JP3955189B2 - 対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置と情報記録再生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置に用いる対物レンズ及び光ヘッドに関し、特にディスク厚みの異なる媒体の互換再生及び記録を行う光ディスク装置に適した対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置と光情報記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
DVD(ディジタルバーサタイルディスク)は高密度記録を達成するためにディスク媒体の厚みが0.6mmで対物レンズのNA(開口数)が0.6と、従来のCD(コンパクトディスク)がディスク厚み1.2mm、NA0.45に対して異なった規格となっている。その為、DVD用に最適設計したレンズでCDを再生しようとした場合には、ディスク厚みの違いにより球面収差が発生し、結果として情報の読み出しができなくなる。1台の光ディスクドライブ装置で両方の規格の光ディスクの記録・再生を行うためには、例えば、1.2mm厚のディスクに対して最適設計されたNA0.45の対物レンズと、0.6mmのディスク厚に対して最適設計されたNA0.6の対物レンズの両方を取り付けた光ピックアップとすればよいが、レンズの切り替え機構が必要となるため、光ピックアップの構成が複雑となり小型化、低コスト化が困難となる。そのため、1つのレンズで両規格の光ディスクの情報を記録・再生する方法が要望されている。
【0003】
1つのレンズで厚みの異なる光ディスクを再生する方法として、レンズを光軸を中心とした同心円によって2つまたは3つの領域に分割し、それぞれの領域を別の非球面形状とするゾーン分割型のレンズが提案されている(例えば特開平9−184975公報、特開平10−55564号公報、特開平9−219035号公報)。
【0004】
別の方法として、回折レンズの使用する波長による性能変化が屈折レンズに比べて大きいことを利用して、屈折レンズと回折レンズを一体化した構成とすることにより、DVD用の光源時にはDVDにとって最適なスポットを生成し、CD用の光源の波長で利用した場合にはCDにとって最適なスポットを形成する方法が提案されている(特開2000−81566号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
領域分割型の対物レンズは、記録や再生に寄与しない領域の光が迷光となったり、再生に寄与する領域であっても、どちらか一方または両方のディスクに対して、収差が残ってしまう。また、回折レンズの波長特性を利用する方法は、レンズ全面に回折レンズを加工するため、回折効率による光量損失がある。
【0006】
前記の3ゾーン型のレンズの中間ゾーンに、前記の波長特性を利用した回折レンズを一体化することで、前記両方法の欠点を補うことが考えられる。しかしながら、この場合には、DVD及びCDの両方の光学系において、屈折レンズの像面位置と、屈折回折複合レンズの像面位置を十分な程度に合致させる必要がある。これまでに、知られた文献にはこの手法は開示されておらず、これが設計上の課題である。
【0008】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされてものであって、1つの対物レンズでDVDとCDのような異なる基材厚を有する光情報記録媒体の記録及び再生を可能とする光ヘッド用対物レンズ及びそれを用いた光ヘッド装置と光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第1番目の対物レンズは、全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、前記第2の領域の回折レンズ面は、光軸近傍のパワーが負で当該第2の領域のパワーが正である回折レンズ面の一部である。
【0010】
本発明の第2番目の対物レンズは、全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、
前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、
前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第1乃至第3の領域のすべてに入射した第1の波長の光束を、所定の厚みを有する第1の情報記録媒体に集光する一方、前記第1及び第2の領域に入射した前記第1の波長より長い第2の波長の光束を、前記第1の情報記録媒体よりも厚みが厚い第2の情報記録媒体に集光し、
前記第1の領域と前記第2の領域との境界部は、前記第1の波長に対しては略整数倍であって、前記第2の波長に対しては略整数倍とならない段差を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の対物レンズにおいては、第2の領域の回折レンズ面は、光軸近傍のパワーが負で周辺領域のパワーが正である回折レンズ面の一部であることが好ましい。これにより、内周面と中間周面の焦点距離を一致させ、輪帯数を減らすことができる。
【0016】
前記第2の領域は、屈折レンズ面の焦点距離をfr、回折レンズ面と屈折レンズ面との合成焦点距離をfとするとき、下記式0.98<fr/f<1(以下、式2という)を満足する回折レンズ面の一部分と等価な形状であることが好ましい。これにより、内周面と中間周面の焦点距離を一致させることができる。
【0017】
前記第2の領域に含まれる回折レンズの輪帯の数をmとするとき、前記mが、2≦m≦6の式を満足することが好ましい。これにより、前記の条件で設計した場合、レリーフ数はおおむねこの式を満足することになる。mが2未満または6を越えると、良好な設計にはなりにくい。
【0018】
前記第2の領域の回折レンズは、そのレリーフ形状が略鋸歯状であることが好ましい。これにより、回折効率を向上できる。
【0019】
前記第2の領域の回折レンズは、そのレリーフ形状が、略鋸歯状の頂点を5〜10μmの曲率半径で丸めらた形状であることが好ましい。これにより、略鋸歯状の設計をバイトにより切削した場合、先端にバイトの曲率半径に応じた丸みを形成できる。
【0020】
本発明の対物レンズにおいては、前記第2の領域に含まれる回折レンズの輪帯の数をmとするとき、2≦m≦6を満足することが好ましい。
【0021】
前記第1の波長で第1の情報記録媒体に集光したときに、前記第1及び第2及び第3の領域の最良像点位置が略一致し、前記第2の波長で前記第2の情報記録媒体に集光したときに、前記第1及び第2の領域の最良像点位置が略一致することが好ましい。DVDでは全開口を用いて集光し、CDでは内周と中間周を用いて集光す。そのため、DVD用に用いた場合、(第1の波長で第1の情報記録媒体に集光する)には、内周、中間周、外周の最良像点位置が略合致することが好ましい。一方、CD用に用いる場合、(第2の波長で第2の情報記録媒体に集光する)には、外周は使わないので、内周及び中間周の最良像点位置のみ合致していればよい。
【0022】
前記第1の情報記録媒体の厚みが略0.6mmであって、前記第2の情報記録媒体の厚みが略1.2mmであることが好ましい。DVDのディスク厚みは通常略0.6mmであり、CDのディスク厚みは通常略1.2mmであることに対応させたものである。
【0023】
前記第1の波長をλ1、第2の波長をλ2とするとき、640nm<λ1<680nm、760nm<λ2<810nmであることが好ましい。DVDの波長が650nm近傍であり、CDの波長が790nm近傍であることに対応させたものである。
【0031】
以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0032】
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る対物レンズの概略形状図面である。レンズの第1の面21は3つの領域から構成されており、光軸近傍を含む円状の領域である内周部22及びレンズの外周の円環領域である外周部24及び前記内周部22と前記外周部24の間に挟まれた円環領域である中間周部23の3つの領域によって構成されている。前記内周領域22及び前記外周領域24及びレンズの第2の面25は、光軸からの高さhの箇所におけるサグ量sが下記式(数1)にて表現することが可能な非球面形状である。
【0033】
【数1】
【0034】
前記円環領域23は前記(数1)で表現可能な非球面上に略1〜2μm程度の略鋸歯状の起伏である回折レンズ面とが複合された形状として構成されている。ここで、rは頂点曲率半径、kは円錐定数、A0〜A10は非球面係数である。本レンズの内周及び外周領域は、ディスク厚みが0.6mm、波長が660nmのDVD用の光学系に対して、良好に収差が補正されるように設計されている。中間周は、DVD用の波長の光源を用いた場合にはDVDのディスク厚みに対して良好に収差が補正され、CD用の光源の波長で用いた場合にはCDのディスク厚みに対して良好に収差が補正されるように設計された回折レンズと屈折レンズの複合面として構成されている。
【0035】
また、本レンズの内周と中間周の間には、DVDの波長に対しては内周及び中間周レンズをそれぞれ透過した光の位相差が波長の略整数倍であって、CDの波長に対しては内周レンズによる3次球面収差を補正する位相差を与える段差26を設けてある。
【0036】
本レンズにDVD用の光が入射した場合には、内周、中間周、外周共にDVDに対して良好に収差補正がされているため、レンズ全体として良好なスポットを形成し、情報の読み出しを行うことが出来る。このとき、レンズに入射した光で、結像に寄与せず損失となるのは表面反射や、レンズ材料による吸収を無視すれば、中間周の回折効率による損失だけとなる。中間周はレンズ全体の面積に対して一部であるため、レンズ全体としての損失は少なくなる。
【0037】
CD用の光が入射した場合には、中間周は、良好に収差の補正された波面を形成するが、内周部及び外周部はCD用の光に対しては球面収差を発生する。ここで、外周部はNAが大きいため、発生する球面収差の量が大きくなり、CDの情報記録面上では光束が拡がって集光作用に寄与しなくなる。また、内周部は、NAが小さいことから、発生する球面収差の量は小さい。また、内周部と中間周部に適切な位相段差を設けてあるため、レンズの内周から中間周までをレンズの瞳として収差解析した場合に、3次球面収差が良好に補正され、内周部で発生した球面収差は、5次の球面収差的な振る舞いとなる。このため、CD光に対しては、レンズ全体でNA0.47程度のレンズとして3次の球面収差が良好に補正されたレンズとして作用する。この場合も、反射や吸収以外の光の損失は回折レンズ部の回折損失であり、これも、レンズの一部分だけに構成してあるので、レンズ全体として考えた場合には損失が十分に少なくなる。
【0038】
以上に述べたように、本構成とする事によって、DVDとCDの互換を保ちつつ、光利用効率に優れるレンズを実現することが出来る。
【0039】
本発明のレンズはたとえば下記のような手順によって設計できる。ここでは、レンズの第1の面を3つの領域にわけた面として構成するものとして説明する。まず、中間周に配置するためのレンズを、DVDの光学系(波長、ディスク厚みなど)に対してはDVD用のディスクに対して良好に収差が補正され、CDの光学系に対してはCD用のディスクに対して良好に収差が補正されるように設計する。レンズの第1面側を回折/屈折の複合面として、たとえば高屈折率法などの手法を用いて設計する。続いて、上記レンズの第2の面は変更することなく、DVD用のディスクに対して良好に収差補正され、かつ、最良像点位置が上記の複合レンズと同じで、かつ、中間周部のレンズとの境界位置での段差が、所定の値となる条件で第1の面を回転対称非球面として最適設計を行う。外周部に対しても、同様の設計の回転対称非球面を設計する。こうすることによってレンズの第2の面は共通で、第1の面とレンズ厚みが異なる3つのレンズが設計できる。レンズの第1の面はこの3つのレンズのレンズデータをそれぞれの領域毎に使い分ける形として設計が出来る。
【0040】
ここで、DVDとCDのそれぞれの波長に対してそれぞれのディスクに良好に集光する回折/屈折複合レンズは、屈折レンズと回折レンズのパワー比が任意に選択可能であることが知られている。しかしながら、上記の設計法において、CDの光学系で用いたときに、内周の最良像点位置と、中間周の最良像点位置をほぼ焦点深度内に一致させるためには、回折レンズと屈折レンズのパワー配置が特定の条件を満足する必要がある。前記式(数2)はそのための条件式であり、式の上限を越えても、下限未満でも、CDでの最良像点位置を一致した設計解を得ることが出来ない。
【0041】
以下、本実施の形態に係る対物レンズの具体的な設計について、好適な数値実施例をあげてさらに説明する。
【0042】
(数値実施例1)
以下の数値実施例においては、回折レンズの設計に、高屈折率法を用いて説明する。これは、仮想の高屈折率の硝材で厚みが限りなく薄いレンズを用いることが数学的に回折レンズと等価になるという手法であり、回折レンズの設計に一般に用いられる手法である。
【0043】
表1は本発明の対物レンズの中間周に配するレンズの設計データである。また、DVDの時の光路図を図2に示す。対物レンズの焦点距離は3.0mm、DVDの設計波長は660nm、CDの設計波長は780nmであって、CD、DVDともに物点は無限遠である。下記に示す表中、面番号1及び2の面が対物レンズの入射面、面番号3が対物レンズの射出面、面番号4がディスクの入射面で、面番号5がディスクの情報記録面である。なお、面番号1の面は、高屈折率法で表現した回折レンズ面である。面番号2の面の口径は直径(φ)2.81mmとして設計した。
【0044】
【表1】
【0045】
なお、レンズ面1、2、3は(数1)に示す非球面であって、その係数は下記表2に示すとおりである。
【0046】
【表2】
【0047】
内周及び外周のレンズの非球面係数は、上記レンズをスタートデータとして設計する。いずれも、射出面側の非球面係数を共通とし、入射面側は、中間周との接続部分で適切な位相差となり、かつ、DVDの光学構成に対して収差を良好に補正するように非球面係数を最適設計する。口径2.348mmで設計した内周用レンズの入射面のレンズデータは下表3となる。
【0048】
【表3】
【0049】
なお、面番号2の面の非球面係数は下表4となる。
【0050】
【表4】
【0051】
また、外周部のレンズデータは下表5となる。レンズの口径はDVDの時にNAが0.6となる口径である。
【0052】
【表5】
【0053】
なお、面番号2の面の非球面係数は下表6となる。
【0054】
【表6】
【0055】
つまり、本実施例のレンズは、半径が1.174mm未満の範囲においては入射面側(レンズデータで第1、第2面)のデータとして、表3及び表4を用い、1.405mm以上時には表5及び表6のデータを用いる。
【0056】
このレンズデータを用いてDVD用光学系において光学系の透過波面の干渉縞を計算した結果は図2であって、レンズ全面にわたって良好に収差が補正されていることが判る。また、同様の計算をCDに対して行ったのは図3である。この場合はレンズの中間周以内の領域(NAが略0.47の領域)には若干収差をもった波面が形成されており、その外部は完全にデフォーカスした状態となっていることが確認できる。
【0057】
本レンズの、中間周のレンズは、その合成焦点距離が、3.0mmであるが、このうち、屈折レンズの焦点距離は2.961mmである。このとき、表3に示した内周部の非球面レンズとの最良像点位置の差は0.34μmであって、十分に小さくなっている。
【0058】
回折レンズは、高屈折率層による位相遅れの量に応じてそのレリーフ形状を設定するが、中間周用のレンズにおける高屈折率層の位相遅れは図4のようになる。位相差は一旦負側に増えた後、途中から正へと転じる。つまり、中間周用の回折レンズは光軸近傍では負レンズであるが、光軸から離れた箇所では正レンズとなっている。中間輪帯として用いるのは図5に示した範囲である。このとき、中間輪帯部に形成する回折輪帯の数は4本で、最小ピッチは約43μmとなる。
【0059】
このようなレンズは、バイト先端のノーズRが10μm程度のダイヤモンドバイトを用いて金型加工を行うことが出来る。このときレリーフの頂点の箇所がバイトのノーズRに応じて丸められた形状となるが、ピッチが十分に広いため、頂点が丸まった事による回折効率の低下は十分に小さい。
【0060】
(数値実施例2)
本実施例では、DVD光学系が無限共役で、CD光学系が、対物レンズへの入射光が発散光束となる場合である。
【0061】
DVD及びCDの光学系はそれぞれ図6及び7のようになる。面番号8〜10が対物レンズであり、11〜12がディスクである。CD光学系において、2〜3、4〜5、6〜7はそれぞれ光路中に配された光学素子である。対物レンズの入射面の有効径は2.932mmである。これは、CDの構成で用いたときにNAが約0.48となる口径である。この設計データを下記表7に示す。
【0062】
【表7】
【0063】
なお、5、8、9、10面は前記式(数1)に示す非球面であって、その係数は下記の表8のとおりである。
【0064】
【表8】
【0065】
このレンズに好適な内周レンズのレンズデータは下表9となる。なお、対物レンズの入射面以外は同一であるためその部分だけを表に示した。このレンズの第8面における有効径2.34mmであり、これは、CDの構成で用いたときにNAが約0.39となる口径である。
【0066】
【表9】
【0067】
なお、面番号9の面の非球面係数は下表10となる。
【0068】
【表10】
【0069】
また、外周部のレンズデータは下表11となる。レンズのNAはDVDの時に0.6となる口径である。
【0070】
【表11】
【0071】
なお、面番号9の面の非球面係数は下表12となる。
【0072】
【表12】
【0073】
本レンズの、中間周のレンズは、その合成焦点距離が、3.0mmであるが、このうち、屈折レンズの焦点距離は2.961mmである。このとき、表3に示した非球面レンズとの最良像点位置の差は0.01μmであって、十分に小さくなっている。このレンズをDVD及びCDの光学系で使用したときの透過波面の干渉縞はそれぞれ図8及び図9となる。DVDではレンズの全領域にわたって良好に収差が補正されており、CDでは中間周以内の領域が若干収差が残るもののほぼ良好な特性であって、外周部はデフォーカスされた状態となっている。
【0074】
中間周のレンズの高屈折率層による位相遅れ量をプロットしたものが図10である。図10中に示す範囲が中間周のレンズとして用いる範囲である。このとき、中間周の回折輪帯の数は、3本、最小のピッチは68μmとなる。このようなレンズは、バイト先端のノーズRが10μm程度のダイヤモンドバイトを用いて金型加工を行うことが出来る。このときレリーフの頂点の箇所がバイトのノーズRに応じて丸められた形状となるが、ピッチが十分に広いため、頂点が丸まった事による回折効率の低下は十分に小さい。
【0075】
なお、本実施例においては、レンズの入射面側を3つの領域に分割するレンズ構成としたが、これを射出面側に設けても、本発明に開示した手法で設計できることは言うまでもない。また、上記数値実施例においては、回折レンズの設計法として高屈折率法を用いて説明したが他の手法でも本発明の考えに則って設計すれば好適な設計解を得られる。
【0076】
(第2の実施形態)
図11は第2の実施形態に係る、レンズ計測装置の図を示す。図11で、211はフィゾー型干渉計本体、212は透過球面原器、213は被検レンズ、214は平行平板ガラス板、215は参照球面原器、216は計算機である。干渉計本体内部に具備された光源はHe-Neレーザであり、その波長は632.8nmである。この干渉計で第1の実施の形態にて説明したレンズを計測するものとする。このとき、レンズの設計波長はDVDが660nmであって、CDが790nmである。レンズの中間領域は回折レンズが屈折レンズに一体化された構成となっており、入射する波長によって最適となるディスク厚みが異なる設計となっている。即ち、660nmに対しては0.6mmで、790nmに対しては1.2mmのディスク厚みに対して設計されているため、干渉計の光源波長である632.8nmの光に対しては、0.474mmが最適なディスク厚みとなる。また、内周と中間周の間の段差は、DVDの波長に対して略整数倍の位相差となるように設定してある。干渉計の光源波長に対しては、波長の整数倍からずれた位相差となる。この状況で波面を計測した場合、図12に示すような干渉縞が計測される。内周及び外周の干渉縞に対して焦点を調節したとき、中間周はデフォーカスした状態となる。この状態で計測した場合、干渉計によって測定される波面が安定しない。図13で、(a)(b)は共に同じレンズを計測条件を若干変えて計測した結果であるが、明らかに測定結果が異なる。このように計測が安定しないのは、前記のようにデフォーカスした状態の中間周を測定波面に含めることに起因する。即ち、中間周領域をデータ処理時に無視するようにすることによって、安定して(a)の波面を得ることが可能となる。
【0077】
干渉計測定において、一部の領域を無視する方法として、波面データを処理するデータ処理ソフト上で、無視する領域を設定する手法(マスク処理)が知られている。本レンズを計測する場合には、図14に示すようなドーナッツ状のマスクを用いて、中間周のデータを無視する。このとき、マスクの範囲は
0.375<NA<0.475
の範囲で設定することが望ましい。このとき、干渉縞は図15のようになる。マスクの範囲が上記より狭くなると、位置あわせのわずかなずれによって中間周と内周及び外周部の境界の部分を計測範囲に含んでしまうため波面データが安定しない。逆に、マスクの範囲を大きく取りすぎると、計測するレンズの領域が狭くなるため、レンズの特性を把握できなくなる。
【0078】
(第3の実施形態)
図16は本発明の第3の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図である。半導体レーザ光源311は波長が660nmの光源であり、これからの射出光束312はビームスプリッタ313に入射し、ビームスプリッタを透過する。また、半導体レーザ光源314は波長が780nmの光源であり、この射出光束315はビームスプリッタ313に入射し、光路を折り返されて、ビームスプリッタ313から射出される。
【0079】
ビームスプリッタ313からの射出光束は、コリメートレンズ316によってそれぞれ平行光束となり、ビームスプリッタ317へと入射する。ビームスプリッタ317からの射出光はミラー318で折り返されて対物レンズ319によって光ディスク320の情報記録面へと集光される。対物レンズ319は本発明の対物レンズを用いている。光ディスクから320からの反射光は対物レンズ319によって平行光束となり、ミラー318で折り返され、ビームスプリッタ317によって検出光学系321へと導かれ、光検出器322に集光される。
【0080】
光検出器322は光ディスク320からの反射光を受光し電気信号に変換する手段である。光検出器322からの信号出力は信号再生回路323に入力される。信号再生回路323ではディスク判別回路324からの信号に応じて、光ディスク320の種類を判別し、選択的に前記信号から情報を読みとる。また、ACT駆動回路325はディスク判別回路324によりディスクの判別結果に応じて、対物レンズアクチュエータを適切に駆動させる。この光ヘッド装置において、光学系は(実施の形態1)に示した数値実施例1の光学系である。
【0081】
ここで、DVDを再生するときには、光源311を用い、CDを再生する場合には光源314を用いる。既に、(実施の形態1)で示したように、対物レンズ319はCD及びDVDのいずれのディスクに対しても良好なスポットを形成する。また、レンズの一部の領域だけに回折レンズを形成してあるため、光利用効率の点でも優れる。これは、半導体レーザ311、312の出力を弱く設定することが可能となり、レーザの寿命や消費電力などの点で、従来のものよりも優れた光ヘッドとなる。
【0082】
なお、本実施の形態においては、光学構成をDVD側、CD側ともに無限共役系の構成で示したが、有限共役の構成としても同様の効果を有することは言うまでもない。
【0083】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、レンズ面が内周、中間周、外周の3つの領域に分けられ、かつ、中間周に回折レンズを設けた構成のレンズにおいて、中間周と内周の最良像点位置をDVD、CDいずれの光学構成においても十分に一致させる事が出来る。また、回折レンズの輪帯数を少なくすることにより、回折による光量の損失を少なくすることが可能となる。
【0084】
また、別の本発明は、レンズ面が内周、レンズ面が内周、中間周、外周の3つの領域に分けられ、かつ、中間周に回折レンズを設けた構成のレンズを計測する際に、内周と外周のデータだけを用いるため、計測される波面が安定する。
【0085】
また、別の本発明は、本発明のレンズを搭載した構成の光ピックアップであるため、光の利用効率を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における対物レンズの断面図
【図2】本発明の第1の数値実施例における光路図
【図3】同、レンズのDVD光学系での干渉縞
【図4】同、レンズのCD光学系での干渉縞
【図5】同、レンズの中間周用レンズの高屈折率層による位相遅れのグラフ
【図6】本発明の第2の数値実施例のDVD光学系の光路図
【図7】同、レンズのCD光学系の光路図
【図8】同、レンズのDVD光学系での干渉縞
【図9】同、レンズのCD光学系での干渉縞
【図10】同、レンズの中間周用レンズの高屈折率層による位相遅れのグラフ
【図11】本発明の第2の実施形態におけるレンズ計測装置の構成図
【図12】同、He-Neを光源とする干渉計で計測される干渉縞
【図13】(a)同、干渉計装置によって計測される波面、(b)同、干渉計装置によって計測される波面
【図14】同、ドーナッツ状のマスク
【図15】同、マスクによって中間周を除去した干渉縞
【図16】本発明の第3の実施形態における光ヘッドの構成図
【符号の説明】
21 レンズの第1の面
22 第1の面の内周領域
23 第1の面の中間周領域
24 第1の面の外周領域
25 レンズの第2の面
26 段差
Claims (11)
- 全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、
前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、
前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域の回折レンズ面は、光軸近傍のパワーが負で当該第2の領域のパワーが正である回折レンズ面の一部である、対物レンズ。 - 全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、
前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、
前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第1乃至第3の領域のすべてに入射した第1の波長の光束を、所定の厚みを有する第1の情報記録媒体に集光する一方、前記第1及び第2の領域に入射した前記第1の波長より長い第2の波長の光束を、前記第1の情報記録媒体よりも厚みが厚い第2の情報記録媒体に集光し、
前記第1の領域と前記第2の領域との境界部は、前記第1の波長に対しては略整数倍であって、前記第2の波長に対しては略整数倍とならない段差を有する、対物レンズ。 - 前記第2の領域は、屈折レンズ面の焦点距離をfr、回折レンズ面と屈折レンズ面との合成焦点距離をfとするとき、下記式を満足する、請求項1又は請求項2に対物レンズ。
0.98<fr/f<1 - 前記第1の波長で第1の情報記録媒体に集光したとき、前記第1乃至第3の領域の最良像点位置が略一致し、前記第2の波長で第2の情報記録媒体に集光したとき、前記第1及び第2の領域の最良像点位置が略一致する、請求項2に記載の対物レンズ。
- 前記第2の領域に含まれる回折レンズ面の輪帯の数をmとするとき、前記mが下記式を満足する、請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
2≦m≦6 - 前記第2の領域の回折レンズ面は、そのレリーフ形状が略鋸歯状である、請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
- 前記第2の領域の回折レンズ面は、そのレリーフ形状が略鋸歯状の頂点を5〜10μmの曲率半径で丸められた形状である、請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の対物レンズと、
情報記録媒体からの反射光を受光し、電気信号に変換する受光手段とを備える、光ヘッド装置。 - 全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第 1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、
前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、
前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第1乃至第3の領域のすべてに入射した第1の波長の光束を、所定の厚みを有する第1の情報記録媒体に集光する一方、前記第1及び第2の領域に入射した前記第1の波長より長い第2の波長の光束を、前記第1の情報記録媒体よりも厚みが厚い第2の情報記録媒体に集光し、
前記第1の領域と前記第2の領域との境界部は、前記第1の波長に対しては略整数倍であって、前記第2の波長に対しては略整数倍とならない段差を有する、対物レンズを組み込んだ光ヘッド装置であって、
前記第1の情報記録媒体の厚みが略1.6mmであり、前記第2の情報記録媒体の厚みが0.6mmである光ヘッド装置。 - 全体として正のパワーを有する単レンズであって、入射面または射出面の少なくとも1つの面が、光軸を中心とする同心円によって、少なくとも光軸を含む円状の領域である第1の領域、前記第1の領域の外周側の円環状の領域である第2の領域、及び前記第2の領域の外周側の円環状の領域である第3の領域の少なくとも3つの領域に分割され、
前記第1の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第2の領域は、屈折レンズ面上に形成された回折レンズ面であり、
前記第3の領域は、回転対称非球面である屈折レンズ面であり、
前記第1乃至第3の領域のすべてに入射した第1の波長の光束を、所定の厚みを有する第1の情報記録媒体に集光する一方、前記第1及び第2の領域に入射した前記第1の波長より長い第2の波長の光束を、前記第1の情報記録媒体よりも厚みが厚い第2の情報記録媒体に集光し、
前記第1の領域と前記第2の領域との境界部は、前記第1の波長に対しては略整数倍であって、前記第2の波長に対しては略整数倍とならない段差を有する、対物レンズを組み込んだ光ヘッド装置であって、
前記第1の波長をλ1、前記第2の波長をλ2とするとき、
640nm<λ1<680nm
760nm<λ2<810nm
である光ヘッド装置。 - 請求項8乃至10のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記第1の情報記録媒体と前記第2の情報記録媒体とを区別するディスク判別回路を備える、情報記録再生装置。
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