JP2511279B2 - Optical system for recording / reproducing optical information media - Google Patents

Optical system for recording / reproducing optical information media

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JP2511279B2
JP2511279B2 JP62232446A JP23244687A JP2511279B2 JP 2511279 B2 JP2511279 B2 JP 2511279B2 JP 62232446 A JP62232446 A JP 62232446A JP 23244687 A JP23244687 A JP 23244687A JP 2511279 B2 JP2511279 B2 JP 2511279B2
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aberration
optical system
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collimator lens
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稔 横田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は光源、コリメーターレンズおよび対物レン
ズからなる光情報媒体の記録・再生用光学系、特に、光
学系全体として色収差その他の収差が補正された光学系
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical system for recording / reproducing an optical information medium including a light source, a collimator lens and an objective lens, and in particular, chromatic aberration and other aberrations are corrected in the entire optical system. Optical system.

(従来技術) 周知のように、コンパクトディスクやレーザーディス
クの記録・再生用光学系は光源に半導体レーザーのよう
な単色光を使用し、光源からの光束をコリメーターレン
ズによって平行光に変換したのち、対物レンズでディス
ク上に1μφ程度のスポットとして集束させる。
(Prior Art) As is well known, a recording / reproducing optical system of a compact disc or a laser disc uses a monochromatic light such as a semiconductor laser as a light source, and after converting a light flux from the light source into a parallel light by a collimator lens. Then, it is focused as a spot of about 1 μφ on the disc by the objective lens.

再生の場合は、さらにピット面からの反射光が同一の
光学系内を逆に対物レンズからコリメーターレンズの方
向へ進むこととなる。そして、一般にはこの光路の途中
にビームスプリッタを配し、ピット面からの反射光の光
路を変えて光検出素子上に導き、合焦点信号およびトラ
ッキング信号を得られるようになっている。
In the case of reproduction, the reflected light from the pit surface further advances in the same optical system from the objective lens toward the collimator lens. Then, in general, a beam splitter is arranged in the middle of this optical path, and the optical path of the reflected light from the pit surface is changed and guided to the photo-detecting element to obtain a focus signal and a tracking signal.

従来この種のコリメーターレンズとしては、レンズタ
イプは異なるが、特開昭51-18557号、同昭58-87521号等
のように色収差の補正が考慮されていないか、又は特開
昭58-72114号、同昭60-232519号、同昭62-35311号等の
ように色収差の補正が考慮されている場合も、コリメー
ターレンズ或いは対物レンズ単体としての色収差を補正
するようにしたものが殆どであった。
Conventionally, as this type of collimator lens, although the lens type is different, correction of chromatic aberration is not taken into consideration as in JP-A-51-18557 and JP-A-58-87521, or JP-A-58- Even when correction of chromatic aberration is taken into consideration, such as 72114, 6032-519, and 62-35311, most of them are designed to correct chromatic aberration of the collimator lens or the objective lens alone. Met.

(この発明が解決しようとする問題点) 光源を半導体レーザーにすると、温度などの外部環境
によりモードホップを起し、発振波長の急激な変化が生
じる。しかし、上記の合焦操作機構の応答速度には限界
があり、急激な波長変化等による光束の収歛位置のずれ
に追随できず、ディスク上でのスポット径の増大によっ
て記録エラー、再生エラーが生じる原因となっていた。
(Problems to be solved by the present invention) When a semiconductor laser is used as a light source, a mode hop is caused by an external environment such as temperature, and a sharp change in oscillation wavelength occurs. However, there is a limit to the response speed of the focusing operation mechanism described above, and it is not possible to follow the deviation of the focusing position of the light flux due to a sudden wavelength change, etc., and the recording error and the reproduction error are caused by the increase of the spot diameter on the disc. It was the cause.

一方、コリメーターレンズと組み合わせて使用する対
物レンズは、合焦操作及びトラッキング操作を行い易く
するためには、レンズを出来るだけ軽く、コンパクトに
する必要があり、近年、対物レンズとして非球面を利用
したプラスチック製或いはガラス製の単玉レンズが多用
されている。単玉レンズは小型軽量という利点はある
が、色収差の補正が出来ないという欠点を持っており、
従来のコリメーターレンズと組み合わせて用いたとき、
光源の波長の変化による上記の問題を避けることが出来
なかった。
On the other hand, the objective lens used in combination with the collimator lens needs to be as light and compact as possible in order to facilitate the focusing operation and the tracking operation. In recent years, an aspherical surface has been used as the objective lens. The single lens made of plastic or glass is often used. Single-lens lenses have the advantage of being small and lightweight, but they have the drawback of not being able to correct chromatic aberration.
When used in combination with a conventional collimator lens,
The above problems due to changes in the wavelength of the light source cannot be avoided.

この発明は、対物レンズとコリメーターレンズを一体
として収差補正を行い、対物レンズの収差補正状況に応
じてコリメーターレンズの残存収差を設定し、光学系全
体としての性能向上を可能にしようとするものである。
This invention attempts to improve the performance of the entire optical system by performing aberration correction by integrating an objective lens and a collimator lens, and setting the residual aberration of the collimator lens according to the aberration correction status of the objective lens. It is a thing.

(問題点を解決するための手段) この発明の光ディスク用光学系は、光源、コリメータ
ーレンズ及び対物レンズからなり、対物レンズの収差補
正状況に応じて、コリメーターレンズがこれを相殺する
ような残存収差を有するような収差補正を行い、コリメ
ーターレンズと対物レンズを組み合わせて使用したとき
に色収差等の収差の発生を少なくしたものであって、 コリメーターレンズは、光源部をレンズ後方としたと
き、前方から両凸の第1レンズ、両凹の第2レンズおよ
び正の第3レンズとからなる第1群と、両凸の第4レン
ズと両凹の第5レンズとからなる5枚構成であり、以下
の各条件を満足するように構成されることを特徴とす
る。
(Means for Solving the Problems) An optical system for an optical disc of the present invention comprises a light source, a collimator lens and an objective lens, and the collimator lens cancels this depending on the aberration correction state of the objective lens. Aberration correction with residual aberration is performed to reduce the occurrence of aberrations such as chromatic aberration when a collimator lens and objective lens are used in combination. At this time, a first lens group including a biconvex first lens element, a biconcave second lens element, and a positive third lens element from the front, and a five-element configuration including a biconvex fourth lens element and a biconcave fifth lens element. And is configured to satisfy the following conditions.

但し fc:コリメーターレンズ全系の合成焦点距離 Ri:前方から第i番目のレンズ面の曲率半径 Ni:前方から第i番目のレンズの屈折率 νi:前方から第i番目のレンズのアッベ数 さらに次の条件を満足することが好ましい。 However, fc: Composite focal length of the entire collimator lens system Ri: Radius of curvature of the i-th lens surface from the front Ni: Refractive index of the i-th lens from the front νi: Abbe number of the i-th lens from the front It is preferable to satisfy the following conditions.

(3)1.6<N1,N4<N3 (作用) 条件(1)は球面収差の補正のための条件であり、上
限を越えると第2面及び第6面による球面収差の補正作
用が小さくなる。特に、このレンズタイプの場合、補正
作用が大きいのは第2面及び第6面だけであり、逆に下
限を越えた場合は、第1面によって大きく発生する球面
収差を、第2面及び第6面だけで補正しなければなら
ず、補正過剰となり易いだけでなく、高次のオーバーフ
レアも発生し、明るいレンズとすることが出来なくな
る。
(3) 1.6 <N 1 , N 4 <N 3 (Function) Condition (1) is a condition for correcting spherical aberration, and if the upper limit is exceeded, the correction function for spherical aberration by the second surface and the sixth surface will occur. Get smaller. In particular, in the case of this lens type, it is only the second surface and the sixth surface that the correction effect is large. On the contrary, when the lower limit is exceeded, the spherical aberration largely generated by the first surface is reduced to the second surface and the sixth surface. Since it is necessary to correct only the six surfaces, not only overcorrection is likely to occur, but also high-order overflare occurs, which makes it impossible to obtain a bright lens.

条件(2)は、色収差の補正を適切にするための条件
で、上限を越えた場合は両凹の第2レンズ及び第5レン
ズによる色収差の補正が不足し、単玉の対物レンズと組
み合わせたとき全体としての色収差の補正が出来なくな
る。逆に下限を越えると、色収差が補正過剰となると同
時に、現在入手可能な硝材のアッベ数に限界があり、第
2面、第3面及び第6面の曲率を強くし過ぎることとな
り、加工性のよいレンズとすることが出来ない。
The condition (2) is a condition for appropriately correcting the chromatic aberration. When the upper limit is exceeded, the correction of the chromatic aberration by the biconcave second lens and the fifth lens is insufficient, and the condition (1) is combined with the single-lens objective lens. At that time, it becomes impossible to correct chromatic aberration as a whole. On the other hand, if the lower limit is exceeded, chromatic aberration will be overcorrected, and at the same time, the Abbe number of the currently available glass materials will be limited, and the curvatures of the second surface, the third surface, and the sixth surface will be too strong. It cannot be a good lens.

条件(3)は、これによりペツバール和を小さくする
ことが出来、平坦な像面を得るために有効である。
The condition (3) makes it possible to reduce the Petzval sum, and is effective for obtaining a flat image surface.

(実施例) 以下実施例1、2、3は本発明のコリメーターレンズ
のみを示し、参考例として実施例1のコリメーターレン
ズに一般的非球面対物レンズを組み合わせた光学系を、
カバーガラス*を含めて示す。
(Examples) Examples 1, 2 and 3 below show only the collimator lens of the present invention, and an optical system in which a general aspherical objective lens is combined with the collimator lens of Example 1 as a reference example,
Including cover glass *.

表中 fcはコリメーターレンズの合成焦点距離 NAは開口数 Rは各レンズ面の曲率半径 Dは各屈折面の間隔 Nは波長が830nmにおける各レンズの屈折率である。In the table, fc is the synthetic focal length of the collimator lens NA is the numerical aperture R is the radius of curvature of each lens surface D is the distance between the refracting surfaces N is the refractive index of each lens at a wavelength of 830 nm.

実施例1 実施例2 実施例3 参考例 (発明の効果) この発明は対物レンズの収差補正状況を考慮して、コ
リメーターレンズの収差補正を行うことにより、対物レ
ンズとコリメーターレンズの収差を相殺し、本来色収差
補正が出来ない単玉対物レンズを用いながら、光学系全
体としての色収差等の収差を良好に補正することが出来
る。また、各実施例に見るように、NAの大きな明るいコ
リメーターレンズでありながら、収差を良好に補正出来
ると共に、5枚構成ではあっても、貼合レンズとして2
群構成とすることが出来たので、組み立てによる偏心等
の調整も複雑にならず、製造容易な光学系を得ることが
出来た。
Example 1 Example 2 Example 3 Reference example (Effect of the Invention) The present invention compensates aberrations of the objective lens and the collimator lens by correcting the aberration of the objective lens in consideration of the aberration correction state of the objective lens. While using the objective lens, it is possible to excellently correct aberrations such as chromatic aberration of the entire optical system. Further, as seen in each of the examples, although it is a bright collimator lens having a large NA, it is possible to satisfactorily correct aberrations.
Since it was possible to form a group structure, adjustment of eccentricity and the like during assembly was not complicated, and an optical system that was easy to manufacture could be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明のコリメーターレンズの実施例1の断
面図、第2図はその収差曲線図、第3図は実施例1のコ
リメーターレンズと一般的非球面対物レンズを組み合わ
せた光学系の断面図、第4図は第3図に示す一般的非球
面対物レンズ単独の収差曲線図、第5図は第3図の光学
系全体の収差曲線図である。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a collimator lens of the present invention, FIG. 2 is its aberration curve diagram, and FIG. 3 is an optical system in which the collimator lens of the first embodiment and a general aspherical objective lens are combined. 4 is an aberration curve diagram of the general aspherical objective lens shown in FIG. 3 alone, and FIG. 5 is an aberration curve diagram of the entire optical system of FIG.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光源、コリメーターレンズ及び対物レンズ
からなり、対物レンズの収差補正状況に応じて、コリメ
ーターレンズがこれを相殺する残存収差を有するように
収差補正を行い、コリメーターレンズと対物レンズを組
み合わせて使用したときに色収差等の収差の発生を少な
くした光学系において、 コリメーターレンズは、光源部をレンズ後方としたと
き、前方から両凸の第1レンズ、両凹の第2レンズおよ
び正の第3レンズとからなる第1群と、両凸の第4レン
ズと両凹の第5レンズとからなる5枚構成であり、以下
の各条件を満足するように構成されることを特徴とする
光情報媒体の記録・再生用光学系 但し fc:コリメーターレンズ全系の合成焦点距離 Ri:前方から第i番目のレンズ面の曲率半径 Ni:前方から第i番目のレンズの屈折率 νi:前方から第i番目のレンズのアッベ数
1. A light source, a collimator lens, and an objective lens. According to the aberration correction state of the objective lens, the collimator lens performs aberration correction so as to have residual aberration that cancels the aberration, and the collimator lens and the objective lens. In an optical system that reduces the occurrence of aberrations such as chromatic aberration when used in combination with lenses, the collimator lens includes a biconvex first lens and a biconcave second lens from the front when the light source section is behind the lens. And a first lens group consisting of a positive third lens element, a biconvex fourth lens element, and a biconcave fifth lens element, which is configured to satisfy the following conditions. Optical system for recording / reproducing characteristic optical information media However, fc: Composite focal length of the entire collimator lens system Ri: Radius of curvature of the i-th lens surface from the front Ni: Refractive index of the i-th lens from the front νi: Abbe number of the i-th lens from the front
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