JPS61248014A - 光学ヘツド用有限倍率レンズ - Google Patents

光学ヘツド用有限倍率レンズ

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JPS61248014A
JPS61248014A JP60089294A JP8929485A JPS61248014A JP S61248014 A JPS61248014 A JP S61248014A JP 60089294 A JP60089294 A JP 60089294A JP 8929485 A JP8929485 A JP 8929485A JP S61248014 A JPS61248014 A JP S61248014A
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JP
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finite
optical
magnification lens
light source
refractive surface
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Hiroshi Yoshitoshi
吉利 洋
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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、光学ヘッドにおける対物レンズとして用いら
れるレンズに関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、上記の様な光学ヘッド用レンズにおいて、所
定の光学定数を有する単一のアクリル樹脂製有限倍率レ
ンズの屈折表面を所定の形状の非球面とすることによっ
て、高い結像性能を低いコストで得ることができる様に
したものである。
〔従来の技術〕
光ディスク等の光学記録媒体に対する情報の記録や再生
のために、光学ヘッドが用いられる。そしてこの光学ヘ
ッドにおける対物レンズは、光軸上のスポットサイズが
実質的には回折のみによって制限される様に、回折限界
の結像性能を有している必要がある。
ところでこの様な対物レンズとしては、数枚の球面ガラ
スレンズを組み合わせた無限倍率の組み合わせレンズが
、従来は一般的に用いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの様な組み合わせレンズは、複数枚のレ
ンズを必要とし、またレンズ相互の位置調整が必要であ
るために、非常に高価である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズ14は、アク
リル樹脂から成り、有限系の開口数NA′、焦点距離f
、結像倍率β、作動距離WD及び中心厚dが夫々、 0.4  <NA′<0.5 ■、8龍< f <3.0 m重 0.25<β<0.35 1.6龍< d <2.0mm 0.81m<WD<2.0 龍 の値を有すると共に、 光軸方向及びこの光軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向
及びY軸方向としたときに、 但し  Cv:ベース曲率 に:・円錐定数 A、B、C,D:非球面係数 と表わされる非球面の屈折表面が、 Q、5 ss−’ < Cvl <0.8 %m−’−
0.3 <Kl <−0,2 一5X10−”ms −” <A、<−IXlo−”m
u −3−2XlO−”1會−’ <3. <Qmm 
−’−6XlO−’龍−”C+ く2X10−’sn 
−’−3X10−’l■  −雫  (D+   < 
 Q  s諷  =10.6 am−’ <  Cvg
<  0.3 am−’−5,2<K、 <−2,9 ’l  X  l  O−”u+−”<  Ax   
<  3  X  I  O−”am  −’−2XI
  Q−2mm   −’   <32   <Qmm
   −’−3X10−’婁■−’ <C,<3X10
−’曹−″′−4X10−’1■−”’z <2x 1
0−s賞、 −4の値を有している。但し、添字l及び
2は、゛夫々光源側及び光学記録媒体側の屈折表面を示
している。
〔作 用〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズ1°4は、光
軸上での収差が極めて少なく且つ視野も広いという高い
結像性能を有しており、しかも両方の屈折表面間の偏心
や軸心の傾きに対しても結像性能の劣化が少ない。
またアクリル樹脂から成っているので、成形が容易であ
り、複屈折も生じにくくこのことによっても高い結像性
能を有している。
〔実施例〕
以下、本発明の第1〜第3実施例を第1図〜第7図を参
照しながら説明する。
第1図は、これら3つの実施例を適用した光学ヘッドの
要部を示している。この光学ヘッド11では、実際には
ビームスプリッタや1/4波長板等が使用されているが
、これらの光学素子の光学機能を屈折率=1.5107
2 、軸上の厚さ=3.0inの光学ガラス(BK7)
12で表わしている。
また、光学記録媒体(図示せず)の表面には透光性を有
する保護膜が通常は形成されているが、この保護膜の光
学機能を屈折率=1.55、軸上の厚さ−1,2n+の
ポリカーボネート13で表わしている。
そしてこれらの光学ガラス12とポリカーボネート13
との間に、アクリル樹脂から成り屈折率=1゜49であ
る単一の有限倍率レンズ14が配置されている。ところ
でこの有限倍率レンズ14の両方の屈折表面は、光軸方
向及びこの先軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向及びY
軸方向としたときに、 と表わされる非球面である。但し、Cvはベース曲率つ
まり光軸上における曲率、Kはその値によって真円や楕
円等を表わす円錐定数、A−Dは非球面係数である。
以下に第1〜第3実施例の結像性能を示すが、これらの
結像性能は、上記の光学ガラスエ2、有限倍率レンズ1
4及びポリカーボネート13を1つの光学系とみなした
ときのこの光学系の結像性能を示している。
第2図、第4図及び第6図は、夫々第1〜第3実施例の
横収差を示すグラフであり、第3図、第5図及び第7図
は、夫々第1〜第3実施例の波面収差のrms値を示す
グラフである。また第2図、第4図及び第6図の夫々の
A及びBは、ビーム15が半画角w=o、oo°で入射
した場合のメリジオナル平面内及びサジタル平面内にお
ける横収差を示しており、第2図、第4図及び第6図の
夫々のC及びDは、ビーム15が半画角W=1.OO°
で入射した場合のメリジオナル平面内及びサジタル平面
内における横収差を示している。
なお第1実施例では、有限倍率レンズ14の有限系の開
口数NA′、無限系の開口数NA、焦点距離つまり主平
面から焦点までの距離EFL、後側焦点距離つまり光学
記録媒体側の屈折表面から光学記録媒体側の焦点までの
距離BFL、前側焦点距離つまり光源側の屈折表面から
光源側の焦点までの距離FFL、結像倍率β、中心厚d
、入射瞳径EPD、また作動距離WD、光源と光学ガラ
ス12との距離lを、 N A ’ =0.45、NA=0゜5441、E  
F  L  =  1.87001諷 、B F L 
=0.33931、 F  F  L  =0.687111、β=0.28
5 、d =1.635龍、E P D =2.035
 ha、WD =0.872 n+、1 =5.874
 tm とし、更に有限倍率レンズ14の光源側の屈折表面を示
す係数Cv、、K、 、A、−DI と、光学記録媒体
側の屈折表面を示す係数CV2、K2.、A2〜D2を Cv r = 0 、7525705411I−’、K
 、 = −0,23787001、A、 =−4,0
78963X 10””罷−3、B l =−1,14
3360X 10−”1m−’、C,1−5,1987
92X ] O−’mm−7、D I = −2,42
5900x 1 0−”tm−’、Cv2= −0,5
68939L2mm−’、K2 =−5,194431
30゜ A  2  =2.325279X  1  0−’ 
璽l−3、B 2  =  8.360354 X 1
 0−’m−’、C2=−2,695331x 1 0
−’東l−7、Dz   =1.623031X’  
1  0−3.諺−9とした。
また、第3図は有限倍率レンズ14において光源側の屈
折率面に対する光学記録媒体側の屈折表面の偏心がない
場合の波面収差であるが、偏心と波面収差との関係とし
て、この第1実施例では偏心    w=o、ooo 
 W=1.00゜Op m    O,001λ   
0.008 λ50    0.027 λ   0.
056 λ100   0.079 λ   0.12
6 λという結果を得た。
また第2実施例では、 N A ’ =0.45、N A =0.5515、E
 F L =2.3300朋、 B  F  L  −0,7117mm 、F F L
 =0.2342m、 β=0.286 、d =1.808 m。
E  P  D  =2.57鰭、  WD=1.37
8  1璽、n =7.913  ml。
Cv+=0.60931249mm−’、K+=0゜2
610509  、 A+  =  2.089403X 10−”vn−”
、B I=  3.185576X 1 0−”wl−
”。
CI  = −4,373529x 1 0−’**−
7、D I= −2,632614X 10−’鶴−9
、(:v2−=  0.41799629iim−’、
Kz  =  2.94594730、Ax  =2.
497962X 10−”**−3、Bz  =  1
.143671X 1 0−”mi+−’、Cz  =
2.882019X 1 0−3+++m−’、Dz 
 ”” −3,033040X 1 0−’tm−9と
した。
そして、有限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心
と波面収差との関係として、この第2実施例では、 偏心    W=O000°  W=1.00゜0μm
    O,001λ   0.013 λ50   
 0.029 λ   0.057 λ80    0
.053 λ   0.094 λ100   0.0
73 λ   0.120 λという結果を得た。
また第3実施例では、 N A ” =0.45、N A =0.5524、E
 F L =2.70221m。
B  F  L  =1.0314i璽、F  F  
L  =  −0,1441m1、β=0.285 、
d =1.947 in、E P D =3.005鶴
、WD=1.807鶴、1 =9.688龍、 CVI =0.52509612mm−’  、K、 
=−0,28488068、 A+ =  1.338984X 10−”ms−”、
B I= −9,190245x 10−’m−5、C
,=−2,766623X 10−’酊−7、D、= 
−5,119615x 10−%mu −”、Cv2=
  0.33924821van−直、K2 =−3,
23491050、 A、   =1.217193X  1  0 −”m
m−’、B、   =−2,571044X  1 0
  弓l箇−5、Cz  = −1,362808X 
10−’鶴−7、D!   =9.868497X  
I   Q−s、璽−9とした。
そして、を限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心
と波面収差との関係として、この第3実施例では、 偏心    W=0.00”   W=1.OO。
Op m    O,002λ   0.017 λ5
0    0.036 λ   0.061  λ80
    0.061  λ   0.097 λ100
   0.081 λ   0.124 λという結果
を得た。
以上に示した横収差及び波面収差のグラフから明らかな
様に、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、光軸
上での収差が極めて少なく、且つ像高の大きい値に対し
ても収差が少なくて視野が広い、という高い結像性能を
有している。
そしてこの様に有限倍率レンズ14の視野が広いと、こ
の有限倍率レンズ14と光源等との間にそれ程には高い
組立精度が要求されない。従って、光学ヘッド11のコ
ストを低減させることができる。
また、有限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心と
波面収差との関係から明らかな様に、第1〜第3実施例
の有限倍率レンズ14は、両方の屈折表面間の偏心やレ
ンズの軸心の傾きに対しても、結像性能の劣化が少ない
。   “また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ1
4は、入射瞳径を小さくしであるので、焦点距離が短か
く、共役長も短かい。従って、光学ヘッド11は小型で
ある。
また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、中心
厚dが所定の値を有しているが、この値が小さ過ぎると
、両方の屈折表面間の偏心が起こり易く、また十分なエ
ツジ厚を確保できないために精密な成形を行うことがで
きなくなる。逆に中心厚dの値が大き過ぎると、焦点距
離が同じであれば、十分な作動距離を確保することがで
きなくなる。
また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、アク
リル樹脂から成っているので、インジェクションモール
ドで容易に成形することができてコストが低く、材料の
流れの不均一さに起因する複屈折も生じにくい。
〔発明の効果〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズは、所定の光
学定数を有する単一のアクリル樹脂製有限倍率レンズの
屈折表面を所定の形状の非球面とすることによって、高
い結像性能を得ることができる様にしたものである。
従って、成形が容易であり、複数のレンズ相互間の位置
調整も不要であるので、この光学ヘッド用有限倍率レン
ズはコストが低い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を適用した光学ヘッドの要部を
示す側面図、第2図、第4図及び第6図は夫々第1〜第
3実施例の横収差を示すグラフ、第3図、第5図及び第
7図は夫々第1〜第3実施例の波面収差を示すグラフで
ある。 なお図面に用いられた符号において、 11・−−一−−−・−一−−−−−−−−−−光学ヘ
ッド14−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一有
限倍率レンズである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 アクリル樹脂から成り、有限系の開口数NA′、焦点距
    離f、結像倍率β、作動距離WD及び中心厚dが夫々、 0.4<NA′<0.5 1.8mm<f<3.0mm 0.25<β<0.35 1.6mm<d<2.0mm 0.8mm<WD<2.0mm の値を有すると共に、 光軸方向及びこの光軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向
    及びY軸方向としたときに、 Z={CvY^2/{1+√[1−(1+K)Cv^2
    Y^2]}}+AY^4+BY^6+CY^8+DY^
    1^0 K:円錐定数 A、B、C、D:非球面係数 と表わされる非球面の屈折表面が、 0.5mm^−^1<Cv_1<0.8mm^−^1 −0.3<K_1<^−^0.2 −5×10^−^2mm^−^3<A_1<−1×10
    ^−^2mm^−^3 −2×10^−^2mm^−^5<B_1<0mm^−
    ^5 −6×10^−^4mm^−^7<C_1<2×10^
    −^4mm^−^7 −3×10^−^3mm^−^9<D_1<0mm^−
    ^9 −0.6mm^−^1<Cv_2<−0.3mm^−^
    1 −5.2<K_2<−2.9 2×10^−^3mm^−^3<A_2<3×10^−
    ^2mm^−^3 −2×10^−^2mm^−^5<B_2<0mm^−
    ^5 −3×10^−^3mm^−^7<C_2<3×10^
    −^3mm^−^7 −4×10^−^4mm^−^9<D_2<2×10^
    −^3mm^−^9 の値を有している光学ヘッド用有限倍率レンズ。 (但し、添字1及び2は、夫々光源側及び光学記録媒体
    側の屈折表面を示している。)
JP60089294A 1985-04-25 1985-04-25 光学ヘツド用有限倍率レンズ Expired - Lifetime JPH0664231B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6310119A (ja) * 1986-07-02 1988-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 大口径単レンズ
JPS6425113A (en) * 1987-07-21 1989-01-27 Mark Kk Finite system large aperture single lens
JPH0223546A (ja) * 1988-07-12 1990-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ヘッド装置

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JPH0223546A (ja) * 1988-07-12 1990-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ヘッド装置

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