JPH0428282B2 - - Google Patents

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JPH0428282B2
JPH0428282B2 JP59177589A JP17758984A JPH0428282B2 JP H0428282 B2 JPH0428282 B2 JP H0428282B2 JP 59177589 A JP59177589 A JP 59177589A JP 17758984 A JP17758984 A JP 17758984A JP H0428282 B2 JPH0428282 B2 JP H0428282B2
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JP
Japan
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light source
lens
source side
imaging magnification
image side
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JP59177589A
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JPS6156314A (ja
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Norikazu Arai
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は光デススク用対物レンズ、特に光源
と情報記録面との距離が比較的小さい場合に用い
るに適した単レンズで構成された対物レンズに関
する。 (従来技術) 光デイスク等の情報記録媒体への記録再生装置
に用いられる光学系で、近年最も一般的なもの
は、第12図に示すように、光源4を出た光をコ
リメータレンズ3で平行光にし、対物レンズ2に
よつて情報記録面1に集光させるものである。こ
の光学系では、光デイスク等の面振れに対しては
対物レンズ2を光軸方向に動かすことによつてフ
オーカシングを行なつている。 この方式は、対物レンズ2を動かしても光学系
の性能が不変であるという長所を持つている反
面、対物レンズ2とコリメータレンズ3と2つの
レンズを必要とするため光学系が高価になるとい
う問題がある。 これに対して、第13図、第14図に示すよう
にコリメータレンズを用いず、光源4からの光を
対物レンズ2で直接に情報記録面1に集光する方
式も知られている。 第13図に示すものは、フオーカシングは対物
レンズ2のみの移動で行なうが、移動によつて対
物レンズ2の開口数、性能が変化するため、あま
り結像倍率を大きくすることが出来ず、基準結像
倍率は−1/40〜−1/8程度であつた。 第14図に示すものは、光源4と対物レンズ2
を含む光学系全体のユニツト5を動かしてフオー
カシングを行なうものであり、フオーカシングの
ための開口数の変化や性能劣化がないが、ユニツ
ト5をできるだけ軽量にするために、必要な作動
距離を確保しつつ光源4と情報記録面1との距離
を小さくすることが重要となる。このため結像倍
率は−1/6〜−1/2と、第13図に示す光学系と比
較して大きくとる必要がある。 これらの光学系でコストダウンを計るには、第
12図に示すものでは対物レンズ2、コリメータ
レンズ3のそれぞれを単レンズで構成することに
よつて限界にきている。 第13図、第14図の光学系において、対物レ
ンズ2が2枚構成になると、レンズの組込み、調
整に工数がかかり、かえつて第12図示の光学系
の方が低コストとなるので、単レンズで構成しな
ければならない。 このようなレンズとしては、特開昭50−156945
号、特開昭58−17409号等が知られているが、結
像倍率が−1/20と小さく、必要な作動距離を確保
するには焦点距離を長くしなければならない。こ
のため、光源と情報記録面との距離が長くなるの
で第14図に示す光学系用の対物レンズとしては
使用不可能である。第13図に示す光学系用の対
物レンズとして用いるにしても、光学系全体を小
型化するためには光源と対物レンズとの間にミラ
ーやプリズムを配置して光路を折り曲げなければ
ならず、逆に光学系のコストアツプを招くという
問題があつた。 (発明の目的) この発明は第13図、第14図のような光学系
の対物レンズといて用いるに適した結像倍率の大
きい対物レンズを単レンズとして実現しようとす
るものである。 (発明の構成) この発明において、対物レンズの構成を、 光源側に凸面を向けた正の単レンズであり、光
源側及び像側の両方の面が非球面とされ、 0.08≦―m|<| ……(1) 0.75<12/a(m)<1.5 ……(3) 1=(n−1)3Δ1/(NA)4 2=(n−1)3Δ2/(NA)4 ただし m:結像倍率 :レンズの焦点距離 n:レンズの屈折率 r1:光源側の面の頂点曲率半径 r2:像側の面の頂点曲率半径 NA:像側の開口数 Δ1:光源側の面の有効径最周辺(上記NAの周縁
光線が入射する光源側の面上の位置)における
非球面と頂点曲率半径r1を有する基準球面との
光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど該非球
面が光源側へ変位している場合を正とする。 Δ2:像側の面の有効径最周辺における非球面と
頂点曲率半径r2を有する基準球面との光軸方向
の差で、光軸から遠ざかる程該非球面が光源側
へ変位している場合を正とする。 a(m):結像倍率mの関数でありa(m)=2.5|
m|2+0.11で表わされる。 の各条件を満足するものとしている。 更には、 −4<12<−0.4 ……(4) の条件を満足することが望ましい。 (作用) 条件(1)はこの発明の対物レンズが使用される結
像倍率の範囲を示す。上限をこえると光源側の開
口数が像側の開口数より大となり、周縁光線の光
源側の面への入射角が大となり、球面収差の補正
が困難となる。下限をこえると、必要な作動距離
を確保するには焦点距離を長くしなければなら
ず、光学系をコンパクトに構成することが不可能
となる。 上記の作用を達成するため、特に以下の範囲が
望ましい。 0.12≦|m|≦0.6 条件(2)は光源側の面の頂点曲率半径r1に関す
る。この発明のレンズでは、両面を非球面として
いるので、球面収差、正弦条件を良好に補正する
ことは可能である。しかし、r1を最適に選ぶこと
でできるだけ球面収差、コマ収差の発生を少なく
し、小さい非球面量でしかも単純な非球面形状で
補正が可能となる。すなわち、結像倍率の零のと
きはレンズの屈折率が比較的小さい場合は強い曲
率を持つた面を光源側に向けた両凸レンズであ
り、屈折率が高いときは同様の凸メニスカスレン
ズであることはよく知られている。一方、結像倍
率が−1のときは対称な両凸レンズとなる。条件
(2)は結像倍率が大きくなる程光源側の面の頂点曲
率半径r1の最適値がゆるくなるという上述の関係
を示している。上限をこえて大となると正弦条件
がオーバーとなり、下限をこえて小となると正弦
条件がアンダーとなり、何れの場合も、正弦条件
を良好に保つて球面収差を補正するには非球面形
状が複雑になる。 条件(3)は球面収差を良好に補正するための非球
面量に関する条件である。収差論から明らかなよ
うに、3次の球面収差は波面収差で考えると開口
の4乗に比例する。このため非球面量は開口数の
4乗で正規化する必要がある。また、レンズの屈
折率が高い程、球面収差補正のための非球面量は
小さくてすむ。実際には、非球面量は結像倍率を
一定とすると、光源側の面と像側の面の周縁光線
に対する非球面量Δ1,Δ2を1/(n−1)3
(NA)4,で正規化した量を12とすれば、
Δ1が正で大なほど、2が負で小なほど球面収差
をオーバーにする効果が大となるので、球面収差
を補正するには12はある範囲内にあること
が必要である。 次に倍率を変化させた場合、結像倍率の変化が
波面収差に及ぼす影響は、像側の開口数を一定と
すると光源側の開口数の自乗に比例する。このた
め、補正すべき球面収差量は結像倍率が零のとき
の補正すべき球面収差量と結像倍率の自乗に比例
した量の和と考えることが出来る。従つて、結像
倍率の変化を考慮して定数項と結像倍率の自乗に
比例する項の和からなる関数a(m)を導入する
12/a(m)がある範囲にある必要がある。 条件(3)はこの範囲を規定するもので、上限をこ
えると球面収差が補正過剰となり、下限をこえる
と球面収差が補正不足となる。 条件(4)は正弦条件の補正に関し、この範囲を満
足しないと正弦条件の凹凸が大となり、これを無
理に補正しようとすると非球面形状が複雑化す
る。 (実施例) 以下この発明の対物レンズの実施例を示す。表
中の記号は前述の他、 d:レンズの軸上厚 ν:d線におけるアツベ数 dc:像側に挿入されているカバーガラスの軸上
厚(780nm光に対する屈折率は1.55) wD:作動距離 光源側、像側の面の非球面形状は、面の頂点を
原点とし、光軸方向をX軸とした直交座標系にお
いて、Kを円錐定数、Aiを非球面係数、Piを非
球面のべき数とするとき φ=√2+〓 C=1/r で表わされる。 H1,H2はそれぞれ光源側の面、像側の面にお
ける周縁光線の高さである。 非球面量Δ1,Δ2は、非球面形状を上記のよう
に表わした場合には、 Δj=XAS,j−XAS,j(j=1,2) 但し Cj=1/rj Kj:j面の円錐定数 Αi(j):j面の非球面係数 Pi(j):j面の非球面のべき数 である。
【表】
【表】
【表】 非球面係数〓べき数
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 (発明の効果) この発明の対物レンズは、第2図ないし第11
図に示すように、結像倍率が従来のものに比較し
て大きいにも拘らず、単玉レンズで良好な収差補
正がなされている。 このため、光デイスク用光学系を最も簡単な形
式とすることが可能となり大幅なコストダウンが
可能になつた。さらに、レンズの構成材料に制限
がないため、プラスチツクの射出成形技術等によ
り更にコストダウンと軽量化が可能になる。 光デイスク用光学系においては、対物レンズの
光源側に偏光ビームスブリツタ等の光学素子を配
置することが多いが、上記実施例の若干の設計変
更によつて対応が可能である。 上記説明は、使用の態様を想定して結像倍率の
範囲に関する制限をおいたが、結像倍率がこの範
囲をこえて小となり、零となつたとしても他の条
件の作用は変らず、この条件を満足することによ
つて性能の良好なレンズを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の対物レンズのカバーガラス
を含む断面図、第2図、第3図、第4図、第5
図、第6図、第7図、第8図、第9図、第10
図、第11図はそれぞれ第1ないし第10実施例の
収差曲線図、第12図、第13図、第14図はこ
の発明の対物レンズを用いる光学系の光学配置図
である。 1……光情報記録面、2……対物レンズ、3…
…コリメータレンズ、4……光源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光源側に凸面を向けた正の単レンズであり、
    光源側及び像側の両方の面が非球面とされ、 0.08≦|m|<1 0.75<12/a(m)<1.5 1=(n−1)3Δ1/(NA)4 2=(n−1)3Δ2/(NA)4 ただし m:結像倍率 :レンズの焦点距離 n:レンズの屈折率 r1:光源側の面の頂点曲率半径 r2:像側の面の頂点曲率半径 NA:像側の開口数 Δ1:光源側の面の有効径最周辺(上記NAの周縁
    光線が入射する光源側の面上の位置)における
    非球面と頂点曲率半径r1を有する基準球面との
    光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど該非球
    面が光源側へ変位している場合を正とする。 Δ2:像側の面の有効径最周辺における非球面と
    頂点曲率半径r2を有する基準球面との光軸方向
    の差で、光軸から遠ざかるほど該非球面が光源
    側へ変位している場合を正とする。 a(m):結像倍率mの関数であり、a(m)=2.5
    |m|2+0.11で表される。 の各条件を満足することを特徴とする光情報記録
    媒体の記録再生用対物レンズ。
JP17758984A 1984-08-28 1984-08-28 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ Granted JPS6156314A (ja)

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JPS6156314A JPS6156314A (ja) 1986-03-22
JPH0428282B2 true JPH0428282B2 (ja) 1992-05-14

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