JP3402585B2 - Objective lens system for different disk substrate thickness - Google Patents
Objective lens system for different disk substrate thicknessInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の光情報媒
体の記録、再生において異なったディスク基板厚みに対
応する対物レンズ系に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an objective lens system which can cope with different disk substrate thicknesses in recording and reproducing a large capacity optical information medium.
【0002】[0002]
【従来の技術】高密度、大容量の光情報媒体の記録、再
生には対物レンズのNAを大きくすることが有効である
が、このときレンズの光軸の傾きにより収差発生量が増
大する。この状態を防ぐためディスク基板の厚みを薄く
することが有利であり、DVDDでは0.6mm厚のデ
ィスク基板が用いられている。一方コンパクトディスク
(CD)ではディスク基板の厚みは1.2mmと厚い。
ディスク基板の厚みが増加すると球面収差が急激に補正
過剰となるため両者の共用は不可能であった。本発明者
はディスク基板厚みの変化に対応する対物レンズ系とし
て正レンズを光軸上で移動することにより、ディスク基
板厚みが連続的に変化しても球面収差を始め、各収差を
良好とする対物レンズ系を発想、出願(特開平9−13
8343号)、特許(第3014311号)を得たが正
レンズを光軸で移動することに難点があるため、未だ実
現を見ない怨みがあった。2. Description of the Related Art Increasing the NA of an objective lens is effective for recording and reproducing on a high-density, large-capacity optical information medium, but at this time, the amount of aberration increases due to the inclination of the optical axis of the lens. In order to prevent this situation, it is advantageous to reduce the thickness of the disc substrate, and in DVDD, a disc substrate having a thickness of 0.6 mm is used. On the other hand, in a compact disc (CD), the disc substrate has a large thickness of 1.2 mm.
As the thickness of the disk substrate increases, spherical aberration rapidly becomes overcorrected, making it impossible to share the two. The present inventor makes a positive aberration as an objective lens system corresponding to the change of the disc substrate thickness, on the optical axis, to start spherical aberration even if the disc substrate thickness continuously changes, and improve each aberration. Invented and applied for an objective lens system
No. 8343) and a patent (No. 3014311) were obtained, but there was a grudge that could not be realized because there was a difficulty in moving the positive lens along the optical axis.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は極めて簡単な
機構により正レンズを光軸上で移動することもなく、異
なったディスク基板厚みに対応し、良好な性能が得られ
る対物レンズ系を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an objective lens system which can cope with different disk substrate thicknesses and can obtain good performance without moving the positive lens on the optical axis by an extremely simple mechanism. It is to be.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】前述のように、ディスク
基板の厚みが増加するときは球面収差が著しく補正過剰
となる。この問題を解決するには対物レンズに入射する
光束を発散光束とすれば良いことは前述の出願にも明記
してあり、最早や公知となった。すなわち正レンズを光
軸上で光源側に近づけるか、正レンズの屈折力を減少す
れば良い。コンパクトディスク(CD)の場合NAはビ
デオデスク(DVD)より小さいので、これに対応した
内側の輪帯の曲率を小さくすれば高NA(DVD)と低
NA(CD)の両方のディスク基板厚みに対応した対物
レンズ系を得ることができる。これを球面レンズのみで
解決するには正レンズを高NA用の外側と低NA用の内
側の二つの輪帯に分割し、外側の輪帯には屈折力の強い
球面を、内側の輪帯には屈折力の弱い球面を用いれば異
なったディスク基板厚みに対応した対物レンズ系を得る
ことができる。しかし、この方法での欠点はディスク基
板厚みの薄い位置に結像する外側の光束とディスク基板
厚みの厚い内側の光束とは結像位置が異なるため、高N
A用光束は外側輪帯を通過した光束のみの結像となり穴
あき状態となることである。本発明は正レンズの輪帯の
一部分を非球面とするか、輪帯を分割し、それぞれの輪
帯に対応した異なった非球面を有することを特徴とする
ことにより、正レンズを光軸上で移動することなく異な
ったディスク基板厚みに対応する良好な性能が得られる
とするものである。高NA用の外側輪帯を球面、低NA
用の内側輪帯を非球面とし、非球面の頂点曲率半径を球
面と等しくおけば、光軸近辺の非球面量は微少のため、
高NAでの中心近辺の光束は外側輪帯を通るディスク基
板の薄い像点を一致し、軸上で光量は充分確保できる。
すなわち高NA(DVD)の外側輪帯および内側輪帯の
光束もディスク基板の厚みの薄い0.6mmの位置に結
像し、低NA(CD)の内側輪帯を通る光束はディスク
基板の厚い1.2mmの位置に結像する。As described above, when the thickness of the disk substrate increases, spherical aberration is significantly overcorrected. It has been clarified in the above-mentioned application that the light flux incident on the objective lens may be a divergent light flux in order to solve this problem, and it is already known. That is, the positive lens may be brought closer to the light source side on the optical axis, or the refractive power of the positive lens may be reduced. In the case of a compact disc (CD), the NA is smaller than that of a video desk (DVD). Therefore, if the curvature of the inner ring zone corresponding to this is reduced, the disc substrate thickness of both high NA (DVD) and low NA (CD) can be increased. A corresponding objective lens system can be obtained. To solve this with a spherical lens only, divide the positive lens into two outer zones for high NA and inner zone for low NA, and use a spherical surface with strong refractive power in the outer zone. If a spherical surface having a weak refractive power is used for the objective lens system, it is possible to obtain an objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses. However, the drawback of this method is that since the image formation position is different between the outer light flux that forms an image at a position where the disk substrate thickness is thin and the inner light beam that is thick at the disk substrate thickness, a high N
The light flux for A is an image of only the light flux that has passed through the outer ring zone, and is in a perforated state. The present invention is characterized in that a part of the annular zone of the positive lens is formed as an aspherical surface, or the annular zone is divided and has different aspherical surfaces corresponding to the respective annular zones. It is said that good performance corresponding to different disk substrate thicknesses can be obtained without moving at. Spherical outer ring for high NA, low NA
If the inner ring zone for is an aspherical surface and the radius of curvature of the apex of the aspherical surface is equal to that of the spherical surface, the amount of aspherical surface near the optical axis is very small,
The luminous flux near the center at high NA coincides with the thin image point of the disk substrate passing through the outer ring zone, and a sufficient amount of light can be secured on the axis.
That is, the light fluxes of the outer ring zone and inner ring zone of high NA (DVD) are also imaged at the position of 0.6 mm where the thickness of the disc substrate is thin, and the light flux passing through the inner ring zone of low NA (CD) is thick on the disc substrate. The image is formed at a position of 1.2 mm.
【0005】次に本発明の特許請求の範囲につい説明す
る。(請求項1)は正レンズの低NA(CD)に必要な
内側輪帯のみを非球面とすることによりディスク基板厚
みの厚い(1.2mm)の像点における収差を良好とす
るものである。高NA(DVD)の外側輪帯を通る光束
はディスク基板厚みの薄い(0.6mm)の時、収差が
良好であるが低NAの非球面の頂点曲率半径が球面の曲
率半径と等しければ内側輪帯の性能も良好となる。図1
の(a)の部分は実施例1における正レンズが球面で内
側輪帯のみを非球面とした図であるが高NA、低NAの
光束とも薄いディスク基板厚みに対して良好な収差で結
像されていることを示す。図1の(b)の部分は同じく
実施例1における正レンズの内側輪帯のみを非球面と
し、厚いディスク基板厚みに対し収差を良好としたもの
である。非球面の形状においてディスク基板の薄い時の
球面収差が補正不足、厚い時の球面収差が補正過剰とな
るがその両者を振り分けにすれば双方共許容範囲の1/
2に収まり光量のカットを行はなくてもよい結果が得ら
れる。高NA時に球面を採用するには対物レンズが無限
遠設計の場合光源と正レンズとの距離は正レンズの前側
像点よりも若干離した方がよい。Next, the claims of the present invention will be described. (Claim 1) improves the aberration at an image point of a thick disk substrate (1.2 mm) by making only the inner ring zone necessary for the low NA (CD) of the positive lens aspheric. . The light flux passing through the outer ring zone of high NA (DVD) has good aberration when the disc substrate thickness is thin (0.6 mm), but if the apex curvature radius of the low NA aspherical surface is equal to the radius of curvature of the spherical surface, The performance of the zone is also good. Figure 1
(A) is a diagram in which the positive lens in Example 1 is a spherical surface and only the inner ring zone is an aspherical surface, but both high NA and low NA light fluxes are imaged with good aberration for a thin disk substrate thickness. Indicates that it has been done. In the portion (b) of FIG. 1, similarly, only the inner ring zone of the positive lens in the first embodiment has an aspherical surface, and the aberration is improved with respect to the thick disc substrate thickness. In the aspherical shape, the spherical aberration when the disk substrate is thin is undercorrected, and the spherical aberration when the disk substrate is thick is overcorrected.
It is possible to obtain a result in which the light amount is set to 2 and the light amount need not be cut. In order to adopt a spherical surface at high NA, when the objective lens is designed at infinity, the distance between the light source and the positive lens should be slightly separated from the front image point of the positive lens.
【0006】また正レンズの輪帯を分割し、それぞれの
輪帯に対応して異なった非球面とすることにより、異な
ったディスク基板厚みに対して良好な性能を得るもので
ある。
外側の輪帯を高NA、薄いディスク基板厚
内側の輪帯を低NA、厚いディスク基板厚
とし、外側輪帯は弱い非球面量
内側輪帯は強い非球面量で発散効果
となる。この場合は対物レンズが無限遠系であれば光源
は正レンズの前側焦点位置に一致する。図3の(a)の
部分は実施例2における正レンズの高NAの外側輪帯、
低NAの内側輪帯共薄いディスク基板厚に対して良好な
収差で結像されていることを示す。図3の(b)の部分
は同じく実施例2における正レンズの低NAの内側輪帯
の光束が厚いディスク基板厚に対し収差が良好に結像さ
れていることを示す。非球面の形状においてディスク基
板の薄い時の球面収差が補正不足、厚い時の球面収差が
補正過剰となるがその両者を振り分けにすれば双方共許
容範囲の1/2に収まり光量のカットを行わなくてもよ
い結果が得られる。 [0006] dividing the annular positive lens, by a non-spherical surface different in correspondence to each of the annular zone, thereby obtaining a good performance for different disk substrate thickness. The outer orbicular zone has a high NA, the thin disk substrate thickness has a low NA and a thick disk substrate thickness, and the outer orbicular zone has a weak aspherical amount and the inner orbicular zone has a strong aspherical amount to have a divergent effect . In this case, if the objective lens is an infinity system, the light source coincides with the front focus position of the positive lens. The portion (a) of FIG. 3 is the outer ring zone of the positive lens of the second embodiment having a high NA,
It is shown that an image is formed with a good aberration for a thin disk substrate thickness in the inner ring zone of low NA. The portion (b) of FIG. 3 also shows that the light flux in the inner ring zone of the low NA of the positive lens in the second embodiment is favorably imaged with respect to the thick disk substrate thickness. In the aspherical shape, the spherical aberration when the disk substrate is thin is undercorrected, and the spherical aberration when it is thick is overcorrected, but if both are distributed, both will fall within half the allowable range and the light amount will be cut. You don't have to do it.
【0007】(請求項2)は正レンズの非球面が像側お
よび光源側の何れでも良く、また高NA、低NA用の非
球面が像側および光源側に分かれていても良いとするも
のである。レンズ形状について多くの制限が無いことも
本発明の特長である。(請求項3)は輪帯に分割し、それぞれの輪帯に対応
し、球面と非球面または、異なった非球面とする場合、
輪帯の境や近辺に溝等の段差を設けることを可能とする
もので非球面量の違いによる段差の調節や、境界近辺の
面の乱れを防止するものである。
(請求項4)は、正レンズの非球面化に関するものでガ
ラス球面レンズに紫外線硬化樹脂を付着して非球面化す
る方法やガラスをプレス成形により非球面レンズを作る
方法、およびプラスチック非球面レンズの何れも可とす
るものである。According to claim 2, the aspherical surface of the positive lens may be on either the image side or the light source side, and the aspherical surfaces for high NA and low NA may be separated on the image side and the light source side. Is. It is also a feature of the present invention that there are not many restrictions on the lens shape. (Claim 3) is divided into zones and corresponds to each zone
If the spherical surface and aspherical surface or different aspherical surfaces,
It is possible to provide a step such as a groove at or near the border of the ring zone.
The difference in the amount of aspherical surface can be used to adjust the level difference and
It is intended to prevent surface irregularities. (Claim 4) relates to making an aspherical surface of a positive lens, a method of making an aspherical surface by adhering an ultraviolet curable resin to a glass spherical lens, a method of making an aspherical lens by press molding of glass, and a plastic aspherical lens. Either of these is acceptable.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】次に本発明の異なったディスク基
板厚みに対応する対物レンズ系の実施例1から実施例6
までを第1表から第6表に示す。表中の記号は次の通り
である。
ri :順次に球面の曲率半径または非球面の頂点曲率半
径
di :順次にレンズの光軸上の厚みまたは空気間隔
ni :順次にレンズの材質の波長655nmにおける屈
折率
t :ディスク基板の光軸上の厚み
nb :ディスク基板の材質の波長655nmにおける屈
折率
WD:作動距離
L1:正レンズから光源までの光軸上の距離
f :全系の焦点距離
fc :正レンズの焦点距離
ffc :正レンズの前側像点距離
fM :対物レンズの焦点距離
NAM :対物レンズのNA
EYh :有効半径の上限
EYl :有効半径の下限
非球面の形状の式は
X :非球面上の点のレンズ面頂点における接平面から
の距離
h :光軸からの高さ
C :非球面頂点の曲率(C=1/r)
K :円錐定数
とするときBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, Examples 1 to 6 of an objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses of the present invention.
Tables 1 to 6 show the above. The symbols in the table are as follows. r i : Sequentially spherical radius of curvature or aspherical vertex radius of curvature d i : Sequentially thickness of lens on optical axis or air gap n i : Sequentially refractive index of lens material at wavelength 655 nm t: Disc substrate Thickness n b on the optical axis: Refractive index of the material of the disc substrate at a wavelength of 655 nm WD: Working distance L1: Distance on the optical axis from the positive lens to the light source f: Focal length of the whole system f c : Focal length of the positive lens ff c : front image point distance of positive lens f M : focal length of objective lens NA M : NA of objective lens EY h : upper limit of effective radius EY l : lower limit of effective radius X is aspherical Distance from the tangent plane at the apex of the lens surface of the upper point h: Height from the optical axis C: Curvature of the aspherical apex (C = 1 / r) K: Conic constant
【数1】 で表される。[Equation 1] It is represented by.
【数2】 [Equation 2]
【表1】 [Table 1]
【数3】 [Equation 3]
【表2】 [Table 2]
【数4】 [Equation 4]
【表3】 [Table 3]
【数5】 [Equation 5]
【表4】 [Table 4]
【数6】 [Equation 6]
【表5】 [Table 5]
【数7】 [Equation 7]
【表6】 [Table 6]
【0009】実施例1乃至5における対物レンズは共通
で焦点距離3.4mm,特定ディスク基板厚み0.6m
m,NA=0.6,像高0.06mmである。実施例6
における対物レンズは焦点距離2.33mm,特定ディ
スク基板厚み0.6mm,NA=0.6,像高0.04
mmである。ディスク基板厚みが0.6mmおよび1.
2mmに対する収差も良好であり、基板厚みがこれと異
なっても正レンズの非球面係数を変更すれば充分対応で
きる。The objective lenses in Examples 1 to 5 are common and have a focal length of 3.4 mm and a specific disk substrate thickness of 0.6 m.
m, NA = 0.6, and image height is 0.06 mm. Example 6
The objective lens in is a focal length 2.33 mm, specific disk substrate thickness 0.6 mm, NA = 0.6, image height 0.04.
mm. The disk substrate thickness is 0.6 mm and 1.
The aberration for 2 mm is also good, and even if the substrate thickness is different from this, it can be sufficiently dealt with by changing the aspherical coefficient of the positive lens.
【0010】[0010]
【発明の効果】以上、説明したように本発明はコリメー
タに相当する正レンズを光軸上で移動することもなく、
その一部を非球面または輪帯に分割し、それぞれの輪帯
に対応した異なった非球面とするのみの極めて簡単な機
構により、異なったディスク基板厚みに対応し、光量の
カットや減少もない。またディスク基板厚みの厚い低N
Aに対しても絞りを設ける必要もなく、しかも良好な収
差とすることができる。As described above, the present invention does not move the positive lens corresponding to the collimator on the optical axis,
By dividing the part into aspherical surfaces or annular zones and making different aspherical surfaces corresponding to the respective annular zones, it is possible to support different disc substrate thicknesses without cutting or reducing the light quantity. . In addition, the disk substrate is thick and low N
Also for A, it is not necessary to provide a diaphragm, and good aberration can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明による異なったディスク基板厚みに対応
する対物レンズ系の実施例1の光線経路図であり、同図
の(a)の部分は薄い基板厚みに対する光線経路図、同
図の(b)の部分は厚い基板厚みに対する光線経路図で
ある。FIG. 1 is a ray path diagram of Example 1 of an objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses according to the present invention, and FIG. 1 (a) shows a ray path diagram for a thin substrate thickness. Part (b) is a ray path diagram for a thick substrate thickness.
【図2】実施例1において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 2 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 1.
【図3】本発明による異なったディスク基板厚みに対応
する対物レンズ系の実施例2の光線経路図であり、同図
の(a)の部分は薄い基板厚みに対する光線経路図、同
図の(b)の部分は厚い基板厚みに対する光線経路図で
ある。FIG. 3 is a ray path diagram of Example 2 of an objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses according to the present invention, and FIG. 3A is a ray path diagram for a thin substrate thickness, and FIG. Part (b) is a ray path diagram for a thick substrate thickness.
【図4】実施例2において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 4 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 2.
【図5】実施例3において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 5 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 3.
【図6】実施例4において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 6 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 4.
【図7】実施例5において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 7 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 5.
【図8】本発明による異なったディスク基板厚みに対応
する対物レンズ系の実施例6の光線経路図であり、同図
の(a)の部分は薄い基板厚みに対する光線経路図、同
図の(b)の部分は厚い基板厚みに対する光線経路図で
ある。FIG. 8 is a ray path diagram of Example 6 of the objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses according to the present invention, and FIG. 8 (a) is a ray path diagram for a thin substrate thickness, and FIG. Part (b) is a ray path diagram for a thick substrate thickness.
【図9】実施例6において基板厚みが薄い時と厚い時の
収差曲線図である。FIG. 9 is an aberration curve diagram when a substrate thickness is thin and when it is thick in Example 6.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−5909(JP,A) 特開 平1−237612(JP,A) 特開 平6−223401(JP,A) 特開 昭63−8701(JP,A) 特開 昭62−67740(JP,A) 特開 昭62−249120(JP,A) 特開2001−324673(JP,A) 特開 平9−138343(JP,A) 特開 平9−43510(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 13/18 G02B 13/00 G11B 7/135 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-5909 (JP, A) JP-A-1-237612 (JP, A) JP-A-6-223401 (JP, A) JP-A-63-8701 (JP , A) JP 62-67740 (JP, A) JP 62-249120 (JP, A) JP 2001-324673 (JP, A) JP 9-138343 (JP, A) JP 9 −43510 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 13/18 G02B 13/00 G11B 7/135
Claims (4)
ンズおよびディスク基板が配置され、ディスク基板の厚
みの変化に起因する収差の増大に対しては正レンズの少
なくとも輪帯の一部分を非球面とすることにより収差を
補正し、ディスク基板の厚みの変化による像点位置の移
動には、対物レンズを光軸上で微少量移動することによ
り合焦する対物レンズ系であって、 前記正レンズの内側の輪帯をより厚い基板に対応させ、
前記内側の輪帯を通過した光が前記対物レンズに発散光
として入射するように構成した 異なったディスク基板厚
みに対応する対物レンズ系。1. A positive lens, a positive objective lens, and a disk substrate are sequentially arranged from the light source side, and at least a part of the annular zone of the positive lens is made non-responsive to an increase in aberration caused by a change in the thickness of the disk substrate. Aberration by making it spherical
Corrected, the movement of the image point position caused by a change in thickness of the disk substrate, a objective lens system for focusing by moving the minute amount of the objective lens on the optical axis, the inner annular zone of said positive lens For thicker substrates,
Light that has passed through the inner ring diverges into the objective lens
An objective lens system that is designed to be incident as a light source and is compatible with different disk substrate thicknesses.
て、 正レンズを像側および光源側またはいずれかの側で輪帯
に分割し、少なくとも1以上の面を非球面としたことを
特徴とする異なったディスク基板厚みに対応する対物レ
ンズ系。2. The objective lens system according to claim 1, wherein the positive lens is an annular zone on the image side and / or the light source side.
An objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses, characterized in that at least one surface is aspherical .
において、 輪帯の境および付近に溝等の段差を設けることを 特徴と
する異なったディスク基板厚みに対応する対物レンズ
系。3. The objective lens system according to claim 1 or 2.
In the objective lens system corresponding to different disk substrate thicknesses, a step such as a groove is provided at and near the boundary of the ring zone .
おいて、 正レンズの非球面化は、球面ガラスレンズに紫外線硬化
樹脂を付着するか、ガラスをプレス成形により非球面化
するか、または、 プラスチック非球面レンズにするか、何れかの方法によ
り製造された異なったディスク基板厚みに対応する対物
レンズ系。4. The objective lens system according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive lens is asphericalized by attaching an ultraviolet curable resin to the spherical glass lens, asphericalizing the glass by press molding , or , A plastic aspherical lens , or by either method
The objective lens system corresponding to the different disc substrate thicknesses manufactured .
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