JPH01244421A - アナモフィック単レンズと光ディスク装置 - Google Patents

アナモフィック単レンズと光ディスク装置

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JPH01244421A
JPH01244421A JP63072501A JP7250188A JPH01244421A JP H01244421 A JPH01244421 A JP H01244421A JP 63072501 A JP63072501 A JP 63072501A JP 7250188 A JP7250188 A JP 7250188A JP H01244421 A JPH01244421 A JP H01244421A
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JP
Japan
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single lens
order
lens
light
luminous flux
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JP63072501A
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English (en)
Inventor
Yoshiharu Yamamoto
義春 山本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は水平方向と垂直方向で異なる放射角を有する光
源、例えば半導体レーザー等を用いた光デイスク装置の
光学系等に好適なアナモフインク単レンズと光デイスク
装置に関する。
従来の技術 光デイスク装置の光学系は、回折限界に近い性能を持ち
、レーザー光をティスフ記録面上に微小スポットとじて
形成する。しかしながら、光源として半導体レーザーを
用いた時、その素子構造から放射光束の放射角は回転対
称にならない。即ち、半導体素子の接合面に対する方向
によって放射角が異なる。従って、従来のコリメータレ
ンズを用いて」フリメー1−された光束の断面が円形の
ものを得るには、放射角の大きさに比へて十分に小さな
開口数のコリメークレンズを用いるのが最も簡易な方法
である。しかしなから、この方法では光の利用効率か低
いといった大きな問題点があり、大きな光出力の半導体
レーザーが必要となってコス]・高になるといった課題
が発生ずる。これを解決する方法としてノリンドリ力ル
レンスを用いたもの、あるいL1第5図に示す様なプリ
ズム1.2をコリメークレンズ3と併用する構成のもの
が既に知られている。半導体レーザー4からの放射光束
5はコリメークレンズ3によって略平行光束とされ、プ
リズム1.2によって一方向にのみ光束径が拡大され所
望の円形の光束が得られる。これによれば、光の利用効
率はYll」北方式と比較して改善される。しかし構成
が複雑になる。そこで、これら光学的機能を果たし、し
かも構成が簡単な4Lレンスで実現するものが特開昭6
1−254.915号公報で開示されている。
発明が解決しようとする課題 しかしなから、前記特開昭61−254.915号公報
記載の数値例1から数値例7の実施例では全て水平、垂
直方向に単純な曲率半径だけて表わされる1・−リック
面で構成されているために、残存球面収差等が大きく実
用上問題であった。
課題を解決するだめの手段 −1−記課題を解決する本発明の技術的手段は、水平方
向と垂直方向で異なった屈折力を有するアナモフィ・ツ
ク華レンズであって、半導体レーサー等の光源側から順
に第1面は放射角の大なる方向の光束の光線に対しての
み収差補正に寄与する4次以上の高次展開項を有するト
ーリック面がらなり、出射側の第2面は放ル]角の小な
る方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与する4
次以上の高次展開項を有する1・−リック面とする。史
に、次の条件(1,)、 (2+を満足することて、残
存収差を著しく低減せしめることが可能でありながら、
しかも加工上に於ても公差をゆるく設定でき、光学系の
簡素化と調整の容易化と共に、光デイスク装置全体の低
コスI・化、小型化をも実現される。
1.71<r++          ・・ (1)1
.0   <d、/f          ・・・  
(2)但し、nl :屈折率 dl :レンズ中心厚 f  光源から出射する光束の放射角 の大なる方向に関するアナモフ ィックQiレンズの焦点距離 作用 半導体レーザー等の放射角の異なる光束を、水平方向と
垂直方向で屈折力が異なった、アナモフィック単レンズ
によって、略円形がっ略平行光束を得る。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて、詳細に
説明する。
第1図(alは半導体レーザー4の大きい放射角θ1の
方向を水平方向とし、第1図(b)は半導体レーザーの
小さい放射角θ、の方向を垂直方向として示したもので
ある。半導体レーザーからの放射光束5は本発明になる
アナモフィック単レンズ6によってl1ii +Jr作
用を受りる。この時、アナモフィック屯レンズの水平方
向の屈折力は垂直方向の屈折力の2ないし3倍位と強く
し、且つフロンI−フメーカスが各方向で略一致し、そ
のフォーカス位置に半導体レーザーを設置することで、
アナモフィック単レンズの出射側である第2面がら略平
行で断面が略円形の光束が得られる。この様な条件を満
足するには第1面と第2面ば1−−リック面となり、水
平方向の屈折に寄与する曲率半径は順に、光源側よりγ
1.γ2となり、垂直方向の屈折に寄与する曲率半径は
順に、T1゛、γ、゛ となる。
回折限界系の光学系に使用するには収差補正、特に球面
収差の補正が必要となる。通常の光軸に対して回転対称
なレンス系であれば非球面を導入することで収差補正は
容易になされるが、本発明の如く、I・−リック面であ
る場合、収差補正に各々の面が水平、垂直のいずれの方
向に対しても寄与させようとすると、所謂自由曲面を導
入しなりればならない。しかしながら、自由曲面の加工
を高精度に行なうことは著しく困難であり実用的でない
。そこで十分な収差補正が可能で、しが4)加工かh易
に実施できるレンズ面形状として本発明では、光源側か
ら第1面は放射角の大なる方向、ずなわら第11m(a
)に示される水平方向の光束の光線に対してのめ収差補
正に寄与する4次以トの開成展開項を有するI・−リッ
ク而とする。第2面6」放射角の小なる方向、寸なわら
第1図(blに示される垂直力向の光束の光線に対して
のみ収差補正に寄−りする4次以」−の高次展開項をイ
JするI・−リ、り面とする。何故ならば、第1面の軸
上光線高を水゛I′一方向と垂直方向で比較すると、放
射角が大きい水平方向の方が大きくなる。従って、レン
ズ面形状を表わす展開式の高次項による収差補1丁・\
の寄りは第1曲においては水平方向の方がより大きく効
果的となる。従って、第2面では十分に光線高が大きく
なった垂直方向の光線に対してのみ収差補正を]烏次項
によって行なう。向、ここで、I・−’J yり面の形
状を示す展開式は、第1面の場合、第1図(=11. 
fb)に示されるX−Y−Z座標系に於て、面の仔1点
からのリグ量で示すと(3)式で示されるものである。
同様に第2面は(5)式で示されるものである。
ザブ量−γ、’  −+7−、’  −f(y)l  
・(I  X2/  ((γ+’  −f(’/)l 
”J  ””・・・・・・ (3) 但し、 γ 1 +A−Y’ +B・Y” −t−C・Y’ +l)−”
y”’・・・・・・ (4) ザブ量−γ2− (γ2− f (X))(1y2/ 
(<r2 f(X)) 2〕””・・・・ (5) 但し、 γ2゛ +A・X’ +B−X’ 十C−X” +IIX’。
・・・・・・ (6) ココテ、Kは円Sff定数、A、B、C,Dは高次係数
である。
尚、本発明に於ては、残存収差が小さく、しかも公差が
ゆるく作り易くするために以下の条件(1)。
(2)を満足することか望ましい。
1、71 < n l・−−(1,1 1,0<d、/r       ・旧・・ (2)(旧
−111は屈折率、d、はレンズ中心厚、fは光源から
出射する光束の放射角の大なるソノ向に関する、すなわ
ち水平方向のアナモフィック沖レンズの115点距離で
ある。
条件(1)はアナモフィック単レンズの屈折率に関する
ものである。条件(1)を越えると、各面の曲率が犬と
なり球面収差の発生を高次展開項によって補正した時、
コマ収差の補正が困難となり軸外特性か劣化し易く前記
アナモフィック単レンズの光軸と1′導体レーリ゛−の
光軸を精度良く合致させなければならず組立調整が国運
となる。更に、各面の加T公差が晧しくなり、しかも曲
率が犬となることも加えて加工か困難となる。
条件(2)はアナモフィック単レンズのレンズ中心厚と
水平方向の焦点距離に関するものである。条件(2)を
越えると、特に第1面側の曲率半径γ、とγ1′の差異
か大となり、コマ収差の補正が困難となり軸外特性が劣
化し易く有効包括画角が小となって、前記理由と同様に
して組立調整が困難となる。
次に本発明になるアナモフィック単レンズのレンズ面形
状の加工か容易である理由について述べる。第2図は、
その加工の概念を示すものである。
回転するスピンI・ルアにイ」けられた被加工物8、ず
なわら)′ナモフィノク単レンズは、所望の形状となる
様、矢印10に示される様に前記(41,(6)式に相
当する軌跡を描いて移動する回転する砥石9による研削
加工法でレンズ形状が作られる。ごの方法によれば、通
常のCN C旋盤に、切削ハイドを固定するヘット11
上に回転する砥石部を載せるだけで加工が出来る。
次に、本発明の具体的実施例を以下に示す。但し、nl
は屈折率で波長780 n rnに於りるものである。
d、はレンス厚である。但し、第1面は水平方向の光束
の光線に対してのめ収差補正に寄与する4次以上の高次
展開項を有するトーリック面、第2面は垂直方向の光束
の光線に対してのめ収差補正に寄与する4次以上の高次
展開項を有するI・−リック面である。尚、各実施例は
半導体レーザーのカバーグラス(屈折率:]、、50.
厚み−030)が光路中に挿入された状態を想定して収
差補正を行なっている。
(実施例]) r、 =6.838    r、 ’  −−2,60
1d 1□、OOn 、 −1,785691γ、−7
0,809T2 ’  =  5.792第1面の円錐
定数と高次係数 K −−3,73437A −6,24135Xl0−
613− 1.08708 X1O−”  C−−2,
25823Xl0−71) =2.79497 XIO
3 第2面の円錐定数とlV力次係数 に−−3,+2183 XIO’  A=1.O]08
0 Xl0−7B=−4,58117×l0−1′C=
102639 Xl0−n1)−−−7,4+055 
 XIO”0水平方向の入射側NA:  0.3 垂直方向の入射側NA:  0.1 d、7r:  1.076 (実施例2) T I−9,1,OOγ、 ’  =−3,652d 
+ −14,00n + = 1.785691r2=
 −28,054r2’  =−8,489第1面の円
錐定数と高次係数 K −−5,18542A = −1,01733Xl
0−’B=9.31221 Xl0−7C= −7,6
3955X1O−8D = 5.8B252 x 1.
0−7第2面の円錐定数と高次係数 に−−3,17171Xl0−’  八−−1,755
28Xl、0−7B−4,19257Xl0−RC=4
.42926 Xl0−”D−4,96726Xl0−
” 水平方向の入射側NA  C03 垂直方向の入射側NA:  0.1 d、/f+1.335 (実施例3) 】2 γ1−5.fi14      r1’  =  3.
249a 、  =18.0On 、  =1.785
691rz  =  16.493    rz  ’
  −9,579第1面の円錐定数と高次係数 に−−6,59307A = −4,85845Xl0
−’B=−8.67863 xlO−’  C=7.7
2916 xlO−’1)−−2,04824X 10
−’ 第2面の円錐定数と高次係数 に−−2,96265xio−’  A−2,3592
7Xl0−6B =1.16472 Xl0−7C=−
2,34904XIO”D −1,73780x 1.
0−’ 水平方向の入射側NA:  0.3 垂直方向の入射側NA:  0.1 d、/f・ 2.167 (実施例4) r 、 −5,448γ+ ’ =  3.315d、
 =15.OOn、 −1,712303γ、 =−1
9,000γ、 ’ −−8,014第1面の円ifG
定数と高次係数 に−3,54418△−7,20709xlO−’B=
−2,13008Xl、O−3C=1.17033  
XiO”D −−1,88339x 1.0−’第2面
の円錐定数と高次係数 に= −3,06413Xl0−’  A=7.59F
180 Xl0−”B−4,98553X10−7C−
=7.20953X10−8D=4.60781 Xl
0−9 水平方向の入射側NΔ:03 垂直方向の入射側NA:  0.1 d、/f:  1.879 第3図(al、 fbl、 (C1,(d+は各々実施
例1ないし4の軸外性能特性を示す。尚、縦軸は波面収
差の分子l& 。
横軸は軸外量(物体高)である。
第4図は本発明になるアナモフィック単レンズ6を用い
た光デイスク装置の実施例の概略ブロック図である。図
において半導体レーザー4がら出射した光束はアナモフ
ィック単レンズ6により略平行かつ略円形の光束に変換
され、ビームスプリノタ12.レンス13を通って光デ
、イスク14に照4・jされ、光ディスク14がらの情
報はビームスプリ・ツタ12.レンス15を通って光検
出器16て受光されるか2、二の動作については、従来
の光ティスフ装置と同様であるので、i’l−1111
な説明は省略する。面、上記実施例に示した構成は、追
加書込め及び書換え可能な光ディスクを用いた光デイス
ク装置に於ても基本構成は同様である。
発明の効果 本発明は、方向によって異なる放射角を有する光源から
の光束を、アナモフィック単レンズだけを用いて略円形
の射出光束を効率良く得るごとかでき、光学系を簡素化
し、調整の容易化ならびに当該アナモソイツクJl、レ
ンズを用いた光デイスク装置の小型化にも寄与するもの
である。
4、図1T11の籠華な説明 第1しlta+、 fl、++は本発明のアナモフィッ
ク単レンズの概念を示す模式図、第2図は本発明のアナ
モフィック単レンズを加工する方法を示す模式図、第3
図fat、 (b)、 (C)、 (diは各実施例の
軸外性能特性を示す波面収差特性図、第4図は本発明の
アナモフィック単レンズを用いた光デイスク装置のブロ
ック図、第5121は従来の光学系を示す説明同であ1
・・・プリスJ8.2 ・・プリスム、3・ ・コリメ
ータレンス、4・・・・半導体レーサー、6・・・・・
アナモフィック単レンズ、9・・・・・・砥石。
代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名″l  。
派  −− 第3図 irm イi4  (rrlm) 物体高(rrl町 づ4本高輸ア) ″nJ外音(mm)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水平方向と垂直方向で異なる放射角を有する光源
    からの光束を、略平行で且つ断面が略円形の光束に変換
    するために、水平方向と垂直方向で異なった屈折力を有
    し、光源側から順に第1面は放射角の大なる方向の光束
    の光線に対してのみ収差補正に寄与する4次以上の高次
    展開項を有するトーリック面からなり、出射側の第2面
    は放射角の小なる方向の光束の光線に対してのみ収差補
    正に寄与する4次以上の高次展開項を有するトーリック
    面からなる単レンズであって、以下の条件を満足するア
    ナモフィック単レンズ。 1.71<n_1 1.0<d_1/f 但し、n_1:屈折率 d_1:レンズ中心厚 f:光源から出射する光束の放射角 の大なる方向に関するアナモフ ィック単レンズの焦点距離
  2. (2)請求項(1)記載のアナモフィック単レンズを用
    いた光ディスク装置。
JP63072501A 1988-03-25 1988-03-25 アナモフィック単レンズと光ディスク装置 Pending JPH01244421A (ja)

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