JPH0477708A - 高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レンズ - Google Patents

高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レンズ

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JPH0477708A
JPH0477708A JP2191149A JP19114990A JPH0477708A JP H0477708 A JPH0477708 A JP H0477708A JP 2191149 A JP2191149 A JP 2191149A JP 19114990 A JP19114990 A JP 19114990A JP H0477708 A JPH0477708 A JP H0477708A
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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、高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レ
ンズに関する。
[発明の概要] 本発明は、開口数が高く、両面が非球面の高密度記録光
ディスク駆動装置用単玉集光レンズ乙こおいて、その単
玉集光レンズの焦点距離をf、レンズ厚をを、光ディス
ク基板の厚みをτと夫々するとき、 0.25<τ/ f <0.35 0.3< t /τ<0.4 と成るように、単玉集光レンズの焦点路1r及びレンズ
厚tを設定したことにより、偏心誤差感度極小条件とア
プラナート性を兼ね備えるようにしたものである。
〔従来の技術] 高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レンズは、球
面収差と、コマとが共に良好に補正されたレンズ、即ち
、アブラナティックレンズであることが必要である。
かかる集光レンズを単玉レンズ(ガラスモールドレンズ
)で構成する場合、その両面を非球面化することが行わ
れるが、2つの非球面の間二二光軸ずれ(偏心)コマが
発生するので、極力偏心誤差感度を小さく設計する必要
がある。
[発明が解決しようとする課題] しかし、かかる単玉集光レンズは、開口数が、0.6程
度と高く成ると、偏心誤差感度が大きく成って、実用化
に限界があった。
かかる点に鑑み、本発明は、開口数が高く、両面が非球
面の高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レンズに
おいて、偏心誤差感度極小条件とアプラナート性を兼ね
備えたものを提案しようとするものである。
と成るように、単玉集光レンズ(1)の焦点距離f及び
レンズ厚tを設定したものである。
[作用] かかる本発明によれば、単玉集光レンズ(])及び光デ
ィスク基板(2)間の距離が適当に選定されたとき、単
玉集光レンズ(1)に平行光が入射すると、これよりの
集束光が光ディスク基板(2)に入射して屈折せしめら
れ、光ディスク基板(2)の記録面(2R)上で焦点を
結び、光ディスクに対する情報の記録又は再往が行われ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、開口数が高く、両面が非球面の高密度記録光
ディスク駆動装置用単玉集光レンズ(1)において、そ
の単玉集光レンズ(1)の焦点距離をf、レンズ厚をを
、光ディスク基板(2)の厚みをτと夫々するとき、 0、25 <τ/ f <0.35 0.3< t、 /τ<0.4 [実施例〕 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第
1図に実施例の単玉集光レンズ(1)及びこれと対向す
る光ディスク基板(2)を示す。単玉集光レンズ(1)
はガラスモールド非球面レンズであり、光ディスク基板
(2)はボリカーボネー]・から成り、レンズ(])に
対し反対側の面に記録面(2R)か形成されている。集
光レンズ(1)に平行光束1.が入射すると、これより
集束光束りが入射し、この出射光束りは、この集光レン
ズ(])に対し、適当距離にある光ディスク基#Ji、
(2)に入射して、その記録面(2R)上で焦点を結ぶ
次に、かかる単玉集光レンズ(1)の設計法について以
下に説明する。
集光レンズ(1)を出射する光束りが通過する光ディス
ク基板(2)は、結像光学系の一部を構成しているので
、従来の光ディスクピックアップ用非球面レンズの設計
においても、光束が光ディスク基板を通過する際に発生
する補正過剰の球面収差を集光レンズの設計に考慮する
ことは行われていた。
ここでは、特に基板(2)の厚さを積極的に調整し、ア
ブラナティズムと偏心誤差感度極小性を兼ね備えた高記
録密度光ディスク駆動装置用高開口数単玉非球面集光レ
ンズの設計に取り入れることを考える。
以下に、アブラナティック条件と偏心誤差感度を3次収
差近イ以の範囲で記述する。
I)アブラナティック条件は次のように表わされる。
S C= S C1+ S C2±S C3+ S C
4−3Csl+ S Cal+ S Cs2+S Ca
2= S C3+S C4・・・・・・(1) CC= CC1+CC2+ CC3+ CC4−CCs
1     +CCs2+CCa2+CC3+CC4・
・・・・・(2) CC3μ/S C3μ−1μ/iμ         
・・・・・・(3)CC邸/SC邸=Yμ/Yμ   
    ・・・・・・(4)ここでμm1,2は非球面
レンズ(1)の面番号、μm3,4はディスク基板(2
)の面番号を表し、5CCCは球面収差およびコマの合
計値、5CpCCμは各面での球面収差およびコマに対
する寄与分、SC3μ、CC3μはそのうち球面からの
寄与分、SCaμ、CCapは非球面からの寄与分であ
る。
jμ、jμは近軸輪帯光線及び主光線の各面における頭
角、Yμ、Yμは近軸輪帯光線及び主光線の各面におけ
る光線高を表す。
2)偏心誤差感度は次のように表わされる。
S I = 1/3α1’(CC−CC])+α1’S
C1・・・・・・(5)32−−1/3α1’(CC−
CCI)+zl’(SC−3C1)・・(6) ここでαμ=nip、  cx p =niμと置いた
。これよりSl、+S2−α1’SC・・・・・・(7
)が得られる。
ところで、アブラナティックレンズでは球面収差は良好
に補正されるから、5CzOである。これよ/)S1+
52zOと成るから、若し5lzOならばS2々0も同
時に成り立つ。従って、51zOを満足する解(SCI
、CCI)が残るアブラナティック条件の式(1)、 
(2)において、SC;O,CC50を満足するかどう
かを検討すればよい。
ところで、レンズの開口数(NA)が小さいとき、一定
のディスク基板厚に対して実用的な解が既に存在するこ
とが報告されているが、開口数が大きいときには、軸外
収差及び偏心収差共すこ大きく成るので、これらが充分
実用的な解とは限らない。そこで、レンズの一定の焦点
距離のもとに、ディスク基板厚を変えて、弐(])、 
(2)の右辺のSC3+SC4及びCC3+CC4を変
化させ、偏心誤差感度極小条件の式(5)において、S
1$Oを満足する解でアブラナティック条件をより厳密
に満足する解を数値的に求めた。
第1図に示すように、焦点距離f =2.4(mm)、
開口数NA=0.6の両面非球面レンズ(1)を、ディ
スクM 4Jli (2)の厚みτ−0,3〜0.9(
mm)の範囲でレンズ(1)の中心厚を変化させ最適化
した結果、ディスク厚τ−0,75(mm)付近に軸外
収差(像高42μm)、偏心収差(偏心50μm)が共
に小さくなる最適レンズ厚、即ち、中心厚tが存在し、
実際にt =1,9(mm)で両数差が最も小さ(なる
ことが分かる。ここで焦点距離を固定したこのは木質的
ではない。
これより偏心誤差感度極小でかつアブラナティック条件
を満足する解が存在するためには、住点距離fで規格化
したディスク厚τ、即ち、τ/fか、0.25<τ/f
<0.35     ・・・・・・(8)の範囲にある
ことが必要で、このとき0.3< t /τ<0.4の
範囲に偏心誤差感度を極小にする中心厚1.が存在する
ことが解る。ここで不等式の範囲は一般に開口数NAの
関数であるが、式(8)はNA−〇、6の付近で成立す
ると考えられる。
以下に最適化されたレンズの仕様の例を与える。
レーザ光の波長    λ−780 (nm)焦点距離
       f =2.4.(mm)開口数    
   NA=0.6 近似的回転楕円面1の曲率半径 R1=1.6477545(nn+) 中心厚       CT =1.9(mm)周辺厚 
      E T = 0.84 (mm)L/7ズ
の屈折率   N g = 1 、582509近似的
回転双曲面2の曲率半径 R2−5,3091039(mm) レンズ及びディスク基板間の作動距離 W D = 0.903175 (mm)ディスク基板
(ポリカーボネート)の屈折率Nd  =1.57 ディスク基板の厚さ  τ−0.75(mm)非球面公
式を z =cy2/[1+ (1−(1+X)c2y2) 
””]+Ay’+By6+CyF′+Dy”、  c=
1/rで定義するとき、 l)近似的回転楕円面1では、各係数が次のように成る
K −−0,279372(K :円錐定数)A−−0
,75198e−2<mm−’)B −−0,3138
81e−2(mm−6)C=0.452206e−3(
mm−8)D −−0,434638e−3(mm−”
)2)近似的回転双曲面2では、各係数は次のように成
る。
K −−23,231301 A =0.706198e−2(mm−’)B −−0
,186959e−2(mm−6)C−−0,111l
l1016e−3(’)D =0.6295059e−
3(mm−”)これらの仕様の下に得られたレンズの性
能は、軸上波面収差: 0.002r+nsλ軸外波面
収差: 0.03 rmsλ(像高42μm)偏心収差
:   0.017rmsλ(偏心50μm)で軸上、
軸外波面収差性能とも極めて良好で完全アプラナートと
呼ぶに充分であり、偏心誤差感度も充分低く抑えられて
いる。前述した3次収差及び、3次の偏心誤差感度を導
くと、以下の表のように目的とする解が求められている
ことが確認される。
μm1   μm2   μm3,4   サム0.1
86295 −0.156651   0.03066
20.0255905  0.048499   00
.06961  −0.108152   0.030
662  −0.00788−0.011163   
0.006966 −0.0023230、’    
    0.003679   0゜−O,0Ii16
3   0.020645  −0.002323  
−0.0028410、       −0.5090
647 −0.60.017455   0.0174
550.00121.5i、001352   (単位
:mm)尚、τ−=0.75. 1=2.4よりτ/ 
f =0.3125である。
第2図に、横軸として、像高が42μmのときの軸外収
差の2乗平均値の平方根を採り、継軸として、偏心が5
0μmのときの偏心収差の2乗平均値の平方根を採り、
ディスク基板(2)の厚さを夫々5C−5μ SC妨 SCμ  Csu Cap CCμ α μ α μ s μ 0.3+T+m、0.6mm、O−75mm及びO,h
+mとしたときの値をプロットして示す。この場合、デ
ィスク基板(2)の厚さが0.75門のときが最良で、
0.6酵のときが次に良い。
第3図A、B、C,Dは、焦点路Hf =2.4(mm
)、NA=0.6、W D = 0.9 (mm)の集
光レンズ(1)の夫々相対瞳半径(横軸)に対する軸外
横収差の子午面内成分(継軸)、軸外横収差の球欠面内
成分(縦軸)、軸上横収差の子午面内成分(縦軸)及び
軸上横収差の球欠面内成分(継軸)の夫々特性曲線を示
す。
〔発明の効果] 上述せる本発明によれば、開口数が高く、両面が非球面
の高密度記録光ディスク駆動装置用単工集光レンズにお
いて、その単玉集光レンズの焦点距酩をf、レンズ厚を
し、光ディスク基板の厚みをτと夫々するとき、 0.25<τ/ f <0.35 0.3< t /τ<0,4 と成るように、単玉集光レンズの焦点距離f及びレンズ
厚tを設定したので、偏心誤差感度極小条件とアプラナ
ート性を兼ね備えるように成った。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の単玉集光レンズを示す断面図
、第2図及び第3図は夫々その単玉集光レンズの特性を
示す曲線図である。 (1)は単玉集光レンズ、(2)は光ディスク基板であ
る。 代 理 人 松 隈 秀 盛

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  開口数が高く、両面が非球面の高密度記録光ディスク
    駆動装置用単玉集光レンズにおいて、該単玉集光レンズ
    の焦点距離をf、レンズ厚をを、光ディスク基板の厚み
    をτと夫々するとき、0.25<τ/f<0.35 0.3<t/τ<0.4 と成るように、上記単玉集光レンズの焦点距離f及びレ
    ンズ厚tを設定したことを特徴とする高密度記録光ディ
    スク駆動装置用単玉集光レンズ。
JP2191149A 1990-07-19 1990-07-19 高密度記録光ディスク駆動装置用単玉集光レンズ Expired - Lifetime JP3013404B2 (ja)

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EP0467324B1 (en) 1995-09-27
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