JP2002267927A - 色収差補正可能な対物レンズ装置及びこれを採用した光ピックアップ - Google Patents
色収差補正可能な対物レンズ装置及びこれを採用した光ピックアップInfo
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Abstract
採用した光ピックアップを提供する。 【解決手段】 d線におけるアッベ数45以下の材質で
形成された負のパワーを有するレンズを含んで3枚のレ
ンズよりなるが、前記3枚のレンズの少なくとも一面が
非球面である。このような構成を有する対物レンズ装置
は、0.70以上の高開口数を実現できると共に青色光
に対して色収差を補正できるので、この対物レンズ装置
を採用した青色光を使用する光ピックアップは良好な記
録及び/または再生を行える。
Description
物レンズ装置及びこれを採用した光ピックアップに係
り、より詳細には、高密度光集束を実現できるように高
開口数を有すると共に、光源から出射される光の波長の
変化及び/または波長線幅の増加による色収差を補正で
きる対物レンズ装置及びこれを採用した光ピックアップ
に関する。
ピックアップ装置の対物レンズにより光ディスクに形成
される光スポットの大きさにより決定される。光スポッ
トの大きさSは波長λに比例し、対物レンズの開口数NA
(Numerical Aperture)に反比例する。
D、いわゆる、HD-DVD用光ピックアップ装置(以下、高密
度用光ピックアップ装置)には、光ディスクに結ばれる
光スポットの大きさをさらに縮めて、従来のCDやDVD系
の光ディスクから得られる情報記録密度に比べて高い情
報記録密度が得られるように、青色光を出射する光源及
び0.6以上の開口数を有する対物レンズが採用される
場合もある。
ス及びプラスチックのような光学材料は表1のように、
650nmよりも短い波長帯域で非常に険しい屈折率の変
化を示す。
ス材料として用いられるHoya社のM-BaCD5Nの波長によ
る屈折率の変化を示す。
程度の小さな波長変化に対して、DVD用光ピックアップ
装置に使われる650nm波長に比べて短い青色波長帯
域、例えば、405nm波長帯域で4倍程度大きい屈折率
の変化を示す。
な屈折率の変化は、青色波長光源を使用する記録及び再
生が反復される記録可能な高密度用光記録再生機器にお
いて集束ずれに係る性能劣化の主要な原因となる。
は、相異なる記録光パワー及び再生光パワーを使用する
が、このような記録/再生光出力パワーの変動による波
長変動は、青色光源の場合、例えば、約0.5〜1nmで
ある。通常、光源の出力を高めればその光源から出射さ
れる光の波長は長くなる。したがって、青色光源を採用
した高密度用光ピックアップ装置の場合には、基準波長
に対して設計された対物レンズで記録/再生光出力の転
換時に波長変化による色収差がかなり生じて集束ずれが
誘発される。
に、405nmに対して設計された開口数0.65の対物
レンズ装置は1nm程度の微少な波長変化に対して大きい
波面収差及び集束ずれを示す。図1は、記録/再生時の
光出力パワーの変動による集束ずれに係る光ディスクに
結ばれる光スポットの強度を示すグラフであり、図2及
び図3は、各々波長変化に係る開口数0.65の対物レ
ンズ装置の波面収差(Optical Path Difference: OPD)及
び集束ずれ量を示すグラフである。
を調整して補正が可能であるが、アクチュエータで対物
レンズ装置を駆動して波長変動を追従するのに相対的に
長時間がかかるので、この時間中には再生及び記録信号
の品質が悪くなる。記録のための出力増加時の集束ずれ
は記録光パワーの不足をもたらし、再生のための出力減
少時の集束ずれはジッタを増やす。
めに光源の出力を増やせば光源から出射される光の波長
が、例えば、406nmに長くなって光ディスクに結ばれ
る光スポットは集束ずれが生じてアクチュエータがこれ
を追従するまでは正常に記録を行えない。そして、再生
のために光源の出力を減らせば、光源の波長が、例え
ば、405nmに短くなり、この場合にもアクチュエータ
は長くなった波長に合わせて追従した状態であるため、
再び集束ずれが起こる。このような集束ずれにより再生
信号にはジッタが増える。
光源のフィードバックノイズを減らすために光源をHF(H
igh Frequency)で駆動すれば、光源の波長の線幅が、例
えば、1nm程度に広くなり、これによる色収差が再生信
号を劣化させる。
ックアップ装置は、記録及び再生出力の変動に係る光源
から出射される光の波長が変わってもこれによる色収差
の発生を抑制または補償できる光学系構造を有する必要
がある。
ンズよりなる対物レンズ装置が特開平10−12341
0号公開公報に提案されている。
は、アッベ数40以上の低分散ガラスで少なくともその
一面が非球面になるように形成された第1及び第2レン
ズ1、4より構成され、波長635nmの光に対して色収
差補正及び高開口数を実現できるようになっている。色
収差はディスク6と光を集束する第2レンズ4との間に
備えられた第1レンズ1により補正され、対物レンズ装
置は0.7以上の開口数を有する。図4中、参照番号2
は光入射領域を制限するしぼりである。
群2枚のレンズ構成を有し、アッベ数40以上の低分散
ガラスを使用するために、波長635nmの光に対しては
色収差補正及び高開口数の実現が可能であるが、青色光
に対しては色収差を補正しつつ高開口数を実現し難い。
点を勘案して案出されたものであって、高開口数を実現
できると共に、青色光に対して色収差補正が可能な対物
レンズ装置及びこれを採用した光ピックアップを提供す
ることにその目的がある。
の本発明に係る対物レンズ装置は、d線におけるアッベ
数45以下の材質で形成された負のパワーを有するレン
ズを含んで3枚のレンズよりなり、前記3枚のレンズの
少なくとも一面が非球面であることを特徴とする。
も一枚は正のパワーを有し、前記負のパワーを有するレ
ンズは正のパワーを有する一レンズと二重接合された2
群3枚の構造よりなることが望ましい。
正のパワーを有する第1レンズ、負のパワーを有する第
2レンズ、正のパワーを有する第3レンズよりなりう
る。
の焦点距離をfn、全体の焦点距離をfとする時、
ピックアップは、光を生成出射する光源と、前記光源側
から入射された光を集束させて記録媒体の光スポットに
結ばせる対物レンズ装置と、前記光源と対物レンズ装置
との間の光路上に配置されて入射光の進行経路を変換す
る光路変換手段と、前記記録媒体で反射された後、前記
対物レンズ装置及び光路変換手段を経由して入射された
光を受光する光検出器とを含み、前記対物レンズ装置
は、d線におけるアッベ数45以下の材質で形成された
負のパワーを有するレンズを含んで3枚のレンズよりな
り、前記3枚のレンズの少なくとも一面が非球面である
ことを特徴とする。
0nm波長の光を出射し、前記対物レンズ装置は、0.7
0以上の開口数を有することが望ましい。
発明の望ましい実施例について詳細に説明する。図5を
参照すれば、本発明に係る対物レンズ装置10は、光が
入射する側から第1ないし第3レンズ11、13、15
よりなり、前記第1ないし第3レンズ11、13、15
のうち少なくとも一枚のレンズがd線におけるアッベ数
45以下、望ましくは35以下のガラスまたはプラスチ
ック材質より形成され、負のパワーを有するようになっ
ており、前記第1ないし第3レンズ11、13、15の
少なくとも一面、例えば、第3レンズ15の光が入射側
に向かう面15aが非球面になっている。
は、例えば、負のパワーを有する第2レンズ13の焦点
距離をfn、その対物レンズ装置10の全体の焦点距離を
fとする時、数式1を満足するように形成される。
を有し、前記第1及び第3レンズ11、15が各々正の
パワーを有するように形成され、前記第1レンズ11が
第2レンズ13と二重接合された構造となって、本発明
に係る対物レンズ装置10が2群3枚のレンズより構成
された例を示す。ここで、参照番号30は、例えば、次
世代DVD系の記録媒体である。
レンズ装置10は、後述する光学的具体設計例から分か
るように、0.70以上の高開口数を実現すると共に青
色波長領域での色収差を補正できる。
を採用した光ピックアップ装置の一実施例を示す図面で
ある。
る光ピックアップ装置は、光源51と、入射光の進行経
路を変換する光路変換手段と、前記光源51側から入射
された光を集束して記録媒体30に光スポットを形成す
る本発明に係る対物レンズ装置10と、前記記録媒体3
0で反射された後、光路変換手段を経由して入射された
光を受光する光検出器73とを含んでなる。
420nm波長の光、望ましくは、約405nm波長の光を
出射する青色半導体レーザーを具備する。前記半導体レ
ーザーには端面発光型レーザー(edge emitting lase
r)及び面発光型レーザー(vertical cavity surface e
mitting laser)がある。
ズ装置10との間の光路上に配置されて入射光の進行経
路を変換する。前記光路変換手段は、図6に示したよう
に、望ましくは、入射光を偏光によって選択的に透過ま
たは反射させる偏光ビームスプリッタ57と、入射光の
位相を変える1/4波長板59とよりなる。ここで、前
記光路変換手段として、入射光を所定の割合で透過及び
反射させるビームスプリッタ(図示せず)を具備すること
もできる。
て前述したような構成を有し、次世代DVD系の記録媒体
のような高密度記録媒体30の記録/再生できる光スポ
ットを形成するように0.7以上、望ましくは0.85の
開口数を有する。ここで、前記記録媒体30は、次世代
DVD系の記録媒体であることが望ましい。この記録媒体
は、例えば、0.1mmの厚さを有することができる。
反射された光を受光して情報信号及び誤差信号などを検
出する。
上にはコリメーティングレンズ53がさらに備えられて
いることが望ましい。前記コリメーティングレンズ53
は光源51から出射された発散光を集束させて平行光に
する。図6に示したように、光源51と光路変換手段と
の間の光路上にコリメーティングレンズ53を配置する
場合、光路変換手段と光検出器73との間には集束レン
ズ71がさらに設けられる。
ザーを採用する場合、相対的に低い出力でも情報が記録
できるように、前記コリメーティングレンズ53と光路
変換手段との間の光路上にはビーム整形プリズム55を
さらに具備することが望ましい。このビーム整形プリズ
ム55は、端面発光型レーザーから出射される楕円形ビ
ームを円形ビームに整形する。前記ビーム整形プリズム
55は、光源51とコリメーティングレンズ53との間
に配置される場合もある。ここで、前記光源51として
略円形のビームを出射する面発光型レーザーを採用する
場合には、図6の光学系でビーム整形プリズム55は除
去される。
(sensing lens)であって、例えば、非点収差法により
集束エラー信号を検出する場合、前記センシングレンズ
73として、入射された光に非点収差を起こす非点収差
レンズを具備する場合もある。
装置は、青色光に対して高開口数の実現及び色収差補正
が可能な対物レンズ装置10を備えるので、次世代DVD
系の記録媒体を記録再生できる。
光出力量の変化による前記光源51から出射される光の
波長変化及び/または前記光源51をHFで駆動すること
によって波長線幅が増え、それにより生じた色収差は前
記対物レンズ装置10で補正されるので、前記対物レン
ズ装置10及び青色光源を採用した本発明に係る光ピッ
クアップは次世代DVD系の記録媒体に対して良質の記録
及び/または再生を行える。
置10を採用した光ピックアップ装置の一実施例を示す
ものであって、本発明に係る光ピックアップ装置は図6
の光学的構成に限定されない。
青色光に対する色収差の補正効果を確認するために、本
発明に係る対物レンズ装置10の第1ないし第4光学的
設計例を説明する。以下の第1ないし第4光学的設計例
は、本発明に係る対物レンズ装置10が正のパワーを有
する第1レンズ11、負のパワーを有する第2レンズ1
3及び正のパワーを有する第3レンズ15よりなり、第
3レンズ15の光が入射される側の一面15aが非球面
で形成され、基準波長405nm、記録媒体51の厚さ
0.1mmに対して1.765mmの全体の焦点距離を有し、
入射ひとみの直径が3.0mmである平行光が入射され、
0.70以上の開口数を有する場合に対するものであ
る。
装置10の第1光学的設計例であり、図8は、表2の光
学的データを有する本発明に係る対物レンズ装置10の
収差図である。表3及び図9は、本発明に係る対物レン
ズ装置10の第2光学的設計例であり、図10は、表3
の光学的データを有する本発明に係る対物レンズ装置1
0の収差図である。また、表4及び図11は、本発明に
係る対物レンズ装置10の第3光学的設計例であり、図
12は、表4光学的データを有する本発明に係る対物レ
ンズ装置10の収差図である。
に係る対物レンズ装置10の第1ないし第3光学的設計
例では、負のパワーを有する第2レンズ13をアッベ数
27.5のガラス材質で形成し、第2レンズ13の焦点
距離を各々−3.725mm、−3.402mm、−2.71
3mmに設計した。
物レンズ装置10の収差図である図8、図10、図12
から分かるように、前記対物レンズ装置10では光源5
1の出射光波長が基準波長405nmから外れて406nm
に変わる場合にも収差がほとんど生じない。
ズ装置10の第4光学的設計例であり、図14は、表5
の光学的データを有する本発明に係る対物レンズ装置1
0の収差図である。
レンズ装置10の第4光学的設計例では負のパワーを有
する第2レンズ13をd線におけるアッベ数31.2のガ
ラス材質より形成し、第2レンズ13の焦点距離を−
3.933mmに設計した。
に係る対物レンズ装置10では、図14から分かるよう
に、光源51の出射光波長が基準波長405nmから外れ
て406nmに変わる場合にも収差がほとんど生じない。
対する非球面式は非球面の頂点からの深さをZとする
時、数式2のように示すことができる。
レンズ15の非球面S14、S24、S34、S44の円錐
定数、A〜Jは非球面係数である。そして、hは光軸から
の高さ、cは曲率である。
に、本発明に係る対物レンズ装置10は青色光に対して
色収差補正機能を有する。
10を青色光源を使用する次世代DVD系の記録媒体用光
ピックアップ装置に採用すれば、良好な記録及び/また
は再生信号が得られる。
置は、d線におけるアッベ数45以下の材質で形成され
た負のパワーを有するレンズを含んで3枚のレンズより
なり、この3枚のレンズの少なくとも一面が非球面に形
成されるので、高開口数を実現できると共に青色光に対
して色収差を補正できる。
レンズ装置を採用した光ピックアップを用いれば、良好
な記録及び/または再生が可能である。
束ずれに係る記録媒体に結ばれる光スポットの強度を示
すグラフ。
装置の波面収差を示すグラフ。
装置の集束ずれ量を示すグラフ。
置を概略的に示す図。
ックアップの一実施例を概略的に示す図。
る対物レンズ装置の構造を示す図。
る対物レンズ装置の収差を示す図。
る対物レンズ装置の構造を示す図。
係る対物レンズ装置の収差を示す図。
係る対物レンズ装置の構造を示す図。
係る対物レンズ装置の収差を示す図。
係る対物レンズ装置の構造を示す図。
係る対物レンズ装置の収差を示す図。
Claims (14)
- 【請求項1】 d線におけるアッベ数45以下の材質で
形成された負のパワーを有するレンズを含んでいる3枚
のレンズよりなり、前記3枚のレンズの少なくとも一面
が非球面であることを特徴とする対物レンズ装置。 - 【請求項2】 前記3枚のレンズのうち少なくとも一枚
は正のパワーを有し、前記負のパワーを有するレンズ
は、正のパワーを有する一つのレンズと二重接合され、
2群3枚の構造よりなることを特徴とする請求項1に記
載の対物レンズ装置。 - 【請求項3】 0.70以上の開口数を有することを特
徴とする請求項1に記載の対物レンズ装置。 - 【請求項4】 前記負のパワーを有するレンズは、d線
におけるアッベ数45以下のガラスまたはプラスチック
材質より形成されたことを特徴とする請求項1に記載の
対物レンズ装置。 - 【請求項5】 前記3枚のレンズは、光が入射する側か
ら正のパワーを有する第1レンズ、負のパワーを有する
第2レンズ、正のパワーを有する第3レンズであること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか一
項に記載の対物レンズ装置。 - 【請求項6】 前記負のパワーを有する第2レンズの焦
点距離をfn、全体の焦点距離をfとする時、下記の式を
満足するように設けられていることを特徴とする請求項
5に記載の対物レンズ装置。 【数1】 - 【請求項7】 前記負のパワーを有するレンズの焦点距
離をfn、全体の焦点距離をfとする時、下記の式を満足
するように設けられていることを特徴とする請求項1な
いし請求項4のうちいずれか一項に記載の対物レンズ装
置。 【数2】 - 【請求項8】 光を生成出射する光源と、 前記光源側から入射された光を集束させて記録媒体の光
スポットに結ばせる対物レンズ装置と、 前記光源と対物レンズ装置との間の光路上に配置されて
入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、 前記記録媒体で反射された後、前記対物レンズ装置及び
光路変換手段を経由して入射された光を受光する光検出
器とを有し、 前記対物レンズ装置は、 d線におけるアッベ数45以下の材質で形成された負の
パワーを有するレンズを含んで3枚のレンズよりなり、
前記3枚のレンズの少なくとも一面が非球面であること
を特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項9】 前記対物レンズ装置の3枚のレンズのう
ち少なくとも一枚のレンズは正のパワーを有し、前記負
のパワーを有するレンズは、正のパワーを有する一枚の
レンズと接合された二重接合構造よりなることを特徴と
する請求項8に記載の光ピックアップ。 - 【請求項10】 前記光源は約400nmないし420nm
波長の光を出射し、 前記対物レンズ装置は、0.70以上の開口数を有する
ことを特徴とする請求項8に記載の光ピックアップ。 - 【請求項11】 前記負のパワーを有するレンズはd線
におけるアッベ数45以下のガラスまたはプラスチック
材質より形成されたことを特徴とする請求項8に記載の
光ピックアップ。 - 【請求項12】 前記対物レンズ装置は、光が入射する
側から正のパワーを有する第1レンズ、負のパワーを有
する第2レンズ、正のパワーを有する第3レンズよりな
ることを特徴とする請求項8ないし請求項11のうちい
ずれか一項に記載の光ピックアップ。 - 【請求項13】 前記対物レンズ装置は、前記負のパワ
ーを有する第2レンズの焦点距離をfn、全体の焦点距離
をfとする時、下記の式を満足するようになったことを
特徴とする請求項12に記載の光ピックアップ。 【数3】 - 【請求項14】 前記対物レンズ装置は、前記負のパワ
ーを有するレンズの焦点距離をfn、全体の焦点距離をf
とする時、下記の式を満足するようになったことを特徴
とする請求項8ないし請求項11のうちいずれか一項に
記載の光ピックアップ。 【数4】
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