JP2001159731A - Coupling lens, optical pickup device and semiconductor laser collimating device - Google Patents
Coupling lens, optical pickup device and semiconductor laser collimating deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ用
のカップリングレンズ、光ピックアップ装置及び半導体
レーザコリメート装置に関し、詳しくは、光磁気ディス
ク、光ディスクなどの情報記録媒体について記録または
再生を行う光学記録再生装置の光ピックアップに用いら
れ、光源からの発散光を発散角を変換して対物レンズに
導くカップリングレンズ、そのカップリングレンズを用
いた光ピックアップ装置及び半導体レーザコリメート装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coupling lens for an optical pickup, an optical pickup device, and a semiconductor laser collimator, and more particularly, to optical recording for recording or reproducing information on or from an information recording medium such as a magneto-optical disk or an optical disk. The present invention relates to a coupling lens that is used in an optical pickup of a reproducing apparatus and guides a divergent light from a light source to an objective lens by converting a divergence angle to an objective lens, an optical pickup device using the coupling lens, and a semiconductor laser collimating device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】情報記録媒体について記録または再生を
行う光ピックアップ装置においてカップリングレンズが
対物レンズに前置されるが、このカップリングレンズは
光源である半導体レーザからの発散光をその発散角を変
換して対物レンズに導く。カップリングレンズにはＮＡ
が０．１ないし０．２程度の単玉の無収差レンズが用い
られ、半導体レーザからの発散光を平行光にコリメート
するものが一般的である。2. Description of the Related Art In an optical pickup device for recording or reproducing information on or from an information recording medium, a coupling lens is provided in front of an objective lens. This coupling lens changes the divergence angle of divergent light from a semiconductor laser as a light source. Convert and guide to objective lens. NA for coupling lens
In general, a single lens having no aberration of about 0.1 to 0.2 is used, and the divergent light from the semiconductor laser is collimated into parallel light.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述のカップリングレ
ンズをプラスチック材料で作れば、安価に製造できる
が、プラスチック材料のレンズは、温度変動によって焦
点距離に変化を生じる。したがって、カップリングレン
ズを射出した光束の発散角が温度変動に伴って変化して
しまう。この結果、対物レンズに対する物***置が変化
し、球面収差が劣化するという問題があった。If the above-mentioned coupling lens is made of a plastic material, it can be manufactured at low cost. However, a lens made of a plastic material changes its focal length due to temperature fluctuation. Therefore, the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens changes with temperature fluctuation. As a result, there is a problem that an object position with respect to the objective lens changes, and spherical aberration deteriorates.
【０００４】本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、
プラスチック材料からなり、射出した光束の発散角が温
度変動によってほとんど変化せず、射出した光束は平行
光に限らず、収束光あるいは発散光の場合でも温度変動
によって収束の度合いあるいは発散の度合いがほとんど
変化しないカップリングレンズを提供することを目的と
する。[0004] In view of the problems of the prior art, the present invention has
Made of plastic material, the divergence angle of the emitted light beam hardly changes due to temperature fluctuation, and the emitted light beam is not limited to parallel light, and even in the case of convergent light or divergent light, the degree of convergence or divergence due to temperature fluctuation is almost the same. It is an object to provide a coupling lens that does not change.
【０００５】また、カップリングレンズを射出した光束
の発散角が温度変動によってほとんど変化せず、対物レ
ンズの球面収差が劣化しない光ピックアップ装置、及び
温度変動によって平行光束の平行が変化しない半導体レ
ーザコリメート装置を提供することを目的とする。Also, an optical pickup device in which the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens hardly changes due to temperature fluctuation and the spherical aberration of the objective lens does not deteriorate, and a semiconductor laser collimator in which the parallel light beam does not change parallel due to temperature fluctuation. It is intended to provide a device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のカップリングレンズは、情報記録媒体につ
いて記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用
いられるカップリングレンズであって、プラスチック材
料からなり、第１面または第２面の少なくとも一方に輪
帯状に段差が形成された回折面を有し、次式（Ａ）を満
たすことを特徴とする。In order to achieve the above object, a coupling lens according to the present invention is a coupling lens used in an optical pickup device for recording and / or reproducing information on and from an information recording medium. A diffractive surface made of a material and having a step formed in an annular shape on at least one of the first surface and the second surface, wherein the following formula (A) is satisfied.
【０００７】 ｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．１５λ(ｍｍ) （Ａ） 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2α ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離(ｍｍ)（＝１／φ
Ｃ） λ：波長(ｍｍ) ｎ：カップリングレンズの屈折率 α：カップリングレンズの線膨張係数 φＤ：回折面のパワー（回折面を両面に設ける場合は回
折面のパワーの算術和をφＤとする） φＣ：カップリングレンズのパワー ｄｎ／ｄｔ：温度変動に対する屈折率変化の割合 ｄｎ／ｄλ：波長変化に対する屈折率変化の割合 ｄλ／ｄｔ：温度変動に対する、使用する光源の波長変
化の割合| C1 + (c2−c1) · φD / φC | / fc <0.15λ (mm) (A) where c1 = 1 / (n−1) · dn / dt + 1 / (n−1)・ Dn / dλ ・ dλ / dt-α c2 = 1 / λ ・ dλ / dt-2α fc: focal length (mm) of coupling lens (= 1 / φ
C) λ: Wavelength (mm) n: Refractive index of the coupling lens α: Coefficient of linear expansion of the coupling lens φD: Power of the diffractive surface (When the diffractive surfaces are provided on both surfaces, the arithmetic sum of the power of the diffractive surface is φD. ΦC: power of coupling lens dn / dt: ratio of change in refractive index to temperature change dn / dλ: ratio of change in refractive index to change in wavelength dλ / dt: ratio of change in wavelength of the light source used to change in temperature
【０００８】このカップリングレンズによれば、カップ
リングレンズから射出した光束の発散角が温度変動によ
ってほとんど変化しない。このため、射出した光束は平
行光に限らず、収束光あるいは発散光の場合でも温度変
動によって収束の度合いあるいは発散の度合いがほとん
ど変化しない。According to this coupling lens, the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens hardly changes due to temperature fluctuation. Therefore, the emitted light flux is not limited to the parallel light, and the degree of convergence or the degree of divergence hardly changes due to temperature fluctuation even in the case of convergent light or divergent light.
【０００９】また、ｄλ／ｄｔ＝２×１０-7としたと
き、上述の式（Ａ）を満たすことが好ましい。あるい
は、ｄλ／ｄｔ＝５×１０-8としたとき、上述の式
（Ａ）を満たすことが好ましい。Further, when dλ / dt = 2 × 10 −7 , it is preferable that the above formula (A) is satisfied. Alternatively, when dλ / dt = 5 × 10 −8 , it is preferable that the above formula (A) is satisfied.
【００１０】また、本発明の別のカップリングレンズ
は、情報記録媒体について記録及び／又は再生を行う光
ピックアップ装置に用いられるカップリングレンズであ
って、プラスチック材料からなり、第１面または第２面
の少なくとも一方に、温度変動に対する射出光束の発散
角または収束角の変化を抑制するための、輪帯状に段差
が形成された回折面を有し、次式を満たすことを特徴と
する。 −０．２≦ｍｃ≦０．２ （Ｂ） ２．０≦ｆｃ≦２５ （Ｃ） 但し、ｍｃ：カップリングレンズの倍率 ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離(ｍｍ)Another coupling lens according to the present invention is a coupling lens used for an optical pickup device for recording and / or reproducing information on and from an information recording medium, and is made of a plastic material and has a first surface or a second surface. At least one of the surfaces has a diffractive surface having a ring-shaped step for suppressing a change in a divergence angle or a convergence angle of an emitted light beam due to a temperature change, and satisfies the following expression. −0.2 ≦ mc ≦ 0.2 (B) 2.0 ≦ fc ≦ 25 (C) where mc: magnification of the coupling lens fc: focal length of the coupling lens (mm)
【００１１】このカップリングレンズによれば、カップ
リングレンズからの射出光束の発散角または収束角の温
度変動による変化を抑制し、また、ｍｃが式（Ｂ）の下
限以上であると、カップリングレンズの外径が大きくな
らず、上限以下であると、対物レンズの外径が大きくな
らず、光ピックアップ装置に適用した場合、その小型化
が可能となる。また、ｆｃが式（Ｃ）の下限以上である
と、強いパワーの回折面がさほど必要にならず、回折効
率の高い回折輪帯を製造することが容易となり、また上
限以下であると、光ピックアップ装置に適用した場合、
その小型化が可能となる。According to this coupling lens, a change in the divergence angle or the convergence angle of the luminous flux emitted from the coupling lens due to the temperature fluctuation is suppressed, and when mc is equal to or more than the lower limit of the equation (B), the coupling is suppressed. When the outer diameter of the lens does not increase and is equal to or less than the upper limit, the outer diameter of the objective lens does not increase, and when applied to an optical pickup device, the size can be reduced. On the other hand, if fc is equal to or more than the lower limit of the formula (C), a diffractive surface having a high power is not so required, and it becomes easy to manufacture a diffraction zone having high diffraction efficiency. When applied to a pickup device,
Its size can be reduced.
【００１２】また、前記回折面は、２次以上の次数の回
折光に対してブレーズ化されていること、即ち、上述の
式（Ａ）、または（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすように、か
つ２次以上の次数であって所定の次数である回折光の回
折効果が最大となるようにブレーズ化された回折面が形
成されていることが好ましい。The diffractive surface is blazed with respect to the diffracted light of the second or higher order, that is, so as to satisfy the above formula (A) or (B) and (C). Further, it is preferable that a blazed diffraction surface is formed so that the diffraction effect of the diffracted light having the second or higher order and the predetermined order is maximized.
【００１３】また、上述の各カップリングレンズを有す
るように光ピックアップ装置を構成することにより、カ
ップリングレンズを射出した光束の発散角が温度変動に
よってほとんど変化せず、温度変動に対して安定で精度
のよい記録または再生を行うことのできる装置を実現で
きる。Further, by configuring the optical pickup device to include the above-described coupling lenses, the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens hardly changes due to temperature fluctuation, and is stable against temperature fluctuation. An apparatus capable of performing accurate recording or reproduction can be realized.
【００１４】また、本発明の光ピックアップ装置は、光
源からの光束をカップリングレンズと対物レンズとを含
む光学系により情報記録媒体の情報記録面上に集光して
情報の記録または再生を行うように構成された光ピック
アップ装置であって、前記カップリングレンズがプラス
チック材料からなり、前記カップリングレンズの少なく
とも一方の面に、輪帯状に段差が形成された回折面を設
けるか、あるいは前記カップリングレンズの近傍に、輪
帯状に段差が形成された回折面を少なくとも一方の面に
有する光学素子を設け、上述の式（Ａ）を満たすことを
特徴とする。The optical pickup device of the present invention records or reproduces information by condensing a light beam from a light source on an information recording surface of an information recording medium by an optical system including a coupling lens and an objective lens. An optical pickup device configured as described above, wherein the coupling lens is made of a plastic material, and at least one surface of the coupling lens is provided with a diffraction surface having a ring-shaped step, or In the vicinity of the ring lens, an optical element having at least one diffraction surface having a ring-shaped step is provided, and the above-described formula (A) is satisfied.
【００１５】この光ピックアップ装置によれば、カップ
リングレンズを射出した光束の発散角が温度変動によっ
てほとんど変化しないから、対物レンズの球面収差が劣
化しない。これにより、温度変動に対して安定で精度の
よい記録または再生を行うことのできる装置を実現でき
る。According to this optical pickup device, since the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens hardly changes due to temperature fluctuation, the spherical aberration of the objective lens does not deteriorate. As a result, it is possible to realize an apparatus capable of performing stable and accurate recording or reproduction with respect to temperature fluctuation.
【００１６】また、上述の光ピックアップ装置において
次式を満たすことが好ましい。 (ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)・│ｃ１＋（ｃ２
−ｃ１）・φＤ／φＣｌ＜０．０１９λ また、(ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)・│ｃ１＋
（ｃ２−ｃ１）・φＤ／φＣｌ＜０．０１０λ を満たすことが更に好ましい。 但し、ＮＡｏ：対物レンズの像側開口数 ｍｏ：対物レンズの横倍率 ｆｏ：対物レンズの焦点距離It is preferable that the above-mentioned optical pickup device satisfies the following expression. (NAo ・ (1-mo)) 4・ (fo 2 / fc) ・ │c1 + (c2
−c1) · φD / φCl <0.019λ Also, (NAo · (1-mo)) 4 · (fo 2 / fc) · | c1 +
(C2-c1) · φD / φCl <0.010λ is more preferably satisfied. Where NAo: numerical aperture on the image side of the objective lens mo: lateral magnification of the objective lens fo: focal length of the objective lens
【００１７】また、上述の光源の波長λは、λ＜０．０
００６８ｍｍを満たすことが望ましく、λ＜０．０００
４５ｍｍを満たすことがより望ましい。The wavelength λ of the light source is λ <0.0
0068 mm, preferably λ <0.000
It is more desirable to satisfy 45 mm.
【００１８】また、本発明の別の光ピックアップ装置
は、光源からの光束をカップリングレンズと対物レンズ
とを含む光学系により情報記録媒体の情報記録面上に集
光して情報の記録または再生を行うように構成された光
ピックアップ装置であって、前記カップリングレンズが
プラスチック材料からなり、温度変動に対する前記カッ
プリングレンズの射出光束の発散角または収束角の変化
を抑制するために、前記カップリングレンズの少なくと
も一方の面に、輪帯状に段差が形成された回折面を設け
るか、あるいは前記カップリングレンズの近傍に、輪帯
状に段差が形成された回折面を少なくとも一方の面に有
する光学素子を設け、上述の式（Ｂ），（Ｃ）を満たす
ことを特徴とする。According to another optical pickup device of the present invention, a light beam from a light source is condensed on an information recording surface of an information recording medium by an optical system including a coupling lens and an objective lens to record or reproduce information. Wherein the coupling lens is made of a plastic material, and the coupling lens is made of a plastic material to suppress a change in a divergence angle or a convergence angle of the light beam emitted from the coupling lens with respect to a temperature change. An optical element having a diffraction surface having an annular step formed on at least one surface of a ring lens, or having at least one surface having a diffraction surface having an annular step formed in the vicinity of the coupling lens. An element is provided, which satisfies the above equations (B) and (C).
【００１９】この光ピックアップ装置によれば、カップ
リングレンズからの射出光束の発散角または収束角の温
度変動による変化を抑制し、また、ｍｃが式（Ｂ）の下
限以上であると、カップリングレンズの外径が大きくな
らず、上限以下であると、対物レンズの外径が大きくな
らず、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。ま
た、ｆｃが式（Ｃ）の下限以上であると、強いパワーの
回折面がさほど必要にならず、回折効率の高い回折輪帯
を製造することが容易となり、また上限以下であると、
光ピックアップ装置の小型化が可能となる。According to this optical pickup device, the divergence angle or the convergence angle of the luminous flux emitted from the coupling lens is suppressed from changing due to the temperature fluctuation, and if mc is equal to or more than the lower limit of the formula (B), the coupling becomes smaller. When the outer diameter of the lens does not increase and is equal to or less than the upper limit, the outer diameter of the objective lens does not increase and the optical pickup device can be downsized. Further, when fc is equal to or more than the lower limit of the formula (C), a diffraction surface having a strong power is not so required, and it becomes easy to manufacture a diffraction zone having high diffraction efficiency.
The size of the optical pickup device can be reduced.
【００２０】また、本発明の半導体レーザコリメート装
置は、半導体レーザと、半導体レーザからの光束が入射
し、平行光が出射するカップリングレンズとを備える半
導体レーザコリメート装置であって、前記カップリング
レンズが、プラスチック材料からなり、第１面または第
２面の少なくとも一方に輪帯状に段差が形成された回折
面を有し、次式を満たすことを特徴とする。The semiconductor laser collimator according to the present invention is a semiconductor laser collimator comprising a semiconductor laser and a coupling lens into which a light beam from the semiconductor laser is incident and parallel light is emitted. Has a diffractive surface having a ring-shaped step formed on at least one of the first surface and the second surface, and satisfies the following expression.
【００２１】｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆ
ｃ＜０．１５λ(ｍｍ) 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2α ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）（＝１／
φＣ） λ：半導体レーザの波長（ｍｍ） ｎ：カップリングレンズの屈折率 α：カップリングレンズの線膨張係数 φＤ：回折面のパワー（回折面を両面に設ける場合は回
折面のパワーの算術和をφＤとする） φＣ：カップリングレンズのパワー ｄｎ／ｄｔ：温度変動に対する屈折率変化の割合 ｄｎ／ｄλ：波長変化に対する屈折率変化の割合 ｄλ／ｄｔ：温度変動に対する、使用する半導体レーザ
の波長変化の割合| C1 + (c2-c1) · φD / φC | / f
c <0.15λ (mm) where c1 = 1 / (n-1) · dn / dt + 1 / (n-1) · dn / dλ · dλ / dt-α c2 = 1 / λ · dλ / dt -2α fc: focal length of coupling lens (mm) (= 1 /
φC) λ: wavelength of the semiconductor laser (mm) n: refractive index of the coupling lens α: linear expansion coefficient of the coupling lens φD: power of the diffractive surface (the arithmetic sum of the power of the diffractive surface when the diffractive surface is provided on both surfaces) ΦC: power of coupling lens dn / dt: ratio of refractive index change to temperature change dn / dλ: ratio of refractive index change to wavelength change dλ / dt: wavelength of semiconductor laser to temperature change Rate of change
【００２２】この半導体レーザコリメート装置によれ
ば、カップリングレンズを射出した光束の発散角が温度
変動によってほとんど変化しないから、カップリングレ
ンズからの平行光束の平行状態が温度変動により変化し
ない。従って、半導体レーザからの光を温度変動が生じ
ても安定した平行光束として射出させることができる。According to this semiconductor laser collimator, since the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens hardly changes due to temperature fluctuation, the parallel state of the parallel light beam from the coupling lens does not change due to temperature fluctuation. Therefore, the light from the semiconductor laser can be emitted as a stable parallel light beam even when the temperature fluctuates.
【００２３】なお、本発明における光学系とは、例えば
ＣＤやＤＶＤについて記録又は再生可能とするようなカ
ップリングレンズ及び対物レンズを含む２以上の光学素
子の集合であって、情報記録媒体上への情報の記録及び
／又は情報記録媒体上の情報を再生可能とするための光
学系全体のみならず、その光学系の一部を意味するもの
であってもよい。ここで、カップリングレンズとは、光
源からの光束の発散角を変換して対物レンズに導くため
の光学素子であり、光源からの発散光を略平行光束とす
るいわゆるコリメートレンズを含むものである。一方、
対物レンズは、光ピックアップ装置に光情報記録媒体を
装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で
その光情報記録媒体に対向して配置されるレンズ群であ
って、光ピックアップ装置のアクチュエータによって少
なくとも光軸方向に作動可能に設けられた集光作用を有
するレンズ群を指すものである。また、本発明において
カップリングレンズの近傍に配置され得る光学素子と
は、上記対物レンズのレンズ群とは別体で、かつ上記カ
ップリングレンズの近傍（一体であってもよい）に設け
られ得る光学素子であり、例えば、屈折作用を殆ど持た
ないような光学素子を含むものである。この光学素子
は、勿論、本発明の回折面をカップリングレンズに設け
た場合には、必ずしも設ける必要がない。Note that the optical system in the present invention is a set of two or more optical elements including a coupling lens and an objective lens capable of recording or reproducing a CD or a DVD, for example, and is provided on an information recording medium. It may mean not only the entire optical system for recording the information and / or reproducing the information on the information recording medium but also a part of the optical system. Here, the coupling lens is an optical element for converting the divergence angle of the light beam from the light source and guiding it to the objective lens, and includes a so-called collimating lens that converts the divergent light from the light source into a substantially parallel light beam. on the other hand,
The objective lens is a lens group disposed at a position closest to the optical information recording medium and opposed to the optical information recording medium when the optical information recording medium is loaded in the optical pickup device, and includes an actuator of the optical pickup device. Indicates a lens group having a light-condensing function operably provided at least in the optical axis direction. In the present invention, the optical element that can be disposed near the coupling lens may be provided separately from the lens group of the objective lens and near (or may be integrated with) the coupling lens. It is an optical element and includes, for example, an optical element having almost no refractive action. This optical element need not necessarily be provided when the diffraction surface of the present invention is provided on the coupling lens.
【００２４】また、本発明における情報記録媒体には、
例えば、CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM等の各種
ＣＤ、DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW等の各種
ＤＶＤ、或いはＭＤ等のディスク状の情報記録媒体が挙
げられる。Further, the information recording medium of the present invention includes:
For example, various CDs such as CD, CD-R, CD-RW, CD-Video, CD-ROM, various DVDs such as DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, and MDs A disc-shaped information recording medium is exemplified.
【００２５】また、情報記録媒体に対する情報の記録ま
たは（及び／又は）再生とは、上記のような情報記録媒
体の情報記録面上に情報を記録すること、情報記録面上
に記録された情報を再生することをいう。本発明におけ
る光ピックアップ装置は、記録だけ或いは再生だけを行
うために用いられるものであってもよいし、記録および
再生の両方を行うために用いられるものであってもよ
い。また、或る情報記録媒体に対しては記録を行い、別
の情報記録媒体に対しては再生を行うために用いられる
ものであってもよいし、或る情報記録媒体に対しては記
録または再生を行い、別の情報記録媒体に対しては記録
及び再生を行うために用いられるものであってもよい。
なお、ここでいう再生とは、単に情報を読み取ることを
含むものである。従って、本発明のカップリングレンズ
あるいは半導体コリメート装置が適用される光ピックア
ップ装置も、上述のような光ピックアップ装置を含むも
のである。Recording and / or reproduction of information on an information recording medium means recording information on the information recording surface of the information recording medium as described above, and information recorded on the information recording surface. To play. The optical pickup device in the present invention may be used for performing only recording or reproduction, or may be used for performing both recording and reproduction. Further, it may be used for recording on one information recording medium and reproducing on another information recording medium, or may be used for recording or reproducing on a certain information recording medium. It may be used for reproducing and for recording and reproducing on another information recording medium.
Note that reproduction here includes simply reading information. Therefore, the optical pickup device to which the coupling lens or the semiconductor collimating device of the present invention is applied also includes the above-described optical pickup device.
【００２６】また、カップリングレンズのプラスチック
材料としては、アクリル系、ポリオレフィン系、ポリカ
ーボネイト系、スチレン系等を使用できるが、これらに
限定されない。As the plastic material of the coupling lens, acrylic, polyolefin, polycarbonate, styrene or the like can be used, but is not limited thereto.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
光ピックアップ装置について図面を参照して説明する。
図１は光ピックアップ装置の概略的構成を示す図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical pickup device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup device.
【００２８】図１に示すように、光ピックアップ装置
は、光源である半導体レーザ１と、光源から射出される
発散光の発散角を変換するカップリングレンズ２と、カ
ップリングレンズ２からの光束を光情報記録媒体１１の
情報記録面５に集光する対物レンズ３と、光情報記録媒
体１１からの反射光を受光する光検出器４とを備える。As shown in FIG. 1, the optical pickup device includes a semiconductor laser 1 as a light source, a coupling lens 2 for converting a divergence angle of divergent light emitted from the light source, and a light beam from the coupling lens 2. The optical information recording medium includes an objective lens that converges on an information recording surface of the optical information recording medium, and a photodetector that receives reflected light from the optical information recording medium.
【００２９】光ピックアップ装置は、更に、光情報記録
媒体１１からの反射光を光検出器４に向けて反射し分離
するビームスプリッタ６と、カップリングレンズ２と対
物レンズ３との間に配置された１／４波長板７、対物レ
ンズ３に前置された絞り８と、ビームスプリッタ６と光
検出器４との間に配置されたシリンドリカルレンズ９
と、光情報記録媒体１１から情報を再生する際に作動す
るフォーカス・トラッキング用アクチュエータ１０とを
備える。The optical pickup device is further disposed between the coupling lens 2 and the objective lens 3, and a beam splitter 6 that reflects and separates reflected light from the optical information recording medium 11 toward the photodetector 4. A quarter-wave plate 7, a stop 8 in front of the objective lens 3, and a cylindrical lens 9 disposed between the beam splitter 6 and the photodetector 4.
And a focus / tracking actuator 10 that operates when reproducing information from the optical information recording medium 11.
【００３０】カップリングレンズ２は、樹脂材料から形
成され、少なくとも一方の面に輪帯状に段差が形成され
る回折面を有する。回折面は基板となる基板レンズの表
面に回折輪帯をレリーフ（表面の凹凸）として設けてい
る。したがって、基板レンズは、回折のためのレリーフ
構造を省いてマクロ的に見た形状のレンズとする。The coupling lens 2 is formed of a resin material, and has a diffraction surface on at least one surface of which a step is formed in an annular shape. The diffraction surface is provided with diffraction zones as reliefs (surface irregularities) on the surface of a substrate lens which is a substrate. Therefore, the substrate lens is a lens having a macroscopic shape without the relief structure for diffraction.
【００３１】本発明の光ピックアップ装置は、カップリ
ングレンズを樹脂材料で形成することで生じる温度変動
に伴うカップリングレンズの焦点距離の変化を、回折面
に適切なパワーを与えることによって補償するものであ
る。即ち、温度が上昇すると半導体レーザの発振波長が
長くなり、回折面のパワーが強くなって、カップリング
レンズの基板レンズの温度上昇によるパワーの減少を補
償する。An optical pickup device according to the present invention compensates for a change in focal length of a coupling lens due to a temperature change caused by forming the coupling lens with a resin material by giving an appropriate power to a diffraction surface. It is. That is, when the temperature rises, the oscillation wavelength of the semiconductor laser becomes longer, the power of the diffraction surface becomes stronger, and a decrease in power due to a rise in the temperature of the substrate lens of the coupling lens is compensated.
【００３２】ここで、温度変動によってカップリングレ
ンズの焦点距離が変化した時の、対物レンズの波面収差
の変化を求める。Here, a change in the wavefront aberration of the objective lens when the focal length of the coupling lens changes due to a temperature change is obtained.
【００３３】先ず、対物レンズとカップリングレンズと
からなる系において、カップリングレンズの焦点距離の
変化によって、対物レンズに対する物***置が変化し、
対物レンズの結像倍率が変化することによって生じる対
物レンズの波面収差の劣化を考える。なお、対物レンズ
はベスト位置にフォーカシングされるものとする。First, in a system including an objective lens and a coupling lens, an object position with respect to the objective lens changes due to a change in the focal length of the coupling lens.
Consider the deterioration of the wavefront aberration of the objective lens caused by the change of the imaging magnification of the objective lens. It is assumed that the objective lens is focused on the best position.
【００３４】対物レンズの横倍率ｍｏの変化による、対
物レンズの波面収差Ｗｏ（ｍｍ単位のｒｍｓ）の劣化の
割合ｄＷｏ／ｄｍｏは、対物レンズの像側開口数をＮＡ
ｏ、焦点距離をｆｏ、横倍率をｍｏ、係数をβとして次
式で表される。なお、像側とは情報記録媒体側の意味で
ある。The rate of degradation dWo / dmo of the wavefront aberration Wo (rms in mm) of the objective lens due to a change in the lateral magnification mo of the objective lens is determined by setting the image-side numerical aperture of the objective lens to NA.
o, the focal length is fo, the lateral magnification is mo, and the coefficient is β. Note that the image side means the information recording medium side.
【００３５】ｄＷｏ／ｄｍｏ＝β・（ＮＡｏ・（１−ｍ
ｏ））4・ｆｏDWo / dmo = β · (NAo · (1-m
o)) 4・ fo
【００３６】なお、単玉対物レンズで検討したところβ
の値は±０．０１２程度であった。（符号はＷｏが増え
る方向に選ぶものとする。）When examined with a single lens objective lens, β
Was about ± 0.012. (The code is selected in the direction of increasing Wo.)
【００３７】また、カップリングレンズの焦点距離の変
化による対物レンズの結像倍率の変化の割合ｄｍｏ／ｄ
ｆを求めると、カップリングレンズからの射出光が平行
光に近い場合、近似的に次式が得られる。The ratio dmo / d of the change in the imaging magnification of the objective lens due to the change in the focal length of the coupling lens.
When f is obtained, the following equation is approximately obtained when the light emitted from the coupling lens is close to parallel light.
【００３８】ｄｍｏ／ｄｆｃ＝−ｆｏ／ｆｃ2 Dmo / dfc = -fo / fc 2
【００３９】次に、温度変動によるカップリングレンズ
の焦点距離の変化について説明する。先ず、基板レンズ
のパワーをφＢ、回折面のパワーをφＤとして、カップ
リングレンズ全体のパワーをφＣ＝φＢ＋φＤとする。
回折面を両面に設ける場合は回折面のパワーの算術和を
φＤとする。Next, a change in the focal length of the coupling lens due to a temperature change will be described. First, the power of the substrate lens is φB, the power of the diffraction surface is φD, and the power of the entire coupling lens is φC = φB + φD.
When the diffraction surfaces are provided on both surfaces, the arithmetic sum of the power of the diffraction surfaces is φD.
【００４０】ｎを屈折率、λを波長、αを線膨張係数、
ｔを温度、ｆｃを焦点距離とすると、温度変動による、
カップリングレンズの焦点距離の変化の割合ｄｆｃ／ｄ
ｔは次式で表される。N is the refractive index, λ is the wavelength, α is the linear expansion coefficient,
Assuming that t is temperature and fc is the focal length,
Rate of change of focal length of coupling lens dfc / d
t is represented by the following equation.
【００４１】 ｄｆｃ／ｄｔ＝−ｆｃ2・ｄφＣ／ｄｔ ＝−ｆｃ2・（ｃ１・φＢ＋ｃ２・φＤ） 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2αDfc / dt = −fc 2 · dφC / dt = −fc 2 · (c1 · φB + c2 · φD) where c1 = 1 / (n−1) · dn / dt + 1 / (n−1) · dn / dλ ・ dλ / dt-α c2 = 1 / λ ・ dλ / dt-2α
【００４２】または、φＢ＝φＣ−φＤを用いると、次
式となる。Alternatively, if φB = φC−φD is used, the following equation is obtained.
【００４３】ｄｆｃ／ｄｔ＝−ｆｃ・（ｃ１＋（ｃ２−
ｃ１）・φＤ／φＣ）Dfc / dt = -fc. (C1 + (c2-
c1) ・ φD / φC)
【００４４】以上をまとめると、この系において温度変
動△ｔに対する対物レンズの波面収差の劣化△Ｗｏ（ｍ
ｍ単位のｒｍｓ）は次式となる。 △Ｗｏ＝(ｄＷｏ／ｄｍｏ)・｜(ｄｍｏ／ｄｆｃ)・(ｄｆ
ｃ／ｄｔ)・△ｔ｜In summary, in this system, the deterioration of the wavefront aberration of the objective lens due to the temperature fluctuation Δt in this system ΔWo (m
(rms in m) is as follows. ΔWo = (dWo / dmo) · | (dmo / dfc) · (df
c / dt) △ t |
【００４５】ここで、数値例を示す。即ち、対物レンズ
の像側開口数をＮＡｏ＝０．６、焦点距離をｆｏ＝３ｍ
ｍ、横倍率をｍｏ＝０、係数をβ＝±０．１２、とする
と、 ｄＷｏ／ｄｍｏ＝±０．０４７（ｍｍ）Here, numerical examples are shown. That is, the image side numerical aperture of the objective lens is NAo = 0.6, and the focal length is fo = 3 m.
m, the lateral magnification is mo = 0, and the coefficient is β = ± 0.12, dWo / dmo = ± 0.047 (mm)
【００４６】また、カップリングレンズの焦点距離をｆ
ｃ＝２０ｍｍとすると、 ｄｍｏ／ｄｆｃ＝−０．００７５（ｍｍ-1）Also, let the focal length of the coupling lens be f
If c = 20 mm, dmo / dfc = −0.0075 (mm −1 )
【００４７】また、波長をλ＝６５０ｎｍ、カップリン
グレンズの屈折率をｎ＝１．５４１１３、線膨張係数を
α＝７×１０-5、屈折率の温度変動をｄｎ／ｄｔ＝−
１．２×１０-4、半導体レーザの発振波長の温度変動を
ｄλ／ｄｔ＝２×１０-7、波長変化による屈折率変化を
ｄｎ／ｄλ＝−３８とすると、ｃ１＝−２．９７×１０
-4、ｃ２＝１．６８×１０-4となる。Further, the wavelength is λ = 650 nm, the refractive index of the coupling lens is n = 1.54113, the linear expansion coefficient is α = 7 × 10 −5 , and the temperature fluctuation of the refractive index is dn / dt = −.
Assuming that 1.2 × 10 −4 , the temperature fluctuation of the oscillation wavelength of the semiconductor laser is dλ / dt = 2 × 10 −7 , and the refractive index change due to the wavelength change is dn / dλ = −38, c1 = −2.97 × 10
-4 , c2 = 1.68 × 10 -4 .
【００４８】もし、カップリングレンズが回折面を有し
ないならば、ｄｆｃ／ｄｔ＝０．００５９であり、△ｔ
＝３０度とすると、 △Ｗｏ＝０．０４７×｜（−０．００７５）×０．００
５９×３０｜＝０．００００６２ｍｍ＝０．０９６λ となり、マレシャルの判別値０．０７λｒｍｓより劣化
してしまう。この劣化はカップリングレンズの焦点距離
が短いほど大きい。If the coupling lens does not have a diffractive surface, then dfc / dt = 0.0059 and Δt
= 30 degrees, ΔWo = 0.047 × | (−0.0075) × 0.00
59 × 30 | = 0.000062 mm = 0.096λ, which is worse than the Marechal discrimination value of 0.07λrms. This deterioration is greater as the focal length of the coupling lens is shorter.
【００４９】本発明によれば、カップリングレンズに適
切な回折パワーを付与することにより、この劣化を小さ
くすることができる。According to the present invention, this deterioration can be reduced by giving an appropriate diffraction power to the coupling lens.
【００５０】即ち、対物レンズの基準状態の波面収差を
０と仮定し、３０度の温度変動に対して、波面収差の劣
化を０．０７λｒｍｓにおさえることが必要として、次
の条件を得る。 ０．０７λ＞(ｄＷｏ／ｄｍｏ)・｜(ｄｍｏ／ｄｆｃ)・
(ｄｆｃ／ｄｔ)・３０(℃)│ この式に前記の関係を用いると、次の式（１）が得られ
る。That is, assuming that the wavefront aberration in the reference state of the objective lens is 0, it is necessary to suppress the deterioration of the wavefront aberration to 0.07 λrms with respect to a temperature fluctuation of 30 degrees, and the following condition is obtained. 0.07λ> (dWo / dmo) · | (dmo / dfc) ·
(dfc / dt) · 30 (° C.) | Using the above relationship in this equation, the following equation (1) is obtained.
【００５１】 (ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)・｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ│＜ ０．０１９λ （１）(NAo · (1-mo)) 4 · (fo 2 /fc)·|c1+(c2−c1)·φD/φC|<0.019λ (1)
【００５２】上述の式（１）の関係を満たせば、温度が
変化しても、光源の発光点とカップリングレンズの焦点
位置との位置関係がほとんど変わらず、カップリングレ
ンズから射出される光束の発散の度合いが殆ど変わらず
その発散角が殆ど変化しないために、対物レンズの波面
収差劣化が小さい光ピックアップ装置を得ることができ
る。また、次の式（２）を満たすことがより望ましい。If the relationship of the above equation (1) is satisfied, the positional relationship between the light emitting point of the light source and the focal position of the coupling lens hardly changes even if the temperature changes, and the light beam emitted from the coupling lens Since the degree of divergence of the objective lens hardly changes and the angle of divergence hardly changes, it is possible to obtain an optical pickup device in which the wavefront aberration deterioration of the objective lens is small. It is more desirable to satisfy the following expression (2).
【００５３】 (ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜＜ ０．０１０λ （２）(NAo · (1-mo)) 4 · (fo 2 /fc)|c1+(c2-c1)·φD/φC|<0.010λ (2)
【００５４】また、カップリングレンズとしての実用的
な条件範囲として、対物レンズの像側開口数ＮＡｏ＝
０．６、焦点距離ｆｏ＝１．０ｍｍ、横倍率をｍｏ＝０
の光ピックアップに対応できるためには、次の式（３）
を満たすことが必要である。As a practical condition range for the coupling lens, the image-side numerical aperture NAo of the objective lens is given by:
0.6, focal length fo = 1.0 mm, lateral magnification mo = 0
The following equation (3) is required to support the optical pickup of
It is necessary to satisfy
【００５５】 ｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．１５λ(ｍｍ) （３）| C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.15λ (mm) (3)
【００５６】より望ましくは次の式（４）を満たすこと
である。More preferably, the following expression (4) should be satisfied.
【００５７】 │ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．０３７λ(ｍｍ) （４）| C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.037λ (mm) (4)
【００５８】さらに望ましくは次の式（５）を満たすこ
とである。More preferably, the following expression (5) should be satisfied.
【００５９】 ｜ｃ１＋（ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．００９λ(ｍｍ) （５）| C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.009λ (mm) (5)
【００６０】また、カップリングレンズの倍率ｍｃ（平
行光を射出する場合を０とする）及び焦点距離は次の式
（６）、（７）の範囲をそれぞれ満たすことが実用的で
ある。It is practical that the magnification mc (when the parallel light is emitted is 0) and the focal length of the coupling lens satisfy the ranges of the following equations (6) and (7), respectively.
【００６１】 −０．２≦ｍｃ≦０．２ （６）−0.2 ≦ mc ≦ 0.2 (6)
【００６２】 ２．０≦ｆｃ≦２５ （７）2.0 ≦ fc ≦ 25 (7)
【００６３】この場合、ｍｃが式（６）の下限以上であ
ると、カップリングレンズの外径が大きくならず、上限
以下であると、対物レンズの外径が大きくならず、光ピ
ックアップ装置の小型化が可能となる。In this case, if mc is equal to or larger than the lower limit of the expression (6), the outer diameter of the coupling lens does not increase. The size can be reduced.
【００６４】また、ｆｃが式（７）の下限以上である
と、上述の温度補償効果を得るために強いパワーの回折
面がさほど必要にならず、回折効率の高い回折輪帯を製
造することが容易となり、上限以下であると、光ピック
アップ装置の小型化が可能となる。If fc is equal to or more than the lower limit of the expression (7), a diffraction surface having a high power is not required so much to obtain the above-mentioned temperature compensation effect, so that a diffraction ring with high diffraction efficiency can be manufactured. When the temperature is below the upper limit, the size of the optical pickup device can be reduced.
【００６５】また、回折輪帯間の間隔が過小となると製
造が困難になるが、この問題を避けるためには回折面を
両面に設けることや高次の回折光を用いてブレーズ化す
ることが有効である。また、短波長の光源を使った光ピ
ックアップ装置に本発明を適用することにより、高密度
の記録または再生できる光ピックアップ装置を得ること
ができる。このために光源の波長λが、λ＜０．０００
６８ｍｍ、より望ましくは、λ＜０．０００４５ｍｍ、
を満たすことが望ましい。If the distance between the diffraction zones is too small, the production becomes difficult. To avoid this problem, it is necessary to provide diffraction surfaces on both sides or to use a higher-order diffracted light beam to make the surface blazed. It is valid. In addition, by applying the present invention to an optical pickup device using a short wavelength light source, an optical pickup device capable of high-density recording or reproduction can be obtained. For this reason, if the wavelength λ of the light source is λ <0.000
68 mm, more preferably λ <0.00045 mm,
It is desirable to satisfy
【００６６】[0066]
【実施例】次に、上述した本発明のカップリングレンズ
について実施例１，２，３を説明する。実施例１，２は
基準波長６５０ｎｍ、実施例３は基準波長４００ｎｍで
ある。各実施例の諸元値は下記の表１のとおりである。
また、表１の最下段に、ピックアップ装置に関する上述
の式（１）の値を示す。Next, Examples 1, 2, and 3 of the coupling lens according to the present invention will be described. Examples 1 and 2 have a reference wavelength of 650 nm, and Example 3 has a reference wavelength of 400 nm. Table 1 below shows the specification values of each embodiment.
Also, the lowermost row of Table 1 shows the value of the above-described equation (1) for the pickup device.
【００６７】[0067]
【表１】 [Table 1]
【００６８】なお、実施例３では、実施例１，２にくら
べ、ｄλ／ｄｔが小さい短波長用レーザとしたため、強
い回折面のパワーが必要である。In the third embodiment, compared to the first and second embodiments, a short-wavelength laser having a smaller dλ / dt is used, so that a strong diffraction surface power is required.
【００６９】また、回折面は次の光路差関数Φ（ｈ）で
表し、光路差関数の値がｍλ（ｍは回折次数）変わるご
とに回折輪帯を設ける。The diffractive surface is represented by the following optical path difference function Φ (h), and a diffraction ring zone is provided every time the value of the optical path difference function changes by mλ (m is the diffraction order).
【００７０】 Φ（ｈ）＝ｂ２・ｈ2＋ｂ４・ｈ4＋ｂ６・ｈ6＋・・・ ただし、ｈ：光軸からの距離 ｂ２、ｂ４、ｂ６、・・・：光路差関数の係数[0070] Φ (h) = b2 · h 2 + b4 · h 4 + b6 · h 6 + ··· however, h: distance from the optical axis b2, b4, b6, ···: coefficients of the optical path difference function
【００７１】また、非球面は次の式で表す。The aspheric surface is represented by the following equation.
【００７２】Ｘ＝(ｈ2／ｒ)／(１＋√(１−(１＋Ｋ)ｈ2
／ｒ2))＋Ａ２・ｈ2＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋・・・ 但し、Ａ２，Ａ４，Ａ６，・・・： 非球面係数 Ｋ：円錐係数 ｒ：近軸曲率半径X = (h 2 / r) / (1 + √ (1- (1 + K) h 2 )
/ R 2)) + A2 · h 2 + A4 · h 4 + A6 · h 6 + ··· However, A2, A4, A6, ··· : aspheric coefficient K: conical coefficient r: paraxial radius of curvature
【００７３】〈実施例１〉<Example 1>
【００７４】表２に実施例１のレンズデータを示す。な
お、表１の通り、光源波長λ６５０ｎｍのとき、焦点距
離ｆｃ１４．０ｍｍ、光源側開口数ＮＡ０．１０７であ
る。Table 2 shows the lens data of the first embodiment. As shown in Table 1, when the light source wavelength is λ650 nm, the focal length fc is 14.0 mm and the light source side numerical aperture NA is 0.107.
【００７５】[0075]
【表２】[Table 2]
【００７６】図２は実施例１のカップリングレンズのレ
ンズ断面図であり、図３は実施例１のカップリングレン
ズの球面収差図である（基準波長λ６５０ｎｍ、光源側
開口数ＮＡ０．１０７）。図３から実施例１のカップリ
ングレンズでは基準波長λ＝６５０ｎｍで充分に球面収
差補正がされていることが分かる。FIG. 2 is a lens cross-sectional view of the coupling lens of the first embodiment, and FIG. 3 is a spherical aberration diagram of the coupling lens of the first embodiment (reference wavelength λ650 nm, light source side numerical aperture NA 0.107). From FIG. 3, it can be seen that the spherical aberration is sufficiently corrected at the reference wavelength λ = 650 nm in the coupling lens of Example 1.
【００７７】〈実施例２〉<Embodiment 2>
【００７８】表３に実施例２のレンズデータを示す。な
お、表１の通り、光源波長λ６５０ｎｍのとき、焦点距
離ｆｃ８．０ｍｍ、光源側開口数ＮＡ０．１８８であ
る。Table 3 shows lens data of the second embodiment. As shown in Table 1, when the light source wavelength is λ650 nm, the focal length fc is 8.0 mm, and the light source side numerical aperture NA is 0.188.
【００７９】[0079]
【表３】 [Table 3]
【００８０】図４は実施例２のカップリングレンズのレ
ンズ断面図であり、図５は実施例２のカップリングレン
ズの球面収差図である（基準波長λ６５０ｎｍ、光源側
開口数ＮＡ０．１８８）。図５から実施例２のカップリ
ングレンズでは基準波長λ＝６５０ｎｍで充分に球面収
差補正がされていることが分かる。FIG. 4 is a lens sectional view of the coupling lens of the second embodiment, and FIG. 5 is a spherical aberration diagram of the coupling lens of the second embodiment (reference wavelength λ650 nm, light source side numerical aperture NA 0.188). FIG. 5 shows that the spherical aberration is sufficiently corrected at the reference wavelength λ = 650 nm in the coupling lens of Example 2.
【００８１】〈実施例３〉<Embodiment 3>
【００８２】表４に実施例３のレンズデータを示す。な
お、表１の通り、光源波長λ４００ｎｍのとき、焦点距
離ｆｃ８．０ｍｍ、光源側開口数ＮＡ０．１８８であ
る。Table 4 shows lens data of the third embodiment. As shown in Table 1, when the light source wavelength is λ400 nm, the focal length fc is 8.0 mm and the light source side numerical aperture NA is 0.188.
【００８３】[0083]
【表４】 [Table 4]
【００８４】図６は実施例２のカップリングレンズのレ
ンズ断面図であり、図７は実施例３のカップリングレン
ズの球面収差図である（基準波長λ４００ｎｍ、光源側
開口数ＮＡ０．１８８）。図７から実施例３のカップリ
ングレンズでは基準波長λ＝４００ｎｍで充分に球面収
差補正がされていることが分かる。FIG. 6 is a lens sectional view of the coupling lens of the second embodiment, and FIG. 7 is a spherical aberration diagram of the coupling lens of the third embodiment (reference wavelength λ 400 nm, numerical aperture NA 0.188 on the light source side). FIG. 7 shows that the spherical aberration was sufficiently corrected at the reference wavelength λ = 400 nm in the coupling lens of Example 3.
【００８５】以上の実施例においては、本発明の回折面
をカップリングレンズに設けた例を挙げて説明したが、
カップリングレンズを設ける代わりに、入射光束の発散
角が実質的に変換しない光学素子を、カップリングレン
ズの近傍に設けて、その光学素子に本発明の回折面を設
けるようにしてもよい。In the above embodiments, an example in which the diffraction surface of the present invention is provided on the coupling lens has been described.
Instead of providing the coupling lens, an optical element that does not substantially change the divergence angle of the incident light beam may be provided near the coupling lens, and the optical element may be provided with the diffraction surface of the present invention.
【００８６】[0086]
【発明の効果】本発明によれば、プラスチック材料から
なるカップリングレンズを射出した光束の発散角が温度
が変動してもほとんど変化しない。従って、このカップ
リングレンズ光をピックアップ装置に用いると、温度が
変動しても、対物レンズに対する物***置が変化せず、
対物レンズの球面収差が劣化しないピックアップ装置を
提供できる。また、温度変動が生じても安定した平行光
束が射出できる半導体レーザコリメート装置を提供でき
る。According to the present invention, the divergence angle of the light beam emitted from the coupling lens made of a plastic material hardly changes even if the temperature changes. Therefore, if this coupling lens light is used for the pickup device, the object position with respect to the objective lens does not change even if the temperature fluctuates,
A pickup device in which the spherical aberration of the objective lens does not deteriorate can be provided. Further, it is possible to provide a semiconductor laser collimator capable of emitting a stable parallel light beam even when a temperature change occurs.
【図１】本発明による実施の形態の光ピックアップ装置
の構成を示す光路図である。FIG. 1 is an optical path diagram showing a configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態にかかる実施例１のカップ
リングレンズのレンズ断面図である。FIG. 2 is a lens cross-sectional view of the coupling lens of Example 1 according to the embodiment of the present invention.
【図３】実施例１のカップリングレンズの基準波長λ＝
６５０ｎｍに対する球面収差図である。FIG. 3 shows a reference wavelength λ of the coupling lens of Example 1;
It is a spherical aberration figure with respect to 650 nm.
【図４】本発明の実施の形態にかかる実施例２のカップ
リングレンズのレンズ断面図である。FIG. 4 is a lens cross-sectional view of a coupling lens of Example 2 according to the embodiment of the present invention.
【図５】実施例２のカップリングレンズの基準波長λ＝
６５０ｎｍに対する球面収差図である。FIG. 5 shows a reference wavelength λ of the coupling lens according to the second embodiment.
It is a spherical aberration figure with respect to 650 nm.
【図６】本発明の実施の形態にかかる実施例３のカップ
リングレンズのレンズ断面図である。FIG. 6 is a lens cross-sectional view of a coupling lens of Example 3 according to the embodiment of the present invention.
【図７】実施例３のカップリングレンズの基準波長λ＝
４００ｎｍに対する球面収差図である。FIG. 7 shows a reference wavelength λ of the coupling lens according to the third embodiment.
It is a spherical aberration figure with respect to 400 nm.
１ 半導体レーザ（光源） ２ カップリングレンズ ３ 対物レンズ ４ 光検出器 ５ 情報記録面 １１ 光情報記録媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser (light source) 2 Coupling lens 3 Objective lens 4 Photodetector 5 Information recording surface 11 Optical information recording medium
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA25 NA08 PA01 PA17 PB01 QA03 QA07 QA12 QA15 QA31 QA32 RA05 RA13 RA42 RA46 UA01 5D119 AA09 AA21 BA01 DA01 DA05 EC01 FA05 JA02 JA04 JB03 9A001 KK13 KK16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H087 KA13 LA25 NA08 PA01 PA17 PB01 QA03 QA07 QA12 QA15 QA31 QA32 RA05 RA13 RA42 RA46 UA01 5D119 AA09 AA21 BA01 DA01 DA05 EC01 FA05 JA02 JA04 JB03 9A001 KK13 KK16
Claims (13)
生を行う光ピックアップ装置に用いられるカップリング
レンズであって、 プラスチック材料からなり、 第１面または第２面の少なくとも一方に輪帯状に段差が
形成された回折面を有し、 次式を満たすことを特徴とするカップリングレンズ。 ｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．１５
λ(ｍｍ) 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2α ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）（＝１／
φＣ） λ：波長（ｍｍ） ｎ：カップリングレンズの屈折率 α：カップリングレンズの線膨張係数 φＤ：回折面のパワー（回折面を両面に設ける場合は回
折面のパワーの算術和をφＤとする） φＣ：カップリングレンズのパワー ｄｎ／ｄｔ：温度変動に対する屈折率変化の割合 ｄｎ／ｄλ：波長変化に対する屈折率変化の割合 ｄλ／ｄｔ：温度変動に対する、使用する光源の波長変
化の割合1. A coupling lens for use in an optical pickup device for recording and / or reproducing information on and from an information recording medium, wherein the coupling lens is made of a plastic material, and at least one of a first surface and a second surface has an annular step. A coupling lens having a diffraction surface formed and satisfying the following expression. | C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.15
λ (mm) where c1 = 1 / (n-1) · dn / dt + 1 / (n-1) · dn / dλ · dλ / dt-α c2 = 1 / λ · dλ / dt-2α fc: Focal length of coupling lens (mm) (= 1 /
φC) λ: Wavelength (mm) n: Refractive index of coupling lens α: Coefficient of linear expansion of coupling lens φD: Power of diffractive surface (If diffractive surfaces are provided on both surfaces, the arithmetic sum of the power of the diffractive surface is φD ΦC: power of coupling lens dn / dt: ratio of change in refractive index to temperature change dn / dλ: ratio of change in refractive index to change in wavelength dλ / dt: ratio of change in wavelength of the light source used to change in temperature
に記載のカップリングレンズ。2. The method according to claim 1, wherein dλ / dt = 2 × 10 −7.
The coupling lens according to 1.
に記載のカップリングレンズ。3. The method according to claim 1, wherein dλ / dt = 5 * 10 -8.
The coupling lens according to 1.
生を行う光ピックアップ装置に用いられるカップリング
レンズであって、 プラスチック材料からなり、 第１面または第２面の少なくとも一方に、温度変動に対
する射出光束の発散角または収束角の変化を抑制するた
めの、輪帯状に段差が形成された回折面を有し、 次式
を満たすことを特徴とするカップリングレンズ。 −０．２≦ｍｃ≦０．２ ２．０≦ｆｃ≦２５ 但し、ｍｃ：カップリングレンズの倍率 ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）4. A coupling lens for use in an optical pickup device for recording and / or reproducing information recorded on an information recording medium, wherein the coupling lens is made of a plastic material, and is provided on at least one of a first surface and a second surface with respect to temperature fluctuation. A coupling lens for suppressing a change in a divergence angle or a convergence angle of a light beam, having a diffractive surface having a ring-shaped step, and satisfying the following expression. −0.2 ≦ mc ≦ 0.2 2.0 ≦ fc ≦ 25 where mc: magnification of the coupling lens fc: focal length of the coupling lens (mm)
に対してブレーズ化されている請求項１，２，３または
４に記載のカップリングレンズ。5. The coupling lens according to claim 1, wherein said diffractive surface is blazed for diffracted light of the second or higher order.
ップリングレンズを有する光ピックアップ装置。6. An optical pickup device having the coupling lens according to claim 1.
対物レンズとを含む光学系により情報記録媒体の情報記
録面上に集光して情報の記録または再生を行うように構
成された光ピックアップ装置であって、 前記カップリングレンズがプラスチック材料からなり、 前記カップリングレンズの少なくとも一方の面に、輪帯
状に段差が形成された回折面を設けるか、あるいは前記
カップリングレンズの近傍に、輪帯状に段差が形成され
た回折面を少なくとも一方の面に有する光学素子を設
け、 次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。 ｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．１５
λ(ｍｍ) 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2α ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）（＝１／
φＣ） λ：波長（ｍｍ） ｎ：カップリングレンズの屈折率 α：カップリングレンズの線膨張係数 φＤ：回折面のパワー（回折面を両面に設ける場合は回
折面のパワーの算術和をφＤとする） φＣ：カップリングレンズのパワー ｄｎ／ｄｔ：温度変動に対する屈折率変化の割合 ｄｎ／ｄλ：波長変化に対する屈折率変化の割合 ｄλ／ｄｔ：温度変動に対する光源の波長変化の割合7. An optical pickup device configured to record or reproduce information by condensing a light beam from a light source on an information recording surface of an information recording medium by an optical system including a coupling lens and an objective lens. Wherein the coupling lens is made of a plastic material, and at least one surface of the coupling lens is provided with a diffraction surface having a step formed in an annular shape, or an annular shape is provided in the vicinity of the coupling lens. An optical element having a diffraction surface having a step formed on at least one surface thereof, wherein the following formula is satisfied. | C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.15
λ (mm) where c1 = 1 / (n-1) · dn / dt + 1 / (n-1) · dn / dλ · dλ / dt-α c2 = 1 / λ · dλ / dt-2α fc: Focal length of coupling lens (mm) (= 1 /
φC) λ: Wavelength (mm) n: Refractive index of coupling lens α: Coefficient of linear expansion of coupling lens φD: Power of diffractive surface ΦC: power of coupling lens dn / dt: ratio of change in refractive index to temperature change dn / dλ: ratio of change in refractive index to change in wavelength dλ / dt: ratio of change in wavelength of light source to change in temperature
に記載の光ピックアップ装置。 (ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)・│ｃ１＋（ｃ２
−ｃ１）・φＤ／φＣｌ＜０．０１９λ 但し、ＮＡｏ：対物レンズの像側開口数 ｍｏ：対物レンズの横倍率 ｆｏ：対物レンズの焦点距離8. The method according to claim 7, wherein the following expression is satisfied.
An optical pickup device according to item 1. (NAo ・ (1-mo)) 4・ (fo 2 / fc) ・ │c1 + (c2
−c1) · φD / φCl <0.019λ where NAo: numerical aperture on the image side of the objective lens mo: lateral magnification of the objective lens fo: focal length of the objective lens
に記載の光ピックアップ装置。 (ＮＡｏ・(１−ｍｏ))4・(ｆｏ2／ｆｃ)・│ｃ１＋（ｃ２
−ｃ１）・φＤ／φＣｌ＜０．０１０λ9. The method according to claim 8, wherein the following expression is satisfied.
An optical pickup device according to item 1. (NAo ・ (1-mo)) 4・ (fo 2 / fc) ・ │c1 + (c2
−c1) · φD / φCl <0.010λ
７，８または９に記載の光ピックアップ装置。 λ＜０．０００６８ｍｍ10. The optical pickup device according to claim 7, wherein the following expression is satisfied. λ <0.00068mm
７，８または９に記載の光ピックアップ装置。 λ＜０．０００４５ｍｍ11. The optical pickup device according to claim 7, wherein the following expression is satisfied. λ <0.00045mm
と対物レンズとを含む光学系により情報記録媒体の情報
記録面上に集光して情報の記録または再生を行うように
構成された光ピックアップ装置であって、 前記カップリングレンズがプラスチック材料からなり、 温度変動に対する前記カップリングレンズの射出光束の
発散角または収束角の変化を抑制するために、前記カッ
プリングレンズの少なくとも一方の面に、輪帯状に段差
が形成された回折面を設けるか、あるいは前記カップリ
ングレンズの近傍に、輪帯状に段差が形成された回折面
を少なくとも一方の面に有する光学素子を設け、 次式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。 −０．２≦ｍｃ≦０．２ ２．０≦ｆｃ≦２５ 但し、ｍｃ：カップリングレンズの倍率 ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）12. An optical pickup device configured to record or reproduce information by condensing a light beam from a light source on an information recording surface of an information recording medium by an optical system including a coupling lens and an objective lens. Wherein the coupling lens is made of a plastic material, and a ring is formed on at least one surface of the coupling lens in order to suppress a change in a divergence angle or a convergence angle of a light beam emitted from the coupling lens with respect to a temperature change. Either providing a diffraction surface having a band-shaped step or providing an optical element having a diffraction surface having a ring-shaped step on at least one surface in the vicinity of the coupling lens, and satisfying the following expression. An optical pickup device characterized by the following. −0.2 ≦ mc ≦ 0.2 2.0 ≦ fc ≦ 25 where mc: magnification of the coupling lens fc: focal length of the coupling lens (mm)
光束が入射し、平行光が出射するカップリングレンズと
を備える半導体レーザコリメート装置であって、 前記カップリングレンズが、 プラスチック材料からなり、 第１面または第２面の少なくとも一方に輪帯状に段差が
形成された回折面を有し、 次式を満たすことを特徴とする半導体レーザコリメート
装置。 ｜ｃ１＋(ｃ２−ｃ１)・φＤ／φＣ｜／ｆｃ＜０．１５
λ(ｍｍ) 但し、c1=1/(n-1)・dn/dt+1/(n-1)・dn/dλ・dλ/dt-α c2=1/λ・dλ/dt-2α ｆｃ：カップリングレンズの焦点距離（ｍｍ）（＝１／
φＣ） λ：半導体レーザの波長（ｍｍ） ｎ：カップリングレンズの屈折率 α：カップリングレンズの線膨張係数 φＤ：回折面のパワー（回折面を両面に設ける場合は回
折面のパワーの算術和をφＤとする） φＣ：カップリングレンズのパワー ｄｎ／ｄｔ：温度変動に対する屈折率変化の割合 ｄｎ／ｄλ：波長変化に対する屈折率変化の割合 ｄλ／ｄｔ：温度変動に対する、使用する半導体レーザ
の波長変化の割合13. A semiconductor laser collimator comprising: a semiconductor laser; and a coupling lens that receives a light beam from the semiconductor laser and emits parallel light, wherein the coupling lens is made of a plastic material. A semiconductor laser collimator comprising: a diffraction surface having a step formed in an annular shape on at least one of a surface and a second surface; | C1 + (c2-c1) · φD / φC | / fc <0.15
λ (mm) where c1 = 1 / (n-1) · dn / dt + 1 / (n-1) · dn / dλ · dλ / dt-α c2 = 1 / λ · dλ / dt-2α fc: Focal length of coupling lens (mm) (= 1 /
φC) λ: wavelength of the semiconductor laser (mm) n: refractive index of the coupling lens α: linear expansion coefficient of the coupling lens φD: power of the diffractive surface (the arithmetic sum of the power of the diffractive surface when the diffractive surface is provided on both surfaces) ΦC: power of coupling lens dn / dt: ratio of refractive index change to temperature change dn / dλ: ratio of refractive index change to wavelength change dλ / dt: wavelength of semiconductor laser to temperature change Rate of change
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005026805A1 (en) * | 2003-09-09 | 2005-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Single lens element, light source, and scanning optical device |
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1999
- 1999-12-03 JP JP34444299A patent/JP4576651B2/en not_active Expired - Fee Related
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