JPS63121802A - 光デイスク用対物レンズ - Google Patents

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】

本発明はコンパクトディスク、ビデオディスク、コンピ
ュータメモリ等に用いられる光情報記録媒体である光デ
ィスクについて、その情報記録面にレーザー等による光
源光を集光するに適した光学樹脂成形品より成る記録再
生用の対物レンズに関するものである。

【発明の背景】

光源光として半導体レーザーを使用する場合、光情報記
録媒体の再生光学系に用いられる対物レンズは開口数（
Ｎ　Ａ　）がコンパクトディスクでは０．４５〜０．４
７、ビデオディスクでは０．５程度といった大口径で、
しかも回折限界性能を有する必要がある。一方、記録用
光学系やＤＲＡＷ月光学系、光磁気記録光学系ではＮ　
Ａ　Ｏ，５３程度が必要とされでいる。 本出願人は例えば特開昭６１−１９８１１５号公報等に
よって開示した非球面を用いた単レンズによって正弦条
件・球面ＪＦｆＬ差を良好に補正するだけでなく、非点
収差もあわせて良好に補正し、大口径にもかかわらず視
野の広い光情報記録媒体の記録再生用対物レンズの提案
を行っている。 非球面レンズは光学ガラスにより製造しようとした場合
高精度のレンズ研磨が要求され大量生産に向かないとこ
ろから、アクリル系等の透明光学病〃けを材料として型
成形した対物レンズが本出願人によって提供されている
。また型成形によって得られる光学樹脂製レンズについ
て、有効な表裏のレンズ曲率部分以外についても本出願
人は、歩留りがよく精度良く成形されかつ該レンズの搭
載装置への取付部を設けたレンズの全体形状等にっいて
実開昭６１−４５７３０号、同６１−７６４１０号、特
開昭５６−１５３３０１号、同６１−１４６１７号公報
による提案を行っている。　型成形したプラスチックの
対物レンズは、精度の良いレンズが安価に大量生産がな
されるという特長を有している反面、温度・湿度等の環
境変化でレンズ性能が光学ガラスを用いた対物レンズと
較べ変動するという欠点を持っている。

【発明の目的】

温度及び湿度等の環境変化によってプラスチックレンズ
の性能は変動する。湿度についではレンズ表面から吸水
し、プラスチックレンズの形状変化と屈折率の変化とし
て影響する。 本発明の第１の目的はプラスチックレンズの吸湿による
レンズ性能に対する影響を除去したような形状の光ディ
スク用対物レンズを提供することにある。さらにｔＪＩ
Ｊ２の目的は、上記第１の目的をそれぞれのレンズ面の
頂点よりも突出したフランジ部を有する両面平置可能な
光ディスク用対物レンズで達成することにある。

【発明の構Ｊ＆】

上記目的は片面には光軸を中心としで設けた取付部を有
し、プラスチック成形によって成形された非球面を含ん
だ集光レンズで、すくなくともその−面については有効
径部分（半径ａ）の曲面を外方にそのまま延長、若しく
は有効径部分曲面の接線と外方に３０”の角度をもって
延長、或いは上記の２面で挾まれた範囲に延長し、その
延長部の半径方向の長さは０．３ａ以上としたことを特
徴とする光ディスク用対物レンズによって達成される。

【作用】

本発明者らはプラスチックレンズに対する湿度の収差に
及ぼす影響について多くの実験を行った。 常温常温にあるプラスチックの光ディスク用対物レンズ
を、６０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽に入れ、経過時間
と各経過時間における波面収差の測定を行っている。こ
の結果は第７図の測定カーブに示すように、１２時間経
過時に波面収差は最悪の状態となり、その後は安定した
状態となる。この傾向は殆ど総ての対物レンズについて
認められるところであって、１２時間経過時の波面収差
が小さいはと通常の環境下での湿度の＃響が小さいこと
が判っている。 本発明はこのような見地から多くの形状の結像レンズを
製作し、之を上記の条件での恒温恒湿槽によるテストを
行って評価し、得られたものである。 本発明者らはまた多くの実験によって、有効なレンズ面
に続く延長部分が有効レンズ曲面とある角度以上の屈曲
した形状とするときは、湿度による影響度が大きいこと
を見出した。 第８図は有効レンズ面に続く好ましい延長部の範囲を図
示したもので、光軸上の点１２ｂを通過するレンズ面１
２について、有効径の半径をａ（１２）とし、有効径の
最外部１２ａからのレンズ面の延長部分の曲面を１６と
する。また有効径の最外部１２ａでのレンズ面の接線を
１７とし、接＃１７に対して外方に３０゜の角度をもっ
て形成される曲面を１８とするとき、すくなくとも半径
方向に有効径の最外部１２ａからその外方に０，３Ｘ　
ａ（１２）の範囲については、曲面１６と曲面１８とで
囲まれた斜＃Ｘ範囲にあることが湿度の変化による影響
を少なくする上に有効である。

【実施例】

第１図は本発明の１実施例のレンズ断面を示すもので、
アクリル系樹脂を材料として型成形した光ディスク用対
物レンズ１０は、外径７．４＋ｎ＋ｎの極めて高精度に
成形された対物レンズで、図上左側に光源とし、入射し
た光は右側の光ディスク上に結像する。光源に面したレ
ンズ面１１も、光ディスクに面したレンズ面１２もとも
に非球面の凸面であって集光レンズを形成している。レ
ンズ面１１側にはその外周を光軸に同心の円筒上の取付
部１３があり、その外周面１３ａは嵌合取付面となって
いる。また取付部１３の先端部１３１）はレンズ面１１
の中央１１１）より僅か（本実施例では０．２１１１１
６）に突出しレンズの平面上での平置きを可能としてい
る。 ＬＩＯで示したものは最外側の有効光路であって、この
光路ＬＩＯの内側のレンズ面１１ａ１　レンズ面１２ａ
の内側がそれぞれ有効曲面部分を構成している。 有効半径すなわち有効光路の最大半径長ａ（１１）、ａ
（１２）に対して、円筒状をなしたレンズ外周部１４の
半径艮Ｃはｃ＞　１．３ａ（１１）（この実施例ではａ
（１１）＞ａ（１２））となっている。レンズ外周部１
４は本実施例ではレンズ面１２側へ７ランジ状に突出さ
せ、フランジ部１５の端面１５ｂはレンズ面１２の中央
１２ｂより僅か（本実施例では０．１５ｍ＋）高く突出
させ平置きを可能としている。 レンズ面１２の有効な曲面部からフランジ部１５に連な
る間の曲面部が本発明による形状をなすもので、この部
分を拡大して示したのが第２図である。 半径ａ（１２）（本実施例では１　、７’ｈｍ　）とす
るレンズ面１２の有効径部分の曲面を曲面１６（〕によ
って外方に半径方向にｂ（１２−１）だけ延長し、その
外方は光軸に垂直な平面状に平面１６ｃを半径方向に１
）（１２−２）だけ延長し、更にその外方と７ランジ端
面１５１）との間は４５°の傾斜面１５ｅによって接続
しでいる。 このときの平面１６ｅと斜面１５ｃの接続点と、有効径
最外部１２ａでの接線１７に対して３０°の角度を有す
る円錐状の曲面１８と斜面１５ｃとの交点までの距離を
ｂ（１２−３）とする。ここで本実施例ではｂ（１２−
１）＝　０．２ａ（１２）、＋３（１２−２＞＝　０．
４ａ（１２）ｂ（１２−３）＝　Ｏ，１ｎ（１２）とし
ｂ（１２−１）＋　ｆ）（１２−２）＋ｂ（１２−３）
＞　０．３Ｘ　ａ（１２）としたものである。 本発明者らは第２図に示した実施例の他に第３図、第４
図に要部断面図を示した実施例及び実施例と比較テスト
するための第５図の要部断面図に示すような形状の対物
レンズを作成している。図示以外の個所はすべで同一で
あって、長さが相違するだけの個所については、第２図
と同−付号をもって表示する。 第３図の対物レンズ１０１）においては、対物レンズ１
０のｂ（１２−１）、ｂ（１２−２）、ｂ（１２−３）
をそれぞれ１）（１２二１）＝　０．Ｉ　　Ｘ　ａ（１
２）、　１）（１２−２）＝　０．Ｉ　　Ｘ　ａ（１２
）ｂ（１２−３）＝　０．ＩＸ　ａ（１２）としたもの
で、ｂ（１２−１）＋　ｂ（１２−２）＋ｂ（１２−３
）＝　Ｑ、３Ｘ　ａ（１２）となっている。 第４図の対物レンズ１０ｃにおいでは、ｂ（１２−１）
＝　０．ＩＸ　ａ（１２）とし、その外方は有効径部分
での接線と３０°の角度をなす曲面１８と平行な曲面１
６ｃを半径方向に１〕（１２−４）＝　０．２Ｘ　ａ（
１２）相当分設け、更にその外方は７ランジ端面１５ｂ
との開を ４５°の傾斜面１５ｃによって接続し、曲面１６ｄと斜
面１５ｅの交点と、曲面ｌｅｄと斜面１５ｃの交点との
距離ｂ（１２−３）＝　０．０８Ｘ　ａ（１２）とした
ものである。 第５図の対物レンズ１２ｄにおいては、ｂ（１２−１）
＝　０．ＩＸ　ａ（１２）ｂ（１２−３）−０，Ｉ　Ｘ
　ａ（１２）としたものである。 上記の対物レンズｉｏ、　１０ｂ、１０ｃ、　１０ｄに
ついて、前記の６０℃９０％ＲＨの条件で恒温恒湿槽を
用いてのテストを行い、経過時間に対応した波面収差の
測定を行っている。Ｃ（１０）、Ｃ（１０ｂ）、Ｃ（１
０ｃ）、Ｃ（１０ｄ）は夫々対物レンズ１０　、１０１
）、１０ｃ、　１０ｄの波面収差曲線で、レンズ面１２
の有効な曲面部からの延長部分の長さがレンズ特性に影
響を与えていることを示している。そして有効径部分か
らの延長部が第８図に示す斜線範囲に含まれている対物
レンズ１０．１０ｂ、１０ｃについては明らかに斜線部
分から外れた対物レンズ１０ｄより環境湿度による影響
度が小さいことが明らかとなった。 なお吸湿は空気層と接するレンズ面からなされるもので
あるから、延長部分は形状変化の少ない面であることが
望ましい。さらにレンズ表面を光沢面としでおくことは
、表面積を小さくして吸水速度を遅くする。従って対物
レンズの型は充分研磨され、すくなくともレンズ面及び
之に続く延長部は光沢面をなしていることが望ましい。 本実施例では光ディスクに相対するレンズ面１２につい
て、その有効な曲面部に対して延長部分を設けたもので
あるが、光源に対したレンズ面ＩＩについても有効な曲
面部に対して前記の条件を満たすような延長部分を設け
ることも可能であって本発明に含まれる。 また本実施例では光ディスクに相対する側に７ランジ１
５を設けたが、特に之を必要とするものではなく、例え
ば第６図に示すレンズ形状であっても、上記の条件を満
たすものであれば本発明に含まれる。 更にまた本実施例の７ランジ１５は周縁部に円筒形状に
設けたものであるが、必ずしも連続形状をしている必要
はなく、不連続形状（例えばレンズの円周に沿って複数
の突起を設ける等の形状）であっても差支えない。

【発明の効果】

本発明によるレンズ形状とするときは、プラスチックを
材料として型成形を行って得られたレンズであっても、
湿度による影響を小さくすることができ、高精度でかつ
環境変化によっても影響がほとんどない光ディスク用対
物レンズが提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第６図は本発明の実施例を示すレンズ断面図
。 第２図ないし第５図はレンズ要部断面図。 第７図は恒温恒湿槽内での経過時間による波面収差の変
動を示すグラフ。 第８図は説明用レンズ要部の断面図。 １０．１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃ、　１０ｄ・＝対物
レンズ１１．１２・・・レンズ面 ＝１１− １３・・・取付部 １４・・・周縁部 １５・・・フランジ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面には光軸を中心として設けた取付部を有し、
   プラスチック成形によって成形された非球面を含んだ集
   光レンズで、少なくともその一面については有効径部分
   （半径ａ）の曲面を外方にそのまま延長、若しくは有効
   径部分曲面の接線と外方に３０°の角度をもって延長、
   或いは上記の２面で挾まれた範囲に延長し、その延長部
   の半径方向の長さは０．３ａ以上としたことを特徴とす
   る光ディスク用対物レンズ。
2. （２）上記の延長部を設けたレンズ面にはレンズ中心部
   高さより突出したフランジ部分を周縁部に設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディスク用対
   物レンズ。
3. （３）上記延長部を設けたレンズ面は該対物レンズの光
   ディスク側としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の光ディスク用対物レンズ。
4. （４）上記取付部を設けたレンズ面は該対物レンズの光
   源側としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項の何れか１項記載の光ディスク用対物レンズ。
5. （５）上記延長部は光沢面としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第４項の何れか１項記載の光デ
   ィスク用対物レンズ。