JPS61177406A - 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ - 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〕 この発明は特に光源光を直接光ディスクの情報記録面に
集光するのに適した、２枚のレンズｖ４Ｉ！ｒ。

からなる大口径の光情報記録媒体の記録再生尾灯物レン
ズに関する。

〔従来の技術〕

光ディスク等の情報記録媒体への記録再生装置に用いら
れる光学系で、近年膜も一般的なものは、第７図に示す
ように、光源４を出た光をコリメータレンズ３で平行光
にし、Ｎ物しンズ２によって情報記録面１に集光させる
ものである。この光学系では、尤ディスク等の面振れに
対しては対物レンズ２を光軸方向に動か丁ことによって
７フーカシングを行っている。

この方式は、対物レンズ２を動かしても光学系の性能が
不変であるという長所を持っている反面、対物レンズ２
とコリメータレンズ３と２つのレンズを必要とするため
光？系が高価になるという問題がある。

このことから光学系のコストダウンのため、第８図、第
９ｒ２に示すようにコリメータレンズを用いず、光源４
からの光を対物レンズ２で直接に情報記録面１に集光す
る方式が精力的に研究されつつある。

第８図に示すものは、７オーカシングは対物しンズ２の
みの移動で行うが、移動によって対物レンズ２の開口数
、性能が変化するため、あまり結像倍率を大きくするこ
とが出来ず、基準結像倍率は−１７４０〜−１／８程度
であった。

近年コンパクト・ディスク再生用光学系については、 （１）光学系のコンパクト化が要求されること。

（２）コンパクト・ディスクの品質向上によりフォーカ
シング可能範囲が狭くてら実用上問題がなくなって米た
。

などの理由により、上記光学系を見直した結果第８図に
示す光学系を基準結像倍率−１／４程度で使用すること
が可能であることが明らかとなって来た。

一方、第９図に示すものは、光源４と対物レンズ２を含
む光学系全体のユニット５を動かして７オーカシングを
行うものであり、７オーカシングのための開口数の変化
や性能劣化がないが、ユニット５をできるだけｆｌ量に
するために、必要な作動距離を確保しつつ光源４と情報
記録面１との距離を小さくすることが重要となる・、　
ｆｌ　タ／）　結（２倍率は−１７６〜−１７２と、第
８図番こ示す光学系と比較して大きくとる必要がある。

第７図の光学系の対物レンズとしてイ史用されている対
物レンズの代表的なものとしては、特開昭５５−４０４
８号公報、特開昭５８−８７５２１号公報、特開昭５９
−１７４８１０号公報に記載されている２群３枚構成の
ものがある。

また・これらの目的で考案された対物レンズ１土非常に
多種類にわたる。

一方、第８図ないし第９図の光学系の対物レンズとして
使用するために考案された対物レンズとしては、特開昭
５９−８６０１８号公報に記載のものがある。

これは、結像倍率−１／４でＮＡ３．４５の一仕様で３
群４枚構成となっているが、３群構成であり、鏡枠構造
が複雑となり、非常に作りづらいレンズであるといえる
。

また８八が０．４５であるためコンパクトディスクの再
生用対物レンズには使用可能であるが、ビデオディスク
の再生用対物レンズのように開口数が０．５〜０．５３
程度必要なものには性能が不十分である。

さらにＤＲＡＭ用対物レンズや光ディスクの記録用対物
レンズは光源光のエネルギーを有効に活用するため、第
７図の光学系においては開口数０．２５ないし０．３の
フリメーターを使用し、フリメータレンズと対物レンズ
をあわせた光学系の結像倍率を一１／２程度にする必要
がある。すなわち、ＤＲＡＭや光ディスクの記録用光？
Ｍでコリメータレンズを省略するためには、結像倍率−
１７２でＮＡ０．５と非常に大口径な対物レンズを必要
とすることになり、レンズのｖｔ構成枚数さらに多くし
なければならな−１。

近依レンズの屈折面を非球面化することで、球面レンズ
に固有の球面収差を補正することで、レンズの構成枚数
を減らしコス）ダウンを達成しようとする試みがなされ
ている。

これらのうち２枚ｖＩ、ｔ、のちのは、￥ｆ開昭５５−
４５０８４号公報、特開昭５８−２１９５１１号公報、
特開昭５９−７９１７号公報、特開昭５９−９ｊ３１９
号公報、特開昭５９−４８７２４号公報、特開昭５９−
４９５１２号公報、ｖｆ開昭５９−４９５１３号公報に
記載のものがある。

これらのレンズは第７図の光学系の対物レンズとして使
用するために考案されたレンズであり、光源と情報記録
面との距離が小さい場合に用いることはできない。

先に、球面レンズについて述べた事実から、これらの対
物レンズの光源側に正の屈折力を有するレンズを追加す
れば結像倍率が−１７４でＮＡ３．４５程度のレンズを
構成することは容易であることは明らかである。

しかし、この場合にはレンズが３群構成となり前述のよ
うな問題点があり、２群構成のままで光源と情報記録面
との距離が小さい場合に最適に使用でさる明るい光ディ
スク用対物レンズが望まれていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前述の状況から光源と情報記録面との距離
が短い場合に最適に用いられる明るい２枚纏成の光デイ
スク用対物レンズを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、対物レンズの構成を光源側より順に、正の
屈折力を有し、光源側および像側の両方の面が非球面で
あるＭＳルンズと正の屈折力を有する第２レンズより構
成され、下記の条件「 ０．１　＜　−＜　０．９　　　（１）Ｉ 但し　「：全系の合成焦点距離 ｆ、：　第１レンズの焦点距離 を満足することを特徴とする大口径の光情報記録媒体の
記録再生用対物レンズを提供するものである。

〔作用〕

像側の開口数および焦点距離が一定の場合には、光源と
情報記録面との距離が短くなるほどレンズの有効径が大
きくなり、収差補正が困難になる。

元ディスク用対物レンズでは、球面収差および正？ＪＩ
Ａ条件を良好に補正する必要があるが、上述のような大
口径の対物レンズの場合には、１面の非球面だけでは収
差補正が不十分となる。

そこで、２枚構成レンズの屈折面４面のうち２面を非球
面化するが、２枚のうち１枚のレンズは球面レンズとす
ることが可能であればレンズのコストアップはほとんど
ない、この発明では光源側の第１レンズの両面を非球面
化することで球面収差お上り正弦条件の補正を行ってい
る。

条件（１）はこの第１レンズの屈折力配分を決める条件
でレンズの非球面化によって効果的に収差を補正できる
範囲を示す、　　 −上限を超えて第１レンズのパワーが大きくなると第１
レンズはその焦点距離にくらべて者しく大口径のレンズ
となり、球面収差、正弦条件の凹凸が大きくなり、球面
収差の最大値を小さくおさえても波面収差は大きな値と
なる。

下限を超えて第１レンズのパワーが小さくなると逆に第
２レンズで発生するコマ収差の補正が困難となり、結果
として正弦条件がアンダーになる。

具体的な結像倍率鎮を与えてこの発明を実施すルＲＩこ
け次の条件を満足することで正弦条件は非常に良好なも
のとなる。

条件（１）′は１ｍｌが太き（なるほど第１レンズの屈
折力が大きくなることを示している。

さらにこの発明のレンズはｒｌを第１レンズの光源側の
面の頂点曲率半径、ｎ、を第１レンズの屈折率として を満足することが望ましい。

条件（２）は非球面レンズである第１レンズの光源側の
面の頂点曲率半径に関するもので、この発明では第１レ
ンズがその鎖点距離と比較して大口径であるため、特に
補正の困難なコマ収差の発生が少ない形状とする必要が
ある。

上限を超えて犬となる正弦条件がオーバーとなり逆に下
限を超えると正弦条件がアンダーとなり・いずれら必要
な像高内での収差が劣化する。

またこの発明ではｄｌを第１レンズの軸上厚として次の
条件を満足することが望ましい。

ｄ、　　＞　０，４ｆ　　　（３） 従来の光学系では、作動距離を長（とるためレンズ全長
を０．４ｆ　−０，９ｆ程度としていたので、必然的に
第１レンズの軸上厚としては０．２ｒ〜０．４ｆ程度の
値となっていた。

光源と光ディスクの情報記録面の距離が短い場合には、
第１レンズへの入射光が発散光であることから平行光入
射の場合と比較して、１ルンズの軸上厚を条件（３）の
ように従来のレンズより厚く設定しても大巾な作動距離
の減少をとも、なわない。

逆に第１レンズがその焦点距離と比較して大口径である
ため、条件（３）の下限を超えると、レンズの４厚が小
さくなり、特に非球面レンズである第１レンズをプラス
チックの射出成形等で製造することはほとんど不可能と
なる。

さらに球面レンズであるｆｆ１２レンズで発生する球面
収差、コマ収差を小さくすることで、第１レンズの非球
面量を小さくし、加工しやすいものとすることができる
。このためにはｒ、を第２レンズの光源側の面の曲率半
径、Ｃ２を第２レンズの屈折率として大の条件（４）を
満足するとよい。

０．２　＜　−＜　ｏ、９　　　（４）上限を超えて大
となると、非点収差の補正にはａ合がよいが正弦条件が
オーバーとなり、また逆に下限を超えて小となると正弦
条件がアンダーとなる。これを第１レンズの非球面で無
理に補正しても正弦条件の凹凸が大きくなり、軸外性能
が悪化し、両年を大きくとることが不可能になる。

また先に述べたようにＰＩＳルンズの非球面量が大きく
なり高精度で加工することが困難となる。

〔実施例〕

以下この発明の対物レンズの実施例を示す。

表中の記号は、 ｒｉ：光源側から第ｉ番目のレンズ面の頂点曲率半径 ｄｉ：光源側から第ｉ番目のレンズ面間隔ｎｉ二光源側
から第ｉ番目のレンズ材料の屈折率 シミ：光源側から第ｉ番目のレンズ材料のｄ＠に対する
アツベ数 また、非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ
紬とした直交座標系において、頂点曲率をＣ１円錐定数
をＫ、非球面係数をＡｉ、Ｐｉを非球面のべき数（Ｐ　
ｉ　＞　２．０）とするときで表わされる。

なお、表中にはカバーガラスＧの値も示してあ実施例１ ｒ＝Ｌ　　　ＮＡｏ、５３　　ｍ＝−１／４非球面係数
・べき数 第１面 第２面 −＝０．５９２６ ｆ。

ニー−＝　２，３１９ ｎ、−に ＝　０．４６４５ ｆ。

実施例２ ｒ＝　Ｉ　　　ＨＡ　Ｏ，５３ｍ＝　　１／４ｒｉ　　
　　　ｄｉ　　　　　ｎｉ　　　　ｖ　ｉｌ　　　１．
１３８１７　０，６５７９　１．４８５９５　５５．０
２　−２．４２９９３　０．０５２６ ３　　０．９１３９８　０，４２１１　１，７０２１４
　２９．５４　　１．８１２０１　０．５３２３ 非球面係数・べき数 第１面 Ｋ　＝　−１，９９８６００＋　００ Ａ１＝　　８，２６４Ｓ４Ｄ−０２Ｐ１＝　　４．００
００八２＝−４，８７８１００−０２Ｐ２＝　　　６．
００００＾３＝−７，９２８６５Ｄ−０３Ｐ３＝　　８
．００００＾４＝−５，１８９３００−０２Ｐ４＝１０
．００００第２面 に　＝　−２，１４８０６０＋００ ＾１＝　　２．５３１５６０−０２　　Ｐ１＝　　４．
００００＾２＝−４，０６５４３０−０２Ｐ２＝　　６
，００００＾３＝−４，４０８１２Ｄ−０２Ｐ３＝　　
８．００００−　＝　２，３４２ ｎ、−１ −＝　０．４１５３ 実施例３ ｆ＝Ｉ　　　ＮＡ３．５３　　酪＝　−１７４ｒｉ　　
　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　ｙ　ｉｌ　　　１．２
１２７０　０．４４７４　１．７０２１４　２９．５２
　−８．２８２４４　０．０５２６ ３　　１．０２６４２　０．４２１１　　！、５１０７
２　６４．１４　　４．７６４０３　０．５６５６ 第１面 Ｋ　　＝　−２，３１７５７Ｄ＋００ 八１＝　　　８．８８７２９０−０２　　　　Ｐ１＝　
　　４．００００＾２＝−３，５５６７７０−０２Ｐ２
＝　　６，００００＾３＝’１．１０１９８Ｄ−０２Ｐ
３＝　　８，００００＾４＝−５，１８９３００−０２
Ｐ４＝１０．００００第２面 に＝　−２，１７２３１０＋　００ ＾３＝−５，６０７８６０−０２Ｐ３＝　　８．０００
０−　＝　　１．７２７１ ０、−１ −　−０．４１５９ 「２ 実施例４ ｆ”Ｉ　　　　ＨＡ　　Ｏ０５ｍ＝−１／２ｒｉ　　　
　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　ｊ／　ｉｌ　　　１．１
００９２　０，８３３３　１，４８５９５　５５．０２
　−１．３２８３９　０．０３３３ ３　　１．０７２３６　０，５０００　１，５１０７２
　６４．１非球面係数・べき数 第１面 ＾４＝−５．１８９３００−０２　　Ｐ４＝１０．００
００＄２面 八３＝−５，６７３３４Ｄ−０２Ｐ３＝　　　８．００
００二ニー＝　２．２６５５ ｎ、−１ 」上　＝　０．３５８０ 実施例５ ｆ＝Ｉ　　　Ｎへ〇、５３　　　ｍ＝　　１７８ｒｉ　
　　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　Ｗ　ｉｌ　　　１．
７４１９０　０，６５７９　１．７０２１４　２９，５
２　１１．１６５２８　０．０５２６ ３　　０．７９８１６　０．５７８９　１，６８８２１
　５５．５４　　５．１２１０５　０．３８２８ 非球面係数・べき数 第１面 Ｋ　＝　−３，７８５８７Ｄ＋　００ ＾１＝　　８．０９５５７０−０２　　Ｐｔ＝　　４，
００００＾２＝　　１．０７７４００−０２　　Ｐ２＝
　　６．００００＾３＝　　６，９８５８７Ｄ−０２Ｐ
３＝　　８，００００八４＝−５，１３９３００−０２
Ｐ４＝１０．００００第２面 Ｋ　＝　−１，２０４８９Ｄ＋　００ ＾１＝　　７．１２０５７０−０２　　Ｐ１＝　　４，
００００＾２＝　　１．０７３３９Ｄ−０１Ｐ２＝　　
８．００００八３＝　　　　１．２７５２５０−０１　
　　　Ｐ３＝　　　８．００００〔発明の効果〕 第２図ないし第６図は実施例１な−１し５の諸収差図で
ある。これらの図をみれば明らかなとおり、光デイスク
用対物レンズとしては十分な収差補正がされている。

実施例１ないし４は結像倍率を一１７４倍として収差補
正を行ったものであるが、これらの実施例は、第８図、
第９図ｉ二示す双方の光デイスク光学系の対物レンズと
して使用が可能であり、またべ八が０．５３と公知の対
物レンズ÷と比較して明るν１ことから、ビデオディス
クの再生用光学系；こち適用が可能である。

実施例４は、結像倍率を一１７２倍と１．たちので像側
のＮ＾が０．５、光源側のＨＡが０．２５とＤＲＡ１４
や光ディスクの記録用対物レンズとして最適である。ま
た物像園距離が非常に短く、光学系をコンノくクト１こ
することが可能であるため、今後要求されるであろう仕
様にも十分対応できる。

さらにレンズの構成材料には収差補正上の制限がないた
め、プラスチックの射出成形技術等により更にコストダ
ウンが可能になる。

光デイスク用光学系においては、対物レンズの光源側に
偏光ビームスプリフタ等の光学素子を配置することが多
いが、上記実施例の若干の設計変更によって対応が可能
である。

また−＝０のときも、（１）′の条件に従えば、この発
明は有効で、第７図に示す光学系の対物レンズとして使
用することがでさる明るいレンズを設計することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の対物レンズのカバーがラスを含む断
面図。 第２図、第３図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ第
１ないし第５実施例に対する諸収差図。 第７図は従来の光デイスク光学系の配置図。 第８図、第９図はこの発明の対物レンズを用いる光学系
の光学配ａ図。 ｌ二光ディスク（光情報記録面） ２二Ｎ物レンズ ３：コリメータレンズ　　４：光源 ５：光源ユニット 出願人　小西六写真工業株式会社 球面、４１：１　　　　Ｌ５Ｌ粂４↑　　　リ五杖１第
２図 工さげ６６月スミ　　　　　　ｉ５人Ａ　イ千　　　　
　　１７メ１１月又う１゜第３図 １ＫｆｓｘｌＬ　　　　　　五に永う牛　　　　　　　
叶（、方丈先竿４図 丁表面収Ｌ　　　　　　　　玉５良お牛　　　　　　　
　−１と、？ＪＩ又１第１第７ ゴ　　　第９　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源側より順に、正の屈折力を有し、光源側および像側
   の両方の面が非球面である第１レンズと正の屈折力を有
   する第２レンズより構成され、下記の条件 ０．１＜ｆ／ｆ＿１＜０．９（１） 但しｆ：全系の合成焦点距離 ｆ＿１：第１レンズの焦点距離 を満足することを特徴とする大口径の光情報記録媒体の
   記録再生用対物レンズ。