JP3515712B2 - Objective lens for optical disk, optical head device and optical information recording / reproducing device using the same - Google Patents
Objective lens for optical disk, optical head device and optical information recording / reproducing device using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオデ
ィスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用
の光メモリディスク等の光ヘッドに用いられる対物レン
ズに関し、特に、1枚のレンズで構成され、基板厚みの
異なる2種類の光ディスクの何れ対してもその光ディス
クに応じた良好な集光特性を満足させることのできる光
ディスク用対物レンズ、並びにそれを用いた光ヘッド装
置及び光学情報記録再生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an objective lens used in an optical head such as a digital video disc, a digital audio disc, an optical memory disc for a computer, and more particularly, it is composed of one lens and has different substrate thicknesses. The present invention relates to an optical disk objective lens capable of satisfying good condensing characteristics depending on the type of optical disk, an optical head device and an optical information recording / reproducing apparatus using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、光ディスク用の光ヘッド装置に
おいては、情報媒体面上に回折限界の点像を集光して情
報を記録し又は再生するための対物レンズとして、非球
面を有する単レンズが多く用いられている。しかし、最
近、厚みの異なる光ディスクを互換再生する必要性が増
加しており、例えば、ディスク厚みが1.2mmのCD
あるいはCD−ROMとディスク厚みが0.6mmのD
VDあるいはDVD−ROMを1つの光ヘッドで読み取
ることが要求されている。この場合、2枚の対物レンズ
を使用する方法もあるが、光学系をより簡素化するため
には、1枚のレンズで厚みの異なる2種類の光ディスク
に対応できる方が有利である。また、その対物レンズも
なるべく簡素な構成であることが望まれる。2. Description of the Related Art Generally, in an optical head device for an optical disk, a single lens having an aspherical surface is used as an objective lens for condensing a diffraction-limited point image on an information medium surface to record or reproduce information. Is often used. However, recently, there is an increasing need for compatible reproduction of optical discs having different thicknesses. For example, a CD having a disc thickness of 1.2 mm is used.
Or CD-ROM and D with a disc thickness of 0.6 mm
It is required to read VD or DVD-ROM with one optical head. In this case, there is a method of using two objective lenses, but in order to further simplify the optical system, it is advantageous that one lens can handle two types of optical disks having different thicknesses. Further, it is desired that the objective lens also has a simple structure as much as possible.
【0003】例えば、特開平8−334690号、特開
平9−184975号、特開平10−55564号等の
各公報においては、このような目的を達成するためのレ
ンズが提案されている。以下、従来の対物レンズについ
て、図20を参照しながら説明する。図20は従来の対
物レンズと光ディスクとの関係を示す配置図である。For example, JP-A-8-334690, JP-A-9-184975, JP-A-10-55564, and other publications propose lenses for achieving such an object. Hereinafter, a conventional objective lens will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a layout diagram showing the relationship between a conventional objective lens and an optical disk.
【0004】図20(a)は、厚み0.6mmの光ディ
スク32に集光したときの、両面非球面対物レンズ33
の光路図を示したものである。対物レンズ33の光源側
の面は外周領域34と内周領域35とに分けられてい
る。外周領域34は厚み0.6mmの光ディスク32に
対して球面収差が補正されている。一方、内周領域35
は厚み0.9mmの光ディスクに対して球面収差が補正
されている。内周領域35と外周領域34の境界は、1
つの光源の波長655nmに対して厚み1.2mmのデ
ィスクを再生するのに必要なNAで決められる。例え
ば、厚み1.2mmの光ディスクを波長780nm、N
A0.45で再生する場合、655nmの光源ではNA
0.37程度となる。内周領域35は厚み0.6mmの
光ディスクに対して球面収差を持つことになるが、トー
タルの収差は回折限界といわれている0.07λよりも
遙かに小さく、厚み0.6mmの光ディスクを再生する
には十分な収差に収まる。FIG. 20A shows a double-sided aspherical objective lens 33 when it is focused on an optical disc 32 having a thickness of 0.6 mm.
3 is an optical path diagram of FIG. The surface of the objective lens 33 on the light source side is divided into an outer peripheral region 34 and an inner peripheral region 35. In the outer peripheral area 34, spherical aberration is corrected for the optical disk 32 having a thickness of 0.6 mm. On the other hand, the inner peripheral area 35
Has spherical aberration corrected for an optical disc having a thickness of 0.9 mm. The boundary between the inner peripheral region 35 and the outer peripheral region 34 is 1
It is determined by the NA required for reproducing a 1.2 mm thick disc with respect to the wavelength of 655 nm of one light source. For example, if an optical disc with a thickness of 1.2 mm has a wavelength of 780 nm and N
When reproducing at A0.45, NA is used with a 655 nm light source.
It will be about 0.37. The inner peripheral region 35 has a spherical aberration with respect to the optical disc having a thickness of 0.6 mm, but the total aberration is much smaller than 0.07λ which is said to be a diffraction limit, and the optical disc having a thickness of 0.6 mm is used. The aberration is sufficient for reproduction.
【0005】図20(b)は、同じ対物レンズ33を用
いて厚み1.2mmの光ディスク36に集光したときの
光路図を示したものである。同じ対物レンズ33の内周
領域35は厚み0.9mmの光ディスクに対して最適化
されているため、厚み1.2mmの光ディスク36に対
しては収差が小さい。しかし、外周領域34は厚み0.
6mmの光ディスク32に対して最適化されているた
め、厚み1.2mmの光ディスク36に対しては収差が
大きく、集光に寄与しなくなる。従って、外周領域34
は開口に似た働きもする。FIG. 20B shows an optical path diagram when the same objective lens 33 is used to focus light on an optical disc 36 having a thickness of 1.2 mm. Since the inner peripheral area 35 of the same objective lens 33 is optimized for an optical disk having a thickness of 0.9 mm, the aberration is small for the optical disk 36 having a thickness of 1.2 mm. However, the outer peripheral region 34 has a thickness of 0.
Since it is optimized for the 6 mm optical disc 32, the optical disc 36 having a thickness of 1.2 mm has a large aberration and does not contribute to focusing. Therefore, the outer peripheral region 34
Also works like an opening.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】光源が1つの場合に
は、上記条件の下で厚み0.6mm、1.2mmの2種
類の光ディスクに対して性能を満足させることができ
る。しかし、厚み1.2mmの光ディスクをCD−Rの
ように780nmの光源で再生する必要が生じた場合に
は、波長が長くなるために相対的にNAを上げる必要が
生じ、内周領域と外周領域との境界をより大きくしなけ
ればならなくなる。このため、厚み0.6mmの光ディ
スクに対して発生する収差が大きくなり、集光特性が劣
化してしまうという問題がある。When one light source is used, the performance can be satisfied for the two types of optical disks having the thicknesses of 0.6 mm and 1.2 mm under the above conditions. However, when it is necessary to reproduce an optical disc having a thickness of 1.2 mm with a light source having a wavelength of 780 nm like a CD-R, it is necessary to relatively increase the NA because the wavelength becomes long. The boundary with the area will have to be made larger. For this reason, there is a problem that the aberration generated in the optical disc having a thickness of 0.6 mm becomes large and the condensing characteristic is deteriorated.
【0007】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、1枚のレンズで構成
され、基板厚みの異なる2種類の光ディスクの何れに対
してもその光ディスクに応じた良好な集光特性を満足さ
せることのできる光ディスク用対物レンズ、並びにそれ
を用いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置を提供
することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and is suitable for any of two types of optical discs having one substrate and different substrate thicknesses. An object of the present invention is to provide an objective lens for an optical disk which can satisfy good light condensing characteristics, an optical head device and an optical information recording / reproducing device using the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る光ディスク用対物レンズの第1の構成
は、両面非球面の単レンズからなり、厚みの異なる第1
及び第2の光ディスク基板を通して点像を集光する光デ
ィスク用対物レンズであって、少なくとも一方の非球面
が、光軸を中心とする円形開口の内側の内周領域と前記
内周領域よりも外側の外周領域の2つの領域からなり、
前記外周領域の非球面形状は、前記厚みの異なる第1及
び第2の光ディスク基板のうち厚みの小さい前記第1の
光ディスク基板に対して球面収差を補正し、前記内周領
域の非球面形状は、厚みの大きい前記第2の光ディスク
基板に対して球面収差を補正し、前記外周領域と前記内
周領域との境界は光軸方向に段差をもって接しており、
下記式(1)〜(4)の関係を満足し、かつ、前記第1
の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の3
次の球面収差成分S3が略0であり、前記第1の光ディ
スク基板を通して集光するときの波面収差の5次の球面
収差成分S5(単位はλ:rms)が下記式(5)の関
係を満足すると共に、前記内周領域の非球面形状を、光
ディスク基板の厚みt3に対して球面収差が補正される
ように最適化するとき、t3が下記式(6)の関係を満
足することを特徴とする。In order to achieve the above object, the first structure of the objective lens for an optical disk according to the present invention comprises a single lens having an aspherical surface on both sides, and a first lens having a different thickness.
And an objective lens for an optical disc which collects a point image through a second optical disc substrate, wherein at least one aspherical surface has an inner peripheral region inside a circular aperture centered on the optical axis and an outer region outside the inner peripheral region. It consists of two areas,
Aspherical shape of the outer peripheral region, the spherical aberration is corrected for small the first optical disk substrate thicknesses of the first and second optical disk substrates different the thicknesses, the aspherical shape of the inner peripheral region , the spherical aberration corrected for the greater the second optical disc substrate thickness, the boundary between the peripheral region and the inner region is in contact with a step in the optical axis direction,
Satisfying the relationships of the following expressions (1) to (4) , and
Of the wavefront aberration when condensing through the optical disc substrate of
The next spherical aberration component S3 is substantially 0, and the first optical diopter is
5th-order spherical surface of wavefront aberration when condensing through a disc substrate
The aberration component S5 (unit: λ: rms) is related to the equation (5) below.
And the aspherical shape of the inner peripheral region is
Spherical aberration is corrected for the thickness t3 of the disk substrate
When t3 is optimized as follows, t3 satisfies the relationship of the following formula (6).
Characterized by foot.
【0009】
t1<t2 (1)
0.05<TW<0.12 (2)
0.38<NA1<0.46 (3)
0.1<p(n−1)/λ<0.6 (4)−0.03<S5<0.03
(5) 0.8<t3<1.2
(6)
但し、
t1 :第1の光ディスク基板の厚み
t2 :第2の光ディスク基板の厚み
NA1:内周領域の開口における対物レンズのNA
TW :第1の光ディスク基板を通して集光するときの
波面収差(単位はλ: rms)
n :第1の光ディスクを再生するときの光源の波長
における対物レンズの 屈折率
p :内周領域と外周領域の光軸方向の段差
λ :第1の光ディスクを再生するときの光源の波長
この光ディスク用対物レンズの第1の構成によれば、1
枚のレンズで、第1の光ディスクに対しても、第2の光
ディスクに対しても良好な集光スポットを得ることがで
き、その結果、良好な記録再生特性を得ることができ
る。また、第1の光ディスク基板を通して集光するとき
の波面収差の3次の球面収差成分S3が略0であること
により、光ディスクの基板厚み誤差に対して性能の劣化
を最小限に抑えることができる。また、第1の光ディス
ク基板を通して集光するときの波面収差の5次の球面収
差成分S5(単位はλ:rms)が上記式(5)の関係
を満足することにより、第1の光ディスクを再生すると
きの集光特性、特に、エアリーリングのピーク強度を抑
えることができ、その結果、光ディスクの再生特性の劣
化を防止することができる。また、内周領域の非球面形
状を、光ディスク基板の厚みt3に対して球面収差が補
正されるように最適化するとき、t3が上記式(6)の
関係を満足することにより、第1の光ディスクに対して
は集光スポットの劣化を抑え、第2の光ディスクに対し
ては第1の光ディスクよりも低い記録密度とすることに
より、第2の光ディスクでの光ディスク傾きによってコ
マ収差の影響を低減して、球面収差以外のスポットの劣
化要因を抑えることができる。 T1 <t2 (1) 0.05 <TW <0.12 (2) 0.38 <NA1 <0.46 (3) 0.1 <p (n-1) / λ <0.6 ( 4) −0.03 <S5 <0.03 (5) 0.8 <t3 <1.2 (6) where, t1: thickness of the first optical disc substrate t2: thickness of the second optical disc substrate NA1: within NA TW of the objective lens in the aperture of the peripheral region: Wavefront aberration when converging through the first optical disc substrate (unit: λ: rms) n: Refraction of the objective lens at the wavelength of the light source when reproducing the first optical disc Ratio p: Step difference in the optical axis direction between the inner peripheral region and the outer peripheral region λ: Wavelength of the light source when reproducing the first optical disc According to the first configuration of the optical disc objective lens, 1
With a single lens, a good focused spot can be obtained for both the first optical disc and the second optical disc, and as a result, good recording / reproducing characteristics can be obtained. Also, when collecting light through the first optical disk substrate
The third-order spherical aberration component S3 of the wavefront aberration is about 0
Causes performance degradation due to optical disc substrate thickness error
Can be minimized. In addition, the first optical disc
5th-order spherical aberration of wavefront aberration when condensing through a substrate
The difference component S5 (unit: λ: rms) is the relationship of the above equation (5).
When the first optical disc is played back by satisfying
The light condensing characteristics, especially the peak intensity of airy ring is suppressed.
As a result, the reproduction characteristics of the optical disc are inferior.
Can be prevented. In addition, the aspherical shape of the inner peripheral area
Spherical aberration is compensated for with respect to the thickness t3 of the optical disk substrate.
When optimizing to be corrected, t3 in the above equation (6) is
By satisfying the relationship,
Suppresses the deterioration of the focused spot, and
To have a lower recording density than the first optical disc
Therefore, depending on the tilt of the second optical disk,
The effect of the aberration is reduced, and spots other than spherical aberration are inferior.
It is possible to suppress the factor of activation.
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第1の構成においては、内周領域と外周領域の段差
が断面円弧状であるのが好ましい。この好ましい例によ
れば、バイトや砥石等を用いて容易に加工することがで
きる。In the first structure of the optical disk objective lens of the present invention, it is preferable that the step between the inner peripheral region and the outer peripheral region has an arcuate cross section. According to this preferable example, it can be easily processed using a cutting tool, a grindstone, or the like.
【0016】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第1の構成においては、ガラス成形又は樹脂成形に
よって作製されるのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、非球面形状を型に加工しておくことにより、同一の
形状及び性能を有するレンズを、安価に量産することが
可能となる。Further, in the first configuration of the objective lens for an optical disc of the present invention, it is preferable that the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding. According to this preferable example, by processing the aspherical shape into a mold, it becomes possible to mass-produce lenses having the same shape and performance at low cost.
【0017】また、本発明に係る光ディスク用対物レン
ズの第2の構成は、両面非球面の単レンズからなり、厚
みの異なる第1及び第2の光ディスク基板を通して点像
を集光する光ディスク用対物レンズであって、少なくと
も一方の非球面が、光軸を中心とする円形開口の内側の
内周領域と前記内周領域よりも外側で前記円形開口より
も外側の別の円形開口に囲まれた中間領域と前記中間領
域よりも外側の外周領域の3つの領域からなり、前記内
周領域と前記外周領域の非球面形状は、前記厚みの異な
る第1及び第2の光ディスク基板のうち厚みの小さい前
記第1の光ディスク基板に対して球面収差を補正し、前
記中間領域の非球面形状は、前記厚みの異なる第1及び
第2の光ディスク基板のいずれよりも厚みの大きい光デ
ィスク基板に対して球面収差を補正し、下記式(7)、
(8)の関係を満足し、かつ、前記中間領域の非球面形
状を、光ディスク基板の厚みt4に対して球面収差が補
正されるように最適化するとき、t4が下記式(9)の
関係を満足すると共に、内周領域と中間領域との境界あ
るいは中間領域と外周領域との境界のいずれか一方が段
差なしに接続されていることを特徴とする。The second configuration of the objective lens for an optical disc according to the present invention is composed of a single lens having aspherical surfaces on both sides, and an objective for an optical disc for condensing point images through the first and second optical disc substrates having different thicknesses. A lens, wherein at least one aspherical surface is surrounded by an inner peripheral region inside a circular aperture centered on the optical axis and another circular aperture outside the inner peripheral region and outside the circular aperture. than the intermediate region and the intermediate region consists of three regions of the outer peripheral region, the aspherical shape of the inner peripheral region and the peripheral region is less thick of the first and second optical disk substrates different the thicknesses Previous
The spherical aberration is corrected with respect to the first optical disc substrate, and the aspherical shape of the intermediate region has a spherical aberration with respect to the optical disc substrate having a larger thickness than both the first and second optical disc substrates having different thicknesses. The following formula (7)
Satisfies the relationship of (8) and has an aspherical shape in the intermediate region.
Spherical aberration is compensated for with respect to the thickness t4 of the optical disk substrate.
When optimizing to be corrected, t4 in the following equation (9)
The relationship between the inner peripheral region and the intermediate region is satisfied while satisfying the relationship.
Either the boundary between the middle area and the outer area is a step.
Characterized that it is connected without a difference.
【0018】
0.35<NA2<0.43 (7)
0.03<NA3−NA2<0.1 (8)1.4<t4<2.0
(9)
但し、
NA2:内周領域と中間領域との境界における対物レン
ズのNA
NA3:中間領域と外周領域との境界における対物レン
ズのNA
この光ディスク用対物レンズの第2の構成によれば、1
枚のレンズで、第1の光ディスクに対しても、第2の光
ディスクに対しても良好な集光スポットを得ることがで
き、その結果、良好な記録再生特性を得ることができ
る。また、中間領域の非球面形状を、光ディスク基板の
厚みt4に対して球面収差が補正されるように最適化す
るとき、t4が上記式(9)の関係を満足することによ
り、第2の光ディスクに対する収差を良好に補正するこ
とができる。また、内周領域と中間領域との境界あるい
は中間領域と外周領域との境界のいずれか一方が段差な
しに接続されていることにより、レンズの加工時に生じ
る無効部分を減らして光量を確保することができると共
に、集光特性の劣化を抑えることができる。 0.35 <NA2 <0.43 (7) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (8) 1.4 <t4 <2.0 (9) However, NA2: inner peripheral region and intermediate NA of Objective Lens at Boundary with Region NA3: NA of Objective Lens at Boundary between Intermediate Region and Peripheral Region According to the second configuration of the objective lens for optical disc, 1
With a single lens, a good focused spot can be obtained for both the first optical disc and the second optical disc, and as a result, good recording / reproducing characteristics can be obtained. In addition, the aspherical shape of the intermediate area is changed to the optical disk substrate.
Optimized to correct spherical aberration for thickness t4
When t4 satisfies the relation of the above equation (9),
Satisfactorily corrects the aberration for the second optical disc.
You can In addition, there is a boundary between the inner peripheral area and the intermediate area.
Has a step on either the boundary between the middle area and the outer area.
This occurs when processing the lens because it is connected to the
It is possible to reduce the number of ineffective areas and secure the light intensity.
In addition, it is possible to suppress the deterioration of the light collecting characteristic.
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第2の構成においては、内周領域と中間領域の段差
あるいは中間領域と外周領域の段差が断面円弧状である
のが好ましい。In the second structure of the optical disk objective lens of the present invention, it is preferable that the step between the inner peripheral region and the intermediate region or the step between the intermediate region and the outer peripheral region has an arcuate cross section.
【0023】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第2の構成においては、ガラス成形又は樹脂成形に
よって作製されているのが好ましい。In the second structure of the objective lens for an optical disk of the present invention, it is preferable that the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding.
【0024】また、本発明に係る光ディスク用対物レン
ズの第3の構成は、両面非球面の単レンズからなり、厚
みの異なる第1及び第2の光ディスク基板を通して点像
を集光する光ディスク用対物レンズであって、少なくと
も一方の非球面が、光軸を中心とする円形開口の内側の
内周領域と前記内周領域よりも外側で前記円形開口より
も外側の別の円形開口に囲まれた中間領域と前記中間領
域よりも外側の外周領域の3つの領域からなり、前記内
周領域と前記外周領域の非球面形状は、前記厚みの異な
る第1及び第2の光ディスク基板のうち厚みの小さい前
記第1の光ディスク基板に対して球面収差を補正し、前
記中間領域の非球面形状を、光ディスク基板の厚みt5
に対して球面収差が補正されるように最適化するとき、
t5が下記式(10)の関係を満足し、前記外周領域は
前記内周領域に対して光軸方向に波長の整数倍の光路長
に相当する段差をもって形成されており、下記式(1
1)〜(13)の関係を満足し、かつ、前記第2の光デ
ィスク基板を通して集光するときの前記内周領域と前記
中間領域のそれぞれの波面収差が最小になる焦点位置が
等しく、前記第2の光ディスク基板を通して集光すると
きの前記内周領域と前記中間領域の範囲における波面収
差の3次の球面収差成分S3が略0であり、前記内周領
域と前記中間領域との境界及び前記中間領域と前記外周
領域との境界のいずれも段差なしに接続されると共に、
前記中間領域と前記外周領域との前記境界が前記中間領
域と前記外周領域の形状の交点に設定されていることを
特徴とする。The third structure of the objective lens for an optical disc according to the present invention is an objective for an optical disc which is composed of a single lens having an aspherical surface on both sides and focuses point images through first and second optical disc substrates having different thicknesses. A lens, wherein at least one aspherical surface is surrounded by an inner peripheral region inside a circular aperture centered on the optical axis and another circular aperture outside the inner peripheral region and outside the circular aperture. than the intermediate region and the intermediate region consists of three regions of the outer peripheral region, the aspherical shape of the inner peripheral region and the peripheral region is less thick of the first and second optical disk substrates different the thicknesses Previous
The spherical aberration corrected for the serial first optical disk substrate, a non-spherical shape of the intermediate region, the thickness of the optical disk substrate t5
When optimizing so that spherical aberration is corrected for
t5 satisfies the relationship of the following formula (10), and the outer peripheral region is formed with a step corresponding to the optical path length of an integral multiple of the wavelength in the optical axis direction with respect to the inner peripheral region.
1) to (13) are satisfied , and the second optical data is satisfied.
And the inner peripheral region when condensing light through a disk substrate
The focus position where the wavefront aberration in each of the intermediate regions is minimized
Equally, if the light is condensed through the second optical disk substrate,
Wave front convergence in the range of the inner peripheral region and the intermediate region of the mushroom
The third-order spherical aberration component S3 of the difference is substantially 0, and
Boundary between the region and the intermediate region and the intermediate region and the outer periphery
Both of the boundaries with the area are connected without steps,
The boundary between the intermediate region and the outer peripheral region is the intermediate region.
Characterized that you have been set to pass the intersection of the shape of the outer peripheral region.
【0025】
1.0<t5<1.4 (10)
t1<t2 (11)
0.35<NA2<0.43 (12)
0.03<NA3−NA2<0.1 (13)
但し、
t1 :第1の光ディスク基板の厚み
t2 :第2の光ディスク基板の厚み
NA2:内周領域と中間領域との境界における対物レン
ズのNA
NA3:中間領域と外周領域との境界における対物レン
ズのNA
この光ディスク用対物レンズの第3の構成によれば、1
枚のレンズで、第1の光ディスクに対しても、第2の光
ディスクに対しても良好な集光スポットを得ることがで
き、その結果、良好な記録再生特性を得ることができ
る。また、第2の光ディスク基板を通して集光するとき
の内周領域と中間領域のそれぞれの波面収差が最小にな
る焦点位置が等しいことにより、情報媒体面で反射した
光が受光素子に入射したとき、内周領域と中間領域で同
じ位置に戻ってくるので、正確な信号光を得ることがで
きる。また、第2の光ディスク基板を通して集光すると
きの内周領域と中間領域の範囲における波面収差の3次
の球面収差成分S3が略0であることにより、第2の光
ディスクを良好に記録再生することができる。 1.0 <t5 <1.4 (10) t1 <t2 (11) 0.35 <NA2 <0.43 (12) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (13) where t1 : Thickness t2 of the first optical disk substrate: thickness NA2 of the second optical disk substrate NA2: NA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral area and the intermediate area NA3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate area and the outer peripheral area This optical disk According to the third configuration of the objective lens for use,
With a single lens, a good focused spot can be obtained for both the first optical disc and the second optical disc, and as a result, good recording / reproducing characteristics can be obtained. Also, when collecting light through the second optical disk substrate
The wavefront aberrations in the inner and intermediate regions of
Reflected on the information medium surface due to the same focal position
When light is incident on the light receiving element, it is
Since it returns to the same position, it is possible to obtain accurate signal light.
Wear. Also, if the light is condensed through the second optical disk substrate,
3rd order of wavefront aberration in the range of inner circumference region and middle region
Since the spherical aberration component S3 of
The disc can be recorded and reproduced well.
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第3の構成においては、中間領域と外周領域との境
界が前記中間領域と前記外周領域の形状の交点に設定さ
れているのが好ましい。また、前記本発明の光ディスク
用対物レンズの第3の構成においては、内周領域と中間
領域との境界及び中間領域と外周領域との境界のいずれ
も段差なしに接続されているのが好ましい。このように
中間領域と外周領域との境界が中間領域と外周領域の形
状の交点に設定され、内周領域と中間領域との境界及び
中間領域と外周領域との境界のいずれも段差なしに接続
されているという好ましい例によれば、非球面形状から
段差をなくして、加工を容易にすることができると共
に、面形状から無効部分をなくして、光量の損失を抑制
すことができる。Further, in the third structure of the optical disk objective lens of the present invention, it is preferable that the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region is set at the intersection of the shapes of the intermediate region and the outer peripheral region. Further, in the third configuration of the objective lens for an optical disc of the present invention, it is preferable that both the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region and the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region are connected without a step. In this way, the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region is set at the intersection of the shapes of the intermediate region and the outer peripheral region, and both the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region and the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region are connected without steps. According to the preferable example described above, the step can be eliminated from the aspherical shape to facilitate the processing, and the ineffective portion can be eliminated from the surface shape to suppress the loss of the light amount.
【0030】また、前記本発明の光ディスク用対物レン
ズの第3の構成においては、ガラス成形又は樹脂成形に
よって作製されているのが好ましい。In the third structure of the objective lens for an optical disk of the present invention, it is preferable that the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding.
【0031】以上のように、本発明の光ディスク用対物
レンズは、単レンズの収差補正を、2つの光ディスクの
基板厚みに対してそれぞれ必要な集光性能が得られるよ
うに設計したものである。光ディスクの基板厚みが小さ
く、NAが高い方のレンズの収差において、トータルの
収差は基板厚みの大きい光ディスクでの収差を考慮する
必要があるために従来よりも大きい値となるが、外周領
域と内周領域で設計形状を変えると共に、外周領域と内
周領域との境界に光軸方向の段差を持たせることによ
り、高密度に記録された光ディスク側でのスポットの形
状を良好に保つことができる。また、光ディスクの基板
厚みが大きく、記録密度及びNAが低い方のレンズの収
差においては、必要な開口内の収差を十分小さく抑える
と共に、必要な開口の外側での収差を急激に悪化させる
ことにより、絞りを設けたのと同様の効果を持たせるこ
とができる。その結果、安定した性能で情報を記録し、
又は情報を再生することができる。As described above, the objective lens for the optical disk of the present invention is designed so that the aberration correction of the single lens can obtain the necessary condensing performance with respect to the substrate thickness of the two optical disks. With respect to the aberration of the lens of the optical disc whose substrate thickness is small and whose NA is high, the total aberration is larger than that of the conventional one because it is necessary to consider the aberration in the optical disc whose substrate thickness is large. By changing the design shape in the peripheral area and providing a step in the optical axis direction at the boundary between the outer peripheral area and the inner peripheral area, it is possible to maintain a good shape of the spot on the side of the optical disc recorded with high density. . Further, regarding the aberration of the lens having the larger substrate thickness of the optical disc and the lower recording density and NA, the aberration in the required aperture is suppressed to be sufficiently small, and the aberration outside the required aperture is sharply deteriorated. The same effect as the case where the diaphragm is provided can be provided. As a result, information is recorded with stable performance,
Alternatively, the information can be reproduced.
【0032】また、本発明に係る光ヘッド装置の構成
は、2つの光源と、前記2つの光源から出射した光線を
それぞれの光源に対応した厚みの第1及び第2の光ディ
スク基板を通して情報媒体面上に集光する集光手段と、
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
手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記集光手段が
前記本発明の光ディスク用対物レンズであることを特徴
とする。Further, in the structure of the optical head device according to the present invention, the information medium surface is passed through the two light sources and the first and second optical disk substrates having the thicknesses corresponding to the respective light sources emitted from the two light sources. Light collecting means for collecting light on the top,
An optical head device comprising: a light beam separating unit for separating a light beam modulated by the information medium; and a light receiving unit for receiving light modulated by the information medium, wherein the light condensing unit is the present invention. Is an objective lens for optical discs.
【0033】また、本発明に係る光学情報記録再生装置
の構成は、光ヘッド装置を用いて、厚さの異なる第1及
び第2の光ディスク基板の情報媒体面上に情報を記録
し、あるいは前記情報媒体面上に記録された情報を再生
する光学情報記録再生装置であって、前記光ヘッド装置
として前記本発明の光ヘッド装置を用いることを特徴と
する。Further, in the configuration of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention, information is recorded on the information medium surfaces of the first and second optical disk substrates having different thicknesses by using the optical head device, or An optical information recording / reproducing apparatus for reproducing information recorded on an information medium surface, wherein the optical head apparatus of the present invention is used as the optical head apparatus.
【0034】この光ヘッド装置及び光学情報記録再生装
置の構成によれば、異なる基板厚さの2種類の光ディス
クに対し、1つの対物レンズで記録再生を行うことがで
きるので、安価な光ヘッド装置及び光学情報記録再生装
置を実現することができる。また、いずれの光ディスク
に対してもそれぞれの光ディスクの状態に適した収差内
容を対物レンズの開口に応じて持たせることにより、1
つの対物レンズで、異なる2種類の光ディスクに対し、
良好な記録、再生、消去性能を得ることができる。According to the configurations of the optical head device and the optical information recording / reproducing device, recording / reproducing can be performed on two types of optical discs having different substrate thicknesses by one objective lens, so that the optical head device is inexpensive. Also, an optical information recording / reproducing device can be realized. Further, by giving the aberration content suitable for the state of each optical disk to any optical disk according to the aperture of the objective lens,
One objective lens for two different types of optical disks
Good recording, reproducing and erasing performance can be obtained.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below with reference to embodiments.
【0036】〈第1の実施の形態〉図1は本発明の第1
の実施の形態における光ディスク用対物レンズを用いて
光ディスクに集光したときの光路図を示している。<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows an optical path diagram when light is focused on an optical disk using the optical disk objective lens in the embodiment.
【0037】図1に示すように、本実施の形態の対物レ
ンズ2は、両面非球面の単レンズからなり、光源側の面
3は回転対称非球面である。また、対物レンズ2の光デ
ィスク6側の面は、内周領域4と外周領域5とに分けら
れている。そして、入射光線1は対物レンズ2に入射し
た後、対物レンズ2によって光ディスク6の情報媒体面
6aに集光される。As shown in FIG. 1, the objective lens 2 of the present embodiment is a single lens having aspherical surfaces on both sides, and the surface 3 on the light source side is a rotationally symmetric aspherical surface. The surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 4 and an outer peripheral area 5. Then, the incident light ray 1 is incident on the objective lens 2, and then is condensed by the objective lens 2 on the information medium surface 6 a of the optical disc 6.
【0038】再生あるいは記録すべき光ディスク6とし
ては、基材の厚みが0.6mmの第1の光ディスクと、
基材の厚みが1.2mmの第2の光ディスクとが用意さ
れている。As the optical disk 6 to be reproduced or recorded, a first optical disk having a substrate thickness of 0.6 mm,
A second optical disc having a substrate thickness of 1.2 mm is prepared.
【0039】第1の光ディスク基板を通して集光すると
きの波面収差(単位はmλ:rms)をTWとしたと
き、TWは下記式(2)の関係を満足するのが望まし
い。When the wavefront aberration (unit: mλ: rms) when converging through the first optical disk substrate is TW, it is desirable that TW satisfy the relation of the following expression (2).
【0040】
0.05<TW<0.12 (2)
TWが0.05以下の場合には、第2の光ディスクを再
生するときの所望の開口内での収差が悪くなりすぎるた
めに、満足な集光特性が得られなくなる。一方、TWが
0.12以上の場合には、第1の光ディスクでの収差が
悪くなりすぎて、同様に満足な集光特性が得られなくな
る。0.05 <TW <0.12 (2) When TW is 0.05 or less, the aberration in the desired aperture when reproducing the second optical disk becomes too bad, which is satisfactory. It becomes impossible to obtain a good condensing characteristic. On the other hand, when the TW is 0.12 or more, the aberration on the first optical disc becomes too bad, and similarly, a satisfactory condensing characteristic cannot be obtained.
【0041】また、内周領域4の開口における対物レン
ズ6のNAをNA1としたとき、NA1は下記式(3)
の関係を満足するのが望ましい。When NA of the objective lens 6 at the opening of the inner peripheral region 4 is NA1, NA1 is given by the following equation (3).
It is desirable to satisfy the relationship.
【0042】
0.38<NA1<0.46 (3)
NA1が0.38以下の場合には、第2の光ディスクを
再生するときの開口が小さくなりすぎて、スポット径が
大きくなりすぎてしまう。一方、NA1が0.46以上
の場合には、第1の光ディスクでの収差が上記式(2)
の上限を越えないと、第2の光ディスクでの収差を満足
することができず、その結果、第1の光ディスクでの収
差が悪化してしまう。0.38 <NA1 <0.46 (3) If NA1 is 0.38 or less, the aperture for reproducing the second optical disc becomes too small, and the spot diameter becomes too large. . On the other hand, when NA1 is 0.46 or more, the aberration on the first optical disk is the above equation (2).
If the upper limit of is not exceeded, the aberration on the second optical disc cannot be satisfied, and as a result, the aberration on the first optical disc is deteriorated.
【0043】また、第1の光ディスクを再生するときの
光源の波長における対物レンズ2の屈折率をn、内周領
域4と外周領域5の光軸方向の段差をp、第1の光ディ
スクを再生するときの光源の波長をλとしたとき、p
(n−1)/λは下記式(4)の関係を満足するのが望
ましい。When the first optical disc is reproduced, the refractive index of the objective lens 2 at the wavelength of the light source when reproducing the first optical disc is n, the step in the optical axis direction between the inner peripheral region 4 and the outer peripheral region 5 is p, and the first optical disc is reproduced. When the wavelength of the light source is λ,
It is desirable that (n-1) / λ satisfy the relationship of the following expression (4).
【0044】
0.1<p(n−1)/λ<0.6 (4)
p(n−1)/λが0.1以下の場合あるいは0.6以
上の場合には、第1の光ディスクを再生するときの集光
特性、特に、エアリーリングのピーク強度が高くなりす
ぎて、光ディスク6の再生特性が劣化してしまう。0.1 <p (n-1) / λ <0.6 (4) When p (n-1) / λ is 0.1 or less or 0.6 or more, the first The condensing characteristics when reproducing the optical disk, especially the peak intensity of the airy ring becomes too high, and the reproducing characteristics of the optical disk 6 deteriorate.
【0045】また、第1の光ディスク基板を通して集光
するときの波面収差の5次の球面収差成分をS5(単位
はλ:rms)としたとき、S5は下記式(5)の関係
を満足するのが望ましい。When the fifth-order spherical aberration component of the wavefront aberration when converging through the first optical disk substrate is S5 (unit: λ: rms), S5 satisfies the relation of the following expression (5). Is desirable.
【0046】
−0.03<S5<0.03 (5)
S5が−0.03以下の場合あるいは0.03以上の場
合には、上記式(4)の場合と同様に、第1の光ディス
クを再生するときの集光特性、特に、エアリーリングの
ピーク強度が高くなりすぎて、光ディスク6の再生特性
が劣化してしまう。−0.03 <S5 <0.03 (5) When S5 is −0.03 or less or 0.03 or more, the first optical disc is the same as in the case of the above formula (4). The light condensing characteristics when reproducing data are reproduced, especially the peak intensity of airy ring becomes too high, and the reproduction characteristics of the optical disk 6 deteriorate.
【0047】また、内周領域4の非球面形状を、光ディ
スク6の厚みt3に対して球面収差が補正されるように
最適化するとき、t3は下記式(6)の関係を満足する
のが望ましい。Further, when the aspherical shape of the inner peripheral area 4 is optimized so that the spherical aberration is corrected with respect to the thickness t3 of the optical disk 6, t3 satisfies the relation of the following expression (6). desirable.
【0048】
0.8<t3<1.2 (6)
t3が0.8以下の場合には、第2の光ディスクに対す
る収差補正が不足してしまう。一方、t3が1.2以上
の場合には、第1の光ディスクに対する収差が悪化して
しまう。0.8 <t3 <1.2 (6) When t3 is 0.8 or less, the aberration correction for the second optical disc becomes insufficient. On the other hand, when t3 is 1.2 or more, the aberration with respect to the first optical disc deteriorates.
【0049】図2は本発明の第1の実施の形態における
対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図であ
る。図2に示すように、対物レンズ2の光ディスク6側
の面には、内周領域4と外周領域5との境界に光軸にほ
ぼ平行な(光軸方向の)段差7が設けられている。図2
においては、分かり易くするために、段差7が実際より
も強調して描かれているが、実際の段差7は0.3μm
前後である。このような形状は理想的であるが、例え
ば、対物レンズ2をガラス成形で作製する場合、その型
は超硬のような非常に硬い物であり、砥石による研削加
工が必要となる。従って、内周領域4と外周領域5との
境界における段差7は、例えば、円弧形状のような形状
8になってしまう。しかし、実際の形状8と理想的な形
状5とが異なる領域は、例えば、砥石の半径が2mmの
場合、半径方向でせいぜい35μm程度であり、レンズ
の全有効径(約4mm)に対して十分に小さく、レンズ
性能にはほとんど影響を与えない。FIG. 2 is a structural diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, on the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side, a step 7 (in the optical axis direction) substantially parallel to the optical axis is provided at the boundary between the inner peripheral region 4 and the outer peripheral region 5. . Figure 2
In the figure, the step 7 is drawn more emphasized than the actual step for the sake of clarity, but the actual step 7 is 0.3 μm.
Before and after. Such a shape is ideal, but for example, when the objective lens 2 is manufactured by glass molding, the mold is a very hard material such as cemented carbide, and grinding processing with a grindstone is necessary. Therefore, the step 7 at the boundary between the inner peripheral region 4 and the outer peripheral region 5 becomes a shape 8 such as an arc shape. However, the area where the actual shape 8 is different from the ideal shape 5 is, for example, about 35 μm in the radial direction when the radius of the grindstone is 2 mm, which is sufficient for the total effective diameter of the lens (about 4 mm). Very small and has little effect on lens performance.
【0050】次に、本実施の形態における光ディスク用
対物レンズ2の具体的な数値例を示す。尚、以下の各実
施例において、以下に示す符号は共通とする。但し、対
物レンズ2の第1面は光源側の面、第2面は光ディスク
6側の面とする。また、光ディスク6は平行平板とす
る。さらに、第1の光ディスクに集光する第1の光源の
波長を655nm、第2の光ディスクに集光する第2の
光源の波長を800nmとした。また、第1の光ディス
クの第1の光源における屈折率を1.578353、第
2の光ディスクの第2の光源における屈折率を1.57
153とした。Next, specific numerical examples of the optical disc objective lens 2 in the present embodiment will be shown. The following reference numerals are common to the following embodiments. However, the first surface of the objective lens 2 is the surface on the light source side, and the second surface is the surface on the optical disc 6 side. The optical disk 6 is a parallel plate. Further, the wavelength of the first light source that focuses on the first optical disk is 655 nm, and the wavelength of the second light source that focuses on the second optical disk is 800 nm. Further, the refractive index of the first light source of the first optical disk is 1.578353, and the refractive index of the second light source of the second optical disk is 1.57.
153.
【0051】
f1:第1の光源における対物レンズの焦点距離
WD1:第1の光ディスクに対する対物レンズの作動距
離
n1:第1の光源における対物レンズの屈折率
d:対物レンズのレンズ厚み
t1:第1の光ディスク基板の厚み
t2:第2の光ディスク基板の厚み
t3:内周領域の非球面形状を球面収差が0となるよう
に最適化するときの光ディスク基板の厚み
NA:対物レンズのNA
NA1:内周領域の開口における対物レンズのNA
f2:第2の光源における対物レンズの焦点距離
WD2:第2の光ディスクに対する対物レンズの作動距
離
n2:第2の光源における対物レンズの屈折率
TW:第1の光源によって第1の光ディスクに集光した
場合の波面収差(単位はλ(波長):rms)
p:内周領域と外周領域の光軸方向の段差
S3:第1の光源によって第1の光ディスクに集光した
場合の波面収差の3次の球面収差成分(単位はλ(波
長):rms)
S5:第1の光源によって第1の光ディスクに集光した
場合の波面収差の5次の球面収差成分(単位はλ(波
長):rms)
また、非球面形状は、下記(数1)によって与えられ
る。F1: focal length WD of the objective lens in the first light source: working distance n of the objective lens with respect to the first optical disc n1: refractive index of the objective lens in the first light source d: lens thickness t1 of the objective lens: first Optical disc substrate thickness t2: second optical disc substrate thickness t3: optical disc substrate thickness when optimizing the aspherical shape of the inner peripheral region so that spherical aberration becomes 0: NA of objective lens NA NA1: within NA f2 of the objective lens in the aperture of the peripheral region: focal length WD2 of the objective lens in the second light source: working distance of the objective lens with respect to the second optical disc n2: refractive index TW of the objective lens in the second light source: first Wavefront aberration when focused on the first optical disc by the light source (unit: λ (wavelength): rms) p: step in the optical axis direction between the inner peripheral region and the outer peripheral region 3: Third-order spherical aberration component of wavefront aberration when focused on the first optical disc by the first light source (unit: λ (wavelength): rms) S5: Focused on the first optical disc by the first light source In this case, the fifth-order spherical aberration component of the wavefront aberration (unit is λ (wavelength): rms) and the aspherical shape is given by the following (Equation 1).
【0052】[0052]
【数1】 [Equation 1]
【0053】但し、上記(数1)における各符号の意味
は以下の通りである。However, the meaning of each symbol in the above (Equation 1) is as follows.
【0054】
h:光軸からの高さ
X:光軸からの高さがhの非球面上の点の非球面頂点の
接平面からの距離
Cj:対物レンズの第j面の非球面頂点の曲率(Cj=1
/Rj)
Kj:対物レンズの第j面の円錐定数
Aj,n:対物レンズの第j面のn次の非球面係数
但し、 j=1、2
(実施例1)以下に、実施例1の具体的数値を示す。H: Height from the optical axis X: Distance from the tangent plane of the aspherical vertex of the point on the aspherical surface whose height from the optical axis is h C j : Aspherical vertex of the j-th surface of the objective lens Curvature (C j = 1
/ R j ) K j : Conical constant of the j-th surface of the objective lens A j, n : n-th order aspherical coefficient of the j-th surface of the objective lens, where j = 1, 2 (Example 1) Specific numerical values of Example 1 are shown.
【0055】f1=3.3142 WD1=1.891 n1=1.602892 d=1.8 t1=0.6 t2=1.2 t3=1.1 NA=0.6 NA1=0.42 f2=3.3384 WD2=1.521 n2=1.59842 第1面のレンズ形状パラメータは以下の通りである。F1 = 3.3142 WD1 = 1.891 n1 = 1.602892 d = 1.8 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t3 = 1.1 NA = 0.6 NA1 = 0.42 f2 = 3.3384 WD2 = 1.521 n2 = 1.59842 The lens shape parameters of the first surface are as follows.
【0056】R1=2.1700
K1=−6.72993×10-1
A1,4=2.08530×10-3
A1,6=7.99262×10-5
A1,8=−7.79741×10-7
A1,10=−7.00341×10-6
第2面の内周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 1 = 2.1700 K 1 = -6.72993 × 10 -1 A 1,4 = 2.08530 × 10 -3 A 1,6 = 7.99922 × 10 -5 A 1,8 =- 7.97741 × 10 −7 A 1,10 = −7.300341 × 10 −6 The lens shape parameters in the inner peripheral area of the second surface are as follows.
【0057】R2=−17.3537
K2=−3.61277×10
A2,4=4.06605×10-3
A2,6=−1.06794×10-3
A2,8=9.75688×10-5
A2,10=−2.01568×10-6
第2面の外周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 2 = −17.3537 K 2 = −3.61277 × 10 A 2,4 = 4.06605 × 10 −3 A 2,6 = −1.06794 × 10 −3 A 2,8 = 9 .75688 × 10 -5 a 2,10 = -2.01568 × 10 -6 lens shape parameters in the outer peripheral region of the second surface are as follows.
【0058】R2=−16.46001 K2=−7.90807×10 A2,4=4.57207×10-3 A2,6=−1.35987×10-3 A2,8=1.72647×10-4 A2,10=−8.80573×10-6 その他のレンズパラメータは以下の通りである。R 2 = −16.46001 K 2 = −7.90807 × 10 A 2,4 = 4.57207 × 10 −3 A 2,6 = −1.35987 × 10 −3 A 2,8 = 1 .72647 × 10 -4 a 2,10 = -8.80573 × 10 -6 other lens parameters are as follows.
【0059】TW=0.112
p=0.00059274
p(n1−1)/λ=0.545
S3=0.0125
S5=0.0231
図3に、本実施例の収差図を示す。図3(a)には第1
の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示して
おり、図3(b)には第2の光源と第2の光ディスクに
対する光路長収差を示している。また、図4に、第1の
光ディスクに集光されたスポットの断面強度分布を示
す。他のスポットの断面強度分布の計算においても同様
に、入射光線の光量分布は一様であるとした。尚、図4
中の破線は波面収差が0の波面における理想的な点像強
度分布を示している。また、計算された点像の最大ピー
クを1に正規化して示している。図4においては、特に
光ディスクの性能に大きな影響を及ぼすエアリーリング
付近の点像強度分布を拡大して示している。以上のこと
は、以下の実施例2〜6についても同様である。TW = 0.112 p = 0.00059274 p (n1-1) /λ=0.545 S3 = 0.0125 S5 = 0.0231 FIG. 3 shows an aberration diagram of this example. The first is shown in FIG.
3 shows the optical path length aberration with respect to the light source and the first optical disk, and FIG. 3B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk. Further, FIG. 4 shows the cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc. Similarly, in the calculation of the cross-sectional intensity distribution of other spots, it was assumed that the light intensity distribution of the incident light was uniform. Incidentally, FIG.
The broken line in the figure shows an ideal point image intensity distribution on the wavefront with zero wavefront aberration. In addition, the maximum peak of the calculated point image is normalized to 1 and shown. In FIG. 4, the point image intensity distribution near the airy ring, which particularly affects the performance of the optical disk, is enlarged and shown. The above also applies to Examples 2 to 6 below.
【0060】第1の光ディスク基板の厚みは0.6mm
であり、第1の光ディスクは、NA0.6の対物レンズ
2を用いて再生するのが望ましい。図3(a)から分か
るように、第1の光源と第1の光ディスクに対する光路
長収差は±0.25λ程度であり、波面収差は0.11
2λ:rmsにも達している。しかし、図4に示したス
ポットの断面強度分布から明らかなように、収差のない
理想的なスポットの形状とほとんど差がなく、光ディス
ク6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。The thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm
Therefore, it is desirable that the first optical disc is reproduced by using the objective lens 2 having NA of 0.6. As can be seen from FIG. 3A, the optical path length aberration with respect to the first light source and the first optical disc is about ± 0.25λ, and the wavefront aberration is 0.11.
It reaches 2λ: rms. However, as is clear from the cross-sectional intensity distribution of the spots shown in FIG. 4, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in terms of the performance of the optical disc 6.
【0061】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図3(b)に示すように、第2の光源と第2の光デ
ィスクに対する光路長収差は、NA0.42以内では非
常に小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなってい
くことが分かる。光路長収差が非常に大きい場合には、
光ディスク6の情報媒体面上で反射した光線が受光素子
上に戻ってこないため、結果として対物レンズ2に開口
を設けたことと同じになり、厚みが1.2mmの光ディ
スク6に対しても、対物レンズ2に新たに開口を設けこ
となく良好に再生あるいは記録を行うことが可能とな
る。The NA of the second optical disk is 0.4.
It is desirable to reproduce using the objective lens 2 of about 5, but as shown in FIG. 3B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc is very small within NA 0.42, It can be seen that at NA higher than that, it will increase rapidly. If the optical path length aberration is very large,
Since the light rays reflected on the information medium surface of the optical disc 6 do not return to the light receiving element, the result is the same as providing an aperture in the objective lens 2, and even for the optical disc 6 having a thickness of 1.2 mm, It is possible to satisfactorily perform reproduction or recording without newly providing an aperture in the objective lens 2.
【0062】(実施例2)以下に、実施例2の具体的数
値を示す。(Example 2) Specific numerical values of Example 2 are shown below.
【0063】f1=3.3142
WD1=1.890
n1=1.602892
d=1.8
t1=0.6
t2=1.2
t3=1.0
NA=0.6
NA1=0.42
f2=3.3384
WD2=1.540
n2=1.59842
第1面のレンズ形状パラメータ、並びに第2面の内周領
域及び外周領域におけるレンズ形状パラメータは、上記
実施例1と同じである。F1 = 3.3142 WD1 = 1.890 n1 = 1.602892 d = 1.8 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t3 = 1.0 NA = 0.6 NA1 = 0.42 f2 = 3.3384 WD2 = 1.540 n2 = 1.59842 The lens shape parameter of the first surface and the lens shape parameters of the inner surface area and the outer surface area of the second surface are the same as those in the first embodiment.
【0064】その他のレンズパラメータは以下の通りで
ある。Other lens parameters are as follows.
【0065】TW=0.0743
p=0.00030266
p(n1−1)/λ=0.279
S3=0.0025
S5=−0.011
図5に、本実施例の収差図を示す。図5(a)には第1
の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示して
おり、図5(b)には第2の光源と第2の光ディスクに
対する光路長収差を示している。また、図6に、第1の
光ディスクに集光されたスポットの断面強度分布を示
す。TW = 0.0743 p = 0.00030266 p (n1-1) /λ=0.279 S3 = 0.0025 S5 = −0.011 FIG. 5 shows an aberration diagram of this example. The first is shown in FIG.
Shows the optical path length aberration with respect to the light source and the first optical disc, and FIG. 5B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc. Further, FIG. 6 shows the cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
【0066】第1の光ディスク基板の厚みは0.6mm
であり、第1の光ディスクは、NA0.6の対物レンズ
2を用いて再生するのが望ましい。図5(a)から分か
るように、第1の光源と第1の光ディスクに対する光路
長収差は最大で約−0.4λ程度であり、波面収差は
0.074λ:rmsである。しかし、図6に示したス
ポットの断面強度分布から明らかなように、収差のない
理想的なスポットの形状とほとんど差がなく、光ディス
ク6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。The thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm
Therefore, it is desirable that the first optical disc is reproduced by using the objective lens 2 having NA of 0.6. As can be seen from FIG. 5A, the maximum optical path length aberration for the first light source and the first optical disc is about −0.4λ, and the wavefront aberration is 0.074λ: rms. However, as is clear from the cross-sectional intensity distribution of the spots shown in FIG. 6, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
【0067】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図5(b)に示すように、第2の光源と第2の光デ
ィスクに対する光路長収差は、NA0.42以内では非
常に小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなってい
くことが分かる。従って、上記実施例1と同様に、対物
レンズ2に開口を設けたことと同じになり、厚みが1.
2mmの光ディスク6に対しても、対物レンズ2に新た
に開口を設けことなく良好に再生あるいは記録を行うこ
とが可能となる。The NA of the second optical disc is 0.4.
It is desirable to reproduce by using the objective lens 2 of around 5, but as shown in FIG. 5B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk is very small within NA 0.42, It can be seen that at NA higher than that, it will increase rapidly. Therefore, as in Example 1, the objective lens 2 has the same aperture as the aperture, and the thickness is 1.
Even with respect to the 2 mm optical disk 6, it is possible to satisfactorily reproduce or record without providing a new opening in the objective lens 2.
【0068】(実施例3)以下に、実施例3の具体的数
値を示す。(Embodiment 3) Specific numerical values of Embodiment 3 are shown below.
【0069】f1=3.3128 WD1=1.890 n1=1.602892 d=1.8 t1=0.6 t2=1.2 t3=1.0 NA=0.6 NA1=0.44 f2=3.3370 WD2=1.541 n2=1.59842 第1面のレンズ形状パラメータは以下の通りである。F1 = 3.3128 WD1 = 1.890 n1 = 1.602892 d = 1.8 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t3 = 1.0 NA = 0.6 NA1 = 0.44 f2 = 3.3370 WD2 = 1.541 n2 = 1.59842 The lens shape parameters of the first surface are as follows.
【0070】R1=2.1700
K1=−6.72993×10-1
A1,4=2.08530×10-3
A1,6=7.99262×10-5
A1,8=−7.79741×10-7
A1,10=−7.00341×10-6
第2面の内周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 1 = 2.1700 K 1 = -6.72993 × 10 -1 A 1,4 = 2.08530 × 10 -3 A 1,6 = 7.99922 × 10 -5 A 1,8 =- 7.97741 × 10 −7 A 1,10 = −7.300341 × 10 −6 The lens shape parameters in the inner peripheral area of the second surface are as follows.
【0071】R2=−17.26266
K2=−4.55689×10
A2,4=4.13486×10-3
A2,6=−1.11949×10-3
A2,8=1.04423×10-4
A2,10=−5.61508×10-7
第2面の外周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 2 = −17.262666 K 2 = −4.55689 × 10 A 2,4 = 4.13486 × 10 −3 A 2,6 = −1.11949 × 10 −3 A 2,8 = 1 .04423 × 10 -4 a 2,10 = -5.61508 × 10 -7 lens shape parameters in the outer peripheral region of the second surface are as follows.
【0072】R2=−16.46001 K2=−7.90807×10 A2,4=4.57207×10-3 A2,6=−1.35987×10-3 A2,8=1.72647×10-4 A2,10=−8.80573×10-6 その他のレンズパラメータは以下の通りである。R 2 = −16.46001 K 2 = −7.90807 × 10 A 2,4 = 4.57207 × 10 −3 A 2,6 = −1.35987 × 10 −3 A 2,8 = 1 .72647 × 10 -4 a 2,10 = -8.80573 × 10 -6 other lens parameters are as follows.
【0073】TW=0.072
p=0.00015135
p(n1−1)/λ=0.139
S3=0.0031
S5=−0.028
図7に、本実施例の収差図を示す。図7(a)には第1
の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示して
おり、図7(b)には第2の光源と第2の光ディスクに
対する光路長収差を示している。また、図8に、第1の
光ディスクに集光されたスポットの断面強度分布を示
す。TW = 0.072 p = 0.00015135 p (n1-1) /λ=0.139 S3 = 0.0031 S5 = −0.028 FIG. 7 shows an aberration diagram of this example. The first is shown in FIG.
Shows the optical path length aberration with respect to the light source and the first optical disk, and FIG. 7B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk. In addition, FIG. 8 shows the cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
【0074】第1の光ディスク基板の厚みは0.6mm
であり、第1の光ディスクは、NA0.6の対物レンズ
2を用いて再生するのが望ましい。図7(a)から分か
るように、第1の光源と第1の光ディスクに対する光路
長収差は最大で約−0.5λ程度であり、波面収差は
0.072λ:rmsである。しかし、図8に示したス
ポットの断面強度分布から明らかなように、収差のない
理想的なスポットの形状とほとんど差がなく、光ディス
ク6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。The thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm
Therefore, it is desirable that the first optical disc is reproduced by using the objective lens 2 having NA of 0.6. As can be seen from FIG. 7A, the maximum optical path length aberration for the first light source and the first optical disc is about −0.5λ, and the wavefront aberration is 0.072λ: rms. However, as is clear from the cross-sectional intensity distribution of the spots shown in FIG. 8, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
【0075】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図7(b)に示すように、第2の光源と第2の光デ
ィスクに対する光路長収差は、NA0.44以内では非
常に小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなってい
くことが分かる。従って、上記実施例1と同様に、対物
レンズ2に開口を設けたことと同じになり、厚みが1.
2mmの光ディスク6に対しても、対物レンズ2に新た
に開口を設けことなく良好に再生あるいは記録を行うこ
とが可能となる。The NA of the second optical disc is 0.4.
It is desirable to reproduce by using the objective lens 2 of around 5, but as shown in FIG. 7B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc is very small within NA 0.44, It can be seen that at NA higher than that, it will increase rapidly. Therefore, as in Example 1, the objective lens 2 has the same aperture as the aperture, and the thickness is 1.
Even with respect to the 2 mm optical disk 6, it is possible to satisfactorily reproduce or record without providing a new opening in the objective lens 2.
【0076】(実施例4)以下に、実施例4の具体的数
値を示す。(Example 4) Specific numerical values of Example 4 are shown below.
【0077】f1=3.3106 WD1=1.889 n1=1.602773 d=1.805 t1=0.6 t2=1.2 t3=0.9 NA=0.6 NA1=0.44 f2=3.3341 WD2=1.538 n2=1.59842 第1面のレンズ形状パラメータは以下の通りである。F1 = 3.3106 WD1 = 1.889 n1 = 1.602773 d = 1.805 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t3 = 0.9 NA = 0.6 NA1 = 0.44 f2 = 3.3341 WD2 = 1.538 n2 = 1.59842 The lens shape parameters of the first surface are as follows.
【0078】R1=2.1700
K1=−6.72993×10-1
A1,4=2.08530×10-3
A1,6=7.99262×10-5
A1,8=−7.79741×10-7
A1,10=−7.00341×10-6
第2面の内周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 1 = 2.1700 K 1 = -6.72993 × 10 -1 A 1,4 = 2.08530 × 10 -3 A 1,6 = 7.99922 × 10 -5 A 1,8 =- 7.97741 × 10 −7 A 1,10 = −7.300341 × 10 −6 The lens shape parameters in the inner peripheral area of the second surface are as follows.
【0079】R2=−17.0574
K2=−5.33838×10
A2,4=4.25485×10-3
A2,6=−1.18514×10-3
A2,8=1.22997×10-4
A2,10=−3.46201×10-6
第2面の外周領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 2 = −17.0574 K 2 = −5.333838 × 10 A 2,4 = 4.25485 × 10 −3 A 2,6 = −1.18514 × 10 −3 A 2,8 = 1 .22997 × 10 -4 a 2,10 = -3.46201 × 10 -6 lens shape parameters in the outer peripheral region of the second surface are as follows.
【0080】R2=−16.46575 K2=0.0 A2,4=6.72727×10-3 A2,6=−1.61122×10-3 A2,8=1.96560×10-4 A2,10=−9.90970×10-6 その他のレンズパラメータは以下の通りである。R 2 = -16.46575 K 2 = 0.0 A 2,4 = 6.772727 × 10 -3 A 2,6 = -1.61122 × 10 -3 A 2,8 = 1.965560 × 10 -4 a 2,10 = -9.90970 × 10 -6 other lens parameters are as follows.
【0081】TW=0.0589
p=0.00030266
p(n1−1)/λ=0.274
S3=0.0018
S5=−0.003
図9に、本実施例の収差図を示す。図9(a)には第1
の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示して
おり、図9(b)には第2の光源と第2の光ディスクに
対する光路長収差を示している。また、図10に、第1
の光ディスクに集光されたスポットの断面強度分布を示
す。TW = 0.0589 p = 0.00030266 p (n1-1) /λ=0.274 S3 = 0.018 S5 = -0.003 FIG. 9 shows an aberration diagram of this example. In FIG. 9A, the first
9 shows the optical path length aberration with respect to the light source and the first optical disc, and FIG. 9B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc. In addition, in FIG.
3 shows a cross-sectional intensity distribution of spots focused on the optical disc of FIG.
【0082】第1の光ディスク基板の厚みは0.6mm
であり、第1の光ディスクは、NA0.6の対物レンズ
2を用いて再生するのが望ましい。図9(a)から分か
るように、第1の光源と第1の光ディスクに対する光路
長収差は最大で約−0.3λ程度であり、波面収差は
0.059λ:rmsである。しかし、図10に示した
スポットの断面強度分布から明らかなように、収差のな
い理想的なスポットの形状とほとんど差がなく、特に、
エアリーリングのピーク強度は理想的な点像強度分布よ
りもさらに低く、光ディスク6の性能上問題なく再生あ
るいは記録が可能となる。The thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm
Therefore, it is desirable that the first optical disc is reproduced by using the objective lens 2 having NA of 0.6. As can be seen from FIG. 9A, the maximum optical path length aberration for the first light source and the first optical disc is about −0.3λ, and the wavefront aberration is 0.059λ: rms. However, as is clear from the cross-sectional intensity distribution of the spots shown in FIG. 10, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberrations.
The peak intensity of the Airy ring is lower than the ideal point image intensity distribution, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
【0083】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図9(b)に示すように、第2の光源と第2の光デ
ィスクに対する光路長収差は、NA0.44以内では非
常に小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなってい
くことが分かる。従って、上記実施例1と同様に、対物
レンズ2に開口を設けたことと同じになり、厚みが1.
2mmの光ディスク6に対しても、対物レンズ2に新た
に開口を設けことなく良好に再生あるいは記録を行うこ
とが可能となる。The NA of the second optical disk is 0.4.
It is desirable to reproduce by using the objective lens 2 of about 5, but as shown in FIG. 9B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc is very small within NA 0.44, It can be seen that at NA higher than that, it will increase rapidly. Therefore, as in Example 1, the objective lens 2 has the same aperture as the aperture, and the thickness is 1.
Even with respect to the 2 mm optical disk 6, it is possible to satisfactorily reproduce or record without providing a new opening in the objective lens 2.
【0084】〈第2の実施の形態〉図11は本発明の第
2の実施の形態における光ディスク用対物レンズを用い
て光ディスクに集光したときの光路図を示している。<Second Embodiment> FIG. 11 shows an optical path diagram when light is focused on an optical disk by using an optical disk objective lens according to a second embodiment of the present invention.
【0085】図11に示すように、本実施の形態の対物
レンズ2は、両面非球面の単レンズからなり、光源側の
面3は回転対称非球面である。また、対物レンズ2の光
ディスク6側の面は、内周領域9と中間領域10と外周
領域11とに分けられている。そして、入射光線1は対
物レンズ2に入射した後、対物レンズ2によって光ディ
スク6の情報媒体面6aに集光される。As shown in FIG. 11, the objective lens 2 of the present embodiment is composed of a single lens having aspherical surfaces on both sides, and the surface 3 on the light source side is a rotationally symmetric aspherical surface. The surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 9, an intermediate area 10, and an outer peripheral area 11. Then, the incident light ray 1 is incident on the objective lens 2, and then is condensed by the objective lens 2 on the information medium surface 6 a of the optical disc 6.
【0086】ここで、内周領域9と中間領域10との境
界における対物レンズ2のNAをNA2、中間領域10
と外周領域11との境界における対物レンズ2のNAを
NA3としたとき、NA2、NA3は下記式(7)、
(8)の関係を満足するのが望ましい。Here, NA of the objective lens 2 at the boundary between the inner peripheral region 9 and the intermediate region 10 is NA2, and the intermediate region 10 is
When NA of the objective lens 2 at the boundary between the outer peripheral region 11 and the outer peripheral region 11 is NA3, NA2 and NA3 are expressed by the following formula (7),
It is desirable to satisfy the relationship of (8).
【0087】
0.35<NA2<0.43 (7)
0.03<NA3−NA2<0.1 (8)
NA2が0.35以下の場合あるいは0.43以上の場
合には、第2の光ディスクに対して望ましいスポット径
が得られない。また、NA3−NA2が0.03以下の
場合には、中間領域10の幅が狭くなりすぎて、第2の
光ディスクに対する収差の補正が困難となる。一方、N
A3−NA2が0.1以上の場合には、逆に中間領域1
0の幅が広くなりすぎて、第1の光ディスクに対する収
差が劣化してしまう。0.35 <NA2 <0.43 (7) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (8) If NA2 is 0.35 or less or 0.43 or more, the second The desired spot diameter cannot be obtained for the optical disc. Further, when NA3-NA2 is 0.03 or less, the width of the intermediate region 10 becomes too narrow, and it becomes difficult to correct the aberration with respect to the second optical disc. On the other hand, N
On the contrary, when A3-NA2 is 0.1 or more, the intermediate region 1
The width of 0 becomes too wide, and the aberration with respect to the first optical disc deteriorates.
【0088】また、中間領域10の非球面形状を、光デ
ィスク6の厚みt4に対して球面収差が補正されるよう
に最適化するとき、t4は下記式(9)の関係を満足す
るのが望ましい。Further, when the aspherical shape of the intermediate region 10 is optimized so that the spherical aberration is corrected with respect to the thickness t4 of the optical disk 6, it is desirable that t4 satisfy the relation of the following expression (9). .
【0089】
1.4<t4<2.0 (9)
t4が1.4以下の場合あるいは2.0以上の場合に
は、第2の光ディスクに対する収差が悪化してしまう。1.4 <t4 <2.0 (9) When t4 is 1.4 or less or 2.0 or more, the aberration with respect to the second optical disk is deteriorated.
【0090】図12は本発明の第2の実施の形態におけ
る対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図で
ある。図12に示すように、対物レンズ2の光ディスク
6側の面には、内周領域9と中間領域10との境界に光
軸にほぼ平行な段差12が設けられている。図12にお
いては、分かり易くするために、段差12が実際よりも
強調して描かれているが、実際の段差12は0.3μm
前後である。このような形状は理想的であるが、実際の
加工において砥石による研削加工を行うと、内周領域9
と中間領域10との境界における段差12は、例えば、
円弧形状のような形状13になってしまう。しかし、実
際の形状13と理想的な形状10とが異なる領域は、例
えば、砥石の半径が2mmの場合、半径方向でせいぜい
35μm程度であり、レンズの全有効径(約4mm)に
対して十分に小さく、レンズ性能にはほとんど影響を与
えない。一方、中間領域10と外周領域11との境界に
おいては段差が生じないように、中間領域10の形状が
決定されている。FIG. 12 is a structural diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, on the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side, a step 12 that is substantially parallel to the optical axis is provided at the boundary between the inner peripheral area 9 and the intermediate area 10. In FIG. 12, the step 12 is drawn more emphasized than the actual step for the sake of clarity, but the actual step 12 is 0.3 μm.
Before and after. Such a shape is ideal, but if grinding is performed with a grindstone in actual processing, the inner peripheral region 9
The step 12 at the boundary between the intermediate region 10 and the intermediate region 10 is, for example,
The shape 13 becomes an arc shape. However, the area where the actual shape 13 is different from the ideal shape 10 is, for example, about 35 μm in the radial direction when the radius of the grindstone is 2 mm, which is sufficient for the total effective diameter of the lens (about 4 mm). Very small and has little effect on lens performance. On the other hand, the shape of the intermediate region 10 is determined so that no step is formed at the boundary between the intermediate region 10 and the outer peripheral region 11.
【0091】次に、本実施の形態における光ディスク用
対物レンズ2の具体的な数値例を示す。尚、上記第1の
実施の形態において示した共通の符号以外に下記の符号
を追加する。Next, specific numerical examples of the objective lens 2 for an optical disk in the present embodiment will be shown. In addition to the common reference numerals shown in the first embodiment, the following reference numerals are added.
【0092】NA2:内周領域と中間領域との境界にお
ける対物レンズのNA
NA3:中間領域と外周領域との境界における対物レン
ズのNA
t4:中間領域の非球面形状を球面収差が0となるよう
に最適化するときの光ディスク基板の厚み
(実施例5)以下に、実施例5の具体的数値を示す。NA2: NA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region NA3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region t4: The spherical aberration of the aspherical shape of the intermediate region becomes 0 Thickness of Optical Disc Substrate when Optimized for (Example 5) Hereinafter, specific numerical values of Example 5 will be shown.
【0093】f1=3.300 WD1=1.890 n1=1.602972 d=1.8 t1=0.6 t2=1.2 t4=1.8 NA2=0.39 NA3=0.44 f2=3.3241 WD2=1.538 n2=1.59842 第1面のレンズ形状パラメータは以下の通りである。F1 = 3.300 WD1 = 1.890 n1 = 1.602972 d = 1.8 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t4 = 1.8 NA2 = 0.39 NA3 = 0.44 f2 = 3.3241 WD2 = 1.538 n2 = 1.59842 The lens shape parameters of the first surface are as follows.
【0094】R1=2.1700
K1=−6.72993×10-1
A1,4=2.08530×10-3
A1,6=7.99262×10-5
A1,8=−7.79741×10-7
A1,10=−7.00341×10-6
第2面の内周領域及び外周領域におけるレンズ形状パラ
メータは以下の通りである。R 1 = 2.1700 K 1 = -6.72993 × 10 -1 A 1,4 = 2.08530 × 10 -3 A 1,6 = 7.99922 × 10 -5 A 1,8 =- 7.97741 × 10 −7 A 1,10 = −7.300341 × 10 −6 The lens shape parameters in the inner peripheral region and the outer peripheral region of the second surface are as follows.
【0095】R2=−16.46001
K2=−7.90807×10
A2,4=4.57207×10-3
A2,6=−1.35987×10-3
A2,8=1.72647×10-4
A2,10=−8.80573×10-6
第2面の中間領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。R 2 = -16.46001 K 2 = -7.90807 × 10 A 2,4 = 4.57207 × 10 −3 A 2,6 = −1.35987 × 10 −3 A 2,8 = 1 .72647 × 10 -4 a 2,10 = -8.80573 × 10 -6 lens shape parameters in the intermediate region of the second surface are as follows.
【0096】R2=−18.9318
K2=1.65803×10
A2,4=2.81973×10-3
A2,6=−4.83241×10-4
A2,8=−3.23374×10-5
A2,10=1.75251×10-5
図13に、本実施例の収差図を示す。図13(a)には
第1の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示
しており、図13(b)には第2の光源と第2の光ディ
スクに対する光路長収差を示している。また、図14
に、第1の光ディスクに集光されたスポットの断面強度
分布を示す。R 2 = -18.9318 K 2 = 1.65803 × 10 A 2,4 = 2.81973 × 10 −3 A 2,6 = −4.83241 × 10 −4 A 2,8 = −3 .23374 × 10 -5 a 2,10 = 1.75251 in × 10 -5 13 shows an aberration diagram of the present embodiment. FIG. 13A shows the optical path length aberration with respect to the first light source and the first optical disk, and FIG. 13B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk. In addition, FIG.
The cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disk is shown in FIG.
【0097】第1の光ディスク基板の厚みは0.6mm
であり、第1の光ディスクは、NA0.6の対物レンズ
2を用いて再生するのが望ましい。図13(a)から分
かるように、第1の光源と第1の光ディスクに対する光
路長収差はNA0.4付近で−0.5λ程度となる。し
かし、図14に示したスポットの断面強度分布から明ら
かなように、収差のない理想的なスポットの形状とほと
んど差がなく、光ディスク6の性能上問題なく再生ある
いは記録が可能となる。The thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm
Therefore, it is desirable that the first optical disc is reproduced by using the objective lens 2 having NA of 0.6. As can be seen from FIG. 13A, the optical path length aberration for the first light source and the first optical disc is about −0.5λ near NA 0.4. However, as is apparent from the cross-sectional intensity distribution of the spots shown in FIG. 14, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
【0098】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図13(b)に示すように、第2の光源と第2の光
ディスクに対する光路長収差は、NA0.44以内では
小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなっていくこ
とが分かる。光路長収差が非常に大きい場合には、光デ
ィスク6の情報媒体面上で反射した光線が受光素子上に
戻ってこないため、結果として対物レンズ2に開口を設
けたことと同じになり、厚みが1.2mmの光ディスク
6に対しても、対物レンズ2に新たに開口を設けことな
く良好に再生あるいは記録を行うことが可能となる。The second optical disc has an NA of 0.4.
It is desirable to reproduce by using the objective lens 2 of around 5, but as shown in FIG. 13B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk is small within NA 0.44, and more than that. It can be seen that the NA increases rapidly. When the optical path length aberration is very large, the light beam reflected on the information medium surface of the optical disc 6 does not return to the light receiving element. As a result, the objective lens 2 is provided with an aperture and the thickness is reduced. Even with respect to the 1.2 mm optical disc 6, it is possible to satisfactorily perform reproduction or recording without providing a new aperture in the objective lens 2.
【0099】〈第3の実施の形態〉図15は本発明の第
3の実施の形態における光ディスク用対物レンズを用い
て光ディスクに集光したときの光路図を示している。<Third Embodiment> FIG. 15 shows an optical path diagram when light is focused on an optical disk using an optical disk objective lens according to a third embodiment of the present invention.
【0100】図15に示すように、本実施の形態の対物
レンズ2は、両面非球面の単レンズからなり、光源側の
面3は回転対称非球面である。また、対物レンズ2の光
ディスク6側の面は、内周領域14と中間領域15と外
周領域16とに分けられている。そして、入射光線1は
対物レンズ2に入射した後、対物レンズ2によって光デ
ィスク6の情報媒体面6aに集光される。As shown in FIG. 15, the objective lens 2 of the present embodiment is composed of a single lens having aspherical surfaces on both sides, and the light source side surface 3 is a rotationally symmetric aspherical surface. The surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 14, an intermediate area 15, and an outer peripheral area 16. Then, the incident light ray 1 is incident on the objective lens 2, and then is condensed by the objective lens 2 on the information medium surface 6 a of the optical disc 6.
【0101】ここで、中間領域15の非球面形状を、光
ディスク6の基板厚みt5に対して球面収差が補正され
るように最適化するとき、t5は下記式(10)の関係
を満足するのが望ましい。Here, when the aspherical shape of the intermediate region 15 is optimized so that the spherical aberration is corrected with respect to the substrate thickness t5 of the optical disk 6, t5 satisfies the relationship of the following expression (10). Is desirable.
【0102】
1.0<t5<1.4 (10)
t5が1.0以下の場合あるいは1.4以上の場合に
は、第2の光ディスクに対する内周領域14と外周領域
16との境界よりも内側での開口における球面収差が劣
化する。1.0 <t5 <1.4 (10) When t5 is 1.0 or less, or 1.4 or more, from the boundary between the inner peripheral region 14 and the outer peripheral region 16 for the second optical disc. Also, the spherical aberration at the inner opening deteriorates.
【0103】また、内周領域14と中間領域15との境
界における対物レンズ2のNAをNA2、中間領域15
と外周領域16との境界における対物レンズ2のNAを
NA3としたとき、NA2、NA3は下記式(12)、
(13)の関係を満足するのが望ましい。The NA of the objective lens 2 at the boundary between the inner peripheral region 14 and the intermediate region 15 is NA2, and the intermediate region 15 is
When the NA of the objective lens 2 at the boundary between the outer peripheral region 16 and the outer peripheral region 16 is NA3, NA2 and NA3 are given by the following formula (12),
It is desirable to satisfy the relationship of (13).
【0104】
0.35<NA2<0.43 (12)
0.03<NA3−NA2<0.1 (13)
NA2が0.35以下の場合あるいは0.43以上の場
合には、第2の光ディスクに対して望ましいスポット径
が得られない。また、NA3−NA2が0.03以下の
場合には、中間領域15の幅が狭くなりすぎて、第2の
光ディスクに対する収差の補正が困難となる。一方、N
A3−NA2が0.1以上の場合には、逆に中間領域1
5の幅が広くなりすぎて、第1の光ディスクに対する収
差が劣化してしまう。0.35 <NA2 <0.43 (12) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (13) If NA2 is 0.35 or less or 0.43 or more, the second The desired spot diameter cannot be obtained for the optical disc. Further, when NA3-NA2 is 0.03 or less, the width of the intermediate region 15 becomes too narrow, and it becomes difficult to correct the aberration with respect to the second optical disc. On the other hand, N
On the contrary, when A3-NA2 is 0.1 or more, the intermediate region 1
The width of 5 becomes too wide, and the aberration with respect to the first optical disk deteriorates.
【0105】図16は本発明の第3の実施の形態におけ
る対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図で
ある。図16に示すように、対物レンズ2の光ディスク
6側の面において、内周領域14と中間領域15との境
界は段差なしに接続されている。また、外周領域16の
形状は、内周領域14と光路長が1波長分ずれた形状1
7に等しい。また、中間領域15と外周領域16との境
界にも段差が生じないように、中間領域15と外周領域
16との境界が定められている。FIG. 16 is a structural diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side in the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, on the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side, the boundary between the inner peripheral region 14 and the intermediate region 15 is connected without a step. The outer peripheral region 16 has a shape 1 whose optical path length is shifted by one wavelength from the inner peripheral region 14.
Is equal to 7. In addition, the boundary between the intermediate region 15 and the outer peripheral region 16 is set so that no step is formed at the boundary between the intermediate region 15 and the outer peripheral region 16.
【0106】以上のように、本実施の形態の対物レンズ
2においては、内周、中間、外周の各領域間に段差を設
けない構成としたので、加工が容易となる。As described above, in the objective lens 2 of the present embodiment, since the step is not provided between the inner peripheral region, the middle region, and the outer peripheral region, the processing is facilitated.
【0107】(実施例6)以下に、実施例6の具体的数
値を示す。(Embodiment 6) Specific numerical values of Embodiment 6 are shown below.
【0108】f1=3.300 WD1=1.890 n1=1.602972 d=1.8 t1=0.6 t2=1.2 t4=1.2 NA2=0.39 NA3=0.46 f2=3.3241 WD2=1.539 n2=1.59842 第1面のレンズ形状パラメータは以下の通りである。F1 = 3.300 WD1 = 1.890 n1 = 1.602972 d = 1.8 t1 = 0.6 t2 = 1.2 t4 = 1.2 NA2 = 0.39 NA3 = 0.46 f2 = 3.3241 WD2 = 1.539 n2 = 1.59842 The lens shape parameters of the first surface are as follows.
【0109】R1=2.1700
K1=−6.72993×10-1
A1,4=2.08530×10-3
A1,6=7.99262×10-5
A1,8=−7.79741×10-7
A1,10=−7.00341×10-6
第2面の内周領域及び外周領域におけるレンズ形状パラ
メータは以下の通りである。但し、外周領域の形状の光
軸との交点は内周領域のそれに対して0.00109だ
け第1面側へ平行移動している。R 1 = 2.1700 K 1 = -6.72993 × 10 -1 A 1,4 = 2.08530 × 10 -3 A 1,6 = 7.99922 × 10 -5 A 1,8 =- 7.97741 × 10 −7 A 1,10 = −7.300341 × 10 −6 The lens shape parameters in the inner peripheral region and the outer peripheral region of the second surface are as follows. However, the intersection of the shape of the outer peripheral region with the optical axis is translated to the first surface side by 0.00109 with respect to that of the inner peripheral region.
【0110】R2=−16.46001
K2=−7.90807×10
A2,4=4.57207×10-3
A2,6=−1.35987×10-3
A2,8=1.72647×10-4
A2,10=−8.80573×10-6
第2面の中間領域におけるレンズ形状パラメータは以下
の通りである。但し、中間領域の形状の光軸との交点は
内周領域のそれに対して0.0003419だけ第1面
側へ平行移動している。R 2 = -16.46001 K 2 = -7.90807 × 10 A 2,4 = 4.57207 × 10 −3 A 2,6 = −1.35987 × 10 −3 A 2,8 = 1 .72647 × 10 -4 a 2,10 = -8.80573 × 10 -6 lens shape parameters in the intermediate region of the second surface are as follows. However, the intersection of the shape of the intermediate region with the optical axis is translated by 0.0003419 to the first surface side relative to that of the inner peripheral region.
【0111】R2=−17.3870
K2=−2.71760×10
A2,4=3.98819×10-3
A2,6=−9.93390×10-4
A2,8=6.64032×10-5
A2,10=6.11772×10-6
図17に、本実施例の収差図を示す。図17(a)には
第1の光源と第1の光ディスクに対する光路長収差を示
しており、図17(b)には第2の光源と第2の光ディ
スクに対する光路長収差を示している。また、図18
に、第1の光ディスクに集光されたスポットの断面強度
分布を示す。図17(a)から分かるように、第1の光
源と第1の光ディスクに対する光路長収差はNAが0.
46以上で1波長ずれているが、図18に示したスポッ
トの断面強度分布から明らかなように、収差のない理想
的なスポットの形状とほとんど差がなく、光ディスク6
の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。R 2 = −17.3870 K 2 = −2.71760 × 10 A 2,4 = 3.98819 × 10 −3 A 2,6 = −9.93390 × 10 −4 A 2,8 = 6 to .64032 × 10 -5 a 2,10 = 6.11772 × 10 -6 FIG. 17 shows an aberration diagram of the present embodiment. FIG. 17A shows the optical path length aberration with respect to the first light source and the first optical disc, and FIG. 17B shows the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disc. In addition, FIG.
The cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disk is shown in FIG. As can be seen from FIG. 17A, the optical path length aberration for the first light source and the first optical disc has an NA of 0.
One wavelength is shifted by 46 or more, but as is clear from the cross-sectional intensity distribution of the spot shown in FIG. 18, there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and the optical disc 6
Playback or recording is possible without any problem in terms of performance.
【0112】また、第2の光ディスクは、NAが0.4
5前後の対物レンズ2を用いて再生するのが望ましい
が、図17(b)に示すように、第2の光源と第2の光
ディスクに対する光路長収差は、NA0.46以内では
小さく、それ以上のNAでは急激に大きくなっていくこ
とが分かる。光路長収差が非常に大きい場合には、光デ
ィスク6の情報媒体面上で反射した光線が受光素子上に
戻ってこないため、結果として対物レンズ2に開口を設
けたことと同じになり、厚みが1.2mmの光ディスク
6に対しても、対物レンズ2に新たに開口を設けること
なく良好に再生あるいは記録を行うことが可能となる。The NA of the second optical disk is 0.4.
It is desirable to reproduce by using the objective lens 2 of about 5, but as shown in FIG. 17B, the optical path length aberration with respect to the second light source and the second optical disk is small within NA 0.46, and more than that. It can be seen that the NA increases rapidly. When the optical path length aberration is very large, the light beam reflected on the information medium surface of the optical disc 6 does not return to the light receiving element. As a result, the objective lens 2 is provided with an aperture and the thickness is reduced. Even with respect to the 1.2 mm optical disc 6, it is possible to satisfactorily perform reproduction or recording without newly providing an aperture in the objective lens 2.
【0113】また、第2の光ディスクに集光した場合
に、内周領域14と中間領域15のそれぞれの波面収差
が最小となる焦点位置が等しくなるように、中間領域1
5の形状が設計されている。このため、光ディスク6の
情報媒体面で反射した光線が受光素子に入射したとき、
内周領域14と中間領域15で同じ位置に戻ってくるの
で、正確な信号光が得られる。Further, when the light is focused on the second optical disk, the intermediate region 1 is adjusted so that the focus positions at which the wavefront aberrations of the inner peripheral region 14 and the intermediate region 15 are minimized are equal to each other.
Five shapes are designed. Therefore, when the light beam reflected on the information medium surface of the optical disc 6 enters the light receiving element,
Since the inner peripheral region 14 and the intermediate region 15 return to the same position, accurate signal light can be obtained.
【0114】さらに、本実施例では、第2の光ディスク
に集光した場合の内周領域14と中間領域15の範囲に
おける波面収差の3次の球面収差成分が−0.0019
λと非常に小さいため、第2の光ディスクを良好に再生
あるいは記録することができる。Furthermore, in this embodiment, the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration in the range of the inner peripheral area 14 and the intermediate area 15 when focused on the second optical disk is -0.0019.
Since λ is very small, the second optical disk can be satisfactorily reproduced or recorded.
【0115】尚、上記各実施例1〜6で示した対物レン
ズ2は、ガラス成形あるいは樹脂成形によって作製する
のが望ましい。非球面形状を型に加工しておくことによ
り、同一の形状及び性能を有するレンズを、安価に量産
することが可能となるからである。The objective lens 2 shown in each of Examples 1 to 6 is preferably manufactured by glass molding or resin molding. By processing the aspherical shape into a mold, it becomes possible to mass-produce lenses having the same shape and performance at low cost.
【0116】〈第4の実施の形態〉次に、上記第1〜第
3の実施の形態における光ディスク用対物レンズ2を用
いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置について、
図19を用いて説明する。図19は本発明の第4の実施
の形態における光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置
を示す構成図である。<Fourth Embodiment> Next, an optical head device and an optical information recording / reproducing device using the objective lens 2 for an optical disk in the first to third embodiments will be described.
This will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a configuration diagram showing an optical head device and an optical information recording / reproducing device according to a fourth embodiment of the present invention.
【0117】図19に示すように、第1の光源である波
長655nmの半導体レーザ18から出射した光束19
は、コリメートレンズ20によって略平行光となる。コ
リメートレンズ20によって略平行光となった光束19
は、ビームスプリッター21を透過し、上記第1〜第3
の実施の形態で示した対物レンズ2によって厚み0.6
mmの第1の光ディスク23の情報媒体面23a上に集
光される。また、第2の光源である波長が800nmの
半導体レーザ24から出射した光束25は、コリメート
レンズ26によって略平行光となる。コリメートレンズ
26によって略平行光となった光束25は、ビームスプ
リッター21で反射し、同じ対物レンズ2によって厚み
1.2mmの第2の光ディスク27の情報媒体面27a
上に集光される。ここで、対物レンズ2は、可動式のホ
ルダー28に装着されており、光ディスクの面ぶれ等に
追随してその焦点を常に情報媒体面上に合わせると共
に、対物レンズ2の開口を制限する働きもする。集光ス
ポットは情報媒体面23aあるいは27aに形成された
凹凸によって回折される。情報媒体面23aあるいは2
7aで回折し、反射されたレーザ光(光束19あるいは
25)は、ビームスプリッター21で反射し、凸レンズ
29及びシリンドリカルレンズ30で屈折して受光素子
31上に集光される。そして、受光素子31の電気信号
により、情報媒体面23aあるいは27aで変調された
光量変化が検出され、データが読み取られる。As shown in FIG. 19, the luminous flux 19 emitted from the semiconductor laser 18 having a wavelength of 655 nm which is the first light source.
Is converted into substantially parallel light by the collimator lens 20. Light flux 19 that has been converted into substantially parallel light by the collimator lens 20
Passes through the beam splitter 21, and the first to third
With the objective lens 2 shown in the embodiment of
The light is focused on the information medium surface 23a of the first optical disc 23 having a size of mm. Further, the light flux 25 emitted from the semiconductor laser 24 having a wavelength of 800 nm, which is the second light source, becomes substantially parallel light by the collimator lens 26. The light beam 25, which has been converted into substantially parallel light by the collimator lens 26, is reflected by the beam splitter 21 and is also reflected by the same objective lens 2 on the information medium surface 27a of the second optical disk 27 having a thickness of 1.2 mm.
Focused on top. Here, the objective lens 2 is attached to a movable holder 28, and its focus is always on the information medium surface in accordance with the surface deviation of the optical disc, and also has the function of limiting the opening of the objective lens 2. To do. The focused spot is diffracted by the unevenness formed on the information medium surface 23a or 27a. Information medium surface 23a or 2
The laser light (light flux 19 or 25) diffracted by 7a and reflected is reflected by the beam splitter 21, refracted by the convex lens 29 and the cylindrical lens 30, and condensed on the light receiving element 31. Then, a change in the amount of light modulated by the information medium surface 23a or 27a is detected by the electric signal of the light receiving element 31, and the data is read.
【0118】上記のように波長655nmの第1の光源
を用いて基板厚み0.6mmの第1の光ディスク23に
集光した場合、対物レンズ2は波面収差の値そのものは
大きいものの、集光されたスポットは、特に第1の光デ
ィスク23の記録再生に大きな影響を与えるエアリーリ
ングの強度が相対的に低いため、良好な記録再生特性を
得ることができる。When light is focused on the first optical disk 23 having a substrate thickness of 0.6 mm by using the first light source having a wavelength of 655 nm as described above, the objective lens 2 has a large wavefront aberration value but is focused. In particular, the spots have relatively low airy ring strength, which has a great influence on the recording / reproducing of the first optical disk 23, and therefore good recording / reproducing characteristics can be obtained.
【0119】また、上記のように波長800nmの第2
の光源を用いて基板厚み1.2mmの第2の光ディスク
27に集光した場合には、レンズホルダー28の開口は
NA0.6に相当したままであるが、対物レンズ2のN
Aが0.4ないし0.45以上では光路長収差が急激に
大きくなっており、対物レンズ2に開口を設けたことと
同じになる。また、受光側においても、NAが0.4な
いし0.45以上では、その大きな光路長収差のため
に、受光素子31の外側に光線が来るので、結果として
対物レンズ2にマスクしたことと(開口を設けたこと
と)同じになる。もちろん、NAが0.4ないし0.4
5以内では第2の光源に対して光路長収差が十分に補正
されているため、厚み1.2mmの第2の光ディスク2
7に対して良好な記録再生特性を得ることができる。In addition, as described above, the second wavelength of 800 nm is used.
When light is focused on the second optical disc 27 having a substrate thickness of 1.2 mm by using the light source of No. 2, the aperture of the lens holder 28 remains equivalent to NA 0.6, but the N of the objective lens 2 is N.
When A is 0.4 to 0.45 or more, the optical path length aberration is drastically increased, which is the same as when the objective lens 2 is provided with an aperture. Also on the light-receiving side, when the NA is 0.4 to 0.45 or more, the light beam comes to the outside of the light-receiving element 31 due to the large optical path length aberration. As a result, the objective lens 2 is masked ( It is the same as having the opening). Of course, NA is 0.4 to 0.4
Since the optical path length aberration is sufficiently corrected for the second light source within the range of 5, the second optical disc 2 having a thickness of 1.2 mm
7, good recording and reproducing characteristics can be obtained.
【0120】以上のように、それぞれの光ディスクの状
態に適した収差内容を対物レンズ2に持たせることによ
り、異なる2種類の光ディスクに対して、1つのレンズ
で良好な記録再生を行うことができる。As described above, by providing the objective lens 2 with the aberration content suitable for the state of each optical disk, good recording and reproduction can be performed with one lens for two different kinds of optical disks. .
【0121】尚、上記実施の形態においては、光源の波
長を655nmと800nmに設定しているが、他の波
長、例えば、400nmと650nm等の組み合わせで
あってもよい。Although the wavelength of the light source is set to 655 nm and 800 nm in the above embodiment, other wavelengths such as 400 nm and 650 nm may be combined.
【0122】また、上記実施の形態においては、2種類
の光ディスクの基板厚みを0.6mmと1.2mmに設
定しているが、他の厚み、例えば、0.3mmと0.6
mm等の組み合わせであってもよい。In the above embodiment, the substrate thicknesses of the two types of optical disks are set to 0.6 mm and 1.2 mm, but other thicknesses such as 0.3 mm and 0.6 mm are set.
It may be a combination such as mm.
【0123】また、上記実施の形態においては、対物レ
ンズ2の屈折率をほぼ1.6近辺に設定しているが、使
用可能なガラス材料、樹脂材料の範囲で、例えば、1.
45から2.0等の範囲のものを用いてもよい。In the above embodiment, the refractive index of the objective lens 2 is set to about 1.6, but within the range of usable glass materials and resin materials, for example, 1.
Those in the range of 45 to 2.0 may be used.
【0124】また、上記実施の形態においては、第1の
光ディスクに対するNAを0.6に設定しているが、こ
れよりも高い、あるいは低いNAであってもよい。Although the NA for the first optical disk is set to 0.6 in the above embodiment, the NA may be higher or lower than this.
【0125】また、上記実施の形態においては、対物レ
ンズ2の光ディスク側の面(第2面)に段差等を形成し
ているが、対物レンズ2の光源側の面(第1面)に段差
等を形成してもよい。また、上記実施の形態で示したよ
うな機能を、従来の単レンズとは別の例えば平行平板等
の光学素子に付加するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, a step or the like is formed on the surface (second surface) of the objective lens 2 on the side of the optical disk, but a step is formed on the surface (first surface) of the objective lens 2 on the light source side. Etc. may be formed. Further, the function shown in the above embodiment may be added to an optical element such as a parallel plate different from the conventional single lens.
【0126】また、上記実施の形態においては、対物レ
ンズ2に対して光ディスクの基板厚みによって開口制限
を変えなかったが、異なる基板厚みに応じて開口制限を
付加するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the aperture limit is not changed for the objective lens 2 depending on the substrate thickness of the optical disk, but the aperture limit may be added according to the different substrate thickness.
【0127】また、上記実施の形態においては、光ディ
スク用対物レンズ2に対して略平行光を入射させる場合
を例に挙げて説明したが、半導体レーザから出射された
光を直接1つのレンズで集光したり、又はコリメートレ
ンズによって略平行光とせずに発散光又は集束光とする
有限倍率のレンズを用いてもよい。In the above embodiment, the case where substantially parallel light is made incident on the optical disc objective lens 2 has been described as an example, but the light emitted from the semiconductor laser is directly collected by one lens. It is also possible to use a lens having a finite magnification that emits light or diverges or converges light instead of making it substantially parallel light by a collimating lens.
【0128】[0128]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1枚のレンズで構成され、基板厚みの異なる2種類の光
ディスクの何れに対してもその光ディスクに応じた良好
な集光特性を満足させることのできる光ディスク用対物
レンズ、並びにそれを用いた光ヘッド装置及び光学情報
記録再生装置を実現することができる。As described above, according to the present invention,
Objective lens for optical disc, which is composed of one lens and can satisfy good condensing characteristics according to the optical disc for both two types of optical discs having different substrate thicknesses, and an optical head using the same The device and the optical information recording / reproducing device can be realized.
【図1】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光路
図FIG. 1 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using an optical disk objective lens according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing a shape of a surface of an objective lens for an optical disk on the optical disk side according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例1の収差図FIG. 3 is an aberration diagram of Example 1 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図4】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例1の点像強度分布を示すグラフFIG. 4 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 1 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図5】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例2の収差図FIG. 5 is an aberration diagram of Example 2 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図6】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例2の点像強度分布を示すグラフFIG. 6 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 2 of the optical disk objective lens according to the first embodiment of the invention.
【図7】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例3の収差図FIG. 7 is an aberration diagram of Example 3 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図8】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例3の点像強度分布を示すグラフFIG. 8 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 3 of the optical disk objective lens according to the first embodiment of the invention.
【図9】本発明の第1の実施の形態における光ディスク
用対物レンズの実施例4の収差図FIG. 9 is an aberration diagram of Example 4 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図10】本発明の第1の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの実施例4の点像強度分布を示すグラフFIG. 10 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 4 of the objective lens for the optical disk according to the first embodiment of the invention.
【図11】本発明の第2の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光
路図FIG. 11 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using the optical disk objective lens according to the second embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第2の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図FIG. 12 is a configuration diagram showing a shape of an optical disk side surface of an optical disk objective lens according to a second embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第2の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの実施例5の収差図FIG. 13 is an aberration diagram of Example 5 of the optical disk objective lens according to the second embodiment of the invention.
【図14】本発明の第2の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの実施例5の点像強度分布を示すグラフFIG. 14 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 5 of the optical disk objective lens according to the second embodiment of the invention.
【図15】本発明の第3の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光
路図FIG. 15 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk by using the optical disk objective lens according to the third embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第3の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの光ディスク側の面の形状を示す構成図FIG. 16 is a configuration diagram showing a shape of an optical disk side surface of an optical disk objective lens according to a third embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第3の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの実施例6の収差図FIG. 17 is an aberration diagram of Example 6 of the optical disk objective lens according to the third embodiment of the invention.
【図18】本発明の第3の実施の形態における光ディス
ク用対物レンズの実施例6の点像強度分布を示すグラフFIG. 18 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 6 of the objective lens for the optical disk according to the third embodiment of the invention.
【図19】本発明の第4の実施の形態における光ヘッド
装置及び光学情報記録再生装置を示す構成図FIG. 19 is a configuration diagram showing an optical head device and an optical information recording / reproducing device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図20】従来の光ディスク用対物レンズを用いて光デ
ィスクに集光したときの光路図FIG. 20 is an optical path diagram when light is focused on an optical disc using a conventional objective lens for optical discs.
1 入射光線 2 対物レンズ 3 対物レンズの光源側の面 4 対物レンズのディスク側の面の内周領域 5 対物レンズのディスク側の面の外周領域 6 光ディスク 6a 情報媒体面 7 段差 9 対物レンズのディスク側の面の内周領域 10 対物レンズのディスク側の面の中間領域 11 対物レンズのディスク側の面の外周領域 14 対物レンズのディスク側の面の内周領域 15 対物レンズのディスク側の面の中間領域 16 対物レンズのディスク側の面の外周領域 18 半導体レーザ 19 光束 20 コリメートレンズ 21 ビームスプリッター 23 第1の光ディスク 23a 情報媒体面 24 半導体レーザ 25 光束 26 コリメートレンズ 27 第2の光ディスク 27a 情報媒体面 28 ホルダー 29 凸レンズ 30 シリンドリカルレンズ 31 受光素子 1 incident ray 2 Objective lens 3 Objective lens light source side surface 4 Inner peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 5 Outer peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 6 optical disks 6a Information medium side 7 steps 9 Inner peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 10 Intermediate area of the disk-side surface of the objective lens 11 Outer peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 14 Inner peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 15 Intermediate area of the disk-side surface of the objective lens 16 Outer peripheral area of the disk-side surface of the objective lens 18 Semiconductor laser 19 luminous flux 20 Collimating lens 21 Beam splitter 23 First Optical Disk 23a Information medium surface 24 Semiconductor laser 25 luminous flux 26 Collimating lens 27 Second optical disc 27a Information medium surface 28 Holder 29 Convex lens 30 Cylindrical lens 31 Light receiving element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−26726(JP,A) 特開 平10−228667(JP,A) 特開 平10−319316(JP,A) 特開 平9−184975(JP,A) 特開 平9−230114(JP,A) 特開 平9−197108(JP,A) 特開 平10−255305(JP,A) 特開 平11−96585(JP,A) 特開 平11−2759(JP,A) 特開 平10−143905(JP,A) 特開 平9−145995(JP,A) 特開 平9−145994(JP,A) 特開2000−56216(JP,A) 特開2000−28918(JP,A) 特開2003−50347(JP,A) 特開2003−51135(JP,A) 特開2000−231057(JP,A) 特開2001−236686(JP,A) 特開2001−236687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 13/00 G11B 7/135 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-26726 (JP, A) JP-A-10-228667 (JP, A) JP-A-10-319316 (JP, A) JP-A-9- 184975 (JP, A) JP 9-230114 (JP, A) JP 9-197108 (JP, A) JP 10-255305 (JP, A) JP 11-96585 (JP, A) JP-A-11-2759 (JP, A) JP-A-10-143905 (JP, A) JP-A-9-145995 (JP, A) JP-A-9-145994 (JP, A) JP-A-2000-56216 ( JP, A) JP 2000-28918 (JP, A) JP 2003-50347 (JP, A) JP 2003-51135 (JP, A) JP 2000-231057 (JP, A) JP 2001-236686 ( JP, A) JP 2001-236687 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 13/00 G11B 7/135
Claims (10)
異なる第1及び第2の光ディスク基板を通して点像を集
光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも一方の非球面が、光軸を中心とする円形開口
の内側の内周領域と前記内周領域よりも外側の外周領域
の2つの領域からなり、前記外周領域の非球面形状は、
前記厚みの異なる第1及び第2の光ディスク基板のうち
厚みの小さい前記第1の光ディスク基板に対して球面収
差を補正し、前記内周領域の非球面形状は、厚みの大き
い前記第2の光ディスク基板に対して球面収差を補正
し、前記外周領域と前記内周領域との境界は光軸方向に
段差をもって接しており、 下記式(1)〜(4)の関係を満足し、かつ、 前記第1の光ディスク基板を通して集光するときの波面
収差の3次の球面収差成分S3が略0であり、 前記第1の光ディスク基板を通して集光するときの波面
収差の5次の球面収差成分S5(単位はλ:rms)が
下記式(5)の関係を満足すると共に、前記内周領域の
非球面形状を、光ディスク基板の厚みt3に対して球面
収差が補正されるように最適化するとき、t3が下記式
(6)の関係を満足 することを特徴とする光ディスク用
対物レンズ。 t1<t2 (1) 0.05<TW<0.12 (2) 0.38<NA1<0.46 (3) 0.1<p(n−1)/λ<0.6 (4)−0.03<S5<0.03 (5) 0.8<t3<1.2 (6) 但し、 t1 :第1の光ディスク基板の厚み t2 :第2の光ディスク基板の厚み NA1:内周領域の開口における対物レンズのNA TW :第1の光ディスク基板を通して集光するときの
波面収差(単位はλ: rms) n :第1の光ディスクを再生するときの光源の波長
における対物レンズの 屈折率 p :内周領域と外周領域の光軸方向の段差 λ :第1の光ディスクを再生するときの光源の波長1. An objective lens for an optical disc, which comprises a single lens having aspherical surfaces on both sides and focuses point images through first and second optical disc substrates having different thicknesses, wherein at least one aspherical surface has an optical axis. It is composed of two regions, an inner peripheral region inside the circular opening as the center and an outer peripheral region outside the inner peripheral region, and the aspherical shape of the outer peripheral region is
The spherical aberration is corrected for small the first optical disk substrate thicknesses of the first and second optical disk substrates different the thicknesses, the aspherical shape of the inner peripheral region, the thickness larger the second optical disk the spherical aberration is corrected with respect to the substrate, the boundary between the peripheral region and the inner region is in contact with a step in the optical axis direction, satisfies the following relationship formula (1) to (4), and the Wavefront when focused through the first optical disc substrate
The wavefront when the third-order spherical aberration component S3 of the aberration is substantially 0 and the light is focused through the first optical disk substrate.
The fifth-order spherical aberration component S5 of the aberration (unit: λ: rms) is
In addition to satisfying the relationship of the following formula (5),
The aspherical shape is spherical with respect to the thickness t3 of the optical disc substrate.
When optimizing so that the aberration is corrected, t3 is given by
An objective lens for an optical disc, which satisfies the relationship of (6) . t1 <t2 (1) 0.05 <TW <0.12 (2) 0.38 <NA1 <0.46 (3) 0.1 <p (n-1) / λ <0.6 (4) − 0.03 <S5 <0.03 (5) 0.8 <t3 <1.2 (6) where, t1: thickness of the first optical disc substrate t2: thickness of the second optical disc substrate NA1: inner peripheral area NA TW of the objective lens at the aperture: Wavefront aberration when condensed through the first optical disc substrate (unit: λ: rms) n: Refractive index p of the objective lens at the wavelength of the light source when reproducing the first optical disc: Step difference λ in the optical axis direction between the inner peripheral region and the outer peripheral region: wavelength of the light source when reproducing the first optical disc
である請求項1に記載の光ディスク用対物レンズ。2. The objective lens for an optical disk according to claim 1, wherein the step between the inner peripheral region and the outer peripheral region has an arcuate cross section.
れた請求項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, which is produced by glass molding or resin molding.
異なる第1及び第2の光ディスク基板を通して点像を集
光する光ディスク用対物レンズであって、少なくとも一
方の非球面が、光軸を中心とする円形開口の内側の内周
領域と前記内周領域よりも外側で前記円形開口よりも外
側の別の円形開口に囲まれた中間領域と前記中間領域よ
りも外側の外周領域の3つの領域からなり、前記内周領
域と前記外周領域の非球面形状は、前記厚みの異なる第
1及び第2の光ディスク基板のうち厚みの小さい前記第
1の光ディスク基板に対して球面収差を補正し、前記中
間領域の非球面形状は、前記厚みの異なる第1及び第2
の光ディスク基板のいずれよりも厚みの大きい光ディス
ク基板に対して球面収差を補正し、 下記式(7)、(8)の関係を満足し、かつ、 前記中間領域の非球面形状を、光ディスク基板の厚みt
4に対して球面収差が補正されるように最適化すると
き、t4が下記式(9)の関係を満足すると共に、内周
領域と中間領域との境界あるいは中間領域と外周領域と
の境界のいずれか一方が段差なしに接続されてい ること
を特徴とする光ディスク用対物レンズ。 0.35<NA2<0.43 (7) 0.03<NA3−NA2<0.1 (8)1.4<t4<2.0 (9) 但し、 NA2:内周領域と中間領域との境界における対物レン
ズのNA NA3:中間領域と外周領域との境界における対物レン
ズのNA4. An objective lens for an optical disc, which comprises a single lens having aspherical surfaces on both sides and focuses point images through first and second optical disc substrates having different thicknesses, at least one aspherical surface having an optical axis. Three of an inner peripheral area inside a circular opening which is the center, an intermediate area surrounded by another circular opening outside the inner peripheral area outside the inner peripheral area and an outer peripheral area outside the intermediate area. consists regions, non-spherical shape of the said inner region outer peripheral region, the spherical aberration is corrected for small the first optical disk substrate thicknesses of the first and second optical disk substrates different the thicknesses, The aspherical shape of the intermediate region has first and second different thicknesses.
Spherical aberration is corrected with respect to an optical disc substrate having a thickness larger than any of the optical disc substrates described above , the relations of the following expressions (7) and (8) are satisfied , and the aspherical shape of the intermediate region is set to Thickness t
4 is optimized so that spherical aberration is corrected
When t4 satisfies the relation of the following formula (9),
The boundary between the area and the intermediate area, or the intermediate area and the outer area
An objective lens for an optical disc, characterized in that one of the boundaries is connected without a step . 0.35 <NA2 <0.43 (7) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (8) 1.4 <t4 <2.0 (9) However, NA2: between the inner peripheral region and the intermediate region NA of Objective Lens at Boundary NA3: NA of Objective Lens at Boundary between Intermediate Region and Outer Region
領域と外周領域の段差が断面円弧状である請求項4に記
載の光ディスク用対物レンズ。5. The objective lens for an optical disk according to claim 4, wherein the step between the inner peripheral region and the intermediate region or the step between the intermediate region and the outer peripheral region has an arcuate cross section.
れた請求項4又は5に記載の光ディスク用対物レンズ。6. The objective lens for an optical disc according to claim 4, which is produced by glass molding or resin molding.
異なる第1及び第2の光ディスク基板を通して点像を集
光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも一方の非球面が、光軸を中心とする円形開口
の内側の内周領域と前記内周領域よりも外側で前記円形
開口よりも外側の別の円形開口に囲まれた中間領域と前
記中間領域よりも外側の外周領域の3つの領域からな
り、前記内周領域と前記外周領域の非球面形状は、前記
厚みの異なる第1及び第2の光ディスク基板のうち厚み
の小さい前記第1の光ディスク基板に対して球面収差を
補正し、前記中間領域の非球面形状を、光ディスク基板
の厚みt5に対して球面収差が補正されるように最適化
するとき、t5が下記式(10)の関係を満足し、前記
外周領域は前記内周領域に対して光軸方向に波長の整数
倍の光路長に相当する段差をもって形成されており、 下記式(11)〜(13)の関係を満足し、かつ、 前記第2の光ディスク基板を通して集光するときの前記
内周領域と前記中間領域のそれぞれの波面収差が最小に
なる焦点位置が等しく、 前記第2の光ディスク基板を通して集光するときの前記
内周領域と前記中間領域の範囲における波面収差の3次
の球面収差成分S3が略0であり、 前記内周領域と前記中間領域との境界及び前記中間領域
と前記外周領域との境界のいずれも段差なしに接続され
ると共に、前記中間領域と前記外周領域との前記境界が
前記中間領域と前記外周領域の形状の交点に設定されて
い ることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 1.0<t5<1.4 (10) t1<t2 (11) 0.35<NA2<0.43 (12) 0.03<NA3−NA2<0.1 (13) 但し、 t1 :第1の光ディスク基板の厚み t2 :第2の光ディスク基板の厚み NA2:内周領域と中間領域との境界における対物レン
ズのNA NA3:中間領域と外周領域との境界における対物レン
ズのNA7. An optical disk objective lens comprising a single lens having aspherical surfaces on both sides and condensing point images through first and second optical disk substrates having different thicknesses, wherein at least one aspherical surface has an optical axis. Three of an inner peripheral area inside a circular opening which is the center, an intermediate area surrounded by another circular opening outside the inner peripheral area outside the inner peripheral area and an outer peripheral area outside the intermediate area. consists regions, non-spherical shape of the said inner region outer peripheral region, the spherical aberration is corrected for small the first optical disk substrate thicknesses of the first and second optical disk substrates different the thicknesses, When the aspherical shape of the intermediate region is optimized so that the spherical aberration is corrected with respect to the thickness t5 of the optical disc substrate, t5 satisfies the relationship of the following expression (10), and the outer peripheral region is the inner peripheral region. To the area Axially it is formed with a step corresponding to the optical path length of an integral multiple of the wavelength, satisfying a relationship represented by the following formula (11) to (13), and said time for focusing through the second optical disc substrate
Minimize the wavefront aberrations in the inner and intermediate regions
The same focus positions are obtained, and when the light is focused through the second optical disk substrate,
Third-order wavefront aberration in the range of the inner peripheral region and the intermediate region
Has a spherical aberration component S3 of substantially 0, and the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region and the intermediate region
And the boundary between the outer peripheral region and
And the boundary between the intermediate area and the outer peripheral area is
Set at the intersection of the shapes of the intermediate area and the outer peripheral area
There objective lens for an optical disk according to claim Rukoto. 1.0 <t5 <1.4 (10) t1 <t2 (11) 0.35 <NA2 <0.43 (12) 0.03 <NA3-NA2 <0.1 (13) However, t1: 1st Of the optical disc substrate t2: the thickness of the second optical disc substrate NA2: NA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region NA3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region
れた請求項7に記載の光ディスク用対物レンズ。8. The objective lens for an optical disk according to claim 7, which is manufactured by glass molding or resin molding.
した光線をそれぞれの光源に対応した厚みの第1及び第
2の光ディスク基板を通して情報媒体面上に集光する集
光手段と、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
光する受光手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記
集光手段が請求項1〜8のいずれかに記載の光ディスク
用対物レンズであることを特徴とする光ヘッド装置。9. A light source, and a light condensing means for condensing light beams emitted from the two light sources onto an information medium surface through first and second optical disk substrates having thicknesses corresponding to the respective light sources. An optical head device comprising: a light beam separating means for separating a light beam modulated by an information medium; and a light receiving means for receiving a light beam modulated by the information medium, wherein the light condensing means is a light emitting device. 9. An optical head device, which is the objective lens for an optical disc according to any one of items 8.
第1及び第2の光ディスク基板の情報媒体面上に情報を
記録し、あるいは前記情報媒体面上に記録された情報を
再生する光学情報記録再生装置であって、前記光ヘッド
装置として請求項9に記載の光ヘッド装置を用いること
を特徴とする光学情報記録再生装置。10. An optical system for recording information on the information medium surface of the first and second optical disc substrates having different thicknesses or reproducing the information recorded on the information medium surface by using the optical head device. An optical information recording / reproducing apparatus, wherein the optical head apparatus according to claim 9 is used as the optical head apparatus.
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