JPH081491B2 - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents
光ディスク用対物レンズInfo
- Publication number
- JPH081491B2 JPH081491B2 JP60268108A JP26810885A JPH081491B2 JP H081491 B2 JPH081491 B2 JP H081491B2 JP 60268108 A JP60268108 A JP 60268108A JP 26810885 A JP26810885 A JP 26810885A JP H081491 B2 JPH081491 B2 JP H081491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- lens
- optical axis
- axis direction
- spherical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
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等の光ディスクから情
報を再生するために使用される光ディスク用対物レンズ
に関するものである。
報を再生するために使用される光ディスク用対物レンズ
に関するものである。
〔発明の概要〕 本発明は、上記の様な光ディスク用対物レンズにおい
て、このレンズを倍率が所定の範囲にある有限倍率レン
ズとし、且つ球面平面構成の軸方向屈折率分布型レンズ
の凸球状第１屈折面の頂点における屈折率が所定の範囲
にある媒質を選定することによって、加工における高い
位置出し精度が要求されないにも拘らず、球面収差とコ
マ収差との両方が良好に補正される屈折率勾配を選定す
ることができて、回折限界の性能を有することができる
様にしたものである。
て、このレンズを倍率が所定の範囲にある有限倍率レン
ズとし、且つ球面平面構成の軸方向屈折率分布型レンズ
の凸球状第１屈折面の頂点における屈折率が所定の範囲
にある媒質を選定することによって、加工における高い
位置出し精度が要求されないにも拘らず、球面収差とコ
マ収差との両方が良好に補正される屈折率勾配を選定す
ることができて、回折限界の性能を有することができる
様にしたものである。
屈折率分布型レンズは、屈折面を球面に加工するだけ
で非球面の性質を得ることができるので、比較的容易に
収差が良好に補正される。このために、回折限界の性能
を有している必要がある光ディスク用対物レンズとして
の利用が考えられている。
で非球面の性質を得ることができるので、比較的容易に
収差が良好に補正される。このために、回折限界の性能
を有している必要がある光ディスク用対物レンズとして
の利用が考えられている。
そしてその中でも、第１及び第２屈折面が夫々凸球面
及び平面であり且つ光軸方向に屈折率勾配を有している
球面平面構成の軸方向屈折率分布型レンズが、加工にお
いて高い位置出し精度を要求されないという利点を有し
ており、その利用を考えられている。
及び平面であり且つ光軸方向に屈折率勾配を有している
球面平面構成の軸方向屈折率分布型レンズが、加工にお
いて高い位置出し精度を要求されないという利点を有し
ており、その利用を考えられている。
これは、球面球面構成では球面球面間に偏心の発生す
る可能性があるが、球面平面構成では球面平面間に偏心
の発生する可能性がなく、また屈折率分布と球面との位
置関係は、球面の頂点から曲率中心へ向かう方向と屈折
率勾配方向との精度のみが必要となるためである。
る可能性があるが、球面平面構成では球面平面間に偏心
の発生する可能性がなく、また屈折率分布と球面との位
置関係は、球面の頂点から曲率中心へ向かう方向と屈折
率勾配方向との精度のみが必要となるためである。
ところが軸方向屈折率分布は、球面においてのみ収差
補正に関して非球面と等価な効果を有しており、平面に
おいてはその様な効果を有していない。
補正に関して非球面と等価な効果を有しており、平面に
おいてはその様な効果を有していない。
一方、非球面であってもこの非球面に絞りが配される
とこの非球面ではコマ収差を補正することができない、
ということが知られている。そして上記の屈折率分布型
レンズは球面側が第１屈折面であり、球面側に絞りが配
される。
とこの非球面ではコマ収差を補正することができない、
ということが知られている。そして上記の屈折率分布型
レンズは球面側が第１屈折面であり、球面側に絞りが配
される。
従って上記の軸方向屈折率分布型レンズでは、球面収
差は良好に補正され得るが、コマ収差は必ずしも良好に
補正され得ず、その結果、必ずしも高い性能が得られな
かった。
差は良好に補正され得るが、コマ収差は必ずしも良好に
補正され得ず、その結果、必ずしも高い性能が得られな
かった。
本発明による光ディスク用対物レンズ13は、開口数NA
及び作動距離WDが夫々、 NA＝0.45 WD＝2mm である光ディスク用対物レンズ13において、光軸方向の
ｚ＝０の位置における屈折率をn0とし、前記光軸方向に
おける屈折率勾配をａとして、前記光軸方向の位置ｚに
おける屈折率ｎ（ｚ）が、 ｎ（ｚ）＝n0＋az と表される媒質と、前記光軸方向のｚ＝０の位置を頂点
とする凸球面である第１屈折面16と、前記光軸方向に垂
直な平面である第２屈折面17とを夫々具備し、倍率ｍ
が、 ４≦ｍ≦５ である有限倍率レンズであって、前記n0が、 2.2≦n0≦2.5 である前記媒質を選定することによって、半画角ｗ＝1.
00゜で前記第１屈折面16へ入射した光線の波面収差のrm
s値が0.04λ（λは前記光線の波長）以下となる前記ａ
が選定可能にされていることを特徴としている。
及び作動距離WDが夫々、 NA＝0.45 WD＝2mm である光ディスク用対物レンズ13において、光軸方向の
ｚ＝０の位置における屈折率をn0とし、前記光軸方向に
おける屈折率勾配をａとして、前記光軸方向の位置ｚに
おける屈折率ｎ（ｚ）が、 ｎ（ｚ）＝n0＋az と表される媒質と、前記光軸方向のｚ＝０の位置を頂点
とする凸球面である第１屈折面16と、前記光軸方向に垂
直な平面である第２屈折面17とを夫々具備し、倍率ｍ
が、 ４≦ｍ≦５ である有限倍率レンズであって、前記n0が、 2.2≦n0≦2.5 である前記媒質を選定することによって、半画角ｗ＝1.
00゜で前記第１屈折面16へ入射した光線の波面収差のrm
s値が0.04λ（λは前記光線の波長）以下となる前記ａ
が選定可能にされていることを特徴としている。
本発明による光ディスク用対物レンズ13では、所定の
範囲の有限倍率ｍを選定し、且つ凸球状第１屈折面16の
頂点における屈折率n0を選定することによって、球面収
差とコマ収差との両方が良好に補正される屈折率勾配ａ
を選定することができる。
範囲の有限倍率ｍを選定し、且つ凸球状第１屈折面16の
頂点における屈折率n0を選定することによって、球面収
差とコマ収差との両方が良好に補正される屈折率勾配ａ
を選定することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
第１図は、本発明の一実施例を適用したコンパクトデ
ィスクプレーヤにおける光学ヘッドの要部を示してい
る。この光学ヘッドでは、半導体レーザ11、ピームスプ
リッタ12、対物レンズである厚さｔの屈折率分布型レン
ズ13及び屈折率が均一で厚さΔｔの平板ガラス14がこの
順序で光軸上に配されており、この平板ガラス14がコン
パクトディスクの透明基板15に作動距離WDで対向してい
る。
ィスクプレーヤにおける光学ヘッドの要部を示してい
る。この光学ヘッドでは、半導体レーザ11、ピームスプ
リッタ12、対物レンズである厚さｔの屈折率分布型レン
ズ13及び屈折率が均一で厚さΔｔの平板ガラス14がこの
順序で光軸上に配されており、この平板ガラス14がコン
パクトディスクの透明基板15に作動距離WDで対向してい
る。
屈折率分布型レンズ13は、第１屈折面16及び第２屈折
面17が夫々凸球面及び平面である球面平面構成であり、
第１屈折面16の頂点における屈折率をn0とした場合に光
軸方向の位置ｚにおける屈折率ｎ（ｚ）が、 ｎ（ｚ）＝n0＋az と表わされる軸方向屈折率分布を有している。
面17が夫々凸球面及び平面である球面平面構成であり、
第１屈折面16の頂点における屈折率をn0とした場合に光
軸方向の位置ｚにおける屈折率ｎ（ｚ）が、 ｎ（ｚ）＝n0＋az と表わされる軸方向屈折率分布を有している。
ところで、屈折率が均一な薄肉レンズのコマ収差が良
好に補正されるための条件は、レンズの屈折率をｎ、焦
点距離をｆ、物体からレンズまでの距離をｓとしたと
き、第１及び第２屈折面の曲率C1及びC2が、夫々、 を満足することである（久保田広「光学」1964岩波書店
P98）。
好に補正されるための条件は、レンズの屈折率をｎ、焦
点距離をｆ、物体からレンズまでの距離をｓとしたと
き、第１及び第２屈折面の曲率C1及びC2が、夫々、 を満足することである（久保田広「光学」1964岩波書店
P98）。
そして、レンズの倍率をｍとすると、 ｓ＝−（ｍ＋１）ｆ であるから、 となる。従って、球面平面構成つまりC2＝０でコマ収差
が良好に補正されるためには、 （ｍ−１）n2−mn−ｍ＝０ を満足することが必要である。
が良好に補正されるためには、 （ｍ−１）n2−mn−ｍ＝０ を満足することが必要である。
この結果から、例えば下表の様な組み合わせであれ
ば、屈折率が均一で且つ球面平面構成であるレンズのコ
マ収差が良好に補正されている。
ば、屈折率が均一で且つ球面平面構成であるレンズのコ
マ収差が良好に補正されている。
但し、これは薄肉レンズを仮定して得られた結果であ
るから、実際のレンズではこれらの値の近似値でコマ収
差が良好に補正される。
るから、実際のレンズではこれらの値の近似値でコマ収
差が良好に補正される。
次の表は、開口数NA＝0.45、作動距離WD＝2mmである
屈折率分布型レンズ13の光学定数を種々に変え、且つ半
画角ｗ＝0.00゜及び1.00゜とした場合の、波面収差を示
している。
屈折率分布型レンズ13の光学定数を種々に変え、且つ半
画角ｗ＝0.00゜及び1.00゜とした場合の、波面収差を示
している。
この表からも、４≦ｍ≦５であれば、ｎ＝1.9の付近
でコマ収差が良好に補正されており、しかも屈折率勾配
ａを適当な値に選定することによって球面収差も良好に
補正されていることがわかる。
でコマ収差が良好に補正されており、しかも屈折率勾配
ａを適当な値に選定することによって球面収差も良好に
補正されていることがわかる。
つまり、 2.2≦n0≦2.5 とすれば、ｗ＝1.00゜の場合の波面収差を0.04λ以下と
し得る屈折率勾配ａが存在していることが分る。
し得る屈折率勾配ａが存在していることが分る。
そして、屈折率勾配ａをこの様に選定すれば、製造誤
差を考慮してもｗ＝1.00゜の場合の波面収差を0.05λ程
度以下とすることができるので、軸上のみならず軸外に
おいても収差が少なく、十分に広い視野が確保されてい
る。
差を考慮してもｗ＝1.00゜の場合の波面収差を0.05λ程
度以下とすることができるので、軸上のみならず軸外に
おいても収差が少なく、十分に広い視野が確保されてい
る。
第２図は、上記の表のNo.8の場合の屈折率分布を示し
ている。なお、この様に第２屈折面17の屈折率と等しい
屈折率を有する平板ガラス14を第２屈折面17に密接させ
たのは、屈折率分布型レンズ13を厚くして加工性を向上
させるためである。
ている。なお、この様に第２屈折面17の屈折率と等しい
屈折率を有する平板ガラス14を第２屈折面17に密接させ
たのは、屈折率分布型レンズ13を厚くして加工性を向上
させるためである。
第３図は、第２図に示した屈折率分布を有する屈折率
分布型レンズ13のタンジェンシャル方向及びサジタル方
向における横収差を示している。第３図Ａ及びＢは半画
角ｗ＝0.00゜の場合、第３図Ｃ及びＤは半画角ｗ＝1.00
゜の場合のものである。なお、サジタル方向の横収差は
入射瞳径（EPD）の右半分と左半分とで対称に現れるの
で、第３図Ｂ及びＤではその右半分のみを示している。
この第３図の横収差からも明らかな様に、屈折率分布型
レンズ13では球面収差のみならずコマ収差も良好に補正
されている。
分布型レンズ13のタンジェンシャル方向及びサジタル方
向における横収差を示している。第３図Ａ及びＢは半画
角ｗ＝0.00゜の場合、第３図Ｃ及びＤは半画角ｗ＝1.00
゜の場合のものである。なお、サジタル方向の横収差は
入射瞳径（EPD）の右半分と左半分とで対称に現れるの
で、第３図Ｂ及びＤではその右半分のみを示している。
この第３図の横収差からも明らかな様に、屈折率分布型
レンズ13では球面収差のみならずコマ収差も良好に補正
されている。
本発明による光ディスク用対物レンズは、屈折率の勾
配方向が光軸方向でありしかも第１及び第２屈折面が夫
々凸球面及び平面であるので加工における高い位置出し
精度が要求されないにも拘らず、球面収差とコマ収差と
の両方が良好に補正される屈折率勾配を選定することが
できるので、回折限界の性能を有することができる。
配方向が光軸方向でありしかも第１及び第２屈折面が夫
々凸球面及び平面であるので加工における高い位置出し
精度が要求されないにも拘らず、球面収差とコマ収差と
の両方が良好に補正される屈折率勾配を選定することが
できるので、回折限界の性能を有することができる。
第１図は本発明の一実施例を適用した光学ヘッドの要部
を示す側面図、第２図及び第３図は夫々一実施例の屈折
率分布及び横収差を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、 13……屈折率分布型レンズ 16……第１屈折面 17……第２屈折面 である。
を示す側面図、第２図及び第３図は夫々一実施例の屈折
率分布及び横収差を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、 13……屈折率分布型レンズ 16……第１屈折面 17……第２屈折面 である。
Claims (1)
- 【請求項１】開口数NA及び作動距離WDが夫々、 NA＝0.45 WD＝2mm である光ディスク用対物レンズにおいて、 光軸方向のｚ＝０の位置における屈折率をn0とし、前記
光軸方向における屈折率勾配をａとして、前記光軸方向
の位置ｚにおける屈折率ｎ（ｚ）が、 ｎ（ｚ）＝n0＋az と表される媒質と、 前記光軸方向のｚ＝０の位置を頂点とする凸球面である
第１屈折面と、 前記光軸方向に垂直な平面である第２屈折面とを夫々具
備し、 倍率ｍが、 ４≦ｍ≦５ である有限倍率レンズであって、 前記n0が、 2.2≦n0≦2.5 である前記媒質を選定することによって、半画角ｗ＝1.
00゜で前記第１屈折面へ入射した光線の波面収差のrms
値が0.04λ（λは前記光線の波長）以下となる前記ａが
選定可能にされていることを特徴とする光ディスク用対
物レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60268108A JPH081491B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 光ディスク用対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60268108A JPH081491B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 光ディスク用対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127706A JPS62127706A (ja) | 1987-06-10 |
| JPH081491B2 true JPH081491B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=17454004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60268108A Expired - Lifetime JPH081491B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 光ディスク用対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081491B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933415A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ及びその製造方法 |
| JPS60172010A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-05 | Sony Corp | 光ピツクアツプ用屈折率分布型レンズ |
-
1985
- 1985-11-28 JP JP60268108A patent/JPH081491B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 東京天文台編「理科年表」（昭４７−１２−１０）丸善，物９６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62127706A (ja) | 1987-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |