram showing an unsatisfactory sine condition, and FIG. 17 is an astigmatism diagram.

レンズの厚さは焦点距離の1.429倍である。このレンズの硝材は屈折率を固定して設計してあるが、波長が5nm変化した場合に相当する屈折率変化として、屈折率が1.7486となった場合の、最良像面における収差は0.01λと小さな値に押さえられている。また、軸上色収差の量は、2.10μmであり低く押さえられている。   The lens thickness is 1.429 times the focal length. The glass material of this lens is designed with a fixed refractive index, but the aberration at the best image plane is 0 when the refractive index is 1.7486 as a refractive index change corresponding to a change in wavelength of 5 nm. It is suppressed to a small value of .01λ. The amount of axial chromatic aberration is 2.10 μm, which is kept low.

<実施例3>
図18は、実施例3の対物レンズの断面図である。
<Example 3>
FIG. 18 is a sectional view of the objective lens of Example 3.

対物レンズ11に入射した光束Lは、第1面1と第2面2で屈折し、光ディスク21の第3面3と透過層を透過して信号記録面に集光される。   The light beam L incident on the objective lens 11 is refracted by the first surface 1 and the second surface 2, passes through the third surface 3 and the transmission layer of the optical disc 21, and is condensed on the signal recording surface.

レンズ仕様は、表9の通りである。   The lens specifications are as shown in Table 9.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

レンズの設計値は、表10の通りである。   Table 10 shows the lens design values.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第1面の非球面係数は、表11の通りである。   Table 11 shows the aspherical coefficients of the first surface.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

第2面の非球面係数は、表12の通りである。   Table 12 shows the aspheric coefficients of the second surface.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

各硝材の屈折率は表13の通りである。   The refractive index of each glass material is as shown in Table 13.

Figure 2006252770
Figure 2006252770

このレンズ仕様から、計算されるR1の推奨値、すなわち式(7)のAの値は、1.81581mmである。この推奨値と実設計値との乖離は、0.2%である。このレンズの特性は、ほぼ条件(1)を満足していて、(2)は多少の不満足を残し、その分実施例1のレンズよりも、偏芯時の収差増加を抑えたレンズとなっている、そして、条件(3)には、僅かに誤差の残るアプラナートに非常に近いレンズである。   From this lens specification, the recommended value of R1 calculated, that is, the value of A in Equation (7) is 1.81581 mm. The difference between the recommended value and the actual design value is 0.2%. The characteristics of this lens almost satisfied the condition (1), and (2) left some dissatisfaction, and the lens of the lens of the first embodiment has a smaller increase in aberrations when decentered. In condition (3), the lens is very close to an aplanat with a slight error.

軸上での波面収差は、0.006λと非常に小さく、実用は無収差と言える値である。軸外0.5度の入射光線に対する波面収差は、0.069λと良好な特性を示している。さらに、製造公差で重要な面間の偏芯に関しては、偏芯が5μmの時に波面収差0.034λと、非常に良好な値を有している。   The wavefront aberration on the axis is as very small as 0.006λ, and it can be said that there is no aberration in practical use. The wavefront aberration for an incident light beam with an off-axis angle of 0.5 degrees is 0.069λ, which is a good characteristic. Further, the decentering between the planes, which is important in terms of manufacturing tolerance, has a very good value of wavefront aberration of 0.034λ when the decentering is 5 μm.

このレンズの、最も高い光線のレンズ内部の角度u1´の正弦は、sin(u1´)=0.466である。一方、このレンズ仕様から、計算される、sin(u1´)の推奨値、すなわち、式(8)におけるsin(K)は、0.464である。この推奨値の実設計値との乖離は、0.43%である。   The sine of the angle u1 ′ inside the lens of the highest ray of this lens is sin (u1 ′) = 0.466. On the other hand, the recommended value of sin (u1 ′) calculated from this lens specification, that is, sin (K) in equation (8) is 0.464. The deviation of the recommended value from the actual design value is 0.43%.

図19は縦収差図であり、図20は正弦条件不満足量を示す図であり、図21は非点収差図である。   19 is a longitudinal aberration diagram, FIG. 20 is a diagram showing an unsatisfactory sine condition, and FIG. 21 is an astigmatism diagram.

レンズの厚さは焦点距離の1.411倍である。波長が5nm変化して410nmになった場合の、最良像面における収差は0.029λと小さな値に押さえられている。また、軸上色収差の量は、2.21μmであり低く押さえられている。   The lens thickness is 1.411 times the focal length. When the wavelength is changed to 5 nm by 410 nm, the aberration on the best image plane is suppressed to a small value of 0.029λ. The amount of axial chromatic aberration is 2.21 μm, which is kept low.

なお、本実施の形態では、光ディスク用対物レンズについて具体的数値を用い説明したが、本発明はこれらの数値に限定されない。本発明は、本発明を逸脱しない範囲で種種の光ディスク用対物レンズに対して適用できる。   In the present embodiment, the optical disk objective lens has been described using specific numerical values, but the present invention is not limited to these numerical values. The present invention can be applied to various types of objective lenses for optical discs without departing from the present invention.

あえて数値の具体例を挙げると、本実施の形態においては、光ディスクには、例えば範囲0.01〜0.3mmの厚さの透過層を有するものを用いることができる。また、対物レンズには、例えばNBF1のような光学ガラスを用い、例えば1.5〜2.0の範囲の屈折率を有するものを用いることができる。   As a specific example of numerical values, in the present embodiment, an optical disk having a transmission layer with a thickness in the range of 0.01 to 0.3 mm can be used. For the objective lens, for example, an optical glass such as NBF1, for example, having a refractive index in the range of 1.5 to 2.0 can be used.

対物レンズの形態を説明する図である。It is a figure explaining the form of an objective lens. 対物レンズ内部の光線の角度と、第2面の結像倍率を説明する図である。It is a figure explaining the angle of the light ray inside an objective lens, and the imaging magnification of a 2nd surface. レンズ厚さに関して、u1を求める回帰式と回帰式を求めるのに用いたデータの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the data used for calculating | requiring the regression equation which calculates | requires u1, and the regression equation regarding lens thickness. ディスク厚さに関して、u1を求める回帰式と回帰式を求めるのに用いたデータの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the data used for calculating | requiring the regression equation which calculates | requires u1, and the regression equation regarding disk thickness. 開口数による結合倍率βの変化を求めるために用いたデータと回帰式の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the data used in order to obtain | require the change of the coupling magnification (beta) by numerical aperture, and a regression equation. R1とβ´との関係式の導出を説明する図である。It is a figure explaining derivation | leading-out of the relational expression of R1 and (beta) '. レンズの中心厚さと、波長誤差(5nm)による残留収差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the center thickness of a lens, and the residual aberration by a wavelength error (5 nm). 焦点距離が2mmで屈折率が1.75のレンズにおいて、ガラスの屈折率が1.7486に変化した場合の、fbの変化量を示している。In the lens having a focal length of 2 mm and a refractive index of 1.75, the amount of change in fb when the refractive index of the glass is changed to 1.7486 is shown. 実施例1の対物レンズの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the objective lens of Example 1. 実施例1の対物レンズの縦収差図である。FIG. 3 is a longitudinal aberration diagram of the objective lens according to Example 1. 実施例1の対物レンズの正弦条件不満足量を示す図である。It is a figure which shows the sine condition dissatisfaction amount of the objective lens of Example 1. 実施例1の対物レンズの非点収差図である。2 is an astigmatism diagram of the objective lens according to Example 1. FIG. 実施例1のレンズと同じ屈折率と、厚さを保ちながら、R1を僅かに変化させて設計したレンズにおける、収差の増加の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the increase in the aberration in the lens designed by changing R1 slightly, maintaining the same refractive index and thickness as the lens of Example 1. FIG. 実施例2の対物レンズの断面図である。6 is a cross-sectional view of an objective lens according to Example 2. FIG. 実施例2の対物レンズの縦収差図である。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram of the objective lens according to Example 2. 実施例2の対物レンズの正弦条件不満足量を示す図である。It is a figure which shows the sine condition unsatisfactory amount of the objective lens of Example 2. 実施例2の対物レンズの非点収差図である。6 is an astigmatism diagram of the objective lens according to Example 2. FIG. 実施例3の対物レンズの断面図である。6 is a cross-sectional view of an objective lens according to Example 3. FIG. 実施例3の対物レンズの縦収差図である。FIG. 6 is a longitudinal aberration diagram of the objective lens according to Example 3. 実施例3の対物レンズの正弦条件不満足量を示す図である。It is a figure which shows the sine condition unsatisfactory amount of the objective lens of Example 3. 実施例3の対物レンズの非点収差図である。6 is an astigmatism diagram of the objective lens according to Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1面
2 第2面
11 対物レンズ
21 光ディスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st surface 2 2nd surface 11 Objective lens 21 Optical disk

Claims (4)

透過層を有する光ディスクに適用される光ディスク用対物レンズにおいて、両面が非球面とされた開口数NAが0.75以上の単レンズであって、
当該レンズの内部における最大高さの光線の光軸と成す角度u1´が、次の式を満足する光学特性を有することを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
(1−D)sin(K)<sin(u1´)<(1+D)sin(K)
K=(0.60866−0.11・t/f−0.1272・d/f)
(0.83+0.2・NA)・NA/0.85
ここで、fは当該レンズの焦点距離、tは当該レンズの中心厚さ、
dは当該レンズを介して光が照射される、前記光ディスクの前記透過層の厚さ、
Dは0.06である。
In the objective lens for an optical disc applied to an optical disc having a transmission layer, both surfaces are aspheric and a numerical aperture NA is 0.75 or more,
An objective lens for an optical disc, characterized in that an angle u1 ′ formed with the optical axis of the light beam having the maximum height inside the lens has optical characteristics satisfying the following expression.
(1-D) sin (K) <sin (u1 ′) <(1 + D) sin (K)
K = (0.60866-0.11 · t / f-0.1272 · d / f)
(0.83 + 0.2 ・ NA) ・ NA / 0.85
Where f is the focal length of the lens, t is the center thickness of the lens,
d is the thickness of the transmission layer of the optical disc that is irradiated with light through the lens;
D is 0.06.
中心厚さtと焦点距離fが、次の式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光ディスク用対物レンズ。
t>(1+E)f
ここで、Eは0以上の数である。
The objective lens for an optical disk according to claim 1, wherein the center thickness t and the focal length f satisfy the following expression.
t> (1 + E) f
Here, E is a number of 0 or more.
結像倍率が0であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ディスク用対物レンズ。 3. The objective lens for an optical disk according to claim 1, wherein the imaging magnification is 0. 当該レンズを介して光ディスクに照射される光の波長は、450nm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1に記載の光ディスク用対物レンズ。 The objective lens for an optical disk according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength of light irradiated to the optical disk through the lens is 450 nm or less.
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