JPH0570125B2 - - Google Patents
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- JPH0570125B2 JPH0570125B2 JP59004575A JP457584A JPH0570125B2 JP H0570125 B2 JPH0570125 B2 JP H0570125B2 JP 59004575 A JP59004575 A JP 59004575A JP 457584 A JP457584 A JP 457584A JP H0570125 B2 JPH0570125 B2 JP H0570125B2
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- information recording
- light beam
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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
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/24—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for reproducing or copying at short object distances
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
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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 -
- G02B9/02—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having one + component only
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- 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
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
- G11B7/08547—Arrangements for positioning the light beam only without moving the head, e.g. using static electro-optical elements
-
- 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
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
-
- G—PHYSICS
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- 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
- G11B7/1374—Objective lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はビデオデイスク、コンパクトデイス
ク、光磁気記憶装置等の光学情報記録媒体を対象
とする情報の記録再生に有用な光学素子に関す
る。
ク、光磁気記憶装置等の光学情報記録媒体を対象
とする情報の記録再生に有用な光学素子に関す
る。
上記用途に用いられる光学素子は光源からの平
行光線を記憶媒体上に結像するものであり、光学
系組み立て時の組み立て誤差あるいは１つの光学
素子に複数のビームを通し例えばトラツキングビ
ームは軸外入射させる等の使用条件を考慮すると
軸外収差等にコマ収差を充分に補正しておかねば
ならない。そして実用的には使用光線波長をλと
して残留波面収差をλ／４以内に納めることが要
求されている。また、上記性能以外に小型、軽量
且つ康価であることも必要である。過去において
光学情報の記録・再生用光学素子として種々のも
のが提案されているが、いずれも欠点が多い。
行光線を記憶媒体上に結像するものであり、光学
系組み立て時の組み立て誤差あるいは１つの光学
素子に複数のビームを通し例えばトラツキングビ
ームは軸外入射させる等の使用条件を考慮すると
軸外収差等にコマ収差を充分に補正しておかねば
ならない。そして実用的には使用光線波長をλと
して残留波面収差をλ／４以内に納めることが要
求されている。また、上記性能以外に小型、軽量
且つ康価であることも必要である。過去において
光学情報の記録・再生用光学素子として種々のも
のが提案されているが、いずれも欠点が多い。
例えば屈折率が一様な透明体でつくられた通常
の球面レンズを多数枚組み合せた集光レンズでは
レンズ部が大きく且つ重くなり、装置の小型軽量
化が困難になるばかりでなく、レンズ部の重量化
によつて光ビツクアツプ等のトラツキング、サー
ボ動作に悪影響を与える。
の球面レンズを多数枚組み合せた集光レンズでは
レンズ部が大きく且つ重くなり、装置の小型軽量
化が困難になるばかりでなく、レンズ部の重量化
によつて光ビツクアツプ等のトラツキング、サー
ボ動作に悪影響を与える。
また、多数枚のレンズを光線が通過する際に各
レンズ面で反射ロスを生じ記憶媒体に到達する光
パワーが減少するためビーム制御に関する信頼性
が低下するという問題もある。
レンズ面で反射ロスを生じ記憶媒体に到達する光
パワーが減少するためビーム制御に関する信頼性
が低下するという問題もある。
さらに光学系が複雑となるため高精度の加工、
組み立てが困難になる不利益がある。
組み立てが困難になる不利益がある。
上記のような組み合せ球面レンズの欠点を解消
するものとして例えば特開昭58−122512号では片
端面を凹面とした屈折率分布型レンズが提案され
ているが、一般に光学情報記録再生用素子は直径
が数ミリメートル以下と極めて微小なものである
ため、その端面を所定曲率の凹面に加工すること
は極めて困難であり、且つ加工できたとしても鋭
利な周縁をもつため縁欠けを生じやすく実用的で
はない。また光源側が平面で記憶媒体側が凹面で
あるようなレンズは、凹面が負のパワーをもつた
めレンズ内の屈折率分布によつて著しく大きなパ
ワーを得なければ必要な開口数を得られない。
するものとして例えば特開昭58−122512号では片
端面を凹面とした屈折率分布型レンズが提案され
ているが、一般に光学情報記録再生用素子は直径
が数ミリメートル以下と極めて微小なものである
ため、その端面を所定曲率の凹面に加工すること
は極めて困難であり、且つ加工できたとしても鋭
利な周縁をもつため縁欠けを生じやすく実用的で
はない。また光源側が平面で記憶媒体側が凹面で
あるようなレンズは、凹面が負のパワーをもつた
めレンズ内の屈折率分布によつて著しく大きなパ
ワーを得なければ必要な開口数を得られない。
このことは極めて大きい屈折率差を要求される
とともに屈折率分布定数の高次項の制御が必要と
なり、製造が著しく困難になる。
とともに屈折率分布定数の高次項の制御が必要と
なり、製造が著しく困難になる。
本発明の主な目的は上記従来の問題点を解決
し、収差が小さく高い光学性能を持つとともに製
造が容易で小型軽量な光学情報記録再生用素子を
提供することにある。本発明に係る素子は、平行
ないしはほぼ平行な光束を光学情報記録媒体上に
集束投射する素子であつて、前記光束の入射面を
凸曲面に、出射面を平面とするとともに、中心軸
から外周に向けて漸減する屈折率分布を形成した
透明円柱体で構成される。
し、収差が小さく高い光学性能を持つとともに製
造が容易で小型軽量な光学情報記録再生用素子を
提供することにある。本発明に係る素子は、平行
ないしはほぼ平行な光束を光学情報記録媒体上に
集束投射する素子であつて、前記光束の入射面を
凸曲面に、出射面を平面とするとともに、中心軸
から外周に向けて漸減する屈折率分布を形成した
透明円柱体で構成される。
以下本発明の好適実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
第１図において１が光源、２は本発明の光学素
子であり、光源１から出た平行光束３は素子２に
よつて光学情報記録媒体４の記録面４Ａ上の一点
０に集束投射され、この点０で媒体への情報記憶
または既に記録されている情報の光学的読み出し
が行なわれる。一般に光束３は完全な平行光束な
いしはビーム拡散角（半角）がプラスマイナス5°
以下のほぼ平行な光束が使用され、レンズ中心軸
５に対して平行にまたは一定の角度をもつて斜め
に入射される。また素子２の出射面２Ｂから記録
媒体４までの距離WD（ワーキングデイスタンス）
は一般に0.5mmないし2.5mmである。素子２は中心
軸５から外周に向け半径方向に漸減する屈折率分
布を形成したガラス、合成樹脂等の透明（使用波
長に対して）な円柱体からなり、光源からの光束
３が入射する入射端面２Ａは凸曲面で出射端面２
Ｂは中心軸５に垂直な平面としてある。
子であり、光源１から出た平行光束３は素子２に
よつて光学情報記録媒体４の記録面４Ａ上の一点
０に集束投射され、この点０で媒体への情報記憶
または既に記録されている情報の光学的読み出し
が行なわれる。一般に光束３は完全な平行光束な
いしはビーム拡散角（半角）がプラスマイナス5°
以下のほぼ平行な光束が使用され、レンズ中心軸
５に対して平行にまたは一定の角度をもつて斜め
に入射される。また素子２の出射面２Ｂから記録
媒体４までの距離WD（ワーキングデイスタンス）
は一般に0.5mmないし2.5mmである。素子２は中心
軸５から外周に向け半径方向に漸減する屈折率分
布を形成したガラス、合成樹脂等の透明（使用波
長に対して）な円柱体からなり、光源からの光束
３が入射する入射端面２Ａは凸曲面で出射端面２
Ｂは中心軸５に垂直な平面としてある。
本発明で素子２の端面の向きは非常に重要であ
り、光源１側に凸曲面端面２Ａを、記録媒体４側
に平面端面２Ｂをそれぞれ向けて配置しなければ
ならない。上記と逆に光源側を平面とし、記録媒
体側を凸面とした場合、素子からの出射光線は記
録媒体側屈折面において法線に対して相対的に大
きな角度で出射するため屈折面による高次収差を
発生し、素子外周部で球面収差は補正不足気味に
なると共に、正弦条件の不満足量の増加のため軸
外特性が著しく悪化する。これに対して光源側の
素子端面を凸曲面とし、記録媒体側の端面を平面
とすることにより光線は素子両端面で２回に分け
て屈折されるため球面収差は小さくおさえられ、
また正弦条件を満足することができる。
り、光源１側に凸曲面端面２Ａを、記録媒体４側
に平面端面２Ｂをそれぞれ向けて配置しなければ
ならない。上記と逆に光源側を平面とし、記録媒
体側を凸面とした場合、素子からの出射光線は記
録媒体側屈折面において法線に対して相対的に大
きな角度で出射するため屈折面による高次収差を
発生し、素子外周部で球面収差は補正不足気味に
なると共に、正弦条件の不満足量の増加のため軸
外特性が著しく悪化する。これに対して光源側の
素子端面を凸曲面とし、記録媒体側の端面を平面
とすることにより光線は素子両端面で２回に分け
て屈折されるため球面収差は小さくおさえられ、
また正弦条件を満足することができる。
本発明に係る素子２内の屈折率分布は中心軸５
上の屈折率をno、中心軸からの距離ｒの点にお
ける屈折率をｎ（ｒ）として、 n2（ｒ）＝no2〔１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6
＋h8
（gr）8＋…〕…(1)で表わされる分布形状が一般に
使用される。ここでｇ，h4，h6，h8は分布定数で
ある。そして上記式(1)で表わされる屈折率分布を
もつ素子を使用する場合、no，ｇおよび素子の
有効半径roを第２図のグラフ中斜線で囲まれる領
域内の条件に設定することにより特に低収差の高
性能の素子が得られることを見い出した。
上の屈折率をno、中心軸からの距離ｒの点にお
ける屈折率をｎ（ｒ）として、 n2（ｒ）＝no2〔１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6
＋h8
（gr）8＋…〕…(1)で表わされる分布形状が一般に
使用される。ここでｇ，h4，h6，h8は分布定数で
ある。そして上記式(1)で表わされる屈折率分布を
もつ素子を使用する場合、no，ｇおよび素子の
有効半径roを第２図のグラフ中斜線で囲まれる領
域内の条件に設定することにより特に低収差の高
性能の素子が得られることを見い出した。
第２図のグラフは、軸上屈折率no、分布定数
ｇおよび素子の有効半径roの積をＧとしてこのＧ
の値を横軸としroをたて軸としており、斜線を施
した領域はro＝2.5mm，Ｇ＝0.45，ro＝−150G＋
52（mm），ro＝−3.87G＋2.85（mm），ro＝−100G＋
40.5（mm），ro＝−４×G3.41（mm）の各直線によつ
て囲まれる部分である。
ｇおよび素子の有効半径roの積をＧとしてこのＧ
の値を横軸としroをたて軸としており、斜線を施
した領域はro＝2.5mm，Ｇ＝0.45，ro＝−150G＋
52（mm），ro＝−3.87G＋2.85（mm），ro＝−100G＋
40.5（mm），ro＝−４×G3.41（mm）の各直線によつ
て囲まれる部分である。
上記の斜線領域外でro＞−100G＋40.5で且つ
ro＞−4G＋3.41では正弦条件不満足量の補正が
不足気味となり、またro＜−150G＋52の範囲で
は補正が過剰気味になる。またro＜−3.87G＋
2.85ならば球面収差の補正が困難になる。そして
ro，no，ｇの相対関係を斜線の領域内とするこ
とにより正弦条件不満足量の絶対値を0.2％以下
という極めて小さい値に抑えることができる。
ro＞−4G＋3.41では正弦条件不満足量の補正が
不足気味となり、またro＜−150G＋52の範囲で
は補正が過剰気味になる。またro＜−3.87G＋
2.85ならば球面収差の補正が困難になる。そして
ro，no，ｇの相対関係を斜線の領域内とするこ
とにより正弦条件不満足量の絶対値を0.2％以下
という極めて小さい値に抑えることができる。
次に本発明の具体的数値例を示す。
実施例
Ｚ＝1.41mm
R1＝2.5mm
no＝1.6000
ｇ＝0.162mm-1
h4＝−0.68
h6＝−2.5 h8＝−10
ｆ＝3.42mm
WD＝1.8mm
ここでＺは素子長さ、R1は光源側屈折面の曲
率半径、noは軸上屈折率、ｇ，h4，h6，h8は分布
定数、ｆは像側焦点距離、WDは素子端面から記
録媒体までの距離である。また、上記例の収差曲
線を第３図に示す。
率半径、noは軸上屈折率、ｇ，h4，h6，h8は分布
定数、ｆは像側焦点距離、WDは素子端面から記
録媒体までの距離である。また、上記例の収差曲
線を第３図に示す。
第３図において実線は球面収差を、点線は正弦
条件不満足量を表わしている。
条件不満足量を表わしている。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は本発明の素子で有効半径ro、分布定数ｇお
よび軸上屈折率noの最適範囲を示すグラフで横
軸Ｇはro，ｇ，noの積であり、第３図は本発明
の具体例における球面収差（実線）および正弦条
件不満足量（破線）を表わすグラフである。 １……光源、２……光学素子、３……平行光
束、４……光情報記録媒体。
２図は本発明の素子で有効半径ro、分布定数ｇお
よび軸上屈折率noの最適範囲を示すグラフで横
軸Ｇはro，ｇ，noの積であり、第３図は本発明
の具体例における球面収差（実線）および正弦条
件不満足量（破線）を表わすグラフである。 １……光源、２……光学素子、３……平行光
束、４……光情報記録媒体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平行ないしほぼ平行な光束を光学情報記録媒
体上に集束投射する素子であつて、前記光束の入
射面を凸曲面とし出射面を平面とするとともに、
中心軸上の屈折率n0を最大として中心軸から半径
方向にｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）が、 n2（ｒ）＝n0 2［１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6＋
…］ で表される屈折率分布を有し、かつn0、分布定数
ｇ及びレンズ有効半径r0の積をＧとしたとき、 (イ) 0.33≦Ｇ＜0.336のとき −150×Ｇ＋52mm≦r0≦2.5mm (ロ) 0.336≦Ｇ＜0.38のとき −3.87×Ｇ＋2.85mm≦r0≦2.5mm (ハ) 0.38≦Ｇ＜0.386のとき −3.87×Ｇ＋2.85mm≦r0 ≦−100×Ｇ＋40.5mm (ニ) 0.386≦Ｇ≦0.45のとき −3.87×Ｇ＋2.85mm≦r0 ≦−４×Ｇ＋3.41mm の条件を満たし、前記光束入射断面の少なくとも
一部における入射光線に関して正弦条件不満足量
の絶対値が0.2％以下であることを特徴とする光
学情報記録再生用素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004575A JPS60149016A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 光学情報記録再生用素子 |
| DE8585300175T DE3571084D1 (en) | 1984-01-13 | 1985-01-10 | Lens for an optical recording/reproducing apparatus |
| EP19850300175 EP0156453B1 (en) | 1984-01-13 | 1985-01-10 | Lens for an optical recording/reproducing apparatus |
| US06/690,137 US4643535A (en) | 1984-01-13 | 1985-01-10 | Optical information recording/reproducing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004575A JPS60149016A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 光学情報記録再生用素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149016A JPS60149016A (ja) | 1985-08-06 |
| JPH0570125B2 true JPH0570125B2 (ja) | 1993-10-04 |
Family
ID=11587829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59004575A Granted JPS60149016A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 光学情報記録再生用素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4643535A (ja) |
| JP (1) | JPS60149016A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61107207A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光結合器 |
| JPS61254923A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学式記録再生装置用コリメ−タレンズ |
| JPS62123419A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-04 | Canon Inc | 結像レンズ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2216965A (en) * | 1938-04-02 | 1940-10-08 | Thomas W Sukumlyn | Lens structure |
| US3486808A (en) * | 1966-03-14 | 1969-12-30 | Bausch & Lomb | Gradient refractive index optical lenses |
| US3729253A (en) * | 1971-05-28 | 1973-04-24 | Western Electric Co | Optical system comprising a single element having a continuously varying index of refraction |
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS56144411A (en) * | 1980-04-14 | 1981-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Collimating optical system |
| JPS5817407A (ja) * | 1981-07-23 | 1983-02-01 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ体及びその製造方法 |
| JPS5859420A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 組合せレンズ |
-
1984
- 1984-01-13 JP JP59004575A patent/JPS60149016A/ja active Granted
-
1985
- 1985-01-10 US US06/690,137 patent/US4643535A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149016A (ja) | 1985-08-06 |
| US4643535A (en) | 1987-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |