JPH04107516A - 光ディスク用レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光源からの光束をコリメーターレンズを介
さないで光ディスク面に集光させる、いわゆる有限仕様
の光ディスク用レンズに関する。

［従来技術］ 光ディスク用光学系において、光源から光束をコリメー
ターレンズを介さずに直接ディスク面に単レンズで集光
させるシステムは、コリメーターレンズが不要なため （１）その構成が単純化される （２）コストダウンが図れる 等の利点を有する。

そこでこのような有限仕様の光ディスク用光学系に用い
る単レンズとして 特開昭６０−１２６６１６号公報 特開昭６１−　５６３１４号公報 特開昭６１−１１８７０８号公報 特開昭６１−１７．７４０９号公報 特開昭６１−２４８０１４号公報 特開昭６１−２５２５１８号公報 特開昭６１−２６１７１１号公報 特開昭６２−　１０６１３号公報 特開昭６４−　２５１１３号公報 特開昭６４−　３２２ｉ４号公報 等が知られている。

［発明が解決しようとする課題〕 特開昭６４−３２２ｉ４号公報において、（１）特開昭
６０−１２６６１６号公報、特開昭６１−１７７４０９
号公報は、光源側の一面のみの非球面化であり軸外にお
ける光学性能が充分とは言い難い。

（２）特開昭６１−５６３１４３号公報、特開昭６１−
１１８７０８号公報、特開昭６１−２４８０１４号公報
、特開昭６１−２５２５１８号公報、特開昭６１−２６
１７１１号公報、特開昭６２−１０６１３号公報につい
ては、両面非球面を用いているものの、その非球面形状
として二次曲面からの補正項に光軸からの高さの１０乗
に比例する項まで使用していて加工が困難になる欠点を
有する。

などが指摘されている。

また特開昭６４−２５１１３号公報記載のレンズについ
ても、１８次までの非球面係数を使用した設計であり加
工上の問題がある。

特開昭６４−３２２ｉ４号公報においては高次非球面を
用いることによる加工上の困難さを解消すべく、 Ｃｌｆ＜０．９ Ｃ：基準回転２次曲面の曲率 ｆ：焦点距離 なる条件で非球面係数として８次までを用いるレンズが
提案されている。しかし有限仕様のレンズにおいては結
像倍率、物像間距離（光源とディスク面との距離）、作
動距離等の諸条件を満たすためにレンズ面の曲率につい
てはほとんど設計の自由度をもたない。

［発明の解決しようとする課題］ この発明は、非球面形状として８次以上の高次非球面係
数を用いない有限仕様光ディスク用の単レンズを提供す
ることにある。

［課題を解決する為の手段］ 本発明の光ディスク用レンズの特徴は、両凸単レンズで
あり、両面共に非球面で構成され。

該非球面形状について ｈ　：光軸からの高さ ｚＪ　：第３面（Ｊは１または２）の光軸がらの高さｈ
における非球面上の点の非 球面頂点の接平面からの光軸方向の距 離 ＣＪ　：第３面の非球面頂点曲率 ＫＪ：第３面の円錐係数 Ａ２ｉ．Ｊ：第３面の２ｉ次（ｉは１以上の整数）の非
球面係数 とするとき、第３面の非球面形状が 十Ａ４．　Ｊｈ’＋Ａａ、　、＋ｈ’ で表わさ、更には、 １．９ＸＡ２，１　　　≦Ａ２　□ ≦２．１　　ｘ　Ａ　ｚ　　ｌ を満足し、またｆを該レンズの焦点距離とするとき −１．２　≦０１　Ｋよ・ｆ　≦−１，１（３）５．０
　　≦０２　Ｋ２　ｆ　≦７．０　　　　　　　　　　
　（４）を満足するところにある。

なお、本明細書において、距離、高さなどの長さで表わ
される数値の羊位はすべてｍｍである。

［作用］ 条件（１）は、当該非球面における非球面係数が光軸か
らの高さｈの６乗までの項しか含まないことを表わして
おり、このことにより加工上の困難さを軽減できる。

一般にＮＡが０．４５あるいはそれ以上と大きいときに
は、球面収差およびコマ収差を良好に補正する為に６次
までの非球面係数ではなく８次以上の非球面係数を用い
ることが行なわれるが、本発明は６次の非球面係数まで
しか用いないこととしたため各収差の補正は条件（２）
　、　（３）　、　（４）により行なう。

条件（２）は、レンズの第１面と第２面の２次の非球面
係数に関する条件である。レンズ第２面の２次非球面係
数を第１面２次非球面係数の２倍にすることにより、高
次特に８次以上の非球面係数を用いることなく、軸上及
び軸外の収差を良好に補正できる。

条件（３）及び（４）は、レンズ面の曲率と円錐係数に
関する条件である。結像倍率、物像間距離、作動距離等
の仕様を満たす焦点距離ｆ及びＣ，、Ｃ２が定められた
後、第１面の円錐係数に１を条件（３）で、第２面の円
錐係数に２を条件（４）で与えることにより、８次以上
の非球面係数を用いることな（軸上及び軸外の収差を小
さ（できる。

［実施例］ 本発明のレンズの実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明レンズの仕様状態を示す図で、０は物点
即ち光源、Ｌは本発明レンズ、■は像面即ちディスクの
ピット面を示す。Ｇ１は有限仕様において光源とレンズ
の間に用いられるハーフミラ−又はビームスプリッタ−
と光源のカバーグラスとを合わせた厚みに光学的に等価
な平行平面板であり、Ｇ２はディスクの保護層に相当す
る平行平面板である。また、幾何学的寸法として、ＯＩ
は物像間距離、ＷＤは作動距離、ｄは本発明レンズの中
心厚、ｔｌはＧ１の厚み、ｔ２はＧ２の厚みである。

レンズＬの形状は ｈ　：光軸からの高さ ｚＪ　：第５面（Ｊは１または２）の光軸からの高さｈ
における非球面上の点の非 球面頂点の接平面からの光軸方向の距 離 Ｃ１：第５面の非球面頂点曲率 ＫＪ：第５面の円錐係数 Ａ　２ｉ．　Ｊ　：第５面の２ｉ次（ｉは１以上の整数
）の非球面係数 とするとき、第５面の非球面形状が ｃ、ｈ” ＋Ａ４．　Ｊｈ’　＋Ａ６　、＋ｈ’ で表わされる。

以下の第１表から第８表に第１実施例から第８実施例ま
でを示す。

夏±１　第１実施例 結像倍率＝−１１５，５ Ｎ　Ａ　＝　０．４５ 焦点距離＝３．８６２ １　／　Ｃ、＝　２．５７６８ １　／Ｃ２＝−４，２８０９ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４８６
ｔ、＝１．３　　　Ｇｌの屈折率ｎ　、　＝　１’、５
１０７２ｔａ＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｒｌｚ＝１．
５５ＷＤ＝２．３２０　０Ｉ＝３１．１８０Ｋ　、　＝
−０，７８０５８３Ｋ　２＝−６，９１０８５７Ａ、、
、　＝　１．７９２４７４　Ｘｌ０−”Ａ　２．　ａ　
＝　３．６４３７２３　Ｘ　１０−”Ａ　４　１　　＝
−３，６７９５１９ｘ　１０−’Ａ　４　２　　＝　　
１．１８４６４７　　Ｘ　１Ｏ−３Ａ６１　＝−１，６
５２７３２ｘｌＯ−５Ａ６　□　＝へ５．７３９２６０
　　Ｘ　１Ｏ−５Ａ２　□　／Ａ２ｉ、　　＝２．０３
３Ｃ，Ｋ、　　ｆ＝−１，１６９Ｃ，２Ｋ２・ｆ　＝−
６，２３１１又ヱ　第２実施例 結像倍率＝−１７５，５ ＮＡ＝０．４５ 焦点距離：　３．８６１ １　／　Ｃ、＝２．５９６６６ １　／　Ｃ２＝　−４，３５１５３ ｄ＝３．０００’　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４９
１ｔ、＝１．３　　　Ｇｌの屈折率ｎ　、　＝　１．５
１０．７２ｔ２＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎｚ＝：Ｌ
５５Ｗ　Ｄ　＝　２．３２０’　　ＯＩ　＝＝　３１．
１８０Ｋ　　＝−０，７８２３６９Ｋ２＝−６，９５１
３７１Ａ２．＝１．７８５６５２　ｘｌＯ＝３Ａ２２＝
　３．６２９７４８　Ｘｌ０−３Ａ４．　＝−３ｙ６１
６Ｂ３０　ｘｌＯ−’Ａ　４２　　＝　　１．２３０８
０１　　ｘ　１Ｏ−３Ａ　６　、　　＝−１，４１０１
０２ｘ　１０−５八〇　□　＝−６，１２２４８４ｘ　
１Ｏ−３Ａ　２　２　／　Ａ　２　　、　＝　２．０３
２Ｃ，Ｋ　、　　ｆ　＝−１，１６３Ｃ２Ｋ２　　ｆ　
＝　　６．１６６第３表　第３実施例 結像倍率＝−１１５，５ ＮＡ＝０．４５ 焦点距離＝　３．８６０ １　／　Ｃ＋’　＝＝　２．６１２４５５１　／　Ｃ２
＝　４．４０８６５７ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４９５
ｔ、＝１．３　　　Ｇｌの屈折率ｎ　＋　＝　１．５１
０７２ｔｚ＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎ２＝１．５５
ＷＤ＝２．３２０　　’　ＯＩ　＝３１．１８０に、−
＝−０，７７３４７２Ｋ２＝−７，，１９９７６７Ａ　
２ｉ’　＝　１．７８７３２３　Ｘ　１０−”Ａ　Ｇ２
”　３．６３３２８４　Ｘ　１Ｏ−３Ａ４．、　＝＝３
．−６４４７１６　ｘｌＯ”Ａ、２＝　　１．２ｉ４０
７９　Ｘｌ０−３Ａ　ａ、、　　＝−１，４６８８５６
Ｘ　１Ｏ−５Ａ　６．２　　＝−５，９２８２０９Ｘ　
１Ｏ−５Ａ２　□　／Ａ２ｉ、　　＝２．０３３Ｃ、に
、・ｆ　＝−１，１４３Ｃ２・Ｋ２・ｆ　＝　６．３０
４第４表　第４実施例 結像倍率＝−１１５，５ Ｎ　Ａ　＝　０．４５ 焦点距離＝　３．８５４ １　／　Ｃ、＝　２．７０５９１２ １　／　Ｃ２＝　　４．７６３５８４ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率−ｎ　＝　１．５１９
ｔ、＝１．３　　　Ｇｌの屈折率ｎ　＋　＝　１．５１
０７２ｔ２＝＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎ２＝１．５
５ＷＤ＝２．３２ｉ　０Ｉ＝３１．１８１に、　＝−０
，７９，０４１５’　　　Ｋ２＝−’７．２０３３３９
Ａ２．．　＝　　１．７４２９２５　Ｘｌ０−３Ａ２□
＝　３，５４３８２３　ｘ　１０−”Ａ　、、　、　＝
−３，８５５４３５Ｘ　１０−’　。

Ａ４□＝　　１．１８７３９３　ｘ　１Ｏ−３Ａ　ｓ、
　、　＝　−１，４９９５８３Ｘ　１Ｏ−５Ａ６　□　
＝−，６，１０７２，９７ｘ　１Ｏ−５Ａ２　□　／Ａ
２ｉ、　　＝２．０３３Ｃ１・Ｋ１・ｆ＝−，１，１２
，８Ｃ２Ｋ２　ｆ　＝　　５．８３７第５表　第５実施
例 結像倍率＝＝　−１７５，０ ＮＡ＝０．４５ 焦点距離＝３．３０９ １　／　Ｃ、＝　２．３４４２２５ １　／　Ｃ２：＝　−３，１９１３６１ｄ＝３．００Ｏ
Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４８６ｔ１＝１．２５．　　
”　Ｇ　１の屈折率ｎ　＋　＝　１．５１０７２ｔ　２
＝１．２ｉ、　　、　　Ｇ　２の屈折率ｎｚ＝１．５５
Ｗ　Ｄ　＝＝　１．９５０　、　Ｏ■＝　２５．２ＬＯ
Ｋ、　＝−０，８２２４００Ｋ２＝−５，２８１３７５
Ａ　２　、　＝　１．’０００７１６　ｘ　１Ｏ−２Ａ
２□＝　１．９１３１９２：？×１０−”Ａ４＋　＝　
５．７（１０２６８Ｘ１０７’Ａ４２＝　１．５８１１
９６　ｘｌ’０−３Ａａ　、　＝　’２．９０５２４１
　ｘｌＯ−５Ａ６゜＝−１，２５２８３０Ｘ　１０−’
Ａ　２．２　　／　Ａ　２　１　　＝　１．９８１Ｃ１
・Ｋ　１・ｆ　　＝−１，１５８Ｃ２・Ｋ２・ｆ　＝　
　５．４６１夏旦Ｌ　第６実施例 結像倍率＝−１１５，Ｏ Ｎ　Ａ　＝　０．４５ 焦点距離＝　３．３０７ １　／　Ｃ、＝　２．３６２５７４ １　／　Ｃ２ニー　３．２３９２８４ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４９１
ｔ、＝１．２５　　　Ｇｌの屈折率ｎ　、　＝　１．５
１０７２ｔａ＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎ、＝１．５
５Ｗ　Ｄ　＝　１．９５０　０　Ｉ　＝　２５．２ｉ０
Ｋｌ　＝−０，８２８０５６Ｋ２＝−５，２８１９７６
Ａ２　、　＝　１．０００７１６　ｘｌＯ−２Ａ２゜＝
　１．９８１９２２　ｘｌＯ−２Ａ４．　＝　５．７０
０２６８　ｘｌＯ−５Ａ４□＝　１．５８１１９６　ｘ
ｌＯ−３ＡＳ　ｌ　＝　２．９０５２４１　Ｘｌ０−５
Ａ　ａ　２　＝−１，２５２８３０Ｘ　１０−’Ａ　２
２／　Ａ　２＋　＝　１．９８１Ｃ＋に＋’ｆ＝−１，
１５７ｃ２に２ｆ：　　５．３８１第７表　第７実施例 結像倍率＝−１１５，０ ＮＡ＝０．４５ 焦点距離＝３．３０６ ］、　／　Ｃ、＝　２．３７７１８９ １　／　Ｃ２＝　−３，２７７９４４ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．４９５
ｔ、＝１．２５　　　Ｇｌの屈折率ｎ　＋　＝　１．５
１０７２ｔ２＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎ２＝１．５
５Ｗ　Ｄ　＝　１．９５０　０　Ｉ　＝　２５．２ｉ０
に、　＝−０，８１５０３４Ｋ２＝−５，６４０９６３
Ａ２ｉ、、＝　　１．０００７２９　ｘｌＯ−２Ａ　２
．２＝　１．９９５４５１　ｘ　１Ｏ−２Ａ４．、　＝
　２．４４５２２３　ｘｌＯ−’Ａ　４．２＝　１．７
３４４９９　ｘ　１Ｏ−３Ａ　６．　、　＝　４．０２
５９４８　ｘ　１０””Ａ　ｓ、　２．　＝　−１，３
９０７８９Ｘ　１Ｏ−５Ａ２□／Ａ２ｉ、　＝１．９８
１ ＣＩＫｌ−ｆ＝−１，１３１Ｃ２に２ｆ＝　５．６７９
寒旦１　第８実施例 結像倍率＝−１１５，０ ＮＡ＝０．４５ 焦点距離＝３．３００ １　／　Ｃ、＝　２．４６３７１０ １　／　Ｃ２＝−３，５１６１００ ｄ＝３．０００　　　Ｌの屈折率　ｎ　＝　１．５１９
ｔ、＝１．２５　　　Ｇｌの屈折率ｎ　＋　＝　１．５
１０７２ｔ２＝１．２　　　Ｇ２の屈折率ｎ２＝１．５
５ＷＤ＝１．９５１　０Ｉ＝２５．２ｉ１に、　＝−０
，８４５４１０Ｋ２　＝−５，１）４３３３４Ａ２ｉ、
　＝　９．９７３６３９　ｘｌＯ−３Ａ２．２　＝　１
．９７６８３６　ｘｌＯ−２Ａ４．、　＝　２．４４５
３３４　ｘｌＯ−’Ａ　４．２　＝　１．７３４４９９
　Ｘ　１Ｏ−３ＡＳ、、　＝　４．０２５９４８　Ｘｌ
０−５Ａ６．２　＝−１，３９０７８９ｘｌＯ−’Ａ　
２．２　／　Ａ　２．１　＝　１．９８２Ｃ，−に、−
ｆ＝−１，１３２Ｃ，・Ｋ２−ｆ＝　　５．２９７第２
．４，６，８，１０，１２，１４．１６図に順に示す。

また、各実施例の平行偏心に対する軸上の波面収差の変
化を第３．５，７，９，１１，１３，１５．１７図まで
に示す。

第１表から第８表及び第２図から第１７図で明らかなよ
うに、８次以上の高次非球面係数を用いることなく、軸
外像高０．１５ｍｍまでの範囲において波面収差ＲＭＳ
値が０．０７え（え＝　７１１１０ｎｍ）以下と良好に
収差補正がされ、また平行偏心に対する感度は、偏心量
１０μｍに対して波面収差ＲＭＳ値０．０１λのレンズ
の設計ができた。

［発明の効果］ 本発明によるレンズは、以上説明したように、８次以上
の非球面係数を使わなくとも充分有限系としての仕様を
満たし、その加工上の誤差の影響を少なくできるという
効果を奏する。

また、設計手順としては、結像倍率、物像間距離、作動
距離等の仕様を満たす焦点距離ｆ及びＣ，、Ｃ２を決定
し、次に条件（２）　、　（３）　、　（４）により円
錐係数に、、に２及び二次の非球面係だめのＣ，、Ｃ２
の制限はない。従って効率よく設計できるといつ効果も
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レンズの使用状態を示す断面図である。 第２図及び第３図は実施例１の波面収差及び平行偏心の
感度を示す図であり、第４図及び第５図は実施例２０波
面収差及び平行偏心の感度を示す図であり、第６図及び
第７図は実施例３の波面収差及び平行偏心の感度を示す
図であり、第８図及び第９図は実施例４の波面収差及び
平行偏心の感度を示す図であり、第１０図及び第１１図
は実施例５の波面収差及び平行偏心の感度を示す図であ
り、第１２図及び第１３図は実施例６０波面収差及び平
行偏心の感度を示す図であり、第１４図及び第１５図は
実施例７の波面収差及び平行偏心の感度を示す図であり
、第１６図及び第１７図は実施例８０彼面収差及び平行
偏心の感度を示す図である。 なお、波面収差を示す図は横軸に像高、縦軸に波面収差
ＲＬ１Ｓ値をとっており、平行偏心の感度を示す図は横
軸が偏心量、縦軸が軸上の波面収差ＲＭ　Ｓ値である。 扇　１）２ Ｈｆ３ しｑ ！Ｍ、ｓ し１ ＰＭ力 しり 第 図 Ｍｓ 八） ＲＭδ （ス） 猶 ン ス メーノ４ｆろ ２す ＭＢ 外） 珀 １辺 ｆ？Ｍ８ 内 ＭＢ 込） 狛 Ｉ 図 ＲｌＡＳ 六） ２Ｍ８ 囚 ＭＳ レリ １？Ｍδ ジり 乗 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源との間に、平行平面板またはビームスプリッ
   ターを介して用いられる光ディスク用レンズにおいて、
   両凸単レンズであり、両面共に非球面で構成され、該非
   球面形状について ｈ：光軸からの高さ Ｚ＿Ｊ：第Ｊ面（Ｊは１または２）の光軸からの高さｈ
   における非球面上の点の非 球面頂点の接平面からの光軸方向の距 離 Ｃ＿Ｊ：第Ｊ面の非球面頂点曲率 Ｋ＿Ｊ：第Ｊ面の円錐係数 Ａ＿２＿ｉ＿、＿Ｊ：第Ｊ面の２ｉ次（ｉは１以上の整
   数）の非球面係数 とするとき、第Ｊ面の非球面形状が Ｚ＿Ｊ：＝Ｃ＿Ｊｈ＾２／１＋√（１−（１Ｋ＿Ｊ）Ｃ
   ＿Ｊ＾２）＋Ａ＿２、＿Ｊｈ＾２＋Ａ＿４＿、＿Ｊｈ＾
   ４＋Ａ＿６＿、＿Ｊｈ＾６で表わされることを特徴とす
   る光ディスク用レンズ。
2. （２）１．９×Ａ＿２＿、＿１≦Ａ＿２＿、＿２≦２．
   １×Ａ＿２＿、＿１を満足することを特徴とする請求項
   １記載の光ディスク用レンズ。
3. （３）該単レンズの焦点距離をｆとするとき−１．２≦
   Ｃ＿１・Ｋ＿１・ｆ≦−１．１ を満足することを特徴とする請求項１記載の光ディスク
   用レンズ。
4. （４）該単レンズの焦点距離をｆとするとき５．０≦Ｃ
   ＿２・Ｋ＿２・ｆ≦７．０ を満足することを特徴とする請求項１記載の光ディスク
   用レンズ。