JPH0748088B2 - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents

光ディスク用対物レンズ

Info

Publication number
JPH0748088B2
JPH0748088B2 JP11732188A JP11732188A JPH0748088B2 JP H0748088 B2 JPH0748088 B2 JP H0748088B2 JP 11732188 A JP11732188 A JP 11732188A JP 11732188 A JP11732188 A JP 11732188A JP H0748088 B2 JPH0748088 B2 JP H0748088B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
wavelength
cover glass
objective lens
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP11732188A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0228607A (ja
Inventor
康弘 田中
正明 春原
康夫 中嶋
伸一 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11732188A priority Critical patent/JPH0748088B2/ja
Priority to US07/343,256 priority patent/US4927247A/en
Priority to EP89304263A priority patent/EP0341868B1/en
Priority to DE68916700T priority patent/DE68916700T2/de
Priority to KR1019890006331A priority patent/KR930000991B1/ko
Publication of JPH0228607A publication Critical patent/JPH0228607A/ja
Publication of JPH0748088B2 publication Critical patent/JPH0748088B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/24Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring the deformation in a solid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオディスク,オーディオディスク,光メモ
リーディスクなどに必要な対物レンズに関するものであ
り、とくに光源の波長変動に対して、焦点位置の変動を
極力抑えた、光ディスク用対物レンズに関するものであ
る。
従来の技術 光ディスクに用いる対物レンズは、収差をほぼ回折限界
の程度に補正する必要がある。さらにトラッキングやフ
ォーカシングのサーボをかけるために、可動部である対
物レンズは、なるべく小型で、軽量であることが望まれ
る。そのため単一の非球面レンズを用いることが、例え
ば特開昭57−76512号公報、特開昭62−59912号公報など
に提案されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の光ディスク用対物レンズには以下
に示すような問題点を有していた。半導体レーザは一般
には、ほぼ単一波長で発振している。そのため、従来の
光ディスク用対物レンズは、単一波長に対して収差を補
正している。また半導体レーザの個々の波長が、10nm程
度ばらついても、単一波長のみに対して補正したレンズ
の収差は、あまり変動しないのが普通である。これは、
光ディスクに用いるレンズは、オートフォーカスのサー
ボにより、つねに焦点位置を補正されるからである。
しかし書換え可能型の光ディスクにおいては、半導体レ
ーザの出力を変化させる必要がある。これは、例えば光
ディスクからデータを読み取る時には、3mWの出力と
し、書き込みや、消去の時は、40〜60mWの出力とする。
このようにレーザ出力を変化させると、半導体レーザの
波長がモードホップにより瞬時に変動する場合がある。
変動範囲は一般には5nm〜10nm程度である。データの読
み取りと、記録,消去は瞬時にきりかえるため、半導体
レーザの波長も瞬時に変動する。半導体レーザのパワー
変動による波長変動は、光ピックアップのオートフォー
カスのサーボ帯域を超えるために、レンズの色収差によ
る、焦点位置の変動を補正することができない。そのた
め波長が変動した直後のデータが、読み取れないなどの
問題があった。
このような問題を解決するために、色収差を補正したレ
ンズを用いることが例えば特開昭60−232519号公報,特
開昭62−217214号公報などに提案されている。しかしこ
れらに示されたレンズは、いずれも4,5枚のレンズから
構成されており、コストが高く、高精度な鏡銅が必要
で、さらに全体として、重くなるため、低消費電力化が
妨げられるなどの問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、単一非球面レンズと最適な
カバーガラスの選択により、半導体レーザの波長の変動
によって生じる焦点位置の変動を実用上十分な範囲に抑
えた光ディスク用対物レンズを提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の光ディスク用対物レ
ンズは、第1面と第2面が共に正の屈折力を持つ非球面
からなり、平板状のカバーガラスを通して結像するレン
ズであって、レンズとカバーガラスのあいだの空気間隔
が1mm以上あり、以下の条件: ただし fL:レンズの焦点距離 dc:カバーガラスの厚み nc:カバーガラスの屈折率 λ :光源の中心波長 NA:レンズの開口数 ν:レンズの局所分散 ν:カバーガラスの局所分散 局所分散は、光源の中心波長λにおける屈折率をnλ
光源の中心波長より5nm長波長における屈折率をn
λ+5,光源の中心波長より5nm短波長における屈折率
をnλ−5としたとき、 で表わされる、 から構成されたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、対物レンズの局所波長
分散と、カバーガラスの厚みおよび局所波長分散を最適
に選択することにより、半導体レーザの波長変動による
対物レンズの焦点移動を、平板のカバーガラスによって
補正し、対物レンズの焦点深度以内におさえる。
設計波長を半導体レーザの波長である800nmとする。半
導体レーザのモードホップによる波長変動は、最大10nm
程度とし、波長800nmを中心とする10nmの範囲における
光学材料の局所分散νを次のように定義する。
ここでnは屈折率を、添字はその波長(単位はnm)での
屈折率である。例えばd線に対する屈折率が1.51633,分
散が64.1のガラス材料の場合、n800=1.51032,n795=1.
51042,n805=1.51022より、ν=2600となる。
対物レンズの焦点距離をfL,局所分散をνとしたと
き、10nmの波長変動にともなう、レンズの焦点距離の変
化量ΔfLは、 で与えられる。
一方、光ディスクシステムにおいて、レーザ光は、厚み
が数mmのカバーガラスの裏面に結像される。したがっ
て、この平板のカバーガラスも、光学系の一部と考えら
れる。カバーガラスの厚みをdc,屈折率をnc,局所分散
をνとする。カバーガラスは平板であるため、対物レ
ンズに付加しても、焦点距離は変化しない。しかし主点
位置が変化するため、焦点位置は変化する。この変化s
は次のようにあらわされる。
s=dc(1−1/nc) ……(5) ここで屈折率がΔncだけ変化したときの、焦点位置の変
化量Δsは となり、カバーガラスの局所分散νであるから、屈折率が変化したときの、焦点位置の変動
Δsは で与えられる。
(4)式と(8)式より、レンズとカバーガラスの両方
の影響を考慮した焦点位置の変化量Δgは、次のように
表わされる。
一方レンズの焦点深度は で表わされる。ここでpは、光量分布によって定まる定
数であり、一様光量分布の場合は約0.4である。光ディ
スクシステムにおいて、データの記録,消去,再生を行
うためには、この焦点深度内にフォーカスされている必
要がある。実際には、上記した波長変動による焦点位置
の変化以外にも、フォーカスサーボにおける電気的な特
性により、デフォーカスを生じる場合があるため、波長
変動による焦点位置の変化量は、焦点深度よりもやや小
さくしておかねばならない。そこで の条件を満たすことにより、10nmの波長変動に対して
も、実用上十分に焦点位置を焦点深度内に抑えることが
できる。
また(10)式において、対物レンズの焦点距離fLを小さ
くするか、カバーガラスの厚みdcを厚くすると、焦点変
化量は小さくなるが、そうするとレンズとカバーガラス
の間の空気間隔が小さくなってしまう。空気間隔が小さ
いと、対物レンズがカバーガラスに衝突し双方が傷つく
恐れがある。そのため対物レンズとカバーガラスの間の
空気間隔を実用上0.7mm以上にしておく必要がある。
実施例 以下本発明の一実施例の光ディスク用対物レンズについ
て、図面を参照しながら説明する。第1図は本発明の一
実施例における、光ディスク用対物レンズの構成図であ
る。平行光線が対物レンズ1に入射し、カバーガラス2
を通して、カバーガラス2の裏面に結像される。なお実
施例において、非球面形状は、 X:光軸からの高さがhの非球面上の点の非球面頂点の接
平面からの距離 h:光軸からの高さ C:非球面頂点の曲率(=1/R) Kj:第j面の円錐定数 ▲A(j) 2i▼ :第j面の第2i次の非球面係数、ただしiは2以上の整
数で表わされ、 fL:レンズの焦点距離 dL:レンズの厚み Rj:第j面の曲率半径 nL:波長800nmにおけるレンズの屈折率 ν:レンズの局所分散 dc:カバーガラスの厚み nc:波長800nmにおけるカバーガラスの屈折率 NA:レンズの開口数 WD:レンズとカバーガラスの間の空気間隔 Δt:波長800nmと810nmにおける焦点位置の変化量 を表わす。なお第2図(a)〜(f),第5図(a)〜
(f)はそれぞれ本発明の実施例1ないし実施例4のそ
れぞれの、球面収差,正弦条件,非点収差,コマ収差を
示している。球面収差の図では、実線は800nmにおける
収差を、点線は810nmにおける収差を示す。非点収差の
図では、実線はサジタル像面湾曲を、点線はメリディオ
ナル像面湾曲を示す。コマ収差の図では、実線はメリデ
ィオナルのコマ収差を、点線はサジタルのコマ収差を、
一点鎖線は溝状収差を示す。
実施例1 fL=3.5 WD=1.2504 dL=1.80 NA=0.50 nL=1.43084 ν=3900 R1=2.050 R2=−4.195 K1=−.5453524 K2=−.6086752×101 ▲A(1) 4▼=−.7050449×10-3 ▲A(2) 4▼=.76750
75×10-2 ▲A(1) 6▼=−.3878262×10-3 ▲A(2) 6▼=−.223
9316×10-2 ▲A(1) 8▼=.1043915×10-3 ▲A(2) 8▼=−.38604
39×10-3 ▲A(1) 10▼=−.1152889×10-3 ▲A(2) 10▼=.890
0087×10-4 dc=2.0 ν=2580 nc=1.51032 Δt=0.000601 実施例2 fL=4.0 WD=1.4752 dL=2.20 NA=0.50 nL=1.48581 ν=2780 R1=2.380 R2=−7.384 K1=−.7578067×10-1 K2=.1375783×102 ▲A(1) 4▼=−.3032618×10-2 ▲A(2) 4▼=.16436
72×10-1 ▲A(1) 6▼=−.2759916×10-3 ▲A(2) 6▼=−.110
5545×10-3 ▲A(1) 8▼=−.3921291×10-4 ▲A(2) 8▼=.47469
00×10-3 ▲A(1) 10▼=.1444792×10-4 ▲A(2) 10▼=.89636
54×10-4 dc=2.4 ν=1250 nc=1.82361 Δt=0.000752 実施例3 fL=4.0 WD=2.1658 dL=2.00 NA=0.50 nL=1.43084 ν=3900 R1=2.250 R2=−5.392 K1=−.3422186 K2=−.5206780×101 ▲A(1) 4▼=−.2755220×10-2 ▲A(2) 4▼=.67127
25×10-2 ▲A(1) 6▼=−.5986182×10-3 ▲A(2) 6▼=−.114
0618×10-2 ▲A(1) 8▼=.1178607×10-3 ▲A(2) 8▼=−.25402
21×10-3 ▲A(1) 10▼=−.6066795×10-4 ▲A(2) 10▼=.387
6677×10-4 dc=1.2 ν=1780 nc=1.57153 Δt=0.000734 実施例4 fL=4.0 WD=1.5529 dL=3.00 NA=0.50 nL=1.45228 ν=3770 R1=2.320 R2=−4.907 K1=−.2385728 K2=−.1163513×102 ▲A(1) 4▼=−.2728734×10-2 ▲A(2) 4▼=.81779
31×10-2 ▲A(1) 6▼=−.3412453×10-3 ▲A(2) 6▼=−.994
8354×10-3 ▲A(1) 8▼=.2774987×10-5 ▲A(2) 8▼=−.37518
62×10-4 ▲A(1) 10▼=−.1177334×10-4 ▲A(2) 10▼=.588
5132×10-4 dc=1.4 ν=1540 nc=1.67405 Δt=0.000638 なお(9)式はレンズの厚みを考慮していない近似式で
ある。上記の実施例で述べた、波長800nmと波長810nmで
の焦点位置の変化量Δtは、レンズの厚みも考慮して計
算した値である。一般に、レンズの厚みを考慮して計算
した方が、焦点位置の変化量は、小さくなるので、実用
上は問題ない。
また半導体レーザの様な、点光源を用いた場合は、それ
をいったん平行光にするため、コリメートレンズが必要
となる。コリメートレンズに色収差があるときは、対物
レンズの焦点位置にも影響を与える。しかし一般には、
コリメートレンズのNAは、対物レンズのそれよりも低
い。例えば対物レンズのNAを0.5,コリメートレンズのNA
を0.25とすると、コリメートレンズの色収差の4分の1
しか、対物レンズ側に影響を与えない。またコリメート
レンズはフォーカス,トラッキングの両サーボをかける
とき、固定して用いる場合が多く、重量があまり問題と
ならない。したがって、組合せレンズを用いて色消しレ
ンズにすることも可能である。
発明の効果 以上のように本発明の光ディスク用対物レンズの効果は
次の通りである。
(1)本来1枚のレンズでは不可能であった色収差の低
減を、単レンズとディスクの組合せにより、実用上十分
な範囲に抑えることができる。
(2)単レンズであるため、小型,軽量,低コストのレ
ンズが使用でき、アクチュエータの高速化と低消費電力
化が可能となる。
(3)作動距離を0.7mm以上確保しているために、レン
ズとディスクの衝突などの事故が防げる。
(4)本発明の光ディスク用対物レンズを成形法で作成
すると、安価に大量生産できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における光ディスク用対物レ
ンズの構成図、第2図ないし第5図はそれぞれ本発明の
実施例1ないし4のそれぞれの収差図である。 1……対物レンズ、2……カバーガラス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 伸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−286009(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1面と第2面が共に正の屈折力を持つ非
    球面からなり、平板状のカバーガラスを通して結像する
    レンズであって、以下の条件を満足することを特徴とす
    る光ディスク用対物レンズ。 ただし fL:レンズの焦点距離 dc:カバーガラスの厚み nc:カバーガラスの屈折率 λ :光源の中心波長 NA:レンズの開口数 ν:レンズの局所分散 ν:カバーガラスの局所分散 局所分散は、光源の中心波長λにおける屈折率をnλ
    光源の中心波長より5nm長波長における屈折率をn
    λ+5,光源の中心波長より5nm短波長における屈折率
    をn-5としたとき、 で表わされる。
  2. 【請求項2】レンズとカバーガラスのあいだの空気間隔
    が0.7mm以上あることを特徴とする請求項(1)記載の
    光ディスク用対物レンズ。
JP11732188A 1988-04-12 1988-05-13 光ディスク用対物レンズ Expired - Lifetime JPH0748088B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11732188A JPH0748088B2 (ja) 1988-04-12 1988-05-13 光ディスク用対物レンズ
US07/343,256 US4927247A (en) 1988-05-13 1989-04-26 Objective lens for optical disk system and optical head using the same
EP89304263A EP0341868B1 (en) 1988-05-13 1989-04-27 Objective lens for optical disk system and optical head using the same
DE68916700T DE68916700T2 (de) 1988-05-13 1989-04-27 Linsensystem für ein optisches scheibenförmiges Aufzeichnungssystem und optischer Kopf mit einem derartigen Linsensystem.
KR1019890006331A KR930000991B1 (ko) 1988-05-13 1989-05-11 광디스크 시스템용 대물렌즈 및 동 렌즈를 사용하는 광헤드

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63-89815 1988-04-12
JP8981588 1988-04-12
JP11732188A JPH0748088B2 (ja) 1988-04-12 1988-05-13 光ディスク用対物レンズ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0228607A JPH0228607A (ja) 1990-01-30
JPH0748088B2 true JPH0748088B2 (ja) 1995-05-24

Family

ID=26431227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11732188A Expired - Lifetime JPH0748088B2 (ja) 1988-04-12 1988-05-13 光ディスク用対物レンズ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0748088B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4773638B2 (ja) 2001-06-28 2011-09-14 株式会社ジャパーナ ゴルフシューズ用スパイク鋲

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0228607A (ja) 1990-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100361587B1 (ko) 광헤드용 대물렌즈
US6118594A (en) Objective lens for optical pick-up
US6760295B1 (en) Optical pick-up
US6927923B2 (en) Objective lens, converging optical system, optical pickup apparatus and recording and/or reproducing apparatus
US6791932B1 (en) Optical system of optical pick-up
EP1271495A2 (en) Objective lens, optical pickup apparatus, and recording and/or reproducing apparatus
EP1329881A2 (en) Light converging optical system, optical pickup apparatus, aberration correcting element and objective lens
KR930000991B1 (ko) 광디스크 시스템용 대물렌즈 및 동 렌즈를 사용하는 광헤드
US6473387B1 (en) Optical disc apparatus
JPH05303766A (ja) 光ディスク用光学素子とそれを用いた光ヘッド
JP3345097B2 (ja) 色収差補正素子及び光情報記録再生装置
JP2000260056A (ja) 複合対物レンズ,球面収差補正素子及び光情報記録再生装置
JP2001194581A (ja) 対物レンズ及び光ピックアップ装置
US4979807A (en) Biaspherical single lens for an optical information recording-reproducing apparatus
JP2000311379A (ja) 光ディスク装置
JPH11174318A (ja) 対物レンズ及び光ピックアップ装置
US6900949B2 (en) Optical system of optical pick-up
US5015078A (en) Aspherical single lens
US4668055A (en) Lens for an optical recording/reproducing apparatus and optical recording/reproducing apparatus using same
JP2003006908A (ja) 記録再生用光学系、対物レンズおよび光ヘッド装置
JPH0748088B2 (ja) 光ディスク用対物レンズ
JP2003140036A (ja) 光記録媒体用対物レンズおよびこれを用いた光ピックアップ装置
JP4364328B2 (ja) 高密度光記録媒体用対物レンズ
JPH1164724A (ja) 光ディスク用対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置
JP3014311B2 (ja) ディスク基板厚み可変の対物レンズ系

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term