WO2014188844A1 - 光情報記録再生装置用の信号光レンズ - Google Patents

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WO2014188844A1
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signal light
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optical information
light lens
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Inventor
雅之 今岡
康正 杉原
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コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B2007/13727—Compound 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
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/00—Recording 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
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms

Definitions

  • the present invention relates to a signal light lens for an optical information recording / reproducing apparatus, and more specifically, a signal light lens for performing at least one of recording and reproduction of optical information using a holographic data storage technology, and
  • the present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus including the same.
  • Patent Documents 1-3 optical recording devices for recording / reproducing holograms for recording / reproducing information on / from an optical information recording medium using holography have been proposed in Patent Documents 1-3.
  • a signal light lens used therefor is proposed in Patent Document 4.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a signal light lens capable of suppressing curvature of field and securing a wide viewing angle with a small number of lenses, and an optical information recording / reproducing apparatus including the signal light lens. To provide an apparatus.
  • a signal light lens is a signal light lens used for recording and / or reproducing an image surface in an optical information recording medium using holography, the optical information recording medium side
  • the lens is composed of two meniscus lenses, a first lens and a second lens, which are arranged so that the convex surfaces face each other in order from the image surface side, and satisfies the following conditional expression (1). 1.25 ⁇ Pmax / Ymax ⁇ 1.75 (1)
  • Pmax the maximum value of the height of the principal ray reaching the maximum image height from the optical axis in the optical system
  • Ymax maximum image height
  • the signal light lens of the second invention is characterized in that, in the first invention, the following conditional expressions (2) and (3) are satisfied. 1.2 ⁇
  • R1A Paraxial radius of curvature of the optical information recording medium side lens surface of the first lens
  • R2B paraxial radius of curvature of the image surface side lens surface of the second lens
  • Ft focal length of the entire signal light lens system, It is.
  • a signal light lens according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the following conditional expressions (4) and (5) are satisfied. 0.9 ⁇ T1 / Ft ⁇ 1.5 (4) 0.5 ⁇ T2 / Ft ⁇ 1.5 (5)
  • T1 Center thickness of the first lens
  • T2 center thickness of the second lens
  • Ft focal length of the entire signal light lens system
  • a signal light lens according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the following conditional expression (6) is satisfied. 1.2 ⁇ F1 / Ft ⁇ 2.4 (6) However, F1: focal length of the first lens, Ft: focal length of the entire signal light lens system, It is.
  • the signal light lens of the fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the lens material is all glass.
  • the signal light lens of the sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, all the lens materials have a refractive index of 1.8 or more.
  • An optical information recording / reproducing apparatus includes the signal light lens according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, and at least one of recording and reproduction of an image plane on the optical information recording medium.
  • the signal light to be used is generated by the signal light lens.
  • the present invention it is possible to realize a signal light lens that can suppress curvature of field and secure a wide viewing angle with a small number of lenses.
  • the signal light lens in an optical information recording / reproducing apparatus, it is possible to achieve a high recording capacity.
  • FIG. 3 is a field curvature diagram of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a field curvature diagram of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a field curvature diagram of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a field curvature diagram of Example 4.
  • FIG. 6 is a field curvature diagram of Example 5.
  • FIG. 6 is a field curvature diagram of Example 6.
  • FIG. 10 is a field curvature diagram of the seventh embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an optical configuration during recording of an optical information recording / reproducing apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an optical configuration during reproduction of an optical information recording / reproducing apparatus.
  • the signal light lens and optical information recording / reproducing apparatus will be described below.
  • the signal light lens according to the present invention is a signal light lens used for recording and / or reproducing an image surface in an optical information recording medium using holography, and the convex surfaces are arranged in order from the optical information recording medium side to the image surface side.
  • Pmax the maximum value of the height of the principal ray reaching the maximum image height from the optical axis in the optical system
  • Ymax maximum image height
  • the concave surface with negative power is properly arranged and the light beam is raised higher than the optical axis at the most off-axis, field curvature can be effectively suppressed (power: focal length The quantity defined by the reciprocal).
  • power focal length The quantity defined by the reciprocal.
  • the lens surface closest to the optical information recording medium concave, it is possible to raise the light beam while keeping the incident angle to the lens surface and the exit angle from the lens surface small even at a wide viewing angle. Keeping the incident angle to the lens surface and the exit angle from the lens surface small leads to suppression of aberrations.
  • the lens surface closest to the image plane that is, the spatial modulation element side during optical information recording and the imaging element side during optical information reproduction
  • the concave curvature of the signal light lens is appropriately set so as to satisfy the conditional expressions (2) and (3), the above-described effects can be further enhanced.
  • the condition range of the conditional expression (2) is exceeded, the incident angle and the exit angle are increased, leading to the occurrence of coma and the like.
  • the curvature of the image surface side lens surface of the first lens becomes strong, leading to the occurrence of coma and the like.
  • the second lens This increases the curvature of the optical information recording medium side lens surface, leading to the occurrence of coma and the like.
  • conditional expression (3) If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, not only will the incident angle and exit angle increase, leading to the occurrence of aberrations, but also the transmittance at the periphery will be reduced. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, it will be difficult to raise the light beam while maintaining substantially telecentricity. Therefore, it is preferable to satisfy the conditional expressions (2) and (3), and it is more preferable to configure the two concave surfaces as aspherical surfaces.
  • T1 Center thickness of the first lens
  • T2 center thickness of the second lens
  • Ft focal length of the entire signal light lens system
  • each lens is appropriately set so as to satisfy the conditional expressions (4) and (5), negative power and positive power can be appropriately arranged, and coma aberration and the like occur on the refractive surface. It is possible to suppress the curvature of field by raising the light beam while suppressing the above.
  • the lower limit of conditional expression (4) or (5) is exceeded, the above-described effects are difficult to obtain, and it becomes difficult to correct field curvature, coma, and the like.
  • the upper limit of conditional expression (4) or (5) is exceeded, not only the lens length becomes longer, but also the light absorption inside the lens increases and the transmittance may decrease.
  • conditional expression (6) When the focal lengths of the respective lenses are appropriately set so as to satisfy the conditional expression (6), a light beam having a wide viewing angle is guided substantially telecentrically with respect to the element side (that is, the image plane side) while minimizing the occurrence of aberration. be able to. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded, the refraction angle at the convex surface of the first lens becomes too large, which may lead to aberrations. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, it is necessary to increase the curvature of the convex surface and the concave surface while increasing the diameter of the second lens in order to lead to substantially telecentricity, leading to the occurrence of aberrations. Alternatively, it is necessary to increase the center thickness of the second lens, which may lead to an increase in lens length and a decrease in transmittance.
  • ⁇ It is desirable that all lens materials are glass. If all the lenses are made of glass, a light source having a shorter wavelength than the visible light region can be used, which leads to an improvement in recording density.
  • both the first and second lenses are made of a material having a refractive index of 1.8 or more.
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of an optical configuration example of the optical information recording / reproducing apparatus DU at the time of recording
  • FIG. 16 shows optical information recording / reproducing at the time of reproduction.
  • the optical structural example of apparatus DU is shown with a typical cross section.
  • the signal light 3s emitted from the spatial modulation element (SLM: Spatial Light Modulator) 2A such as a liquid crystal panel or a digital micromirror device (digital micromirror device) is signal light.
  • SLM Spatial Light Modulator
  • the lens LN irradiates the holographic medium (optical information recording medium) 1, and optical information on the image plane IM (that is, page data of a two-dimensional code) is recorded as interference fringes between the signal light 3s and the reference light 3r.
  • the reference light 3r is irradiated onto the holographic media 1, and the generated signal light 3s is converted into an image sensor (CCD (Charge-Coupled Device) type image sensor, CMOS. (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor or the like)
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • the signal light lens LN generates the signal light 3s used for at least one of recording and reproduction of the image plane IM in the holographic medium 1 as described above.
  • FIGS. 1 to 7 are optical path diagrams respectively corresponding to the signal light lenses LN constituting the first to seventh embodiments, and the lens arrangement, lens shape, optical path, and the like are shown in an optical section.
  • the signal light lens LN of the first to seventh embodiments has a pupil plane EP (an exit pupil plane at the time of recording, an entrance pupil plane at the time of reproduction) on which the holographic medium 1 is arranged.
  • the first lens L1 and the second lens L2 are sequentially arranged from the side toward the image plane IM (the spatial modulation element surface during recording and the imaging element surface during reproduction) on which the spatial modulation element 2A and the imaging element 2B are arranged. It consists of two meniscus lenses. Since the first lens L1 and the second lens L2 are arranged so that the convex surfaces face each other, the lens surface closest to the pupil plane EP and the lens surface closest to the image plane IM are concave.
  • the lens surface closest to the pupil plane EP is concave, it is possible to raise the light beam while keeping the incident angle to the lens surface and the exit angle from the lens surface small even at a wide viewing angle, thereby generating field curvature. Is effectively suppressed.
  • the lens surface closest to the image plane is concave, it is made substantially telecentric efficiently while raising the ray.
  • Examples 1 to 7 (EX1 to EX7) listed here are numerical examples corresponding to the first to seventh embodiments, respectively, and are optical path diagrams (first to seventh embodiments).
  • FIGS. 1 to 7) show the lens cross-sectional shape, lens arrangement, optical path, and the like of the corresponding Examples 1 to 7, respectively.
  • the surface number i in order from the left column, the surface number i, the paraxial radius of curvature r (mm), the axial distance t (mm), and the refractive index with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm).
  • the Abbe number vd regarding the nd and d lines is shown.
  • the focal length Ft of the entire system is unified to 100 mm (different from that in actual use)
  • the first surface (plane) is the pupil plane EP, and the sixth surface (plane). Is the image plane IM.
  • all the lenses are made of glass.
  • the surface with * in the surface number is an aspheric surface, and the surface shape is expressed by the following equation using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) with the surface vertex as the origin. Defined by (AS).
  • z (c ⁇ h 2 ) / [1 + ⁇ ⁇ 1 ⁇ (1 + K) ⁇ c 2 ⁇ h 2 ⁇ ] + ⁇ (Aj ⁇ h j ) (AS)
  • z the amount of sag in the direction of the optical axis AX at the position of height h (based on the surface vertex)
  • c curvature at the surface vertex (reciprocal of paraxial radius of curvature r)
  • K conic constant
  • Aj j-order aspheric coefficient, It is.
  • Table 1 shows various data and values corresponding to conditional expressions for each example (calculated wavelength is 405 nm).
  • Various data includes the focal length (Ft, mm), wavelength (nm), F number (Fno), viewing angle (2 ⁇ , °), maximum image height (Ymax, mm), principal ray of the entire signal light lens system.
  • the maximum height (Pmax, mm), the focal length (F1, mm) of the first lens L1, the focal length (F2, mm) of the second lens L2, and the total lens length (TL, mm) are shown.
  • FIGS. 8 to 14 are field curvature diagrams respectively corresponding to Examples 1 to 7 (EX1 to EX7) (calculated wavelength: 405 nm).
  • the solid line T represents the tangential image plane
  • the solid line S represents the sagittal image plane
  • the vertical axis represents the image height Y, in terms of the deviation (mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image plane.
  • the maximum value of the image height Y corresponds to half the diagonal length of the spatial modulation element surface during recording and the imaging element surface during reproduction.
  • Example 1 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 58.000 2 * -286.371 142.089 1.86400 40.58 3 -120.213 1.429 4 141.203 101.856 1.86400 40.58 5 * 109.695 47.962 6 (image plane) ⁇
  • Example 2 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 54.142 2 * -232.547 122.242 1.86400 40.58 3 -104.422 1.500 4 113.087 68.615 1.86400 40.58 5 * 84.216 63.331 6 (image plane) ⁇
  • Example 3 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 55.073 2 * -138.752 123.080 1.86400 40.58 3 -117.549 1.500 4 153.526 140.273 1.86400 40.58 5 * 159.652 47.727 6 (image plane) ⁇
  • Example 4 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 58.612 2 * -151.400 99.298 1.86400 40.58 3 -95.358 1.500 4 127.994 78.642 1.86400 40.58 5 * 105.617 65.724 6 (image plane) ⁇
  • Example 5 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 56.409 2 * -304.782 120.629 1.86400 40.58 3 -101.287 1.500 4 105.015 55.800 1.86400 40.58 5 * 76.819 65.724 6 (image plane) ⁇
  • Example 6 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 56.319 2 * -269.325 119.162 1.86400 40.58 3 -101.666 1.500 4 107.751 59.276 1.86400 40.58 5 * 79.879 65.724 6 (image plane) ⁇
  • Example 7 Unit mm Surface data i r t nd vd 1 (Pupil) ⁇ 55.244 2 * -128.361 101.091 1.86400 40.58 3 -104.512 1.500 4 120.735 89.932 1.86400 40.58 5 * 117.775 65.724 6 (image plane) ⁇

Abstract

　信号光レンズは、ホログラフィを利用した光情報記録媒体における像面の記録及び／又は再生に用いられる信号光レンズであって、光情報記録媒体側から像面側へ順に、凸面同士が向かい合うように配置された第１，第２レンズの２枚のメニスカスレンズからなり、条件式：１．２５＜Ｐｍａｘ／Ｙｍａｘ＜１．７５（Ｐｍａｘ：最大像高に到達する主光線の光学系内での光軸からの高さの最大値、Ｙｍａｘ：最大像高）を満たす。

Description

光情報記録再生装置用の信号光レンズ
　本発明は光情報記録再生装置用の信号光レンズに関するものであり、更に詳しくは、ホログラフィックデータストレージ技術を用いて、光情報の記録，再生のうちの少なくとも一方を行うための信号光レンズと、それを備えた光情報記録再生装置に関するものである。
　近年、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報の記録／再生を行うホログラム記録／再生用の光ピックアップ装置が特許文献１～３等で提案されている。また、それに用いる信号光レンズが、特許文献４で提案されている。
特開２００７－３３４８６号公報 特開２０１２－１３８１４８号公報 特開２０１０－２２５２４２号公報 ＵＳ６，８８５，５１０
　上記特許文献４に記載の信号光レンズは２枚のレンズからなっており、その実施例の多くは視野角２ω＝６０ｄｅｇ、最も広いものでも２ω＝７０ｄｅｇであり、記録容量の高密度化の点において十分とは言えない。記録容量の高密度化を図るために広視野角化しようとすると、像面湾曲が増大してしまい、像面湾曲を良好に補正しようとすれば、レンズ枚数の増大を招いてしまう。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、少ないレンズ枚数で像面湾曲を抑えるとともに広い視野角を確保できる信号光レンズと、それを備えた光情報記録再生装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、第１の発明の信号光レンズは、ホログラフィを利用した光情報記録媒体における像面の記録及び／又は再生に用いられる信号光レンズであって、光情報記録媒体側から像面側へ順に、凸面同士が向かい合うように配置された第１レンズと第２レンズとの２枚のメニスカスレンズからなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
１．２５＜Ｐｍａｘ／Ｙｍａｘ＜１．７５　…（１）
　ただし、
Ｐｍａｘ：最大像高に到達する主光線の光学系内での光軸からの高さの最大値、
Ｙｍａｘ：最大像高、
である。
　第２の発明の信号光レンズは、上記第１の発明において、以下の条件式（２）及び（３）を満たすことを特徴とする。
１．２＜｜Ｒ１Ａ｜／Ｆｔ＜３．２　…（２）
０．７＜｜Ｒ２Ｂ｜／Ｆｔ＜１．７　…（３）
　ただし、
Ｒ１Ａ：第１レンズの光情報記録媒体側レンズ面の近軸曲率半径、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像面側レンズ面の近軸曲率半径、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　第３の発明の信号光レンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（４）及び（５）を満たすことを特徴とする。
０．９＜Ｔ１／Ｆｔ＜１．５　…（４）
０．５＜Ｔ２／Ｆｔ＜１．５　…（５）
　ただし、
Ｔ１：第１レンズの中心厚さ、
Ｔ２：第２レンズの中心厚さ、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　第４の発明の信号光レンズは、上記第１～第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする。
１．２＜Ｆ１／Ｆｔ＜２．４　…（６）
　ただし、
Ｆ１：第１レンズの焦点距離、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　第５の発明の信号光レンズは、上記第１～第４のいずれか１つの発明において、レンズ材料がすべてガラスであることを特徴とする。
　第６の発明の信号光レンズは、上記第１～第５のいずれか１つの発明において、レンズ材料がすべて１．８以上の屈折率を有することを特徴とする。
　第７の発明の光情報記録再生装置は、上記第１～第６のいずれか１つの発明に係る信号光レンズを備え、前記光情報記録媒体における像面の記録、再生のうちの少なくとも一方に用いる信号光を、前記信号光レンズで生成することを特徴とする。
　本発明によれば、少ないレンズ枚数で像面湾曲を抑えるとともに広い視野角を確保できる信号光レンズを実現することができる。その信号光レンズを光情報記録再生装置に用いることによって、記録容量の高密度化を達成することができる。
第１の実施の形態（実施例１）の光路図。 第２の実施の形態（実施例２）の光路図。 第３の実施の形態（実施例３）の光路図。 第４の実施の形態（実施例４）の光路図。 第５の実施の形態（実施例５）の光路図。 第６の実施の形態（実施例６）の光路図。 第７の実施の形態（実施例７）の光路図。 実施例１の像面湾曲図。 実施例２の像面湾曲図。 実施例３の像面湾曲図。 実施例４の像面湾曲図。 実施例５の像面湾曲図。 実施例６の像面湾曲図。 実施例７の像面湾曲図。 光情報記録再生装置の記録時の光学構成例を示す模式図。 光情報記録再生装置の再生時の光学構成例を示す模式図。
　以下、本発明に係る信号光レンズ及び光情報記録再生装置を説明する。本発明に係る信号光レンズは、ホログラフィを利用した光情報記録媒体における像面の記録及び／又は再生に用いられる信号光レンズであって、光情報記録媒体側から像面側へ順に、凸面同士が向かい合うように配置された第１レンズと第２レンズとの２枚のメニスカスレンズからなり、以下の条件式（１）を満たす構成になっている。
１．２５＜Ｐｍａｘ／Ｙｍａｘ＜１．７５　…（１）
　ただし、
Ｐｍａｘ：最大像高に到達する主光線の光学系内での光軸からの高さの最大値、
Ｙｍａｘ：最大像高、
である。
　負のパワーを持つ凹面を適切に配置して、最軸外のところで光線を光軸に対して高く上げるような設計にすると、像面湾曲を効果的に抑えることができる（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）。例えば、最も光情報記録媒体側のレンズ面を凹面にすることで、広い視野角でもレンズ面への入射角やレンズ面からの射出角を小さく抑えながら、光線を高く上げることができる。レンズ面への入射角やレンズ面からの射出角を小さく抑えることは、収差発生の抑制につながる。また、最も像面側（つまり、光情報記録時の空間変調素子側、光情報再生時の撮像素子側に相当する。）のレンズ面を凹面にすることで、光線を高く上げつつ効率的に略テレセントリックにすることができる。
　前記条件式（１）を満たす構成にすることにより、少ない枚数で視野角２ω＝７５ｄｅｇを超える信号光レンズを実現することができる。条件式（１）の下限を越えると、像面湾曲が補正不足となる（一般的にはアンダー傾向となる。）。条件式（１）の上限を越えると、レンズ径が大きくなり、他の部品と干渉するおそれがある。また、像面湾曲が逆に悪化したり（一般的にはオーバー傾向となる。）、曲率を強くすることによりコマ収差が発生したりするおそれもある。
　上記特徴的構成によると、少ないレンズ枚数で像面湾曲を抑えるとともに広い視野角を確保できる信号光レンズを実現することができる。その信号光レンズを光情報記録再生装置に用いることによって、記録容量の高密度化を達成することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
　以下の条件式（２）及び（３）を満たすことが望ましい。
１．２＜｜Ｒ１Ａ｜／Ｆｔ＜３．２　…（２）
０．７＜｜Ｒ２Ｂ｜／Ｆｔ＜１．７　…（３）
　ただし、
Ｒ１Ａ：第１レンズの光情報記録媒体側レンズ面の近軸曲率半径、
Ｒ２Ｂ：第２レンズの像面側レンズ面の近軸曲率半径、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　条件式（２）及び（３）を満たすように信号光レンズにおける凹面の曲率を適切に設定すると、前述した効果を更に高めることができる。条件式（２）の条件範囲を越えると、入射角や射出角が大きくなってコマ収差等の発生につながる。例えば、条件式（２）の上限を越えると、第１レンズの像面側レンズ面の曲率が強くなってコマ収差等の発生につながり、条件式（２）の下限を越えると、第２レンズの光情報記録媒体側レンズ面の曲率が強くなってコマ収差等の発生につながる。条件式（３）の下限を越えると、入射角や射出角が大きくなって収差の発生につながるだけでなく、周辺部における透過率低下にもつながる。条件式（３）の上限を越えると、略テレセントリックを保ったまま光線を高く上げることが困難になる。したがって、条件式（２）及び（３）を満たすことが好ましく、２つの凹面を非球面で構成することが更に好ましい。
　以下の条件式（４）及び（５）を満たすことが望ましい。
０．９＜Ｔ１／Ｆｔ＜１．５　…（４）
０．５＜Ｔ２／Ｆｔ＜１．５　…（５）
　ただし、
Ｔ１：第１レンズの中心厚さ、
Ｔ２：第２レンズの中心厚さ、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　条件式（４）及び（５）を満たすように各レンズの中心厚さを適切に設定すると、負のパワーと正のパワーを適切に配置することができ、屈折面でのコマ収差等の発生を抑えつつ光線を高く上げて、像面湾曲を抑えることができる。条件式（４）又は（５）の下限を越えると、前述した効果が得にくくなって、像面湾曲やコマ収差等の補正が困難になる。条件式（４）又は（５）の上限を越えると、レンズ長が長くなるだけでなく、レンズ内部での光線の吸収が増大して、透過率が低下するおそれがある。
　以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
１．２＜Ｆ１／Ｆｔ＜２．４　…（６）
　ただし、
Ｆ１：第１レンズの焦点距離、
Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
である。
　条件式（６）を満たすように各レンズの焦点距離を適切に設定すると、収差の発生を最小限に抑えつつ広視野角の光線を素子側（すなわち像面側）に対して略テレセントリックに導くことができる。条件式（６）の下限を越えると、第１レンズの凸面での屈折角が大きくなりすぎて、収差の発生につながるおそれがある。条件式（６）の上限を越えると、略テレセントリックに導くために第２レンズの径を大きくしつつ、凸面と凹面の曲率を共に強くする必要が生じて、収差の発生につながるおそれがある。または、第２レンズの中心厚さを厚くする必要が生じて、レンズ長の増大や透過率の低下につながるおそれがある。
　レンズ材料はすべてガラスであることが望ましい。全レンズをガラスで構成すれば、可視光領域よりも短波長の光源を使用することができるため、記録密度の向上につながる。
　レンズ材料はすべて１．８以上の屈折率を有することが望ましい。少ない枚数で光線を高く上げるには凹面の負のパワーを強くする必要があるが、屈折率の高い材料を使えば、曲率を過剰に強くすることなくパワーを強くすることができる。これにより、収差の発生が抑えられるだけでなく、周辺部における透過率低下も防ぐことができる。したがって、第１，第２レンズ共に屈折率が１．８以上の材料からなることが好ましい。
　上述した信号光レンズを搭載した光情報記録再生装置の一例として、図１５に記録時の光情報記録再生装置ＤＵの光学構成例を模式的断面で示し、図１６に再生時の光情報記録再生装置ＤＵの光学構成例を模式的断面で示す。光情報記録時の光学構成（図１５）では、液晶パネル，デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)等の空間変調素子(SLM:Spatial Light Modulator)２Ａから射出した信号光３ｓが、信号光レンズＬＮでホログラフィックメディア（光情報記録媒体）１に照射され、信号光３ｓと参照光３ｒとの干渉縞として像面ＩＭの光情報（つまり、２次元コードのページデータ）が記録される。光情報再生時の光学構成（図１６）では、参照光３ｒがホログラフィックメディア１に照射され、発生した信号光３ｓを信号光レンズＬＮが撮像素子（ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサー，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等）２Ｂ上で結像させることにより、像面ＩＭが再生される。
　信号光レンズＬＮは、上記のようにして、ホログラフィックメディア１における像面ＩＭの記録、再生のうちの少なくとも一方に用いられる信号光３ｓを生成する。ここで、第１～第７の実施の形態を挙げて、信号光レンズＬＮの具体的な光学構成を説明する。図１～図７は、第１～第７の実施の形態を構成する信号光レンズＬＮにそれぞれ対応する光路図であり、レンズ配置，レンズ形状，光路等を光学断面で示している。
　第１～第７の実施の形態（図１～図７）の信号光レンズＬＮは、ホログラフィックメディア１が配置される瞳面ＥＰ（記録時の射出瞳面、再生時の入射瞳面）の側から、空間変調素子２Ａや撮像素子２Ｂが配置される像面ＩＭ（記録時の空間変調素子面、再生時の撮像素子面）の側へ順に、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との２枚のメニスカスレンズで構成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは凸面同士が向かい合うように配置されているため、最も瞳面ＥＰ側のレンズ面と最も像面ＩＭ側のレンズ面は凹面からなっている。最も瞳面ＥＰ側のレンズ面が凹面であるため、広い視野角でもレンズ面への入射角やレンズ面からの射出角を小さく抑えながら光線を高く上げることができ、それにより像面湾曲の発生が効果的に抑制される。また、最も像面側のレンズ面が凹面であるため、光線を高く上げつつ効率的に略テレセントリックにしている。
　以下、本発明を実施した信号光レンズの構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１～７（ＥＸ１～７）は、前述した第１～第７の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１～第７の実施の形態を表す光路図（図１～図７）は、対応する実施例１～７のレンズ断面形状，レンズ配置，光路等をそれぞれ示している。
　各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号ｉ，近軸曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｔ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。実施例１～７はいずれも全系の焦点距離Ｆｔ＝１００ｍｍに統一されており（実使用時とは異なる。）、第１面（平面）は瞳面ＥＰであり、第６面（平面）は像面ＩＭである。また、実施例１～７はいずれも全レンズがガラスからなっている。
　面番号に＊が付された面（つまり、２つの凹面）は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ－ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１－（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj）　…（ＡＳ）
　ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（近軸曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
　表１に、各種データ及び条件式対応値を各実施例について示す（計算波長は４０５ｎｍ。）。各種データとしては、信号光レンズ全系の焦点距離（Ｆｔ，ｍｍ），波長（ｎｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ），視野角（２ω，°），最大像高（Ｙｍａｘ，ｍｍ），主光線の最大高さ（Ｐｍａｘ，ｍｍ），第１レンズＬ１の焦点距離（Ｆ１，ｍｍ），第２レンズＬ２の焦点距離（Ｆ２，ｍｍ），及びレンズ全長（ＴＬ，ｍｍ）を示す。なお、レンズ全長ＴＬは、第１レンズＬ１の瞳面ＥＰ側のレンズ面（ｉ＝２）から像面ＩＭ（ｉ＝６）までの距離である。
　図８～図１４は、実施例１～実施例７（ＥＸ１～ＥＸ７）にそれぞれ対応する像面湾曲図である（計算波長：４０５ｎｍ）。像面湾曲図において、実線Ｔはタンジェンシャル像面、実線Ｓはサジタル像面を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は像高Ｙを表している。なお、像高Ｙの最大値は、記録時の空間変調素子面や再生時の撮像素子面の対角長の半分に相当する。
　実施例１
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       58.000
 2*    -286.371      142.089     1.86400     40.58
 3     -120.213        1.429
 4      141.203      101.856     1.86400     40.58
 5*     109.695       47.962
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2          0.00000               0    -2.01609E-07    -2.06553E-10
                 A8             A10             A12
        7.25619E-14    -1.70180E-17    -1.32872E-21
 i                K              A2              A4              A6
 5          0.00000               0     2.24280E-07     2.62506E-11
                 A8             A10             A12
       -3.83752E-14     1.25925E-17    -1.21896E-21
　実施例２
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       54.142
 2*    -232.547      122.242     1.86400     40.58
 3     -104.422        1.500
 4      113.087       68.615     1.86400     40.58
 5*      84.216       63.331
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2        -76.30949               0    -1.18881E-06     4.84621E-10
                 A8             A10             A12
       -4.04923E-13     1.68036E-16    -4.13244E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5         -0.69270               0    -2.14363E-07     2.05085E-11
                 A8             A10             A12
       -2.01801E-14     6.42106E-18    -7.74502E-22
　実施例３
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       55.073
 2*    -138.752      123.080     1.86400     40.58
 3     -117.549        1.500
 4      153.526      140.273     1.86400     40.58
 5*     159.652       47.727
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2        -22.84495               0    -1.39098E-06     5.93142E-10
                 A8             A10             A12
       -3.83968E-13     1.39075E-16    -2.27268E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5          0.17414               0     1.92339E-07    -4.58990E-11
                 A8             A10             A12
        3.92014E-14    -1.04647E-17     1.11409E-21
　実施例４
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       58.612
 2*    -151.400       99.298     1.86400     40.58
 3      -95.358        1.500
 4      127.994       78.642     1.86400     40.58
 5*     105.617       65.724
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2        -56.03795               0    -2.85046E-06     1.80131E-09
                 A8             A10             A12
       -1.16798E-12     3.98214E-16    -6.63116E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5          0.25275               0    -9.91235E-08     2.19838E-11
                 A8             A10             A12
        2.84221E-14    -8.12024E-18     8.02148E-22
　実施例５
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       56.409
 2*    -304.782      120.629     1.86400     40.58
 3     -101.287        1.500
 4      105.015       55.800     1.86400     40.58
 5*      76.819       65.724
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2         41.17943               0    -3.33043E-07     1.02833E-10
                 A8             A10             A12
       -2.33500E-13     1.35657E-16    -4.04297E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5         -0.85001               0    -3.11638E-07     5.24727E-11
                 A8             A10             A12
       -4.99143E-14     1.53274E-17    -1.82601E-21
　実施例６
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       56.319
 2*    -269.325      119.162     1.86400     40.58
 3     -101.666        1.500
 4      107.751       59.276     1.86400     40.58
 5*      79.879       65.724
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2         30.13853               0    -4.33430E-07     2.26401E-10
                 A8             A10             A12
       -2.57580E-13     1.13859E-16    -2.89969E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5         -0.61253               0    -2.52593E-07     4.82849E-11
                 A8             A10             A12
       -3.10036E-14     9.07509E-18    -1.12095E-21
　実施例７
単位：mm
面データ
 i            r            t          nd        vd
 1(瞳面)     ∞       55.244
 2*    -128.361      101.091     1.86400     40.58
 3     -104.512        1.500
 4      120.735       89.932     1.86400     40.58
 5*     117.775       65.724
 6(像面)     ∞
非球面データ
 i                K              A2              A4              A6
 2          4.74281               0    -4.12065E-07     6.68011E-10
                 A8             A10             A12
       -4.29093E-13     1.52121E-16    -1.98155E-20
 i                K              A2              A4              A6
 5          0.05353               0    -8.20454E-08     7.32706E-11
                 A8             A10             A12
        1.29873E-14    -5.99500E-18     7.64674E-22
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ＬＮ　　信号光レンズ
　Ｌ１　　第１レンズ
　Ｌ２　　第２レンズ
　ＥＰ　　瞳面
　ＩＭ　　像面
　ＡＸ　　光軸
　ＤＵ　　光情報記録再生装置
　１　　ホログラフィックメディア（光情報記録媒体）
　２Ａ　　空間変調素子
　２Ｂ　　撮像素子
　３ｓ　　信号光
　３ｒ　　参照光

Claims (7)

  1. 　ホログラフィを利用した光情報記録媒体における像面の記録及び／又は再生に用いられる信号光レンズであって、光情報記録媒体側から像面側へ順に、凸面同士が向かい合うように配置された第１レンズと第２レンズとの２枚のメニスカスレンズからなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする信号光レンズ；
    １．２５＜Ｐｍａｘ／Ｙｍａｘ＜１．７５　…（１）
    　ただし、
    Ｐｍａｘ：最大像高に到達する主光線の光学系内での光軸からの高さの最大値、
    Ｙｍａｘ：最大像高、
    である。
  2. 　以下の条件式（２）及び（３）を満たすことを特徴とする請求項１記載の信号光レンズ；
    １．２＜｜Ｒ１Ａ｜／Ｆｔ＜３．２　…（２）
    ０．７＜｜Ｒ２Ｂ｜／Ｆｔ＜１．７　…（３）
    　ただし、
    Ｒ１Ａ：第１レンズの光情報記録媒体側レンズ面の近軸曲率半径、
    Ｒ２Ｂ：第２レンズの像面側レンズ面の近軸曲率半径、
    Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
    である。
  3. 　以下の条件式（４）及び（５）を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の信号光レンズ；
    ０．９＜Ｔ１／Ｆｔ＜１．５　…（４）
    ０．５＜Ｔ２／Ｆｔ＜１．５　…（５）
    　ただし、
    Ｔ１：第１レンズの中心厚さ、
    Ｔ２：第２レンズの中心厚さ、
    Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
    である。
  4. 　以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の信号光レンズ；
    １．２＜Ｆ１／Ｆｔ＜２．４　…（６）
    　ただし、
    Ｆ１：第１レンズの焦点距離、
    Ｆｔ：信号光レンズ全系の焦点距離、
    である。
  5. 　レンズ材料がすべてガラスであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の信号光レンズ。
  6. 　レンズ材料がすべて１．８以上の屈折率を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の信号光レンズ。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の信号光レンズを備え、前記光情報記録媒体における像面の記録、再生のうちの少なくとも一方に用いる信号光を、前記信号光レンズで生成することを特徴とする光情報記録再生装置。
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