JPH0772386A - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents

光ディスク用対物レンズ

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JPH0772386A
JPH0772386A JP6142001A JP14200194A JPH0772386A JP H0772386 A JPH0772386 A JP H0772386A JP 6142001 A JP6142001 A JP 6142001A JP 14200194 A JP14200194 A JP 14200194A JP H0772386 A JPH0772386 A JP H0772386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical disk
optical
light source
objective lens
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP6142001A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Shimozono
裕明 下薗
Tsuneo Wakabayashi
常生 若林
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP6142001A priority Critical patent/JPH0772386A/ja
Publication of JPH0772386A publication Critical patent/JPH0772386A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光ピックアップ装置を小型化し、かつ、波面収
差をよくする。 【構成】光源1側及び光ディスク側が共に非球面形状を
有し、物像間距離をL、作動距離をP、横倍率をβとす
るとき、数1の条件を満足する。 【数1】 a1 ・P+b1 ≦log(−1/β)≦a2 ・P+b2

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光束をコリ
メーターレンズを介さずに光ディスク面に集光させるこ
とが可能な有限仕様の光ディスク用対物レンズに関す
る。
【0002】
【従来の技術】光ディスク用光学系において、光源から
のレーザー光をコリメーターレンズを介さずに直接光デ
ィスク面に単レンズで集光させることは、コリメーター
レンズが不要であり、構成が単純化され、かつ、生産性
に富む等の多くの利点を有することから、広く一般的に
行われている。一方、システムのコンパクト化の要求が
さらに高まり、光ピックアップ装置に用いられる光ディ
スク用光学系に対しても、より小型軽量のものが求めら
れるようになってきた。
【0003】従来、このような小型軽量を目的とした光
ディスク用光学系に用いる単レンズとして、特開昭64
−25113号公報等に記載のものが報告されている。
上記公報には、物像間距離15.06mm未満に用いる
単レンズは記載されておらず、上記公報に記載されてい
る単レンズにかかる光学系全体をさらに小型化すること
は、波面収差等が悪くなるため困難であった。また、上
記公報に記載された物像間距離15.06mmの実施例
の場合、レンズの非球面形状として球面からの補正項に
光軸からの高さの18乗に比例する項まで使用している
ため、レンズの形状が複雑になりすぎ、加工が困難にな
る欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
欠点を解消するためになされたものであり、その目的は
物像間距離が短く、単レンズの倍率(−1/β)が大き
く、結像性能の良好な、加工性に優れた光ディスク用対
物レンズを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、「光源と光ディスクの間
に配され使用される光ディスク用対物レンズにおいて、
光源側及び光ディスク側が共に非球面形状を有し、物像
間距離をL、作動距離をP、横倍率をβとするとき、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。 a1 ・P+b1 ≦log(−1/β)≦a2 ・P+b
2 、 ただし、 a1 =0.0028L−0.327、 b1 =0.028L+0.343、 a2 =0.0068L−0.348、 b2 =0.026L+0.610とする。」を提供す
る。
【0006】また本発明は、「光軸上に光源、受光素子
用光学媒体又は透明性を有する板状体、光ディスク用対
物レンズ、光ディスクの順に配されてなる光ピックアッ
プ装置に使用される光ディスク用対物レンズにおいて、
光源側及び光ディスク側が共に非球面形状を有し、物像
間距離をL、作動距離をP、横倍率をβ、受光素子用光
学媒体又は透明性を有する板状体の厚さをd0 、屈折率
をn0 とするとき、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。 a1 ・P+b1 ≦log(−1/β)≦a2 ・P+b
2 、 ただし、 a1 =0.0028(L−d0 ・(n0 −1)/n0
−0.327、 b1 =0.028(L−d0 ・(n0 −1)/n0 )+
0.343、 a2 =0.0068(L−d0 ・(n0 −1)/n0
−0.348、 b2 =0.026(L−d0 ・(n0 −1)/n0 )+
0.610とする。」を提供する。
【0007】また本発明は、「横倍率をβ、光源の光束
の半値全角をθ、像側NA(開口数)をsin∠Bとす
るとき、以下の条件を満足することを特徴とする上記光
ディスク用対物レンズ。 (−1/β)≧(sin∠B)/sinθ。」を提供す
る。
【0008】また本発明は、「光源側及び光ディスク側
の面形状が、数2によって表されることを特徴とする上
記光ディスク用対物レンズ。」を提供する。
【0009】
【数2】
【0010】また本発明は、「L≦20mmを満足する
ことを特徴とする上記光ディスク用対物レンズ。」を提
供する。
【0011】また本発明は、「L−d0 ・(n0 −1)
/n0 ≦20mmを満足することを特徴とする上記光デ
ィスク用対物レンズ」を提供する。
【0012】以下、本発明の対物レンズについて図面を
参照して説明する。
【0013】図1は、本発明のレンズの使用状態を示す
側面図であり、図1において、1は光源すなわち物点、
2は本発明の光ディスク用対物レンズ、3は光ディスク
のピット面(データが形成されている光ディスクの面)
すなわち像面、4は光ディスクの保護層、5は光学媒
体、6は受光素子、Lは物像間距離、Pはレンズ2の作
動距離、dはレンズ2の中心厚、tは光ディスク保護層
の厚み、θ(角度)は光源1の光束の半値全角である。
【0014】また、図1において、物点側NA(NAは
開口数を意味する)はsin∠A、像側NAはsin∠
Bによって、それぞれ表される。すなわち、角度A及び
角度Bで表される外側の線がレンズ2を通る最外光線の
光束である。また、物像間距離Lは、図1に示すように
光源1とピット面3との距離とする。
【0015】点光源に近い光源1の光を有効に利用する
ためには、光源1がレーザー等である場合、光源1の光
束の半値全角θの倍角、すなわち2θの拡がり角までは
光源1の光として有効に利用できる。したがって、角度
Aがθより大きいと光源1の主な光束がレンズ2の中心
部付近しか通過せず、実質上の像側NAが小さくなって
しまう。そのため、光ディスクのピット面3のデータの
正確な読取りを行うための分解能を確保するために必要
であるとされている像側NAの値であるほぼ0.45程
度を、実質上の像側NAが満足できない結果となる。
【0016】そこで、好ましい分解能を確保すべく、実
質上の像側NAをほぼ0.45以上にすることを要す
る。そのためには、角度Aがθより小さいことが好まし
く、この条件から、sinθ≧sin∠Aが要請され
る。
【0017】また、(−1/β)=(sin∠B)/
(sin∠A)[ただし、(−1/β)は単レンズの倍
率、βは横倍率]であることから、sinθ≧sin∠
Aは、次式のようになる。 (−1/β)≧(sin∠B)/sinθ、 したがって、実質上の像側NAをほぼ0.45以上にす
ることを確保するためには、(−1/β)≧(sin∠
B)/sinθであることが好ましい。
【0018】さらに優れた分解能を確保するためには、
光源1の光束の半値全角θ内の、より明るい光束を有効
に利用することがより望ましい。そのためには、角度A
がθ/2より小さいことが好ましく、この条件から、 (−1/β)≧(sin∠B)/(sinθ/2) であることが、より望ましい。
【0019】特に優れた分解能を確保するためには、通
常、光源1の半値全角θの80%内に特に明るい光束が
存在するため、かかる特に明るい光束を有効に利用する
ことが特に望ましい。そのためには、角度Aが(θ/
2)・0.8すなわち0.4θより小さいことが好まし
く、この条件から、 (−1/β)≧(sin∠B)/sin(0.4θ) であることが、特に望ましい。
【0020】上記したように、必要な分解能を確保すべ
く、ほぼ0.45以上の高い像側NAを得るためには、
単レンズの倍率(−1/β)を(sin∠B)/sin
θ以上にすることが好ましいが、 log(−1/β)<a1 ・P+b1 では、軸外波面収差の特に非点収差の発生が大となるこ
とから、与えられた物像間距離Lに対し、単レンズの倍
率(−1/β)を(sin∠B)/sinθ以上にする
ことが困難となる。
【0021】log(−1/β)>a2 ・P+b2
は、レンズの中心厚を薄くしなければならず、レンズの
縁厚の確保が困難となり実用的なレンズを製造できなく
なるばかりでなく、軸外波面収差が大きくなりすぎ、好
ましくない。
【0022】なお、光源1とレンズ2との間に厚さd
0 、屈折率n0 の光学媒体5を配した場合には、物像間
距離Lからd0 ・(n0 −1)/n0 を引き、物像間距
離Lを見かけ上修正する必要がある。
【0023】光学媒体5としては、例えば、ビームスプ
リッター、ハーフミラー等の受光素子用光学媒体、アク
リル等の合成樹脂、ガラス等からなる透明性を有する板
状体が挙げられる。
【0024】
【実施例】以下、実施例を図1を参照しつつ説明する。
以下の各表に各実施例及び比較例の諸数値を示す。各表
中、fは焦点距離、nはレンズの屈折率である。各実施
例、比較例において、光ディスクは屈折率1.55、厚
み1.20mmのものを使用した。また非球面形状は、
数3で表すこととし、各係数を表に示した。
【0025】
【数3】
【0026】実施例1〜実施例9及び比較例1〜比較例
2のレンズの波面収差をそれぞれ順に図2〜図11に示
す。各図の横軸は像高であり、単位はmmである。縦軸
はRMS波面収差値で、波長λ=780nmとし単位は
波長である。
【0027】実施例7(表7)では、(a1 ・P+b
1 )/log(−1/β)が、0.950であり、図8
に示す通り、RMS波面収差値は悪い値ではないが、比
較例1(表9)では、(a1 ・P+b1 )/log(−
1/β)が、1.062であり、図10に示す通り、実
施例7と比較するとRMS波面収差値はきわめて悪い値
である。
【0028】比較例1のレンズの場合では、実際にレン
ズを製造しても、レンズの光ピックアップ装置への取付
け誤差に対する波面収差の特性変動が非常に大きくな
り、実用的でないレンズとなる。
【0029】実施例8(表8)では、(a2 ・P+b
2 )/log(−1/β)が、1.049であり、図9
に示す通り、RMS波面収差値は悪い値ではないが、比
較例2(表10)では、(a2 ・P+b2 )/log
(−1/β)が、0.961であり、図11に示す通
り、実施例8と比較するとRMS波面収差値はきわめて
悪い値である。比較例2では、レンズの中心厚を薄くし
なければならず、実用的なレンズの形状とならない。
【0030】なお、吸水率0.01%以下、ガラス転移
温度140℃以上のポリマーを用いることにより、耐
熱、耐湿性能に優れたレンズが提供できる。
【0031】各実施例に挙げたように、8次以上の高次
非球面を用いることなく結像性能の良好なレンズが得ら
れ、従来高次非球面を用いた設計に比較し、加工性に優
れ、射出成形により容易に成形できる。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】
【表5】
【0037】
【表6】
【0038】
【表7】
【0039】
【表8】
【0040】
【表9】
【0041】
【表10】
【0042】
【発明の効果】本発明によって、レーザー光を有効に利
用し、ほぼ0.45以上の高い開口数が得られる光ディ
スク用対物レンズが提供される。また、本発明の光ディ
スク用対物レンズはレンズの倍率(−1/β)が大き
く、物像間距離を20mm以下に短くしても、波面収差
が悪化しないので、光ディスクの光ピックアップ装置の
小型化に大きく貢献できる。
【0043】さらには、各実施例に挙げたように、8次
以上の高次非球面を用いることなく結像性能の良好なレ
ンズが得られるため、従来高次非球面を用いた設計に比
較し、加工性に優れ、射出成形により容易に成形され、
生産性に優れるという効果も認められる。また、(−1
/β)≧(sin∠B)/sinθとした場合には、好
ましい分解能を確保できるという効果も認められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズの使用状態を示す側面図
【図2】実施例1のレンズの波面収差特性図
【図3】実施例2のレンズの波面収差特性図
【図4】実施例3のレンズの波面収差特性図
【図5】実施例4のレンズの波面収差特性図
【図6】実施例5のレンズの波面収差特性図
【図7】実施例6のレンズの波面収差特性図
【図8】実施例7のレンズの波面収差特性図
【図9】実施例8のレンズの波面収差特性図
【図10】比較例1のレンズの波面収差特性図
【図11】比較例2のレンズの波面収差特性図
【符号の説明】
1:光源 2:光ディスク用対物レンズ 3:光ディスクのピット面 4:光ディスクの保護層 5:光学媒体 6:受光素子 L:物像間距離 P:作動距離 d:光ディスク用対物レンズの中心厚 t:光ディスク保護層の厚み θ:光源1の光束の半値全角

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と光ディスクの間に配され使用される
    光ディスク用対物レンズにおいて、光源側及び光ディス
    ク側が共に非球面形状を有し、物像間距離をL、作動距
    離をP、横倍率をβとするとき、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。 a1 ・P+b1 ≦log(−1/β)≦a2 ・P+b
    2 、 ただし、 a1 =0.0028L−0.327、 b1 =0.028L+0.343、 a2 =0.0068L−0.348、 b2 =0.026L+0.610とする。
  2. 【請求項2】光軸上に光源、受光素子用光学媒体又は透
    明性を有する板状体、光ディスク用対物レンズ、光ディ
    スクの順に配されてなる光ピックアップ装置に使用され
    る光ディスク用対物レンズにおいて、光源側及び光ディ
    スク側が共に非球面形状を有し、物像間距離をL、作動
    距離をP、横倍率をβ、受光素子用光学媒体又は透明性
    を有する板状体の厚さをd0 、屈折率をn0 とすると
    き、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。 a1 ・P+b1 ≦log(−1/β)≦a2 ・P+b
    2 、 ただし、 a1 =0.0028(L−d0 ・(n0 −1)/n0
    −0.327、 b1 =0.028(L−d0 ・(n0 −1)/n0 )+
    0.343、 a2 =0.0068(L−d0 ・(n0 −1)/n0
    −0.348、 b2 =0.026(L−d0 ・(n0 −1)/n0 )+
    0.610とする。
  3. 【請求項3】横倍率をβ、光源の光束の半値全角をθ、
    像側NA(開口数)をsin∠Bとするとき、以下の条
    件を満足することを特徴とする請求項1又は2の光ディ
    スク用対物レンズ。 (−1/β)≧(sin∠B)/sinθ。
  4. 【請求項4】光源側及び光ディスク側の面形状が、数1
    によって表されることを特徴とする請求項1、2又は3
    の光ディスク用対物レンズ。 【数1】
  5. 【請求項5】L≦20mmを満足することを特徴とする
    請求項1、3又は4の光ディスク用対物レンズ。
  6. 【請求項6】L−d0 ・(n0 −1)/n0 ≦20mm
    を満足することを特徴とする請求項2、3又は4の光デ
    ィスク用対物レンズ。
JP6142001A 1993-06-23 1994-06-23 光ディスク用対物レンズ Pending JPH0772386A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08271703A (ja) * 1995-03-29 1996-10-18 Konica Corp 樹脂レンズ
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US6556534B2 (en) 2000-03-31 2003-04-29 Asahi Glass Company, Limited Objective lens and optical device
WO2009044671A1 (ja) * 2007-10-01 2009-04-09 Alps Electric Co., Ltd. 対物レンズ

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