JPH05241069A - 対物レンズとそれを用いた光ヘッド - Google Patents

対物レンズとそれを用いた光ヘッド

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JPH05241069A
JPH05241069A JP4313792A JP4313792A JPH05241069A JP H05241069 A JPH05241069 A JP H05241069A JP 4313792 A JP4313792 A JP 4313792A JP 4313792 A JP4313792 A JP 4313792A JP H05241069 A JPH05241069 A JP H05241069A
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JP
Japan
Prior art keywords
aspherical
light source
apex
single lens
radius
Prior art date
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JP4313792A
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English (en)
Inventor
Michihiro Yamagata
道弘 山形
Yasuhiro Tanaka
康弘 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 450nm〜550nm帯の光源を回折限界に集光でき
る対物レンズを得る。 【構成】 対物レンズ1は両面が非球面で構成される単
レンズであり、以下の条件を満足する構成とする。
(1)0.73 < R1/f < 0.82、(2)-10.0 <R2/f
< -2.5、(3)-700 < C2 < -60、(4)1.67 < N
< 1.79、(5)450nm < λ < 550nm条件中で、R1
2は、それぞれ第1面、第2面の頂点曲率半径、fは
レンズの焦点距離、C2は第2面の非球面の円錐定数、
Nはレンズのガラス材料の屈折率、λは光源の波長であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置の光ピ
ックアップに用い、単レンズで構成される対物レンズと
それを用いた光ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ディスク装置の光ピックアップには、
レーザー等から発生した光を光ディスクの記録面に集光
するために対物レンズが備えられている。この種の対物
レンズには、回折限界の集光性能を有することと、高速
の自動焦点及びトラッキング制御に追従できるように小
型軽量であることが要求される。このような要求を満足
するために、両面及び片面非球面のレンズを用いること
が提案されており、例えば、光ディスクメモリ用の対物
レンズとして、特開昭57−76512号、特開昭59−23313
号、特開昭64−21410号、特開平1−214811号などが提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
の記録密度を現状よりもさらに高密度にしたいという要
望がある。高密度記録は光ディスクの記録ピットを小さ
くすることによって実現できるが、そのような記録ピッ
トの信号を読み出すためには、従来よりも小さなスポッ
ト径に光を集光しなければならない。レンズによって集
光される光スポット径は、光源の波長をλ、対物レンズ
の開口数をNA、kを比例定数とするとき、一般にkλ
/NAによって決まる。つまり、従来よりも小さなスポ
ット径に集光することは、NAを大きくするか、光源の
波長を短くすることによって実現できる。しかし、NA
を大きくすると焦点深度が浅くなるため、焦点の制御が
むずかしくなる上に、ディスクのそりに対する許容度も
小さくなる。
【0004】また、一方ではいわゆる超解像現象のよう
に光の回折現象を用いて回折限界以下のスポット径を得
る方法を用いて、スポット径を小さくする技術も提案さ
れているが、光学系の組み立てが複雑になるという欠点
を有する。ところで、短波長光源を用いた従来の構成で
は複雑になることや、出力への変換効率が低いなどの欠
点があったが、近年小型で高出力の光源が開発された。
また、価格的にも低価格化が進んでおり、実用上差し支
えない程度になりつつある。
【0005】従来提案されてきたレンズは750nm〜800nm
帯の光源に対応したものであり、これによって短波長の
光源(450nm〜550nm帯)で使用するレンズを設計した場合
には、レンズの加工精度が厳しくなりすぎ、実用的であ
るとはいえない。
【0006】本発明は上記の点に鑑み、0.55程度の開口
数で、短波長の光源(450nm〜550nm帯)に対して優れた光
学性能を有し、且つ性能上のばらつきが少なくなるよう
な、両面非球面の単レンズからなる対物レンズを提供す
ると共に、本対物レンズと、450nm〜550nm帯の光源を使
用して光ピックアップを構成することで、光学系や記録
媒体に特殊な作用を施すこと無く、現行の1.5〜2.0倍の
高密度記録を達成できる光ヘッド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】本発明は、光源側より第
1面、第2面がともに正の屈折力を有する非球面で構成
される単レンズであって、前記非球面上の任意の点から
当該非球面の頂点における接平面までの距離をX、前記
任意の点から光軸までの距離をh、第k面の基準曲率半
径をRk、第k面の頂点近傍での円錐定数をCk、第k面
の4次、6次、8次、10次の非球面定数をそれぞれ
k,Ek,Fk,Gkとしたときに前記非球面の形状が、
【0008】
【数2】
【0009】にて表される非球面であって、該非球面が
次の条件(1)〜(5)を満たすことを特徴とする。
【0010】(1) 0.73 < R1/f < 0.82 (2) −10.0 < R2/f < −2.5 (3) −700 < C2 < −60 (4) 1.67 < N < 1.79 (5) 450nm < λ < 550nm 但し、R1は第1面の頂点曲率半径、R2は第2面の頂点
曲率半径、fは前記単レンズの焦点距離、C2は第2面
の非球面の円錐定数、Nは前記単レンズの使用する波長
における屈折率、λは前記単レンズを使用するときに用
いる光源の波長である。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記条件(1)は第1面の曲率
半径に関する条件であり、この条件(1)の上限を越えて
曲率半径が大きくなると正弦条件違反量が大きく正の方
に生じ、生じた正弦条件違反量を補正するにはレンズ厚
みを薄くせねばならなくなり、コバ厚をとれなくなる。
また、条件(1)の下限を越えて曲率半径が小さくなると
きは正弦条件違反量が大きく負の方に生じ、生じた正弦
条件違反量を補正するにはレンズ厚を厚くせねばならな
くなり、適正なバックフォーカスを確保できなくなる。
【0012】上記条件(2)は2面目の曲率半径に関する
条件であり、この条件(2)の上限を越えると、レンズを
成形するときに生ずる第1面と第2面の軸ずれに対する
公差が厳しくなりすぎ上記条件(5)の範囲の波長に対し
ては、実用上製造が困難となる。また、上記条件(2)の
下限を越えると、レンズ厚みが薄くなり、レンズのコバ
が確保できなくなる。
【0013】上記条件(3)は第2面の円錐定数に関する
条件であり、上記条件(1)及び(2)の範囲で、R1及び、
2を決定した場合に、良好に収差を除去できる範囲を
示す。また、条件(3)は上記条件(1)及び(2)が成り立つ
ためのレンズの材料の屈折率の範囲であり、以上の条件
を満足することにより、NAが0.5〜0.6の非常に明るい
対物レンズを達成することができる。
【0014】また、本発明によるレンズを用いて波長45
0nm〜550nm帯の光を集光した場合、そのスポット径は従
来の780nm帯の半導体レーザー光源を用いる場合に比べ
て、0.5〜0.7倍程度に小さくすることが出来る。よっ
て、本発明によるレンズを用いて光ピックアップを構成
することで、1.5〜2.0倍程度の高密度記録を達成するこ
とが出来る。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例による対物レンズ並
びに光ディスク基板の構成図を示す。図1において、1
は本発明の対物レンズ、2は光ディスクの基板であり、
3は光束である。いま、対物レンズ1の焦点距離をf、
対物レンズ1の光ディスクのピックアップとして用いた
場合のディスク側の開口数をNA、対物レンズ1の第1
面及び第2面の頂点曲率半径をR1,R2、対物レンズ1
の軸上肉厚をD、光ディスク2のディスク厚をt、作動
距離をWD、λ=532nmにおける対物レンズ1及び光デ
ィスク2の屈折率をNL,NGとし、また、第k面の非球
面形状を
【0016】
【数3】
【0017】なる式で表すことにし、Ckは第k面にお
ける非球面頂点近傍での円錐定数、Dk,Ek,Fk,Gk
は、それぞれ第k面での4次、6次、8次、10次の非球
面定数をを示す。
【0018】次に上記にもとづく実施例1及び実施例2
を次に示す。
【0019】(実施例1)NA= 0.55 f = 3.2 R1 = 2.59 R2 = −20.0456 D = 2.70 t = 1.20 WD= 1.009847 NL = 1.755552 NG = 1.590562 C1 = −4.30999×10~11 = 3.95535×10~51 = −5.06850×10~51 = −1.01025×10~61 = −6.21457×10~62 = −4.76044×1022 = 1.81624×10~32 = 1.16340×10~32 = −1.67217×10~32 = 4.35446×10~4 上記実施例1の収差図を図2に示し、(1)は球面収差(実
線)と正弦条件(破線)を、(2)は非点収差を、(3)は歪曲
収差を、夫々示し、(2)の中でSはサジタル面での非点
収差、Mはメリジオナル面での非点収差を示す。
【0020】(実施例2) NA= 0.55 f = 3.2 R1 = 2.57 R2 = −8.5677 D = 3.00 t = 1.20 WD= 0.914607 NL = 1.694472 NG = 1.590562 C1 = −5.46393×10~11 = 4.09950×10~41 = −7.19375×10~51 = −9.24487×10~61 = −1.66501×10~62 = −6.28097×1012 = 1.39103×10~32 = −1.48910×10~32 = 7.97638×10~42 = 1.98270×10~4 上記実施例2の収差図を図3に示し、(1),(2),(3)は
図2の(1),(2),(3)に対応し、(2)中でSはサジタル面
での非点収差、Mはメリジオナル面での非点収差を示
す。図2および図3より本発明の対物レンズは収差を良
好に補正できることは明かである。
【0021】図4は本発明の対物レンズを用いた一実施
例の光ヘッドの構成図を示す。レーザー光源4から出射
した光はハーフミラー5によって反射され、コリメート
レンズ6によって平行光にされる。次に、本発明の対物
レンズ1によって情報媒体7に集光される。情報媒体7
からの反射光は対物レンズ1,コリメートレンズ3を通
り、ハーフミラー5を透過し、受光素子8に至る。この
受光素子8により情報媒体7上の情報を読み出すことが
できる。
【0022】ここで、レーザー光源4の波長を450nm〜5
50nmとすることにより、対物レンズ1によって情報媒体
7上に集光されるスポット径は750nm〜800nm帯の光源を
用いた場合に比べて小さくできるため、複雑な光学系を
用いることなく、高密度の記録再生が可能な光ヘッドを
提供できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短波長光源を用いた光メモリ装置の光ヘッドに最適な対
物レンズを得ることが可能となった。また、本発明の対
物レンズはレンズの加工時に生じやすい面と面との軸ズ
レによる性能劣化を抑えてあるので、短波長光源用であ
るにも関わらず加工の公差は従来と同程度に保つことが
出来る。また本発明の対物レンズと短波長光源を組み合
わせて使用することにより、高密度の記録及び再生能力
を有する光ヘッドを作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による対物レンズ並びに光デ
ィスクの構成図である。
【図2】実施例1の収差図である。
【図3】実施例2の収差図である。
【図4】本発明の対物レンズを用いた一実施例の光ヘッ
ドの構成図である。
【符号の説明】
1…対物レンズ、 2…光ディスクの基板、 3…光
束、 4…レーザ光源、5…ハーフミラー、 6…コリ
メートレンズ、 7…情報媒体、 8…受光素子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源側より第1面、第2面がともに正の
    屈折力を有する非球面で構成される単レンズであって、
    前記非球面上の任意の点から当該非球面の頂点における
    接平面までの距離をX、前記任意の点から光軸までの距
    離をh、第k面の基準曲率半径をRk、第k面の頂点近
    傍での円錐定数をCk、第k面の4次、6次、8次、10
    次の非球面定数をそれぞれDk,Ek,Fk,Gkとしたと
    きに前記非球面の形状が、 【数1】 にて表される非球面であって、該非球面が次の条件(1)
    〜(5)を満たすことを特徴とする対物レンズ。 (1) 0.73 < R1/f < 0.82 (2) −10.0 < R2/f < −2.5 (3) −700 < C2 < −60 (4) 1.67 < N < 1.79 (5) 450nm < λ < 550nm 但し、R1は第1面の頂点曲率半径、R2は第2面の頂点
    曲率半径、fは前記単レンズの焦点距離、C2は第2面
    の非球面の円錐定数、Nは前記単レンズの使用する波長
    における屈折率、λは前記単レンズを使用するときに用
    いる光源の波長である。
  2. 【請求項2】 光源の発振波長をλとするとき、450nm
    <λ< 550nmの条件を満たす光源と、該光源を情報媒体
    に集光するための請求項1記載の対物レンズと、前記情
    報媒体から反射あるいは透過した光を受光し前記情報媒
    体上の情報を読みとるための情報読み取り手段を備えて
    いることを特徴とする光ヘッド。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002082280A (ja) * 2000-05-12 2002-03-22 Konica Corp 光ピックアップ装置、対物レンズ及びビームエキスパンダー
US6636366B1 (en) 2001-09-21 2003-10-21 Victor Company Of Japan, Limited Objective for optical disk, optical pickup, optical disk writer-reader, and optical disk reader
KR100765741B1 (ko) * 2001-07-26 2007-10-15 삼성전자주식회사 일 매의 렌즈로 된 고개구수의 대물렌즈 및 이를 채용한광픽업장치

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