JP4723164B2 - 光情報記録再生装置用対物レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホログラフィを利用して大容量の光情報を記録再生する光情報記録再生装置で使用される対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホログラフィック記録媒体に情報を記録再生する光情報記録再生装置が実用化されつつある。このような光情報記録再生装置は、現在広く普及している光ディスク装置内に搭載される光ピックアップ部を備える点、ホログラム記録媒体をディスク化した点、情報記録再生時に該光ディスク装置におけるサーボ技術を活用する点等に特徴がある。以下の本文では、ディスク化あるいはカード化されたホログラム記録媒体をホログラムディスクという。
【０００３】
上記のような光情報記録再生装置において、ホログラムディスクに対して情報の記録再生を行う対物レンズは、光源側からの光に対する波面収差およびホログラムディスク側からの光に対する波面収差がともに良好に抑えられている必要がある。なお以下の本文では、説明の便宜上、該対物レンズを基準にして情報の記録再生に使用される光の光路上、光源側を入射側、ホログラムディスク側を射出側という。また、該対物レンズの入射側の面を入射端面、射出側の面を射出端面という。入射側からの光および射出側からの光に対する波面収差をともに良好に抑えたレンズとしては、フーリエ変換レンズが好適である。従来のフーリエ変換レンズは、以下の特許文献１に例示される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１３３２９７号公報
【０００５】
しかし、上記特許文献１に代表される従来のフーリエ変換レンズは、どれも複数枚から構成されている。従って、従来のフーリエ変換レンズを対物レンズとしてピックアップ部のアクチュエータに搭載すると、以下のような問題が発生してしまう。例えば、レンズ同士の組み合わせ調整が必要になり非常に手間がかかる。また、既存のアクチュエータに予め備えられてあるレンズ枠に収めることは不可能である上、従来のフーリエ変換レンズに適した新たなレンズ枠設計を行うと光情報記録再生装置自体の規模が大きくなってしまい実用的ではない。以上より、ホログラムディスクを使用した光情報記録再生装置における対物レンズも、従来の光ディスク装置と同様に単レンズで構成したいという要望がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、ホログラムディスク用光情報記録再生装置に好適な対物レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る対物レンズは、ホログラフィを利用して情報を記録再生する光情報記録再生装置において、入射側瞳面が前側焦点位置と一致し、結像点が後側焦点位置に一致し、該前側焦点位置に配置された像を該後側焦点位置に形成するフーリエ変換機能を有しており、入射される平行光束を光情報記録媒体の記録面近傍に集光させることにより上記情報の記録再生を行う対物レンズに関する。該レンズは、入射端面と該入射端面の逆に位置する射出端面とが少なくともその有効径内において対称かつ同一形状の光軸周りに回転対称な非球面であってかつ正の屈折力を持つ単レンズであることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成のように、両方の端面を同一形状とすることにより、本発明に係る対物レンズは、フーリエ変換レンズとしての機能を備えることになる。なお、両方の端面を、さらに非球面にすることにより、単レンズであっても発生する諸収差を有効に抑えることができる。すなわち、本発明によれば、ホログラムディスク用光情報記録再生装置に適した対物レンズが提供される。なお、上記対物レンズは、単レンズで構成されるため、取り付けが非常に容易な上、装置に取り付けた状態において、ディスク相当の保護層を考慮したワーキングディスタンスを十分に確保することができる。さらに像側、物体側の両方において、物点と像点がレンズ端面より十分離れているために、物体や像の配置が行い易く記録再生装置全体のレイアウト設計の自由度が増す。
【０００９】
さらに、上記のように両面形状を完全に同一にすることにより、該対物レンズの金型コストを抑えることができ、より安価に該レンズを製造できるという利点も得られる。また、取り付け時の方向に差がなくなるため、より一層装置への組み付けが簡易になる。
【００１０】
ここで、上記非球面は、光軸からの高さがｈとなるレンズ面上の一点における、該レンズ面に光軸上で接する接平面からの距離をＦ（ｈ）、同レンズ面の光軸上での曲率半径ｒ、円錐定数をｋ、４次以上１０次以下の各偶数時の非球面定数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１０とすると、以下の（１）式、
F(h)=(h2/r)/(1+(1-(1+k)h2/r2)1/2)+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10 …（１）
によって表される。
【００１１】
本発明によれば、上記非球面が（１）式によって表されるときに、以下の（２）式および（３）式、
−０．３５≦ｄＦ（ｈ）／ｄｈ≦＋０．３５ …（２）
＋０．３≦ｄ２Ｆ（ｈ）／ｄ２ｈ≦＋１．３ …（３）
但し、ｄＦ（ｈ）／ｄｈは、（１）式のｈによる一次微分関数を、
ｄ２Ｆ（ｈ）／ｄ２ｈは、（１）式のｈによる二次微分関数を、それぞれ表す。
を同時に満たすことが望ましい。（２）式や（３）式を満たすような非球面形状にすることにより、球面収差やコマ収差（正弦条件）を有効に補正し、波面収差のＲＭＳ値をマレシャルの評価基準値（０．０７λｒｍｓ）以下にすることが可能になる。つまり、高精度で情報の記録再生が可能になる。
【００１２】
本発明によれば、対物レンズは、さらに以下の（４）式、
０．９≦ｒ／ｔｃ≦１．５ …（４）
但し、ｔｃは、前記対物レンズの中心厚を表す。
を満たすことが望ましい。（４）式を満たすように設計することにより、非点収差を有効に補正することができる。従って、軸外光の入射光線も補正できることになり、フーリエ変換レンズとして必要な画角内の全域においての上記のような良好な性能も維持される。
【００１３】
なお、本発明に係る対物レンズは、フーリエ変換レンズの機能を有すると説明した。フーリエ変換レンズとしての機能を有するということは、対物レンズは、像高をｙ、焦点距離をｆ、画角をＷとすると、以下の（５）式
ｙ＝ｆｓｉｎＷ …（５）
を満たす。
【００１４】
本発明によれば、入射端面と射出端面のいずれに入射する光束に対しても、最大画角内の全域においてマレシャルの評価基準値以下の性能を有することができる。より詳しくは、上記最大画角は、３°以上（半画角）に設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の対物レンズＬ１を含む対物光学系１０を示す図である。対物レンズＬ１は、ホログラムディスクを使用した情報記録再生装置のピックアップ部内におけるアクチュエータに取り付けられる。なお、図１において、左側が入射側つまり光源側、右側が射出側つまりホログラムディスク側とする。
以下に示す図２６、図３４、図４２においても同様である。
【００１６】
対物レンズＬ１は、入射端面と射出端面の曲面部とにおいて、曲率半径が同一でありかつ同一の非球面形状を有している。つまり、対物レンズＬ１の入射端面と射出端面の曲面形状は、互いに対称である。なお、該非球面形状は、光軸周りに回転対称である。
【００１７】
対物レンズＬ１によって結像する像の像高ｙは、以下の（５）式によって規定される。
y=fsinＷ …（５）
但し、ｆは焦点距離を、Ｗは画角を、それぞれ表す。つまり、対物レンズＬ１は、入射側および射出側どちらからの平行光束に対しても正弦条件を略満足する。さらに、対物レンズＬ１は、入射端面と射出端面のいずれに入射する光束に対しても、入射側瞳面が前側焦点位置と一致し、結像点が後側焦点位置と一致する。以上より、対物レンズＬ１は、フーリエ変換レンズとしての機能を有することがわかる。
【００１８】
また、上記非球面形状は、光軸からの高さがｈとなるレンズ面の光軸上の一点において、接平面からの距離（サグ量）をＦ（ｈ）、同レンズ面の光軸上での曲率半径ｒ、円錐定数をｋ、４次以上１０次以下の各偶数時の非球面定数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１０とすると、以下の（１）式、
F(h)=(h2/r)/(1+(1-(1+k)h2/r2)1/2)+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10 …（１）
によって表される。なお、非球面定数が１２次以上ある場合には、該当する次数の非球面定数が追加される。
【００１９】
対物レンズＬ１は、（１）式によって表される非球面形状において、以下の（２）式と（３）式を同時に満たすように構成される。
−０．３５≦dF(h)/dh≦＋０．３５ …（２）
＋０．３≦d2F(h)/d2h≦＋１．３ …（３）
【００２０】
上記（２）式は、（１）式のｈによる一次微分関数dF(h)/dhの範囲を規定する。すなわち、（２）式は、面の傾きに関する形状を規定する式である。また（３）式は、（１）式のｈによる二次微分関数d2F(h)/d2hの範囲を規定する。すなわち（３）式は、面形状の傾き変化を規定する式である。dF(h)/dhが（２）式を、d2F(h)/d2hが（３）式を同時に満たさない場合、全体としての波面収差性能が悪化してしまう。
【００２１】
具体的には、（２）式および（３）式の下限を超えると、球面収差や正弦条件の補正が不足する。従って、軸上や軸外での波面収差性能が劣化し、情報の記録再生を正常に行う指標となるマレシャルの評価基準値（０．０７λｒｍｓ）を超える波面収差になる。また、（２）式および（３）式の上限を超えると、正弦条件の補正が過剰となる。従って、軸外での波面収差性能が劣化し、同時に、正弦条件の補正過不足からフーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性の線形性も満足できなくなる。
【００２２】
さらに、対物レンズＬ１は、曲率半径ｒとレンズ中心厚ｔｃとが以下の（４）式を満たすように構成される。
０．９≦r/tc≦１．５ …（４）
r/tcが（４）式に規定する範囲外の値をとると、軸外入射でのメリジオナル光線が収束しにくくなり、非点収差が発生してしまう。非点収差が発生すると、レンズ全体としての波面収差が急激に悪化する。そして、入射端面と射出端面の両方向からの入射光に対してマレシャルの評価基準値以下の性能を維持できる画角が狭くなる。そのためフーリエ変換レンズとしての軸外光における像伝達や像再現性が劣ってしまう。
【００２３】
上記（２）、（３）、（４）の各式を満たす対物レンズＬ１は、単レンズであっても、諸収差を抑えた高い性能とフーリエ変換レンズとしての機能を備えたレンズになっている。このような対物レンズＬ１において、さらに屈折率を適宜調整することにより、高ＮＡであっても高性能を維持することのできるレンズが提供される。具体的には、ＮＡが０．２以上の場合、対物レンズは屈折率を１．６以上に設定するとよい。上記の場合に屈折率が１．６よりも小さくしてしまうと、球面収差や正弦条件の補正不足となる。特に、射出端面での軸外光の入射による光線高さの高い領域（外周部）での屈折パワーが不足するためフーリエ変換レンズとしての正弦条件が満足できなくなる。また、最大画角の全域において波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値を超えてしまう。
【００２４】
さらに、近年、高容量の情報を記録再生できるようにするために、画素ピッチが約１０〜２０μｍという高精細な空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）等が実用化されている。従って、上記のような空間光変調素子を用いて高密度な記録再生を可能にするために、対物レンズＬ１の画角範囲は、該画素ピッチにおける一次回折光の回折角度以上であることが望ましい。これにより、０次光だけでなく±１次回折光も含めた光束によりデジタルビット情報のＯＴＦ（Optical Transfer Function）が向上し、ＳＬＭ(Spatial light modulator)やＤＭＤ（Digital Micromirror Device（登録商標））のデジタルビット情報が高い解像力で伝えられ、記録再生時における情報の再現性を向上させる。該回折角度は、波長をλ、画素ピッチをｐとすると、arcsin(λ/p)で表される。例えば、波長λが５３２ｎｍ、画素ピッチｐが１０μｍの場合、一次回折光の回折角度は約３°になる。従って、対物レンズＬ１は、上記の各条件に加え、さらに半画角３°以上に設計される。つまり、対物レンズＬ１は、最大画角を３°以上に設計され、かつ最大画角以内では、マレシャルの評価基準値以下の性能を有するように設計されている。
【００２５】
【実施例１】
以下、上記のような特徴を有する本願発明にかかる対物レンズの具体的な実施例を５例、図および表を参照して説明する。図１は、実施例１の対物光学系１０のレンズ配置を表す図である。図１に示すように、対物光学系１０は、入射側から順に空間光変調器（ＳＬＭ）の保護層あるいは、コンペンセーターなどの位相子(Phase shifter)相当の平行平面板（他の実施例も同様です。）Ｇ１、対物レンズＬ１、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ２を有している。対物レンズＬ１は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１〜表３は、対物光学系１０の具体的数値構成を表している。
【００２６】
【表１】
【表２】
【表３】
【００２７】
表１において、ＮＯは入射側からの順序を表す面番号であり、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（レンズ厚もしくは空気間隔）、ｎは波長５３２ｎｍに対する屈折率、νはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数、ｎｄはｄ線に対する屈折率をそれぞれ表す。対物レンズＬ１の両面、すなわち面３と面４は上記(１)式によって表される非球面形状を有している。表２は、面３および面４の各非球面形状を特定するための各係数の値を表す。
【００２８】
表１や表２に示すように、対物レンズＬ１は、面３と面４が互いに対称になっている。但し対物レンズＬ１は、入射側から光が入る場合と射出側から光が入る場合とで入射瞳径や画角が異なる。表３は、入射側から及び射出側から平行光束を入射させた場合の、ＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡをそれぞれ表す。表３に示すように、対物レンズＬ１は、入射側からの平行光束、つまり光源からの光に対しては高いＮＡを実現することにより、該ディスク上において精細な情報の記録再生を可能にしている。そして、射出側からの光束、つまり該ディスクからの戻り光に対しては、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高分解能と高コントラストで再生することを可能にしている。なお近年、ランダムアクセスを可能とするための高密度なアドレス情報を持った記録媒体も存在している。対物レンズＬ１のように入射側からの平行光束に対して高いＮＡを実現するレンズであれば、上記アドレス情報を解像することもでき、よりユーザの便宜に資する装置が提供される。
【００２９】
図２は、対物レンズＬ１の面３や面４の面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。図２中、横軸は光軸からの高さｈを、縦軸は（２）式と（３）式の値を表す。また、図２中、三角で示す点を結ぶ実線が（２）式に関する軌跡を示し、×で示す点を結ぶ破線が（３）式に関する軌跡である。以下に示す。以下に示す同種のグラフにおいても同様である。表４は、対物レンズＬ１の（１）〜（３）式に関する数値データである。対物レンズＬ１は、面３と面４の曲面形状が互いに同一であるため、どちらの面も表４に示す数値を採る。なお、表４に示すｈは、軸外光線も含めた最大光線の高さｈを１と規定したときの相対的な値である。以下に説明する他の実施例において示す表も同様である。
【００３０】
【表４】
【００３１】
図３〜図７は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の光学的性能を表す図である。図８〜図１２は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。
【００３２】
図３は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の球面収差および正弦条件を示す収差図である。図３において、横軸は光軸方向の位置（単位：ｍｍ）を表し、縦軸は光軸からの高さｈ（単位：ｍｍ）を表す。図中、記号ＳＡで示す実線が球面収差を表し、記号ＳＣで示す破線が正弦条件を表す。以下に示す球面収差図においても同様である。
【００３３】
図４は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の非点収差を示す収差図である。図４において、横軸は光軸方向の位置（単位：ｍｍ）を表し、縦軸は射出角（単位：ｄｅｇ）を表す。図中、記号Ｓで示す実線がサジタル像面を表し、記号Ｍで示す破線がメリジオナル像面を表す。以下に示す非点収差図においても同様である。
【００３４】
図５は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の横収差を表す収差図である。また、図６は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の波面収差を表す収差図である。図５および図６では、像高ｙが０．００、０．０２、０．０５、０．０７（単位：ｍｍ）における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０２ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は１．３、像高ｙが０．０５における画角Ｗは２．７、像高ｙが０．０７における画角（最大画角）Ｗは４．０である。
【００３５】
図７は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。図７において、横軸が画角を、縦軸がＲＭＳ値をそれぞれ表す。以下に示す画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフにおいても同様である。
【００３６】
図８は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の球面収差および正弦条件を表す収差図である。図９は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の非点収差を表す収差図である。図１０は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の横収差を表す収差図である。また、図１１は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の波面収差を表す収差図である。図１０、図１１は、像高ｙが０．００、０．１５、０．２９、０．４３（単位：ｍｍ）における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．１５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は８．５、像高ｙが０．２９における画角Ｗは１７．０、像高ｙが０．４３における画角（最大画角）Ｗは２５．５である。図１２は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【００３７】
図１３は、対物レンズＬ１のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。図中、実線で示す特性曲線は入射側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。また点線で示す特性曲線は射出側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。ここで、ｆｓｉｎＷ特性に関して定義すると、理想（設計目標）像高ｙ、実際の設計後像高ｙ’との間には、以下のような関係が成り立つ。
｛（ｙ’−ｙ）／ｙ｝×１００（％）
この関係は、実際の像高ｙ’の理想像高ｙに対する満足度を表す。
【００３８】
図２および表４に示すように、対物レンズＬ１は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ１のr/tcは、1.009であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ１は、図３〜図６、図８〜図１１に示すように各収差が良好に補正されている。また対物レンズＬ１は、図７、図１２に示すように、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっている。そして、対物レンズＬ１は、図１３に示すように、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性の線形性を良好にしている。以上より、対物レンズＬ１は、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００３９】
さらに、表１、表３に示すように、対物レンズＬ１は、高ＮＡに対応する十分な屈折率を有している。つまり、対物レンズＬ１は、高ＮＡであっても上記の高性能を維持可能なことがわかる。
【００４０】
【実施例２】
表５〜表７は実施例２の対物レンズＬ２を含む対物光学系２０の具体的数値構成を表す。なお、対物光学系２０のレンズ配置は、図１と略同一であるため、図１を参照し、ここでの説明は省略する。
【００４１】
【表５】
【表６】
【表７】
【００４２】
対物レンズＬ２も対物レンズＬ１と同様に、面３と面４の曲面形状が互いに対称になっているものの、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とによって入射瞳径や画角が異なる。表７に示すように、対物レンズＬ２は、入射側からの平行光束に対しては高いＮＡを実現することにより、該ディスク上において精細な情報の記録再生を可能にしている。従って、対物レンズＬ２を使用すれば、対物レンズＬ１使用時と同様に、高密度に記録されたアドレス情報も読み出すことができる。また、射出側からの光束に対しては広画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００４３】
図１４は、対物レンズＬ２の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表８は、対物レンズＬ２の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００４４】
【表８】
【００４５】
図１５〜図１９は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。図２０〜図２４は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。図１５、図２０は球面収差と正弦条件を表す収差図、図１６、図２１は非点収差を表す収差図である。また、図１７、図２２は横収差を表す収差図、図１８、図２３は波面収差を表す収差図である。図１７、図１８は、像高ｙが０．００、０．０２、０．０５、０．０７における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０２ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は１．３、像高ｙが０．０５における画角Ｗは２．７、像高ｙが０．０７における画角（最大画角）Ｗは４．０である。図２２、図２３は、像高ｙが０．００、０．１４、０．２７、０．４０における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．１４ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は７．９、像高ｙが０．２７における画角Ｗは１５．７、像高ｙが０．４０における画角（最大画角）Ｗは２３．６である。図１９、図２４は画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図２５は、対物レンズＬ２のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。図２５中、実線で示す特性曲線は入射側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。また点線で示す特性曲線は射出側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。
【００４６】
図１４や表８に示すように、対物レンズＬ２は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ２のr/tcは、0.986であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ２は、上記の各図に示すように各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっている。また、図２５に示すように、対物レンズＬ２は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ２は、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００４７】
さらに、表５および表７に示すように、対物レンズＬ２は、高ＮＡに対応する十分な屈折率を有している。つまり、対物レンズＬ２は、高ＮＡであっても上記の高性能を維持可能なことがわかる。
【００４８】
【実施例３】
図２６は、実施例３の対物光学系３０のレンズ配置を表す図である。図２６に示すように、対物光学系３０は、入射側から順に（実施例１と同様）Ｇ３、対物レンズＬ３、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ４を有している。対物レンズＬ３は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表９、表１０は、対物光学系３０の具体的数値構成を表している。
【００４９】
【表９】
【表１０】
【００５０】
対物レンズＬ３は、上記の対物レンズＬ１や対物レンズＬ２とは異なり、面３と面４の形状が対称であるだけでなく、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束に関する入射瞳径や画角（像高）も同一である。従って、表９に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表９に示すように、対物レンズＬ３は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００５１】
図２７は、対物レンズＬ３の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１１は、対物レンズＬ３の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００５２】
【表１１】
【００５３】
図２８は対物レンズＬ３の球面収差と正弦条件を表す収差図、図２９は対物レンズＬ３の非点収差を表す収差図、図３０は対物レンズＬ３の横収差を表す収差図、図３１は対物レンズＬ３の波面収差を表す収差図、図３２は対物レンズＬ３の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図３３は、対物レンズＬ３のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図３０、図３１は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１１、０．１６における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は３．１、像高ｙが０．１１における画角Ｗは６．１、像高ｙが０．１６における画角（最大画角）Ｗは９．２である。
【００５４】
図２７や表１１に示すように、対物レンズＬ３は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ３のr/tcは、1.069であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ３は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図３３に示すように、対物レンズＬ３は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ３も上記レンズＬ１やＬ２と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００５５】
【実施例４】
図３４は、実施例４の対物光学系４０のレンズ配置を表す図である。図３４に示すように、対物光学系４０は、入射側から順に（先と同様）Ｇ５、対物レンズＬ４、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ６を有している。対物レンズＬ４は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１２、表１３は、対物光学系４０の具体的数値構成を表している。
【００５６】
【表１２】
【表１３】
【００５７】
対物レンズＬ４は、対物レンズＬ３と同様、面３と面４の形状が対称であるだけでなく、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とに関する入射瞳径や画角も同一である。従って、表１２に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表１２に示すように、対物レンズＬ４は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００５８】
図３５は、対物レンズＬ４の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１４は、対物レンズＬ４の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００５９】
【表１４】
【００６０】
図３６は対物レンズＬ４の球面収差と正弦条件を表す収差図、図３７は対物レンズＬ４の非点収差を表す収差図、図３８は対物レンズＬ４の横収差を表す収差図、図３９は対物レンズＬ４の波面収差を表す収差図、図４０は対物レンズＬ４の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図４１は、対物レンズＬ４のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図３８、図３９は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１０、０．１５における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は２．９、像高ｙが０．１０における画角Ｗは５．８、像高ｙが０．１５における画角（最大画角）Ｗは８．６である。
【００６１】
図３５や表１４に示すように、対物レンズＬ４は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ４のr/tcは、1.395であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ４は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図４１に示すように、対物レンズＬ４は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ４も上記の各レンズＬ１〜Ｌ３と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００６２】
【実施例５】
図４２は、実施例５の対物光学系５０のレンズ配置を表す図である。図４２に示すように、対物光学系５０は、入射側から順に（先と同様）Ｇ７、対物レンズＬ５、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ８を有している。対物レンズＬ５は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１５、表１６は、対物光学系５０の具体的数値構成を表している。
【００６３】
【表１５】
【表１６】
【００６４】
対物レンズＬ５は、対物レンズＬ３や対物レンズＬ４と同様、面３と面４の形状が対称であって、かつ入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とによる入射瞳径や画角も同一である。従って、表１５に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表１５に示すように、対物レンズＬ５は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００６５】
図４３は、対物レンズＬ５の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１７は、対物レンズＬ５の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００６６】
【表１７】
【００６７】
図４４は対物レンズＬ５の球面収差と正弦条件を表す収差図、図４５は対物レンズＬ５の非点収差を表す収差図、図４６は対物レンズＬ５の横収差を表す収差図、図４７は対物レンズＬ５の波面収差を表す収差図、図４８は対物レンズＬ５の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図４９は、対物レンズＬ５のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図４６、図４７は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１０、０．１５における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は２．９、像高ｙが０．１０における画角Ｗは５．８、像高ｙが０．１５における画角（最大画角）Ｗは８．６である。
【００６８】
図４３や表１７に示すように、対物レンズＬ５は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ５のr/tcは、1.371であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ５は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図４９に示すように、対物レンズＬ５は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ５も上記の各レンズＬ１〜Ｌ４と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単レンズであってもフーリエ変換レンズとしての機能を備え、かつ波面収差を始めとする諸収差を良好に抑えた高性能な対物レンズが提供される。また本発明に係る対物レンズは、単レンズで構成されることにより、従来の光情報記録再生装置で使用されている構造や技術をそのままホログラムディスク用の光情報記録再生装置に活用することができる。特に、光情報記録再生装置のピックアップ部に容易に取り付けることができるため、開発や製造にかかるコストや時間を抑えることができる。また、本発明に係る対物レンズを取り付けたピックアップ部内において、長いワーキングディスタンスを確保することもできる。以上のように、本発明によれば、ホログラムディスク用の光情報記録再生装置に好適な対物レンズが提供される。
【００７０】
さらに、本発明に係る対物レンズは、両面を同一形状にすることにより、以下のような効果も奏する。例えば、対物レンズを製造するための金型に関するコストを削減することができる。また、対物レンズの組み付け方向に差がないために光情報記録再生装置に容易に取り付けを行うことができる。また、上記特許文献１に例示される従来の対物レンズ等に比べ、偏心に関する調整をする手間が省け、かつ対物レンズとしての組み立てコストも削減することができる。また、光軸上に本発明にかかるレンズを対向させることにより、等倍や非等倍のリレーレンズ系を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の対物レンズを示す図である。
【図２】本発明の実施例１の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図３】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する球面収差および正弦条件を示す収差図である。
【図４】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する非点収差を示す収差図である。
【図５】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図６】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図７】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図８】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する球面収差および正弦条件を表す収差図である。
【図９】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する非点収差を表す収差図である。
【図１０】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図１１】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図１２】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図１３】実施例１の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図１４】本発明の実施例２の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図１５】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する球面収差および正弦条件を示す収差図である。
【図１６】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する非点収差を示す収差図である。
【図１７】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図１８】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図１９】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図２０】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する球面収差および正弦条件を表す収差図である。
【図２１】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する非点収差を表す収差図である。
【図２２】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図２３】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図２４】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図２５】実施例２の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図２６】実施例３の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図２７】実施例３の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図２８】実施例３の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図２９】実施例３の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図３０】実施例３の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図３１】実施例３の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図３２】実施例３の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図３３】実施例３の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図３４】実施例４の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図３５】実施例４の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図３６】実施例４の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図３７】実施例４の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図３８】実施例４の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図３９】実施例４の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図４０】実施例４の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図４１】実施例４の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図４２】実施例５の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図４３】実施例５の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図４４】実施例５の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図４５】実施例５の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図４６】実施例５の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図４７】実施例５の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図４８】実施例５の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図４９】実施例５の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【符号の説明】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ 対物レンズ
１０、２０、３０、４０、５０ 対物光学系
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホログラフィを利用して大容量の光情報を記録再生する光情報記録再生装置で使用される対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホログラフィック記録媒体に情報を記録再生する光情報記録再生装置が実用化されつつある。このような光情報記録再生装置は、現在広く普及している光ディスク装置内に搭載される光ピックアップ部を備える点、ホログラム記録媒体をディスク化した点、情報記録再生時に該光ディスク装置におけるサーボ技術を活用する点等に特徴がある。以下の本文では、ディスク化あるいはカード化されたホログラム記録媒体をホログラムディスクという。
【０００３】
上記のような光情報記録再生装置において、ホログラムディスクに対して情報の記録再生を行う対物レンズは、光源側からの光に対する波面収差およびホログラムディスク側からの光に対する波面収差がともに良好に抑えられている必要がある。なお以下の本文では、説明の便宜上、該対物レンズを基準にして情報の記録再生に使用される光の光路上、光源側を入射側、ホログラムディスク側を射出側という。また、該対物レンズの入射側の面を入射端面、射出側の面を射出端面という。入射側からの光および射出側からの光に対する波面収差をともに良好に抑えたレンズとしては、フーリエ変換レンズが好適である。従来のフーリエ変換レンズは、以下の特許文献１に例示される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１３３２９７号公報
【０００５】
しかし、上記特許文献１に代表される従来のフーリエ変換レンズは、どれも複数枚から構成されている。従って、従来のフーリエ変換レンズを対物レンズとしてピックアップ部のアクチュエータに搭載すると、以下のような問題が発生してしまう。例えば、レンズ同士の組み合わせ調整が必要になり非常に手間がかかる。また、既存のアクチュエータに予め備えられてあるレンズ枠に収めることは不可能である上、従来のフーリエ変換レンズに適した新たなレンズ枠設計を行うと光情報記録再生装置自体の規模が大きくなってしまい実用的ではない。以上より、ホログラムディスクを使用した光情報記録再生装置における対物レンズも、従来の光ディスク装置と同様に単レンズで構成したいという要望がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、ホログラムディスク用光情報記録再生装置に好適な対物レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る対物レンズは、ホログラフィを利用して情報を記録再生する光情報記録再生装置において、入射側瞳面が前側焦点位置と一致し、結像点が後側焦点位置に一致し、該前側焦点位置に配置された像を該後側焦点位置に形成するフーリエ変換機能を有しており、入射される平行光束を光情報記録媒体の記録面近傍に集光させることにより上記情報の記録再生を行う対物レンズに関する。該レンズは、入射端面と該入射端面の逆に位置する射出端面とが少なくともその有効径内において対称かつ同一形状の光軸周りに回転対称な非球面であってかつ正の屈折力を持つ単レンズであることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成のように、両方の端面を同一形状とすることにより、本発明に係る対物レンズは、フーリエ変換レンズとしての機能を備えることになる。なお、両方の端面を、さらに非球面にすることにより、単レンズであっても発生する諸収差を有効に抑えることができる。すなわち、本発明によれば、ホログラムディスク用光情報記録再生装置に適した対物レンズが提供される。なお、上記対物レンズは、単レンズで構成されるため、取り付けが非常に容易な上、装置に取り付けた状態において、ディスク相当の保護層を考慮したワーキングディスタンスを十分に確保することができる。さらに像側、物体側の両方において、物点と像点がレンズ端面より十分離れているために、物体や像の配置が行い易く記録再生装置全体のレイアウト設計の自由度が増す。
【０００９】
さらに、上記のように両面形状を完全に同一にすることにより、該対物レンズの金型コストを抑えることができ、より安価に該レンズを製造できるという利点も得られる。また、取り付け時の方向に差がなくなるため、より一層装置への組み付けが簡易になる。
【００１０】
ここで、上記非球面は、光軸からの高さがｈとなるレンズ面上の一点における、該レンズ面に光軸上で接する接平面からの距離をＦ（ｈ）、同レンズ面の光軸上での曲率半径ｒ、円錐定数をｋ、４次以上１０次以下の各偶数時の非球面定数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１０とすると、以下の（１）式、
F(h)=(h2/r)/(1+(1-(1+k)h2/r2)1/2)+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10 …（１）
によって表される。
【００１１】
本発明によれば、上記非球面が（１）式によって表されるときに、以下の（２）式および（３）式、
−０．３５≦ｄＦ（ｈ）／ｄｈ≦＋０．３５ …（２）
＋０．３≦ｄ２Ｆ（ｈ）／ｄ２ｈ≦＋１．３ …（３）
但し、ｄＦ（ｈ）／ｄｈは、（１）式のｈによる一次微分関数を、
ｄ２Ｆ（ｈ）／ｄ２ｈは、（１）式のｈによる二次微分関数を、それぞれ表す。
を同時に満たすことが望ましい。（２）式や（３）式を満たすような非球面形状にすることにより、球面収差やコマ収差（正弦条件）を有効に補正し、波面収差のＲＭＳ値をマレシャルの評価基準値（０．０７λｒｍｓ）以下にすることが可能になる。つまり、高精度で情報の記録再生が可能になる。
【００１２】
本発明によれば、対物レンズは、さらに以下の（４）式、
０．９≦ｒ／ｔｃ≦１．５ …（４）
但し、ｔｃは、前記対物レンズの中心厚を表す。
を満たすことが望ましい。（４）式を満たすように設計することにより、非点収差を有効に補正することができる。従って、軸外光の入射光線も補正できることになり、フーリエ変換レンズとして必要な画角内の全域においての上記のような良好な性能も維持される。
【００１３】
なお、本発明に係る対物レンズは、フーリエ変換レンズの機能を有すると説明した。フーリエ変換レンズとしての機能を有するということは、対物レンズは、像高をｙ、焦点距離をｆ、画角をＷとすると、以下の（５）式
ｙ＝ｆｓｉｎＷ …（５）
を満たす。
【００１４】
本発明によれば、入射端面と射出端面のいずれに入射する光束に対しても、最大画角内の全域においてマレシャルの評価基準値以下の性能を有することができる。より詳しくは、上記最大画角は、３°以上（半画角）に設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の対物レンズＬ１を含む対物光学系１０を示す図である。対物レンズＬ１は、ホログラムディスクを使用した情報記録再生装置のピックアップ部内におけるアクチュエータに取り付けられる。なお、図１において、左側が入射側つまり光源側、右側が射出側つまりホログラムディスク側とする。
以下に示す図２６、図３４、図４２においても同様である。
【００１６】
対物レンズＬ１は、入射端面と射出端面の曲面部とにおいて、曲率半径が同一でありかつ同一の非球面形状を有している。つまり、対物レンズＬ１の入射端面と射出端面の曲面形状は、互いに対称である。なお、該非球面形状は、光軸周りに回転対称である。
【００１７】
対物レンズＬ１によって結像する像の像高ｙは、以下の（５）式によって規定される。
y=fsinＷ …（５）
但し、ｆは焦点距離を、Ｗは画角を、それぞれ表す。つまり、対物レンズＬ１は、入射側および射出側どちらからの平行光束に対しても正弦条件を略満足する。さらに、対物レンズＬ１は、入射端面と射出端面のいずれに入射する光束に対しても、入射側瞳面が前側焦点位置と一致し、結像点が後側焦点位置と一致する。以上より、対物レンズＬ１は、フーリエ変換レンズとしての機能を有することがわかる。
【００１８】
また、上記非球面形状は、光軸からの高さがｈとなるレンズ面の光軸上の一点において、接平面からの距離（サグ量）をＦ（ｈ）、同レンズ面の光軸上での曲率半径ｒ、円錐定数をｋ、４次以上１０次以下の各偶数時の非球面定数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１０とすると、以下の（１）式、
F(h)=(h2/r)/(1+(1-(1+k)h2/r2)1/2)+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10 …（１）
によって表される。なお、非球面定数が１２次以上ある場合には、該当する次数の非球面定数が追加される。
【００１９】
対物レンズＬ１は、（１）式によって表される非球面形状において、以下の（２）式と（３）式を同時に満たすように構成される。
−０．３５≦dF(h)/dh≦＋０．３５ …（２）
＋０．３≦d2F(h)/d2h≦＋１．３ …（３）
【００２０】
上記（２）式は、（１）式のｈによる一次微分関数dF(h)/dhの範囲を規定する。すなわち、（２）式は、面の傾きに関する形状を規定する式である。また（３）式は、（１）式のｈによる二次微分関数d2F(h)/d2hの範囲を規定する。すなわち（３）式は、面形状の傾き変化を規定する式である。dF(h)/dhが（２）式を、d2F(h)/d2hが（３）式を同時に満たさない場合、全体としての波面収差性能が悪化してしまう。
【００２１】
具体的には、（２）式および（３）式の下限を超えると、球面収差や正弦条件の補正が不足する。従って、軸上や軸外での波面収差性能が劣化し、情報の記録再生を正常に行う指標となるマレシャルの評価基準値（０．０７λｒｍｓ）を超える波面収差になる。また、（２）式および（３）式の上限を超えると、正弦条件の補正が過剰となる。従って、軸外での波面収差性能が劣化し、同時に、正弦条件の補正過不足からフーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性の線形性も満足できなくなる。
【００２２】
さらに、対物レンズＬ１は、曲率半径ｒとレンズ中心厚ｔｃとが以下の（４）式を満たすように構成される。
０．９≦r/tc≦１．５ …（４）
r/tcが（４）式に規定する範囲外の値をとると、軸外入射でのメリジオナル光線が収束しにくくなり、非点収差が発生してしまう。非点収差が発生すると、レンズ全体としての波面収差が急激に悪化する。そして、入射端面と射出端面の両方向からの入射光に対してマレシャルの評価基準値以下の性能を維持できる画角が狭くなる。そのためフーリエ変換レンズとしての軸外光における像伝達や像再現性が劣ってしまう。
【００２３】
上記（２）、（３）、（４）の各式を満たす対物レンズＬ１は、単レンズであっても、諸収差を抑えた高い性能とフーリエ変換レンズとしての機能を備えたレンズになっている。このような対物レンズＬ１において、さらに屈折率を適宜調整することにより、高ＮＡであっても高性能を維持することのできるレンズが提供される。具体的には、ＮＡが０．２以上の場合、対物レンズは屈折率を１．６以上に設定するとよい。上記の場合に屈折率が１．６よりも小さくしてしまうと、球面収差や正弦条件の補正不足となる。特に、射出端面での軸外光の入射による光線高さの高い領域（外周部）での屈折パワーが不足するためフーリエ変換レンズとしての正弦条件が満足できなくなる。また、最大画角の全域において波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値を超えてしまう。
【００２４】
さらに、近年、高容量の情報を記録再生できるようにするために、画素ピッチが約１０〜２０μｍという高精細な空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）等が実用化されている。従って、上記のような空間光変調素子を用いて高密度な記録再生を可能にするために、対物レンズＬ１の画角範囲は、該画素ピッチにおける一次回折光の回折角度以上であることが望ましい。これにより、０次光だけでなく±１次回折光も含めた光束によりデジタルビット情報のＯＴＦ（Optical Transfer Function）が向上し、ＳＬＭ(Spatial light modulator)やＤＭＤ（Digital Micromirror Device（登録商標））のデジタルビット情報が高い解像力で伝えられ、記録再生時における情報の再現性を向上させる。該回折角度は、波長をλ、画素ピッチをｐとすると、arcsin(λ/p)で表される。例えば、波長λが５３２ｎｍ、画素ピッチｐが１０μｍの場合、一次回折光の回折角度は約３°になる。従って、対物レンズＬ１は、上記の各条件に加え、さらに半画角３°以上に設計される。つまり、対物レンズＬ１は、最大画角を３°以上に設計され、かつ最大画角以内では、マレシャルの評価基準値以下の性能を有するように設計されている。
【００２５】
【実施例１】
以下、上記のような特徴を有する本願発明にかかる対物レンズの具体的な実施例を５例、図および表を参照して説明する。図１は、実施例１の対物光学系１０のレンズ配置を表す図である。図１に示すように、対物光学系１０は、入射側から順に空間光変調器（ＳＬＭ）の保護層あるいは、コンペンセーターなどの位相子(Phase shifter)相当の平行平面板（他の実施例も同様です。）Ｇ１、対物レンズＬ１、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ２を有している。対物レンズＬ１は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１〜表３は、対物光学系１０の具体的数値構成を表している。
【００２６】
【表１】
表１において、ＮＯは入射側からの順序を表す面番号であり、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（レンズ厚もしくは空気間隔）、ｎは波長５３２ｎｍに対する屈折率、νはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数、ｎｄはｄ線に対する屈折率をそれぞれ表す。対物レンズＬ１の両面、すなわち面３と面４は上記(１)式によって表される非球面形状を有している。表２は、面３および面４の各非球面形状を特定するための各係数の値を表す。
【００２８】
表１や表２に示すように、対物レンズＬ１は、面３と面４が互いに対称になっている。但し対物レンズＬ１は、入射側から光が入る場合と射出側から光が入る場合とで入射瞳径や画角が異なる。表３は、入射側から及び射出側から平行光束を入射させた場合の、ＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡをそれぞれ表す。表３に示すように、対物レンズＬ１は、入射側からの平行光束、つまり光源からの光に対しては高いＮＡを実現することにより、該ディスク上において精細な情報の記録再生を可能にしている。そして、射出側からの光束、つまり該ディスクからの戻り光に対しては、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高分解能と高コントラストで再生することを可能にしている。なお近年、ランダムアクセスを可能とするための高密度なアドレス情報を持った記録媒体も存在している。対物レンズＬ１のように入射側からの平行光束に対して高いＮＡを実現するレンズであれば、上記アドレス情報を解像することもでき、よりユーザの便宜に資する装置が提供される。
【００２９】
図２は、対物レンズＬ１の面３や面４の面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。図２中、横軸は光軸からの高さｈを、縦軸は（２）式と（３）式の値を表す。また、図２中、三角で示す点を結ぶ実線が（２）式に関する軌跡を示し、×で示す点を結ぶ破線が（３）式に関する軌跡である。以下に示す。以下に示す同種のグラフにおいても同様である。表４は、対物レンズＬ１の（１）〜（３）式に関する数値データである。対物レンズＬ１は、面３と面４の曲面形状が互いに同一であるため、どちらの面も表４に示す数値を採る。なお、表４に示すｈは、軸外光線も含めた最大光線の高さｈを１と規定したときの相対的な値である。以下に説明する他の実施例において示す表も同様である。
【００３０】
【表４】
図３〜図７は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の光学的性能を表す図である。図８〜図１２は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。
【００３２】
図３は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の球面収差および正弦条件を示す収差図である。図３において、横軸は光軸方向の位置（単位：ｍｍ）を表し、縦軸は光軸からの高さｈ（単位：ｍｍ）を表す。図中、記号ＳＡで示す実線が球面収差を表し、記号ＳＣで示す破線が正弦条件を表す。以下に示す球面収差図においても同様である。
【００３３】
図４は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の非点収差を示す収差図である。図４において、横軸は光軸方向の位置（単位：ｍｍ）を表し、縦軸は射出角（単位：ｄｅｇ）を表す。図中、記号Ｓで示す実線がサジタル像面を表し、記号Ｍで示す破線がメリジオナル像面を表す。以下に示す非点収差図においても同様である。
【００３４】
図５は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の横収差を表す収差図である。また、図６は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の波面収差を表す収差図である。図５および図６では、像高ｙが０．００、０．０２、０．０５、０．０７（単位：ｍｍ）における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０２ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は１．３、像高ｙが０．０５における画角Ｗは２．７、像高ｙが０．０７における画角（最大画角）Ｗは４．０である。
【００３５】
図７は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ１の画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。図７において、横軸が画角を、縦軸がＲＭＳ値をそれぞれ表す。以下に示す画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフにおいても同様である。
【００３６】
図８は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の球面収差および正弦条件を表す収差図である。図９は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の非点収差を表す収差図である。図１０は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の横収差を表す収差図である。また、図１１は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の波面収差を表す収差図である。図１０、図１１は、像高ｙが０．００、０．１５、０．２９、０．４３（単位：ｍｍ）における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．１５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は８．５、像高ｙが０．２９における画角Ｗは１７．０、像高ｙが０．４３における画角（最大画角）Ｗは２５．５である。図１２は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ１の画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【００３７】
図１３は、対物レンズＬ１のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。図中、実線で示す特性曲線は入射側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。また点線で示す特性曲線は射出側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。ここで、ｆｓｉｎＷ特性に関して定義すると、理想（設計目標）像高ｙ、実際の設計後像高ｙ’との間には、以下のような関係が成り立つ。
｛（ｙ’−ｙ）／ｙ｝×１００（％）
この関係は、実際の像高ｙ’の理想像高ｙに対する満足度を表す。
【００３８】
図２および表４に示すように、対物レンズＬ１は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ１のr/tcは、1.009であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ１は、図３〜図６、図８〜図１１に示すように各収差が良好に補正されている。また対物レンズＬ１は、図７、図１２に示すように、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっている。そして、対物レンズＬ１は、図１３に示すように、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性の線形性を良好にしている。以上より、対物レンズＬ１は、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００３９】
さらに、表１、表３に示すように、対物レンズＬ１は、高ＮＡに対応する十分な屈折率を有している。つまり、対物レンズＬ１は、高ＮＡであっても上記の高性能を維持可能なことがわかる。
【００４０】
【実施例２】
表５〜表７は実施例２の対物レンズＬ２を含む対物光学系２０の具体的数値構成を表す。なお、対物光学系２０のレンズ配置は、図１と略同一であるため、図１を参照し、ここでの説明は省略する。
【００４１】
【表５】
対物レンズＬ２も対物レンズＬ１と同様に、面３と面４の曲面形状が互いに対称になっているものの、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とによって入射瞳径や画角が異なる。表７に示すように、対物レンズＬ２は、入射側からの平行光束に対しては高いＮＡを実現することにより、該ディスク上において精細な情報の記録再生を可能にしている。従って、対物レンズＬ２を使用すれば、対物レンズＬ１使用時と同様に、高密度に記録されたアドレス情報も読み出すことができる。また、射出側からの光束に対しては広画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００４３】
図１４は、対物レンズＬ２の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表８は、対物レンズＬ２の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００４４】
【表８】
図１５〜図１９は、入射側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。図２０〜図２４は、射出側からの光束に対する対物レンズＬ２の光学的性能を表す図である。図１５、図２０は球面収差と正弦条件を表す収差図、図１６、図２１は非点収差を表す収差図である。また、図１７、図２２は横収差を表す収差図、図１８、図２３は波面収差を表す収差図である。図１７、図１８は、像高ｙが０．００、０．０２、０．０５、０．０７における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０２ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は１．３、像高ｙが０．０５における画角Ｗは２．７、像高ｙが０．０７における画角（最大画角）Ｗは４．０である。図２２、図２３は、像高ｙが０．００、０．１４、０．２７、０．４０における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．１４ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は７．９、像高ｙが０．２７における画角Ｗは１５．７、像高ｙが０．４０における画角（最大画角）Ｗは２３．６である。図１９、図２４は画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図２５は、対物レンズＬ２のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。図２５中、実線で示す特性曲線は入射側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。また点線で示す特性曲線は射出側からの光束に対するｆｓｉｎＷ特性を表す。
【００４６】
図１４や表８に示すように、対物レンズＬ２は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ２のr/tcは、0.986であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ２は、上記の各図に示すように各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっている。また、図２５に示すように、対物レンズＬ２は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ２は、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００４７】
さらに、表５および表７に示すように、対物レンズＬ２は、高ＮＡに対応する十分な屈折率を有している。つまり、対物レンズＬ２は、高ＮＡであっても上記の高性能を維持可能なことがわかる。
【００４８】
【実施例３】
図２６は、実施例３の対物光学系３０のレンズ配置を表す図である。図２６に示すように、対物光学系３０は、入射側から順に（実施例１と同様）Ｇ３、対物レンズＬ３、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ４を有している。対物レンズＬ３は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表９、表１０は、対物光学系３０の具体的数値構成を表している。
【００４９】
【表９】
対物レンズＬ３は、上記の対物レンズＬ１や対物レンズＬ２とは異なり、面３と面４の形状が対称であるだけでなく、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束に関する入射瞳径や画角（像高）も同一である。従って、表９に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表９に示すように、対物レンズＬ３は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００５１】
図２７は、対物レンズＬ３の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１１は、対物レンズＬ３の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００５２】
【表１１】
図２８は対物レンズＬ３の球面収差と正弦条件を表す収差図、図２９は対物レンズＬ３の非点収差を表す収差図、図３０は対物レンズＬ３の横収差を表す収差図、図３１は対物レンズＬ３の波面収差を表す収差図、図３２は対物レンズＬ３の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図３３は、対物レンズＬ３のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図３０、図３１は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１１、０．１６における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は３．１、像高ｙが０．１１における画角Ｗは６．１、像高ｙが０．１６における画角（最大画角）Ｗは９．２である。
【００５４】
図２７や表１１に示すように、対物レンズＬ３は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ３のr/tcは、1.069であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ３は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図３３に示すように、対物レンズＬ３は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ３も上記レンズＬ１やＬ２と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００５５】
【実施例４】
図３４は、実施例４の対物光学系４０のレンズ配置を表す図である。図３４に示すように、対物光学系４０は、入射側から順に（先と同様）Ｇ５、対物レンズＬ４、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ６を有している。対物レンズＬ４は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１２、表１３は、対物光学系４０の具体的数値構成を表している。
【００５６】
【表１２】
対物レンズＬ４は、対物レンズＬ３と同様、面３と面４の形状が対称であるだけでなく、入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とに関する入射瞳径や画角も同一である。従って、表１２に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表１２に示すように、対物レンズＬ４は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００５８】
図３５は、対物レンズＬ４の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１４は、対物レンズＬ４の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００５９】
【表１４】
図３６は対物レンズＬ４の球面収差と正弦条件を表す収差図、図３７は対物レンズＬ４の非点収差を表す収差図、図３８は対物レンズＬ４の横収差を表す収差図、図３９は対物レンズＬ４の波面収差を表す収差図、図４０は対物レンズＬ４の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図４１は、対物レンズＬ４のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図３８、図３９は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１０、０．１５における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は２．９、像高ｙが０．１０における画角Ｗは５．８、像高ｙが０．１５における画角（最大画角）Ｗは８．６である。
【００６１】
図３５や表１４に示すように、対物レンズＬ４は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ４のr/tcは、1.395であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ４は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図４１に示すように、対物レンズＬ４は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ４も上記の各レンズＬ１〜Ｌ３と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００６２】
【実施例５】
図４２は、実施例５の対物光学系５０のレンズ配置を表す図である。図４２に示すように、対物光学系５０は、入射側から順に（先と同様）Ｇ７、対物レンズＬ５、記録材料の保護層としての平行平面板Ｇ８を有している。対物レンズＬ５は、面３が入射端面、面４が射出端面である。また、表１５、表１６は、対物光学系５０の具体的数値構成を表している。
【００６３】
【表１５】
対物レンズＬ５は、対物レンズＬ３や対物レンズＬ４と同様、面３と面４の形状が対称であって、かつ入射側からの平行光束と射出側からの平行光束とによる入射瞳径や画角も同一である。従って、表１５に示すＦナンバーＦＮＯ、焦点距離ｆ、画角Ｗ、開口数ＮＡは、それぞれ入射側からの平行光束および射出側からの平行光束双方に対する値である。表１５に示すように、対物レンズＬ５は、広い画角を実現することにより、ホログラム情報を高い精度で検出することを可能にしている。
【００６５】
図４３は、対物レンズＬ５の面３や面４の形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。また表１７は、対物レンズＬ５の（１）〜（３）式に関する数値データである。
【００６６】
【表１７】
図４４は対物レンズＬ５の球面収差と正弦条件を表す収差図、図４５は対物レンズＬ５の非点収差を表す収差図、図４６は対物レンズＬ５の横収差を表す収差図、図４７は対物レンズＬ５の波面収差を表す収差図、図４８は対物レンズＬ５の画角と波面収差の関係を表すグラフである。また図４９は、対物レンズＬ５のｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。なお、図４６、図４７は、像高ｙが０．００、０．０５、０．１０、０．１５における波長５３２ｎｍに対する収差を表している。なお、像高ｙが０．０５ｍｍにおける画角Ｗ（単位：ｄｅｇ）は２．９、像高ｙが０．１０における画角Ｗは５．８、像高ｙが０．１５における画角（最大画角）Ｗは８．６である。
【００６８】
図４３や表１７に示すように、対物レンズＬ５は、（２）式および（３）式を満たす。また、対物レンズＬ５のr/tcは、1.371であり、（４）式も満たす。また対物レンズＬ５は、上記の各図より、各収差が良好に補正されていると同時に、入射側、射出側いずれからの光束に対しても最大画角以内において、波面収差のＲＭＳ値がマレシャルの評価基準値以下になっていることがわかる。また、図４９に示すように、対物レンズＬ５は、フーリエ変換レンズとしてのｆｓｉｎＷ特性も良好である。以上より、対物レンズＬ５も上記の各レンズＬ１〜Ｌ４と同様、単レンズでありながら、波面収差を有効に補正し、かつフーリエ変換機能を有するホログラムディスク用記録再生装置に適した高性能なレンズであることがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単レンズであってもフーリエ変換レンズとしての機能を備え、かつ波面収差を始めとする諸収差を良好に抑えた高性能な対物レンズが提供される。また本発明に係る対物レンズは、単レンズで構成されることにより、従来の光情報記録再生装置で使用されている構造や技術をそのままホログラムディスク用の光情報記録再生装置に活用することができる。特に、光情報記録再生装置のピックアップ部に容易に取り付けることができるため、開発や製造にかかるコストや時間を抑えることができる。また、本発明に係る対物レンズを取り付けたピックアップ部内において、長いワーキングディスタンスを確保することもできる。以上のように、本発明によれば、ホログラムディスク用の光情報記録再生装置に好適な対物レンズが提供される。
【００７０】
さらに、本発明に係る対物レンズは、両面を同一形状にすることにより、以下のような効果も奏する。例えば、対物レンズを製造するための金型に関するコストを削減することができる。また、対物レンズの組み付け方向に差がないために光情報記録再生装置に容易に取り付けを行うことができる。また、上記特許文献１に例示される従来の対物レンズ等に比べ、偏心に関する調整をする手間が省け、かつ対物レンズとしての組み立てコストも削減することができる。また、光軸上に本発明にかかるレンズを対向させることにより、等倍や非等倍のリレーレンズ系を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の対物レンズを示す図である。
【図２】本発明の実施例１の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図３】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する球面収差および正弦条件を示す収差図である。
【図４】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する非点収差を示す収差図である。
【図５】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図６】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図７】実施例１の対物レンズの入射側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図８】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する球面収差および正弦条件を表す収差図である。
【図９】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する非点収差を表す収差図である。
【図１０】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図１１】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図１２】実施例１の対物レンズの射出側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図１３】実施例１の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図１４】本発明の実施例２の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図１５】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する球面収差および正弦条件を示す収差図である。
【図１６】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する非点収差を示す収差図である。
【図１７】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図１８】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図１９】実施例２の対物レンズの入射側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図２０】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する球面収差および正弦条件を表す収差図である。
【図２１】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する非点収差を表す収差図である。
【図２２】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する横収差を表す収差図である。
【図２３】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する波面収差を表す収差図である。
【図２４】実施例２の対物レンズの射出側からの光束に対する画角と波面収差のＲＭＳ値との関係を表すグラフである。
【図２５】実施例２の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図２６】実施例３の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図２７】実施例３の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図２８】実施例３の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図２９】実施例３の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図３０】実施例３の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図３１】実施例３の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図３２】実施例３の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図３３】実施例３の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図３４】実施例４の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図３５】実施例４の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図３６】実施例４の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図３７】実施例４の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図３８】実施例４の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図３９】実施例４の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図４０】実施例４の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図４１】実施例４の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【図４２】実施例５の対物光学系のレンズ配置を表す図である。
【図４３】実施例５の対物レンズの面形状を特定するための（２）式と（３）式に関するグラフである。
【図４４】実施例５の対物レンズの球面収差と正弦条件を表す収差図である。
【図４５】実施例５の対物レンズの非点収差を表す収差図である。
【図４６】実施例５の対物レンズの横収差を表す収差図である。
【図４７】実施例５の対物レンズの波面収差を表す収差図である。
【図４８】実施例５の対物レンズの画角と波面収差の関係を表すグラフである。
【図４９】実施例５の対物レンズのｆｓｉｎＷ特性を表すグラフである。
【符号の説明】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ 対物レンズ
１０、２０、３０、４０、５０ 対物光学系
Claims (5)
- ホログラフィを利用して情報を記録再生する光情報記録再生装置において、入射側瞳面が前側焦点位置と一致し、結像点が後側焦点位置に一致し、該前側焦点位置に配置された像を該後側焦点位置に形成するフーリエ変換機能を有しており、入射される平行光束を光情報記録媒体の記録面近傍に集光させることにより該情報の記録再生を行う対物レンズであって、
前記平行光束が入射する入射端面と該入射端面の逆に位置する射出端面とが少なくともその有効径内において対称かつ同一形状の光軸周りに回転対称な非球面であってかつ正の屈折力を持つ単レンズであり、
前記非球面は、前記光軸からの高さがｈとなるレンズ面上の一点における、該レンズ面に該光軸上で接する接平面からの距離をＦ（ｈ）、同レンズ面の該光軸上での曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、４次以上１０次以下の各偶数次の非球面定数をａ４，ａ６，ａ８，ａ１０とすると、以下の（１）式、
Ｆ（ｈ）＝（ｈ ２ ／ｒ）／（１＋（１−（１＋ｋ）ｈ ２ ／ｒ ２ ） １／２ ）＋ａ４ｈ ４ ＋ａ６ｈ ６ ＋ａ８ｈ ８ ＋ａ１０ｈ １０ …（１）
によって表され、
前記（１）式のｈによる一次微分関数ｄＦ（ｈ）／ｄｈは、以下の（２）式
−０．３５≦ｄＦ（ｈ）／ｄｈ≦＋０．３５ …（２）
を、前記（１）式のｈによる二次微分関数ｄ ２ Ｆ（ｈ）／ｄ ２ ｈは、以下の（３）式、
＋０．３≦ｄ ２ Ｆ（ｈ）／ｄ ２ ｈ≦＋１．３ …（３）
を、それぞれ同時に満たすことを特徴とする対物レンズ。 - 請求項１に記載の対物レンズは、
さらに以下の（４）式、
０．９≦ｒ／ｔｃ≦１．５ …（４）
但し、ｔｃは、前記対物レンズの中心厚を表す。
を満たすことを特徴とする対物レンズ。 - 請求項１または請求項２のいずれかに記載の対物レンズにおいて、
像高ｙは、焦点距離をｆ、画角をＷとすると、以下の（５）式
ｙ＝ｆｓｉｎＷ …（５）
によって求められることを特徴とする対物レンズ。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の対物レンズは、
前記入射端面と前記射出端面のいずれに入射する光束に対しても、最大画角内の全域においてマレシャルの評価基準値以下の性能を有することを特徴とする対物レンズ。 - 請求項４に記載の対物レンズにおいて、
前記最大画角は半画角で３°以上であることを特徴とする対物レンズ。
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