JP4803410B2 - 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成し、
前記回折構造によって、温度収差を補正し、
次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
500≧λ 0 ≧350 (15)
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)
0.8<d/f<1.8 (14)
但し、
NA:前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数
f(mm):前記対物レンズの焦点距離
λ 0 :前記対物レンズの設計基準波長(nm)
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の光学面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
m:前記対物レンズの結像倍率
d:前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さ(mm)
又、(15)式を満たすと、例えば青紫色半導体レーザのように短波長の光源を備えた光ピックアップ装置に用いることができる。
更に、(16)式は、球面収差を良好に補正するための光源側の光学面と光情報記録媒体側の光学面のサグ量に関する条件式である。上述のように定義されるX1が正でその絶対値が小さい程、又X2が負でその絶対値が小さい程マージナル光線の球面収差を補正過剰にする効果が大きくなり、X1が正でその絶対値が大きい程、X2が負でその絶対値が大きい程マージナル光線の球面収差を補正不足にする効果が大きくなるので、球面収差を補正するためには、(X1−X2)はある範囲内にあることが必要である。以上より、(16)式を満たすのが好ましく、下限以上でマージナル光線の球面収差が補正過剰になり過ぎず、上限以下でマージナル光線の球面収差が補正不足になり過ぎない。特に、設計基準波長λ 0 における結像倍率がゼロである無限型の対物レンズである場合には、次の(16’)式を満たすのがより好ましく、
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.55 (16’)
更に、光源から出射された発散光束を情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズである場合には、次の(16”)式を満たすのがより好ましい。
0.48≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16”)
加えて、(14)式は、焦点距離が(8)式及び(13A)式を満たすような小径の高NA対物レンズにおいて、良好な像高特性、十分な製造公差、及び十分な作動距離を確保するための条件であり、d/fの値が(14)式の下限より大きいと、像高特性を波面収差で評価したときの3次非点収差成分が大きくなりすぎず、5次以上の高次コマ収差成分が大きくなりすぎないという利点がある。一方、その上限未満であると、像高特性を波面収差で評価したときの3次球面収差成分、5次非点収差成分、3次コマ収差成分、及び非点隔差が大きくなりすぎないという利点がある。さらに、光源側の光学面の歯車半径が小さくなりすぎないので、光学面同士の光軸ずれによるコマ収差の発生を抑制でき、十分な製造公差を確保できる。また、d/fの値が(14)式の下限より大きいと、縁厚が十分に確保され偏肉比が小さくなりすぎないので、射出成形による複屈折の発生を小さく抑えることができ、一方、d/fの値が(14)式の上限未満であると、レンズ厚さが大きくなりすぎないので、レンズを軽量とすることができ、より小型のアクチュエータでの駆動が可能になるとともに、作動距離を十分に確保することができる。
1.1>f>0.2 (13A)
請求項3に記載の対物レンズは、小型化が要求される光ピックアップ装置用の対物レンズとして好ましいものであり、例えば、携帯型光ディスクプレーヤーに搭載する光ピックアップ装置用の対物レンズとして使用することができる。無限型対物レンズと同じ明るさで、結像倍率mである有限共役型の対物レンズを得るためには、無限型対物レンズの像側開口数の(1−m)倍の明るさのレンズを設計する必要がある。対物レンズが光源から出射された発散光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光する有限共役型である場合には、mの符号は負となり、実質的な像側開口数は無限型対物レンズの像側開口数よりも大きくなる。従って、かかる有限共役型の対物レンズをプラスチック単レンズとすると、温度収差は無限型の対物レンズに比べて大きくなる。そこで、請求項4に記載の対物レンズにおいては、焦点距離の上限を(8)式よりも更に小さくして、(13A)式のように定めることで、NAが(7)式を満たすような高NAの有限共役型のプラスチック単レンズであっても、温度収差を実使用上における許容範囲内に抑えることができる。また、発散光束を集光する有限共役型の対物レンズでは、同じ焦点距離の無限型の対物レンズに比べて作動距離は長くなる。従って、請求項3に記載の対物レンズのように、焦点距離の上限を(8)式よりも更に小さくした場合でも作動距離の確保という観点から不利となることはない。
0.2>|m|>0.02 (13B)
結像倍率mが上述の(13B)式の下限より大きいと、上述の(13A)式を満たすような短焦点距離の対物レンズであっても十分な作動距離を確保することができる。一方、結像倍率mが(13B)式の上限より小さいと、実質的な像側開口数が大きくなりすぎないので、温度収差を実使用上における許容範囲内に抑えることが可能となる。
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成し、
前記回折構造によって、温度収差を補正し、
次式を満たすことを特徴とする。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
500≧λ 0 ≧350 (15)
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)
0.8<d/f<1.8 (14)
但し、
NA:前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数
f(mm):前記対物レンズの焦点距離
λ 0 :前記対物レンズの設計基準波長(nm)
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の光学面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
m:前記対物レンズの結像倍率
d:前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さ(mm)
本発明の作用効果は、請求項1に記載の発明の作用効果と同様である。
1.1>f>0.2 (13A)
0.2>|m|>0.02 (13B)
実施例1:0.471
実施例2:0.454
実施例3:0.490
実施例4:0.576
実施例5:0.538
実施例6:0.558
7,7’ 光ピックアップ装置
8 半導体レーザ
10 光ディスク
12 コリメートレンズ
13 1/4波長板
15 アクチュエータ
16 シリンドリカルレンズ
17 凹レンズ
18 光検出器
19 アクチュエータ
Claims (11)
- 光源と、前記光源から出射された光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能な光ピックアップ装置に用いる対物レンズにおいて、
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成し、
前記回折構造によって、温度収差を補正し、
次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の対物レンズ。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
500≧λ 0 ≧350 (15)
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)
0.8<d/f<1.8 (14)
但し、
NA:前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数
f(mm):前記対物レンズの焦点距離
λ 0 :前記対物レンズの設計基準波長(nm)
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の光学面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
m:前記対物レンズの結像倍率
d:前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さ(mm) - 前記対物レンズは、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
- 前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
1.1>f>0.2 (13A) - 前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
0.2>|m|>0.02 (13B) - 前記対物レンズは、1つの光源から出射される光束のみに対して、情報の記録及び/又は再生を行うために用いる対物レンズであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置用の対物レンズ。
- 光源と、前記光源から出射された光束を光情報記録媒体の情報記録面に集光させるための対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記集光光学系が、前記光源からの光束を、光情報記録媒体の情報記録面に集光させることによって、情報の記録及び/又は再生を行うことが可能な光ピックアップ装置において、
前記対物レンズは、複数の輪帯から構成され、かつ、隣り合う輪帯同士が、入射光に対して光路差を生じるように形成された輪帯構造を、少なくとも1つの光学面上に有するプラスチック単レンズであって、
前記輪帯構造は、所定の入射光を回折させる機能を有する回折構造であって、回折作用と屈折作用とを合わせた作用により前記情報記録面に集光する集光波面を形成し、
前記回折構造によって、温度収差を補正し、
次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
NA≧0.8 (7)
1.3>f>0.2 (8)
500≧λ 0 ≧350 (15)
0.40≦(X1−X2)・(N−1)/(NA・f・√(1+|m|))≦0.63 (16)
0.8<d/f<1.8 (14)
但し、
NA:前記光情報記録媒体に対して情報を記録及び/または再生するのに必要な前記対物レンズの像側開口数
f(mm):前記対物レンズの焦点距離
λ 0 :前記対物レンズの設計基準波長(nm)
X1:光軸に垂直で光源側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光源側の光学面上の位置)における光源側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
X2:光軸に垂直で光情報記録媒体側の光学面の頂点に接する平面と、有効径最周辺(上記NAのマージナル光線が入射する光情報記録媒体側の光学面上の位置)における光情報記録媒体側の光学面との光軸方向の距離(mm)であり、上記接平面を基準として光情報記録媒体の方向に測る場合を正、光源の方向に測る場合を負とする。
N:前記設計基準波長λ0における前記対物レンズの屈折率
m:前記対物レンズの結像倍率
d:前記対物レンズの光軸上のレンズ厚さ(mm) - 前記対物レンズは、入射光の波長が長波長側に変化した際に、球面収差が補正不足となる方向に変化するような球面収差特性を有することを特徴とする請求項6に記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズは、前記光源から出射された発散光束を前記情報記録面上に集光する有限共役型の対物レンズであって、次式を満たすことを特徴とする請求項6又は7に記載の光ピックアップ装置。
1.1>f>0.2 (13A) - 前記対物レンズの結像倍率をmとしたとき、次式を満たすことを特徴とする請求項8に記載の光ピックアップ装置。
0.2>|m|>0.02 (13B) - 前記対物レンズは、1つの光源から出射される光束のみに対して、情報の記録及び/又は再生を行うために用いる対物レンズであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
- 請求項6乃至10のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
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