JPS59176715A - 対物レンズ - Google Patents

対物レンズ

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JPS59176715A
JPS59176715A JP58050977A JP5097783A JPS59176715A JP S59176715 A JPS59176715 A JP S59176715A JP 58050977 A JP58050977 A JP 58050977A JP 5097783 A JP5097783 A JP 5097783A JP S59176715 A JPS59176715 A JP S59176715A
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JP
Japan
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group
lens
positive
conjugate point
objective
Prior art date
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JP58050977A
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Masaji Tanaka
正司 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/24Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
    • 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
    • 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
    • G11B2007/13727Compound lenses, i.e. two or more lenses co-operating to perform a function, e.g. compound objective lens including a solid immersion lens, positive and negative lenses either bonded together or with adjustable spacing

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は対物レンズ特に光デイスク用の対物レンズに関
する。
(発明の背景) 光ディスクの光学的信号処理用として使用される対物レ
ンズは、ディスク上に高い記録密度で記録したり、それ
を再生する為に用いられ、半導体レーザーの実用化以後
は再生用とし2てはNAo、45〜0.5程度、また記
録用としてはNAo、55〜0.6程度の高解像力が要
求されている。再生用対物レンズとしては、ディジタル
オーディオディスクやビデオディスク用対物レンズが知
られているが、一般的に非点収差等の軸外収差の補正が
不十分であった。
また、記録用対物レンズとしては、光デイスクファイル
システム用や光磁気ディスク用の対物レンズがあるが、
N、A、が大きい為作動距離が非常に小さく、また多く
のレンズ枚数を要していた。
(発明の目的) 本発明は3群4枚という比較的簡単な構成で、N、 A
、が0.45〜0.6に達し作動距離が長く、しかも軸
外の収差補正も良好で、記録或は再生に用いられ得る光
デイスク用対物レンズを提供することを目的とする。
本発明による対物レンズは具体的にはより遠い共役点側
から順に、凹面を遠い共役点側に向けた負レンズと正レ
ンズの接合レンズとして構成された第1群(G、)、遠
い共役点側に曲率のより強い面を向けた正レンズの第2
群(G、) 、遠い共役点側6面を向けた正メンスヵス
レンズの第3群(G8)を有している。そして、第1群
、第2群、第3群の焦点距離をそれぞれf’ l f’
 l fl l全系の焦点距離をfとし、nr 、 n
rをそれぞれ第1群中の負レンズ及び正レンズの使用波
長に対する屈折率、d、を第1群と第2群との空気間隔
とするとき、 (1)  −0,02<了、 (0,07(2)  0
.12 (n、 −n。
(3)了〈1.0 (4)’ 0.7 (会〈1.5 の各条件を満足するものである。
一般に、本発明のごとき対物レンズでは、光ディスクが
より近い共役点側に配置され、より遠い共役点側より記
録又は再生用の光束が供給され、光デイスク面上に入射
光束が集光される。そして光デイスク面上には一般に情
報記録面を保護するために所定の厚さのいわゆるカバー
ガラス(至)が設けられており、このため諸収差の補正
はカバーガラスを含めてなされ、また作動距離は対物レ
ンズの最終レンズ面からカバーガラスまでの距離に対応
する値として設計されている。さて、本発明では、負レ
ンズと正レンズとからなる第1群は遠い共役点側に凹面
を向けており、この遠い共役点側から光束が入射する場
合を考えてみると、この最前面としての凹面が諸収差、
特に像面(ディスク面)r、での像面彎曲の補正及び長
い作動距離の確保に大きな役割りを持っている。すなわ
ち、ペッツバール和は第1群中の負レンズ、特に第1面
r1での発散作用によって大幅に補正されており、同時
にこの発散面は球面収差の良好な補正にも寄与している
。さらに、この第1面r、での発散作用により入射光束
が光軸からより高い位置へと屈折されるため、バンクフ
ォーカスを十分長く維持するのに有利であり、結果とし
て全系の焦点距離の04倍から0.8倍近くに達する大
きな作動距離が確保され得る。
以下、本発明による上記条件式について説明する。条件
(1)は接合レンズとしての第1群(G、)のパワーを
規定するものであり、上限を茹えると第1群としての正
のパワーが強くなり過ぎるため、第2群への入射高が低
くなり所望の作動圧#を確保することが#し、くなる。
また逆に条件(1)の下限を超えれば第2群(G、)へ
の入射高が犬きくなる結果、第2群で大きいアンダーの
高次球面収差が発生し他の条件ではこれを補正しきるこ
とができなくなる。他方、第1群(G1)の屈折力が小
さい為、必然的に第2群、第3群の正屈折力が大きくな
っており、このため第2、第3群で負の球面収差の発生
が避けられず、これを補正する為の条件が(2)式の条
件である。第1群(G、)を構成する硝拐の屈折率差が
条件(2)f:外れて小となるとこの球面収差を良好に
補正することが難しくなる。、条件(3)は全長を短く
するとともに正弦条件が補正過剰にならぬようコマ収差
を適正に保つための条件である。上限を越えると非点収
差の補正には有効ではあるが、正弦条件が補正過剰にな
ると共に、全長が長くなるため鏡筒を含めた全体の重量
が増大し小型軽量化には不利である。条件(4)は非点
収差を良好に保つもので、この範囲から外れるといずれ
か一方のパワーが大きくなりすぎ、像面の平坦性が失わ
れてしまう。
また、上記の構成において、さらに第1群の最前レンズ
面として遠い共役点側に凹面を向けたレンズ面の曲率半
径r、とするとき、 (5)  0.6 (−< 1.5    \の条件を
満たすことが望ましく、本発明の目的をより良く達成す
ることが可能である。
伺、第1群中の負レンズと正レンズとを収差補正上では
分離させることが十分可能であるが、製造過程における
偏心による性能の劣化を防ぐだめには接合することが必
要である。従って本発明によれば製造においても安定し
て高性能を維持することができる。また、本発明におい
ては色収差について格別の配慮はなされていないが、種
々の分散値を有する光学材料の組合せにより周知の色消
し手法を適用することが十分可能であり、この場合にも
本発明の範囲から外れるものではない。
以下本発明による実施例について説明する。各実施例は
いずれも上述のごとくいわゆる3群4枚構成からなって
おり、N、尤が0.45〜0.6程度の明るさを有して
おり、いずれもカバーガラス0として、屈折率n=1.
50で所定の厚tのアク・ハレからなる平行平面板を含
めて収差補正がなされている。
また、最終レンズ面(r7)からカバーガラス0までの
距離Sが実際の作動距離に対応しておゆ、全系の焦点距
離fの0.4倍から0.7倍以上が確保されている。第
1図は第1実施例のレンズ構成図であり、第2図は第4
実施例のレンズ構成図である。各図には本発明の構成の
理解を助けるために軸上無限遠物点からの周縁光線を示
した。
第1〜第7実施例の諸元を以下に示す。各表中、r、 
、 r、 、 rl・・・・・・・・はより遠い共役点
側から順次の各レンズ面の曲率半径、a、、d、、d、
・・・・・・・・・は各レンズの中心厚及びレンズ間隔
、n、、n、・・・・・・・・・け各レンズの波長λ=
830nmに対する屈折率、ν、。
ν、・・・・・・・・・は各レンズのd線(波長λ= 
587.6 nm )を基準とするアツベ数である。ま
たf、 、 f、 、f、はそれぞれ第1、第2、第3
群としての焦点距離である。
第1実施例 全系の焦点距離 f = 1.ON、 A、−0,55
s = 0.4076    t = 0.4027r
、 −−2,5831d、 −0,4161r+−1,
9454d、−0,3221n、−1,78151ν、
−G。
r、 −84,6826d、−0,0268r=−0,
8590d、−0,4564n、−1,781511/
、+   G。
r、 −1,4067 fl −−1029,03 f、−2,54 f、−2,07 第2実施例 全系の焦点距離 f = 1.ON、 A、 =0.5
s = 0.4968   t =0.33331“、
 −−2,3316d、−0,1829r、−1,85
79d4−0.2667 n、−1,781511/、
 −Glr、 −49,8160d、−0,0222r
、−〇、8201 d、−0,3778n、−1,78
151ν4+    G。
r、 + 1.2952 f、 = 94.38 f、=  2.46 f、=  2.12 第3実施例 全系の焦点距離 f= 1.ON、 A、 = 0.5
5s= 0.4100   t=0.4021r、 −
−1,8224d、−0,4156r1− 1.851
8 d、 −0,3217n、 −1,78151J/
、 −()IrI−114,1643d、 −0,02
68r−−0,8206d−−0,45581,−1,
78151ν、 −Qrv −1,0568 f、 = 183.89 f、=2.41 f、 = 2.54 第4実施例 、全系の焦点距離 f==l、Q     N、 A、
 =0.6s =0.6189    t=0.400
0rs +  −2,1606d、 −0,5333r
、−2,4466d、−0,3733n、−1,781
51ν、−’  G。
r、 −−36,5010d、−0,0267r、 −
1,0019(L−0,4533n4−1.78151
  L’4−        G。
r、−1,4431 f、 : 34.22 L=2.95 f、=  2.85 第5実施例 全系の焦点距離 f= 1.ON、 A、 = 0.5
5s= 0.53685   t=o、3423r、 
−−2,0367d−−0,0285r、−1,698
7d、−0,2853n、−1,78151νm−()
rs−12゜8603 d、−0,0285rs−0,
8281ds−0,3138na−1,781511’
t −Glrt” 1.2551 f、=19.34 f、=  2..48 f、=  2.36 第6実施例 全系の焦点距離 [=l、Q   N、A、=0.47
s= 0.7755 t = 0.0756r、 −−
1,3876d、−0,0252r、−2,0184d
l−0,2771n、−1,78151シ、=    
G。
rs −−13,52442d、 −0,0252’+
−0,8332da−0,3022na=1.7815
1 v−−ar、−1,1384 f、 = 44.90 L=  2.27 f、=  2.77 第7実施例 全系の焦点距離 f=l、Q     N、 A、 =
 0.55s= 0.4210   t= 0.321
7r、−−2,0382d、−0,7507r1−1.
7826 dt−0,3217n、−1,781511
/l−Glr、 −21,09716,−0,0268
r=−0,7768(L−0,4558n、−1,78
1511’−Glr、 = 0.9873 L = 46.54 f、=  2.47 f、=  2.39 上記第1〜第7実施例それぞれについての諸収差図を順
に第3〜第9図に示す。各収差図には球面収差(Sph
)、非点収差(As t ) 、メリディオナルコマ収
差(M−Coma)、歪曲収差(Dis)を示す。メリ
ディオナルコマ収差中の像高y==Qの曲線はいわゆる
横の球面収差であり、コマ収差とのバランスについて比
較されるものである。各収差図からいずれの実施例も明
るくしかも長大な作動距離を有しながら、優れた性能を
有していることが明らかである。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、少ないレンズ枚数で大き
なNAと長い作動距離を有しつつ優れた性能の対物レン
ズが得られるのみならず、製造上も各レンズの偏心によ
る性能劣化の少ない対物レンズが得られる。尚、本発明
による対物レンズは記録或は再生用としてのみならず、
光源からの光束を平行光束に変換するためのコリメータ
ーとしても使用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1実施例のレンズ構成図、第2
図は本発明による第4実施flJのレンズ構成図であり
、第3図〜第9図はそれぞれ第1実施例〜第7実施例の
諸収差図である。 〔主斐部分の符号の説明〕 G1・・・・・・・・・第1群 G、・・・・・・・・・第2群 G、・・・・・・・・・第3群 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡辺隆男 矛1囚 第2図 矛3図 Sph       Ast        DisM
−Coma 第4図 Sph      Ast       DisM−C
oma 、+5図 Sph      Ast         DisM
 −C’oma 、?6区 Sph       Ast        Dis−
Coma オフ図 Sph       Ast        Dis−
Coma クー8図 Sph        Ast        Dis
−Coma オ9図 Sph       Ast       Dis−C
oma

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 より遠い共役点側から順に凹面を遠い共役点側に向けた
    負レンズとこれと接合された正レンズよりなる第1群、
    正レンズの第2群、遠い共役点側に凸面を向けた正メン
    スカスレンズの第3群を有し、 (2)  0.12 (nl  n。 の各条件を満足することを特徴とする光デイスク用対物
    レンズ。   − 但し、f、 、 f、 、 f、はそれぞれ前記第1群
    、第2群、第3群の焦点距離、fは全系の焦点距離であ
    す、n、、n、はそれぞれ第1群中の負レンズ及び正レ
    ンズの使用波長に対する屈折率、dIは第1群と第2群
    との空気間隔である。
JP58050977A 1983-03-26 1983-03-26 対物レンズ Pending JPS59176715A (ja)

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