JPH11160616A - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents

光ディスク用対物レンズ

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JPH11160616A
JPH11160616A JP9326266A JP32626697A JPH11160616A JP H11160616 A JPH11160616 A JP H11160616A JP 9326266 A JP9326266 A JP 9326266A JP 32626697 A JP32626697 A JP 32626697A JP H11160616 A JPH11160616 A JP H11160616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical disk
light source
axis direction
optical
objective lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP9326266A
Other languages
English (en)
Inventor
Morihiko Uchida
守彦 内田
Takahiro Sugiyama
孝浩 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/196,194 priority patent/US6014271A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372Lenses
    • G11B7/1374Objective lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクの情報面への結像性能を保ちなが
ら、検出素子への集光性能の向上を可能とした、精度の
高い光ディスク用対物レンズを提供する。 【解決手段】 本発明の光ディスク用対物レンズは、光
源側に凸面を向けた正の単レンズであり、光源側及び光
ディスク側の両方の面が非球面で構成され、且つ、
(a)1.0<|R2/R1|<1.2、(b)0.1
5≦|M|≦0.3、(c)|ZR1|<|ZR2|、
(d)|Z1(H)|<|Z1(Y)|、|Z2(H)
|<|Z2(Y)|(但し、0<H,Y、H<Y)の各
条件を満足するものである。なお、R1、R2:それぞ
れ光源側、光ディスク側の面の近軸曲率半径、M:結像
倍率、ZR1、ZR2:それぞれ光源側、光ディスク側
の面の有効径周縁部における光軸方向の距離、Z1
(H)、Z2(H):それぞれ光源側、光ディスク側の
面の入射光線の高さHに対する光軸方向の距離。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用対物
レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ディスク等の情報記録媒体に記録され
た情報を検出するために使用される一般的な光学系を図
4に示した。すなわち、光源LDを出射した光はコリメ
ートレンズCLで平行光とされ、その平行光は対物レン
ズOLにより光ディスクDの情報面に集光され、光ディ
スク情報を光学的に読み取る。そして、同じ光ディスク
Dの情報面で反射された光は、再び対物レンズOLに入
射して平行光とされ、コリメートレンズCLにより、ハ
ーフミラーMで反射させた光を検出素子PDに集光させ
る。この検出素子PDによって光信号を電気信号に変換
することにより、光ディスク情報を電気信号に変換す
る。なお、図4に示したような方式は、「無限系」とい
われている。
【0003】また、図5に示したように、光源LDを出
射した光を直接対物レンズOLにより光ディスクDの情
報面に集光させて、光ディスク情報を光学的に読み取
り、その反射光を再び対物レンズOLに入射させ、ハー
フミラーMを介して直接検出素子PDに集光させる方式
も用いられている。なお、図5に示したような方式は、
「有限系」といわれている。
【0004】ところで、光ディスク装置の小型化、軽量
化、信頼性、コスト効果を考慮すると、上述したような
2つの光学系のうち、図5に示したような部品点数の少
ない「有限系」を用いて光学系を構成する方が有利であ
る。このような光学系としては、特公平4−28282
号公報に示されたものが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の光ディスク用対物レンズには、以下に述
べるような問題点があった。すなわち、光ディスクDの
情報面への集光性能を考慮すると、単レンズにおいて、
光が入射する側の曲率半径を出射する側の曲率半径より
小さく構成するのが一般的であり、従来の対物レンズは
図6に示したように構成されていた。また、上記特公平
4−28282号の各実施例に示されたすべての対物レ
ンズにおいても、表1に示したように、光の入射側の曲
率半径r1は出射側の曲率半径r2よりも小さく構成さ
れている。
【0006】
【表1】 しかしながら、光ディスク装置においては、光源LDか
ら出射した光を対物レンズOLによって光ディスクDの
情報面に集光させることと、その集光した光を同じ光デ
ィスクDの情報面で反射させ、再び対物レンズOLを介
して検出素子PDに集光させることが必要である。
【0007】従って、たとえ光ディスクDの情報面への
集光性能が良くても、検出素子PDへの集光性能が良く
ないと、光ディスクD上に記録された情報を正確に読み
取ることができないという問題が生じる。また、近年、
光ディスク装置の小型化に伴い光ディスク用光学系も小
さくなるため、検出素子PDへの集光性能のさらなる向
上が要求されている。
【0008】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解消するために提案されたもので、その目的は、光
ディスクの情報面への結像性能を保ちながら、検出素子
への集光性能の向上を可能とした、精度の高い光ディス
ク用対物レンズを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、光源と光ディスクの間に
配される光ディスク用対物レンズにおいて、光源側に凸
面を向けた正の単レンズであり、光源側及び光ディスク
側の両方の面が非球面で構成され、且つ、以下の各条件
を満足することを特徴とするものである。
【0010】(a) 1.0<|R2/R1|<1.2 (b) 0.15≦|M|≦0.3 (c) |ZR1|<|ZR2| (d) |Z1(H)|<|Z1(Y)| |Z2(H)|<|Z2(Y)| (但し、0<H,Y H<Y) R1:光源側の面の近軸曲率半径 R2:光ディスク側の面の近軸曲率半径 M :結像倍率 ZR1:光源側の面の有効径周縁部における光軸方向の
距離 ZR2:光ディスク側の面の有効径周縁部における光軸
方向の距離 Z1(H):光源側の面の入射光線の高さHに対する光
軸方向の距離 Z1(Y):光源側の面の入射光線の高さYに対する光
軸方向の距離 Z2(H):光ディスク側の面の入射光線の高さHに対
する光軸方向の距離 Z2(Y):光ディスク側の面の入射光線の高さYに対
する光軸方向の距離 但し、H,Yは有効半径内とする。
【0011】ここで、条件(a)は、本発明者等が鋭意
検討を重ねた結果得られたものであって、光源側の面の
近軸曲率半径R1と光ディスク側の面の近軸曲率半径R
2との関係を規制するものである。すなわち、|R2/
R1|の値が“1.2”以上の場合、光ディスク上での
結像性能の向上には有利であるものの、検出素子上での
結像性能が悪くなるため好ましくない。一方、|R2/
R1|の値が“1.0”以下の場合、検出素子上での結
像性能は良くなるものの、光ディスク上での結像性能は
悪くなるため好ましくない。
【0012】次に、条件(b)は、本発明の対物レンズ
が使用される結像倍率の範囲を示すものである。すなわ
ち、結像倍率が上限を超えると、光源側の開口数が像側
の開口数より大きくなり、周縁光線の対物レンズへの入
射角が大きくなりすぎるため、波面収差を補正すること
が困難となる。一方、結像倍率が下限を超えると、波面
収差を補正するには有利であるが、必要な作動距離を確
保するには焦点距離を長くしなければならず、光学系を
コンパクトに構成することが困難となる。従って、対物
レンズの結像倍率の範囲としては、0.15以上、0.
3以下であることが望ましい。
【0013】条件(c)は、本発明の特徴である光源側
の面の形状と、光ディスク側の面の形状を規制するもの
である。すなわち、|ZR1|が|ZR2|よりも大き
いときには、検出素子上での結像性能が悪くなるため、
本発明の目的を達成することができない。
【0014】条件(d)は、光源側及び光ディスク側の
非球面の形状を規制する条件であり、H<Yであるにも
かかわらず、Z1(H)がZ1(Y)より大きい場合、
また、Z2(H)がZ2(Y)よりも大きい場合には、
非球面の形状が変曲点を持つ形状となってしまう。この
ように、光ディスク用対物レンズが、変曲点を持つ非球
面形状であると、これを補正するための手段を講じなけ
ればならず、結果としてコストの高いレンズとなり、好
ましくない。
【0015】以上の条件を満足する本発明の光ディスク
用対物レンズは、光の入射側(光源側)の近軸曲率半径
を、出射側(光ディスク側)の近軸曲率半径とほぼ同じ
に設定し、両面の非球面係数を適切に設定することによ
り、入射側の面の曲率を出射側の面の曲率よりも小さく
することによって、光ディスクの情報面への結像性能を
保ちながら、検出素子への集光性能の向上を可能とし
た、精度の高い光ディスク用対物レンズを得ることがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の光ディスク用対物レンズにつ
いて、上述した条件を満たす実施例について説明する。
なお、各実施例中の記号は、前述の他、 R1:光源側の面の近軸曲率半径 R2:光ディスク側の面の近軸曲率半径 d:レンズの厚み N:波長780μmにおけるレンズの屈折率 NA:開口数 WD:作動距離 カバーガラス厚:1.2mm カバーガラスの屈折率:1.55 である。
【0017】また、光源側及び光ディスク側の非球面形
状式は、面の頂点を原点とし、光軸方向をZ軸とした直
交座標系において、Hを光軸からの高さとするとき、以
下の式で表される。
【0018】
【数2】 [1.実施例1] F=2.928 M=−1/4.5 R1=2.54000 R2=−2.54979 d=2.430 N=1.51922 NA=0.45 WD=1.848
【表2】
【表3】 本実施例においては、|R2/R1|=1.00385
であり、条件(a)を満足している。また、|M|=
0.222であり、条件(b)を満足している。さら
に、表3より明らかなように、|ZR1|<|ZR2|
であり、条件(c)も満足している。また、上式(1)
を用いてZ1(H)、Z2(H)を求めた結果を、表4
及び表5に示す。表から明らかなように、|Z1(H)
|<|Z1(Y)|、|Z2(H)|<|Z2(Y)|
(但し、0<H,Y、 H<Y)であり、条件(d)を
満たしている。
【0019】
【表4】
【表5】 また、上記のような実施例1の対物レンズは図1に示す
ような構成を有し、像高yを0〜0.05まで変化させ
た場合の収差図は、図2に示したようになる。なお、図
2において、縦軸は透過波面収差、横軸はレンズの有効
視野を示している。このように、上記各条件を満足する
実施例1の対物レンズは、像高yを変化させた場合であ
っても、透過波面収差は小さく、精度の高い読みとりを
実施できる。
【0020】[2.実施例2] F=2.800 M=−1/5.0 R1=2.43000 R2=−2.55008 d=2.100 N=1.51922 NA=0.45 WD=1.759
【表6】
【表7】 本実施例においては、|R2/R1|=1.0494で
あり、条件(a)を満足している。また、|M|=0.
20であり、条件(b)を満足している。さらに、表3
より明らかなように、|ZR1|<|ZR2|であり、
条件(c)も満足している。また、上式を用いてZ1
(H)、Z2(H)を求めた結果を、表8及び表9に示
す。表から明らかなように、|Z1(H)|<|Z1
(Y)|、|Z2(H)|<|Z2(Y)|(但し、0
<H,Y、 H<Y)であり、条件(d)を満たしてい
る。
【0021】
【表8】
【表9】 また、上記のような実施例2の対物レンズにおいて、像
高yを0〜0.05まで変化させた場合の収差図は、図
3に示したようになる。なお、図3においても、縦軸は
透過波面収差、横軸はレンズの有効視野を示している。
このように、上記各条件を満足する実施例2の対物レン
ズは、像高yを変化させた場合であっても、透過波面収
差は小さく、精度の高い読みとりを実施できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ディスクの情報面への結像性能を保ちながら、検出素
子への集光性能の向上を可能とした、精度の高い光ディ
スク用対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ディスク用対物レンズの構成を示す
概略図
【図2】実施例1の対物レンズを用いた場合の透過波面
収差図
【図3】実施例2の対物レンズを用いた場合の透過波面
収差図
【図4】従来から用いられている無限系の光ディスク用
光学系
【図5】従来から用いられている無限系の光ディスク用
光学系
【図6】従来の光ディスク用対物レンズの構成を示す概
略図
【符号の説明】
LD…光源 CL…コリメートレンズ OL…対物レンズ D…光ディスク PD…検出素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と光ディスクの間に配される光ディ
    スク用対物レンズにおいて、 光源側に凸面を向けた正の単レンズであり、光源側及び
    光ディスク側の両方の面が非球面で構成され、且つ、以
    下の各条件を満足することを特徴とする光ディスク用対
    物レンズ。 (a) 1.0<|R2/R1|<1.2 (b) 0.15≦|M|≦0.3 (c) |ZR1|<|ZR2| (d) |Z1(H)|<|Z1(Y)| |Z2(H)|<|Z2(Y)| (但し、0<H,Y H<Y) R1:光源側の面の近軸曲率半径 R2:光ディスク側の面の近軸曲率半径 M :結像倍率 ZR1:光源側の面の有効径周縁部における光軸方向の
    距離 ZR2:光ディスク側の面の有効径周縁部における光軸
    方向の距離 Z1(H):光源側の面の入射光線の高さHに対する光
    軸方向の距離 Z1(Y):光源側の面の入射光線の高さYに対する光
    軸方向の距離 Z2(H):光ディスク側の面の入射光線の高さHに対
    する光軸方向の距離 Z2(Y):光ディスク側の面の入射光線の高さYに対
    する光軸方向の距離 但し、H,Yは有効半径内とする。
  2. 【請求項2】 光軸上に、光源、受光素子用光学媒体又
    は透明性を有する板状体、光ディスク用対物レンズ、光
    ディスクの順に配されてなる光ピックアップ装置に使用
    される光ディスク用対物レンズにおいて、光源側に凸面
    を向けた正の単レンズであり、光源側及び光ディスク側
    の両方の面が非球面で構成され、且つ、以下の各条件を
    満足することを特徴とする光ディスク用対物レンズ。 (a) 1.0<|R2/R1|<1.2 (b) 0.15≦|M|≦0.3 (c) |ZR1|<|ZR2| (d) |Z1(H)|<|Z1(Y)| |Z2(H)|<|Z2(Y)| (但し、0<H,Y H<Y) R1:光源側の面の近軸曲率半径 R2:光ディスク側の面の近軸曲率半径 M :結像倍率 ZR1:光源側の面の有効径周縁部における光軸方向の
    距離 ZR2:光ディスク側の面の有効径周縁部における光軸
    方向の距離 Z1(H):光源側の面の入射光線の高さHに対する光
    軸方向の距離 Z1(Y):光源側の面の入射光線の高さYに対する光
    軸方向の距離 Z2(H):光ディスク側の面の入射光線の高さHに対
    する光軸方向の距離 Z2(Y):光ディスク側の面の入射光線の高さYに対
    する光軸方向の距離 但し、H,Yは有効半径内とする。
  3. 【請求項3】 光源側及び光ディスク側の面形状が、次
    式によって表されることを特徴とする請求項1又は請求
    項2に記載の光ディスク用対物レンズ。 【数1】
JP9326266A 1997-11-27 1997-11-27 光ディスク用対物レンズ Pending JPH11160616A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9326266A JPH11160616A (ja) 1997-11-27 1997-11-27 光ディスク用対物レンズ
US09/196,194 US6014271A (en) 1997-11-27 1998-11-20 Objective lens for optical disc
DE19854501A DE19854501A1 (de) 1997-11-27 1998-11-25 Objektivlinse für eine optische Platte

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JP9326266A JPH11160616A (ja) 1997-11-27 1997-11-27 光ディスク用対物レンズ

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