JPS61177407A - 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等の光情報記録
媒体の情報記録面に集光するのに適した２枚のレンズ構
成から成る記録再生用対物レンズに関する。

〔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、近年最も一般的なものは、第８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、対物レンズ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、光ディスク等の面振れに
対しでは対物レンズ２を光軸方向に動かすことによって
７オ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、８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
光学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９図、第
１Ｏ図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。

＃４９図に示すものは、７オーカシングは対物レンズ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〜−１７８程
度であった。

近年コンパクト・ディスク再生用光学系においては、　
　゛ （１）光学系のフ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って、７オ
ーカシングの可能範囲が狭くても実用上問題がなくなっ
てきた。

などの理由によって上記光学系を見直した結果、第９図
に示す光学系を基準結像倍率−１７４程度で使用するこ
とが可能であることが明らかになってきた。

一方、第１０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をできるだけ軽量に
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。この
ため結像倍率は−１７６〜−１７２と、第９図に示す光
学系と比較して大きくとる必要がある。

第９図ないし第１０図の光学系の対物レンズとして使用
するのに最適なレンズとしては特開昭５９−８６０１８
号公報に記載のものがある。しかし上記の公知例は４枚
構成と高価なものであった。

また近年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、コスト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枚構成のものとしては、特開昭５５−４
５０８４号公報、特開昭５８−２１９５１１号公報、特
開昭５９−７９１７号公報、特開昭５９−９６１９号公
報、特開昭５９−４８７２４号公報、特開昭５９−４９
５１２号公報、特開昭５９−４９５１３号公報に記載の
ものがある。しかし、これらのレンズは第８図の光学系
の対物レンズとして使用するのに考案されたレンズであ
る。

よって光源と情報記録面との距離が小さい場合に用いる
ことは困難であり、第９図ないし第１０図の光学系に使
用することが可能な性能のよい対物レンズを開発するこ
とが要請されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、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２枚構成と従来より少ない構成枚数で、
また最小限の非球面を使用した光デイスク用対物レンズ
を提供しようとするものである。

〔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、光
源側に凸面を向け、正の屈折力を有する＠ルンズと、光
源側に凸面を向け正の屈折力を有する＄２レンズより構
成され、第２レンズの光源側とは反対側の面は非球面で
あり、下記の条件（１）　　　０．４＃　　＜１　＜　
０．０７．＃（２）　　　０．３２　　＜−□＜０．５
２ｆ 但し　ｒ：全系の合成焦魚距離 ｒ２：第１レンズの光源側とは反対側の面の曲率半径 ｒ、：第２レンズの光源側の面の曲率半径ｎ２：第２レ
ンズの屈折率 を満足することを特徴とする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〕

この発明の対物レンズにおいては、２枚の単レンズだけ
で開口数の大きい発散光を収れん光に変える必要がある
。

第１レンズは発散光を収れん光に変換する作用を持つ球
面レンズであるが、このとき発生する負の球面収差を出
来るだけ小さくしなければならなり１゜ 条件（１）は、このための条件で、上限を超えて第１レ
ンズの光源と反対側の面が凹できつくなると、必要な屈
折力を保つため第１レンズの光源側の面が凸にきつくな
る。

このため軸上物点に対する最外側光線の入射角が第エレ
ンズの各面において大きくなり負の高次収差が大きく発
生する。逆に第１レンズの光源側と反対側の面が凸でき
つくなると、この面での屈折角が大となり、同様に負の
高次収差が大きく発生する。これを第２レンズの光源と
は反対側の非球面で補正するには、非球面の変形量が着
しく大きくなり、非球面を精度良く加工・製造すること
が困難となる。

また、第１レンズの屈折力を弱めれば、条件（１）の範
囲をはずれていても発生する負の球面収差は小さくな志
が、第２レンズの屈折力の負担が大きくなり、第２レン
ズの光源側の面だけを非球面化するだけでは正弦条件の
補正ができない。条件（２）は非球面である第２レンズ
の光源側の面の頂点曲率半径ｒ、に関するものである。

この発明では、非球面が１面しか使用できないため、正
弦条件を良好に保つには、第２レンズをバーとなり下限
を超えるとアンダーになる。

さらにこの発明においては、第１レンズの焦点距離ｆ１
が下記の範囲内であることが望ましい。

１．５ｆ　　　＜　　　ｆ、　　　＞　　　　３ｆ　　
　　　　　　　　　　（３）上限を超えて第１レンズの
焦点距離が長くなると、第２レンズの光源側の面を非球
面化するだけでは正弦条件が補正できない。

下限を超えて第１レンズの焦点距離が短くなると第２レ
ンズの光源側とは反対側の面における光線高が小さくな
るので、非球面の変形量が大きくなり、また正弦条件が
開口数の大きいところでアンダーとなる。これを無理に
補正すると、中間輪帯で球面収差がアンダーとなってし
まう。

〔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１番目のレンズ面の頂点曲率半径 ｄｉ：光源側から第１番目のレンズ面ＦＷＪＷＩｎｉ：
光源側から第１番目のレンズ材料の屈折率 シミ：光源側から第１番目のレンズ社料のｄ線に対する
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
軸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、表中にはカバープラスＧの値も示しである。

実施例１ ｒ＝Ｉ　　　Ｎへ〇、４５　　ｍ＝　−１／４ｒｉ　　
　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　Ｖ　ｉｌ　　　　　１
．６６３０４　　　０．４５００　　　１．９１１８０
　　　２７．９２−１５３．２３８９８　０．１９４０
３　　０．６１２３３　０．３６００　１．４８５９５
　５５．０非球面係数・べき数 第４面 に＝６．５０３）ＯＤ−０３ １／ｒｚ　＝　−０，０００２ ｆ、　　＝　１．８０６８ 桔〒ド〕へ白 実施例２ ｒ＝　Ｉ　　　ＮＡ　００４５　　ｍ＝　−１７４ｒｉ
　　　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　ｖ　ｉｌ　　　１
．５２５７５　０．４５００　１．７０２１４　２９．
５２−１０．２１５４０　０．１９４０ ３　　０．６０１９７　０．３６００　１，４８５９５
　５５．０４　　１．６３８０９　０．５３４１ 非球面係数・べき数 第４面 に＝　　１．６８２７２０−０２ ＾１＝　　６．６１０７９０−０１　　Ｐ１＝　　４．
０ＯＯＱ＾２＝　　８．１７１７４Ｄ−０２Ｐ２＝　　
６．００００＾３＝　　９，７２６８６Ｄ−０１Ｐ３＝
　　８，００００＾４＝　　３．２４１８５０−０１　
　Ｐ４＝　１０，００００１／ｒ２＝　　０．０９７９ ｆ、　　＝１．９２１０ 実施例３ ｆ＝Ｉ　　　Ｎへ〇、４５　　ｍ＝　−１７４ｒｉ　　
　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　！’　ｉｌ　　　１．
３７４５３　０，４０００　１，５１０７２　６４．１
２　−４．７７０７４　０．１９４０ ３　　０．５９７５８　０，４０００　１，４８５９５
　５５．０４　　１．９３４６６　０．５４２３ 非球面係数・べき数 第４面 に＝　　３．０００９６０−０２ ＾１＝　　８，４９６１５Ｄ−０１Ｐ１＝　　４，００
００＾２＝　　１．４８０９１０−０１　　Ｐ２＝　　
６，００００＾３＝　　９．９３６６４０−０１　　Ｐ
３＝　　８，００００＾４＝　　３．２８７４５０−０
１　　Ｐ４＝　１０．００００１／ｒｚ　＝−０，２０
９６ 実施例４ ｆ＝Ｉ　　　ＮＡ０．４５　　　ｔｓ＝　−１／４４　
　１．２３３７１　０．５１１９ ｃ［：　　　０，３３３３　　”、５５０００　３０．
０非球面係数・べき数 第４面 Ｋ　＝−２，８９９０６０−０２ ＾３＝　　９．９２０１２０−０１　　Ｐ３＝　　８．
００００Ａ４＝　　３，２８２３４Ｄ−０１Ｐ４＝　１
０．００００１／ｒ２＝−０，０３２６ −＝　０．４１２６ ２ｆ ｆ、　　＝２．０１７０ 実施例５ ｆ＝Ｉ　　　ＮＡｏ、４５　　　ｔａ＝　　１／４ｒｉ
　　　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　ｊ／　ｉｌ　　　
１．７５３５５　０．４０００　１．７０２１４　２９
．５２−２７．３０１２０　０．１９４０ ３　　０．５５９９８　０，４５００　１．４８５９５
　５５．０４　　１．６８０１１　０．３８８９ 非球面係数・べき数 第４面 に＝　　５，８８３７３Ｄ−０２ ＾１＝　　９．５３５７４Ｄ−０１Ｐ１＝　　４，００
００＾２＝　　９．９３７７９Ｄ−０２Ｐ２＝　　６，
００００＾３＝　　９．７２５７７Ｄ−０１Ｐ３＝　　
８，００００＾４＝　　３．２４００６０−０１　　Ｐ
４＝　１０．００００１７ｒ２　＝　　０．０３６６ ｆ、　　＝２．３６０１ 実施例６ ｆ＝　Ｉ　　　ＳＡ　０．４５　　　ｍ＝　−１７８ｒ
ｉ　　　　　ｄｉ　　　　ｎｉ　　　　Ｗ　ｉｌ　　　
１．４０９７３　０．４５００　１．７６２０４　４９
．６２　２０．０００００　０．１９４０ ３　　０．５７Ｇ９２　０，４０００　１．５８２５２
　　Ｂ１．０４　　０．８９０４９　０．３４８２ 非球面係数・べき数 第４面 Ｋ　＝　　３．５２４１５０−０１ ＾１＝　　６．５８５１００−０１　　Ｐ１＝　　４．
００００＾２＝　　５，２１８４５Ｄ−０１Ｐ２＝　　
６．００００＾３＝　　１．０３１６４０＋　００　　
Ｐ３＝　　８，００００＾４＝　　３．３１２２９０−
０１　　Ｐ４＝　１０，００００１／ｒｚ　＝　Ｏ，′
０５００ 〔発明の効果〕 第２図ないし第７図は実施例・１ないし実施例６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十分な収差補正がなされてい
る。

実施例１ないし５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９図、第
１０図に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、このようなレンズが第１図に示す
断面図のような２枚構成のレンズで、しかも最小限の非
球面面数で実現できたことは、光デイスク光学系のコス
トダウンに大きく寄与するといえる。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一層のコストダウンが可能にな
る。

なお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。

【図面の簡単な説明】

ｔＪＩＪ１図はこの発明の対物レンズのカバーガラスを
含む断面図。 第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第７図はそ
れぞれ第１ないし第６実施例の諸収差図。 ｗ＆８図は従来の光デイスク光学系の配置図。 第９図、第１０図はこの発明の対物レンズを用いる光学
系の光学配置図。 に光ディスク（光情報記録媒体） ２：対物レンズ 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 ｉｊ＜ｆＤ勾又Ｌ　　　　　　　正５龜ＪＩｋ升　　　
　　　　神潰」え基第２図 第３図 第４図 第５図 ｒ＊ｍＪ４又籠　　　　　　正５ム条件　　　　　　！
Ｆｔη又差−第６図 球面収五　　　正＃免停　　卵ゑ収見 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源側より順に、光源側に凸面を向け、正の屈折力を有
   する第１レンズと、光源側に凸面を向け正の屈折力を有
   する第２レンズより構成され、第２レンズの光源側とは
   反対側の面は非球面であり、下記の条件 （１）−０．４／ｆ＜１／ｒ＿２＜０．０７／ｆ（２）
   ０．３２＜ｒ＿３／ｎ＿２ｆ＜０．５但しｆ：全系の合
   成焦点距離 ｒ＿２：第１レンズの光源側とは反対側の面の曲率半径 ｒ＿３：第２レンズの光源側の面の曲率半径ｎ＿２：第
   ２レンズの屈折率 を満足することを特徴とする光情報記録媒体の記録再生
   用対物レンズ。