JP4535212B2 - 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光情報記録媒体の光ピックアップ装置の記録再生用対物レンズ、特に光情報記録媒体側の必要開口数ＮＡに対応する位置に集光光束径を規制する部位を一体に設けた光情報記録媒体の記録再生用対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光源と、レーザ光源からのほぼ無収差の光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光する正の屈折力を有する対物レンズと、情報記録面で反射され上記対物レンズを通過した光束を受光する受光手段を有する光情報記録媒体の光ピックアップ装置は、近年、特に小型化、軽量化、低コスト化が求められている。
この様な要求に応えるため、対物レンズは単レンズとされるのが普通となり、図５に示すように、モールド成形されたレンズ１１を合焦などの駆動に用いられるコイルのためのボビンを兼ねる部材１２に接着する構造のものが多く用いられている。
上記対物レンズは、レーザ光源の波長と情報記録密度に応じて一定の光情報記録媒体側の開口数ＮＡが必要とされ、この開口数に対応する集光光束径を得るために、部材１２には対物レンズ１１面上を必要部位までを覆うように突出した絞り１３が設けられている。
【０００３】
上記の対物レンズを、さらに小型化、軽量化を図るため、対物レンズとボビンを一体成形したものも提案されている（例えば特開昭６１−１４８６３７号等）。しかし、この様な対物レンズにおいては、図５のような絞り１３を対物レンズ１１と一体成形しようとしても、型から抜くことが出来ないので不可能である。また、絞りを別体として成形し、対物レンズに組み込むことは、工程を複雑とし、低コスト化の目的に反することとなる。
また、絞りを別体にして組み込む場合は、絞りとレンズの屈折面との間隔が生じやすくなるが、この間隔があると、斜め入射光がよりレンズの周辺部を通る結果、収差が大きくなるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、透明材料による一体成形により、他の部材又は追加の工程を経ずに、対物レンズに、光情報記録媒体上の情報記録の記録再生に必要な集光光束を得ることが出来る絞り機能を与える光ピックアップ用の対物レンズを得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の記録再生用対物レンズは、レーザ光源と、レーザ光源からのほぼ無収差の光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光する正の屈折力を有する対物レンズと、情報記録面で反射され上記対物レンズを通過した光束を受光する受光手段を有する光情報記録媒体の光ピックアップ装置の記録再生用対物レンズであって、上記対物レンズの光源側の屈折面上、レーザ光源の波長と情報記録密度に応じて必要とされる光情報記録媒体側の開口数ＮＡに対応する位置に、屈折面の法線方向が不連続に変化する部位である段差を設け、その段差により光軸に垂直な方向において上記段差より外側の屈折面を通過した光束は上記光ピックアップ装置に用いるすべての光情報記録媒体の情報記録面上に集光せず、記録再生に有効な光束径は上記段差を境に規制されることにより、ボビンに絞りがなくても光情報記録媒体上の情報記録を記録再生可能であることを特徴とする。この対物レンズは単レンズであり、この屈折面の法線方向が不連続に変化する部位は、光源側の面上に形成されるのがよい。より具体的には、図１に見るように、ボビン２と一体に成形された対物レンズ１の光源側の屈折面Ｓ１に設けた段差３とすることにより、法線方向の不連続性を確実に大きく採ることが出来る。これにより、不連続部３より外側の屈折面を通過した光束は、内側の光束の集光点には集光せず、記録再生に有効な光束径はこの不連続部３によって規制され、所定の開口数ＮＡの集光光となる。なお、本発明の詳細な説明の項においては、不連続部３は屈折面Ｓ１条に設けたが、集光光束径の規制作用は、不連続部３を回折面あるいは反射面に設けても同様であり、本明細書においては、「屈折面」は回折面あるいは反射面を含むものとして理解されるべきである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
より具体的には、不連続部３を有する記録再生用対物レンズにおいて、図２を参照して、上記不連続部を段差３とした場合、この段差の光軸Ｏ方向の高さ△は、光源波長をλとしたとき
△／λ ＜ ２００／８
であることが望ましい。高さ△がそれ以上に大きくなると、屈折面Ｓ１から段差への移行部に屈折面のだれが生じやすくなる。
また、図２のように外側の屈折面Ｓ２が光情報記録媒体側へ変位している場合には、段差面の光軸Ｏに垂直な面に対する角度θは９０°より大とすることが望ましい。これにより、段差がアンダーカットのない形状となり、成形が容易となる。逆に光軸側へ変位している場合には、９０°より小となる。
【０００７】
上記の記録再生用対物レンズにおいて、ｈを光軸からの高さとしたとき、上記この屈折面の法線方向が不連続に変化する部位、すなわち、図２のレンズにおいては段差３よりも光軸側の面Ｓ１の形状を表す関数をｆ（ｈ）、段差の外側の面Ｓ２の形状を表す関数をｇ（ｈ）としたとき、その微分関数ｆ’（ｈ）、ｇ’（ｈ）は
ｆ’（ｈ） ≠ ｇ’（ｈ）
であることが必要である。もし面形状が
ｆ’（ｈ） ＝ ｇ’（ｈ）
であれば、外側の面Ｓ２からの光束と内側の面Ｓ１からの光束はほぼ同じ点に集光することとなってしまう。
【０００８】
このとき、面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面収差は、面形状ｆ（ｈ）によって生じる球面収差に比して、よりアンダーであることが望ましい。一般に、対物レンズの合焦動作は、対物レンズと透明基板との接触を防ぐため、離れた位置から近付けて行くことによって合焦を行う。このとき、面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面収差がよりオーバーであると、合焦検出手段は、真の合焦位置の手前で面Ｓ２を透過した光束の合焦位置を検出してしまうこととなる。しかし、信号処理回路によって、この誤った合焦位置の検出を回避できる場合には、面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面収差は、面形状ｆ（ｈ）の球面収差に比して、よりオーバーであることが望ましい場合が多い。よりオーバーとなる面形状は、面形状ｆ（ｈ）よりも曲率の弱い面であり、対物レンズの周辺厚を確保するのに有利となるからである。
【０００９】
上記の対物レンズは、屈折面の法線方向が不連続に変化する部位を含めて単一の透明材料で一体に形成される。
上記対物レンズ１はボビン２と一体に形成されるのが望ましいことはいうまでもないが、対物レンズ１のみを成形する場合でも図３の従来品よりは勝っている。ボビンの成形時に絞り１３が不要となるだけでなく、光束径の規制部分が屈折面そのものの上に形成されているので、斜め入射光に対しても収差の劣化を生じることがない。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の対物レンズの実施例を示す。表中、ｉは面番号、ｒｉは曲率半径、ｄｉは面間隔、ｎｉは屈折率を示す。また、非球面形状を表す式は
【数１】

ただし、ｘは光軸方向の軸、ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、κは円錐形数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（ただし、Ｐｊ≧３）である。
【００１１】

【００１２】

【００１３】
【発明の効果】
この発明の光ピックアップ用の対物レンズは、透明材料による一体成形により、他の部材又は追加の工程を必要とせずに、対物レンズに、段差を形成することで光情報記録媒体上の情報記録の記録再生に必要な集光光束を得ることが出来る絞り機能を備えており、光ピックアップの小型化、軽量化、低コスト化を実現することが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の記録再生用対物単レンズの１実施例の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の光ピックアップ装置の記録再生用対物単レンズの１実施例の段差部の構成を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の光ピックアップ装置の記録再生用対物単レンズの１実施例の球面収差図である。
【図４】本発明の光ピックアップ装置の記録再生用対物単レンズの他の実施例の球面収差図である。
【図５】従来の光ピックアップ装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１，１１ 対物レンズ ２，１２ ボビン部材
３ 段差部 １３ 絞り

Claims (8)

1. レーザ光源と、レーザ光源からのほぼ無収差の光束を光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面上に集光する正の屈折力を有する対物レンズと、情報記録面で反射され上記対物レンズを通過した光束を受光する受光手段を有する光情報記録媒体の光ピックアップ装置の記録再生用対物レンズであって
   上記対物レンズの屈折面上、レーザ光源の波長と情報記録密度に応じて必要とされる光情報記録媒体側の開口数ＮＡに対応する位置に、屈折面の法線方向が不連続に変化する部位である段差を設け、光軸に垂直な方向において上記段差より外側の屈折面を通過した光束は上記光ピックアップ装置に用いるすべての光情報記録媒体の情報記録面上に集光せず、記録再生に有効な光束径は上記段差を境に規制されることにより、ボビンに絞りがなくても光情報記録媒体上の情報記録を記録再生可能であることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
2. 請求項１の記録再生用対物レンズにおいて、該対物レンズは単レンズとして構成され、上記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位は上記対物レンズの光源側の面上に設けられていることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
3. 請求項１あるいは２の記録再生用対物レンズにおいて、上記段差面は、アンダーカットのない形状とされていることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
4. 請求項３の記録再生用対物レンズにおいて、上記段差の光軸方向の高さ△は、光源波長をλとしたとき
   △／λ＜２００／８
   であることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
5. 請求項１ないし請求項４の何れかの記録再生用対物レンズにおいて、上記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位よりも光軸の面形状を表す関数をｆ(ｈ)、段差の外側の面形状を表す関数をｇ(ｈ)としたとき、
   ｆ' (ｈ)≠ｇ'(ｈ)
   であることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。ただしｈは光軸からの高さを表す。
6. 請求項１ないし請求項５の何れかの記録再生用対物レンズにおいて、面形状ｇ(ｈ)によって生じる球面収差は、面形状ｆ(ｈ)によって生じる球面収差に比して、よりアンダーであることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
7. 請求項１ないし請求項５の何れかの記録再生用対物レンズにおいて、面形状ｇ(ｈ)によって生じる球面収差は、面形状ｆ(ｈ)によって生じる球面収差に比して、よりオーバーであることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。
8. 請求項１ないし請求項７の記録再生用対物レンズにおいて、該対物レンズは屈折面の法線方向が不連続に変化する部位を含めて単一の透明材料で一体に形成されていることを特徴とする光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ。

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