JP3104780B2 - 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置 - Google Patents
対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置Info
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- lens
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
-
- G—PHYSICS
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1398—Means for shaping the cross-section of the beam, e.g. into circular or elliptical cross-section
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタルオーディオデ
ィスク、ビデオディスク、コンピュータ用の光メモリデ
ィスクなどの光ピックアップに用いられる対物レンズに
関し、特に軸上における波面収差に非点収差を付加する
ことにより、軸外性能を向上した対物レンズ及びそれを
用いた光ヘッド装置に関する。
ィスク、ビデオディスク、コンピュータ用の光メモリデ
ィスクなどの光ピックアップに用いられる対物レンズに
関し、特に軸上における波面収差に非点収差を付加する
ことにより、軸外性能を向上した対物レンズ及びそれを
用いた光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ディスク用の光ヘッド装置に
おいて、情報媒体面上に回折限界の点像を集光すること
により、その情報を読み取り又は書き込むための対物レ
ンズとして、非球面を用いた単レンズが多く使用されて
いる。以下、図面を参照しつつ従来の対物レンズについ
て説明する。図５に、従来の光ディスク用光ヘッド装置
の構成を示す。半導体レーザ１２から出射された光は、
ハーフミラー１３で反射され、対物レンズ１４によりデ
ィスク１５の媒体面１６上に集光される。媒体面１６で
変調された光は媒体面１６により反射され、再び対物レ
ンズ１４を透過し、ハーフミラー１３を透過して、検出
レンズ１７によりフォトディテクター１８上に集光され
る。対物レンズ１４は、媒体面１６上の情報を読み出す
ために、常にトラッキングエラー信号により制御され、
左右に移動している。（例えば「光ディスクシステム」
応用物理学会 光学懇話会編 １９８９年 ３７ページ
〜４５ページ 参照）。
おいて、情報媒体面上に回折限界の点像を集光すること
により、その情報を読み取り又は書き込むための対物レ
ンズとして、非球面を用いた単レンズが多く使用されて
いる。以下、図面を参照しつつ従来の対物レンズについ
て説明する。図５に、従来の光ディスク用光ヘッド装置
の構成を示す。半導体レーザ１２から出射された光は、
ハーフミラー１３で反射され、対物レンズ１４によりデ
ィスク１５の媒体面１６上に集光される。媒体面１６で
変調された光は媒体面１６により反射され、再び対物レ
ンズ１４を透過し、ハーフミラー１３を透過して、検出
レンズ１７によりフォトディテクター１８上に集光され
る。対物レンズ１４は、媒体面１６上の情報を読み出す
ために、常にトラッキングエラー信号により制御され、
左右に移動している。（例えば「光ディスクシステム」
応用物理学会 光学懇話会編 １９８９年 ３７ページ
〜４５ページ 参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、対物レンズ
は、レンズ設計上、軸上の性能が最も良く収差を補正さ
れており、軸外においては収差が増加する。一方、光デ
ィスク用光ヘッド装置における対物レンズは、トラッキ
ングのため常にディスクの半径方向へ移動している。そ
のため、ほとんどの場合、対物レンズの軸外部分を使用
することとなり、収差の悪い状態で使用されていた。
は、レンズ設計上、軸上の性能が最も良く収差を補正さ
れており、軸外においては収差が増加する。一方、光デ
ィスク用光ヘッド装置における対物レンズは、トラッキ
ングのため常にディスクの半径方向へ移動している。そ
のため、ほとんどの場合、対物レンズの軸外部分を使用
することとなり、収差の悪い状態で使用されていた。
【０００４】本発明は以上の様な問題点を解決するため
になされたものであり、軸外性能を向上させた対物レン
ズ及びそれを用いた光ヘッド装置を提供することを目的
としている。
になされたものであり、軸外性能を向上させた対物レン
ズ及びそれを用いた光ヘッド装置を提供することを目的
としている。
【０００５】上記目的を達成するため、本発明の対物レ
ンズの構成は、光ディスクの光ピックアップに用いられ
る対物レンズであって、前記レンズが両面非球面である
単レンズからなり、１面が回転対称非球面で、他の１面
が回転対称非球面の形状にさらに前記（数１）で表され
る形状を付加したものであり、軸上波面収差の非点収差
の成分の標準偏差をＷａ、使用する光の波長をλとし
て、前記（数２）を満たすことを特徴とする。
ンズの構成は、光ディスクの光ピックアップに用いられ
る対物レンズであって、前記レンズが両面非球面である
単レンズからなり、１面が回転対称非球面で、他の１面
が回転対称非球面の形状にさらに前記（数１）で表され
る形状を付加したものであり、軸上波面収差の非点収差
の成分の標準偏差をＷａ、使用する光の波長をλとし
て、前記（数２）を満たすことを特徴とする。
【０００６】上記構成において、前記レンズは有限共役
系であることが好ましい。また、前記レンズはガラス成
形又は樹脂成形により製造されたものであることが好ま
しい。また、前記軸上波面収差において、非点収差の成
分の標準偏差をＷａとして、前記（数３）を満たすこと
が好ましい。
系であることが好ましい。また、前記レンズはガラス成
形又は樹脂成形により製造されたものであることが好ま
しい。また、前記軸上波面収差において、非点収差の成
分の標準偏差をＷａとして、前記（数３）を満たすこと
が好ましい。
【０００７】一方、本発明の光ヘッド装置は、光源と、
前記光源から出射した光線を情報媒体上に集光する対物
レンズと、前記情報媒体で変調された光束を分離するた
めの光束分離手段と、前記情報媒体で変調された光を受
光する受光手段を具備し、前記対物レンズは上記各構成
のいずれかを有する。上記構成において、トラッキング
により前記対物レンズが移動した場合に、非点収差が減
少するように、前記対物レンズの光軸回りの回転位置を
設定することが好ましい。
前記光源から出射した光線を情報媒体上に集光する対物
レンズと、前記情報媒体で変調された光束を分離するた
めの光束分離手段と、前記情報媒体で変調された光を受
光する受光手段を具備し、前記対物レンズは上記各構成
のいずれかを有する。上記構成において、トラッキング
により前記対物レンズが移動した場合に、非点収差が減
少するように、前記対物レンズの光軸回りの回転位置を
設定することが好ましい。
【０００８】
【作用】以上のように構成された本発明の対物レンズに
よれば、レンズが両面非球面である単レンズからなり、
１面が回転対称非球面で、他の１面が回転対称非球面の
形状にさらに前記（数１）で表される形状を付加したも
のであり、軸上波面収差の非点収差の成分の標準偏差を
Ｗａ、使用する光の波長をλとして、前記（数２）、よ
り好ましくは前記（数３）の条件を満たすように構成さ
れているので、対物レンズとして必要な性能を損なうこ
となく軸上波面収差に非点収差が付加され、軸外におい
て設計上発生している非点収差を相殺することができ、
軸外においても波面収差の良好なレンズが得られる。ま
た、レンズの両面を非球面とすることにより、軸上にお
ける球面収差を十分に補正することができる。また、レ
ンズを単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減
及び小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要
な駆動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レ
ンズとしての応用範囲が広がる。また、レンズを有限共
役系とすることにより、コリメートレンズを省略するこ
とができるため、光ディスク用光ヘッド装置に特に有効
である。また、対物レンズをプレスガラス工法又は樹脂
成形工法により成形することにより、大量にかつ安価に
作製することができる。
よれば、レンズが両面非球面である単レンズからなり、
１面が回転対称非球面で、他の１面が回転対称非球面の
形状にさらに前記（数１）で表される形状を付加したも
のであり、軸上波面収差の非点収差の成分の標準偏差を
Ｗａ、使用する光の波長をλとして、前記（数２）、よ
り好ましくは前記（数３）の条件を満たすように構成さ
れているので、対物レンズとして必要な性能を損なうこ
となく軸上波面収差に非点収差が付加され、軸外におい
て設計上発生している非点収差を相殺することができ、
軸外においても波面収差の良好なレンズが得られる。ま
た、レンズの両面を非球面とすることにより、軸上にお
ける球面収差を十分に補正することができる。また、レ
ンズを単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減
及び小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要
な駆動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レ
ンズとしての応用範囲が広がる。また、レンズを有限共
役系とすることにより、コリメートレンズを省略するこ
とができるため、光ディスク用光ヘッド装置に特に有効
である。また、対物レンズをプレスガラス工法又は樹脂
成形工法により成形することにより、大量にかつ安価に
作製することができる。
【０００９】また、本発明の光ヘッド装置によれば、上
記軸上波面収差に非点収差が付加されたレンズを対物レ
ンズとして用いているので、トラッキングにより対物レ
ンズが移動し、対物レンズに光線が斜に入射しても、設
計上軸外において発生している非点収差を相殺すること
ができ、トラッキングによる性能に変化が少ない光ヘッ
ド装置が得られる。また、トラッキングにより対物レン
ズが移動した場合に、非点収差が減少するように、対物
レンズの光軸回りの回転位置を設定することにより、対
物レンズの軸外における収差の最も小さい部分を有する
方向と対物レンズの移動方向とを一致させることがで
き、最も性能の安定した部分を用いることができる。
記軸上波面収差に非点収差が付加されたレンズを対物レ
ンズとして用いているので、トラッキングにより対物レ
ンズが移動し、対物レンズに光線が斜に入射しても、設
計上軸外において発生している非点収差を相殺すること
ができ、トラッキングによる性能に変化が少ない光ヘッ
ド装置が得られる。また、トラッキングにより対物レン
ズが移動した場合に、非点収差が減少するように、対物
レンズの光軸回りの回転位置を設定することにより、対
物レンズの軸外における収差の最も小さい部分を有する
方向と対物レンズの移動方向とを一致させることがで
き、最も性能の安定した部分を用いることができる。
【００１０】
【実施例】本発明の対物レンズの好適な一実施例を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本実施例に係る対物レ
ンズの構成を示す斜視図である。図１に示すように、対
物レンズ１は単レンズで構成されている。その１面は回
転対称非球面である。また、他の１面は、図１に示すよ
うに、垂直方向の稜線２と水平方向の稜線３を有する非
球面であり、近軸における曲率半径がそれぞれ異なるよ
うに構成されている。従って、稜線２と稜線３はそれぞ
れ異なる２つの位置に焦点を結ぶ。非球面の形状は、稜
線２及び稜線３のそれぞれの焦点において、球面収差を
補正するように決定される。２つの稜線２及び３方向の
球面収差は完全に補正されているが、対物レンズ１は垂
直方向と水平方向で異なる２つの焦点を持つために、軸
上において非点収差を持つことになる。
を参照しつつ説明する。図１は、本実施例に係る対物レ
ンズの構成を示す斜視図である。図１に示すように、対
物レンズ１は単レンズで構成されている。その１面は回
転対称非球面である。また、他の１面は、図１に示すよ
うに、垂直方向の稜線２と水平方向の稜線３を有する非
球面であり、近軸における曲率半径がそれぞれ異なるよ
うに構成されている。従って、稜線２と稜線３はそれぞ
れ異なる２つの位置に焦点を結ぶ。非球面の形状は、稜
線２及び稜線３のそれぞれの焦点において、球面収差を
補正するように決定される。２つの稜線２及び３方向の
球面収差は完全に補正されているが、対物レンズ１は垂
直方向と水平方向で異なる２つの焦点を持つために、軸
上において非点収差を持つことになる。
【００１１】代表的な従来の光ディスク用光ヘッド装置
における対物レンズの軸上から軸外にいたる波面収差
と、その収差をゼルニケ級数展開によって分析した非点
収差、コマ収差、球面収差及び６次以上の高次収差の各
収差成分を図４に示す。図４から明らかなように、軸外
にいくにしたがって収差が悪化するが、そのほとんどが
非点収差である。従って、軸上に非点収差を付加するこ
とにより、軸外の非点収差と互いに相殺させることがで
き、軸外性能を向上させることが可能となる。その方法
を、図２を参照しつつ説明する。
における対物レンズの軸上から軸外にいたる波面収差
と、その収差をゼルニケ級数展開によって分析した非点
収差、コマ収差、球面収差及び６次以上の高次収差の各
収差成分を図４に示す。図４から明らかなように、軸外
にいくにしたがって収差が悪化するが、そのほとんどが
非点収差である。従って、軸上に非点収差を付加するこ
とにより、軸外の非点収差と互いに相殺させることがで
き、軸外性能を向上させることが可能となる。その方法
を、図２を参照しつつ説明する。
【００１２】図２において、曲線Ａは通常の対物レンズ
の軸外性能を示す。また、このレンズの軸上において約
３０ｍλ（ｍλ：使用する光の波長の１／１０００）の
非点収差を付加した場合の軸外性能を、曲線Ｂ及びＣに
示す。図２から明らかなように、軸上に３０ｍλの非点
収差を付加されたレンズは、軸外性能において方向性を
有する。すなわち、曲線Ｂは、曲線Ａで示された軸外の
非点収差をキャンセルする方向における軸外性能を示
し、相対画角約０．５７以上の軸外において軸上よりも
低い波面収差に抑えられている。一方、曲線Ｃは、軸上
の非点収差と強めあう方向における軸外性能を示し、曲
線Ａにそのまま３０ｍλの非点収差を付加したような軸
外性能を示す。
の軸外性能を示す。また、このレンズの軸上において約
３０ｍλ（ｍλ：使用する光の波長の１／１０００）の
非点収差を付加した場合の軸外性能を、曲線Ｂ及びＣに
示す。図２から明らかなように、軸上に３０ｍλの非点
収差を付加されたレンズは、軸外性能において方向性を
有する。すなわち、曲線Ｂは、曲線Ａで示された軸外の
非点収差をキャンセルする方向における軸外性能を示
し、相対画角約０．５７以上の軸外において軸上よりも
低い波面収差に抑えられている。一方、曲線Ｃは、軸上
の非点収差と強めあう方向における軸外性能を示し、曲
線Ａにそのまま３０ｍλの非点収差を付加したような軸
外性能を示す。
【００１３】光ディスク用光ヘッド装置における対物レ
ンズは、光ディスクのトラックを追従するようにトラッ
キングサーボがかけられているが、そのとき移動する方
向は、ディスクの半径方向のみである。すなわち、対物
レンズは１方向にしか移動しない。従って、ディスクの
半径方向の軸外性能が、曲線Ｂに示すような性能を有す
るレンズを用いることにより、軸外における収差を低減
させることができる。図２において、例えば相対画角
１．０における収差に着目すると、曲線Ａで示される従
来の対物レンズの軸外性能は５０ｍλであるが、曲線Ｂ
で示される対物レンズの場合、約２５ｍλとなり、収差
を約半分に抑えることが可能になる。
ンズは、光ディスクのトラックを追従するようにトラッ
キングサーボがかけられているが、そのとき移動する方
向は、ディスクの半径方向のみである。すなわち、対物
レンズは１方向にしか移動しない。従って、ディスクの
半径方向の軸外性能が、曲線Ｂに示すような性能を有す
るレンズを用いることにより、軸外における収差を低減
させることができる。図２において、例えば相対画角
１．０における収差に着目すると、曲線Ａで示される従
来の対物レンズの軸外性能は５０ｍλであるが、曲線Ｂ
で示される対物レンズの場合、約２５ｍλとなり、収差
を約半分に抑えることが可能になる。
【００１４】光ヘッド装置用の対物レンズとしては、回
折限界の性能が要求されている。回折限界の性能を満た
す基準として、マレシャルの規範が良く知られている。
マレシャルの規範によると、波面収差は０．０７λ以下
でなければならない。従って、軸上において発生させる
波面収差のうち、非点収差の成分の標準偏差をＷａとす
ると、球面収差を完全に補正した場合、Ｗａ以外の収差
は軸上で発生しないことから、Ｗａの範囲として （ ０
＜Ｗａ＜０．０７λ ）の条件、より好ましくは（ ０．
０２λ＜Ｗａ＜０．０４λ ）の条件を満たすことが望
ましい。もし、上限を越えて非点収差が大きくなると、
軸上の非点収差が大きくなりすぎ、軸上においても光デ
ィスク用の対物レンズとしての必要な性能を満たさなく
なると共に、最も多く使用される状態での収差が大きく
なりすぎ、全体として性能が劣化する要因となる。一
方、下限を越えた場合は、軸上非点収差が小さくなりす
ぎ、軸外における非点収差の補正効果が少なくなる。
折限界の性能が要求されている。回折限界の性能を満た
す基準として、マレシャルの規範が良く知られている。
マレシャルの規範によると、波面収差は０．０７λ以下
でなければならない。従って、軸上において発生させる
波面収差のうち、非点収差の成分の標準偏差をＷａとす
ると、球面収差を完全に補正した場合、Ｗａ以外の収差
は軸上で発生しないことから、Ｗａの範囲として （ ０
＜Ｗａ＜０．０７λ ）の条件、より好ましくは（ ０．
０２λ＜Ｗａ＜０．０４λ ）の条件を満たすことが望
ましい。もし、上限を越えて非点収差が大きくなると、
軸上の非点収差が大きくなりすぎ、軸上においても光デ
ィスク用の対物レンズとしての必要な性能を満たさなく
なると共に、最も多く使用される状態での収差が大きく
なりすぎ、全体として性能が劣化する要因となる。一
方、下限を越えた場合は、軸上非点収差が小さくなりす
ぎ、軸外における非点収差の補正効果が少なくなる。
【００１５】次に、本発明の対物レンズの具体的な数値
例を示す。以下の具体例において、
例を示す。以下の具体例において、
【００１６】
【数４】 とする。また、非球面形状は以下の（数５）で与えられ
る。
る。
【００１７】
【数５】 を示す。
【００１８】
【数６】
【００１９】さらに、第１面にその光軸を中心とする極
座標を（Ｒ，θ）としたとき、上記第１面の回転対称非
球面に、さらに Ｃ5Ｒ2ｃｏｓ（２θ）で示される形状
を付加する。このとき、非回転対称非球面係数Ｃ5＝
１．４６７８２８２×１０-4である。
座標を（Ｒ，θ）としたとき、上記第１面の回転対称非
球面に、さらに Ｃ5Ｒ2ｃｏｓ（２θ）で示される形状
を付加する。このとき、非回転対称非球面係数Ｃ5＝
１．４６７８２８２×１０-4である。
【００２０】上記具体例における波面収差は図２の曲線
Ｂ及びＣに示したとおりである。すなわち、対物レンズ
がトラッキングによって移動しても、その波面収差は変
化が少なく、本具体例では物体高を０．７ｍｍとしてい
るため、相対画角０．８は物体高０．５６ｍｍに相当
し、それ以上の物体高においては、従来のレンズ（曲線
Ａ）よりも波面収差が低くなっている。
Ｂ及びＣに示したとおりである。すなわち、対物レンズ
がトラッキングによって移動しても、その波面収差は変
化が少なく、本具体例では物体高を０．７ｍｍとしてい
るため、相対画角０．８は物体高０．５６ｍｍに相当
し、それ以上の物体高においては、従来のレンズ（曲線
Ａ）よりも波面収差が低くなっている。
【００２１】このようなトーリック面を形成するために
は、ガラス成形、樹脂成形等によりレンズ成形すること
が好ましい。すなわち、型にトーリック面形状を加工す
ることにより、同一の軸上非点収差を持ったレンズを量
産することが可能である。
は、ガラス成形、樹脂成形等によりレンズ成形すること
が好ましい。すなわち、型にトーリック面形状を加工す
ることにより、同一の軸上非点収差を持ったレンズを量
産することが可能である。
【００２２】次に、上記本発明の対物レンズを用いた光
ヘッド装置の構成を図３に示す。図３において、半導体
レーザ４から出射された光は、ハーフミラー５により反
射され、折り曲げミラー６により光路の向きを変えら
れ、対物レンズ７によりディスク８の情報媒体面９上に
集光される。情報媒体面９に形成された凹凸により集光
スポットは回折を受ける。情報媒体面９で反射、回折さ
れたレーザ光は、ハーフミラー５を透過し、検出レンズ
１０によりてフォトディテクター１１上に集光される。
フォトディテクター１１の電気信号により、情報媒体面
９で変調された光量変化を検出し、データを読み取る。
ここで、対物レンズ７は有限共役であり、トラッキング
によりディスク８の半径方向に移動するため、対物レン
ズ７には、光が斜から入射する。従って、対物レンズ７
の移動に対して、なるべく性能の変化がないことが望ま
しい。そこで、軸上において非点収差が発生している対
物レンズ７を、対物レンズ７の軸上の非点収差をキャン
セルする方向がディスク８の半径方向と一致するように
設置する。その結果、良好な軸外性能が得られる。
ヘッド装置の構成を図３に示す。図３において、半導体
レーザ４から出射された光は、ハーフミラー５により反
射され、折り曲げミラー６により光路の向きを変えら
れ、対物レンズ７によりディスク８の情報媒体面９上に
集光される。情報媒体面９に形成された凹凸により集光
スポットは回折を受ける。情報媒体面９で反射、回折さ
れたレーザ光は、ハーフミラー５を透過し、検出レンズ
１０によりてフォトディテクター１１上に集光される。
フォトディテクター１１の電気信号により、情報媒体面
９で変調された光量変化を検出し、データを読み取る。
ここで、対物レンズ７は有限共役であり、トラッキング
によりディスク８の半径方向に移動するため、対物レン
ズ７には、光が斜から入射する。従って、対物レンズ７
の移動に対して、なるべく性能の変化がないことが望ま
しい。そこで、軸上において非点収差が発生している対
物レンズ７を、対物レンズ７の軸上の非点収差をキャン
セルする方向がディスク８の半径方向と一致するように
設置する。その結果、良好な軸外性能が得られる。
【００２３】上記対物レンズ７として単レンズを用いた
場合について説明したが、複数のレンズを組み合わせた
組レンズであってもよい。その場合、各レンズ面のう
ち、一面だけに非対称面を形成してもよく、又は複数の
面に形成してもよい。さらに回転対称面とは別にわずか
なパワーを持ったシリンドリカルレンズを組み合わせて
もよい。また、上記実施例では有限共役の対物レンズに
ついて説明したが、無限共役のレンズであっても、半導
体レーザの非点隔差や、コリメートレンズにより発生す
る非点収差、楕円ビーム補正光学系によって発生する非
点収差を補正することができる。また、対物レンズの片
面が平面の場合、他方の面はトーリック面でなくシリン
ドリカル面を用いることもできる。さらに、光ヘッド
は、読み取りだけでなく書き込みできるものであっても
よい。
場合について説明したが、複数のレンズを組み合わせた
組レンズであってもよい。その場合、各レンズ面のう
ち、一面だけに非対称面を形成してもよく、又は複数の
面に形成してもよい。さらに回転対称面とは別にわずか
なパワーを持ったシリンドリカルレンズを組み合わせて
もよい。また、上記実施例では有限共役の対物レンズに
ついて説明したが、無限共役のレンズであっても、半導
体レーザの非点隔差や、コリメートレンズにより発生す
る非点収差、楕円ビーム補正光学系によって発生する非
点収差を補正することができる。また、対物レンズの片
面が平面の場合、他方の面はトーリック面でなくシリン
ドリカル面を用いることもできる。さらに、光ヘッド
は、読み取りだけでなく書き込みできるものであっても
よい。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明の対物レンズによ
れば、レンズが両面非球面である単レンズからなり、１
面が回転対称非球面で、他の１面が回転対称非球面の形
状にさらに前記（数１）で表される形状を付加したもの
であり、軸上波面収差の非点収差の成分の標準偏差をＷ
ａ、使用する光の波長をλとして、前記（数２）、より
好ましくは前記（数３）の条件を満たすように構成され
ているので、対物レンズとして必要な性能を損なうこと
なく軸上波面収差に非点収差が付加され、軸外において
設計上発生している非点収差を相殺することができ、軸
外においても波面収差の良好なレンズが得られる。ま
た、レンズの両面を非球面とすることにより、軸上にお
ける球面収差を十分に補正することができる。また、レ
ンズを単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減
及び小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要
な駆動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レ
ンズとしての応用範囲が広がる。また、レンズを有限共
役系とすることにより、コリメートレンズを省略するこ
とができ、光ディスク用光ヘッド装置に特に有効であ
る。また、対物レンズをプレスガラス工法又は樹脂成形
工法により成形することにより、大量にかつ安価に作製
することができる。
れば、レンズが両面非球面である単レンズからなり、１
面が回転対称非球面で、他の１面が回転対称非球面の形
状にさらに前記（数１）で表される形状を付加したもの
であり、軸上波面収差の非点収差の成分の標準偏差をＷ
ａ、使用する光の波長をλとして、前記（数２）、より
好ましくは前記（数３）の条件を満たすように構成され
ているので、対物レンズとして必要な性能を損なうこと
なく軸上波面収差に非点収差が付加され、軸外において
設計上発生している非点収差を相殺することができ、軸
外においても波面収差の良好なレンズが得られる。ま
た、レンズの両面を非球面とすることにより、軸上にお
ける球面収差を十分に補正することができる。また、レ
ンズを単レンズとすることにより、レンズの重量の軽減
及び小型化を図ることができ、装置全体の小型化や必要
な駆動力を低減することができ、光ヘッド装置の対物レ
ンズとしての応用範囲が広がる。また、レンズを有限共
役系とすることにより、コリメートレンズを省略するこ
とができ、光ディスク用光ヘッド装置に特に有効であ
る。また、対物レンズをプレスガラス工法又は樹脂成形
工法により成形することにより、大量にかつ安価に作製
することができる。
【００２５】また、本発明の光ヘッド装置によれば、上
記軸上波面収差に非点収差が付加されたレンズを対物レ
ンズとして用いているので、トラッキングにより対物レ
ンズが移動し、対物レンズに光線が斜に入射しても、設
計上軸外において発生している非点収差を相殺すること
ができ、トラッキングによる性能に変化が少ない光ヘッ
ド装置が得られる。また、トラッキングにより対物レン
ズが移動した場合に、非点収差が減少するように、対物
レンズの光軸回りの回転位置を設定することにより、対
物レンズの軸外における収差の最も小さい部分を有する
方向と対物レンズの移動方向とを一致させることがで
き、最も性能の安定した部分を用いることができる。
記軸上波面収差に非点収差が付加されたレンズを対物レ
ンズとして用いているので、トラッキングにより対物レ
ンズが移動し、対物レンズに光線が斜に入射しても、設
計上軸外において発生している非点収差を相殺すること
ができ、トラッキングによる性能に変化が少ない光ヘッ
ド装置が得られる。また、トラッキングにより対物レン
ズが移動した場合に、非点収差が減少するように、対物
レンズの光軸回りの回転位置を設定することにより、対
物レンズの軸外における収差の最も小さい部分を有する
方向と対物レンズの移動方向とを一致させることがで
き、最も性能の安定した部分を用いることができる。
【図１】本発明の対物レンズの好適な一実施例の構成を
示す斜視図
示す斜視図
【図２】上記実施例にお蹴る対物レンズの軸外波面収差
の特性を示す特性図
の特性を示す特性図
【図３】本発明の光ヘッド装置の一実施例の構成を示す
斜視図
斜視図
【図４】従来の光ヘッド装置用対物レンズの軸外波面収
差の特性を示す特性図
差の特性を示す特性図
【図５】従来の光ヘッド装置の構成を示す図
１ ：対物レンズ ２ ：垂直方向の稜線 ３ ：水平方向の稜線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 健二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 村田 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山形 道弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−136801（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−107517（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61808（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61609（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82688（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−109317（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−195730（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−94990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−132247（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 光ディスクの光ピックアップに用いられ
る対物レンズであって、前記レンズが両面非球面である
単レンズからなり、１面が回転対称非球面で、他の１面
が回転対称非球面の形状にさらに下記（数１）で表され
る形状を付加したものであり、軸上波面収差の非点収差
の成分の標準偏差をＷａ、使用する光の波長をλとし
て、下記（数２）を満たすことを特徴とする対物レン
ズ。 【数１】 Ｃ 5 Ｒ 2 ｃｏｓ（２θ） ただし、 Ｒ，θ：回転対称非球面の中心軸（光軸）を中心とする
極座標（Ｒ，θ） における回転対称非球面上の座標 Ｃ 5 ：非対称非球面係数 【数２】 ０＜Ｗａ＜０．０７λ - 【請求項２】 前記レンズは有限共役系である請求項１
記載の対物レンズ。 - 【請求項３】 前記レンズはガラス成形又は樹脂成形に
より製造されたものである請求項１記載の対物レンズ。 - 【請求項４】 前記軸上波面収差において、非点収差の
成分の標準偏差をＷａとして、下記（数３）を満たす請
求項１から３のいずれかに記載の対物レンズ。【数３】 ０．０２λ＜Ｗａ＜０．０４λ - 【請求項５】 光源と、前記光源から出射した光線を情
報媒体上に集光する対物レンズと、前記情報媒体で変調
された光束を分離するための光束分離手段と、前記情報
媒体で変調された光を受光する受光手段を具備し、前記
対物レンズは請求項１から４のいずれかに記載されたも
のである光ヘッド装置。 - 【請求項６】 トラッキングにより前記対物レンズが移
動した場合に、非点収差が減少するように、前記対物レ
ンズの光軸回りの回転位置を設定した請求項５記載の光
ヘッド装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06317911A JP3104780B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置 |
| US08/570,639 US5684641A (en) | 1994-12-21 | 1995-12-11 | Objective lens and optical head apparatus using the objective lens |
| KR1019950051730A KR0181207B1 (ko) | 1994-12-21 | 1995-12-19 | 대물렌즈 및 그것을 사용한 광헤드 장치 |
| DE69528144T DE69528144T2 (de) | 1994-12-21 | 1995-12-20 | Objektiv und optischer Kopf mit einem derartigen Objektiv |
| EP95120180A EP0721124B1 (en) | 1994-12-21 | 1995-12-20 | Objective lens and optical head apparatus using the objective lens |
| CN95121125A CN1084911C (zh) | 1994-12-21 | 1995-12-21 | 物镜和使用该物镜的光度头投影器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06317911A JP3104780B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179198A JPH08179198A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3104780B2 true JP3104780B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=18093431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06317911A Expired - Lifetime JP3104780B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5684641A (ja) |
| EP (1) | EP0721124B1 (ja) |
| JP (1) | JP3104780B2 (ja) |
| KR (1) | KR0181207B1 (ja) |
| CN (1) | CN1084911C (ja) |
| DE (1) | DE69528144T2 (ja) |
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| JP3617256B2 (ja) * | 1997-06-20 | 2005-02-02 | ソニー株式会社 | 光ピックアップ及び光ピックアップの製造方法 |
| HU9801029D0 (en) * | 1998-05-05 | 1998-06-29 | Optilink Ab | Method and system for recording information on a holographic card |
| CA2341681A1 (en) | 1999-06-23 | 2000-12-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Objective lens for optical disk, optical head device and optical information recording and reproducing apparatus using the same, and mold for molding lens, method for working the mold for molding lens, and profile measuring device for measuring profile of the mold for molding lens |
| US20010015939A1 (en) * | 2000-02-08 | 2001-08-23 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Objective lens for optical pick-up |
| JP4083955B2 (ja) * | 2000-06-12 | 2008-04-30 | パイオニア株式会社 | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光学式記録再生装置 |
| JP2002221606A (ja) * | 2001-01-24 | 2002-08-09 | Sony Corp | 光学レンズとその製造方法、光学レンズアレイの製造方法、フォーカスエラー信号生成方法および光学ピックアップ装置 |
| JP2003287675A (ja) * | 2002-01-22 | 2003-10-10 | Konica Corp | 集光光学系、光ピックアップ装置、記録・再生装置、収差補正素子及び対物レンズ |
| JP2005077759A (ja) | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Konica Minolta Opto Inc | 半導体レーザ光源装置 |
| CN100445770C (zh) * | 2005-02-28 | 2008-12-24 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 物镜及使用该物镜的光学记录/再现装置 |
| US20080031098A1 (en) * | 2006-04-06 | 2008-02-07 | Feihong Zhu | Servo architecture to minimize access time in optical disk drive |
| JP2008065942A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Sony Corp | 光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置 |
| US7898750B2 (en) * | 2009-02-26 | 2011-03-01 | Corning Incorporated | Folded optical system and a lens for use in the optical system |
| DE102010037636B4 (de) * | 2010-09-17 | 2015-05-21 | Kuo-Chin Huang | Sammellinse mit verschiedenen Krümmungen, Lichtsammelmodul und Lampenvorrichtung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0648543B2 (ja) * | 1985-12-04 | 1994-06-22 | 三菱電機株式会社 | 光学ヘツド装置 |
| US4886959A (en) * | 1986-11-27 | 1989-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical information reproducing apparatus |
| EP0286368B1 (en) * | 1987-04-06 | 1994-12-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Anamorphic single lens |
| JPH0677332B2 (ja) * | 1988-05-31 | 1994-09-28 | 株式会社三協精機製作所 | 光ピックアップ |
| GB2251514B (en) * | 1990-10-23 | 1994-09-21 | Asahi Optical Co Ltd | Optical disk apparatus, and construction of optical disk |
| JP3019902B2 (ja) * | 1992-10-26 | 2000-03-15 | 松下電器産業株式会社 | 焦点誤差検出素子とそれを用いた光ヘッド |
| ATE156275T1 (de) * | 1993-01-04 | 1997-08-15 | Philips Electronics Nv | Strahlformendes optisches element, strahlungsquelle und abtasteinheit mit diesem element |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP06317911A patent/JP3104780B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-11 US US08/570,639 patent/US5684641A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-19 KR KR1019950051730A patent/KR0181207B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-12-20 EP EP95120180A patent/EP0721124B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-20 DE DE69528144T patent/DE69528144T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-21 CN CN95121125A patent/CN1084911C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1150296A (zh) | 1997-05-21 |
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