JPH09311271A - Objective lens and optical pickup device - Google Patents

Objective lens and optical pickup device

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Publication number
JPH09311271A
JPH09311271A JP8125160A JP12516096A JPH09311271A JP H09311271 A JPH09311271 A JP H09311271A JP 8125160 A JP8125160 A JP 8125160A JP 12516096 A JP12516096 A JP 12516096A JP H09311271 A JPH09311271 A JP H09311271A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
objective lens
wavelength
diffractive
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP8125160A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
洋 菅沼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8125160A priority Critical patent/JPH09311271A/en
Publication of JPH09311271A publication Critical patent/JPH09311271A/en
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  • Lenses (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct chromatic aberration by making numerical aperture equal to or above a specified value by respectively providing phase type diffraction type lenses on both surfaces of a single lens whose first and second surfaces are aspherical and satisfying a specified condition. SOLUTION: The phase type diffraction type lenses 4 and 5 are added to both surfaces 2 and 3 of the single lens 1 whose both surfaces are the aspherical surfaces and which is constituted of glass material having high refractive index and high dispersion, so that an objective lens having the high numerical aperture of >=0.7 is realized. In the case that center wavelength is set as λ2 and wavelength is used from shortest wavelength λ1 to longest wavelength λ3 , and when the refractive indexes of the glass material forming the lenses 1, 4 and 5 at each wavelength λ1 , λ2 or λ3 are respectively set as n1 -n3 , and the Abbe's number V of the glass material at this area is set as V=(n2 -1)/(n1 -n3 ), and the Abbe's number VHOE of the lenes 4 and 5 is set as VHOE=λ2 /(λ1 -λ3 ), the expression of (1+(VHOE/V).(n2 -1)>0.572 is valid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の光学装置に
おいて使用される対物レンズ及びこの対物レンズを用い
て構成された光学ピックアップ装置に関する技術分野に
属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field relating to an objective lens used in various optical devices and an optical pickup device constructed by using the objective lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学記録媒体である光ディスク
は、動画、音声、コンピューター用データなどの情報信
号(データ)保存のために用いられている。また、この
光ディスクは、良好な量産性と低コスト性のため、広く
普及している。この光ディスクに対しては、記録される
情報信号の高密度化、大容量化の要望が強く、近年にお
いてもこの要望はますます強くなっている。光ディスク
において記録される情報信号の記録密度を上げるには、
この情報信号の読み出しに用いる光束の短波長化と、該
光束を光ディスク上に集光させる対物レンズとして高い
開口数(NA)のレンズを使うことの2つが有効であ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical disc, which is an optical recording medium, has been used for storing information signals (data) such as moving images, sounds, computer data and the like. Further, this optical disc is widely used because of its good mass productivity and low cost. There is a strong demand for high density and large capacity of recorded information signals for this optical disc, and in recent years, this demand has become even stronger. To increase the recording density of the information signal recorded on the optical disc,
It is effective to shorten the wavelength of the light beam used for reading the information signal and to use a lens having a high numerical aperture (NA) as an objective lens for condensing the light beam on the optical disc.

【0003】動画情報をデジタル信号化して記録するい
わゆる「デジタル・ビデオ・ディスク(DVD)」の再
生においては、NA0.6の対物レンズを備えた光学ピ
ックアップ装置が用いられる。この対物レンズは、金型
を用いた射出成型手段を用いて、透明な合成樹脂材料、
または、ガラスモールディングにより形成される。ま
た、この「デジタル・ビデオ・ディスク」においては、
光ディスクの傾きによるコマ収差の影響を低減させるた
めに、透明材料よりなるディスク基板の厚さが、0.6
mmとなされている。この「デジタル・ビデオ・ディス
ク」におけるディスク基板の厚さは、デジタル信号化さ
れた音声情報が記録されているいわゆる「コンパクトデ
ィスク(CD)」や光磁気ディスクのディスク基板の厚
さ(1.2mm)の半分となされている。
In reproducing a so-called "digital video disc (DVD)" in which moving image information is converted into a digital signal and recorded, an optical pickup device having an objective lens of NA 0.6 is used. This objective lens is made of a transparent synthetic resin material, using an injection molding means using a mold.
Alternatively, it is formed by glass molding. In addition, in this "digital video disc",
In order to reduce the influence of coma aberration due to the tilt of the optical disc, the thickness of the disc substrate made of a transparent material is 0.6
It is made in mm. The thickness of the disc substrate of this "digital video disc" is the thickness of the disc substrate of a so-called "compact disc (CD)" on which audio information converted into a digital signal is recorded or a magneto-optical disc (1.2 mm). ) And half of it.

【0004】しかし、上記「デジタル・ビデオ・ディス
ク」において用いられる対物レンズ以上に高いNA(す
なわち、0.6以上)を有する単玉非球面レンズを作る
ことは、金型の加工及び成形時の偏心制御が困難となる
という理由により、殆ど不可能であるといわれている。
すなわち、上記対物レンズを成型するための金型の加工
にあたっては、切削刃(ダイヤモンドバイト)の先端の
大きさから、レンズ面の傾きが45度を越える(光軸に
対して45°未満となる)と、非球面金型の加工は困難
である。また、レンズ面の曲率がきつくなると、「サ
グ」(レンズの頂点から最外周までの項軸方向に沿った
深さ)が大きくなり、金型の切削加工が困難になる。こ
のような事情から、これまで、開口数0.7以上のレン
ズを、単レンズとして作製したという報告はない。
However, it is necessary to make a single-lens aspherical lens having a higher NA (ie, 0.6 or more) than the objective lens used in the above-mentioned "digital video disc", when processing and molding a mold. It is said to be almost impossible because eccentricity control becomes difficult.
That is, in processing a die for molding the objective lens, the inclination of the lens surface exceeds 45 degrees (less than 45 degrees with respect to the optical axis) due to the size of the tip of the cutting blade (diamond tool). ), It is difficult to process an aspherical mold. Further, when the curvature of the lens surface becomes tight, "sag" (depth along the direction of the axial direction from the apex of the lens to the outermost circumference) becomes large, which makes it difficult to cut the die. Under such circumstances, there has been no report so far that a lens having a numerical aperture of 0.7 or more is manufactured as a single lens.

【0005】また、光ディスクを再生するにあたっての
ノイズ要因の一つに、レーザーの出力変動に伴うモード
ホップの問題がある。レーザーの波長が変動すると、焦
点位置が移動し、焦点外れ(フォーカスエラー)を生じ
る。特に光磁気ディスクにおいては、読み出しと書き込
みの切り替えを頻繁に行うため、モードホップが起こり
やすい。これに対して、回折型一体化レンズを用いて色
収差を補正する試みが、例えば、米国特許534947
1号の「ハイブリッド・リフラクティブ・ディフラクテ
ィブ・アクロマティック・レンズ・フォー・オプティカ
ル・データ・ストレージ・システム」("HYBRID REFRAC
TIVE/DIFFRACTIVE ACHROMATIC LENS FOROPTICAL DATA S
TORAGE SYSTEM" G.Micael Morris et al. U.S.Patent N
umber 5,349,471)や、第41回春期応用物理学会予稿
集29a−L−11(1994)にある「光磁気ディス
ク用回折色収差補正対物レンズ」(丸山晃一、岩城真、
若宮俊一郎、小川良太)、あるいは、第56回秋期応用
物理学会予稿集29a−ZA−11(1995)にある
「回折型レンズ一体型ガラス成型色消し対物レンズ」
(山形道広、田中康弘、白藤芳則、清水義之、春原正
明)において報告され提案されている。これらの提案
は、色収差の補正を目的としており、回折型レンズを片
面に有する単玉レンズに関し、開口数が0.55程度の
レンズに関するものである。
Further, one of the noise factors in reproducing an optical disk is a problem of mode hopping due to laser output fluctuation. When the laser wavelength fluctuates, the focus position moves, causing defocus (focus error). Particularly in a magneto-optical disk, mode hop is likely to occur because reading and writing are frequently switched. On the other hand, an attempt to correct chromatic aberration by using a diffractive integrated lens is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,349,47.
No. 1 "Hybrid Refractive Diffractive Achromatic Lens for Optical Data Storage System"("HYBRID REFRAC
TIVE / DIFFRACTIVE ACHROMATIC LENS FOROPTICAL DATA S
TORAGE SYSTEM "G. Micael Morris et al. USPatent N
umber 5,349,471) and the 41st Spring Society of Applied Physics Proceedings 29a-L-11 (1994) "Diffractive chromatic aberration correction objective lens for magneto-optical disks" (Koichi Maruyama, Makoto Iwashiro,
Shunichiro Wakamiya, Ryota Ogawa) or "56th Autumn Applied Physics Society Proceedings 29a-ZA-11 (1995)" Glass Achromatic Objective Lens with Integrated Diffractive Lens ".
(Michihiro Yamagata, Yasuhiro Tanaka, Yoshinori Shirato, Yoshiyuki Shimizu, Masaaki Sunohara). These proposals are aimed at correction of chromatic aberration, and relate to a single lens having a diffractive lens on one surface, and to a lens having a numerical aperture of about 0.55.

【0006】回折型レンズ一体型色収差補正レンズ自体
は 1988年の「ハイブリッド・リフラクティブ・デ
ィフラクティブ・レンゼス・アンド・アクロマー
ツ」("Hybrid diffractive-refractive lenses and ac
hromats" Thomas Stone and Nicholas George, Appl.Op
t. 27, 2960 (1988) )等において、従来より提案され
ている。しかしながら、これらの回折型レンズの加工、
作製は困難であり、最近までは、実用に供することが可
能なレンズを作製することができなかった。ところが、
最近では、位相型回折型レンズは、通常の非球面レンズ
と同様に、金型上にダイヤモンドターニングで作製でき
ることとなり、プラスチックモールドもしくはガラスモ
ールドの非球面レンズと一体化して作製することができ
るようになった。これによって、従来の非球面レンズと
略々同等のコストで、位相型回折型レンズが一体化され
たレンズを作製することが可能になった。
The diffractive lens-integrated chromatic aberration correction lens itself is described in 1988 as "Hybrid diffractive-refractive lenses and ac".
hromats "Thomas Stone and Nicholas George, Appl.Op
t. 27, 2960 (1988)) and the like. However, processing of these diffractive lenses,
It is difficult to manufacture, and until recently, it was not possible to manufacture a lens that can be put to practical use. However,
Recently, the phase type diffractive lens can be manufactured by diamond turning on the mold, like an ordinary aspherical lens, so that it can be manufactured integrally with a plastic or glass molded aspherical lens. became. As a result, it has become possible to manufacture a lens in which a phase type diffractive lens is integrated at a cost substantially equal to that of a conventional aspherical lens.

【0007】回折型光学素子を屈折型光学素子と組み合
わせることで、小型軽量であることを維持しつつ色収差
を補正する原理は、以下の通りである。まず、一般に、
色消条件は、次のように導かれる。焦点距離f1,f2
2枚の薄肉レンズを間隔dで配置すれば、合成レンズの
焦点距離fは、
The principle of correcting chromatic aberration while maintaining the small size and light weight by combining the diffractive optical element with the refractive optical element is as follows. First, in general,
The achromatic condition is derived as follows. If two thin lenses having focal lengths f 1 and f 2 are arranged at an interval d, the focal length f of the synthetic lens is

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】で与えられる。この両辺の全微分を取り、
d=0とすれば、
[0009] Take the total derivative of both sides,
If d = 0,

【0010】[0010]

【数3】 (Equation 3)

【0011】を得る。薄肉レンズの第1面及び第2面の
曲率半径をr1、r2、硝材の屈折率をnとすれば、
To obtain If the radii of curvature of the first and second surfaces of the thin lens are r 1 and r 2 , and the refractive index of the glass material is n,

【0012】[0012]

【数4】 (Equation 4)

【0013】となり、これをnについて微分して次式を
得る。
Then, this is differentiated with respect to n to obtain the following equation.

【0014】[0014]

【数5】 (Equation 5)

【0015】ここで、アッベ(Abbe)数Vは、次式で定
義される。一般によく用いられるのは、可視光に対する
d線を中心とするものである。以下では、添字D、F、
Cを有するnは、それぞれd線(589.6nm)、f
線(486.1nm)、c線(656.3nm)のスペ
クトル線に対する屈折率である。これらの値は、光源の
波長範囲に対して適宜置き換えればよい。
Here, the Abbe number V is defined by the following equation. Generally, what is often used is that the d-line for visible light is the center. In the following, the subscripts D, F,
N having C is d line (589.6 nm), f
It is a refractive index with respect to the spectrum line of the line (486.1 nm) and the c line (656.3 nm). These values may be replaced appropriately for the wavelength range of the light source.

【0016】[0016]

【数6】 (Equation 6)

【0017】よって、Therefore,

【0018】[0018]

【数7】 (Equation 7)

【0019】この〔数式7〕と上記〔数式3〕とより、From this [Formula 7] and the above [Formula 3],

【0020】[0020]

【数8】 (Equation 8)

【0021】が得られ、上記〔数式2〕と上記〔数式
8〕とより、
From the above [Formula 2] and the above [Formula 8],

【0022】[0022]

【数9】 [Equation 9]

【0023】が得られる。この〔数式9〕が、組みレン
ズの色消し条件である。
Is obtained. This [Formula 9] is the achromatic condition of the compound lens.

【0024】そして、回折型レンズのアッベ数は、以下
のように求められる。理想的な回折型レンズの位相伝達
関数t(x,y)は、設計波長λ0、設計焦点距離f0
対して、
The Abbe number of the diffractive lens is obtained as follows. The phase transfer function t (x, y) of an ideal diffractive lens is as follows for a design wavelength λ 0 and a design focal length f 0 :

【0025】[0025]

【数10】 (Equation 10)

【0026】である。この回折型レンズに波長λ(=c
(光速)/ν(振動数))の単色光平面波exp〔+i
2πνt〕が入射したとき、透過波面は、
## EQU1 ## This diffractive lens has a wavelength λ (= c
(Light velocity) / ν (frequency)) monochromatic plane wave exp [+ i
2πνt] is incident, the transmitted wavefront is

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】で示される。ここで、fは波長の関数であ
り、
It is shown by. Where f is a function of wavelength,

【0029】[0029]

【数12】 (Equation 12)

【0030】である。特に、## EQU1 ## Especially,

【0031】[0031]

【数13】 (Equation 13)

【0032】であり、通常のレンズのパワーΦ(λ)
は、
And the power of the ordinary lens Φ (λ)
Is

【0033】[0033]

【数14】 [Equation 14]

【0034】である。これと同様に、波長λzにおける
回折型レンズの実効屈折率nz effを定めることができ
る。 すなわち、
Is as follows. Similarly, the effective refractive index n z eff of the diffractive lens at the wavelength λ z can be determined. That is,

【0035】[0035]

【数15】 (Equation 15)

【0036】である。ここで、C0は設計で決まる定数
である。上記〔数式13〕及び上記〔数式15〕より、
Is as follows. Here, C 0 is a constant determined by design. From [Equation 13] and [Equation 15] above,

【0037】[0037]

【数16】 (Equation 16)

【0038】が得られ、この〔数式16〕と上記〔数式
6〕とより、回折型レンズのアッベ数VHOEは、
From this [Equation 16] and the above [Equation 6], the Abbe number V HOE of the diffractive lens is

【0039】[0039]

【数17】 [Equation 17]

【0040】と求められる。この〔数式17〕と屈折型
レンズのアッベ数を上記〔数式9〕へ代入すれば、色消
しに必要な回折型レンズと屈折型レンズとの焦点距離の
比が求められる。ガラスのアッベ数は常に正であり、2
5乃至70程度の間に分布している。したがって、通常
の色消しレンズ(凸レンズ)においては、クラウンガラ
スの凸レンズとフリントガラスの凹レンズを用いて色収
差補正を行う(f1>0,f2<0)。しかし、回折型レ
ンズ及び屈折型レンズを用いた色収差補正においては、
HOE<0なので、屈折型凸レンズと回折型凸レンズと
を組み合わせて、色収差補正ができる。このため、それ
ぞれのレンズのパワーが弱くても済む、すなわち、曲率
を緩くしたまま色収差補正ができ、金型作製の加工が容
易になるという利点がある。また、可視光に対して−
3.452という回折型レンズのアッベ数は、絶対値と
してみても、通常のガラスとはオーダーが違うほどの違
いがある。すなわち、回折型レンズの分散は、屈折型レ
ンズに比べて、はるかに大きいものであることが分か
る。
Is calculated. By substituting this [Equation 17] and the Abbe number of the refraction lens into the above [Equation 9], the ratio of the focal lengths of the diffractive lens and the refraction lens necessary for achromatization can be obtained. The Abbe number of glass is always positive, 2
It is distributed between about 5 and 70. Therefore, in a normal achromatic lens (convex lens), chromatic aberration correction is performed using a convex lens of crown glass and a concave lens of flint glass (f 1 > 0, f 2 <0). However, in chromatic aberration correction using a diffractive lens and a refractive lens,
Since V HOE <0, chromatic aberration can be corrected by combining the refractive convex lens and the diffractive convex lens. Therefore, there is an advantage that the power of each lens can be weak, that is, the chromatic aberration can be corrected while the curvature is loose, and the process of manufacturing the mold becomes easy. Also, for visible light −
The Abbe number of 3.452 of the diffractive lens has an order of magnitude different from that of ordinary glass even when viewed as an absolute value. That is, it can be seen that the dispersion of the diffractive lens is much larger than that of the refractive lens.

【0041】[0041]

【発明が解決しようとする課題】開口数0.7以上の高
開口数のレンズも、色消しレンズも、複数のレンズを組
み合わせれば実現できる。しかし、これを1枚のレンズ
として、同時に実現することはこれまでできなかった。
また、最近では、これらの課題に対して、非球面レンズ
(後玉)と半球状のレンズ(前玉)との2枚のレンズを
用い、該半球状のレンズを光ディスクに略々密着させ
て、顕微鏡において使用される液浸レンズと同様の原理
で、該半球状のレンズの屈折率分(約1.5倍)だけ開
口数(NA)が上がるようにした固体液浸型レンズが提
案されている。しかし、この固体液浸型レンズでも、光
源として半導体レーザを用いた場合にモードホップによ
り生じる色収差が問題となる。また、この固体液浸型レ
ンズでは、後玉のパワーを上げた方が、公差的にも、設
計上有利である。
A lens having a high numerical aperture of 0.7 or more and an achromatic lens can be realized by combining a plurality of lenses. However, it has not been possible to realize this simultaneously with one lens.
Recently, to solve these problems, two lenses, an aspherical lens (rear lens) and a hemispherical lens (front lens), are used, and the hemispherical lens is made to closely adhere to the optical disk. , A solid immersion lens in which the numerical aperture (NA) is increased by the refractive index (about 1.5 times) of the hemispherical lens based on the same principle as the immersion lens used in a microscope. ing. However, even this solid immersion lens has a problem of chromatic aberration caused by mode hopping when a semiconductor laser is used as a light source. Further, in this solid liquid immersion type lens, it is advantageous in terms of design that the power of the rear lens is increased.

【0042】従来より用いられているいわゆる「コンパ
クト・ディスク(CD)」の如き光ディスクのディスク
基板の厚さは、前述したように、1.2mmである。し
かし、今後は、さらに薄いディスク基板を有する高密度
フォーマットの光ディスクが用いられるようになる可能
性が高い。これは、ディスク基板が薄いほど、ディスク
スキューによって生じるコマ収差などのノイズ要因を小
さくすることができるからである。記録される情報信号
の高密度化のため、より短波長の光源とより高い開口数
の対物レンズとが使われるようになれば、このようなデ
ィスク基板の厚さの影響はますます著しくなる。ここ
で、光ディスクより情報信号を読み取る光学ピックアッ
プ装置においては、従来のフォーマットの光ディスクと
将来のフォーマットの光ディスクとの互換性を確保する
ことが、重要な課題となる。ディスク基板の厚みが違え
ば、その厚みによって生じる球面収差が変わってくるの
で、このままでは、互換性が確保できない。
The thickness of the disk substrate of an optical disk such as a so-called "compact disk (CD)" which has been conventionally used is 1.2 mm as described above. However, in the future, there is a high possibility that high-density format optical disks having thinner disk substrates will be used. This is because the thinner the disc substrate is, the smaller the noise factor such as coma aberration caused by the disc skew can be reduced. The influence of the thickness of the disc substrate becomes more and more significant as a light source with a shorter wavelength and an objective lens with a higher numerical aperture are used to increase the density of recorded information signals. Here, in an optical pickup device that reads an information signal from an optical disc, it is an important issue to ensure compatibility between an optical disc of a conventional format and an optical disc of a future format. If the thickness of the disk substrate is different, the spherical aberration caused by the thickness changes, so that compatibility cannot be ensured as it is.

【0043】この課題について、第56回応用物理学会
予講集(No 3.p956-957、SPIE VOL.2338 Optical Data
Storage(1994) p282-288)において、対物レンズの中心
部にホログラムを形成し、0次光と1次光で、それぞれ
別のフォーマットのディスクを読むという報告がされて
いる(ISOM'95 Post-deadline Paper Technical Digest
P-38-39)。また、本件出願人は、±1次光を用いて上
記提案と同様の効果を実現する「二重焦点レンズを用い
た光ディスク装置」を提案している。
Regarding this subject, the 56th Japan Society of Applied Physics Preliminary Collection (No 3.p956-957, SPIE VOL.2338 Optical Data
In Storage (1994) p282-288), it is reported that a hologram is formed in the center of the objective lens and the 0th-order light and the 1st-order light read the discs of different formats (ISOM'95 Post- deadline Paper Technical Digest
P-38-39). Further, the applicant of the present application has proposed an "optical disk device using a bifocal lens" that achieves the same effect as the above proposal by using ± first-order light.

【0044】また、光ディスクの信号記録層を多層構造
化することは、情報記録量を飛躍的に増大させる有力な
手段である。しかし、各信号記録層に対応するディスク
基板の厚みの違いによって生じる球面収差の量の違いを
どう補正するか、という課題がある。これらに対して、
いくつかの提案がなされているが、これらの提案は、複
数の光学ピックアップ装置を必要としたり可動部が必要
となることにより、装置構成の複雑化が招来されるもの
であったり、または、必要な開口数が確保できないとい
った課題を残しているものであった。
Further, forming the signal recording layer of the optical disc into a multi-layer structure is an effective means for dramatically increasing the information recording amount. However, there is a problem how to correct the difference in the amount of spherical aberration caused by the difference in the thickness of the disc substrate corresponding to each signal recording layer. For these,
Although some proposals have been made, these proposals require a plurality of optical pickup devices or a movable part, which leads to complication of the device configuration or is required. However, there was a problem that a large numerical aperture could not be secured.

【0045】本発明は、上述の実情に鑑みて提案される
ものであって、開口数が0.7以上で、かつ、色収差が
補正された対物レンズを、回折型レンズ一体型の両非球
面単玉レンズとして実現するという課題を解決しようと
するものである。
The present invention is proposed in view of the above-mentioned circumstances, and an objective lens having a numerical aperture of 0.7 or more and chromatic aberration is corrected is used as a diffractive lens-integrated both aspherical surface. This is to solve the problem of realizing it as a single lens.

【0046】[0046]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る対物レンズは、第1面及び第2面の両
面が非球面である単玉レンズであって、該両面上にそれ
ぞれ位相型回折型レンズを有し、中心波長をλ2として
最短波長λ1乃至最長波長λ3において使用する場合にお
いてこのレンズを形成している硝材の各波長λ1、λ2
λ3での屈折率をそれぞれn1、n2、n3、この領域での
該硝材のアッベ数VをV=(n2−1)/(n1
3)、位相型回折型レンズのアッベ数VHOEをVHOE
λ2/(λ1−λ3)とすれば、 (1+(VHOE/V))・(n2−1)>0.572 が成立しており、色収差が補正されているとともに、開
口数が0.7以上となされているものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the objective lens according to the present invention is a single-lens lens in which both the first surface and the second surface are aspherical surfaces. each has a phase type diffraction lens, the wavelength lambda 1 of the glass material forming the lens in the case of using the shortest wavelength lambda 1 to the maximum wavelength lambda 3 a center wavelength as lambda 2, lambda 2,
The refractive indices at λ 3 are n 1 , n 2 , and n 3 , respectively, and the Abbe number V of the glass material in this region is V = (n 2 −1) / (n 1
n 3 ), the Abbe number V HOE of the phase type diffraction lens is V HOE =
If λ 2 / (λ 1 −λ 3 ), then (1+ (V HOE / V)) · (n 2 −1)> 0.572 is established, the chromatic aberration is corrected, and the numerical aperture is Is 0.7 or more.

【0047】また、本発明は、上記対物レンズにおい
て、上記位相型回折型レンズにより、短波長に対して焦
点距離が短くなるように色収差が過剰補正されているこ
ととしたものである。
Further, according to the present invention, in the above objective lens, the chromatic aberration is excessively corrected by the phase type diffractive lens so that the focal length becomes short for a short wavelength.

【0048】さらに、本発明は、上記対物レンズにおい
て、上記位相型回折型レンズが非球面位相項をもち、こ
の位相型回折型レンズの最小ピッチ部分の位置がレンズ
の中心と周縁との間の位置となされていることとしたも
のである。
Further, according to the present invention, in the above objective lens, the phase type diffractive lens has an aspherical phase term, and the position of the minimum pitch portion of the phase type diffractive lens is between the center and the peripheral edge of the lens. It is supposed to be the position.

【0049】そして、本発明は、上記対物レンズにおい
て、上記位相型回折型レンズを構成する各溝の深さが、
波長に対して10以下の整数倍の光路差が生じる深さと
なされていることとしたものである。
According to the present invention, in the above objective lens, the depth of each groove constituting the phase type diffraction lens is
The depth is such that the optical path difference is an integral multiple of 10 or less with respect to the wavelength.

【0050】また、本発明は、上記対物レンズにおい
て、上記第1面、または、上記第2面上に形成された位
相型回折型レンズによって生じる複数の回折光のそれぞ
れが、互いに異なる仕様の光学記録媒体に対する記録再
生に用いられることとしたものである。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned objective lens, each of a plurality of diffracted lights generated by the phase type diffractive lens formed on the first surface or the second surface has an optical specification different from each other. It is intended to be used for recording and reproduction on a recording medium.

【0051】さらに、本発明は、上記対物レンズであっ
て、半球状のレンズと組み合わせられて固体液浸型対物
レンズを構成していることとしたものである。
Further, according to the present invention, the above objective lens is combined with a hemispherical lens to form a solid immersion type objective lens.

【0052】そして、本発明に係る光学ピックアップ装
置は、光源と、この光源より発せられる光束を光学記録
媒体の信号記録面上に集光させる対物レンズと、該光学
記録媒体による該光束の反射光束を検出する光検出手段
とを備え、上記対物レンズは、第1面及び第2面の両面
が非球面である単玉レンズであって、該両面上にそれぞ
れ位相型回折型レンズを有し、中心波長をλ2として最
短波長λ1乃至最長波長λ3において使用する場合におい
て、このレンズを形成している硝材の該各波長λ1
λ2、λ3での屈折率をそれぞれn1、n2、n3、この領
域での該硝材のアッベ数VをV=(n2−1)/(n1
3)、上記位相型回折型レンズのアッベ数VHOEをV
HOE=λ2/(λ1−λ3)とすれば、 (1+(VHOE/V))・(n2−1)>0.572 が成立しており、色収差が補正されているとともに、開
口数が0.7以上となされていることとしたものであ
る。
In the optical pickup device according to the present invention, the light source, the objective lens for condensing the light beam emitted from the light source on the signal recording surface of the optical recording medium, and the reflected light beam of the light beam by the optical recording medium. The objective lens is a single-lens lens in which both the first surface and the second surface are aspherical surfaces, and each has a phase-type diffractive lens on each of the both surfaces. when used in the shortest wavelength lambda 1 to the maximum wavelength lambda 3 a center wavelength as lambda 2, respective wavelength lambda 1 of the glass material forming the lens,
The refractive indices at λ 2 and λ 3 are n 1 , n 2 , and n 3 , respectively, and the Abbe number V of the glass material in this region is V = (n 2 −1) / (n 1
n 3 ), the Abbe number V HOE of the phase type diffractive lens is V
If HOE = λ 2 / (λ 1 −λ 3 ), then (1+ (V HOE / V)) · (n 2 −1)> 0.572 holds, and the chromatic aberration is corrected and The numerical aperture is set to 0.7 or more.

【0053】また、本発明は、上記光学ピックアップ装
置において、上記対物レンズの光軸と光学記録媒体の信
号記録面が垂直でないことにより生ずるコマ収差を補正
するスキューサーボ機構を有していることとしたもので
ある。
Further, according to the present invention, in the above optical pickup device, a skew servo mechanism for correcting coma aberration caused by the fact that the optical axis of the objective lens and the signal recording surface of the optical recording medium are not perpendicular is provided. It was done.

【0054】さらに、本発明は、上記光学ピックアップ
装置であって、上記光学記録媒体として、この光学記録
媒体を構成する透明材料よりなる基板の厚さが0.6m
m以下であるものを用い、この基板を透して信号記録面
に対して光束を集光させることとしたものである。
Furthermore, the present invention is the above optical pickup device, wherein the optical recording medium has a substrate made of a transparent material and having a thickness of 0.6 m.
It is intended to collect the light flux on the signal recording surface through this substrate by using a material of m or less.

【0055】[0055]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る対物レンズ及
び光学ピックアップ装置の具体的な実施の形態につい
て、次の順序により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the objective lens and the optical pickup device according to the present invention will be described below in the following order.

【0056】〔1〕本発明の概要 〔2〕色収差の補正について 〔3〕回折型レンズを構成する溝のピッチについて 〔4〕光学ピックアップ装置の構成について 〔5〕固体液浸型レンズへの適用について 〔6〕異なる仕様の光ディスクへの記録再生について[1] Outline of the Invention [2] Correction of Chromatic Aberration [3] Pitch of Grooves Constituting Diffractive Lens [4] Structure of Optical Pickup Device [5] Application to Solid Liquid Immersion Lens [6] Recording / reproduction on optical discs with different specifications

【0057】〔1〕本発明の概要 本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を
重ねた結果、図3に示すように、高屈折率高分散の硝材
からなる両面非球面の単玉レンズ1の両面2,3に位相
型回折型レンズ4,5を加えることにより、0.7以上
の高開口数をもつ対物レンズを実現できるとの知見を有
するに至った。また、回折型レンズを構成する溝のピッ
チ(加工ピッチ)を広げるために両面の回折型レンズに
パワーを均等に配置すること、回折型レンズの非球面項
を活用して該溝の最小ピッチを広げることが可能である
という知見を有するに至った。さらに、このような対物
レンズを用いれば、必要であれば0.6mm以下の厚さ
のディスク基板を有する光ディスクに対して情報信号の
読み出し書き込みを行う光学ピックアップ装置を構成す
ることが可能であり、また、スキューサーボ機構を併用
すればさらに高密度の情報記録を行う光ディスクに対し
て情報信号の読み出し書き込みを行う光学ピックアップ
装置を構成することができる。さらに、この対物レンズ
と半球状のレンズとを組み合わせれば、高開口数の固体
液浸型レンズを実現することができる。
[1] Outline of the Present Invention As a result of intensive studies for solving the above-mentioned problems, the present inventor has shown that, as shown in FIG. 3, a double-sided aspherical surface made of a glass material having a high refractive index and a high dispersion is used. By adding the phase type diffractive lenses 4 and 5 to both surfaces 2 and 3 of the single lens 1, it has been found that an objective lens having a high numerical aperture of 0.7 or more can be realized. Further, in order to widen the pitch (machining pitch) of the grooves forming the diffractive lens, the power is evenly distributed to the diffractive lenses on both sides, and the aspherical surface term of the diffractive lens is utilized to reduce the minimum pitch of the grooves. We came to have the knowledge that it can be expanded. Further, if such an objective lens is used, it is possible to configure an optical pickup device for reading and writing an information signal with respect to an optical disc having a disc substrate having a thickness of 0.6 mm or less, if necessary. Further, if the skew servo mechanism is used together, an optical pickup device for reading / writing information signals from / on an optical disc for recording information at a higher density can be constructed. Furthermore, by combining this objective lens with a hemispherical lens, a solid immersion lens with a high numerical aperture can be realized.

【0058】屈折型レンズの各面の曲率及びこの屈折型
レンズをなす硝材を変えなくとも、この屈折型レンズの
表面に回折型レンズを形成することにより、レンズのパ
ワーを上げることができ、開口数(NA)を上げること
ができる。
Even if the curvature of each surface of the refractive lens and the glass material forming the refractive lens are not changed, the power of the lens can be increased by forming the diffractive lens on the surface of the refractive lens, thus increasing the aperture. The number (NA) can be increased.

【0059】モールディング加工により非球面のレンズ
面上にさらに非球面係数を含む回折型レンズを一体成型
することには、大きなメリットがある。一見、非球面上
に非球面を乗せても、非球面であることに変わりはない
ようにも思われるが、これには大きな効果がある。すな
わち、図21に示すように、通常の屈折型レンズにおい
ては、面の曲率(=1/R)を変えれば、同じ光線に対
しても、入射角θとサグz(レンズの頂点から入射位置
までの光軸に平行に測った深さ)が変化する。しかし、
この面上に回折型レンズ4を形成すれば、回折型レンズ
4は厚みが0なので、その位置における格子周期を変え
れば、この面からの出射角θ′だけが変化する。つま
り、屈折型レンズとしてのベース曲率と回折型レンズと
しての格子周期によって、出射角θ′とサグzとを独立
に自由に変えることができる。したがって、設計の自由
度が拡大する。
There is a great merit in integrally molding a diffractive lens including an aspherical coefficient on the aspherical lens surface by molding. At first glance, it seems that even if an aspherical surface is placed on an aspherical surface, it is still an aspherical surface, but this has a great effect. That is, as shown in FIG. 21, in a normal refracting lens, if the curvature of the surface (= 1 / R) is changed, the incident angle θ and sag z (incident position from the apex of the lens to the same ray) are also changed. Depth measured parallel to the optical axis up to) changes. But,
If the diffractive lens 4 is formed on this surface, the thickness of the diffractive lens 4 is 0. Therefore, if the grating period at that position is changed, only the emission angle θ ′ from this surface changes. That is, the emission angle θ ′ and the sag z can be freely changed independently by the base curvature as the refraction type lens and the grating period as the diffraction type lens. Therefore, the degree of freedom in design is increased.

【0060】また、レンズにおいてコマ収差を取り除く
には、正弦条件を満たさなければならない。アフォーカ
ル系の場合の正弦条件は、図20に示すように、次式で
与えられる。
In order to remove coma from the lens, the sine condition must be satisfied. The sine condition for the afocal system is given by the following equation, as shown in FIG.

【0061】(h/f)=sinU ここで、f:焦点距離、h:入射高、U:出射角であ
る。
(H / f) = sinU where f: focal length, h: incident height, and U: exit angle.

【0062】正弦条件を厚肉系で完全に満たすには、図
22に示すように、第2面に回折型レンズ5を配置する
ことが必要である。すなわち、焦点距離fのレンズに入
射高hで入射する光の光路を考えたとき、この光が正弦
条件を満たすとすれば、出射角Uは、正弦条件より、U
=sin-1(h/f)で与えられる。したがって、レンズ
の出射点はCでなければならない。したがって、入射位
置Aが決まれば、正弦条件を満たす光路ACF(Fは、
焦点)は一意に決まってしまう。しかし、屈折型かレン
ズでは、全ての光線がこの条件を満たす光路を通ること
ができるわけではなく、このずれがコマ収差となる。し
かし、このレンズ1の第2面に回折型レンズ5があれ
ば、前述したように、光線の方向だけを自由に変えられ
るので、正弦条件を完全に満たすことができる。
In order to completely satisfy the sine condition in the thick system, it is necessary to dispose the diffractive lens 5 on the second surface as shown in FIG. That is, when considering the optical path of light that is incident on the lens having the focal length f at the incident height h, if this light satisfies the sine condition, the emission angle U is
= Sin −1 (h / f). Therefore, the exit point of the lens must be C. Therefore, if the incident position A is determined, the optical path ACF (F is
The focus) is uniquely determined. However, in the refraction type or lens, not all light rays can pass through the optical path satisfying this condition, and this shift causes coma. However, if the diffractive lens 5 is provided on the second surface of the lens 1, only the direction of the light beam can be freely changed as described above, so that the sine condition can be completely satisfied.

【0063】また、本発明に係る屈折型回折型一体型の
対物レンズにおいては、回折型レンズによって得られた
設計の自由度により、球面収差及びコマ収差を高次まで
に亘って補正することができる。一般に、偏心によって
生じるコマ収差などは、より低次の球面収差やコマ収差
の関数である。これらの低次収差が抑えられれば、当然
に、偏心によって発生するコマ収差も少なくなる。もし
くは、その発生量のバランスを最適化することで、互い
に打ち消し合うような設計が可能になる。したがって、
屈折型回折型一体型レンズにおいては、偏心に対するト
レランスを広げることができる。
Further, in the refraction type diffractive integrated objective lens according to the present invention, spherical aberration and coma can be corrected up to high order by the degree of freedom of design obtained by the diffractive lens. it can. In general, coma and the like caused by decentering are functions of lower-order spherical aberration and coma. If these low-order aberrations are suppressed, naturally, the coma aberration generated by decentering also decreases. Alternatively, by optimizing the balance of the generated amounts, it is possible to design so as to cancel each other out. Therefore,
In the refraction-type diffractive integrated lens, the tolerance for decentering can be widened.

【0064】〔2〕色収差の補正について ここで、問題になるのが回折型レンズの大きな色収差で
ある。屈折型レンズと回折型レンズとを一体化(ハイブ
リッド化)しても、回折型レンズのパワーと屈折型レン
ズのパワーの比が色消し条件を略々満たすものとなって
いなければ、大きな色収差が生じてしまう。上記各レン
ズのパワーの比は、先に述べたように、屈折型レンズを
なす硝材の分散で決まる。この硝材の分散が大きければ
大きいほど、回折型レンズのパワーの屈折型レンズのパ
ワーに対する比を上げなければいけない。つまり、回折
型レンズに強いパワーを与えることができる。上記各レ
ンズのパワーの比を色消し条件を略々満たすものとすれ
ば、屈折型の凸レンズに対して回折型の凸レンズを組み
合わせることにより、色収差は補正できる。したがっ
て、上記硝材が高分散の材料であるほど、色収差を補正
しつつ、回折型レンズによってパワーを上げることがで
きることになる。ただし、色消し条件を多少オーバーし
ても、色収差が実用上問題ない範囲であれば、回折型レ
ンズのパワーを上げて過剰補正し、さらに開口数(N
A)を上げても構わない。この場合においては、焦点距
離は、短波長であるほど短くなることになる。
[2] Correction of chromatic aberration Here, the problem is the large chromatic aberration of the diffractive lens. Even if the refractive lens and the diffractive lens are integrated (hybridized), if the ratio of the power of the diffractive lens and the power of the refractive lens does not substantially satisfy the achromatic condition, large chromatic aberration will occur. Will occur. As described above, the power ratio of each lens is determined by the dispersion of the glass material forming the refractive lens. The greater the dispersion of this glass material, the higher the ratio of the power of the diffractive lens to the power of the refractive lens. That is, strong power can be applied to the diffractive lens. If the power ratio of each lens satisfies the achromatic condition, chromatic aberration can be corrected by combining a refractive convex lens with a diffractive convex lens. Therefore, the higher the glass material is, the higher the power can be increased by the diffractive lens while correcting the chromatic aberration. However, even if the achromatic condition is slightly exceeded, if the chromatic aberration is within a practical range, the power of the diffractive lens is increased to perform overcorrection, and the numerical aperture (N
You may raise A). In this case, the focal length becomes shorter as the wavelength becomes shorter.

【0065】また、高分散の硝材は、一般に高屈折率で
ある。レンズの開口数(NA)は、薄肉近似において、
以下のように与えられる。
Further, a glass material having a high dispersion generally has a high refractive index. The numerical aperture (NA) of a lens is
Given as follows:

【0066】[0066]

【数18】 (Equation 18)

【0067】この〔数式18〕において、a、f、n、
1、R2は、以下のものを示している。
In this [Equation 18], a, f, n,
R 1 and R 2 represent the following.

【0068】a;レンズの瞳半径 f;レンズの焦点距離 n;屈折率 R1;第1面の曲率半径 R2;第2面の曲率半径 すなわち、屈折型レンズをなす硝材の屈折率が高いほ
ど、曲率を変えなくとも、開口数(NA)を上げること
ができる。この点からも、屈折型レンズに回折型レンズ
を一体的に形成する場合においては、高屈折率高分散の
硝材を用いることが望ましい。また、回折型レンズの回
折効率は、入射角が大きくなると低下する。そのため、
ベースとなる曲面の曲率はできるだけ小さい方が効率が
良くなる。この観点からも、上記〔数式18〕中の曲率
半径R1,R2はできるだけ大きいことが望ましい。
A: pupil radius of lens f; focal length of lens n; refractive index R 1 ; radius of curvature of first surface R 2 ; radius of curvature of second surface That is, the refractive index of the glass material forming the refractive lens is high The numerical aperture (NA) can be increased without changing the curvature. From this point as well, when the diffractive lens is integrally formed with the refractive lens, it is desirable to use a glass material having a high refractive index and a high dispersion. Further, the diffraction efficiency of the diffractive lens decreases as the incident angle increases. for that reason,
The efficiency is better when the curvature of the base curved surface is as small as possible. From this viewpoint, it is desirable that the radii of curvature R 1 and R 2 in the above [Formula 18] be as large as possible.

【0069】では、硝材を変えることによりどれだけ開
口数(NA)を上げられるか、ということが問題にな
る。ここで、レンズの両面の曲率半径R1,R2とレンズ
径aが同じ2つのレンズL1(屈折率n1、アッベ数
1),L2(屈折率n2、アッベ数V2)を考える。する
と、これら2つのレンズの開口数NA1,NA2は、
Then, how much the numerical aperture (NA) can be raised by changing the glass material becomes a problem. Here, two lenses L 1 (refractive index n 1 , Abbe number V 1 ) and L 2 (refractive index n 2 , Abbe number V 2 ) having the same radius of curvature R 1 , R 2 and lens diameter a on both sides of the lens. think of. Then, the numerical apertures NA 1 and NA 2 of these two lenses are

【0070】[0070]

【数19】 [Equation 19]

【0071】となる。ここで、一方のレンズL2に回折
型レンズを加えて、色収差補正を行う。このとき、この
回折型レンズの焦点距離fHOEは、
Is obtained. Here, a chromatic aberration is corrected by adding a diffractive lens to one lens L 2 . At this time, the focal length f HOE of this diffractive lens is

【0072】[0072]

【数20】 (Equation 20)

【0073】となる。したがって、屈折型レンズと回折
型レンズとの一体型レンズの全体のパワーは、
Is obtained. Therefore, the total power of the integrated lens of the refractive lens and the diffractive lens is

【0074】[0074]

【数21】 (Equation 21)

【0075】である。よって、レンズ全体の開口数NA
achromatは、
It is Therefore, the numerical aperture NA of the entire lens
achromat is

【0076】[0076]

【数22】 (Equation 22)

【0077】となる。この開口数NAachromatと、他方
のレンズL1のNA1との比Qは、
It becomes The ratio Q of this numerical aperture NA achromat to the NA 1 of the other lens L 1 is

【0078】[0078]

【数23】 (Equation 23)

【0079】である。開口数(NA)が0.7以上の屈
折型回折型一体型のレンズを、開口数(NA)が0.6
以下の従来のレンズの加工に用いられたのと同様の金型
加工技術で作製するには、Q≧1.17(=0.7/
0.6)(比Qが1.17以上)となる屈折率とアッベ
数を持つ硝材を用いればよい。
Is as follows. A refraction-type diffractive integrated lens with a numerical aperture (NA) of 0.7 or more has a numerical aperture (NA) of 0.6.
In order to manufacture with the same mold processing technique as used in the following conventional lens processing, Q ≧ 1.17 (= 0.7 /
A glass material having a refractive index and an Abbe number of 0.6) (ratio Q is 1.17 or more) may be used.

【0080】なお、ここで基準とする上記レンズL1
しては、図1に示すように、例えば、いわゆるビデオデ
ィスク用の対物レンズや、「デジタル・ビデオ・ディス
ク(DVD)」用の対物レンズを考えれば十分である。
これらのレンズは、以下の〔表1〕に示すように、それ
ぞれ市販されているレンズや試作されているレンズのう
ちでは最も開口数(NA)が高く、しかも、どちらも実
際に製造の実績があるものである。したがって、これら
のレンズが有する曲率は、現在の加工技術で十分作成可
能な曲率の目安と考えることができる。
As the lens L 1 used as a reference here, as shown in FIG. 1, for example, an objective lens for a so-called video disc or an objective lens for “digital video disc (DVD)” is used. It is enough to think.
As shown in [Table 1] below, these lenses have the highest numerical aperture (NA) among commercially available lenses and lenses that have been prototyped, and both have actual manufacturing results. There is something. Therefore, the curvature of these lenses can be considered as a measure of the curvature that can be sufficiently created by the current processing technology.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】上記ビデオディスク用の対物レンズと同様
の曲率を有する屈折型レンズに回折型レンズを一体的に
形成して開口数(NA)を上げた場合においては、
In the case of increasing the numerical aperture (NA) by integrally forming a diffractive lens on a refractive lens having the same curvature as the objective lens for the video disk,

【0083】[0083]

【数24】 (Equation 24)

【0084】が成立すれば、開口数(NA)が0.7以
上で色消しがなされた屈折型回折型一体型のレンズが作
成可能な硝材であることがわかる。また、「デジタル・
ビデオ・ディスク(DVD)」用の対物レンズと同様の
曲率を有する屈折型レンズに回折型レンズを一体的に形
成して開口数(NA)を上げた場合においては、
If the above condition is satisfied, it is understood that the glass material is a glass material that can be used to form an achromatic refraction-diffraction integrated lens with a numerical aperture (NA) of 0.7 or more. Also, "Digital
In the case of increasing the numerical aperture (NA) by integrally forming a diffractive lens on a refractive lens having the same curvature as the objective lens for “Video Disc (DVD)”,

【0085】[0085]

【数25】 (Equation 25)

【0086】が設立すれば、開口数(NA)が0.7以
上で色消しがなされた屈折型回折型一体型のレンズが作
成可能な硝材であることがわかる。ただし、ここで、回
折型レンズのアッベ数は、波長の関数である。前述した
ように、一般によく用いられるのは、可視光に対するd
線を中心とする589.6nm、486.1nm、65
6.3nmのスペクトル線に対する屈折率を用いたVd
である。半導体レーザー(LD)を光源として使用され
るレンズにおいては、アッベ数は、この半導体レーザの
発する光束の波長範囲に対して適宜置き換えればよい。
同様のことは、他の屈折率やアッベ数についてもいえ
る。しかし、硝材選択の目安としては、簡便な目安のほ
うが便利である。また、現在、半導体レーザーの発光波
長の短波長化が、赤から緑や青にかけて、可視域におい
て進められている。これらを考慮すると、通常用いられ
るアッベ数を用いて考えても十分な目安が得られる。し
たがって、上記ビデオディスク用の対物レンズの場合に
基づき、
If founded, it will be understood that the glass material is a glass material capable of producing an achromatic refracting-diffraction integrated lens with a numerical aperture (NA) of 0.7 or more. However, the Abbe number of the diffractive lens is a function of wavelength here. As described above, the commonly used one is d for visible light.
589.6nm, 486.1nm, 65 centered on the line
V d using the refractive index for the 6.3 nm spectral line
It is. In a lens that uses a semiconductor laser (LD) as a light source, the Abbe number may be appropriately replaced with respect to the wavelength range of the light flux emitted by this semiconductor laser.
The same applies to other refractive indices and Abbe numbers. However, as a guideline for selecting a glass material, a simple guideline is more convenient. At present, the emission wavelength of semiconductor lasers is being shortened in the visible region from red to green and blue. Considering these, a sufficient standard can be obtained even if the Abbe number that is usually used is considered. Therefore, based on the case of the objective lens for the above video disc,

【0087】[0087]

【数26】 (Equation 26)

【0088】を満たす硝材を用いればよいことがわか
る。これを、実際のガラスモールドにおいてよく使われ
る硝材について調べれば、例えば「HOYA」社製の硝
材においては、BSC7,FCD1は、非球面ガラスモ
ールドレンズの硝材としてよく使われる低分散低屈折率
の硝材だが、上記〔数式26〕の条件を満たさない。B
aCD5,BaCD16は、ともに、対物レンズ用の硝
材としてよく使われるが、これらは上記〔数式26〕の
条件を満たすものの、「デジタル・ビデオ・ディスク
(DVD)」用の対物レンズの曲率を基準とすれば、作
成可能な条件を満たさない。したがって、これらの硝材
は、屈折型回折型一体型のレンズの作成は可能ではある
かもしれないが、決して好ましい材料ではないことが分
かる。一方、LaF20,LaF81,NbFD81,
FDS3,FD13,LaC13などの、高屈折率高分
散の硝材は、これらの条件をよく満たす。これらの材料
は、生産性に優れたものが多く、大量生産に最適だが、
色収差が多いことから、光通信用などの用途に限られて
使われてきた。したがって、屈折型回折型一体型の色消
しによって、これらの硝材が光ディスクや光磁気ディス
ク用の対物レンズに使えるようになれば、生産性が上が
り、量産コストの面からも大きな効果が期待できる。な
お、プラスチック光学材料のほとんどはこれらの条件を
満たさない。
It is understood that a glass material satisfying the above conditions may be used. If this is examined for glass materials often used in actual glass molds, for example, in the glass materials manufactured by "HOYA", BSC7 and FCD1 are glass materials with low dispersion and low refractive index that are often used as glass materials for aspherical glass mold lenses. However, the condition of the above [Formula 26] is not satisfied. B
Both aCD5 and BaCD16 are often used as a glass material for an objective lens, but they satisfy the condition of [Equation 26] above, but are based on the curvature of the objective lens for "Digital Video Disc (DVD)". If so, the condition that can be created is not satisfied. Therefore, it can be understood that these glass materials are not preferable materials, although it may be possible to form a lens of refraction type diffractive type. On the other hand, LaF20, LaF81, NbFD81,
Glass materials having a high refractive index and a high dispersion, such as FDS3, FD13, and LaC13, satisfy these conditions well. Many of these materials have excellent productivity and are ideal for mass production.
Since it has a lot of chromatic aberration, it has been used only for applications such as optical communication. Therefore, if these glass materials can be used for an objective lens for an optical disk or a magneto-optical disk by achromatic refraction-diffraction achromatism, productivity can be improved and a large effect can be expected from the viewpoint of mass production cost. Most plastic optical materials do not satisfy these conditions.

【0089】〔3〕回折型レンズを構成する溝のピッチ
について では、このような硝材を用いることによりレンズの開口
数(NA)をどれだけ上げることができるか、というこ
とを考えるうえで問題になるのは、回折型レンズを構成
する溝のピッチである。回折型レンズレンズのパワーを
上げようとすれば、同じレンズ径においては、上記溝の
ピッチはどんどん狭くなり、加工が困難となる。
[3] Regarding the pitch of the grooves forming the diffractive lens, there is a problem in considering how much the numerical aperture (NA) of the lens can be increased by using such a glass material. What becomes is the pitch of the grooves forming the diffractive lens. If an attempt is made to increase the power of a diffractive lens, the pitch of the grooves will become narrower and the processing will be difficult for the same lens diameter.

【0090】回折型レンズのパワーは、レンズ全体とし
ての開口数と硝材を決定すれば、前述の色消し条件から
決定される。したがって、同じ開口数のレンズであって
も、硝材が異なれば、回折型レンズのピッチは異なる。
そこで、屈折型の非球面レンズの作製と回折型レンズの
加工とのどちらもが可能となるように、最適な硝材を決
定しなければならない。
The power of the diffractive lens is determined from the above-described achromatic condition by determining the numerical aperture and glass material of the entire lens. Therefore, even if the lenses have the same numerical aperture, the pitches of the diffractive lenses are different if the glass materials are different.
Therefore, the optimum glass material must be determined so that both the refraction-type aspherical lens and the diffractive-type lens can be processed.

【0091】上記溝のピッチに関しては、以下のような
議論が有効である。まず、図2に示すように、回折型レ
ンズが屈折型レンズの第1面のみに形成される場合を考
える。回折型レンズの非球面項を無視して、図10乃至
図12及び図14に示すように、濃度型フレネルゾーン
プレート(すなわち、フレネルの輪帯6,7を1つ置き
に塗りつぶして、同位相の光のみが透過し、回折光が一
点に集光するような機能を持った回折型光学素子)と考
えれば、以下のような見積もりが可能である。本発明に
おいて主に考えているのは、図17に示すように、ブレ
ーズド形状の位相型回折型レンズであるが、この位相型
回折型レンズは、上記濃度型フレネルゾーンプレート
を、図13、図15及び図16に示すように、位相型フ
レネルゾーンプレートを経て、拡張したものであって、
該濃度型フレネルゾーンプレートと同様の原理に基づく
ものであり、このように置き換えて考えても一般性を失
わない。なお、上記位相型フレネルゾーンプレートは、
フレネルの輪帯8,9を1つ置きに厚みの異なる領域と
して、透過した光の位相が該フレネルの輪帯8,9ごと
に異なるようにして、回折光が一点に集光するような機
能を持った回折型光学素子である。ここで、特に、図1
0に示すように、中心の円盤に始まる奇数番目の輪帯7
を透明にしたものを正の(濃度型)ゾーンプレートとい
い、図11に示すように、偶数番目の輪帯7を透明にし
たものを負の(濃度型)ゾーンプレートという。これら
正及び負の(濃度型)ゾーンプレートは、それぞれ、無
収差の凸レンズ及び凹レンズとして機能する。この濃度
型フレネルゾーンプレートのn番目の透明輪帯7の外側
の半径sn(n=1,2,3,...)は次式で与えら
れる。
Regarding the groove pitch, the following discussion is valid. First, consider the case where the diffractive lens is formed only on the first surface of the refractive lens as shown in FIG. Ignoring the aspherical term of the diffractive lens, as shown in FIG. 10 to FIG. 12 and FIG. The following estimation can be made by considering it as a diffractive optical element having a function of transmitting only the light of (4) and condensing the diffracted light at one point. As shown in FIG. 17, what is mainly considered in the present invention is a blazed phase type diffractive lens, and the phase type diffractive lens has the density type Fresnel zone plate shown in FIG. As shown in FIG. 15 and FIG. 16, expanded through a phase type Fresnel zone plate,
It is based on the same principle as the concentration-type Fresnel zone plate, and even if it is replaced in this way, the generality is not lost. The phase type Fresnel zone plate is
A function of converging the diffracted light at one point by setting every other Fresnel ring zone 8 and 9 as a region having a different thickness so that the phase of the transmitted light is different for each Fresnel ring zone 8 and 9. It is a diffractive optical element having Here, in particular, FIG.
As shown in 0, odd-numbered ring zones 7 that start in the central disk
What is made transparent is called a positive (concentration type) zone plate, and as shown in FIG. 11, what made even numbered ring zones 7 transparent is called a negative (concentration type) zone plate. These positive and negative (density type) zone plates function as an aplanatic convex lens and a concave lens, respectively. The outer radius s n (n = 1, 2, 3, ...) Of the n-th transparent ring 7 of this concentration type Fresnel zone plate is given by the following equation.

【0092】[0092]

【数27】 [Equation 27]

【0093】(この〔数式27〕において、上の式が正
のゾーンプレートについてのものであり、下の式が負の
ゾーンプレートについてのものである。) また、それぞれの輪帯の幅は、
(In this [Equation 27], the above equation is for a positive zone plate, and the following equation is for a negative zone plate.) Also, the width of each ring zone is

【0094】[0094]

【数28】 [Equation 28]

【0095】である。(この〔数式28〕において、上
の式が正のゾーンプレートについてのものであり、下の
式が負のゾーンプレートについてのものである。)本発
明で考えているのは、図17に示すように、位相型回折
型凸レンズであり、この位相型回折型凸レンズは、正の
(濃度型)ゾーンプレートにおける透過輪帯7と遮光輪
帯6とを1本ずつを合わせた位相1周期にあたる領域
で、ブレーズド(傾斜状溝)形状の段差により透過光に
位相差を与えるものと考えることができる。したがっ
て、外周側のブレーズのピッチが細かい領域では、位相
型回折型レンズを構成するブレーズのピッチdsは、
It is (In this [Equation 28], the above equation is for the positive zone plate and the following equation is for the negative zone plate.) FIG. 17 shows what is considered in the present invention. As described above, this is a phase-type diffractive convex lens, and this phase-type diffractive convex lens is a region corresponding to one phase period in which the transmission ring zone 7 and the light-shielding ring zone 6 in the positive (density type) zone plate are combined one by one. Then, it can be considered that a phase difference is imparted to the transmitted light due to the blazed (tilted groove) step. Therefore, in the region where the blaze pitch on the outer peripheral side is small, the blaze pitch ds forming the phase type diffractive lens is

【0096】[0096]

【数29】 (Equation 29)

【0097】と考えられる。色消しレンズを構成する屈
折型レンズと回折型レンズとのうち回折型レンズのみの
開口数(NA)は、通常よく使われる硝材について、全
レンズの開口数(NA)の5%乃至15%である。従っ
て、開口数(NA)0.7を達成しようとすれば、この
0.7のうちの0.035乃至0.105が、回折型レ
ンズのみの開口数(NA)ということになる。レンズの
有効径を直径5mmとすれば、焦点距離は、約25mm
乃至70mmということになる。有効径直径5mmにお
ける最外周部は、波長635nmに対して、
It is considered that The numerical aperture (NA) of only the diffractive lens, which is one of the refractive lens and the diffractive lens that constitute the achromatic lens, is 5% to 15% of the numerical aperture (NA) of all lenses for commonly used glass materials. is there. Therefore, in order to achieve the numerical aperture (NA) of 0.7, 0.035 to 0.105 of this 0.7 is the numerical aperture (NA) of only the diffractive lens. If the effective diameter of the lens is 5 mm, the focal length is about 25 mm.
That is to say 70 mm. The outermost peripheral portion with an effective diameter of 5 mm has a wavelength of 635 nm.

【0098】[0098]

【数30】 [Equation 30]

【0099】であることから、71本目乃至197本目
の輪帯に略々相当する。このとき最外周部分のブレーズ
のピッチは、最小最大それぞれ、
Therefore, it corresponds approximately to the 71st to 197th ring zones. At this time, the pitch of the blaze of the outermost periphery is

【0100】[0100]

【数31】 [Equation 31]

【0101】である。最短のピッチでも、波長の10倍
程度なので、スカラー理論が成立する範囲である。ブレ
ーズのピッチが上記最短のピッチより短くなると、偏光
方向によって回折効率が変化するため、スキューノイズ
が方向依存性を持ったり、光磁気ディスクについて記録
再生を行う場合においてノイズが生じ易くなるなど、問
題が多い。そこで、上記ブレーズのピッチは、最低でも
5μm、実用的には、10μm以上であることが望まし
い。このことから、本発明に係る対物レンズにおいて
は、何らかの手段で、上記ブレーズのピッチを緩和する
(広げる)手段を併用することが望ましい。上記ブレー
ズのピッチを緩和する(広げる)ことにより、偏光に対
する影響を抑圧することができ、光磁気ディスクに対す
る記録再生においても十分にこの対物レンズが応用可能
であることがわかる。また、現在の加工技術の点から見
れば、このピッチは、曲面上に加工する格子のピッチと
してはかなり狭いものである。そこで、このピッチを緩
和することができれば、製造上も大きな利点となる。
Is as follows. Even at the shortest pitch, it is about 10 times the wavelength, so the scalar theory is valid. When the blaze pitch is shorter than the shortest pitch, the diffraction efficiency changes depending on the polarization direction, so that skew noise has direction dependency, and noise easily occurs when recording / reproducing on a magneto-optical disk. There are many. Therefore, it is desirable that the blaze pitch is at least 5 μm, and practically 10 μm or more. From this, in the objective lens according to the present invention, it is desirable to use a means for relaxing (widening) the blaze pitch by some means. It can be seen that by relaxing (widening) the pitch of the blaze, it is possible to suppress the influence on the polarized light, and the objective lens can be sufficiently applied to the recording / reproducing with respect to the magneto-optical disk. Also, from the viewpoint of the current processing technology, this pitch is quite narrow as the pitch of the grid to be processed on the curved surface. Therefore, if this pitch can be relaxed, it will be a great advantage in manufacturing.

【0102】この回折型レンズの作製条件を緩和するに
は、図3に示すように、屈折型レンズ1の両面2,3に
回折型レンズ4,5を配して、パワーを分散させること
が有効である。理想的には、これら両面の回折型レンズ
4,5の焦点距離を、ともに、図2に示すように第1面
だけに回折型レンズを形成する場合における回折型レン
ズ4の2倍にした場合が、上記ブレーズのピッチを最大
にする解である。このとき、レンズの径を一定とすれ
ば、上記〔数式27〕より、輪帯の本数は、第1面のみ
に回折型レンズを形成した場合に比して、約半分にな
る。このことと上記〔数式29〕とより、上記ブレーズ
の最短ピッチは、第1面のみに回折型レンズを形成した
場合に比して、約2倍になることとなる。しかし、実際
の設計においては、収差補正の観点から、いわゆるベン
ディングが必要になるので、両面の回折型レンズの焦点
距離の比が0.5乃至2.0の範囲であれば、十分に、
両面に回折型レンズのパワーを分割した効果が得られ
る。この場合、この対物レンズは、回折型レンズを両面
に持つことになり、回折型レンズの回折効率が問題とな
るかに見えるが、現在、回折型レンズにおいては、設計
波長では充分に高い(90%以上の)回折効率が得られ
るといわれているので問題はない。また、近年、光源と
なる半導体レーザーの出力が向上しており、さらに、偏
光ビームスプリッターを用いた偏光光学系を採用するな
どの手法により、光出力の効率については十分に補償す
ることができる。
In order to relax the manufacturing conditions of this diffractive lens, it is possible to disperse the power by disposing diffractive lenses 4 and 5 on both surfaces 2 and 3 of the refractive lens 1 as shown in FIG. It is valid. Ideally, the focal lengths of the diffractive lenses 4 and 5 on both sides are both twice as long as the diffractive lens 4 in the case where the diffractive lens is formed only on the first surface as shown in FIG. Is a solution that maximizes the pitch of the blaze. At this time, if the diameter of the lens is constant, the number of ring zones is about half that in the case where the diffractive lens is formed only on the first surface according to the above [Formula 27]. From this fact and the above [Formula 29], the shortest pitch of the blaze is about twice as large as the case where the diffractive lens is formed only on the first surface. However, in actual design, so-called bending is necessary from the viewpoint of aberration correction, so if the ratio of the focal lengths of the diffractive lenses on both sides is in the range of 0.5 to 2.0, it is sufficient.
The effect of dividing the power of the diffractive lens on both sides can be obtained. In this case, this objective lens has a diffractive lens on both sides, and it seems that the diffraction efficiency of the diffractive lens becomes a problem, but at present, the diffractive lens has a sufficiently high design wavelength (90 There is no problem because it is said that a diffraction efficiency of (% or more) can be obtained. Further, in recent years, the output of a semiconductor laser serving as a light source has been improved, and the efficiency of light output can be sufficiently compensated by a method such as employing a polarization optical system using a polarization beam splitter.

【0103】なお、回折格子における回折効率は、格子
の方向と偏光方向との角度に依存する。また、光ディス
クへの入射角やレンズへの入射角が大きい場合には、偏
光方向によって、反射率が異なる。このため、回折型レ
ンズに直線偏光の光束を入射させた場合、瞳上の強度分
布が不均一になり、スポットが非対称になる虞れがあ
る。このような瞳上の強度分布の不均一さは、光磁気デ
ィスクに対する情報信号の記録再生を行う場合などに
は、記録再生特性に影響を及ぼす。このような影響を避
けるためには、回折型レンズに入射される半導体レーザ
等の光源からの直線偏光光束を予め円偏光にしておけば
よい。直線偏光光束を円偏光にするには、この光束を、
四分の一波長板の如き位相子を透過させればよい。
The diffraction efficiency of the diffraction grating depends on the angle between the grating direction and the polarization direction. Further, when the angle of incidence on the optical disc or the angle of incidence on the lens is large, the reflectance differs depending on the polarization direction. For this reason, when a linearly polarized light beam is incident on the diffractive lens, the intensity distribution on the pupil becomes non-uniform, and the spot may become asymmetric. Such nonuniformity of the intensity distribution on the pupil affects the recording / reproducing characteristics when recording / reproducing information signals to / from the magneto-optical disk. In order to avoid such an influence, the linearly polarized light beam from the light source such as the semiconductor laser incident on the diffractive lens may be circularly polarized in advance. To make linearly polarized light into circularly polarized light,
It suffices that a retarder such as a quarter-wave plate is transmitted.

【0104】さらに、本発明に係る対物レンズにおいて
は、回折型レンズのパワーを一定にして色消し条件を保
ったまま、上記ブレーズの最小ピッチを広げる手法がい
くつか考えられる。すなわち、上記ブレーズのピッチ緩
和の手法としては、第一に、回折型レンズの非球面係数
を活用することが考えられる。図5に示すように、レン
ズの最外周での回折型レンズによる位相差の傾きが緩く
なるように、逆の符号の高次の非球面係数を加えてやれ
ば、この非球面係数は1次の色収差には関係ないので、
図4に示すように、回折型レンズの非球面係数を活用し
ない場合に比して、上記ブレーズのピッチを緩めること
ができる。この場合、回折型レンズが高次の非球面位相
項をもち、上記ブレーズの最小ピッチ位置は、レンズ内
部、すなわち、レンズの最外周とレンズの中心との間に
位置することになる。このような非球面係数は、同じ面
の屈折型レンズの非球面係数でやりくりすればよい。た
だし、この場合には、高次で色収差が発生するので、こ
れを十分許容できる範囲にとどめることが必要である。
Further, in the objective lens according to the present invention, there can be considered some methods of expanding the minimum pitch of the blaze while keeping the achromatic condition by keeping the power of the diffractive lens constant. That is, as a method of relaxing the pitch of the blaze, firstly, it is considered to utilize the aspherical coefficient of the diffractive lens. As shown in FIG. 5, if a higher-order aspherical coefficient with an opposite sign is added so that the inclination of the phase difference due to the diffractive lens at the outermost circumference of the lens becomes gentle, this aspherical coefficient becomes Since it is not related to the chromatic aberration of
As shown in FIG. 4, the blaze pitch can be loosened as compared with the case where the aspherical coefficient of the diffractive lens is not utilized. In this case, the diffractive lens has a high-order aspherical phase term, and the minimum pitch position of the blaze is located inside the lens, that is, between the outermost circumference of the lens and the center of the lens. Such an aspherical coefficient may be repeated by the aspherical coefficient of the refractive lens having the same surface. However, in this case, high-order chromatic aberration occurs, and it is necessary to keep this within a sufficiently allowable range.

【0105】そして、第二には、図6乃至図9に示すよ
うに、位相型回折型レンズの各溝の深さを波長の整数倍
の光路差が生じるような深さにしてやることで、上記ブ
レーズのピッチを広げることができることが知られてい
る(1961年、ジャーナル・オブ・オプティカル・ソ
サエティ・オブ・アメリカ「ザ・フェイズ・フレネル・
レンズ」(K.Miyamoto,"The Phase Fresnel Lens", Jou
rnal of the OpticalSociety of America, vol.51, No.
1, Jan.1961, p.17))。ただし、この場合には、上記
各溝の深さを深くしていくと、ついには、屈折型のフレ
ネルレンズに戻ってしまう。また、上記各溝の深さを深
くすると、波長変動に対しての回折効率の変化の感度が
高くなる。また、作製上における上記各溝の深さの製造
誤差も大きくなる。このような点から、上記各溝の深さ
は、波長の10倍程度以下に抑えることが、実用上望ま
しい(なお、図6は、位相型回折型レンズの各溝の深さ
が波長の1倍の光路差が生じるような深さとなっている
場合を示す。同様に、図7は、位相型回折型レンズの各
溝の深さが波長の2倍の光路差が生じるような深さとな
っている場合を、図8は、位相型回折型レンズの各溝の
深さが波長の3倍の光路差が生じるような深さとなって
いる場合を、図9は、位相型回折型レンズの各溝の深さ
が波長の4倍の光路差が生じるような深さとなっている
場合を、それぞれ示す)。
Secondly, as shown in FIGS. 6 to 9, the depth of each groove of the phase type diffractive lens is set to a depth such that an optical path difference that is an integral multiple of the wavelength is generated. It is known that the pitch of the blaze can be widened (1961, Journal of Optical Society of America, "The Phase Fresnel.
Lens "(K. Miyamoto," The Phase Fresnel Lens ", Jou
rnal of the OpticalSociety of America, vol.51, No.
1, Jan.1961, p.17)). However, in this case, if the depth of each groove is deepened, it finally returns to the refraction type Fresnel lens. Further, if the depth of each groove is increased, the sensitivity of the change of the diffraction efficiency to the wavelength fluctuation becomes high. In addition, the manufacturing error of the depth of each groove becomes large in the manufacturing. From this point of view, it is practically desirable that the depth of each groove is not more than about 10 times the wavelength (in FIG. 6, the depth of each groove of the phase type diffractive lens is 1 wavelength). 7 shows the case where the depth is such that the optical path difference is doubled.Similarly, in Fig. 7, the depth of each groove of the phase type diffractive lens is such that the optical path difference is twice the wavelength. 8 shows a case where the depth of each groove of the phase type diffractive lens is such that an optical path difference of 3 times the wavelength occurs, and FIG. 9 shows a case of the phase diffractive lens. The case where the depth of each groove is such that an optical path difference of four times the wavelength occurs is shown).

【0106】〔4〕光学ピックアップ装置の構成につい
て 上述のような対物レンズを用いれば、情報信号が高密度
に記録される光ディスクに対して記録再生を行う光学ピ
ックアップ装置を実現できる。ここで、問題になるの
が、光ディスクの傾きにより生じるコマ収差である。光
ディスク再生時のディスクスキューによって発生するコ
マ収差は、短波長化、高NA化によって増加し、大きな
ノイズ要因となる。光ディスクにおける記録情報信号の
高密度化に際して、近年、コマ収差は、光学系の大きな
課題として注目されている。3次、5次のコマ収差は、
ディスクスキューに比例する。ディスクスキューθ(ra
d)が生じたときの3次、5次コマ収差係数(W31、W
51)は、
[4] Constitution of Optical Pickup Device By using the objective lens as described above, an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an optical disc on which information signals are recorded at high density can be realized. Here, a problem is coma aberration caused by the tilt of the optical disc. The coma aberration generated by the disc skew at the time of reproducing the optical disc increases due to the shortening of the wavelength and the increase of the NA, and becomes a major noise factor. In increasing the density of recorded information signals on an optical disc, coma aberration has recently attracted attention as a major problem of optical systems. The third and fifth coma aberrations are
Proportional to disk skew. Disk skew θ (ra
3rd and 5th coma aberration coefficients (W 31 , W
51 ) is

【0107】[0107]

【数32】 (Equation 32)

【0108】で与えられる。この〔数式32〕におい
て、t、N、NAは、以下のものを示している。
Is given by In this [Formula 32], t, N, and NA represent the following.

【0109】t;ディスク基板の厚み N;ディスク基板の屈折率 NA;対物レンズ開口数 光ディスクの傾きによって生じるコマ収差に対しては、
2つの解決策が考えられる。1つめの解決策は、アクテ
ィブなスキュー補正である(1994年の「ファスト・
ディスク・スキュー・サーボ・フォー・オプティカル・
ディスク・ピックアップ」("Fast Disk Skew Servo fo
r Optical Disk Pickup" N.Eguchi et al., Techinical
Digest of SOM'94 (1994) P.83)や、1995年、第
42回春期応用物理学会予稿集29a−T−3、4「コ
リメート光学系によるチルト補正」糸長誠、長谷川祐
一、吉田隆行、松崎邦久、羽地泰雄)。このようなスキ
ュー補正は、ディスク基板の厚みが、「デジタル・ビデ
オ・ディスク(DVD)」と同じか、それ以上の厚みで
ある場合は特に有効である。
T: Thickness of disc substrate N: Refractive index of disc substrate NA; Objective lens numerical aperture For coma aberration caused by tilt of the optical disc,
There are two possible solutions. The first solution is active deskew (see "Fast
Disk skew servo for optical
"Disk Pickup"("Fast Disk Skew Servo fo
r Optical Disk Pickup "N. Eguchi et al., Techinical
Digest of SOM'94 (1994) P.83) and 1995, 42nd Spring Society of Applied Physics Proceedings 29a-T-3, 4 "Tilt correction by collimating optics" Makoto Itonaga, Yuichi Hasegawa, Takayuki Yoshida. , Kunihisa Matsuzaki, Yasuo Haji). Such skew correction is particularly effective when the thickness of the disc substrate is equal to or larger than that of the "digital video disc (DVD)".

【0110】ここでいうスキュー補正の原理は、例えば
以下のようなものである。すなわち、図23に示すよう
に、コマ収差を持つ光学系中に、2枚の補償用光学素子
(スキュープレート(凸)12及びスキュープレート
(凹)13)を配置し、それらを互いに逆方向に移動さ
せて正負が逆のコマ収差を発生させて収差補正するもの
である。上記光学系は、半導体レーザ19が発した光束
をコリメータレンズ18により平行光束とし、この平行
光束をビームスプリッタ15により反射させ、四分の一
波長板14及び上記2枚の補償用光学素子13,12を
経て、対物レンズ(ハイブリッドレンズ)1に入射させ
る光学系である。この対物レンズ1は、入射された光束
を光ディスク23の信号記録層上に集光させる。この光
ディスク23は、中心部分をスピンドルモータ22の駆
動軸24によって支持され、該スピンドルモータ22に
よって回転操作される。上記光束は、上記光ディスク2
3の信号記録層により反射され、上記対物レンズ1、上
記各補償用光学素子12,13及び上記四分の一波長板
14を経て、上記ビームスプリッタ15に戻る。ここ
で、上記光ディスク23の信号記録層により反射された
光束は、上記ビームスプリッタ15を透過して、検出系
レンズ16を介して、ディテクタ(光検出器)17によ
り受光される。上記各スキュープレート12,13は、
上記光ディスク23の上記対物レンズ1の光軸に対する
スキューを検出するスキューセンサ20による検出結果
に基づき、サーボ回路21を介して、上記光学系の光軸
に直交する方向に移動操作される。上記スキューセンサ
20は、例えば、上記光ディスク23に対して光束を照
射する発光ダイオードの如き発光素子と該光束の反射光
を検出する光検出器とを有して構成され、図23中矢印
Tで示すように、該光ディスク23のラジアル方向の傾
き量を検出するものである。
The principle of skew correction here is as follows, for example. That is, as shown in FIG. 23, two compensating optical elements (skew plate (convex) 12 and skew plate (concave) 13) are arranged in an optical system having coma, and they are arranged in opposite directions. The aberration is corrected by moving it to generate coma with positive and negative signs. The optical system converts the light beam emitted by the semiconductor laser 19 into a parallel light beam by the collimator lens 18, reflects the parallel light beam by the beam splitter 15, and the quarter wavelength plate 14 and the two compensating optical elements 13, It is an optical system which is made incident on the objective lens (hybrid lens) 1 via 12. The objective lens 1 focuses the incident light flux on the signal recording layer of the optical disc 23. The optical disk 23 has a central portion supported by a drive shaft 24 of a spindle motor 22 and is rotated by the spindle motor 22. The light flux is the optical disc 2
It is reflected by the signal recording layer 3 and returns to the beam splitter 15 through the objective lens 1, the compensation optical elements 12 and 13, and the quarter wavelength plate 14. Here, the light flux reflected by the signal recording layer of the optical disc 23 passes through the beam splitter 15, and is received by a detector (photodetector) 17 via a detection system lens 16. The skew plates 12 and 13 are
Based on the detection result of the skew sensor 20 that detects the skew of the optical disc 23 with respect to the optical axis of the objective lens 1, the optical disc 23 is moved through the servo circuit 21 in a direction orthogonal to the optical axis of the optical system. The skew sensor 20 includes, for example, a light emitting element such as a light emitting diode that irradiates the optical disc 23 with a light flux, and a photodetector that detects reflected light of the light flux. As shown, the amount of tilt of the optical disk 23 in the radial direction is detected.

【0111】ここでいうコマ収差とは、5次までを含め
たものであり、その方位を問わない。上記2枚のスキュ
ープレート(補償用光学素子)12,13は、それぞ
れ、±αR4(Rは、正規化瞳半径、αは、4次非球面
係数)で与えられる凸と凹の非球面を有する素子、もし
くは、それと同等の波面変換の機能を有する素子であ
る。例えば、この非球面形状は、量子化された階段形状
で近似することができる。また、屈折率分布型レンズと
球面研磨とを組み合わせて作ることもできる。これらス
キュープレート12,13に対する最適の移動操作は、
発生するコマ収差の方位に対して、2枚のスキュープレ
ート12,13を互いに逆方向に、上記光ディスク23
のスキュー角に比例して移動させることで与えられる。
このような補正用光学素子を光学ピックアップ装置の光
路中に配置すれば、上記光ディスク23の回転ぶれや反
りによって生じるコマ収差を高帯域までに亘って追従的
に補正することができる。すなわち、上記サーボ回路2
1は、上記スキューセンサ20により得られる検出結果
に基づき、発生するコマ収差量を算出し、この算出結果
に応じて、図示しない移動駆動機構により、上記各スキ
ュープレート12,13を最適な方向へ最適な距離だけ
移動させる。
The coma aberration mentioned here includes up to the fifth order, and its azimuth does not matter. The two skew plates (compensation optical elements) 12 and 13 have convex and concave aspherical surfaces given by ± αR 4 (R is a normalized pupil radius and α is a fourth-order aspherical surface coefficient), respectively. An element having the same or an element having a wavefront conversion function equivalent thereto. For example, this aspherical shape can be approximated by a quantized step shape. It is also possible to make it by combining a gradient index lens and spherical polishing. The optimum movement operation for these skew plates 12 and 13 is
With respect to the azimuth of the generated coma, the two skew plates 12 and 13 are set in the opposite directions so that the optical disc 23
It is given by moving in proportion to the skew angle of.
By arranging such a correction optical element in the optical path of the optical pickup device, it is possible to follow the correction of coma aberration caused by the rotational shake or warpage of the optical disc 23 up to a high band. That is, the servo circuit 2
1 calculates the amount of coma aberration that occurs based on the detection result obtained by the skew sensor 20, and moves the skew plates 12 and 13 in the optimum direction by a moving drive mechanism (not shown) according to the calculation result. Move the optimal distance.

【0112】もう一つの解決策は、ディスク基板を薄く
することである。すなわち、ディスク基板において生ず
るコマ収差は、ディスク基板を薄くすれば、スキューに
よる発生量は少なくなる。これらの解決策を組み合わせ
ることにより、高い開口数(NA)の対物レンズを用い
た光学ピックアップ装置を構成することができる。
Another solution is to thin the disk substrate. That is, as for the coma aberration generated in the disc substrate, the generation amount due to the skew is reduced as the disc substrate is made thinner. By combining these solutions, an optical pickup device using an objective lens having a high numerical aperture (NA) can be constructed.

【0113】〔5〕固体液浸型レンズへの適用について 上述したように、開口数が0.7以上である高開口数の
レンズも、色消しレンズも、複数のレンズを組み合わせ
れば実現できる。しかし、これらを1枚のレンズとし
て、同時に実現することは、これまでできなかった。最
近では、この課題に対して、半球状のレンズ(前玉)の
平面部を光ディスクに略々密着させ、この半球状のレン
ズの後方に非球面レンズ(後玉)を配置することによ
り、顕微鏡の液浸レンズと同様の原理によって、該半球
状のレンズの屈折率分だけ(すなわち、約1.5倍に)
開口数(NA)を上げるようにした固体液浸型レンズが
提案されている。しかし、この固体液浸型レンズにおい
ても、光源となる半導体レーザにおけるモードホップ時
の色収差が問題になる。また、後玉の開口数(NA)を
大きくし、前玉の屈折率を下げた方が公差的に有利であ
る。したがって、本発明に係る屈折型回折型一体型の対
物レンズを後玉として用いることにより、高開口数の固
体液浸型レンズを構成することができる。
[5] Application to solid immersion lens As described above, a lens with a high numerical aperture of 0.7 or more and an achromatic lens can be realized by combining a plurality of lenses. . However, it has not been possible to realize these simultaneously as a single lens. Recently, in order to solve this problem, a hemispherical lens (front lens) has a flat surface portion closely attached to an optical disk, and an aspherical lens (rear lens) is arranged behind the hemispherical lens to provide a microscope. According to the same principle as the immersion lens of, only the refractive index of the hemispherical lens (that is, about 1.5 times)
A solid immersion lens having an increased numerical aperture (NA) has been proposed. However, even in this solid immersion lens, the chromatic aberration at the time of mode hopping in the semiconductor laser as the light source becomes a problem. Further, it is advantageous in terms of tolerance that the numerical aperture (NA) of the rear lens is increased and the refractive index of the front lens is lowered. Therefore, by using the refraction-type diffractive integrated objective lens according to the present invention as the rear lens, it is possible to configure a solid immersion lens having a high numerical aperture.

【0114】〔6〕異なる仕様の光ディスクへの記録再
生について 本発明に係る屈折型回折型一体型の対物レンズの片面に
よって生じる複数の回折光を用いて、異なる仕様の光デ
ィスクに対する記録再生を行うことができる。すなわ
ち、異なる厚みのディスク基板を有する仕様の異なる光
ディスクでは、各ディスク基板の厚みに対する球面収差
の補正がそれぞれ必要である。また、異なる開口数の対
物レンズに適合された仕様の異なる光ディスクでは、そ
の開口数に応じて対物レンズの有効径を制限することが
それぞれ必要である。このような、ディスク基板の差異
に応じた球面収差の補正、及び、対物レンズの開口数を
各仕様の光ディスクに適合させることを、本発明に係る
対物レンズにおいては、回折型レンズの第1面によって
生じる0次光と1次光、あるいは、±1次光などを使い
分けることによって行うことができる。
[6] Recording / reproducing to / from optical disks of different specifications Recording / reproducing to / from optical disks of different specifications by using a plurality of diffracted lights generated by one surface of the refraction / diffraction integral objective lens according to the present invention. You can That is, in optical discs having different specifications and having different thicknesses, it is necessary to correct the spherical aberration with respect to the thickness of each disc substrate. Further, in an optical disc having different specifications adapted to an objective lens having a different numerical aperture, it is necessary to limit the effective diameter of the objective lens according to the numerical aperture. In the objective lens according to the present invention, the first surface of the diffractive lens is corrected by correcting the spherical aberration according to the difference of the disc substrate and adjusting the numerical aperture of the objective lens to the optical disc of each specification. This can be performed by properly using the 0th-order light and the 1st-order light or the ± 1st-order light generated by.

【0115】[0115]

【実施例】以下、本発明に係る対物レンズの具体的な実
施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。な
お、以下の説明においては、レンズの形状については、
光学設計用ソフトウエア“CODEV”に沿って定義してい
る。また、非球面形状は、x、h、c、k、A、B、
C、Dをそれぞれ以下のように定義したとき、 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) k:円錐定数 A:第4次の非球面係数 B:第6次の非球面係数 C:第8次の非球面係数 D:第10次の非球面係数 としたとき、
EXAMPLES Specific examples of the objective lens according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, regarding the shape of the lens,
It is defined according to the optical design software “CODEV”. The aspherical shapes are x, h, c, k, A, B,
When C and D are defined as follows, x: distance from the tangent plane of the aspherical vertex of the point on the aspherical surface whose height from the optical axis is h: h: height from the optical axis c: non Curvature of spherical apex (= 1 / R) k: Conical constant A: Fourth-order aspherical coefficient B: Sixth-order aspherical coefficient C: Eighth-order aspherical coefficient D: Tenth-order aspherical coefficient And when

【0116】[0116]

【数33】 [Expression 33]

【0117】で表される。また、回折型レンズは、振幅
型と位相型とに分けられるが、本発明において考えてい
るのは、主に位相型、特に効率の点から、図18に示す
ように、ブレーズド形状のものである。これは、一般の
ホログラムと同様に、製造時の2つの点光源を無限遠に
あるとしたときの各面上での非球面的位相のずれの係数
として、基板上の極座標多項式を使用して指定する。こ
こで、多項式の係数は、回折基準波長での光路差(OP
D)をmm単位で与える。すなわち、回折型レンズ面上
で光軸からの高さRの点における回折による光路差が次
式のように定義される。すなわち、
Is represented by Further, the diffractive lens is classified into an amplitude type and a phase type, but what is considered in the present invention is a blazed type, as shown in FIG. is there. This is the same as with general holograms, using the polar coordinate polynomial on the substrate as the coefficient of the aspherical phase shift on each surface when the two point light sources at the time of manufacture are at infinity. specify. Here, the coefficient of the polynomial is the optical path difference (OP
D) is given in mm. That is, the optical path difference due to diffraction at the point of height R from the optical axis on the surface of the diffractive lens is defined by the following equation. That is,

【0118】[0118]

【数34】 (Equation 34)

【0119】である。実際の形状は、回折を生じさせる
ために、図19に示すように、断続的に変化させる。す
なわち、屈折率nの媒質中の光路と空気中の光路の間に
生じる光路差はt(n−1)で与えられるので、回折型
レンズの各輪帯の段差dは回折基準波長をλnmとする
とき、次式のd,もしくはその整数倍である。
It is The actual shape changes intermittently as shown in FIG. 19 to cause diffraction. That is, since the optical path difference generated between the optical path in the medium having the refractive index n and the optical path in the air is given by t (n-1), the step d of each ring zone of the diffractive lens has a diffraction reference wavelength of λ nm. When this is done, d of the following equation or an integral multiple thereof.

【0120】[0120]

【数35】 (Equation 35)

【0121】つまり、光路差OPDを波長λで割った余
りを光路差として生じる深さを表面形状に与える。
In other words, the surface shape is provided with a depth that results from the remainder obtained by dividing the optical path difference OPD by the wavelength λ as the optical path difference.

【0122】〔実施例1〕BaCD16(「HOYA」
社製)を用いた設計例 通称SKに分類される硝材を用いて、本発明に係る対物
レンズを設計することができる。一例として、BaCD
16(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表
2〕及び〔表3〕に示す。また、レンズの形状を図24
に示し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:6
15nm、635nm、655nm)及び非点収差(AS
TIGMATIC FIELD CURVES)を図25に示し、横収差図を
図26に示す。なお、上記図25及び以下の説明におい
て、球面収差のグラフは、色収差の状態も示している
(各波長(615nm、635nm、655nm)につ
いてのグラフの差異による)。
[Example 1] BaCD16 ("HOYA")
Example of design using (manufactured by Mfg. Co., Ltd.) The objective lens according to the present invention can be designed using a glass material that is commonly classified as SK. As an example, BaCD
Design examples using 16 (manufactured by "HOYA") are shown in [Table 2] and [Table 3] below. In addition, the shape of the lens is shown in FIG.
Shows the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER: 6
15nm, 635nm, 655nm) and astigmatism (AS
FIG. 25 shows a TIGMATIC FIELD CURVES), and FIG. 26 shows a lateral aberration diagram. Note that, in FIG. 25 and the following description, the graph of spherical aberration also shows the state of chromatic aberration (due to the difference in graph for each wavelength (615 nm, 635 nm, 655 nm)).

【0123】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0124】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0125】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0126】[0126]

【表2】 [Table 2]

【0127】[0127]

【表3】 [Table 3]

【0128】〔実施例2〕BaCD5(「HOYA」社
製)を使った設計例 通称SKに分類される硝材を用いて、本発明に係るレン
ズを設計することができる。一例として、BaCD5
(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表4〕
及び〔表5〕に示す。また、レンズの形状を図27に示
し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:615
nm、635nm、655nm)及び非点収差(ASTIGM
ATIC FIELD CURVES)を図28に示し、横収差図を図2
9に示す。
[Example 2] Design example using BaCD5 (manufactured by "HOYA") A lens according to the present invention can be designed using a glass material commonly called SK. As an example, BaCD5
A design example using (manufactured by “HOYA”) is shown in [Table 4] below.
And [Table 5]. In addition, the shape of the lens is shown in FIG. 27, and the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER: 615
nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGM
Fig. 28 shows the ATIC FIELD CURVES) and Fig. 2 shows the lateral aberration diagram.
9 shows.

【0129】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0130】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0131】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0132】[0132]

【表4】 [Table 4]

【0133】[0133]

【表5】 [Table 5]

【0134】〔実施例3〕LaC13(「HOYA」社
製)を使った設計例 通称LaKに分類される硝材を用いて、本発明に係るレ
ンズを設計することができる。一例として、LaC13
(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表6〕
及び〔表7〕に示す。また、レンズの形状を図30に示
し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:615
nm、635nm、655nm)及び非点収差(ASTIGM
ATIC FIELD CURVES)を図31に示し、横収差図を図3
2に示す。 回折基準波長は、635nmである。
[Example 3] Design example using LaC13 (manufactured by "HOYA") A lens according to the present invention can be designed using a glass material generally classified as LaK. As an example, LaC13
A design example using (manufactured by "HOYA") is shown in [Table 6] below.
And [Table 7]. The shape of the lens is shown in FIG. 30, and the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER: 615
nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGM
Fig. 31 shows the ATIC FIELD CURVES) and Fig. 3 shows the lateral aberration diagram.
It is shown in FIG. The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0135】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0136】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0137】[0137]

【表6】 [Table 6]

【0138】[0138]

【表7】 [Table 7]

【0139】〔実施例4〕FD13(「HOYA」社
製)を使った設計例 通称SFに分類される硝材を用いて、本発明に係るレン
ズを設計することができる。一例として、FD13
(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表8〕
及び〔表9〕に示す。また、レンズの形状を図33に示
し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:615
nm、635nm、655nm)及び非点収差(ASTIGM
ATIC FIELD CURVES)を図34に示し、横収差図を図3
5に示す。
[Example 4] Design example using FD13 (manufactured by "HOYA") A lens according to the present invention can be designed using a glass material generally classified as SF. As an example, FD13
A design example using (manufactured by "HOYA") is shown in [Table 8] below.
And [Table 9]. In addition, the shape of the lens is shown in FIG. 33, and the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER: 615
nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGM
Fig. 34 shows the ATIC FIELD CURVES) and Fig. 3 shows the lateral aberration diagram.
It is shown in FIG.

【0140】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0141】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0142】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0143】[0143]

【表8】 [Table 8]

【0144】[0144]

【表9】 [Table 9]

【0145】〔実施例5〕FDS3(「HOYA」社
製)を使った設計例 通称SFSに分類される硝材を用いて、本発明に係るレ
ンズを設計することができる。一例としてFDS3
(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表1
0〕及び〔表11〕に示す。また、レンズの形状を図3
6に示し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:
615nm、635nm、655nm)及び非点収差
(ASTIGMATIC FIELD CURVES)を図37に示し、横収差
図を図38に示す。 回折基準波長は、635nmであ
る。設計波長は、635nm(615乃至655nm)
である。開口数は、0.7である。
[Example 5] Design example using FDS3 (manufactured by "HOYA") A lens according to the present invention can be designed using a glass material generally classified as SFS. FDS3 as an example
A design example using (manufactured by “HOYA”) is shown in the following [Table 1
0] and [Table 11]. Moreover, the shape of the lens is shown in FIG.
6 shows the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:
615 nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES) are shown in FIG. 37, and a lateral aberration diagram is shown in FIG. 38. The diffraction reference wavelength is 635 nm. Design wavelength is 635 nm (615 to 655 nm)
It is. The numerical aperture is 0.7.

【0146】[0146]

【表10】 [Table 10]

【0147】[0147]

【表11】 [Table 11]

【0148】〔実施例6〕LaF20(「SCHOT
T」社製)を使った設計例 通称LaFに分類される硝材を用いて、本発明に係るレ
ンズを設計することができる。一例として、LaF20
(「SCHOTT」社製)を用いた設計例を以下の〔表
12〕及び〔表13〕に示す。また、レンズの形状を図
39に示し、球面収差(LONGITUDINAL S
PHERICAL ABER:615nm、635n
m、655nm)及び非点収差(ASTIGMATIC FIELD CUR
VES)を図40に示し、横収差図を図41に示す。
Example 6 LaF20 (“SCHOT
Example of design using "T" company) The lens according to the present invention can be designed using a glass material that is commonly classified as LaF. As an example, LaF20
Design examples using (manufactured by "SCHOTT") are shown in [Table 12] and [Table 13] below. In addition, the shape of the lens is shown in FIG. 39, and the spherical aberration (LONGITUDINAL S
PHERICAL ABER: 615nm, 635n
m, 655 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CUR
VES) is shown in FIG. 40, and a lateral aberration diagram is shown in FIG.

【0149】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0150】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0151】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0152】[0152]

【表12】 [Table 12]

【0153】[0153]

【表13】 [Table 13]

【0154】〔実施例7〕LaF81(「HOYA」社
製)を使った設計例 通称LaFに分類される硝材を用いて、本発明に係るレ
ンズを設計することができる。一例として、LaF81
(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表1
4〕及び〔表15〕に示す。また、レンズの形状を図4
2に示し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:
615nm、635nm、655nm)及び非点収差
(ASTIGMATIC FIELD CURVES)を図43に示し、横収差
図を図44に示す。
Example 7 Design Example Using LaF81 (manufactured by “HOYA”) A lens according to the present invention can be designed by using a glass material commonly classified as LaF. As an example, LaF81
A design example using (manufactured by “HOYA”) is shown in the following [Table 1
4] and [Table 15]. Also, the shape of the lens is shown in FIG.
2 shows the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:
615 nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES) are shown in FIG. 43, and a lateral aberration diagram is shown in FIG.

【0155】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0156】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0157】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0158】[0158]

【表14】 [Table 14]

【0159】[0159]

【表15】 [Table 15]

【0160】〔実施例8〕NbFD82(「HOYA」
社製)を使った設計例 通称NbSFに分類される硝材を用いて、本発明に係る
レンズを設計することができる。一例として、NbFD
82(「HOYA」社製)を用いた設計例を以下の〔表
16〕及び〔表17〕に示す。また、レンズの形状を図
45に示し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABE
R:615nm、635nm、655nm)及び非点収
差(ASTIGMATIC FIELD CURVES)を図46に示し、横収
差図を図47に示す。
[Embodiment 8] NbFD82 ("HOYA")
Example of design using (made by a company) The lens according to the present invention can be designed by using a glass material that is generally classified as NbSF. As an example, NbFD
Design examples using 82 (manufactured by "HOYA") are shown in [Table 16] and [Table 17] below. The shape of the lens is shown in Fig. 45, and the spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABE
R: 615 nm, 635 nm, 655 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES) are shown in FIG. 46, and a lateral aberration diagram is shown in FIG. 47.

【0161】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0162】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0163】開口数は、0.7である。The numerical aperture is 0.7.

【0164】[0164]

【表16】 [Table 16]

【0165】[0165]

【表17】 [Table 17]

【0166】〔実施例9〕開口数を0.9まで上げた設
計例 ここまで、開口数が0.7程度の対物レンズの設計例を
示してきたが、この開口数を最大で0.9程度とする設
計が、本発明に係る対物レンズにおいて可能である。こ
の設計例を以下の〔表18〕及び〔表19〕に示す。ま
た、レンズの形状を図48に示し、球面収差(LONGITUD
INAL SPHERICAL ABER:615nm、635nm、65
5nm)及び非点収差(ASTIGMATIC FIELD CURVES)を
図49に示し、横収差図を図50に示す。
[Embodiment 9] Design Example in which Numerical Aperture is Raised to 0.9 So far, the design example of the objective lens having a numerical aperture of about 0.7 has been shown. Designs of a degree are possible in the objective according to the invention. An example of this design is shown in [Table 18] and [Table 19] below. The lens shape is shown in Fig. 48, and spherical aberration (LONGITUD
INAL SPHERICAL ABER: 615nm, 635nm, 65
5 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES) are shown in FIG. 49, and a lateral aberration diagram is shown in FIG.

【0167】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0168】設計波長は、635nm(615乃至65
5nm)である。
The design wavelength is 635 nm (615 to 65).
5 nm).

【0169】開口数は、0.9である。The numerical aperture is 0.9.

【0170】[0170]

【表18】 [Table 18]

【0171】[0171]

【表19】 [Table 19]

【0172】〔実施例10〕GaNなどの青色半導体レ
ーザー用対物レンズの設計例 近年、短波長半導体レーザーの開発が行われている。本
発明は、これらの短波長光源と組み合わせることによ
り、より一層の高密度記録が達成できる対物レンズを提
供することができる。最近では、GaNを用いた410
nmの半導体レーザーの室温発振が報告されている。こ
の半導体レーザーを光源に使った場合の設計例を以下の
〔表20〕及び〔表21〕に示す。また、レンズの形状
を図51に示し、球面収差(LONGITUDINAL SPHERICAL A
BER:400nm、410nm、420nm)及び非点
収差(ASTIGMATIC FIELD CURVES)を図52に示し、横
収差図を図53に示す。
Example 10 Design Example of Objective Lens for Blue Semiconductor Laser such as GaN In recent years, a short wavelength semiconductor laser has been developed. The present invention can provide an objective lens that can achieve higher density recording by combining with these short wavelength light sources. Recently, 410 using GaN
Room temperature oscillations of semiconductor lasers of nm have been reported. Design examples when this semiconductor laser is used as a light source are shown in [Table 20] and [Table 21] below. In addition, the shape of the lens is shown in Fig. 51, and spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL A
BER: 400 nm, 410 nm, 420 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES) are shown in FIG. 52, and a lateral aberration diagram is shown in FIG.

【0173】回折基準波長は、410nmである。The diffraction reference wavelength is 410 nm.

【0174】設計波長は、410nm(430乃至41
0nm)である。
The design wavelength is 410 nm (430 to 41).
0 nm).

【0175】開口数は、0.75である。The numerical aperture is 0.75.

【0176】[0176]

【表20】 [Table 20]

【0177】[0177]

【表21】 [Table 21]

【0178】〔実施例11〕ZnSeなどの緑色半導体
レーザー用対物レンズの設計例 ZnSeを用いた発光波長515nmの半導体レーザー
の室温発振が報告されている。この半導体レーザーを光
源に使った場合の設計例を以下の〔表22〕及び〔表2
3〕に示す。また、レンズの形状を図54に示し、球面
収差(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER:505nm、5
15nm、525nm)及び非点収差(ASTIGMATIC FIE
LD CURVES)を図55に示し、横収差図を図56に示
す。
Example 11 Design Example of Objective Lens for Green Semiconductor Laser such as ZnSe It has been reported that a room temperature oscillation of a semiconductor laser having an emission wavelength of 515 nm using ZnSe is carried out. Design examples using this semiconductor laser as a light source are shown in [Table 22] and [Table 2] below.
3]. Also, the shape of the lens is shown in FIG. 54, and spherical aberration (LONGITUDINAL SPHERICAL ABER: 505 nm, 5
15nm, 525nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIE
LD CURVES) is shown in FIG. 55, and a lateral aberration diagram is shown in FIG.

【0179】回折基準波長は、515nmである。The diffraction reference wavelength is 515 nm.

【0180】設計波長は、515nmである。The design wavelength is 515 nm.

【0181】開口数は、0.75である。The numerical aperture is 0.75.

【0182】[0182]

【表22】 [Table 22]

【0183】[0183]

【表23】 [Table 23]

【0184】〔実施例12〕0次光と1次光とを用いた
高開口数二重焦点レンズの設計例 本発明に係る対物レンズにおいては、回折型レンズのう
ち第1面によって生じる複数の回折光のそれぞれを、異
なる仕様の光ディスクに対する記録再生のために用いる
ことができる。例えば、回折型レンズの第1面によって
生じる0次光と1次光とを、以下に示すようなフォーマ
ットの光ディスクの記録再生に用いることができる。こ
の場合の設計例を以下の〔表24〕、〔表25〕及び
〔表26〕に示す。また、レンズの形状を図57(ポジ
ション1)及び図61(ポジション2)に示し、この対
物レンズの伝達関数(モジュレーション・トランスファ
・ファンクション:MTF)を図58(ポジション1)
及び図62(ポジション2)に示し、球面収差(LONGIT
UDINAL SPHERICAL ABER:625nm、635nm、6
45nm)及び非点収差(ASTIGMATIC FIELD CURVES)
を図59(ポジション1)及び図63(ポジション2)
に示し、横収差図を図60(ポジション1)及び図64
(ポジション2)に示す。
Example 12 Design Example of High Numerical Aperture Bifocal Lens Using 0th-Order Light and 1st-Order Light In the objective lens according to the present invention, a plurality of diffractive lenses are formed by the first surface. Each of the diffracted lights can be used for recording / reproducing with respect to optical disks having different specifications. For example, the 0th-order light and the 1st-order light generated by the first surface of the diffractive lens can be used for recording / reproduction of an optical disc having the following format. Design examples in this case are shown in [Table 24], [Table 25] and [Table 26] below. The shape of the lens is shown in FIGS. 57 (position 1) and 61 (position 2), and the transfer function (modulation transfer function: MTF) of this objective lens is shown in FIG. 58 (position 1).
62 (position 2), the spherical aberration (LONGIT
UDINAL SPHERICAL ABER: 625nm, 635nm, 6
45nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CURVES)
Fig. 59 (position 1) and Fig. 63 (position 2)
FIG. 60 shows the lateral aberration diagram in FIG. 60 (position 1) and FIG.
Shown in (position 2).

【0185】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0186】設計波長は、635nm(625nm乃至
645nm)である。
The design wavelength is 635 nm (625 nm to 645 nm).

【0187】開口数は、0.75と0.45である。The numerical apertures are 0.75 and 0.45.

【0188】[0188]

【表24】 [Table 24]

【0189】[0189]

【表25】 [Table 25]

【0190】[0190]

【表26】 [Table 26]

【0191】〔実施例13〕±1次光を用いた高NA二
重焦点レンズ設計例 本発明に係る対物レンズにおいては、回折型レンズのう
ちの第1面によって生じる複数の回折光のそれぞれを、
異なる仕様の光ディスクの記録再生のために用いること
ができる。例えば、回折型レンズの第1面によって生じ
る±1次光を、以下に示すようなフォーマットの光ディ
スクの記録再生のために用いることができる。この場合
の設計例を以下の〔表27〕、〔表28〕及び〔表2
9〕に示す。また、レンズの形状を図65(ポジション
1)及び図68(ポジション2)に示し、球面収差(LO
NGITUDINAL SPHERICAL ABER:625nm、635n
m、645nm)及び非点収差(ASTIGMATIC FIELD CUR
VES)を図66(ポジション1)及び図69(ポジショ
ン2)に示し、横収差図を図67(ポジション1)及び
図70(ポジション2)に示す。
Example 13 High NA Double Focus Lens Design Example Using ± 1st Order Light In the objective lens according to the present invention, each of a plurality of diffracted lights generated by the first surface of the diffractive lens is used. ,
It can be used for recording and reproducing optical discs of different specifications. For example, the ± first-order light generated by the first surface of the diffractive lens can be used for recording / reproduction of an optical disc having the following format. Design examples in this case are shown in [Table 27], [Table 28] and [Table 2] below.
9]. Also, the shape of the lens is shown in FIG. 65 (position 1) and FIG. 68 (position 2), and the spherical aberration (LO
NGITUDINAL SPHERICAL ABER: 625nm, 635n
m, 645 nm) and astigmatism (ASTIGMATIC FIELD CUR
66 (position 1) and FIG. 69 (position 2), and lateral aberration diagrams are shown in FIG. 67 (position 1) and FIG. 70 (position 2).

【0192】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0193】設計波長は、635nm(625nm乃至
645nm)である。
The design wavelength is 635 nm (625 nm to 645 nm).

【0194】開口数は、0.75と0.45である。The numerical apertures are 0.75 and 0.45.

【0195】[0195]

【表27】 [Table 27]

【0196】[0196]

【表28】 [Table 28]

【0197】[0197]

【表29】 [Table 29]

【0198】〔実施例14〕 本発明に係る屈折型回折
型一体型レンズを固体液浸型レンズの後玉として使う場
合の設計例 半球状のレンズ(前玉)の平面部を光ディスクに略々密
着させ、この半球状のレンズの後方側に非球面レンズを
配置して、顕微鏡の液浸レンズと同様の原理により、該
半球状のレンズの屈折率分だけ(約1.5倍に)開口数
(NA)を上げる固体液浸型レンズが提案されている。
ここでも、光源となる半導体レーザにおけるモードホッ
プにより生じる色収差は問題である。また、後玉のパワ
ーが高い方が設計上、公差的に有利である。そこで、本
発明に係る屈折型回折型一体型レンズを上記非球面レン
ズ(後玉)として用いることが有効である。この場合の
設計例を以下の〔表30〕及び〔表31〕に示す。ま
た、レンズの形状を図71に示し、球面収差(LONGITUD
INAL SPHERICAL ABER)及び非点収差(ASTIGMATIC FIEL
D CURVES)を図72に示し、横収差図を図73に示す。
Example 14 Design Example in which the Refractive Diffractive Integrated Lens According to the Present Invention is Used as a Rear Lens of a Solid Liquid Immersion Lens A flat portion of a hemispherical lens (front lens) is formed on an optical disc. Adhere closely, and place an aspherical lens on the rear side of this hemispherical lens, and by the same principle as the liquid immersion lens of a microscope, open by the refractive index of the hemispherical lens (about 1.5 times). A solid immersion lens that raises the number (NA) has been proposed.
Here again, chromatic aberration caused by mode hopping in a semiconductor laser as a light source is a problem. Further, the higher power of the rear lens is advantageous in terms of design tolerance. Therefore, it is effective to use the refractive diffractive integrated lens according to the present invention as the aspherical lens (rear lens). Design examples in this case are shown in [Table 30] and [Table 31] below. Also, the lens shape is shown in FIG. 71, and spherical aberration (LONGITUD
INAL SPHERICAL ABER) and astigmatism (ASTIGMATIC FIEL
D CURVES) is shown in FIG. 72, and a lateral aberration diagram is shown in FIG. 73.

【0199】回折基準波長は、635nmである。The diffraction reference wavelength is 635 nm.

【0200】設計波長は、635nmである。The design wavelength is 635 nm.

【0201】開口数は、1.0である。The numerical aperture is 1.0.

【0202】[0202]

【表30】 [Table 30]

【0203】[0203]

【表31】 [Table 31]

【0204】[0204]

【発明の効果】上述のように、本発明に係る対物レンズ
は、第1面及び第2面の両面が非球面である単玉レンズ
であって、該両面上にそれぞれ位相型回折型レンズを有
することにより、開口数が0.7以上であって、色収差
が補正された屈折型回折型一体型の対物レンズとなって
いる。
As described above, the objective lens according to the present invention is a single lens in which both the first surface and the second surface are aspherical surfaces, and the phase type diffractive lens is provided on each of the both surfaces. Since it has the numerical aperture, it is a refraction / diffraction integral type objective lens in which the chromatic aberration is corrected.

【0205】したがって、この対物レンズは、光ディス
クに対する情報信号の記録再生を行う光学ピックアップ
装置に適用されることにより、高解像力化と色収差補正
によるモードホップノイズの影響低減を図ることがで
き、高密度の情報記録を実現することができる。
Therefore, when this objective lens is applied to an optical pickup device for recording / reproducing information signals on / from an optical disc, it is possible to achieve high resolution and reduce the influence of mode hop noise due to chromatic aberration correction. The information recording can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】両面非球面の屈折型レンズの形状を示す縦断面
図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the shape of a double-sided aspherical refractive lens.

【図2】片面に回折型レンズが一体的に形成された両面
非球面の屈折型レンズの形状を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the shape of a double-sided aspherical refractive lens in which a diffractive lens is integrally formed on one surface.

【図3】両面に回折型レンズが一体的に形成された両面
非球面の屈折型レンズである本発明に係る対物レンズの
形状を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the shape of an objective lens according to the present invention, which is a refraction type lens of double-sided aspherical surface in which diffractive lenses are integrally formed on both sides.

【図4】回折型レンズの球面係数による波面の位相を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a wavefront phase according to a spherical coefficient of a diffractive lens.

【図5】回折型レンズの非球面係数によるピッチの緩和
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing relaxation of pitch due to an aspherical coefficient of a diffractive lens.

【図6】1次回折光を用いた回折型レンズの断面形状を
示す要部拡大縦断面図である。
FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view of an essential part showing a sectional shape of a diffractive lens using first-order diffracted light.

【図7】2次回折光を用いた回折型レンズの断面形状を
示す要部拡大縦断面図である。
FIG. 7 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a cross-sectional shape of a diffractive lens using second-order diffracted light.

【図8】3次回折光を用いた回折型レンズの断面形状を
示す要部拡大縦断面図である。
FIG. 8 is an enlarged vertical sectional view of an essential part showing a sectional shape of a diffractive lens using third-order diffracted light.

【図9】4次回折光を用いた回折型レンズの断面形状を
示す要部拡大縦断面図である。
FIG. 9 is an enlarged longitudinal sectional view of an essential part showing a sectional shape of a diffractive lens using fourth-order diffracted light.

【図10】正のゾーンプレートの構成を示す正面図であ
る。
FIG. 10 is a front view showing the structure of a positive zone plate.

【図11】負のゾーンプレートの構成を示す正面図であ
る。
FIG. 11 is a front view showing the configuration of a negative zone plate.

【図12】濃度型ゾーンプレートの構成を示す正面図で
ある。
FIG. 12 is a front view showing the structure of a concentration type zone plate.

【図13】位相型ゾーンプレートの構成を示す正面図で
ある。
FIG. 13 is a front view showing a configuration of a phase type zone plate.

【図14】濃度型ゾーンプレートにおける結像状態を示
す側面図である。
FIG. 14 is a side view showing an image formation state in the density type zone plate.

【図15】位相型ゾーンプレートにおける結像状態を示
す側面図である。
FIG. 15 is a side view showing an image formation state in the phase type zone plate.

【図16】位相型フレネルゾーンプレートの形状を示す
拡大縦断面図である。
FIG. 16 is an enlarged vertical sectional view showing the shape of a phase type Fresnel zone plate.

【図17】ブレーズド形状位相型回折型レンズの形状を
示す拡大縦断面図である。
FIG. 17 is an enlarged vertical sectional view showing the shape of a blazed phase-type diffractive lens.

【図18】回折型レンズの形状(第1の形状)と透過波
面との関係を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the shape (first shape) of the diffractive lens and the transmitted wavefront.

【図19】回折型レンズの形状(第2の形状)と透過波
面との関係を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the shape (second shape) of the diffractive lens and the transmitted wavefront.

【図20】アフォーカル系の正弦条件を説明するための
レンズの側面図である。
FIG. 20 is a side view of a lens for explaining a sine condition of an afocal system.

【図21】回折型レンズの作用を示すためのレンズの要
部拡大縦断面図である。
FIG. 21 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of a main part of the lens for showing the function of the diffractive lens.

【図22】回折型レンズの作用を示すためのレンズの縦
断面図である。
FIG. 22 is a vertical cross-sectional view of a lens for showing the function of the diffractive lens.

【図23】本発明に係る対物レンズを用いて構成された
本発明に係る光学ピックアップ装置の構成を示す側面図
である。
FIG. 23 is a side view showing the configuration of the optical pickup device according to the present invention, which is configured using the objective lens according to the present invention.

【図24】本発明に係る対物レンズの第1の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 24 is a side view showing the shape of the objective lens according to Example 1 of the present invention.

【図25】本発明に係る対物レンズの第1の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the first example of the objective lens according to the present invention.

【図26】本発明に係る対物レンズの第1の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 26 is a graph showing lateral aberration in the first example of the objective lens according to the present invention.

【図27】本発明に係る対物レンズの第2の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 27 is a side view showing the shape of the objective lens according to Example 2 of the present invention.

【図28】本発明に係る対物レンズの第2の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the second example of the objective lens according to the present invention.

【図29】本発明に係る対物レンズの第2の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 29 is a graph showing lateral aberration in the second example of the objective lens according to the present invention.

【図30】本発明に係る対物レンズの第3の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 30 is a side view showing the shape of the objective lens according to the third example of the present invention.

【図31】本発明に係る対物レンズの第3の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 31 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the third example of the objective lens according to the present invention.

【図32】本発明に係る対物レンズの第3の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 32 is a graph showing lateral aberration in the third example of the objective lens according to the present invention.

【図33】本発明に係る対物レンズの第4の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 33 is a side view showing the shape of the objective lens according to Example 4 of the present invention.

【図34】本発明に係る対物レンズの第4の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 34 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the fourth example of the objective lens according to the present invention.

【図35】本発明に係る対物レンズの第4の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 35 is a graph showing lateral aberration in the fourth example of the objective lens according to the present invention.

【図36】本発明に係る対物レンズの第5の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 36 is a side view showing the shape of the objective lens according to the fifth example of the present invention.

【図37】本発明に係る対物レンズの第5の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 37 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the fifth example of the objective lens according to the present invention.

【図38】本発明に係る対物レンズの第5の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 38 is a graph showing lateral aberration in the fifth example of the objective lens according to the present invention.

【図39】本発明に係る対物レンズの第6の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 39 is a side view showing the shape of the objective lens according to the sixth example of the present invention.

【図40】本発明に係る対物レンズの第6の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 40 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the sixth example of the objective lens according to the present invention.

【図41】本発明に係る対物レンズの第6の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 41 is a graph showing lateral aberration in the sixth example of the objective lens according to the present invention.

【図42】本発明に係る対物レンズの第7の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 42 is a side view showing the shape of the objective lens according to the seventh example of the present invention.

【図43】本発明に係る対物レンズの第7の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 43 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the seventh example of the objective lens according to the present invention.

【図44】本発明に係る対物レンズの第7の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 44 is a graph showing lateral aberration in the seventh example of the objective lens according to the present invention.

【図45】本発明に係る対物レンズの第8の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 45 is a side view showing the shape of the objective lens according to Example 8 of the present invention.

【図46】本発明に係る対物レンズの第8の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 46 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the eighth example of the objective lens according to the present invention.

【図47】本発明に係る対物レンズの第8の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 47 is a graph showing transverse aberration in the eighth example of the objective lens according to the present invention.

【図48】本発明に係る対物レンズの第9の実施例にお
ける形状を示す側面図である。
FIG. 48 is a side view showing the shape of the objective lens according to Example 9 of the present invention.

【図49】本発明に係る対物レンズの第9の実施例にお
ける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 49 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in a ninth example of the objective lens according to the present invention.

【図50】本発明に係る対物レンズの第9の実施例にお
ける横収差を示すグラフである。
FIG. 50 is a graph showing lateral aberration in the ninth example of the objective lens according to the present invention.

【図51】本発明に係る対物レンズの第10の実施例に
おける形状を示す側面図である。
FIG. 51 is a side view showing the shape of the objective lens according to the tenth embodiment of the present invention.

【図52】本発明に係る対物レンズの第10の実施例に
おける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
52 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the tenth example of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図53】本発明に係る対物レンズの第10の実施例に
おける横収差を示すグラフである。
FIG. 53 is a graph showing lateral aberration in the tenth example of the objective lens according to the present invention.

【図54】本発明に係る対物レンズの第11の実施例に
おける形状を示す側面図である。
FIG. 54 is a side view showing the shape of an objective lens according to Example 11 of the present invention.

【図55】本発明に係る対物レンズの第11の実施例に
おける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
FIG. 55 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the eleventh example of the objective lens according to the present invention.

【図56】本発明に係る対物レンズの第11の実施例に
おける横収差を示すグラフである。
FIG. 56 is a graph showing lateral aberration in the eleventh example of the objective lens according to the present invention.

【図57】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション1)における形状を示す側面図である。
FIG. 57 is a side view showing the shape of an objective lens according to a twelfth embodiment (position 1) of the present invention.

【図58】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション1)における伝達関数(モジュレーション
・トランスファ・ファンクション:MTF)を示すグラ
フである。
FIG. 58 is a graph showing a transfer function (modulation transfer function: MTF) in the twelfth embodiment (position 1) of the objective lens according to the present invention.

【図59】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション1)における球面収差及び非点収差を示す
グラフである。
FIG. 59 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the twelfth embodiment (position 1) of the objective lens according to the present invention.

【図60】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション1)における横収差を示すグラフである。
FIG. 60 is a graph showing lateral aberration in the twelfth embodiment (position 1) of the objective lens according to the present invention.

【図61】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション2)における形状を示す側面図である。
FIG. 61 is a side view showing the shape of an objective lens according to a twelfth embodiment (position 2) of the present invention.

【図62】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション2)における伝達関数(モジュレーション
・トランスファ・ファンクション:MTF)を示すグラ
フである。
FIG. 62 is a graph showing a transfer function (modulation transfer function: MTF) in a twelfth embodiment (position 2) of the objective lens according to the present invention.

【図63】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション2)における球面収差及び非点収差を示す
グラフである。
FIG. 63 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the 12th example (position 2) of the objective lens according to the present invention.

【図64】本発明に係る対物レンズの第12の実施例
(ポジション2)における横収差を示すグラフである。
FIG. 64 is a graph showing lateral aberration in the twelfth embodiment (position 2) of the objective lens according to the present invention.

【図65】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション1)における形状を示す側面図である。
FIG. 65 is a side view showing the shape of the objective lens according to the thirteenth embodiment (position 1) of the present invention.

【図66】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション1)における球面収差及び非点収差を示す
グラフである。
66 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the thirteenth embodiment (position 1) of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図67】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション1)における横収差を示すグラフである。
67 is a graph showing lateral aberration in the thirteenth embodiment (position 1) of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図68】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション2)における形状を示す側面図である。
FIG. 68 is a side view showing the shape of the objective lens according to the thirteenth embodiment (position 2) of the present invention.

【図69】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション2)における球面収差及び非点収差を示す
グラフである。
69 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the thirteenth embodiment (position 2) of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図70】本発明に係る対物レンズの第13の実施例
(ポジション2)における横収差を示すグラフである。
70 is a graph showing lateral aberration in the thirteenth embodiment (position 2) of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図71】本発明に係る対物レンズの第14の実施例に
おける形状を示す側面図である。
71 is a side view showing the shape of the objective lens according to the fourteenth embodiment of the present invention. FIG.

【図72】本発明に係る対物レンズの第14の実施例に
おける球面収差及び非点収差を示すグラフである。
72 is a graph showing spherical aberration and astigmatism in the fourteenth example of the objective lens according to the present invention. FIG.

【図73】本発明に係る対物レンズの第14の実施例に
おける横収差を示すグラフである。
FIG. 73 is a graph showing lateral aberration in the fourteenth example of the objective lens according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 両面非球面レンズ、2 第1面、3 第2面、4,
5 回折型レンズ、12 スキュープレート(凸)、1
3 スキュープレート(凹)、17 ディテクタ、19
半導体レーザ、20 スキューセンサ、21 サーボ
回路、23 光ディスク
1 double-sided aspherical lens, 2 1st surface, 3 2nd surface, 4,
5 diffractive lenses, 12 skew plates (convex), 1
3 Skew plate (concave), 17 Detector, 19
Semiconductor laser, 20 skew sensor, 21 servo circuit, 23 optical disk

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1面及び第2面の両面が非球面である
単玉レンズであって、該両面上にそれぞれ位相型回折型
レンズを有し、 中心波長をλ2として最短波長λ1乃至最長波長λ3にお
いて使用する場合において、このレンズを形成している
硝材の該各波長λ1、λ2、λ3での屈折率をそれぞれ
1、n2、n3、この領域での該硝材のアッベ数VをV
=(n2−1)/(n1−n3)、上記位相型回折型レン
ズのアッベ数VHOEをVHOE=λ2/(λ1−λ3)とすれ
ば、 【数1】 が成立しており、色収差が補正されているとともに、開
口数が0.7以上となされている対物レンズ。
1. A single lens having aspherical surfaces on both the first and second surfaces, each having a phase type diffractive lens on each surface, and having a center wavelength of λ 2 and a shortest wavelength λ 1 To the longest wavelength λ 3 , the refractive index of the glass material forming this lens at the respective wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 is n 1 , n 2 and n 3 , respectively. Abbe number V of the glass material is V
= (N 2 −1) / (n 1 −n 3 ), if the Abbe number V HOE of the above phase type diffraction lens is V HOE = λ 2 / (λ 1 −λ 3 ), then And the chromatic aberration is corrected and the numerical aperture is 0.7 or more.
【請求項2】 位相型回折型レンズにより、短波長に対
して焦点距離が短くなるように色収差が過剰補正されて
いる請求項1記載の対物レンズ。
2. The objective lens according to claim 1, wherein the chromatic aberration is excessively corrected by the phase type diffractive lens so that the focal length becomes short for a short wavelength.
【請求項3】 位相型回折型レンズが非球面位相項をも
ち、この位相型回折型レンズの最小ピッチ部分の位置
が、レンズの中心と周縁との間の位置となされている請
求項1記載の対物レンズ。
3. The phase type diffractive lens has an aspherical phase term, and the position of the minimum pitch portion of the phase diffractive lens is located between the center and the peripheral edge of the lens. Objective lens.
【請求項4】 位相型回折型レンズを構成する各溝の深
さが、波長に対して10以下の整数倍の光路差が生じる
深さとなされている請求項1記載の対物レンズ。
4. The objective lens according to claim 1, wherein the depth of each groove forming the phase type diffractive lens is such that an optical path difference that is an integral multiple of 10 or less with respect to the wavelength occurs.
【請求項5】 第1面、または、第2面上に形成された
位相型回折型レンズによって生じる複数の回折光のそれ
ぞれが、互いに異なる仕様の光学記録媒体に対する記録
再生に用いられることとなされた請求項1記載の対物レ
ンズ。
5. A plurality of diffracted lights generated by a phase type diffractive lens formed on the first surface or the second surface are used for recording / reproducing with respect to optical recording media having different specifications. The objective lens according to claim 1.
【請求項6】 半球状のレンズと組み合わせられて、固
体液浸型対物レンズを構成している請求項1記載の対物
レンズ。
6. The objective lens according to claim 1, which is combined with a hemispherical lens to form a solid immersion type objective lens.
【請求項7】 光源と、 上記光源より発せられる光束を光学記録媒体の信号記録
面上に集光させる対物レンズと、 上記光学記録媒体による上記光束の反射光束を検出する
光検出手段とを備え、 上記対物レンズは、第1面及び第2面の両面が非球面で
ある単玉レンズであって、該両面上にそれぞれ位相型回
折型レンズを有し、中心波長をλ2として最短波長λ1
至最長波長λ3において使用する場合において、このレ
ンズを形成している硝材の該各波長λ1、λ2、λ3での
屈折率をそれぞれn1、n2、n3、この領域での該硝材
のアッベ数VをV=(n2−1)/(n1−n3)、上記
位相型回折型レンズのアッベ数VHOEをVHOE=λ2
(λ1−λ3)とすれば、 (1+(VHOE/V))・(n2−1)>0.572 が成立しており、色収差が補正されているとともに、開
口数が0.7以上となされている光学ピックアップ装
置。
7. A light source, an objective lens for condensing a light beam emitted from the light source on a signal recording surface of an optical recording medium, and a light detecting means for detecting a reflected light beam of the light beam by the optical recording medium. The objective lens is a single-lens lens in which both the first surface and the second surface are aspherical surfaces, and phase-diffractive lenses are provided on both surfaces, and the shortest wavelength λ with a center wavelength of λ 2. When used from 1 to the longest wavelength λ 3 , the refractive index of the glass material forming this lens at the respective wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 is n 1 , n 2 and n 3 , respectively. Abbe number V of the glass material is V = (n 2 −1) / (n 1 −n 3 ), and Abbe number V HOE of the phase type diffraction lens is V HOE = λ 2 /
If (λ 1 −λ 3 ), then (1+ (V HOE / V)) · (n 2 −1)> 0.572 is established, the chromatic aberration is corrected, and the numerical aperture is 0. An optical pick-up device that is 7 or more.
【請求項8】 対物レンズの光軸と光学記録媒体の信号
記録面が垂直でないことにより生ずるコマ収差を補正す
るスキューサーボ機構を有している請求項7記載の光学
ピックアップ装置。
8. The optical pickup device according to claim 7, further comprising a skew servo mechanism for correcting coma aberration caused by the fact that the optical axis of the objective lens and the signal recording surface of the optical recording medium are not perpendicular.
【請求項9】 光学記録媒体として、この光学記録媒体
を構成する透明材料よりなる基板の厚さが0.6mm以
下であるものを用い、この基板を透して信号記録面に対
して光束を集光させることとなされた請求項7記載の光
学ピックアップ装置。
9. An optical recording medium having a substrate made of a transparent material and having a thickness of 0.6 mm or less is used as the optical recording medium, and a light flux is transmitted through the substrate to a signal recording surface. The optical pickup device according to claim 7, which is configured to collect light.
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