JPS61177410A - 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ - Google Patents

光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ

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JPS61177410A
JPS61177410A JP60018933A JP1893385A JPS61177410A JP S61177410 A JPS61177410 A JP S61177410A JP 60018933 A JP60018933 A JP 60018933A JP 1893385 A JP1893385 A JP 1893385A JP S61177410 A JPS61177410 A JP S61177410A
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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〕 この発明は、特に光源光を直接光ディスク等の光情報記
録媒体の情報記録面に集光するのに適した2枚のレンズ
構成から成る大口径の記録再生用対物レンズに関する。
〔従来の技術〕
尤ディスク等の情報記録媒体への記録再生装置に用いら
れる光学系で、近年最も一般的なものは、第9図に示す
ように、光源4を出た光をコリメータレンズ3で平行光
にし、対物レンズ2によって情報記録面1に集光させる
ものである。この光学系では、光ディスク等の面振れに
対しては対物レンズ2を光軸方向に動かすことによって
7オーカシングを行っている。
この方式は、対物レンズ2を動かしても光学系の性能が
不変であるという長所を持っている反面、対物レンズ2
とコリメータレンズ3と2つのレンズを必要とするため
光学系が高価になるという問題がある。
このことから光学系のコストダウンのため、第10図、
第11図に示すようにコリメータレンズを用いず、光源
4からの光を対物レンズ2で直接に情報記録面1に集光
する方式が精力的に研究されつつある。
第10図に示すものは、7オーカシングは対物しンズ2
のみの移動で行うが、移動によって対物レンズ2の開口
数、性能が変化するため、あまり結像倍率を大きくする
ことが出来ず、基準結像倍率は−1740〜−178程
度であった。
近年コン六りト・ディスク再生用光学系については、 (1)光学系のコンパクト化が要求されること。
(2)コンパクト・ディスクの品質向上によって、7オ
ーカシングの可能範囲が狭くても実用上問題がなくなっ
てきた。
などの理由によって光学系を見直した結果、第1O図に
示す光学系を基準結像倍率−174程度で使用すること
が可能であることが明らかになってきた。
一方、第11図に示すものは、光源4と対物レンズ2を
含む光学系全体のユニット5を動かして7オーカシング
を行うものであり、7オーカシングのための開口数の変
化や性能劣化がないが、ユニット5をできるだけ軽量に
するために、必要な作動距離を確保しつつ光源4と情報
記録面1との距離を小さくすることが重要となる。この
ため結像倍率は−176〜−172と、第10図に示す
光学系と比較して大きくとる必要がある。
第9図に示した光学系の対物レンズとして使用されてい
る対物レンズの代表的なものとしては、特開昭55−4
048号公報、特開昭58−87521号公報、特開昭
59−174810号公報に記載されている2群3枚構
成のものがある。
また、これらの目的で考案し提案された対物レンズは非
常に多種類にわたる。
一方、第10図ないし第11図の光学系の対物レンズと
して使用するために考案された対物レンズとしては、特
開昭59−86018号公報に記載のものがある。これ
は、結像倍率−174でNA0.45の仕様で3群4枚
構成となっているが、3群構成であり、鏡枠構造が複雑
となり、非常に作りづらいレンズであるといえる。また
NAが0.45であるためコンパクトディスクの再生用
対物レンズには使用可能であるが、ビデオディスクの再
生用対物レンズのように開口数が0.5〜0.53程度
必要なものには性能が不十分である。
さらにDRAM用対物レンズや光ディスクの記録用対物
レンズは光源光のエネルギーを有効に活用するため、第
9図の光学系においては開口数0.25ないし0.3の
コリメーターを使用し、コリメータレンズと対物レンズ
をあわせた光学系の結像倍率を一172程度にする必要
がある。すなわち、DRA−や光ディスクの記録用光学
系でコリメータレンズを省略するためには、結像倍率−
172でNA0.5と非常に大口径な対物レンズを必要
とすることになり、レンズの構成枚数もさらに多くしな
ければならない。また結像倍率が一1倍(等倍)のとき
はよ′く知られているとおり物像間距離が最小となるこ
とから、第11図に示す光学系を結像倍率−1倍で実現
できることが望まれる。
近年レンズの屈折面を非球面化することで、球面レンズ
に固有の球面収差を補正することで、レンズの構成枚数
を減らしコストダウンを達成しようとする試みがなされ
でいる。これらのうち2枚構成のものは、特開昭55−
45084号公報、特開昭58−219511号公報、
特開昭59= 7917号公報、特開昭59−9619
号公報、特開昭59−48724号公報、特開昭59−
49512号公報、特開昭59−49513号公報に記
載のものがある。
これらのレンズは第9図の光学系の対物レンズとして使
用するために考案されたレンズであり、光源と情報記録
面との距離が小さい場合に用いることはできない。
先に、球面レンズについて述べた事実から、これらの対
物レンズの光源側に正の屈折力を有するレンズを追加す
れば結像倍率が−174でNA O,45程度のレンズ
を構成することは容易であることは明らかである。
しかし、レンズが3群構成となり前述のような問題点が
あり、2群構成のままで光源と情報記録面との距離が小
さい場合に最適に使用できる明るい光デイスク用対物レ
ンズが望まれていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は、前述の状況からなされたもので、光源と情
報記録面との距離が短い場合に最適に用いられる明るい
2枚構成の光ディスク用対物レンズな提供することを目
的とする。
正の屈折力を有し、少なくとも一方の面が非球面である
第1レンズと、正の屈折力を有し、少なくとも一方の面
が非球面である第2レンズより構成され、下記の条件 O<  −< 0.9   (1) f。
但し r:全系の合成焦点距離 「1:第1レンズの焦点距離 を満足することを特徴とする大口径の光情報記録媒体の
記録再生用対物レンズを提供するものである。
〔作用〕
像側の開口数および焦点距離が一定の場合には、光源と
情報記録面との距離が短くなるほどレンズの有効径が大
きくなり、収差補正が困難になる。
光デイスク用対物レンズでは、球面収差および正弦条件
を良好に補正する必要があるが、上述のような大口径の
対物レンズの場合には、1面の非球面だけでは収差補正
が不十分となる。そこで、2枚構成レンズの屈折面4面
のうち2面以上を非球面化する必要が生じる。この発明
では第1レンズ、第2レンズをそれぞれ非球面レンズと
することで球面収差および正弦条件の補正を行っている
条件(1)はこの第1レンズの屈折力配分を決める条件
でレンズの非球面化によって効果的に収差を補正できる
範囲を示す。
上限を超えて第1レンズの焦点距離を短くすると、第1
レンズがその焦点距離に比して着しく大口径となるため
、球面収差、コマ収差が大きく発生する。これを補正す
るのに非球面の面数を増やしたりしても、球面収差、正
弦条件の凹凸が増えるだけで、球面収差の最大値は小さ
く押さえることができても、波面収差を小さくすること
は原理的には可能であるが実際には設計上困難が増す。
下限を超えて第1レンズの焦点距離が長(なると、逆に
第2レンズがその焦点距離に比して着しく大口径となる
ため、同様の困難が生じる。具体的な結像倍率mを与え
てこの発明を実施する際には次の条件を満足すると、第
1レンズ、第2レンズで発生する球面収差、コマ収差を
小さく押さえることができる。
条件(1)′はhlが大きくなるほど第1レンズの屈折
力が大きくなることを示している。
さらに条件(1)′が示すとおり1ml<1のときは第
2レンズのほうが通常焦点距離が短(、その焦点距離に
比べて大口径であるため、特に補正の困難なコマ収差の
発生が少ない形状とすることが望ましい r、を第2レンズの光源側の面の頂点曲率半径、n2を
第2レンズの屈折率、f2を第2レンズの焦点距離とし
たとき、下記に示す条件はこのためのものである。
上限をこえて大となると第2レンズでオーバーのコマ収
差が大となる。また下限をこえて小となると第2レンズ
でアンダーのコマ収差が大となる。
もちろん複数の面の非球面化により球面収差、コマ収差
とも原理上補正が可能であるが、条件(2)の範囲をこ
えて発生する収差には、高次の収差が多く含まれている
ため、これを非球面で良好に補正するのは容易ではない
、また非球面量も大きくなり加工上も好ましくない。
この発明のレンズは正屈折力を有するレンズ2枚より構
成されている。したがって球面レンズの場合はいずれも
球面収差が補正不足となり、非球面化された面の少なく
とも1面は球面収差をオーバーにする作用を有する必要
がある。これ1よΔiを第1番目の屈折面の有効径最周
辺における非球面と頂点曲率半径riを有する基準球面
との光軸方向の差で、光軸から遠ざかるほど該非球面が
光源側へ変位している場合を正としたとき、−条件(3
)−1ないしく3)−4のν1ずれかを満足する必要−
bfある。
Δ、>o     (3)−t Δ、<o     (3)−2 Δ、>0     (3)−3 Δ、<0     (3) −4 さらに各屈折面の非球面化量を小さくおさえるには、非
球面はすべて球面収差を補正する作用を有することが望
ましい。条件(4)はこのためのものである。
条件(4)を満足しなくとも条件(3)を満足すれば球
面収差補正の必要条件は満足されるが、この場合、いた
ずらに設計を困難にし、また非球面化量の総計は大きい
ものとなり、好ましいことではないといえる。
また、非点収差を良好に補正するにはdlを第1レンズ
の軸上厚、d、を第2レンズの軸上厚として条件(5)
を満足することが望ましい。
! さらに具体的な結像倍率−を与えて本発明を実施する際
には とすることが望ましい。
(5)、(5)′の下限を超えて小となると非点収差が
アンダーとなり、またレンズの増厚が小さくなり、非球
面レンズをプラスチックの射出成形等で製造するとき大
きな困難をともなう。
〔実施例〕
以下この発明の対物レンズの実施例を示す。
表中の記号は、 ri:光源側から第1番目のレンズ面の頂点曲率半径 di:光源側から第1番目のレンズ面間隔ni:光源側
から第1番目のレンズ材料の屈折率 yi:光源側から第1番目のレンズ材料のd線に対する
アレベ数 また、非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸方向なx
mとした直交座標系において、頂点曲率をC1円錐定数
をK、非球面係数をAi、Piを非球面のべき数(Pi
>2.0)とするときで表わされる。
なお、表中にはカバーガラスGの値も示しである。
Hjは第j番目の屈折面の有効半径で軸上物点に対する
周縁光線の高さを表わす、非球面量Δjは非球面形状を
上記のように表わした場合には、Δj= X5p−j−
XAS−J  (j=1w2wL4)cj== 「」 Kj:第1面の円錐定数 P;(J):第1面の非球面べき数 である。
実施例】 f= I    NA  O,50醜= −1/2ri
     di    ni    v i非球面係数
・べき数 PJ2面 第3面 ’    =1.2381 (n2−1)f2 H,= 0.591   Δ4=0 82 = 0.666   Δ、 = −o、oiiH
,= 0.648   Δ、 = 0.043H,= 
0.481   Δ、=0 実施例2 r=l   NAo、50   m=  1/2ri 
    di    ni    νi非球面係数・べ
き数 第1面 第4面 ’    =1.2119 (n2−1)f。
H,= 0.599   Δ、 = 0.029H,=
 0.690   Δ2=O H,= 0.651   Δ、=0 実施例3 f=I     NA 〇、49     鋤= −1
72ri     cji    ni    J/ 
i非球面係数・べき数 $2面 $4面 (、、Zl)1.  = 1.1653H,= 0.6
09   Δ、=O H2= 0.682   Δ、 = −0,026n’
、 = 0.699   Δ、=0実施例4 「=I   NA 0.49    鴫= −1/2r
i     di    ni    j/ i非球面
係数・べき数 第1面 第3面 (。2−1.r2=1.1966 H,= 0,590   Δ、 = 0.005H,=
 0.670   Δ2=O H3= 0.640   AI = 0.046H,=
 0.461   Δ、=O 実施例5 f=I    HA□、5      曽= −1/2
ri     di    ni    y i非球面
係数・べき数 第2面 K =−7,87252D−Of ^1=  5.23263D−03P1=  4,00
00^2=−1,832280−03P2=  6,0
000^3=  1,93804D−03P3=  8
.0000^4=  2,69572D−03P4= 
10.0000第3面 K =−7,237300−01 ^1=  4.446840−02  P1=  4.
0000^2= −1,079400−02P2=  
 6,0000^3=−1,79653D−03P3=
  8,0000^4=−1,62892D−02P4
= 10.0000第4面 K = −2,66600D+ 01 ^1=−2,93594D−02P1=  4,000
0^2=  2.281510−02  P2=  6
,0000^3=−6,089920−03P3=  
8,0000^4=−4,712960−03P4= 
10.00001        土土紅 = 1.6
624丁 0・3731      。
m=0.2487   A土層−= 1.1083(t
+ l+el)L          (1+1m1)
f〒鮪T−= 1.2461 H,= 0,590     Δ1=OH2=  0,
674        Δ2 =  −〇、00フH,
= 0.673     Δ3 = 0.006実施例
6 r=t    N八 0.54      m=−1/
4ri     di    ni    y i非球
面係数・べき数 第2面 に= −8,390750−01 ^1=−2,203360−03P1=  4.000
0^2=−2,803330−04P2=  6,00
00^3冨−4,167830−04P3=  8,0
000^4=  7.830720−03  P4= 
10.0000第3面 に= −7,237300−Of ^1=   7.447750−02    P1= 
  4.0000^2=−2,549610−02P2
=  6..0000^3=−5,984690−03
P3=  8,0000^4=−7,652820−0
2P4=10,0000第4面 K = −2,666000+ 01 ^1=−4,917240−02P1=  4.000
0^2=  5.389050−02  P2=  6
,0000^3=−2,028700−02P3=  
8,0000^4=−2,214190−02P4=1
0.GOOO−一工り一一一 (。z−1)f’*  = ’・2577H,= 0.
558     Δ、=OTo = 0.607   
、  b=z = −0,001Hs ” 0.606
     Δn = 0.068実施例7 f=I   Nへ〇、45   悄=−1ri    
 di    ni    17 i’g  G[冨0
.4109 1.55000 30.0非球面係数・べ
き数 第2面 第3面 でπ丁モち1)f2    ””2フ32H,= 0.
508   Δ1=0 12 = 0.678   A2 = −0,040H
,= 0.672   Δs = 0.043H,= 
0.498   Δ4=0 〔発明の効果〕 第2図ないし第8図は実施例1ないし7の諸収差図であ
る。これらの図をみれば明らかなとおり、光デイスク用
対物レンズとしては、十分な収差補  。
正がなされている。実施例工ないし5は結像倍率を一1
72倍、像側のN^が0.49〜0.5、光源側のN^
が0.25と、DRA−や光ディスクの記録用として第
11図の光学系に最適に用いられる対物レンズとなって
いる。実施例6は結像倍率−174倍として設計された
もので、N^が0.54と公知の対物レンズと比較して
明るく、ビデオディスク再生用光学系に適用が可能であ
る。実施例7は結像倍率−1倍と物像間距離が最も短い
設計となっている。
このようにこの発明の対物レンズを使用すると、光学系
をコンパクトにすることが可能であるため、今後要求さ
れるであろう仕様にも十分対応できる。
さらにレンズの構成材料には収差補正上の制限がないた
め、プラスチックの射出成形技術等によりゝ更にコスト
ダウンが可能になる。
光デイスク用光学系においては、対物レンズの光源側に
偏光ビームスプリフタ等の光学素子を配置することが多
いが、上記実施例の若干の設計変更によって対応が可能
である。
また−二〇のときも (1)′の条件に従え°ばこの発
明は有効で、第9図に示す光学系の対物レンズとして使
用することができる明るいレンズを設計することが可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の対物レンズとカバーガラ
スの断面図。 第2図、第3図、第4図、第5図、第6図、第7図、第
8図はそれぞれ実施例1ないし6に対する諸収差図。 第9図は従来の光デイスク光学系の配置図。 第10図、第11図はこの発明の対物レンズを用いる光
学系の光学配置図。 1:光ディスク(光情報記録媒体) 2二対物レンズ   3:コリメータレンズ4:光源 
     5:光源ユニット出願人 小西六写真工業株
式会社 珪[有]9に差    JI−5亥条岬    非央牧
差第3図 玉取rD咬l           Jミ5*J−(千
          →ト実りに差第5図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光源側から順に、正の屈折力を有し、少なくとも一方の
    面が非球面である第1レンズと、正の屈折力を有し、少
    なくとも一方の面が非球面である第2レンズより構成さ
    れ、下記の条件 0<f/f_1<0.9(1) 但しf:全系の合成焦点距離 f_1:第1レンズの焦点距離 を満足することを特徴とする大口径の光情報記録媒体の
    記録再生用対物レンズ。
JP60018933A 1985-02-01 1985-02-01 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ Granted JPS61177410A (ja)

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