JPH11183795A - 対物レンズ及び光ヘッド装置 - Google Patents
対物レンズ及び光ヘッド装置Info
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- JPH11183795A JPH11183795A JP9353741A JP35374197A JPH11183795A JP H11183795 A JPH11183795 A JP H11183795A JP 9353741 A JP9353741 A JP 9353741A JP 35374197 A JP35374197 A JP 35374197A JP H11183795 A JPH11183795 A JP H11183795A
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- Japan
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- light beam
- lens
- objective lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚みが異なる複数の光ディスクに対して回折
限界内の性能を得ることができ、レンズがトラッキング
のためにシフトしたときにも良好な性能を維持し、光学
系の薄型化を可能にする。 【解決手段】 レンズの有効径全域に略平行光束が入射
すると、ある厚みの光ディスク基板を通過して、前記光
ディスクの情報記録面に回折限界内のスポットを形成
し、レンズの内周部のみに発散光束が入射すると、前記
光ディスク基板とは異なる厚みの光ディスク基板を通過
して、情報記録面に集光するとき、前記発散光束が前記
単レンズの有効径全域を通過した場合の波面収差が最低
になる物点距離ＸＡと、前記単レンズの内周部のみを通
過した前記発散光束の波面収差が最低になる物点距離Ｘ
Ｉが以下の式を満たす単レンズとする。 ｜ＸＡ − ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５
限界内の性能を得ることができ、レンズがトラッキング
のためにシフトしたときにも良好な性能を維持し、光学
系の薄型化を可能にする。 【解決手段】 レンズの有効径全域に略平行光束が入射
すると、ある厚みの光ディスク基板を通過して、前記光
ディスクの情報記録面に回折限界内のスポットを形成
し、レンズの内周部のみに発散光束が入射すると、前記
光ディスク基板とは異なる厚みの光ディスク基板を通過
して、情報記録面に集光するとき、前記発散光束が前記
単レンズの有効径全域を通過した場合の波面収差が最低
になる物点距離ＸＡと、前記単レンズの内周部のみを通
過した前記発散光束の波面収差が最低になる物点距離Ｘ
Ｉが以下の式を満たす単レンズとする。 ｜ＸＡ − ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルビデオデ
ィスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用
の光メモリディスクなどの光ヘッドに用いられる対物レ
ンズ及び光ヘッド装置に関する。
ィスク、デジタルオーディオディスク、コンピュータ用
の光メモリディスクなどの光ヘッドに用いられる対物レ
ンズ及び光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ディスク用の光ヘッド装置に
おいて、情報媒体面上に回折限界の点像を集光し、情報
を記録し又は再生するための対物レンズとして、非球面
を用いた単レンズが多く使用されている。
おいて、情報媒体面上に回折限界の点像を集光し、情報
を記録し又は再生するための対物レンズとして、非球面
を用いた単レンズが多く使用されている。
【０００３】以下、従来の対物レンズについて、図面を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【０００４】図６に従来の光ヘッド装置の構成図を示
す。図６において、半導体レーザ８１から出射した光束
は、ビームスプリッタ８２で光路の向きを変えられ、コ
リメートレンズ８３により略平行光となる。そして、折
り曲げミラー８４により光路の向きを変えられ、対物レ
ンズ８５によりディスク８６の情報記録面８７上に集光
される。ここで、対物レンズ８５は、アクチュエータ８
８により駆動される。情報記録面８７に形成された凹凸
により集光スポットは回折を受ける。情報記録面８７で
反射され、回折されたレーザ光は、対物レンズ８５およ
びシリンドリカルレンズ８９を透過してフォトディテク
ター９０上に集光される。フォトディテクター９０の電
気信号により、情報記録面８７で変調された光量変化を
検出し、データを読み取る。
す。図６において、半導体レーザ８１から出射した光束
は、ビームスプリッタ８２で光路の向きを変えられ、コ
リメートレンズ８３により略平行光となる。そして、折
り曲げミラー８４により光路の向きを変えられ、対物レ
ンズ８５によりディスク８６の情報記録面８７上に集光
される。ここで、対物レンズ８５は、アクチュエータ８
８により駆動される。情報記録面８７に形成された凹凸
により集光スポットは回折を受ける。情報記録面８７で
反射され、回折されたレーザ光は、対物レンズ８５およ
びシリンドリカルレンズ８９を透過してフォトディテク
ター９０上に集光される。フォトディテクター９０の電
気信号により、情報記録面８７で変調された光量変化を
検出し、データを読み取る。
【０００５】近年、例えばＤＶＤ（デジタルビデオディ
スク）とＣＤ−ＲＯＭまたはＰＤのように、光ヘッド装
置は複数メディアを互換して読まなければならなくなっ
てきた。この場合に問題となるのは、記録再生すべきデ
ィスクの厚みが違うということである。ディスク厚さの
異なるディスクに対して同一の対物レンズで光を集光し
ようとすると、ディスク厚さの差によって、回折限界内
の性能を得ることができない。光ヘッドあるいは対物レ
ンズを２つにすれば、装置が複雑化しコスト高にもつな
がる。そこで、１つの対物レンズで異なるディスク厚に
対して回折限界内の性能を得るために様々な提案がなさ
れている。
スク）とＣＤ−ＲＯＭまたはＰＤのように、光ヘッド装
置は複数メディアを互換して読まなければならなくなっ
てきた。この場合に問題となるのは、記録再生すべきデ
ィスクの厚みが違うということである。ディスク厚さの
異なるディスクに対して同一の対物レンズで光を集光し
ようとすると、ディスク厚さの差によって、回折限界内
の性能を得ることができない。光ヘッドあるいは対物レ
ンズを２つにすれば、装置が複雑化しコスト高にもつな
がる。そこで、１つの対物レンズで異なるディスク厚に
対して回折限界内の性能を得るために様々な提案がなさ
れている。
【０００６】さらに、最近になってＣＤ―Ｒが普及し始
めている。ＣＤ―Ｒと、ＤＶＤを互換させるためには、
ＤＶＤの使用波長は６５０ｎｍであるが、この波長では
ＣＤ―Ｒの反射率が十分確保できないため、レーザーが
２つ必要となる。レーザーを２つ用いた、ＤＶＤとＣＤ
―Ｒを互換させるための光学系の一例を図を用いて説明
する。
めている。ＣＤ―Ｒと、ＤＶＤを互換させるためには、
ＤＶＤの使用波長は６５０ｎｍであるが、この波長では
ＣＤ―Ｒの反射率が十分確保できないため、レーザーが
２つ必要となる。レーザーを２つ用いた、ＤＶＤとＣＤ
―Ｒを互換させるための光学系の一例を図を用いて説明
する。
【０００７】図７はＤＶＤとＣＤ―Ｒを互換させるため
の光学系の一例を示す図である。半導体レーザモジュー
ル１０１から出射した光束１０３は、コリメートレンズ
１０４により略平行光１０５となる。そして、折り曲げ
ミラー１１５により光路の向きを変えられ、波長選択性
フィルター１１６を透過し、対物レンズ１０６によりデ
ィスク１１０の情報記録面１１１上に集光される。情報
記録面１１１に形成された凹凸により集光スポットは回
折を受ける。情報記録面１１１で反射され、回折された
レーザ光は、もとの光路をたどって半導体レーザモジュ
ール１０１に戻る。一方、半導体レーザモジュール１１
２から出射した光束１１３は、コリメートレンズ１０４
により発散光１１４となる。そして、折り曲げミラー１
１５により光路の向きを変えられ、波長選択性フィルタ
ー１１６で、本波長に対しては開口を制限される。波長
選択性フィルター１１６で制限された発散光１１４は、
対物レンズ１０６によりディスク１０９の情報記録面１
１１上に集光される。情報記録面１１１に形成された凹
凸により集光スポットは回折を受ける。情報記録面１１
１で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光路をた
どって半導体モジュール１１２に戻る。つまり、ＤＶＤ
の記録再生の光学系においては、無限系の構成とし、Ｃ
Ｄの記録再生の光学系においては、有限系の構成として
いる。対物レンズはＤＶＤに最適に設計していても、Ｃ
Ｄ―Ｒ再生光学系側を適当な有限系とし、ＣＤ―Ｒ使用
波長の開口数のみ波長選択性フィルターにより０．４５
と制限することで、ＣＤ―Ｒ側の波面収差を略０とする
ことができる。
の光学系の一例を示す図である。半導体レーザモジュー
ル１０１から出射した光束１０３は、コリメートレンズ
１０４により略平行光１０５となる。そして、折り曲げ
ミラー１１５により光路の向きを変えられ、波長選択性
フィルター１１６を透過し、対物レンズ１０６によりデ
ィスク１１０の情報記録面１１１上に集光される。情報
記録面１１１に形成された凹凸により集光スポットは回
折を受ける。情報記録面１１１で反射され、回折された
レーザ光は、もとの光路をたどって半導体レーザモジュ
ール１０１に戻る。一方、半導体レーザモジュール１１
２から出射した光束１１３は、コリメートレンズ１０４
により発散光１１４となる。そして、折り曲げミラー１
１５により光路の向きを変えられ、波長選択性フィルタ
ー１１６で、本波長に対しては開口を制限される。波長
選択性フィルター１１６で制限された発散光１１４は、
対物レンズ１０６によりディスク１０９の情報記録面１
１１上に集光される。情報記録面１１１に形成された凹
凸により集光スポットは回折を受ける。情報記録面１１
１で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光路をた
どって半導体モジュール１１２に戻る。つまり、ＤＶＤ
の記録再生の光学系においては、無限系の構成とし、Ｃ
Ｄの記録再生の光学系においては、有限系の構成として
いる。対物レンズはＤＶＤに最適に設計していても、Ｃ
Ｄ―Ｒ再生光学系側を適当な有限系とし、ＣＤ―Ｒ使用
波長の開口数のみ波長選択性フィルターにより０．４５
と制限することで、ＣＤ―Ｒ側の波面収差を略０とする
ことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記ＤＶＤ、ＣＤ―Ｒ
互換方式では、ＣＤ―Ｒ使用波長のみを開口数０．４５
に制限する必要がある。そのため、波長フィルターを光
学系中に挿入する必要がある。この波長フィルターを固
定してしまうと、レンズがトラッキングのためシフトし
たときにＣＤ―Ｒの光学系において、光束が対物レンズ
の中心に入らなくなる。これにより、波面収差が非常に
悪化し、回折限界内の性能が得られない。従って、前記
波長フィルターはレンズとともに可動するように、対物
レンズのアクチュエータ上に搭載する必要がある。この
場合、アクチュエータに負担がかかり、高速書き込み読
みだしの障害になることや、立ち上げミラーとディスク
間に波長フィルターを入れる必要が出てくることから、
薄型化の障害となる。
互換方式では、ＣＤ―Ｒ使用波長のみを開口数０．４５
に制限する必要がある。そのため、波長フィルターを光
学系中に挿入する必要がある。この波長フィルターを固
定してしまうと、レンズがトラッキングのためシフトし
たときにＣＤ―Ｒの光学系において、光束が対物レンズ
の中心に入らなくなる。これにより、波面収差が非常に
悪化し、回折限界内の性能が得られない。従って、前記
波長フィルターはレンズとともに可動するように、対物
レンズのアクチュエータ上に搭載する必要がある。この
場合、アクチュエータに負担がかかり、高速書き込み読
みだしの障害になることや、立ち上げミラーとディスク
間に波長フィルターを入れる必要が出てくることから、
薄型化の障害となる。
【０００９】したがって、本発明は、上記の従来の技術
が有していた問題点を解決し、レンズがシフトした時に
も良好な性能を維持し、光学系の薄型化が可能な対物レ
ンズ及び光ヘッド装置を提供することを目的とする。
が有していた問題点を解決し、レンズがシフトした時に
も良好な性能を維持し、光学系の薄型化が可能な対物レ
ンズ及び光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の対物レンズは、単レンズであって、前記
単レンズの有効径全域に略平行光束が入射すると、ある
厚みの光ディスク基板を通過して、前記光ディスクの情
報記録面に回折限界内のスポットを形成し、前記単レン
ズの内周部のみに発散光束が入射すると、前記光ディス
ク基板の厚みとは異なる厚みの光ディスク基板を通過し
て、情報記録面に集光するとき、前記発散光束が前記単
レンズの有効径全域を通過した場合の波面収差が最低に
なる物点距離ＸＡと、前記単レンズの内周部のみを通過
した前記発散光束の波面収差が最低になる物点距離ＸＩ
が以下の式を満たすことを特徴とする。
めに、本発明の対物レンズは、単レンズであって、前記
単レンズの有効径全域に略平行光束が入射すると、ある
厚みの光ディスク基板を通過して、前記光ディスクの情
報記録面に回折限界内のスポットを形成し、前記単レン
ズの内周部のみに発散光束が入射すると、前記光ディス
ク基板の厚みとは異なる厚みの光ディスク基板を通過し
て、情報記録面に集光するとき、前記発散光束が前記単
レンズの有効径全域を通過した場合の波面収差が最低に
なる物点距離ＸＡと、前記単レンズの内周部のみを通過
した前記発散光束の波面収差が最低になる物点距離ＸＩ
が以下の式を満たすことを特徴とする。
【００１１】｜ＸＡ − ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５ 一方、本発明の光ヘッド装置は、少なくとも２つの光源
と、前記少なくとも２つの光源から出射された光束を情
報媒体面上に集光する集光手段と、前記情報媒体で変調
された光束を分離するための光束分離手段と、前記情報
媒体で変調された光束を受光する受光手段とを具備し、
前記光源のうちの１つから出射された光束は、前記集光
手段に入射する際略平行光束とされ、その他の光源のう
ちの１つから出射された光束は、前記集光手段に入射す
る際発散光束とされ、前記集光手段が上記対物レンズか
らなることを特徴とする。
と、前記少なくとも２つの光源から出射された光束を情
報媒体面上に集光する集光手段と、前記情報媒体で変調
された光束を分離するための光束分離手段と、前記情報
媒体で変調された光束を受光する受光手段とを具備し、
前記光源のうちの１つから出射された光束は、前記集光
手段に入射する際略平行光束とされ、その他の光源のう
ちの１つから出射された光束は、前記集光手段に入射す
る際発散光束とされ、前記集光手段が上記対物レンズか
らなることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の光ヘッド装置は、少なくと
も２つの光源と、前記少なくとも２つの光源から出射さ
れた光束を情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情
報媒体で変調された光束を分離するための光束分離手段
と、前記情報媒体で変調された光束を受光する受光手段
とを具備し、前記光源のうちの１つから出射された光束
は、前記集光手段に入射する際略平行光束とされ、その
他の光源のうちの１つから出射された光束は、前記集光
手段に入射する際発散光束とされ、前記集光手段は単レ
ンズからなり、以下の式を満たすことを特徴とする。
も２つの光源と、前記少なくとも２つの光源から出射さ
れた光束を情報媒体面上に集光する集光手段と、前記情
報媒体で変調された光束を分離するための光束分離手段
と、前記情報媒体で変調された光束を受光する受光手段
とを具備し、前記光源のうちの１つから出射された光束
は、前記集光手段に入射する際略平行光束とされ、その
他の光源のうちの１つから出射された光束は、前記集光
手段に入射する際発散光束とされ、前記集光手段は単レ
ンズからなり、以下の式を満たすことを特徴とする。
【００１３】 ＸＡ ＜ Ｌ ＜ ＸＩ （ＸＡ＜ＸＩの場合） ＸＩ ＜ Ｌ ＜ ＸＡ （ＸＩ＜ＸＡの場合） Ｌ：前記集光手段に入射する際発散光束となっている光
を出射する前記光源の前記単レンズの主点位置からの距
離 ＸＡ：前記発散光束が前記単レンズの有効径全域を通過
した場合の波面収差が最低になる物点距離 ＸＩ：単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束の
波面収差が最低になる物点距離
を出射する前記光源の前記単レンズの主点位置からの距
離 ＸＡ：前記発散光束が前記単レンズの有効径全域を通過
した場合の波面収差が最低になる物点距離 ＸＩ：単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束の
波面収差が最低になる物点距離
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の対物レンズについ
て、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
て、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態である、簡素化された対物レンズを示す光路図であ
る。図１に示すように、平行光束１は、対物レンズ２に
光源側の面である第１面３から入射し、ディスク側の面
である第２面４から出射した後、光ディスクの基板５を
通して情報記録面６上に集光される。一方、発散光束８
は、対物レンズ２の光源側の面である第１面３から入射
し、ディスク側の面である第２面４から出射した後、光
ディスクの基板９を通して情報記録面７上に集光され
る。
形態である、簡素化された対物レンズを示す光路図であ
る。図１に示すように、平行光束１は、対物レンズ２に
光源側の面である第１面３から入射し、ディスク側の面
である第２面４から出射した後、光ディスクの基板５を
通して情報記録面６上に集光される。一方、発散光束８
は、対物レンズ２の光源側の面である第１面３から入射
し、ディスク側の面である第２面４から出射した後、光
ディスクの基板９を通して情報記録面７上に集光され
る。
【００１６】本レンズは以下の式 ｜ＸＡ−ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５ を満たすので、発散光８に対してもレンズシフト時の収
差劣化が少ない。
差劣化が少ない。
【００１７】本発明の実施の形態１の対物レンズの具体
的な数値例を示す。なお、以下の各実施例において、以
下に示す符号は共通とする。但し、対物レンズの第１面
は光源側の面、第２面はディスク側の面とする。また光
ディスクは平行平板とする。さらに設計波長を６５０ｎ
ｍとし、ディスクの屈折率はいずれも１．５７８１５と
した。
的な数値例を示す。なお、以下の各実施例において、以
下に示す符号は共通とする。但し、対物レンズの第１面
は光源側の面、第２面はディスク側の面とする。また光
ディスクは平行平板とする。さらに設計波長を６５０ｎ
ｍとし、ディスクの屈折率はいずれも１．５７８１５と
した。
【００１８】 ｆ：対物レンズの焦点距離 Ｒ１：対物レンズの第１面の曲率半径 Ｒ２：対物レンズの第２面の曲率半径 ｄ：対物レンズのレンズ厚み ｎ：対物レンズの屈折率 ｔ２：ディスクの基板厚み ＮＡＩ：内周部の対物レンズの開口数 ＮＡＡ：外周部の対物レンズの開口数 ＸＩ：光がＮＡＩの領域を通過する場合に波面収差が最
低になる物点距離 ＸＡ：光がＮＡＡの領域を通過する場合に波面収差が最
低になる物点距離 また、非球面形状は、以下の（数１）で与えられる。
低になる物点距離 ＸＡ：光がＮＡＡの領域を通過する場合に波面収差が最
低になる物点距離 また、非球面形状は、以下の（数１）で与えられる。
【００１９】
【数１】
【００２０】ただし、各符号の意味は以下の通りであ
る。
る。
【００２１】 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（＝（ｘ2＋ｙ2）1/2） Ｃｊ：対物レンズの第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝
１／Ｒｊ，Ｒｊ：曲率半径） Ｋｊ：対物レンズの第ｊ面の円錐定数 Ａj,i：対物レンズの第ｊ面のｉ次の非球面係数 （実施例１）実施例１の具体的数値を以下に示す。
接平面からの距離 ｈ：光軸からの高さ（＝（ｘ2＋ｙ2）1/2） Ｃｊ：対物レンズの第ｊ面の非球面頂点の曲率（Ｃｊ＝
１／Ｒｊ，Ｒｊ：曲率半径） Ｋｊ：対物レンズの第ｊ面の円錐定数 Ａj,i：対物レンズの第ｊ面のｉ次の非球面係数 （実施例１）実施例１の具体的数値を以下に示す。
【００２２】 ｆ＝２．３９９ Ｒ１＝１．６００ Ｒ２＝−１０．３８０ ｄ＝１．３２５ ｎ＝１．５９８３５ ｔ２＝１．２ ＮＡＩ＝０．４５ ＮＡＡ＝０．６ Ｋ１＝−５．１４９４０×１０-1 Ａ１，４＝ ６．２７５１２×１０-3 Ａ１，６＝−３．０２５５４×１０-3 Ａ１，８＝ １．７６９８２×１０-3 Ａ１，１０＝−６．５１４０４×１０-4 Ｋ２＝−３．２６７７９×１０+2 Ａ２，４＝ ７．４５４８８×１０-3 Ａ２，６＝−２．４７２０７×１０-3 Ａ２，８＝−１．２８８６５×１０-3 Ａ２，１０＝ ４．２１８３０×１０-4 ＸＡ＝ ３７．２ ＸＩ＝ ３９．５ ｜ＸＡ−ＸＩ｜＝２．３ ＸＡ／１５＝２．４８ 図２は、発散光がレンズ開口数にして０．４５相当の領
域を通る場合２０１と、発散光がレンズ開口数にして
０．６０相当の領域を通る場合２０２において、物点距
離と波面収差の関係を示すグラフである。レンズの内周
部のみを使用している光学系において、レンズがシフト
した場合、レンズの内周部以外にも光線が通る。ここ
で、外周部まで入れた全域での３次球面収差が最低とな
る物点距離と、内周部の３次球面収差が最低となる物点
距離に差があると、光線が内周部から外周部にわたって
入射すると、収差性能が極端に劣化する。この収差劣化
を防ぐために、 ｜ＸＡ−ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５ を満たす必要があるが、上記実施例ではこれを満たして
いる。
域を通る場合２０１と、発散光がレンズ開口数にして
０．６０相当の領域を通る場合２０２において、物点距
離と波面収差の関係を示すグラフである。レンズの内周
部のみを使用している光学系において、レンズがシフト
した場合、レンズの内周部以外にも光線が通る。ここ
で、外周部まで入れた全域での３次球面収差が最低とな
る物点距離と、内周部の３次球面収差が最低となる物点
距離に差があると、光線が内周部から外周部にわたって
入射すると、収差性能が極端に劣化する。この収差劣化
を防ぐために、 ｜ＸＡ−ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５ を満たす必要があるが、上記実施例ではこれを満たして
いる。
【００２３】さらに、上記実施例では、平行光束に対し
て開口数０．６で軸上収差が９ｍλＲＭＳ（Ｒｏｏｔ
Ｍｅａｎｓ Ｓｑｕａｒｅ）程度であり、回折限界性能
を持ち、例えば、開口数が０．６であり、カバーガラス
厚が０．６ｍｍであるようなＤＶＤと、開口数が０．４
５であり、カバーガラス厚が１．２ｍｍであるようなＣ
Ｄなどの光ヘッドにおいて、ＤＶＤとＣＤ互換が対物レ
ンズ１枚で達成され、同時にＣＤ側の光学系においては
レンズシフトに強い光学系が実現される。
て開口数０．６で軸上収差が９ｍλＲＭＳ（Ｒｏｏｔ
Ｍｅａｎｓ Ｓｑｕａｒｅ）程度であり、回折限界性能
を持ち、例えば、開口数が０．６であり、カバーガラス
厚が０．６ｍｍであるようなＤＶＤと、開口数が０．４
５であり、カバーガラス厚が１．２ｍｍであるようなＣ
Ｄなどの光ヘッドにおいて、ＤＶＤとＣＤ互換が対物レ
ンズ１枚で達成され、同時にＣＤ側の光学系においては
レンズシフトに強い光学系が実現される。
【００２４】（実施例２）実施例２の具体的数値を以下
に示す。
に示す。
【００２５】 ｆ＝２．４１８ Ｒ１＝１．６ Ｒ２＝−１０．４２８ ｄ＝１．３２５ ｎ＝１．５９８３５ ｔ２＝１．２ ＮＡＩ＝０．４５ ＮＡＡ＝０．６ Ｋ１＝−５．６３９６７×１０-1 Ａ１，４＝ ６．７９８４１×１０-3 Ａ１，６＝ １．２５６６２×１０-4 Ａ１，８＝ ２．５４３０４×１０-4 Ａ１，１０＝ ９．４５０２２×１０-5 Ｋ２＝−２．７０６０２×１０+2 Ａ２，４＝ １．１６２２６×１０-2 Ａ２，６＝−９．９３１７６×１０-4 Ａ２，８＝−１．１３３０８×１０-4 Ａ２，１０＝ １．５９８４２×１０-5 ＸＡ＝３７．２ ＸＩ＝３６．５ ｜ＸＡ−ＸＩ｜＝０．７ ＸＡ／４０＝０．９３ 図３は、発散光がレンズ開口数にして０．４５相当の領
域を通る場合２０３と、発散光がレンズ開口数にして
０．６０相当の領域を通る場合２０４において、物点距
離と波面収差の関係を示すグラフである。レンズの内周
部のみを使用している光学系において、レンズがシフト
した場合、レンズの内周部以外にも光線が通る。ここ
で、外周部まで入れた全域での物点距離と、内周部の物
点距離に差があると、光線が内周部から外周部にわたっ
て入射すると、収差性能が極端に劣化する。本実施例で
は、 ｜ＸＡ−ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／４０ を満たしている。
域を通る場合２０３と、発散光がレンズ開口数にして
０．６０相当の領域を通る場合２０４において、物点距
離と波面収差の関係を示すグラフである。レンズの内周
部のみを使用している光学系において、レンズがシフト
した場合、レンズの内周部以外にも光線が通る。ここ
で、外周部まで入れた全域での物点距離と、内周部の物
点距離に差があると、光線が内周部から外周部にわたっ
て入射すると、収差性能が極端に劣化する。本実施例で
は、 ｜ＸＡ−ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／４０ を満たしている。
【００２６】さらに、上記実施例では、波長６５５ｎｍ
である平行光束に対して、開口数０．６で軸上収差性能
が回折限界性能を持ち、例えば、開口数が０．６であ
り、カバーガラス厚が０．６ｍｍであるようなＤＶＤ
と、開口数が０．４５であり、カバーガラス厚が１．２
ｍｍであるようなＣＤなどの光ヘッドにおいて、ＤＶＤ
とＣＤ互換が対物レンズ１枚で達成され、同時にＣＤ側
の光学系においてはレンズシフトに強い光学系が実現さ
れる。
である平行光束に対して、開口数０．６で軸上収差性能
が回折限界性能を持ち、例えば、開口数が０．６であ
り、カバーガラス厚が０．６ｍｍであるようなＤＶＤ
と、開口数が０．４５であり、カバーガラス厚が１．２
ｍｍであるようなＣＤなどの光ヘッドにおいて、ＤＶＤ
とＣＤ互換が対物レンズ１枚で達成され、同時にＣＤ側
の光学系においてはレンズシフトに強い光学系が実現さ
れる。
【００２７】なお、内周部半径（内周部に相当するレン
ズ開口数）ＲＩと外周部半径（外周部に相当するレンズ
開口数）ＲＡが以下の式を満たすことが好ましい。
ズ開口数）ＲＩと外周部半径（外周部に相当するレンズ
開口数）ＲＡが以下の式を満たすことが好ましい。
【００２８】０．６ ＜ ＲＩ／ＲＡ ＜ ０．８０ ＲＩ／ＲＡがこの範囲以下であると、発散光に対する十
分な光量が得られない。また、ＲＩ／ＲＡがこの範囲以
上であると、軸上波面収差が悪化する。
分な光量が得られない。また、ＲＩ／ＲＡがこの範囲以
上であると、軸上波面収差が悪化する。
【００２９】（実施の形態２）次に、上記本発明の光デ
ィスク用対物レンズを用いた光ヘッド装置の構成図を図
４に示す。
ィスク用対物レンズを用いた光ヘッド装置の構成図を図
４に示す。
【００３０】図４において、半導体レーザモジュール２
１から出射した光束２３は、コリメートレンズ２４によ
り略平行光２５となる。そして、波長選択性フィルター
３６を透過し、折り曲げミラー３５により光路の向きを
変えられ、上記発明の対物レンズ２６によりディスク２
９の情報記録面３０上に集光される。情報記録面３０に
形成された凹凸により集光スポットは回折を受ける。情
報記録面３０で反射され、回折されたレーザ光は、もと
の光路をたどって半導体レーザモジュール２１に戻る。
一方、半導体レーザモジュール３２から出射した光束３
３は、コリメートレンズ２４により発散光３４となる。
そして、波長選択性フィルター３６で、本波長に対して
は開口を制限される。波長選択性フィルター３６で制限
された発散光３４は、折り曲げミラー３５により光路の
向きを変えられ、対物レンズ２６によりディスク３７の
情報記録面３８上に集光される。情報記録面３８に形成
された凹凸により集光スポットは回折を受ける。情報記
録面３８で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光
路をたどって半導体モジュール３２に戻る。つまり、Ｄ
ＶＤの記録再生の光学系においては、無限系の構成と
し、ＣＤの記録再生の光学系においては、有限系の構成
としている。
１から出射した光束２３は、コリメートレンズ２４によ
り略平行光２５となる。そして、波長選択性フィルター
３６を透過し、折り曲げミラー３５により光路の向きを
変えられ、上記発明の対物レンズ２６によりディスク２
９の情報記録面３０上に集光される。情報記録面３０に
形成された凹凸により集光スポットは回折を受ける。情
報記録面３０で反射され、回折されたレーザ光は、もと
の光路をたどって半導体レーザモジュール２１に戻る。
一方、半導体レーザモジュール３２から出射した光束３
３は、コリメートレンズ２４により発散光３４となる。
そして、波長選択性フィルター３６で、本波長に対して
は開口を制限される。波長選択性フィルター３６で制限
された発散光３４は、折り曲げミラー３５により光路の
向きを変えられ、対物レンズ２６によりディスク３７の
情報記録面３８上に集光される。情報記録面３８に形成
された凹凸により集光スポットは回折を受ける。情報記
録面３８で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光
路をたどって半導体モジュール３２に戻る。つまり、Ｄ
ＶＤの記録再生の光学系においては、無限系の構成と
し、ＣＤの記録再生の光学系においては、有限系の構成
としている。
【００３１】本実施の形態の光ヘッド装置は、例えば、
開口数が０．６であり、ディスク厚が０．６ｍｍである
光ディスクと、開口数が０．４５であり、ディスク厚
が、１．２ｍｍである光ディスクを、１つの対物レンズ
で良好に記録再生でき、同時に、開口数０．４５の光束
は発散光となって対物レンズに入射するため、トラッキ
ングなどのためのレンズシフトにより収差性能の劣化が
起こるが、対物レンズ２６として上記各実施例の対物レ
ンズを用いることで、トラッキングなどのためのレンズ
シフトによる収差性能の劣化を極めて低く抑えることが
可能となる。従って、波長選択制フィルターはアクチュ
エータに付属させる必要がなくなり、アクチュエータの
高速化や光ヘッドの薄型化に寄与する。
開口数が０．６であり、ディスク厚が０．６ｍｍである
光ディスクと、開口数が０．４５であり、ディスク厚
が、１．２ｍｍである光ディスクを、１つの対物レンズ
で良好に記録再生でき、同時に、開口数０．４５の光束
は発散光となって対物レンズに入射するため、トラッキ
ングなどのためのレンズシフトにより収差性能の劣化が
起こるが、対物レンズ２６として上記各実施例の対物レ
ンズを用いることで、トラッキングなどのためのレンズ
シフトによる収差性能の劣化を極めて低く抑えることが
可能となる。従って、波長選択制フィルターはアクチュ
エータに付属させる必要がなくなり、アクチュエータの
高速化や光ヘッドの薄型化に寄与する。
【００３２】（実施の形態３）次に、本発明の従来の対
物レンズを用いた光ヘッド装置の構成図の一実施例を図
５に示す。
物レンズを用いた光ヘッド装置の構成図の一実施例を図
５に示す。
【００３３】図５において、半導体レーザモジュール６
１から出射した光束６３は、コリメートレンズ６４によ
り略平行光６５となる。そして、波長選択性フィルター
７５を透過し、折り曲げミラー７６により光路の向きを
変えられ、対物レンズ６６によりディスク６９の情報記
録面７０上に集光される。情報記録面７０に形成された
凹凸により集光スポットは回折を受ける。情報記録面７
０で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光路をた
どって半導体モジュール６１に戻る。一方、半導体レー
ザモジュール７２から出射した光束７３は、コリメート
レンズ６４により発散光７４となる。そして、波長選択
性フィルター７５で、本波長に対しては開口を制限され
る。波長選択性フィルター７５で制限された発散光７４
は、折り曲げミラー７６により光路の向きを変えられ、
対物レンズ６６によりディスク７７の情報記録面７８上
に集光される。情報記録面７８に形成された凹凸により
集光スポットは回折を受ける。情報記録面７８で反射さ
れ、回折されたレーザ光は、もとの光路をたどって半導
体レーザモジュール７２に戻る。つまり、ＤＶＤの記録
再生の光学系においては、無限系の構成とし、ＣＤの記
録再生の光学系においては、有限系の構成としている。
ここで、半導体レーザモジュール７２の位置は、以下の
式を満たす距離に置かれる。
１から出射した光束６３は、コリメートレンズ６４によ
り略平行光６５となる。そして、波長選択性フィルター
７５を透過し、折り曲げミラー７６により光路の向きを
変えられ、対物レンズ６６によりディスク６９の情報記
録面７０上に集光される。情報記録面７０に形成された
凹凸により集光スポットは回折を受ける。情報記録面７
０で反射され、回折されたレーザ光は、もとの光路をた
どって半導体モジュール６１に戻る。一方、半導体レー
ザモジュール７２から出射した光束７３は、コリメート
レンズ６４により発散光７４となる。そして、波長選択
性フィルター７５で、本波長に対しては開口を制限され
る。波長選択性フィルター７５で制限された発散光７４
は、折り曲げミラー７６により光路の向きを変えられ、
対物レンズ６６によりディスク７７の情報記録面７８上
に集光される。情報記録面７８に形成された凹凸により
集光スポットは回折を受ける。情報記録面７８で反射さ
れ、回折されたレーザ光は、もとの光路をたどって半導
体レーザモジュール７２に戻る。つまり、ＤＶＤの記録
再生の光学系においては、無限系の構成とし、ＣＤの記
録再生の光学系においては、有限系の構成としている。
ここで、半導体レーザモジュール７２の位置は、以下の
式を満たす距離に置かれる。
【００３４】 ＸＡ ＜ Ｌ ＜ ＸＩ （ＸＡ＜ＸＩの場合） ＸＩ ＜ Ｌ ＜ ＸＡ （ＸＩ＜ＸＡの場合） ここで、 Ｌ：前記集光手段に入射する際発散光束となる光を出射
する前記光源（本例では半導体レーザモジュール７２）
の前記単レンズ（本例では対物レンズ６６）の主点位置
からの距離 ＸＡ：前記発散光束が前記単レンズの有効径全域を通過
した場合の波面収差が最低になる物点距離 ＸＩ：単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束の
波面収差が最低になる物点距離 本実施例では、レンズシフトによる収差の劣化が小さく
例えば偏心しているようなディスクに対しても良好な再
生信号が得られる。
する前記光源（本例では半導体レーザモジュール７２）
の前記単レンズ（本例では対物レンズ６６）の主点位置
からの距離 ＸＡ：前記発散光束が前記単レンズの有効径全域を通過
した場合の波面収差が最低になる物点距離 ＸＩ：単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束の
波面収差が最低になる物点距離 本実施例では、レンズシフトによる収差の劣化が小さく
例えば偏心しているようなディスクに対しても良好な再
生信号が得られる。
【００３５】なお、上記各実施の形態では、光源と受光
光学系を半導体モジュールとしたが、必ずしもこの構成
である必要はなく、発光手段と受光手段、あるいは受光
光学系は分離されていてもよい。
光学系を半導体モジュールとしたが、必ずしもこの構成
である必要はなく、発光手段と受光手段、あるいは受光
光学系は分離されていてもよい。
【００３６】また、波長選択性フィルターの位置は必ず
しも上記各実施の形態で示されるような位置にある必要
はない。さらに、波長選択性フィルターである必要はな
く、上記２つの光源からの光を選択的に透過させる手段
であればよい。また、波長選択性フィルターの代わり
に、光源の直後あるいは受光素子の直前に開口制限を用
いてもよい。
しも上記各実施の形態で示されるような位置にある必要
はない。さらに、波長選択性フィルターである必要はな
く、上記２つの光源からの光を選択的に透過させる手段
であればよい。また、波長選択性フィルターの代わり
に、光源の直後あるいは受光素子の直前に開口制限を用
いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平行光束に対してある厚みのディスク基板を透過した後
良好に収差補正されたレンズにおいて、発散光束に対し
てはその場合と異なる厚みのカバーガラスを透過した
後、良好に収差補正され、レンズのトラッキングなどの
ためのレンズシフトが発生しても良好に収差補正される
対物レンズ及び光ヘッド装置を実現することができる。
平行光束に対してある厚みのディスク基板を透過した後
良好に収差補正されたレンズにおいて、発散光束に対し
てはその場合と異なる厚みのカバーガラスを透過した
後、良好に収差補正され、レンズのトラッキングなどの
ためのレンズシフトが発生しても良好に収差補正される
対物レンズ及び光ヘッド装置を実現することができる。
【図１】 本発明の光ディスク用対物レンズの一例の構
成を示した概略図である。
成を示した概略図である。
【図２】 実施例１にかかる対物レンズの物点距離と波
面収差の関係を示した図である。
面収差の関係を示した図である。
【図３】 実施例２にかかる対物レンズの物点距離と波
面収差の関係を示した図である。
面収差の関係を示した図である。
【図４】 本発明の光ヘッド装置の一例の構成を示した
概略図である。
概略図である。
【図５】 本発明の光ヘッド装置の別の一例の構成を示
した概略図である。
した概略図である。
【図６】 従来の光ヘッド装置の一例の構成を示した概
略図である。
略図である。
【図７】 ディスク厚みの異なる２種類のディスクを再
生するための従来の光ヘッド装置の一例の構成を示した
概略図である。
生するための従来の光ヘッド装置の一例の構成を示した
概略図である。
１ 平行光束 ２ 対物レンズ ３ 対物レンズ第１面 ４ 対物レンズ第２面 ５ ディスク１ ６ ディスク１の情報記録面 ７ ディスク２の情報記録面 ８ 発散光束 ９ ディスク２ ２１ 半導体レーザモジュール ２２ ビームスプリッター ２３ 光束 ２４ コリメートレンズ ２５ 略平行光 ２６ 対物レンズ ２９ ディスク１ ３０ ディスク１の情報記録面 ３２ 半導体レーザモジュール ３３ 光束 ３４ 発散光 ３５ 折り曲げミラー ３６ 波長選択性フィルター ３７ ディスク２ ３８ ディスク２の情報記録面 ６１ 半導体レーザモジュール ６３ 光束 ６４ コリメートレンズ ６５ 略平行光 ６６ 対物レンズ ６９ ディスク１ ７０ ディスク１の情報記録面 ７２ 半導体レーザモジュール ７３ 光束 ７４ 発散光 ７５ 波長選択性フィルター ７６ 折り曲げミラー ７７ ディスク２ ７８ ディスク２の情報記録面 ８１ 半導体レーザ ８２ ビームスプリッタ ８３ コリメートレンズ ８４ 折り曲げミラー ８５ 対物レンズ ８６ ディスク ８７ ディスク８６の情報記録面 ８８ アクチュエータ ８９ シリンドリカルレンズ ９０ 受光素子（フォトディテクター） １０１ 半導体レーザモジュール １０３ 光束 １０４ コリメートレンズ １０５ 略平行光 １０６ 対物レンズ １０９、１１０ ディスク １１１ 情報記録面 １１２ 半導体レーザモジュール １１３ 光束 １１４ 発散光 １１５ 折り曲げミラー １１６ 波長選択性フィルター
Claims (6)
- 【請求項１】 単レンズであって、前記単レンズの有効
径全域に略平行光束が入射すると、ある厚みの光ディス
ク基板を通過して、前記光ディスクの情報記録面に回折
限界内のスポットを形成し、前記単レンズの内周部のみ
に発散光束が入射すると、前記光ディスク基板の厚みと
は異なる厚みの光ディスク基板を通過して、情報記録面
に集光するとき、前記発散光束が前記単レンズの有効径
全域を通過した場合の波面収差が最低になる物点距離Ｘ
Ａと、前記単レンズの内周部のみを通過した前記発散光
束の波面収差が最低になる物点距離ＸＩが以下の式を満
たすことを特徴とする対物レンズ。 ｜ＸＡ − ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／１５ - 【請求項２】 内周部半径ＲＩと外周部半径ＲＡが以下
の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の対物レ
ンズ。 ０．６ ＜ ＲＩ／ＲＡ ＜ ０．８０ - 【請求項３】 前記発散光束が前記単レンズの有効径全
域を通過した場合の波面収差が最低になる物点距離ＸＡ
と、前記単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束
の波面収差が最低になる物点距離ＸＩが以下の式を満た
すことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レン
ズ。 ｜ＸＡ − ＸＩ｜ ＜ ＸＡ／４０ - 【請求項４】 内周部のレンズ開口数は略０．４５であ
り、外周部のレンズ開口数は略０．６であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の対物レンズ。 - 【請求項５】 少なくとも２つの光源と、前記少なくと
も２つの光源から出射された光束を情報媒体面上に集光
する集光手段と、前記情報媒体で変調された光束を分離
するための光束分離手段と、前記情報媒体で変調された
光束を受光する受光手段とを具備し、前記光源のうちの
１つから出射された光束は、前記集光手段に入射する際
略平行光束とされ、その他の光源のうちの１つから出射
された光束は、前記集光手段に入射する際発散光束とさ
れ、前記集光手段が請求項１〜４のいずれかに記載の対
物レンズからなることを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項６】 少なくとも２つの光源と、前記少なくと
も２つの光源から出射された光束を情報媒体面上に集光
する集光手段と、前記情報媒体で変調された光束を分離
するための光束分離手段と、前記情報媒体で変調された
光束を受光する受光手段とを具備し、前記光源のうちの
１つから出射された光束は、前記集光手段に入射する際
略平行光束とされ、その他の光源のうちの１つから出射
された光束は、前記集光手段に入射する際発散光束とさ
れ、前記集光手段は単レンズからなり、以下の式を満た
すことを特徴とする光ヘッド装置。 ＸＡ ＜ Ｌ ＜ ＸＩ （ＸＡ＜ＸＩの場合） ＸＩ ＜ Ｌ ＜ ＸＡ （ＸＩ＜ＸＡの場合） Ｌ：前記集光手段に入射する際発散光束となっている光
を出射する前記光源の前記単レンズの主点位置からの距
離 ＸＡ：前記発散光束が前記単レンズの有効径全域を通過
した場合の波面収差が最低になる物点距離 ＸＩ：単レンズの内周部のみを通過した前記発散光束の
波面収差が最低になる物点距離
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9353741A JPH11183795A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 対物レンズ及び光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9353741A JPH11183795A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 対物レンズ及び光ヘッド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183795A true JPH11183795A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18432914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9353741A Pending JPH11183795A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 対物レンズ及び光ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183795A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6791932B1 (en) | 1999-04-23 | 2004-09-14 | Pentax Corporation | Optical system of optical pick-up |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP9353741A patent/JPH11183795A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6791932B1 (en) | 1999-04-23 | 2004-09-14 | Pentax Corporation | Optical system of optical pick-up |
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