JP3014311B2 - ディスク基板厚み可変の対物レンズ系 - Google Patents
ディスク基板厚み可変の対物レンズ系Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の光情報媒
体の記録、再生に適した対物レンズ系に関する。
体の記録、再生に適した対物レンズ系に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度，大容量の光情報媒体の記録，再
生には対物レンズのＮＡを大きくすることが有効である
が、このときレンズの光軸の傾きにより収差発生量が増
大する。これを防ぐには光ディスクの基板の厚みを薄く
することが有利である。以上の理由で近年ディスク基板
の厚みを薄くすることが試みられている。一方、現在普
及しているコンパクトディスク（ＣＤ）は、ディスク基
板の厚みは１．２ｍｍと厚い。この現在のコンパクトデ
ィスクと高密度光ディスク（ＳＤ）の両方を記録、再生
できる光ディスク装置が必要となった。しかるに、ディ
スクの基板厚みが変化すると球面収差が著しく変化する
ため、コンパクトディスク（ＣＤ）と高密度光ディスク
（ＳＤ）の両方を１つの対物レンズ系で満足することは
不可能であった。
生には対物レンズのＮＡを大きくすることが有効である
が、このときレンズの光軸の傾きにより収差発生量が増
大する。これを防ぐには光ディスクの基板の厚みを薄く
することが有利である。以上の理由で近年ディスク基板
の厚みを薄くすることが試みられている。一方、現在普
及しているコンパクトディスク（ＣＤ）は、ディスク基
板の厚みは１．２ｍｍと厚い。この現在のコンパクトデ
ィスクと高密度光ディスク（ＳＤ）の両方を記録、再生
できる光ディスク装置が必要となった。しかるに、ディ
スクの基板厚みが変化すると球面収差が著しく変化する
ため、コンパクトディスク（ＣＤ）と高密度光ディスク
（ＳＤ）の両方を１つの対物レンズ系で満足することは
不可能であった。
【０００３】最近対物レンズにホログラムレンズを付加
することにより、多焦点を得る方法として特開平７−１
９８９０９号公報、特開平７−９８４３１号公報等があ
るが、回折による光量低下の欠点を逃れることはできな
い。また、特開平７−１５３１１０号公報にはコリメー
タレンズと対物レンズの間に負の非球面をもつ補正板を
挿入することにより、ディスク基板の厚みの変更に対処
する方法が開示されているが、ディスク基板厚みが異な
る数だけそれに対応した補正板が必要であり、その出し
入れの機構も複雑となる。また、ディスク基板と対物レ
ンズのセットを交換する方法も行われているようである
が、ディスク基板の厚みが異なる数だけ対物レンズとの
セットが必要であり、経済性および機構の複雑さは免れ
ない。
することにより、多焦点を得る方法として特開平７−１
９８９０９号公報、特開平７−９８４３１号公報等があ
るが、回折による光量低下の欠点を逃れることはできな
い。また、特開平７−１５３１１０号公報にはコリメー
タレンズと対物レンズの間に負の非球面をもつ補正板を
挿入することにより、ディスク基板の厚みの変更に対処
する方法が開示されているが、ディスク基板厚みが異な
る数だけそれに対応した補正板が必要であり、その出し
入れの機構も複雑となる。また、ディスク基板と対物レ
ンズのセットを交換する方法も行われているようである
が、ディスク基板の厚みが異なる数だけ対物レンズとの
セットが必要であり、経済性および機構の複雑さは免れ
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単な機構に
より異なった多数のディスク基板厚みに対応し、光量の
損失もなく、しかも良好な性能が得られる方法を提供す
るものである。
より異なった多数のディスク基板厚みに対応し、光量の
損失もなく、しかも良好な性能が得られる方法を提供す
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】大容量の光情報媒体の記
録、再生にはレーザ光源からの発散光をコリメータレン
ズで無限遠からの平行光束に変換し、対物レンズで結像
させるのが一般的であるが、本発明はコリメータレンズ
をも廃止し、しかもディスク基板の厚みの変化により増
大する収差をも除去し、多数のディスク基板の厚みにも
充分良好な性能が得られる光学系を、極めて簡単な構成
で得られるものである。すなわち、本発明によるディス
ク基板厚み可変の対物レンズ系は、光源側より順次に正
の１または２枚よりなる正レンズ、正の対物レンズおよ
びディスク基板が配置され、ディスク基板の厚みの変化
に起因する収差の増大に対しては前記正の１または２枚
よりなる正レンズを光軸上で移動することにより収差を
良好とし、ディスク基板の厚みの変化による像点位置の
移動には対物レンズを光軸上で微少量移動することによ
り合焦し、前記対物レンズが特定ディスク基板厚みとの
組合せで収差を良好とする対物レンズ系において、前記
正の１または２枚よりなる正レンズを正の単レンズと
し、前記対物レンズの焦点距離をｆM 、正の単レンズの
焦点距離をｆC 、前記正の単レンズの像側の曲率半径を
ｒ2 とするとき ５．５６０ｆM ＝ｆC または ６．７０５ｆM ＝ｆC または ６．７１０ｆM ＝ｆC または ６．７７２ｆM ＝ｆC ・・・・（１） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記正の単レンズを光源側に近づける方向に
移動させ、前記ディスク基板の厚みが減少するときは前
記正の単レンズを像側に近づける方向に移動するように
構成されている。本発明によるさらに他のディスク基板
厚み可変の対物レンズ系は、光源側より順次に正の１ま
たは２枚よりなる正レンズ、正の対物レンズおよびディ
スク基板が配置され、ディスク基板の厚みの変化に起因
する収差の増大に対しては前記正の１または２枚よりな
る正レンズを光軸上で移動することにより収差を良好と
し、ディスク基板の厚みの変化による像点位置の移動に
は対物レンズを光軸上で微少量移動することにより合焦
し、前記対物レンズは特定ディスク基板との組合せにお
いて対物レンズの像側方向に向かう収斂光束（超無限遠
光束）に対して収差を良好とする対物レンズ系におい
て、前記正の１または２枚よりなる正レンズを正の単レ
ンズとし、前記対物レンズの焦点距離をｆM 、正の単レ
ンズの焦点距離をｆC 、前記正の単レンズの像側の曲率
半径をｒ2 とするとき ｆC ＞５ｆM ・・・・・・・・（６） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記正の１または２枚よりなる正レンズを光
源側に近づける方向に移動させ、前記ディスク基板の厚
みが減少するときは前記正の１または２枚よりなる正レ
ンズを像側に近づける方向に移動するように構成されて
いる。本発明によるさらに他のディスク基板厚み可変の
対物レンズ系は、光源側より順次に正の１または２枚よ
りなる正レンズ、正の対物レンズおよびディスク基板が
配置され、ディスク基板の厚みの変化に起因する収差の
増大に対しては前記正の１または２枚よりなる正レンズ
を光軸上で移動することにより収差を良好とし、ディス
ク基板の厚みの変化による像点位置の移動には対物レン
ズを光軸上で微少量移動することにより合焦し、前記対
物レンズが特定ディスク基板厚みとの組合せで収差を良
好とする対物レンズ系において、前記正の１または２枚
よりなる正レンズを２枚の正レンズで構成し、この合成
正レンズの焦点距離をｆCT，球面の曲率半径を光源側よ
り順次にｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3，ｒ4 、対物レンズの焦点距
離をｆM とするとき ｆCT＞４ｆM ・・・・・・・・・・・・（３） ｒ2 ＜０，ｒ4 ＜０ ・・・・・・・・・（４） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記２枚よりなる正レンズを光源側に近づけ
る方向に移動させ、前記ディスク基板の厚みが減少する
ときは前記正レンズを像側に近づける方向に移動するよ
うに構成されている。
録、再生にはレーザ光源からの発散光をコリメータレン
ズで無限遠からの平行光束に変換し、対物レンズで結像
させるのが一般的であるが、本発明はコリメータレンズ
をも廃止し、しかもディスク基板の厚みの変化により増
大する収差をも除去し、多数のディスク基板の厚みにも
充分良好な性能が得られる光学系を、極めて簡単な構成
で得られるものである。すなわち、本発明によるディス
ク基板厚み可変の対物レンズ系は、光源側より順次に正
の１または２枚よりなる正レンズ、正の対物レンズおよ
びディスク基板が配置され、ディスク基板の厚みの変化
に起因する収差の増大に対しては前記正の１または２枚
よりなる正レンズを光軸上で移動することにより収差を
良好とし、ディスク基板の厚みの変化による像点位置の
移動には対物レンズを光軸上で微少量移動することによ
り合焦し、前記対物レンズが特定ディスク基板厚みとの
組合せで収差を良好とする対物レンズ系において、前記
正の１または２枚よりなる正レンズを正の単レンズと
し、前記対物レンズの焦点距離をｆM 、正の単レンズの
焦点距離をｆC 、前記正の単レンズの像側の曲率半径を
ｒ2 とするとき ５．５６０ｆM ＝ｆC または ６．７０５ｆM ＝ｆC または ６．７１０ｆM ＝ｆC または ６．７７２ｆM ＝ｆC ・・・・（１） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記正の単レンズを光源側に近づける方向に
移動させ、前記ディスク基板の厚みが減少するときは前
記正の単レンズを像側に近づける方向に移動するように
構成されている。本発明によるさらに他のディスク基板
厚み可変の対物レンズ系は、光源側より順次に正の１ま
たは２枚よりなる正レンズ、正の対物レンズおよびディ
スク基板が配置され、ディスク基板の厚みの変化に起因
する収差の増大に対しては前記正の１または２枚よりな
る正レンズを光軸上で移動することにより収差を良好と
し、ディスク基板の厚みの変化による像点位置の移動に
は対物レンズを光軸上で微少量移動することにより合焦
し、前記対物レンズは特定ディスク基板との組合せにお
いて対物レンズの像側方向に向かう収斂光束（超無限遠
光束）に対して収差を良好とする対物レンズ系におい
て、前記正の１または２枚よりなる正レンズを正の単レ
ンズとし、前記対物レンズの焦点距離をｆM 、正の単レ
ンズの焦点距離をｆC 、前記正の単レンズの像側の曲率
半径をｒ2 とするとき ｆC ＞５ｆM ・・・・・・・・（６） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記正の１または２枚よりなる正レンズを光
源側に近づける方向に移動させ、前記ディスク基板の厚
みが減少するときは前記正の１または２枚よりなる正レ
ンズを像側に近づける方向に移動するように構成されて
いる。本発明によるさらに他のディスク基板厚み可変の
対物レンズ系は、光源側より順次に正の１または２枚よ
りなる正レンズ、正の対物レンズおよびディスク基板が
配置され、ディスク基板の厚みの変化に起因する収差の
増大に対しては前記正の１または２枚よりなる正レンズ
を光軸上で移動することにより収差を良好とし、ディス
ク基板の厚みの変化による像点位置の移動には対物レン
ズを光軸上で微少量移動することにより合焦し、前記対
物レンズが特定ディスク基板厚みとの組合せで収差を良
好とする対物レンズ系において、前記正の１または２枚
よりなる正レンズを２枚の正レンズで構成し、この合成
正レンズの焦点距離をｆCT，球面の曲率半径を光源側よ
り順次にｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3，ｒ4 、対物レンズの焦点距
離をｆM とするとき ｆCT＞４ｆM ・・・・・・・・・・・・（３） ｒ2 ＜０，ｒ4 ＜０ ・・・・・・・・・（４） なる条件を満足させ、前記ディスク基板の厚みが増加す
るときは、前記２枚よりなる正レンズを光源側に近づけ
る方向に移動させ、前記ディスク基板の厚みが減少する
ときは前記正レンズを像側に近づける方向に移動するよ
うに構成されている。
【０００６】本発明のディスク基板の厚みの変化に対
し、収差補正が良好にできる理由を以下に説明する。こ
こでディスク基板の厚みの変化は対物レンズの球面収差
を著しく変化させることは当業界では衆知であることを
前提とする。 （説明１）正の対物レンズの球面収差は入射する光の物
体距離によって変化する。無限遠物体に対する球面収差
に対し、物体が有限距離で正の対物レンズに近づくほ
ど、補正不足の球面収差が増大する。すなわち、球面収
差の近点変化であり、この逆の超無限遠光束に対しても
成り立つ。 （説明２）光源である有限距離物点からの発散光束が入
射する正の単レンズに対して補正不足の球面収差が発生
する。その量は正の単レンズの光源側と像側の屈折力の
分担度により若干差異が生ずる。
し、収差補正が良好にできる理由を以下に説明する。こ
こでディスク基板の厚みの変化は対物レンズの球面収差
を著しく変化させることは当業界では衆知であることを
前提とする。 （説明１）正の対物レンズの球面収差は入射する光の物
体距離によって変化する。無限遠物体に対する球面収差
に対し、物体が有限距離で正の対物レンズに近づくほ
ど、補正不足の球面収差が増大する。すなわち、球面収
差の近点変化であり、この逆の超無限遠光束に対しても
成り立つ。 （説明２）光源である有限距離物点からの発散光束が入
射する正の単レンズに対して補正不足の球面収差が発生
する。その量は正の単レンズの光源側と像側の屈折力の
分担度により若干差異が生ずる。
【０００７】以上のことを総合，考察，集大成すること
により本発明が生じたものである。大容量の光情報媒体
の記録，再生のためには、対物レンズは高ＮＡとし、デ
ィスク基板の厚みは小さい値を特定し、この組合せのも
とに収差を極限まで除去する。この場合、対物レンズに
入射する光束は無限遠物体からの平行光束，有限距離物
体からの発散光束，および対物レンズの像側方向の物体
に向かう収斂光束（超無限遠光束）のいずれでも良い。
により本発明が生じたものである。大容量の光情報媒体
の記録，再生のためには、対物レンズは高ＮＡとし、デ
ィスク基板の厚みは小さい値を特定し、この組合せのも
とに収差を極限まで除去する。この場合、対物レンズに
入射する光束は無限遠物体からの平行光束，有限距離物
体からの発散光束，および対物レンズの像側方向の物体
に向かう収斂光束（超無限遠光束）のいずれでも良い。
【０００８】次に本発明の光学系におけるレンズ配置に
ついて図１を参照しながら説明する。対物レンズが前記
の特定のディスク基板厚みと組合わされている場合は、
光源である物点からの発散光束が正の単レンズによって
作られる像点は対物レンズの設計時に用いられた入射光
束の近傍に得られるように正の単レンズの焦点距離およ
び光源との距離を設定する。簡単のために対物レンズと
特定ディスク基板厚みとの組合せが無限遠物体からの平
行光束に対して収差が補正されている場合について述べ
る。
ついて図１を参照しながら説明する。対物レンズが前記
の特定のディスク基板厚みと組合わされている場合は、
光源である物点からの発散光束が正の単レンズによって
作られる像点は対物レンズの設計時に用いられた入射光
束の近傍に得られるように正の単レンズの焦点距離およ
び光源との距離を設定する。簡単のために対物レンズと
特定ディスク基板厚みとの組合せが無限遠物体からの平
行光束に対して収差が補正されている場合について述べ
る。
【０００９】(a) ディスク基板厚みが特定値の場合 正の単レンズの前側焦点位置よりも光源が若干外側にな
るように配置する。これは正の単レンズの補正不足の球
面収差を考慮するからである（前記説明２）。 (b) ディスク基板厚みが特定値より厚い場合 球面収差が補正過剰となる。正の単レンズによる光源の
像点が対物レンズに対し有限距離物点からの発散光束と
なるように正の単レンズを動かせば収差が良好となる
（前記説明１）。すなわち、正の単レンズを光源側に近
づけ、その分だけ対物レンズとの間隔を拡げる。この場
合も前記説明２による正の単レンズによる球面収差も補
正の対象となる。 (c) ディスク基板厚みが特定値より薄い場合 球面収差が補正不足となる。正の単レンズによる光源の
像点が対物レンズの像側方向の点に向かう収斂光束（超
無限遠光束）となるように正の単レンズを移動すれば収
差が良好となる（前記説明１）。すなわち、正の単レン
ズを光源から遠ざけ、その分だけ対物レンズとの間隔を
狭める。この場合も前記説明２による正の単レンズによ
る球面収差も補正の対象となる。
るように配置する。これは正の単レンズの補正不足の球
面収差を考慮するからである（前記説明２）。 (b) ディスク基板厚みが特定値より厚い場合 球面収差が補正過剰となる。正の単レンズによる光源の
像点が対物レンズに対し有限距離物点からの発散光束と
なるように正の単レンズを動かせば収差が良好となる
（前記説明１）。すなわち、正の単レンズを光源側に近
づけ、その分だけ対物レンズとの間隔を拡げる。この場
合も前記説明２による正の単レンズによる球面収差も補
正の対象となる。 (c) ディスク基板厚みが特定値より薄い場合 球面収差が補正不足となる。正の単レンズによる光源の
像点が対物レンズの像側方向の点に向かう収斂光束（超
無限遠光束）となるように正の単レンズを移動すれば収
差が良好となる（前記説明１）。すなわち、正の単レン
ズを光源から遠ざけ、その分だけ対物レンズとの間隔を
狭める。この場合も前記説明２による正の単レンズによ
る球面収差も補正の対象となる。
【００１０】以上(a) ，(b) ，(c) の方法は対物レンズ
と特定ディスク基板厚みとの組合せの設計基準の物体距
離が有限距離物体からの発散光束の場合および対物レン
ズの像側方向の物体に向かう収斂光束（超無限遠光束）
に対して行われた場合においても成り立つ。これまでに
述べた方法により高密度，大容量，高ＮＡにおいて、デ
ィスク基板厚みの変化に対しても球面収差は極めて良好
に補正することができるが、コマ収差には若干の影響も
あり、トラッキング等で対物レンズの光軸と直角方向の
移動（シフト）による性能の悪化にも考慮する必要があ
るため、高ＮＡ（ＳＤ）においてはディスク基板の厚さ
の変化は特定値の２０％以内が望ましい。例えば、ＮＡ
＝０．６でディスク基板の特定厚さが０．６ｍｍのとき
は、±０．１２ｍｍ位に止めるのが良い。
と特定ディスク基板厚みとの組合せの設計基準の物体距
離が有限距離物体からの発散光束の場合および対物レン
ズの像側方向の物体に向かう収斂光束（超無限遠光束）
に対して行われた場合においても成り立つ。これまでに
述べた方法により高密度，大容量，高ＮＡにおいて、デ
ィスク基板厚みの変化に対しても球面収差は極めて良好
に補正することができるが、コマ収差には若干の影響も
あり、トラッキング等で対物レンズの光軸と直角方向の
移動（シフト）による性能の悪化にも考慮する必要があ
るため、高ＮＡ（ＳＤ）においてはディスク基板の厚さ
の変化は特定値の２０％以内が望ましい。例えば、ＮＡ
＝０．６でディスク基板の特定厚さが０．６ｍｍのとき
は、±０．１２ｍｍ位に止めるのが良い。
【００１１】次にコンパクトディスク（ＣＤ）用として
用いるときは使用波長が７８０ｎｍと長く、ＮＡ＝０．
４５が現状である。高密度光ディスク（ＳＤ）における
波長は６５０ｎｍ，６３５ｎｍ等であるから、これらの
波長を使用した場合、コンパクトディスク（ＣＤ）に必
要なＮＡは 使用波長６５０ｎｍのとき ＮＡCD＝０．４５・（６５０／７８０）＝０．３７５ 使用波長６３５ｎｍのとき ＮＡCD＝０．４５・（６３５／７８０）＝０．３６６ で良いことになり、ディスク基板厚みが０．６ｍｍから
１．２ｍｍと大きく変化しても充分高性能の結果が得ら
れる。そのためには正の単レンズと対物レンズとの間に
絞りを挿入すると良い。なお、ディスク基板の厚みの変
化に対する全系像点位置の変化に対しては対物レンズの
微少移動により行う。
用いるときは使用波長が７８０ｎｍと長く、ＮＡ＝０．
４５が現状である。高密度光ディスク（ＳＤ）における
波長は６５０ｎｍ，６３５ｎｍ等であるから、これらの
波長を使用した場合、コンパクトディスク（ＣＤ）に必
要なＮＡは 使用波長６５０ｎｍのとき ＮＡCD＝０．４５・（６５０／７８０）＝０．３７５ 使用波長６３５ｎｍのとき ＮＡCD＝０．４５・（６３５／７８０）＝０．３６６ で良いことになり、ディスク基板厚みが０．６ｍｍから
１．２ｍｍと大きく変化しても充分高性能の結果が得ら
れる。そのためには正の単レンズと対物レンズとの間に
絞りを挿入すると良い。なお、ディスク基板の厚みの変
化に対する全系像点位置の変化に対しては対物レンズの
微少移動により行う。
【００１２】次に条件式（１）について説明する。本発
明においてはコリメータレンズを廃止しているため、正
の単レンズがコリメータレンズの働きも併せもってい
る。条件式１は正の単レンズの焦点距離と対物レンズの
焦点距離との間の関係を定めるものである。正の単レン
ズの焦点距離をｆC 、ＮＡをＮＡC 、対物レンズの焦点
距離をｆM 、ＮＡをＮＡM とすれば、双方に収差がない
場合は、 ｆC ／ｆM ＝ＮＡM ／ＮＡC ・・・・・・・・（５） なる関係が成り立つ。すなわち、対物レンズがＮＡM ＝
０．６の場合、正の単レンズのＮＡC は条件式（１）の
各下限は、ｆC ＞５ｆM より対物レンズがＮＡM＝０．
６の場合は、ＮＡc ＜０．１２となり、光源側のＮＡの
負担が過大となるのを防ぐものである。条件式（１）の
各上限は、各実施例より 実施例１は、ｆC ／ｆM ＝６．７１０ 実施例２は、ｆC ／ｆM ＝６．７０５ 実施例３は、ｆC ／ｆM ＝６．７７２ 実施例４は、ｆC ／ｆM ＝６．７０５ 実施例５は、ｆC ／ｆM ＝５．５６０ 各ＮＡc は０．０８９〜０．１０８であり、それぞれ光
源側のＮＡの負担を過大にすることなく、後述する優れ
た収差特性を与えている。
明においてはコリメータレンズを廃止しているため、正
の単レンズがコリメータレンズの働きも併せもってい
る。条件式１は正の単レンズの焦点距離と対物レンズの
焦点距離との間の関係を定めるものである。正の単レン
ズの焦点距離をｆC 、ＮＡをＮＡC 、対物レンズの焦点
距離をｆM 、ＮＡをＮＡM とすれば、双方に収差がない
場合は、 ｆC ／ｆM ＝ＮＡM ／ＮＡC ・・・・・・・・（５） なる関係が成り立つ。すなわち、対物レンズがＮＡM ＝
０．６の場合、正の単レンズのＮＡC は条件式（１）の
各下限は、ｆC ＞５ｆM より対物レンズがＮＡM＝０．
６の場合は、ＮＡc ＜０．１２となり、光源側のＮＡの
負担が過大となるのを防ぐものである。条件式（１）の
各上限は、各実施例より 実施例１は、ｆC ／ｆM ＝６．７１０ 実施例２は、ｆC ／ｆM ＝６．７０５ 実施例３は、ｆC ／ｆM ＝６．７７２ 実施例４は、ｆC ／ｆM ＝６．７０５ 実施例５は、ｆC ／ｆM ＝５．５６０ 各ＮＡc は０．０８９〜０．１０８であり、それぞれ光
源側のＮＡの負担を過大にすることなく、後述する優れ
た収差特性を与えている。
【００１３】条件式（２）は正の単レンズと対物レンズ
との相互偏心による性能低下を防ぐためのものである。
トラッキングなどにより対物レンズを光軸と直角方向に
移動（シフト）する場合、正の単レンズも同時にシフト
できれば問題はないが、機構の複雑化を防ぐために対物
レンズのみをシフトするときは偏心による性能低下が生
ずる。この量は正の単レンズの光源側と像側の屈折力の
分担度により変化する。像側の屈折力分担が少なくなる
ときは対物レンズのシフトによる性能低下が多くなる。
条件式（２）の範囲を超えるときはこの傾向が増大す
る。条件式（６）の意味は、条件式（１）の下限の意味
するところと異ならない。
との相互偏心による性能低下を防ぐためのものである。
トラッキングなどにより対物レンズを光軸と直角方向に
移動（シフト）する場合、正の単レンズも同時にシフト
できれば問題はないが、機構の複雑化を防ぐために対物
レンズのみをシフトするときは偏心による性能低下が生
ずる。この量は正の単レンズの光源側と像側の屈折力の
分担度により変化する。像側の屈折力分担が少なくなる
ときは対物レンズのシフトによる性能低下が多くなる。
条件式（２）の範囲を超えるときはこの傾向が増大す
る。条件式（６）の意味は、条件式（１）の下限の意味
するところと異ならない。
【００１４】条件式（３）は正の単レンズを２枚の正レ
ンズで構成したときの条件式である。正の単レンズを上
記の２枚の構成とすることにより、光源側のＮＡの増大
による光量の増加が可能となる。この２枚構成としたと
きの可動レンズのＮＡをＮＡCTとすれば対物レンズのＮ
ＡM ＝０．６のとき、前記の式（５）よりＮＡCT＜０．
１５の範囲で光源側のＮＡも増大することができる。
ンズで構成したときの条件式である。正の単レンズを上
記の２枚の構成とすることにより、光源側のＮＡの増大
による光量の増加が可能となる。この２枚構成としたと
きの可動レンズのＮＡをＮＡCTとすれば対物レンズのＮ
ＡM ＝０．６のとき、前記の式（５）よりＮＡCT＜０．
１５の範囲で光源側のＮＡも増大することができる。
【００１５】条件式（４）は正の単レンズを２枚の正レ
ンズで構成したときの可動レンズと対物レンズの相互偏
心による性能低下を防ぐためのものである。２枚のレン
ズ共、像側の面の正の屈折力が弱くなると対物レンズの
シフトによる性能低下が多くなる。条件式（４）の範囲
を超えるときはこの傾向が増大する。なお、本発明対物
レンズ系の正の単レンズまたはこれを２枚の正レンズで
構成し、ディスク基板厚みの変化に際し、移動する上記
可動レンズに非球面を採用し、光源側のＮＡの増大や性
能の向上を図ることは本発明の条件範囲を逸脱するもの
ではない。ただし、トラッキング等により対物レンズの
みがシフトする場合には可動レンズと対物レンズの相互
偏心による性能維持への配慮が必要である。
ンズで構成したときの可動レンズと対物レンズの相互偏
心による性能低下を防ぐためのものである。２枚のレン
ズ共、像側の面の正の屈折力が弱くなると対物レンズの
シフトによる性能低下が多くなる。条件式（４）の範囲
を超えるときはこの傾向が増大する。なお、本発明対物
レンズ系の正の単レンズまたはこれを２枚の正レンズで
構成し、ディスク基板厚みの変化に際し、移動する上記
可動レンズに非球面を採用し、光源側のＮＡの増大や性
能の向上を図ることは本発明の条件範囲を逸脱するもの
ではない。ただし、トラッキング等により対物レンズの
みがシフトする場合には可動レンズと対物レンズの相互
偏心による性能維持への配慮が必要である。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明のディスク基板厚み可
変の対物レンズ系の実施例１から実施例８までを第１表
から第８表に示す。表中の記号は次の通りである。
変の対物レンズ系の実施例１から実施例８までを第１表
から第８表に示す。表中の記号は次の通りである。
【００１７】ｒi ：順次に球面の曲率半径または非球面
の頂点曲率半径 ｄi ：順次にレンズの光軸上の厚みまたは空気間隔 ｎi ：順次にレンズの材質の波長６５０ｎｍにおける屈
折率 ｔ ：ディスク基板の光軸上の厚み ｎb ：ディスク基板の材質の波長６５０ｎｍにおける屈
折率 ＷＤ：作動距離 Ｌ1 ：第１レンズから光源までの光軸上の距離 ｆ ：全系の焦点距離 ｆC ：正の単レンズの焦点距離 ｆCT：正の単レンズが２枚構成となったときの焦点距離 ｆM ：対物レンズの焦点距離 ＮＡ：全系のＮＡ ＮＡM ：対物レンズのＮＡ ＮＡC ：光源側のＮＡ Ｌ1M ：対物レンズの設計に用いた物体距離（有限距離
物体からの発散光束が入射するとき（−）） 非球面の形状の式は、 ｘ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃ：非球面頂点の曲率（Ｃ＝１／ｒ） Ｋ：円錐定数 Ａ2i：非球面係数 とするとき
の頂点曲率半径 ｄi ：順次にレンズの光軸上の厚みまたは空気間隔 ｎi ：順次にレンズの材質の波長６５０ｎｍにおける屈
折率 ｔ ：ディスク基板の光軸上の厚み ｎb ：ディスク基板の材質の波長６５０ｎｍにおける屈
折率 ＷＤ：作動距離 Ｌ1 ：第１レンズから光源までの光軸上の距離 ｆ ：全系の焦点距離 ｆC ：正の単レンズの焦点距離 ｆCT：正の単レンズが２枚構成となったときの焦点距離 ｆM ：対物レンズの焦点距離 ＮＡ：全系のＮＡ ＮＡM ：対物レンズのＮＡ ＮＡC ：光源側のＮＡ Ｌ1M ：対物レンズの設計に用いた物体距離（有限距離
物体からの発散光束が入射するとき（−）） 非球面の形状の式は、 ｘ：非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの
距離 ｈ：光軸からの高さ Ｃ：非球面頂点の曲率（Ｃ＝１／ｒ） Ｋ：円錐定数 Ａ2i：非球面係数 とするとき
【式１】 で表される。なお、ディスク基板厚さｔ＝０．６のとき
の対物レンズの有効径をｔ＝０．５およびｔ＝０．７に
も使用しｔ＝１．２のときは絞り（対物レンズの手前２
の位置）により計算を行った。 （以下、余白とする。）
の対物レンズの有効径をｔ＝０．５およびｔ＝０．７に
も使用しｔ＝１．２のときは絞り（対物レンズの手前２
の位置）により計算を行った。 （以下、余白とする。）
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【００１８】実施例１〜５および実施例８における対物
レンズは共通で特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおい
て無限遠物体（Ｌ1M＝∞）に対し収差を良好としたもの
で、この収差曲線を図２に示す。実施例１の収差曲線を
図３および図４に、実施例２の収差曲線を図５および図
６に、実施例３の収差曲線を図７および図８に、実施例
４の収差曲線を図９および図１０に、実施例５の収差曲
線を図１１および図１２に示す。実施例６における対物
レンズは特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおいて対物
レンズの第１面の手前３００ｍｍの有限物体からの発散
光束（Ｌ1M＝−３００）に対して収差を良好としたもの
で、この収差曲線を図１３に示し、全系の収差曲線を図
１４および図１５に示す。実施例７における対物レンズ
は特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおいて、対物レン
ズの第１面より像側３００ｍｍにある物体に向かう収斂
光束（超無限遠光束）（Ｌ1M＝３００）に対して収差を
良好としたものでこの収差曲線を図１６に示し、全系の
収差曲線を図１７および図１８に示す。実施例８は正の
単レンズを２枚の正レンズで構成したものでその構成断
面図を図１９に示し、全系の収差曲線を図２０および図
２１に示す。いずれの実施例においてもディスク基板厚
みが変化しても良好な性能であることがわかる。
レンズは共通で特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおい
て無限遠物体（Ｌ1M＝∞）に対し収差を良好としたもの
で、この収差曲線を図２に示す。実施例１の収差曲線を
図３および図４に、実施例２の収差曲線を図５および図
６に、実施例３の収差曲線を図７および図８に、実施例
４の収差曲線を図９および図１０に、実施例５の収差曲
線を図１１および図１２に示す。実施例６における対物
レンズは特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおいて対物
レンズの第１面の手前３００ｍｍの有限物体からの発散
光束（Ｌ1M＝−３００）に対して収差を良好としたもの
で、この収差曲線を図１３に示し、全系の収差曲線を図
１４および図１５に示す。実施例７における対物レンズ
は特定ディスク基板厚み０．６ｍｍにおいて、対物レン
ズの第１面より像側３００ｍｍにある物体に向かう収斂
光束（超無限遠光束）（Ｌ1M＝３００）に対して収差を
良好としたものでこの収差曲線を図１６に示し、全系の
収差曲線を図１７および図１８に示す。実施例８は正の
単レンズを２枚の正レンズで構成したものでその構成断
面図を図１９に示し、全系の収差曲線を図２０および図
２１に示す。いずれの実施例においてもディスク基板厚
みが変化しても良好な性能であることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるディス
ク基板厚み可変の対物レンズ系は構成枚数も少なく、極
めて簡単な機構にもかかわらず、高密度，大容量の光情
報媒体の記録・再生においてディスク基板の厚みの連続
可変にも充分対応でき、性能も良好となし得るものであ
る。本発明はディスク基板厚みを変数としたズーム対物
レンズ系とも考えることができ、多数のディスク基板厚
みに対応でき、しかも回折による光量低下の欠点もな
い。
ク基板厚み可変の対物レンズ系は構成枚数も少なく、極
めて簡単な機構にもかかわらず、高密度，大容量の光情
報媒体の記録・再生においてディスク基板の厚みの連続
可変にも充分対応でき、性能も良好となし得るものであ
る。本発明はディスク基板厚みを変数としたズーム対物
レンズ系とも考えることができ、多数のディスク基板厚
みに対応でき、しかも回折による光量低下の欠点もな
い。
【図１】本発明のディスク基板厚み可変対物レンズ系の
実施例１の構成断面図である。
実施例１の構成断面図である。
【図２】実施例１〜５および実施例８において対物レン
ズのディスク基板厚み０．６における収差曲線図であ
る。
ズのディスク基板厚み０．６における収差曲線図であ
る。
【図３】実施例１のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図４】実施例１のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図５】実施例２のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図６】実施例２のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図７】実施例３のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図８】実施例３のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図９】実施例４のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図１０】実施例４のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図１１】実施例５のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図１２】実施例５のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図１３】実施例６において対物レンズのディスク基板
厚み０．６における収差曲線図である。
厚み０．６における収差曲線図である。
【図１４】実施例６のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図１５】実施例６のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図１６】実施例７において対物レンズのディスク基板
厚み０．６における収差曲線図である。
厚み０．６における収差曲線図である。
【図１７】実施例７のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図１８】実施例７のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
【図１９】実施例８の構成断面図である。
【図２０】実施例８のディスク基板厚みが（ａ）は０．
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
６，（ｂ）は１．２における収差曲線図である。
【図２１】実施例８のディスク基板厚みが（ａ）は０．
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
５，（ｂ）は０．７における収差曲線図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 光源側より順次に正の１または２枚より
なる正レンズ、正の対物レンズおよびディスク基板が配
置され、ディスク基板の厚みの変化に起因する収差の増
大に対しては前記正の１または２枚よりなる正レンズを
光軸上で移動することにより収差を良好とし、ディスク
基板の厚みの変化による像点位置の移動には対物レンズ
を光軸上で微少量移動することにより合焦し、前記対物
レンズが特定ディスク基板厚みとの組合せで収差を良好
とする対物レンズ系において、前記正の１または２枚よ
りなる正レンズを正の単レンズとし、前記対物レンズの
焦点距離をｆM 、正の単レンズの焦点距離をｆC 、前記
正の単レンズの像側の曲率半径をｒ2 とするとき ５．５６０ｆM ＝ｆC または ６．７０５ｆM ＝ｆC または ６．７１０ｆM ＝ｆC または ６．７７２ｆM ＝ｆC ・・・・・・（１） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、 前記ディスク基板の厚みが増加するときは、前記正の単
レンズを光源側に近づける方向に移動させ、前記ディス
ク基板の厚みが減少するときは前記正の単レンズを像側
に近づける方向に移動するように構成したことを特徴と
するディスク基板厚み可変の対物レンズ系。 - 【請求項２】 光源側より順次に正の１または２枚より
なる正レンズ、正の対物レンズおよびディスク基板が配
置され、ディスク基板の厚みの変化に起因する収差の増
大に対しては前記正の１または２枚よりなる正レンズを
光軸上で移動することにより収差を良好とし、ディスク
基板の厚みの変化による像点位置の移動には対物レンズ
を光軸上で微少量移動することにより合焦し、前記対物
レンズは特定ディスク基板との組合せにおいて対物レン
ズの像側方向に向かう収斂光束（超無限遠光束）に対し
て収差を良好とする対物レンズ系において、 前記正の１または２枚よりなる正レンズを正の単レンズ
とし、前記対物レンズの焦点距離をｆM 、正の単レンズ
の焦点距離をｆC 、前記正の単レンズの像側の曲率半径
をｒ2 とするとき ｆC ＞５ｆM ・・・・・・・・・・（６） ｒ2 ＜０ ・・・・・・・・・・・・（２） なる条件を満足させ、 前記ディスク基板の厚みが増加するときは、前記正の１
または２枚よりなる正レンズを光源側に近づける方向に
移動させ、前記ディスク基板の厚みが減少するときは前
記正の１または２枚よりなる正レンズを像側に近づける
方向に移動するように構成したことを特徴とするディス
ク基板厚み可変の対物レンズ系。 - 【請求項３】 光源側より順次に正の１または２枚より
なる正レンズ、正の対物レンズおよびディスク基板が配
置され、ディスク基板の厚みの変化に起因する収差の増
大に対しては前記正の１または２枚よりなる正レンズを
光軸上で移動することにより収差を良好とし、ディスク
基板の厚みの変化による像点位置の移動には対物レンズ
を光軸上で微少量移動することにより合焦し、前記対物
レンズが特定ディスク基板厚みとの組合せで収差を良好
とする対物レンズ系において、前記正の１または２枚よ
りなる正レンズを２枚の正レンズで構成し、この合成正
レンズの焦点距離をｆCT，球面の曲率半径を光源側より
順次にｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 、対物レンズの焦点距離
をｆM とするとき ｆCT＞４ｆM ・・・・・・・・・・（３） ｒ2 ＜０，ｒ4 ＜０ ・・・・・・・（４） なる条件を満足させ、 前記ディスク基板の厚みが増加するときは、前記２枚よ
りなる正レンズを光源側に近づける方向に移動させ、前
記ディスク基板の厚みが減少するときは前記正レンズを
像側に近づける方向に移動するように構成したことを特
徴とするディスク基板厚み可変の対物レンズ系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7319546A JP3014311B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | ディスク基板厚み可変の対物レンズ系 |
| US08/740,351 US5818643A (en) | 1995-11-14 | 1996-11-08 | Optical objective lens system with variable disk thickness feature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7319546A JP3014311B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | ディスク基板厚み可変の対物レンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09138343A JPH09138343A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3014311B2 true JP3014311B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=18111469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7319546A Expired - Fee Related JP3014311B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | ディスク基板厚み可変の対物レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3014311B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11110794A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Sony Corp | レンズ駆動装置及び光学ヘッド |
| EP0984440A3 (en) * | 1998-09-04 | 2000-05-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aberration detection device and optical information recording and reproducing apparatus |
| KR100657247B1 (ko) * | 1999-11-30 | 2006-12-19 | 삼성전자주식회사 | 고밀도 광집속을 위한 대물렌즈 및 이를 채용한광픽업장치 |
-
1995
- 1995-11-14 JP JP7319546A patent/JP3014311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09138343A (ja) | 1997-05-27 |
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