JPH11258497A - 対物レンズ光学系 - Google Patents
対物レンズ光学系Info
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- JPH11258497A JPH11258497A JP10074841A JP7484198A JPH11258497A JP H11258497 A JPH11258497 A JP H11258497A JP 10074841 A JP10074841 A JP 10074841A JP 7484198 A JP7484198 A JP 7484198A JP H11258497 A JPH11258497 A JP H11258497A
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- Japan
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- lens
- refractive index
- index distribution
- distance
- convex spherical
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＡを大きくでき、部品点数が少なく小形化
軽量化でき、且つ安価に製造できるようにする。 【解決手段】 半径方向に屈折率分布を有する透明体か
らなる屈折率分布レンズ１を有する対物レンズ光学系で
あって、屈折率分布レンズの一方の面は凸球面、他方の
面は平面であり、凸球面が物体面に対向し、平面が像面
に対向するよう配置される。光軸上での屈折率ｎ0 、屈
折率分布レンズ半径ｒ0 、ｎ0 ・ｇ・ｒ0（但し、ｇは
屈折率分布係数）、凸球面の曲率半径Ｒ、屈折率分布係
数ｈ4 、及び屈折率分布レンズの平面と像面との間隔Ｌ
2 が規定されている条件を全て満たすように設定する。
この対物レンズ光学系は、例えば屈折率分布レンズの凸
球面が光源に対向し、平面が記録媒体に対向する向きで
光ヘッドに組み込むのに適している。
軽量化でき、且つ安価に製造できるようにする。 【解決手段】 半径方向に屈折率分布を有する透明体か
らなる屈折率分布レンズ１を有する対物レンズ光学系で
あって、屈折率分布レンズの一方の面は凸球面、他方の
面は平面であり、凸球面が物体面に対向し、平面が像面
に対向するよう配置される。光軸上での屈折率ｎ0 、屈
折率分布レンズ半径ｒ0 、ｎ0 ・ｇ・ｒ0（但し、ｇは
屈折率分布係数）、凸球面の曲率半径Ｒ、屈折率分布係
数ｈ4 、及び屈折率分布レンズの平面と像面との間隔Ｌ
2 が規定されている条件を全て満たすように設定する。
この対物レンズ光学系は、例えば屈折率分布レンズの凸
球面が光源に対向し、平面が記録媒体に対向する向きで
光ヘッドに組み込むのに適している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一の屈折率分布
レンズを用いた対物レンズ光学系に関し、更に詳しく述
べると、一方の面が凸球面、他方の面が平面である屈折
率分布レンズを用いた対物レンズ光学系に関するもので
ある。この光学系は、例えば光ディスク等に記録されて
いる情報の読み取り、光ディスク等への情報の書き込み
に用いる光ヘッドの対物レンズ系などに有用である。
レンズを用いた対物レンズ光学系に関し、更に詳しく述
べると、一方の面が凸球面、他方の面が平面である屈折
率分布レンズを用いた対物レンズ光学系に関するもので
ある。この光学系は、例えば光ディスク等に記録されて
いる情報の読み取り、光ディスク等への情報の書き込み
に用いる光ヘッドの対物レンズ系などに有用である。
【０００２】
【従来の技術】コンパクトディスク装置やＤＶＤ装置な
どの各種の光ディスクシステムでは、記録媒体からの情
報の読み取り、あるいは記録媒体に対する情報の書き込
みのために、レーザ光を対物レンズで集光して記録面に
照射する光ヘッドが用いられている。ここで媒体の記録
密度を高めるためには、対物レンズによる集光スポット
径を小さくする必要があり、そのためには対物レンズの
像側ＮＡ（開口数）が大きいことが望ましい。また再生
やアクセス時間の短縮などの観点からは、小形軽量であ
ることも重要である。
どの各種の光ディスクシステムでは、記録媒体からの情
報の読み取り、あるいは記録媒体に対する情報の書き込
みのために、レーザ光を対物レンズで集光して記録面に
照射する光ヘッドが用いられている。ここで媒体の記録
密度を高めるためには、対物レンズによる集光スポット
径を小さくする必要があり、そのためには対物レンズの
像側ＮＡ（開口数）が大きいことが望ましい。また再生
やアクセス時間の短縮などの観点からは、小形軽量であ
ることも重要である。
【０００３】そこで従来、コンパクトディスク用対物レ
ンズとしてはＮＡ≒０．４５のプラスチック非球面レン
ズ、またＤＶＤ用対物レンズとしてはＮＡ≒０．６０の
ガラスモールド非球面レンズなどが用いられている。い
ずれにしても、従来用いられているレンズは、直径数mm
（典型的には直径４mm程度）の大きさである。
ンズとしてはＮＡ≒０．４５のプラスチック非球面レン
ズ、またＤＶＤ用対物レンズとしてはＮＡ≒０．６０の
ガラスモールド非球面レンズなどが用いられている。い
ずれにしても、従来用いられているレンズは、直径数mm
（典型的には直径４mm程度）の大きさである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光ディスクなどを用い
る記録装置のより一層の小形化を図るためには、対物レ
ンズ自体を更に小形化する必要があるない。しかし非球
面レンズは、金型を用いてプレス加工によって製造する
関係上、外径１mmφ以下の微小レンズを製造することは
極めて困難であるとされている（微小光学ハンドブッ
ク，ｐ．６，日本光学会編，１９９５参照）。
る記録装置のより一層の小形化を図るためには、対物レ
ンズ自体を更に小形化する必要があるない。しかし非球
面レンズは、金型を用いてプレス加工によって製造する
関係上、外径１mmφ以下の微小レンズを製造することは
極めて困難であるとされている（微小光学ハンドブッ
ク，ｐ．６，日本光学会編，１９９５参照）。
【０００５】ところで、外径１mmφ以下の結像光学系と
しては、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズが
ある。この種のロッドレンズにおける半径方向の屈折率
分布は、例えば ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4＋ｈ6 （ｇ・ｒ）6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式で表される。 但し、ｒ：光軸からの距離 ｎ（ｒ）：光軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：光軸上での屈折率 ｒ0 ：屈折率分布レンズ半径 ｇ：屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ・・・：屈折率分布係数 である。
しては、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズが
ある。この種のロッドレンズにおける半径方向の屈折率
分布は、例えば ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4＋ｈ6 （ｇ・ｒ）6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式で表される。 但し、ｒ：光軸からの距離 ｎ（ｒ）：光軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：光軸上での屈折率 ｒ0 ：屈折率分布レンズ半径 ｇ：屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ・・・：屈折率分布係数 である。
【０００６】このような屈折率分布レンズは、例えばロ
ッド状ガラスのイオン交換法などによって製作されるも
のであり、外径１mmφ以下の小径品でも低コストで作製
できる特徴がある。また、材料自体が正の屈折力を有す
るので、両レンズ面とも平面で構成されている単純なロ
ッドレンズ形状であっても対物レンズとして使用でき
る。屈折率分布レンズの屈折力は、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 によ
って表され、その値が大きくなればＮＡの高い対物レン
ズが得られる。しかしイオン交換法などにより形成でき
る屈折率差には限界があるため、実現可能な範囲は ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１ 程度である。後述する比較例は、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ＝０．
６３８の両レンズ面ともに平面の屈折率分布レンズによ
るものであり、像側ＮＡ＝０．５５６が得られている。
ッド状ガラスのイオン交換法などによって製作されるも
のであり、外径１mmφ以下の小径品でも低コストで作製
できる特徴がある。また、材料自体が正の屈折力を有す
るので、両レンズ面とも平面で構成されている単純なロ
ッドレンズ形状であっても対物レンズとして使用でき
る。屈折率分布レンズの屈折力は、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 によ
って表され、その値が大きくなればＮＡの高い対物レン
ズが得られる。しかしイオン交換法などにより形成でき
る屈折率差には限界があるため、実現可能な範囲は ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１ 程度である。後述する比較例は、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ＝０．
６３８の両レンズ面ともに平面の屈折率分布レンズによ
るものであり、像側ＮＡ＝０．５５６が得られている。
【０００７】しかし、記録密度をより一層高めるため
に、ＮＡが更に大きい対物レンズ光学系の開発が望まれ
ている。また、部品点数が少なく安価に製造できる工夫
も必要である。更に、同時に装置の小形化並びにアクセ
ス速度の向上を図るためには、対物レンズ系の小形化軽
量化も図らねばならない。
に、ＮＡが更に大きい対物レンズ光学系の開発が望まれ
ている。また、部品点数が少なく安価に製造できる工夫
も必要である。更に、同時に装置の小形化並びにアクセ
ス速度の向上を図るためには、対物レンズ系の小形化軽
量化も図らねばならない。
【０００８】本発明の目的は、ＮＡを大きくでき、部品
点数が少なく小形化軽量化でき、且つ安価に製造できる
対物レンズ光学系を提供することである。
点数が少なく小形化軽量化でき、且つ安価に製造できる
対物レンズ光学系を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半径方向に屈
折率分布を有する透明体からなる屈折率分布レンズを有
する対物レンズ光学系であって、（１）屈折率分布レン
ズの一方の面は凸球面、他方の面は平面であり、前記凸
球面が物体面に対向し、前記平面が像面に対向するよう
に配置され、（２）屈折率分布を、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4＋ｈ6 （ｇ・ｒ）6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ で表したとき、 １．４０≦ｎ0 ≦１．８０ ０．４５≦ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１ 但し、ｒ：光軸からの距離 ｎ（ｒ）：光軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：光軸上での屈折率 ｒ0 ：屈折率分布レンズ半径 ｇ：屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ・・・：屈折率分布係数 （３）屈折率分布レンズ半径ｒ0 が、 ０．０５mm≦ｒ0 ≦０．２０mm （４）凸球面の曲率半径Ｒが、 １．０≦Ｒ／ｒ0 ≦１．６ Ｒ／ｆ≦１．２ 但し、ｆ：レンズ焦点距離 （５）屈折率分布係数ｈ4 が、 −１．５≦ｈ4 ≦２．５ （６）屈折率分布レンズの平面と像面との間隔Ｌ2 が、 Ｌ2 ／ｒ0 ≦０．３７ の全ての条件を満たしている対物レンズ光学系である。
折率分布を有する透明体からなる屈折率分布レンズを有
する対物レンズ光学系であって、（１）屈折率分布レン
ズの一方の面は凸球面、他方の面は平面であり、前記凸
球面が物体面に対向し、前記平面が像面に対向するよう
に配置され、（２）屈折率分布を、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4＋ｈ6 （ｇ・ｒ）6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ で表したとき、 １．４０≦ｎ0 ≦１．８０ ０．４５≦ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１ 但し、ｒ：光軸からの距離 ｎ（ｒ）：光軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：光軸上での屈折率 ｒ0 ：屈折率分布レンズ半径 ｇ：屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ・・・：屈折率分布係数 （３）屈折率分布レンズ半径ｒ0 が、 ０．０５mm≦ｒ0 ≦０．２０mm （４）凸球面の曲率半径Ｒが、 １．０≦Ｒ／ｒ0 ≦１．６ Ｒ／ｆ≦１．２ 但し、ｆ：レンズ焦点距離 （５）屈折率分布係数ｈ4 が、 −１．５≦ｈ4 ≦２．５ （６）屈折率分布レンズの平面と像面との間隔Ｌ2 が、 Ｌ2 ／ｒ0 ≦０．３７ の全ての条件を満たしている対物レンズ光学系である。
【００１０】本明細書において「屈折率分布レンズ半径
ｒ0 」とは、レンズとして有効に作用する部分の半径を
意味している。この「有効なレンズ径」は、例えば「光
軸上のＲＭＳ波面収差量が０．０７λ以下となる範囲」
として定義できる。屈折率分布レンズ半径ｒ0 は屈折率
分布レンズの屈折力に影響するので、設計上の基準とな
る数値である。ところが実際に製作した屈折率分布レン
ズでは、レンズ周辺の屈折率分布が設計値から大きくは
ずれ、レンズとしての作用をなさないことが多い。例え
ば実際の外径寸法が０．５mmφのレンズであっても、実
際に有効なレンズ径は０．４mmφであったりする。この
場合、ｒ0 は０．２mmとなる。
ｒ0 」とは、レンズとして有効に作用する部分の半径を
意味している。この「有効なレンズ径」は、例えば「光
軸上のＲＭＳ波面収差量が０．０７λ以下となる範囲」
として定義できる。屈折率分布レンズ半径ｒ0 は屈折率
分布レンズの屈折力に影響するので、設計上の基準とな
る数値である。ところが実際に製作した屈折率分布レン
ズでは、レンズ周辺の屈折率分布が設計値から大きくは
ずれ、レンズとしての作用をなさないことが多い。例え
ば実際の外径寸法が０．５mmφのレンズであっても、実
際に有効なレンズ径は０．４mmφであったりする。この
場合、ｒ0 は０．２mmとなる。
【００１１】本発明では、屈折率分布レンズの物体側を
凸球面にすることによって、ＮＡをより大きくしてい
る。つまり典型的な実施の形態においては、屈折率分布
レンズの凸球面が光源に対向し、屈折率分布レンズの平
面が記録媒体に対向する向きとなるように光ヘッドに組
み込む。
凸球面にすることによって、ＮＡをより大きくしてい
る。つまり典型的な実施の形態においては、屈折率分布
レンズの凸球面が光源に対向し、屈折率分布レンズの平
面が記録媒体に対向する向きとなるように光ヘッドに組
み込む。
【００１２】本発明で用いる屈折率分布レンズとして、
光軸上の屈折率ｎ0 を、１．４０≦ｎ0 ≦１．８０とし
たのは、実際にイオン交換法などにより作製できる範囲
から規定したものである。屈折力に対応するｎ0 ・ｇ・
ｒ0 を、０．４５≦ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１としたの
は、０．４５未満ではＮＡを大きくできず（レンズを明
るくできない）、逆に０．７１を超えるものはイオン交
換法などにより形成できる屈折率差の限度を超えて製造
できないためである。
光軸上の屈折率ｎ0 を、１．４０≦ｎ0 ≦１．８０とし
たのは、実際にイオン交換法などにより作製できる範囲
から規定したものである。屈折力に対応するｎ0 ・ｇ・
ｒ0 を、０．４５≦ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１としたの
は、０．４５未満ではＮＡを大きくできず（レンズを明
るくできない）、逆に０．７１を超えるものはイオン交
換法などにより形成できる屈折率差の限度を超えて製造
できないためである。
【００１３】屈折率分布レンズの半径ｒ0 は、０．０５
mm≦ｒ0 ≦０．２０mmとする。このように非常に小径の
レンズを用いることが本発明の顕著な特徴の一つであ
る。従来技術よりも光学系全体を小形化するためにはｒ
0 は０．２０mm以下とする必要があるし、ｒ0 が０．０
５mmよりも小さい屈折率分布レンズの製作はロッド自体
の製作及び球面加工の両面で極めて困難となるからであ
る。より好ましくは、屈折率分布レンズの半径ｒ0 を、
０．１０mm≦ｒ0 ≦０．１５mm、特に０．１２５mm程度
とすることである。
mm≦ｒ0 ≦０．２０mmとする。このように非常に小径の
レンズを用いることが本発明の顕著な特徴の一つであ
る。従来技術よりも光学系全体を小形化するためにはｒ
0 は０．２０mm以下とする必要があるし、ｒ0 が０．０
５mmよりも小さい屈折率分布レンズの製作はロッド自体
の製作及び球面加工の両面で極めて困難となるからであ
る。より好ましくは、屈折率分布レンズの半径ｒ0 を、
０．１０mm≦ｒ0 ≦０．１５mm、特に０．１２５mm程度
とすることである。
【００１４】凸球面の曲率半径Ｒは、１．０≦Ｒ／ｒ0
≦１．６とする。レンズ全体の屈折力を大きくして像側
ＮＡを大きくするにはＲ／ｒ0 が１．６以下であること
が必要であり、またＲ／ｒ0 が１．０未満である凸球面
は加工が困難である。更に像側ＮＡを大きくするため
に、レンズ全体の焦点距離ｆに対して凸球面の曲率半径
ＲをＲ／ｆ≦１．２とする。
≦１．６とする。レンズ全体の屈折力を大きくして像側
ＮＡを大きくするにはＲ／ｒ0 が１．６以下であること
が必要であり、またＲ／ｒ0 が１．０未満である凸球面
は加工が困難である。更に像側ＮＡを大きくするため
に、レンズ全体の焦点距離ｆに対して凸球面の曲率半径
ＲをＲ／ｆ≦１．２とする。
【００１５】本発明においては、屈折率分布係数ｈ4 ，
ｈ6 ，ｈ8 ・・・によって光学系全体の球面収差を補正
している。簡略化のためにｈ6 以上の高次の項を０とお
き屈折率分布レンズの屈折率分布を ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ｝ で近似した時には、ｈ4 の値は、−１．５≦ｈ4 ≦２．
５とする。この範囲を外れた屈折率分布を有するレンズ
は製作が著しく困難になるからである。またｈ6以上の
高次項を用いる場合でも、ｈ4 がこの範囲内に入ってい
れば球面収差を良好に補正することができる。
ｈ6 ，ｈ8 ・・・によって光学系全体の球面収差を補正
している。簡略化のためにｈ6 以上の高次の項を０とお
き屈折率分布レンズの屈折率分布を ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ｝ で近似した時には、ｈ4 の値は、−１．５≦ｈ4 ≦２．
５とする。この範囲を外れた屈折率分布を有するレンズ
は製作が著しく困難になるからである。またｈ6以上の
高次項を用いる場合でも、ｈ4 がこの範囲内に入ってい
れば球面収差を良好に補正することができる。
【００１６】屈折率分布レンズの平面と像面の間隔Ｌ2
は、Ｌ2 ／ｒ0 ≦０．３７とする。この間隔Ｌ2 は「作
動距離」と呼ばれているものであり、それが上記の範囲
を超えると球面収差の補正が困難になる。
は、Ｌ2 ／ｒ0 ≦０．３７とする。この間隔Ｌ2 は「作
動距離」と呼ばれているものであり、それが上記の範囲
を超えると球面収差の補正が困難になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】前記のように、典型的な実施の形
態においては、屈折率分布レンズの凸球面が光源に対向
し、屈折率分布レンズの平面が記録媒体に対向する向き
となるように光ヘッドに組み込まれる。屈折率分布レン
ズが極めて小径で且つその平面と像面との間隔が非常に
小さいため、記録媒体に極めて接近した状態で組み付け
られることになる。
態においては、屈折率分布レンズの凸球面が光源に対向
し、屈折率分布レンズの平面が記録媒体に対向する向き
となるように光ヘッドに組み込まれる。屈折率分布レン
ズが極めて小径で且つその平面と像面との間隔が非常に
小さいため、記録媒体に極めて接近した状態で組み付け
られることになる。
【００１８】ここでは光源としてレーザなどの単色光を
前提としている。光源の波長λは、０．３μｍ〜２．０
μｍの範囲内であることが望ましい。波長λが０．３μ
ｍ未満であると屈折率分布レンズの透過率が非常に悪く
なるし、波長λが２．０μｍを超えると焦点のスポット
径が大きくなり記録密度が減少するためである。
前提としている。光源の波長λは、０．３μｍ〜２．０
μｍの範囲内であることが望ましい。波長λが０．３μ
ｍ未満であると屈折率分布レンズの透過率が非常に悪く
なるし、波長λが２．０μｍを超えると焦点のスポット
径が大きくなり記録密度が減少するためである。
【００１９】また、光源としてＮＡが０．０５〜０．２
程度の光ファイバが用いられることを考慮すると、この
対物レンズ光学系では、屈折率分布レンズの物体面と屈
折率分布レンズの凸球面との間隔Ｌ1 が、５≦Ｌ1 ／ｒ
0 ≦２０の条件を満たす有限系で用いるのが好ましい。
更に、単一モードファイバの場合、ＮＡが０．１程度で
あるため、この対物レンズ光学系では、８≦Ｌ1 ／ｒ0
≦１２とすることが望ましい。光源からの光の広がりと
レンズ径をマッチさせれば、光量の損失を小さく抑える
ことができる。但し、光源として平行光を用いる場合
は、屈折率分布レンズの物体面と屈折率分布レンズの凸
球面との間隔Ｌ1 が無限大である無限系として設計する
こともできる。
程度の光ファイバが用いられることを考慮すると、この
対物レンズ光学系では、屈折率分布レンズの物体面と屈
折率分布レンズの凸球面との間隔Ｌ1 が、５≦Ｌ1 ／ｒ
0 ≦２０の条件を満たす有限系で用いるのが好ましい。
更に、単一モードファイバの場合、ＮＡが０．１程度で
あるため、この対物レンズ光学系では、８≦Ｌ1 ／ｒ0
≦１２とすることが望ましい。光源からの光の広がりと
レンズ径をマッチさせれば、光量の損失を小さく抑える
ことができる。但し、光源として平行光を用いる場合
は、屈折率分布レンズの物体面と屈折率分布レンズの凸
球面との間隔Ｌ1 が無限大である無限系として設計する
こともできる。
【００２０】
【実施例】具体的な設計例を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】図１〜図８はそれぞれ実施例１〜実施例８
に対応しており、図９は比較例に対応している。各図に
おいて、Ａはレンズ構成を表し、Ｂは縦球面収差を表し
ている。なおＡの各レンズ構成図において、符号１は屈
折率分布レンズを、符号２は開口絞りをそれぞれ示して
いる。またＢの縦球面収差図における縦軸の終端は絞り
の半径を意味している。
に対応しており、図９は比較例に対応している。各図に
おいて、Ａはレンズ構成を表し、Ｂは縦球面収差を表し
ている。なおＡの各レンズ構成図において、符号１は屈
折率分布レンズを、符号２は開口絞りをそれぞれ示して
いる。またＢの縦球面収差図における縦軸の終端は絞り
の半径を意味している。
【００２３】表１から、両端がともに平面の単純な屈折
率分布レンズの場合（比較例）は像側ＮＡが０．５５６
であるが、本発明によれば像側ＮＡを０．６以上の高い
値にでき、且つ収差を補正できることが分かる。特に、
例えば実施例１〜３のようなレンズ設計値にすると、像
側ＮＡが０．７以上の極めて良好な結果が得られる。但
し、実施例８のように凸球面の曲率半径が非常に小さく
なると、屈折率分布係数ｈ4 のみの調整では難しく、屈
折率分布係数ｈ6 も適当な値に設定する必要が生じる。
率分布レンズの場合（比較例）は像側ＮＡが０．５５６
であるが、本発明によれば像側ＮＡを０．６以上の高い
値にでき、且つ収差を補正できることが分かる。特に、
例えば実施例１〜３のようなレンズ設計値にすると、像
側ＮＡが０．７以上の極めて良好な結果が得られる。但
し、実施例８のように凸球面の曲率半径が非常に小さく
なると、屈折率分布係数ｈ4 のみの調整では難しく、屈
折率分布係数ｈ6 も適当な値に設定する必要が生じる。
【００２４】なお上記の各実施例では、全て凸球面の頂
点に開口絞りを設置しているが、本発明では光軸近傍の
像のみを使用するので、実際の製品における開口絞りは
レンズホルダなどに一体的に形成した枠状部分などでも
よい。
点に開口絞りを設置しているが、本発明では光軸近傍の
像のみを使用するので、実際の製品における開口絞りは
レンズホルダなどに一体的に形成した枠状部分などでも
よい。
【００２５】
【発明の効果】本発明は上記のように特定構造の単一の
屈折率分布レンズからなる対物レンズ光学系であるか
ら、部品点数は最小限であり低コストで製造できるし、
収差が増大することなくＮＡを大きくでき、且つ小径化
軽量化できる。そのため光記録媒体の高記録密度化、高
速アクセス化に対応できる。また屈折率分布レンズの平
面と像面との間隔が非常に小さいので、光ディスクシス
テム全体の小型化にも大きく貢献できる。
屈折率分布レンズからなる対物レンズ光学系であるか
ら、部品点数は最小限であり低コストで製造できるし、
収差が増大することなくＮＡを大きくでき、且つ小径化
軽量化できる。そのため光記録媒体の高記録密度化、高
速アクセス化に対応できる。また屈折率分布レンズの平
面と像面との間隔が非常に小さいので、光ディスクシス
テム全体の小型化にも大きく貢献できる。
【図１】実施例１のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図２】実施例２のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図３】実施例３のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図４】実施例４のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図５】実施例５のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図６】実施例６のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図７】実施例７のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図８】実施例８のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
【図９】比較例のレンズ構成と縦球面収差の説明図。
１ 屈折率分布レンズ ２ 開口絞り
Claims (4)
- 【請求項１】 半径方向に屈折率分布を有する透明体か
らなる屈折率分布レンズを有する対物レンズ光学系であ
って、（１）屈折率分布レンズの一方の面は凸球面、他
方の面は平面であり、前記凸球面が物体面に対向し、前
記平面が像面に対向するよう配置され、（２）屈折率分
布を、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4＋ｈ6 （ｇ・ｒ）6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ で表したとき、 １．４０≦ｎ0 ≦１．８０ ０．４５≦ｎ0 ・ｇ・ｒ0 ≦０．７１ 但し、ｒ：光軸からの距離 ｎ（ｒ）：光軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：光軸上での屈折率 ｒ0 ：屈折率分布レンズ半径 ｇ：屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ・・・：屈折率分布係数 （３）屈折率分布レンズ半径ｒ0 が、 ０．０５mm≦ｒ0 ≦０．２０mm （４）凸球面の曲率半径Ｒが、 １．０≦Ｒ／ｒ0 ≦１．６ Ｒ／ｆ≦１．２ 但し、ｆ：レンズ焦点距離 （５）屈折率分布係数ｈ4 が、 −１．５≦ｈ4 ≦２．５ （６）屈折率分布レンズの平面と像面との間隔Ｌ2 が、 Ｌ2 ／ｒ0 ≦０．３７ の全ての条件を満たしていることを特徴とする対物レン
ズ光学系。 - 【請求項２】 物体面と屈折率分布レンズの凸球面との
間隔Ｌ1 が、 ５≦Ｌ1 ／ｒ0 ≦２０ の条件も同時に満たす請求項１記載の対物レンズ光学
系。 - 【請求項３】 物体面と屈折率分布レンズの凸球面との
間隔Ｌ1 が無限大である請求項１記載の対物レンズ光学
系。 - 【請求項４】 屈折率分布レンズの凸球面が光源に対向
し、屈折率分布レンズの平面が記録媒体に対向する向き
で光ヘッドに組み込まれる請求項１乃至３のいずれかに
記載の対物レンズ光学系。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP10074841A JPH11258497A (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 対物レンズ光学系 |
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