JP3033914B2 - 光ディスク用対物レンズ - Google Patents
光ディスク用対物レンズInfo
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Description
ズに関するものである。
送速度を向上させるための方法として、複数のビ−ムを
媒体面上に結像させ、並列的に記録再生操作を行う方法
がある。この方法では、広視野な対物レンズが要求され
る。すなわち、用いられる対物レンズは、大きな画角の
光線に対して収差が小さくなければならない。
記録光と再生光の波長を変えることにより、再生時の分
解能向上や記録光と再生光の分離が容易となる。しか
し、この場合、それぞれの波長に対して焦点距離が屈折
率により異なり、焦点距離が変動するという問題があ
る。単波長を用いる場合でも、光源の半導体レ−ザのよ
うに波長が変動することを考慮すると、同様の問題があ
る。
は、広視野で、かつ、異なる波長に対して焦点距離の変
動を補正した光ディスク用対物レンズが用いられてい
る。
光ディスク用対物レンズは、多数のレンズを組み合わせ
るため、レンズの形状が大きくなり重量も大きくなって
いる。このため、ヘッドアクチュエ−タの可動部が大き
く、振動特性が十分でなく、高速のディスク回転に追従
できないという問題点があった。
のであり、その目的は、複数波長の光に対して広視野で
かつ焦点距離の変動が小さく、しかも可動部の小さい光
ディスク用対物レンズを提供することにある。
め、一枚の両凸正レンズと二枚の平凹負レンズとの接合
レンズからなる第1群レンズと、正の焦点距離を有する
第2群レンズとからなる2群4枚構成を有し、光源から
発せられた波長が780nmから830nmの範囲の平
行ビ−ムを基板厚1.2mm の光ディスク媒体に集光する対
物レンズにおいて、 前記第1群レンズは、光源側から
負・正・負の配列からなると共に、前記第2群レンズ
は、入射面・射出面を非球面とした両凸レンズからな
り、かつ、これら第1群レンズおよび第2群レンズが以
下の(1)〜(7)の諸条件を満足する光ディスク用対
物レンズを構成した。 [第1群レンズについて] (1)両凸正レンズの入射側接合面の近軸の曲率c
0 (1/mm)および射出側接合面の近軸の曲率c1 (1
/mm)、入射側平凹負レンズの入射面と射出面との光軸
上での距離d0 (mm)、両凸レンズの入射面と射出面の
光軸上での距離d1 (mm)、並びに射出側平凹負レンズ
の入射面と射出面の光軸上での距離d2(mm)が次の条
件を満足すること、 0.181 <c0 <0.245 -0.245<c1 <-0.181 0<d0 <20 1.17<d1 <20 0<d2 <20 (2)両平凹負レンズの硝材は、波長λ(μm)に対す
る屈折率nが次の式で表されるものであり、 n2 =O0 +O1 λ2 +O2 λ-2+O3 λ-4+O4 λ-6+O5 λ-8 ただし、 O0 =2.7936294 (無次元) O1 =-1.2343491×10-2 (1/(μm)2) O2 =2.7263133 ×10-2 ((μm)2) O3 =2.61333026×10-3 ((μm)4) O4 =-2.1513781×10-4 ((μm)6) O5 =1.9555100 ×10-5 ((μm)8) かつ、両凸レンズの硝材は、波長λ(μm)に対する屈
折率nが次の式で表されるものであること、 n2 =P0 +P1 λ2 +P2 λ-2+P3 λ-4+P4 λ-6+P5 λ-8 ただし、 P0 =2.8055241 (無次元) P1 =-8.1683943×10-3 (1/(μm)2) P2 =2.2079882 ×10-2 ((μm)2) P3 =8.9419054 ×10-5 ((μm)4) P4 =2.0885583 ×10-5 ((μm)6) P5 =4.5259666 ×10-7 ((μm)8) [第2群レンズについて] (3)第2群レンズの入射面は以下の式で定義されるこ
と、
との交点を原点としたときの光軸高さh(mm)における
入射面の光軸方向座標で、それぞれの係数は次の条件を
満足すること、 0.3087<c2 (1/mm)<0.3113 -0.3847 <K1 (無次元)<-0.3785 -0.69210-3<A2 (1/(mm)4)<-0.651×10-3 -0.791×10-4<A3 (1/(mm)6)<-0.742×10-4 -4.2×10-7<A4 (1/(mm)8)<2.6 ×10-7 -0.1228 ×10-5<A5 (1/(mm)10)<-0.1122 ×10-5 (4)第2群レンズの射出面は以下の式で定義されるこ
と、
との交点を原点としたときの光軸高さh(mm)における
射出面の光軸方向座標で、それぞれの係数は次の条件を
満足すること、 -0.210<c3 (1/mm)<-0.189 -0.1233 ×10+2<K2 (無次元)<-0.1190 ×10+2、 0.5635×10-2<B2 (1/(mm)4)<0.5815×10-2 -0.3051 ×10-2<B3 (1/(mm)6)<-0.298×10-2 0.718 ×10-3<B4 (1/(mm)8)<0.750 ×10-2 -1.043×10-4<B5 (1/(mm)10)<-0.890×10-4 (5)第2群レンズの入射面と射出面の光軸上での距離
d3 (mm)は次の条件を満足すること、 4.647 <d3 <4.715 (6)両凸レンズの硝材は、波長λ(μm)に対する屈
折率nが以下の式で表されるものであること、 n2 =Q0 +Q1 λ2 +Q2 λ-2+Q3 λ-4+Q4 λ-6+Q5 λ-8 ただし、 Q0 =2.4861744 (無次元) Q1 =-1.0093470×10-3 (1/(μm)2) Q2 =1.4881238 ×10-2 ((μm)2) Q3 =-1.7669567×10-4 ((μm)4) Q4 =4.8308414 ×10-5 ((μm)6) Q5 =-2.1716449×10-6 ((μm)8) [両群レンズの配置について] (7)両群レンズの中心軸ずれD(mm)および両群レン
ズの間隔L(mm)が次の移管条件を満たすこと、 |D|<0.5 0<L<50
件である。条件(2)で示した硝材を用いたとき、第1
群レンズの入射側接合面の曲率半径・射出側接合面の曲
率半径がc0 の範囲外ならば、色収差補正に対する作用
が小さすぎ、目的とする波長の変化による第1および第
2群レンズの合成焦点距離の変動を小さくすることがで
きなくなり、好ましくない。
ンズのそれぞれ入射側、射出側の形状パラメ−タの条件
である。条件(6)で示した硝材を用いた場合、条件
(3),(4),(5)を満たさない形状では、目的と
する画角に対して波面収差が大きくなり、レンズの視野
が十分広く取れず、好ましくない。
ズの相対的配置を規定したものである。
として100μmで波面収差λ/30、780nmから
830nmの波長変動に対して焦点距離の変動を±0.35
μmに抑えられる光ディスク用対物レンズが実現でき
る。
ズの一実施例を示す構成図である。図1において、1は
第1群レンズ、2は第2群非球面レンズ、3は光ディス
ク、4は光軸である。なお、図1においては、図面の簡
単化のため、記録、再生用の光ビ−ムを発する光源を省
略しているが、本実施例で用いられる光源としては波長
が780nmから830nmの範囲のものが適用され
る。
1と二枚の平凹負レンズ12、13との接合レンズから
構成されている。具体的には、図示しない光源側(図
中、左側)から平凹負レンズ12、両凸正レンズ11、
平凹負レンズ13の順に配置し凹部と凸部が互いに対向
するように接合されている。
群レンズ1の入射面1iを構成し、平凹負レンズ13の
平面側が第1群レンズ1の射出面1oを構成している。
また、平凹負レンズ12と両凸正レンズ11との接合面
1aの曲率c0 および両凸正レンズ11と平凹負レンズ
13との接合面1bの曲率c1 は、次の値 c0 =0.2 (1/mm) c1 =-0.2(1/mm) に設定されている。
はSF15、両凸正レンズ11の硝材はLaK08であ
る。
0 、両凸正レンズ11の厚さd1 並びに射出側平凸負レ
ンズ13の厚さd2 は、次の各値 d0 =1mm d1 =4mm d2 =1mm に設定されている。
出面2oを非球面とした両凸レンズからなり、硝材はM
−BaCD5である。
形状は、その曲率をc2 として以下の式で表される。
面2iとの交点を原点としたときの光軸高さh(mm)に
おける入射面2iの光軸方向座標であり、各係数は次の
値 c2 =0.310000620 (1/mm) K1 =-0.3814895409525 (無次元) A2 =-0.6713361286855×10-3 (1/(mm)4) A3 =-0.7659985667081×10-4 (1/(mm)6) A4 =-0.6713361286855×10-7 (1/(mm)8) A5 =-0.1173647232081×10-5 (1/(mm)10) を満足する。
の形状は、その曲率をc3 として以下の式で表される。
面2oとの交点を原点としたときの光軸高さh(mm)に
おける射出面2oの光軸方向座標であり、各係数は次の
値 c3 =-0.197300923 (1/mm) K2 =-0.1210832962352×10+2 (無次元) B2 =0.5722963837212 ×10-2 (1/(mm)4) B3 =-0.3016829448703×10-2 (1/(mm)6) B4 =0.7334198773678 ×10-3 (1/(mm)8) B5 =-0.9689099278544×10-4 (1/(mm)10) を満足する。
と射出面2oの光軸4上における距離d3 は、次の値 d3 =4.680 (mm) に設定されている。
第2群非球面レンズ2とは、互いに光軸が一致するよう
に、第1群レンズ1の射出面1oと第2群非球面レンズ
2の入射面2iを対向させ、かつ、所定の距離Lをおい
て配置されている。
球面レンズ2の軸42との中心軸ずれD(図2参照)
は、次の条件 |D|<0.5 (mm) を満足するように調整される。
あるいはプラスチック等からなり、当該対物レンズで集
光された光ビ−ムが記録膜31に照射される。
の計算により求めた諸収差をそれぞれ示している。
求めた諸収差線図である。同図の(a)はタンジェンシ
ャル方向の横収差図、(b)はサジタル方向の横収差
図、(c)は球面収差と正弦条件図、(d)は非点収差
図、(e)は歪曲収差図である。
線の高さを横軸に、それぞれタンジェンシャル方向のサ
ジタル方向の横収差を縦軸にとってある。横軸は瞳径で
規格化した値で、縦軸はmm単位で表示してある。また、
(イ)乃至(ホ)は、それぞれ像高50μm、40μ
m、30μm、20μm及び0μmの場合を示してい
る。また、(a)の左上に、各画角での波面収差のRM
S値を波長単位で示している。(c)では、mm単位で示
した球面収差と正弦条件の不満足量を縦軸に、瞳上での
高さを瞳径で規格化した値を縦軸に示している。図中、
sで示す曲線が球面収差を、tで示す曲線が正弦条件の
不満足量をそれぞれ表している。
軸に、横軸にそれぞれmm単位で示した非点収差と歪曲収
差を示している。画角は、像高が50μmになる画角で
規格化してある。
で0.0007波長、像高50μmで0.0199波長である。ただ
し、波長は800nmとした。また、780nmから8
30nmに波長が変化した場合、焦点距離の変動は0.66
5 μmである。
レンズにおける第2群非球面レンズ2の射出面2oの形
状パラメ−タのc3 の値だけを、c3 =-0.210(条件
外)に変更した場合の収差の計算例を示している。各収
差の縦軸・横軸の表示の仕方は図3と同様である。波面
収差(RMS値)は計算値から、軸上で0.0295波長、像
高50μmで0.0594波長である。
第2群非球面レンズ2の入射面2iの形状パラメ−タの
c2 の値だけを、c2 =0.311230(条件内であるが境界
近傍値)に変えた場合の収差の計算例を示している。各
収差の縦軸・横軸の表示の仕方は図3および図4と同様
である。波面収差(RMS値)は計算値から、軸上で0.
00485 波長、像高50μmで0.0299波長である。
好な特性を有することが分かる。即ち、上記に述べた形
状により、視野として100μmで波面収差λ/30、
780nmから830nmの波長変動に対して焦点距離
の変動を±0.35μmに抑えられる光ディスク用対物レン
ズが実現できる。
は±10mm以上、軸横断方向の軸ずれDは0.5mm である
ので、光ディスクのレンズアクチュエ−タには第2群レ
ンズ2のみを搭載すればよい。従って、軽量な非球面対
物レンズを搭載したアクチュエ−タにより高速回転ディ
スクに対する追従が可能となる。
大きな画角の光線に対しても収差を補正できると共に、
複数波長に対する焦点距離の変動を補正でき、複数波長
の光に対して広視野でかつ焦点距離の変動が小さく、し
かも可動部の小さい光ディスク用対物レンズを実現でき
る。
図である。
ずれDを説明するための図である。
の射出面の形状パラメ−タのc3 の値だけを、c3 =-
0.210(条件外)に変更した場合の諸収差を示す図であ
る。
の入射面の形状パラメ−タのc2 の値だけを、c2 =0.
311230(条件内であるが境界近傍値)に変えた場合の諸
収差を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一枚の両凸正レンズと二枚の平凹負レン
ズとの接合レンズからなる第1群レンズと、正の焦点距
離を有する第2群レンズとからなる2群4枚構成を有
し、光源から発せられた波長が780nmから830n
mの範囲の平行ビ−ムを基板厚1.2mm の光ディスク媒体
に集光する対物レンズにおいて、 前記第1群レンズは、光源側から負・正・負の配列から
なると共に、 前記第2群レンズは、入射面・射出面を非球面とした両
凸レンズからなり、 かつ、これら第1群レンズおよび第2群レンズは以下の
諸条件を満足することを特徴とする光ディスク用対物レ
ンズ。 [第1群レンズについて] (1)両凸正レンズの入射側接合面の近軸の曲率c
0 (1/mm)および射出側接合面の近軸の曲率c1 (1
/mm)、入射側平凹負レンズの入射面と射出面との光軸
上での距離d0 (mm)、両凸レンズの入射面と射出面の
光軸上での距離d1 (mm)、並びに射出側平凹負レンズ
の入射面と射出面の光軸上での距離d2(mm)が次の条
件を満足すること、 0.181 <c0 <0.245 -0.245<c1 <-0.181 0<d0 <20 1.17<d1 <20 0<d2 <20 (2)両平凹負レンズの硝材は、波長λ(μm)に対す
る屈折率nが次の式で表されるものであり、 n2 =O0 +O1 λ2 +O2 λ-2+O3 λ-4+O4 λ-6+O5 λ-8 ただし、 O0 =2.7936294 (無次元) O1 =-1.2343491×10-2 (1/(μm)2) O2 =2.7263133 ×10-2 ((μm)2) O3 =2.61333026×10-3 ((μm)4) O4 =-2.1513781×10-4 ((μm)6) O5 =1.9555100 ×10-5 ((μm)8) かつ、両凸レンズの硝材は、波長λ(μm)に対する屈
折率nが次の式で表されるものであること、 n2 =P0 +P1 λ2 +P2 λ-2+P3 λ-4+P4 λ-6+P5 λ-8 ただし、 P0 =2.8055241 (無次元) P1 =-8.1683943×10-3 (1/(μm)2) P2 =2.2079882 ×10-2 ((μm)2) P3 =8.9419054 ×10-5 ((μm)4) P4 =2.0885583 ×10-5 ((μm)6) P5 =4.5259666 ×10-7 ((μm)8) [第2群レンズについて] (3)第2群レンズの入射面は以下の式で定義されるこ
と、 【数1】 ただし、X(mm)は光軸と非球面の入射面との交点を原
点としたときの光軸高さh(mm)における入射面の光軸
方向座標で、それぞれの係数は次の条件を満足するこ
と、 0.3087<c2 (1/mm)<0.3113 -0.3847 <K1 (無次元)<-0.3785 -0.69210-3<A2 (1/(mm)4)<-0.651×10-3 -0.791×10-4<A3 (1/(mm)6)<-0.742×10-4 -4.2×10-7<A4 (1/(mm)8)<2.6 ×10-7 -0.1228 ×10-5<A5 (1/(mm)10)<-0.1122 ×1
0-5 (4)第2群レンズの射出面は以下の式で定義されるこ
と、 【数2】 ただし、X(mm)は光軸と非球面の射出面との交点を原
点としたときの光軸高さh(mm)における射出面の光軸
方向座標で、それぞれの係数は次の条件を満足するこ
と、 -0.210<c3 (1/mm)<-0.189 -0.1233 ×10+2<K2 (無次元)<-0.1190 ×10+2、 0.5635×10-2<B2 (1/(mm)4)<0.5815×10-2 -0.3051 ×10-2<B3 (1/(mm)6)<-0.298×10-2 0.718 ×10-3<B4 (1/(mm)8)<0.750 ×10-2 -1.043×10-4<B5 (1/(mm)10)<-0.890×10-4 (5)第2群レンズの入射面と射出面の光軸上での距離
d3 (mm)は次の条件を満足すること、 4.647 <d3 <4.715 (6)両凸レンズの硝材は、波長λ(μm)に対する屈
折率nが以下の式で表されるものであること、 n2 =Q0 +Q1 λ2 +Q2 λ-2+Q3 λ-4+Q4 λ-6+Q5 λ-8 ただし、 Q0 =2.4861744 (無次元) Q1 =-1.0093470×10-3 (1/(μm)2) Q2 =1.4881238 ×10-2 ((μm)2) Q3 =-1.7669567×10-4 ((μm)4) Q4 =4.8308414 ×10-5 ((μm)6) Q5 =-2.1716449×10-6 ((μm)8) [両群レンズの配置について] (7)両群レンズの中心軸ずれD(mm)および両群レン
ズの間隔L(mm)が次の以下条件を満たすこと、 |D|<0.5 0<L<50
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3045138A JP3033914B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 光ディスク用対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3045138A JP3033914B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 光ディスク用対物レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04281418A JPH04281418A (ja) | 1992-10-07 |
JP3033914B2 true JP3033914B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=12710925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3045138A Expired - Lifetime JP3033914B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 光ディスク用対物レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3033914B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101969776B1 (ko) * | 2017-01-12 | 2019-04-17 | 소상우 | 츄러스 필링기 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8567576B2 (en) * | 2009-12-18 | 2013-10-29 | Thomas Ripa | Hydropneumatic telescopic strut for a bicycle |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP3045138A patent/JP3033914B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101969776B1 (ko) * | 2017-01-12 | 2019-04-17 | 소상우 | 츄러스 필링기 |
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JPH04281418A (ja) | 1992-10-07 |
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