JPS61138223A - 光学式記録再生装置用レンズ - Google Patents

光学式記録再生装置用レンズ

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JPS61138223A
JPS61138223A JP59260410A JP26041084A JPS61138223A JP S61138223 A JPS61138223 A JP S61138223A JP 59260410 A JP59260410 A JP 59260410A JP 26041084 A JP26041084 A JP 26041084A JP S61138223 A JPS61138223 A JP S61138223A
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lens
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aberration
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壽巳 西
Minoru Toyama
遠山 実
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0087Simple or compound lenses with index gradient
    • 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
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    • G11B7/1392Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13922Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive

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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】 産業上の利用分野 本発明は、光デイスクシステムや光磁気ディスクシステ
ム等の光学式記録再生装置に用いられるレンズに関する
ものである。
従来の技術 例えば第4図に示す様な光デイスクシステムでは、光源
lから射出されたビーム2は、ビームスブリフタ3を透
過し、コリメータレンズ4によって平行ビームとされ、
対物レンズ5によって光ディスク6の記録面6A上に集
光される。
記録面6Aで反射されたビーム2は、対物レンズ5によ
って平行ビームとされ、コリメータレンズ4及びビーム
スプリンタ3を介して光検出器7に入射する。
この様な光デイスクシステムにおけるトラッキング制御
を3スポツト法によって行う場合は、光源1から射出さ
れたビーム2を回折格子8によって3本のビームに分離
し、分離した3本のビームを記録面6A上に集光させる
従ってこの様な場合は、分離された3本のビームのうち
の両側の2本の補助ビームが対物レンズ5に軸外入射す
るので、球面収差のみならずコマ収差等をも含めた単色
収差が十分に補正されていなければ、高密度の記録再生
を行うことができない。
また1木のビーム2しか使用しない場合でも、対物レン
ズ5のコマ収差等が十分に補正されていなければ、装置
の組立に際して極めて高い精度を要求されるために、コ
スト増を招来する。
しかもフォーカス制御やトラッキング制御に対する光ピ
ツクアップの追従性を良好にするためには、対物レンズ
5が小型且つ軽量であることが必要である。
ところでこの様な対物レンズ5としては、例えば特開昭
55−4068号に見られる様に、屈折率が一様な通常
の光学ガラスを媒質とした2群3枚構成の組合せレンズ
が広く用いられて実用化されている。
しかしこの種のレンズは、研磨面数が6面と多く且つ各
レンズ間の張合せや心出し等が必要なために、多くの工
程を必要として低コスト化が困難である。またこの様に
レンズ群が複数であると、1ンズ枠が必要なために、小
型化及び軽量化にも限界がある。
そこで、小型化及び軽量化の要求を満たすために、特開
昭50−156945号等に見られる様に、均一な屈折
率を有するプラスチックを用いた単一の非球面レンズが
提案されている。
この種のレンズは、モールド技術を用いることによって
低コスト化も可能であるが、媒質がプラスチックである
ために、耐湿性及び耐熱性に問題があり且つ傷も付き易
く信頼性に難点がある。なおガラスによる非球面レンズ
は、研磨コストが著しく高いために未だ実用化されてい
ない。
以上の様な均質な媒質から成るレンズの欠点を解決する
ものとして、屈折率分布型レンズが提案されている。例
えば米国特許第3,729,253号には、半径方向に
屈折率勾配を有して3次の球面収差、コマ収差及び非点
収差を減少させた単一の球面レンズが記載されている。
しかしこのレンズでは、5次以上の高次の球面収差が考
慮されておらず、しかもその量が多い。
このために、レンズの光軸上における結像特性が悪く、
光デイスクシステム等の高開口数が必要なレンズとして
は実用的ではない。
なお光デイスクシステム等に用いられるレンズは、多次
の球面収差が略ゼロであり、軸上での回 ″折スポット
が回折限界と同等程度にまで絞れること、つまり波面収
差のrms値が0.07λ程度以下であることが必要で
ある。
また特開昭55−6354号には、ビデオディスクに用
いるために球面収差を減少させたレンズの設計が記載さ
れている。
しかしこのレンズは、球面収差の補正のみしか行われて
おらず、コマ収差を表す正弦条件を満足していない。そ
してこのレンズの実施例では、第2面の曲率半径R2が
負の凸面形状であるために、IR,lの減少に伴って正
弦条件不満足量が顕著に増大してコマ収差のために視野
狭小となる。従ってこの様なレンズも、既述の理由によ
り実用的ではない。
球面収差とコマ収差との双方が補正された屈折率分布型
レンズとして、特開昭58−122512号の例がある
。しかしこのレンズは、第2面の曲率C1が0.09≦
C1≦0.14の凹面を成すメニスカス形状であり2つ
の球面を心出しして研磨することが容易でないために、
低コスト化が困難である。またレンズの中心厚が8≦t
:515mと大型であり、既述の2群3枚組合せレンズ
よりも重くなって、小型且つ軽量という単一レンズの利
点がなくなっている。
発明が解決しようとする問題点 この様に、従来から提案されているレンズは、少なくと
も球面収差とコマ収差とが高次まで十分に補正されてお
り且つ小型、軽量でしかも安価であるという光学式記録
再生装置用としての条件を総て満足することはできなか
った。
問題点を解決するための手段 本発明による光学式記録再生装置用レンズ9は、光軸か
ら半径方向への距離がrである位置における屈折率n 
(r)が n2(r) = no” (1−輸・r)” +ha(
g−r)’+h6(g Hr)6 +ha(g−r)’
 +=−−−−−4と表わされ、且つ R2=■ 3.0≧R1/ (1+0.753)≧0.81.40
≦10≦1.87−0.6 g −So、75≧g−r
≧0.45 但しno:光軸上の屈折率 ′g、114.h6.haH係数 R1二第1面の曲率半径 R2:第2面の曲率半径 S:作動距離 [:全系の像側焦点距離 の条件を満足している。
作用 本発明による光学式記録再生装置用レンズ9では、第1
面9Aが凸面で第2面9Bが平面でありしかも屈折率が
所定の分布を有しているために、少なくとも球面収差と
コマ収差とが十分に補正されており、残留波面収差のr
ms値が視野内で0.07λ以内に納まっている。
実施例 以下、光デイスクシステムに適用した本発明の一実施例
並びに第1及び第2具体例を第1図〜第3図を参照しな
がら説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示している。本実施例に
よる対物レンズ9は、曲率半径がR,である第1面9A
と曲率半径がR2である第2面9Bとを有しており且つ
中心厚がdである。またこの対物レンズ9は、光軸から
半径方向への距離がrである位置における屈折率n(r
)がn2(r) = n、2 it −(g−r)” 
+h*(g−r)’+L、(g−r)’  +he(g
 −r)”  +−−−−−−−−4のべき級数で表現
される屈折率勾配を有している。
ここで、noは光軸上の屈折率であり、g、 hh、h
h及びり、は係数である。また本実施例においては、厚
さtの透光性の媒質を有する光ディスク6に対して作動
距離Sの位置に対物レンズ9が配置されている。
そして、本実施例においては、光ディスク6の透光性の
媒質をも含めた全系の像側焦点距離をfとした場合に、
対物レンズ9が、 R2=“              ■3.0≧R1
/ (1+0.753)≧0.8   ■1.40≦n
0≦1.87−0.6 g−3■0.75≧g−f≧0
.45          ■の条件を満足している。
条件■は、対物レンズ9を平凸形状として研磨を容易に
し、コストを低減させるために必須の条件である。
条件■は、対物レンズ9の大きさを制限するための条件
である。この条件■の下限値を下回った状態で正弦条件
を満足させようとすると、対物レンズ9のコバ厚1Sつ
まり対物レンズ9の周辺部における厚さが薄くなり過ぎ
て、研磨が著しく困難になる。そしてコバ厚t3が薄く
なり過ぎない様にすると、正弦条件不満足量がプラス側
に増加する。
また条件■の上限値を上回った状態で正弦条件を満足さ
せようとすると、対物レンズ9の直径及び中心厚dが共
に増加して、この対物レンズ9が大型化及び重量化する
。この結果、フォーカス制御及びトラ、キング制御等に
対する良好な追従性を得ることができなくなる。
条件■は、正弦条件を□満足させるための条件である。
この条件■が満たされないと、正弦条件不満足量がプラ
ス側へ増加してコマ収差が増大し、対物レンズ9の視野
が狭くなる。
条件■は、球面収差を補正するための条件である。光デ
イスクシステムに用いられる対物レンズ9は、一般に開
口数が大きいために、高次の収差まで補正する必要があ
る。しかしこの条件■の下限を下回ると、第1面9Aで
発生する7次以上の高次の収差のために、周辺光の収差
補正が不足する。そして対物レンズ9の周辺部の収差を
補正すると今度は周辺部と光軸との間の中間部における
収差が増加し、何れにしても条件■の下限を下回ると収
差を補正することができない。
また条件■の上限を越えると、対物レンズ9の光軸と周
辺部とにおける屈折率差が増大して、やはり7次以上の
高次の収差が発生し、球面収差のrms値が0.07λ
以内に納まらない。
従って、条件■から適当なR1を選択すると共にそのR
,に対して条件■及び■を満足するnoとgとの適当な
組合せを選択すれば、研磨が困難にならない程度に対物
レンズ9を小型化及び軽量化することができると共に正
弦条件を満足することができ、更に7次以上の高次の収
差をも抑制して球面収差を補正することができる。
この結果、残留波面収差が軸上で0.05λ以内、視野
内のrows値で0.07λ以内と回折限界程度であり
、しかも中心厚dが0.5≦d≦7鶴と小型、軽量で且
つ安価な対物レンズ9を得ることができる。
なお条件■〜■を満足すれば、係数h4は1.5≧h4
≧−2 の範囲に納まる。そして条件■〜■の代わりに、2.0
≧R1/ (1+0.755)≧0.9■1.40≦n
o≦1.83−90.6 g −S    ■0661
≧g−r≧0.51          ■の条件を満
足すれば、収差は更に良好に補正される。
第2図及び第3図は、光ディスク6の透光性媒質の屈折
率が1.57である場合の、下記の様な数値を有する具
体例1及び2の夫々の収差曲線を示している。第2A図
及び第3A図の実線は球面収差(S、A、) 、破線は
正弦条件不満足量(S、C,)を夫々示しており、第2
B図及び第3B図の実線は非点収差のサジタル平面内に
おける量(ΔS)、破線はメリジオナル平面内における
量(Δm)を夫々示しており、第2C図及び第3C図は
歪曲収差を示している。なお、第2B図、第2C図、第
3B図及び第3C図のYは、光ディスク6の透光性媒質
の入射面における像の高さを示している。
l生斑上 R,=2.586龍、d−1,687鶴、n  0 −
t、5B、     g  ”0.16mm−’ 、h
4雪−0,8、ha =−2,5、ha ” 0、Rz
   −” 、     S=   1.8■璽、  
   f  −3,526重層、t=1.2鱗−1像側
のN A =0.45具3JLム R+   =3.075   am 、  d  =1
.654   m 、no  =1.59、  g=0
.13m  、h4 =  0.64、  hb  =
−4、hIl=  01Rg  =■、  S=2.6
■■、  f =4.319  龍、t”1.2鰭、像
側のN A =0.45これらの具体例1及び2によれ
ば、直径が5鰭以内、厚さが1.7ms以内、重さがO
,1g以内と小型且つ軽量でしかも作動距離が長い光デ
イスクシステム用の対物レンズ9を実現することができ
る。
また第2図及び第3図から明らかな様に、各種の収差が
良好に補正されている。
発明の効果 上述の如く、本発明による光学式記録再生装置用レンズ
では、残留波頭収差が極めて小さいので、高密度の記録
再生が可能であると共に、装置の組立に際して極端に高
い精度が゛要求されることはない。
また本発明によるレンズは、第1面が凸球面であるため
に、開口数が大きく、しかも非球面に比べて研磨が容易
で安価である。また第2面が研磨の更に容易な平面であ
るために、更に安価である。
また本発明によるレンズは、単一レンズでありしかも直
径及び中心厚が小さくても収差が十分に補正されている
ので、小型且つ軽量である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す側面図、第2図及び第
3図は本発明の夫々具体例1及び2における収差曲線を
示すグラフである。 第4図は本発明の一従来例を示す側面図である。 なお図面に用いた符号において、 6・−・−・−・・・−・・−・−・光ディスク9−−
−−−−−−−−−−−−−−−一・対物レンズ9A・
・・−・−・・・−第1面 9B・−・−・・−・−・・−・・第2面である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光軸から半径方向への距離がrである位置における屈折
    率n(r)が n^2(r)=n_0^2(1−(g・r)^2+h_
    4(g・r)^4+h_6(g・r)^6+h_8(g
    ・r)^8+………}と表わされ、且つ R_2=∞ 3.0≧R_1/(l+0.75S)≧0.81.40
    ≦n_0≦1.87−0.6g・S0.75≧g・f≧
    0.45 但しn_0:光軸上の屈折率 g_1h_4、h_6、h_8:係数 R_1:第1面の曲率半径 R_2:第2面の曲率半径 S:作動距離 f:全系の像側焦点距離 の条件を満足する光学式記録再生装置用レンズ。
JP59260410A 1984-01-13 1984-12-10 光学式記録再生装置用レンズ Granted JPS61138223A (ja)

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EP19850300175 EP0156453B1 (en) 1984-01-13 1985-01-10 Lens for an optical recording/reproducing apparatus
DE8585300175T DE3571084D1 (en) 1984-01-13 1985-01-10 Lens for an optical recording/reproducing apparatus
US06/800,753 US4668055A (en) 1984-12-10 1985-11-22 Lens for an optical recording/reproducing apparatus and optical recording/reproducing apparatus using same

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