JPH01287519A - 光ディスク用コリメートレンズ - Google Patents

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 本発明はビデオディスク、オーデオオディスク。

光メモリ−ディスク、光磁気メモリーディスクなどに用
いられるコリメートレンズに関するものであり、特に半
導体レーザ光源の波長変動に対して、色収差を持った対
物レンズの焦点ずれを、コリメートレンズ側で補正する
、光ディスク用コリメートレンズに関するものである。

従来の技術 光ディスクシステム、特に書き換え可能型のシステムに
おいては、再生時と書き込み時に光源のパワーが大きく
異なる。例えば再生時には３ｍＷ程度であるのが、書込
み時には４０ｍＷ程度のパワーを必要とする。光源とし
て半導体レーザを用いると、パワーを変化させた時に、
波長が変動することが知られている。ところで、従来の
光ディスク用ピックアップの光学系を構成図を第１４図
に示す。光源４から出射した光線をコリメートレンズ５
により平行光にも、対物レンズ６によりディスク７上に
フォーカスするものである。しかし半導体レーザの波長
が、そのパワー変動により５ｎｍ〜ｌＱｎｍ変動すると
、コリメートレンズ、対物レンズ相方の色収差により、
ディスク上で、無視できないほどの焦点ずれが生じる。

光ディスクシステムでは、オートフォーカスサーボによ
り焦点位置を合せているが、書き換え可能型の光ディス
クのように、書込みから再生、あるいはその逆の動作に
おいて、半導体レーザのパワーを急激に変化させた場合
は、オートフォーカスのサーボ帯域を超えるために、レ
ンズの色収差により焦点位置の変動を補正することがで
きない。そのため波長が変動した直後のデータが読みと
れないなどの課題があった。

このような課題を解決するために、コリメータ側に補正
過剰な色収差を有するレンズを用いることが特開昭６２
−２６９９２２公報に提案されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこれに示されたレンズは５枚構成となって
おり、コストが高く、高精度な鏡胴が必要であるなどの
課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、少ない構成枚数のレンズで、
光ディスクシステムに必要な補正過剰な色収差を持った
光ディスク用コリメートレンズを提供するものである。

課題を解決するための手段 物体側から順に正レンズの第ルンズと、それに貼合せら
れた負レンズの第２レンズと少なくとも一面が非球面で
ある両凸レンズの第３レンズとからなる２群３枚構成の
レンズであって、以下の条件を満足することを特徴とす
る光ディスク用コリメートレンズ。

ｎｚ　＜　１．６５　　　　　　　　　　・・・・・・
（１）Ｖｓ＜８５　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・（２）ただしＲ２は設計波長λにおける第２
レンズの屈折率、ν、は第３レンズのアツベ数、ｆ　（
λ）は設計用波長λにおけるレンズの焦点距離、ｆ。

（λ）は設計波長λにおけるバックフォーカス、ｆｇ（
λ＋１０）は設計波長λより１０ｎｍ長波長側でのバッ
クフォーカスである、という構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって補正過剰な色収差を発生
するようにしたものである。

（１１の条件の下限をこえて第２レンズの屈折率が小さ
くなると、球面収差を補正するために、大きな非球面量
を用いる必要があり、正弦条件を満足することができな
くなる。さらに正の第ルンズと負の第２レンズの貼合せ
面の曲率半径が小さくなりすぎて、第ルンズのコバ厚が
十分とれなくなる。

（２）の条件の下限をこえて、第３レンズのアツベ数が
小さくなると、補正過剰の色収差が不足となる。

（３）の条件は補正過剰の色収差の量を限定したもので
ある。書き換え可能型のディスクではコリメートレンズ
に焦点距Ｍ　８１１１１１程度、対物レンズに４鶴程度
のものが用いられている。したがって縦倍率は０．２５
となる。ここで、対物レンズを軽量化のため非球面プレ
スガラスによる単レンズを用いるとすると、分散の小さ
い材料を選ぶと、波長変動１０ｎｍあたり約０．７μｍ
の焦点変動となる。この時焦点深度は約１μｍであるの
で、コリメートレンズに色収差がなければ、焦点深度内
に入るが、実際にはオートフォーカスのサーボの精度に
よりオフセットが残るため、０．４μｍ以内に入る必要
がある。（３）の条件の下限をこえると、縦倍率が０．
２５程度では、焦点変動を０．４μｍ以内に抑えること
ができない。

実施例 本発明の一実施例の光ディスク用コリメートレンズにつ
いて、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の
実施例工ないし実施例３の構成図である。第２図は本発
明の実施例４ないし６の構成図である。第３図は本発明
の実施例フないし１０の構成図である。いずれの構成に
おいても、光源１からの光はカバーガラス２を通してコ
リメートレンズ３により平行光となる。なお全ての実施
例において、物体側は平行光側としている。

なお実施例において ｆ　：レンズの全系の焦点距離 ＮＡ：レンズの開口数 Ｒ：レンズ各面の曲率半径 ｄ　：レンズ厚みまたはレンズ間隔 ｎ　：レンズの屈折率 ν　：レンズのアツベ数 △ｆｌＩ　：設計波長よりｌＱｎｍ長波長側でのバック
フォーカスの変化量 を示す。また非球面形状は、 Ｘ：光軸からの高さがｈの非球面上の点の非球面頂点の
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（＝１／Ｒ） Ｋ、：第３面の円錐定数 Ａ！！：第３面の第２１次の非球面係数、ただしｉは２
以上の整数 で表わされる。なお第４図（ａ）　（ｈ）　（Ｃ）　〜
第１３図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ１はそれぞれ本発明の実
施例１ないし実施例１０のそれぞれの、球面収差、正弦
条件、非点収差を示している。非点収差の図では、実線
はサジタル像面湾曲を、点線はメリディオナル像面湾曲
を示す。

また各実施例において、カバーガラス２は、屈折率が１
．５１０５２、厚み０．３とした。

実施例１ないし実施例３は２群３枚構成で、物体側から
順に、２枚貼合せレンズと１枚の正レンズからなる。

実施例１ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 回磁　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ν１　　１６．
６９７　　　２　　　１．４３０９６　　９５．０２　
　−４．５４５　　　１　　　１．７８５０１　　２５
．４３　　−１４．９１５　　　０．３ ４　　　６．６１１　　　２　　　１．４３０９６　　
９５．０５　　　　−６．７１７ ｊ＝４ Ｋｊ　＝　　、５０５８０７ｘｌＯ’ Ａ４　　＝−，１２１７７５Ｘ１０−”Ａｂ　＝−，４
２２１７４Ｘ１０−’ Ａｓ　　”−，４２５８２８Ｘ１０−’Ａ＋＋１＝　　
、９３５４２９Ｘ１０−”△ｆ、＝　　０．００１７２ 実施例２ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 面１’ｈ　　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ｖｌ　　
　２３．８６４　　　２．２　　１．５１０５２　　６
４．１２　　−４．８４６　　　１．２　　１．７６５
６２　　２６．２３　　　　ｏｏＯ，３ ４５，０？５　　　２．２　　１．４３０９６　　９５
．０５　　−５．６３１ ｊ＝４ Ｋｊ　＝−，１３４９７４Ｘ１０’ Ａ゛二　　＝−，１１５２５２Ｘ１０−”Ａ、＝−，６
８１９２５Ｘ１０−’ Ａ、　　＝−，１０９６７９Ｘ１０づ Ａ、・＝　　、１５７７２８Ｘ１０−ｈ△ｆｌ　　＝　
　０．００１７ 実施例３ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 面隘　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ν１　　−２５
．８０３　　２．２　　１．７１０１０　　５０．２２
　　　−３．４６０　　０．８　　１．６７４５０　　
３１．１３　　　２１．４２７　　０．５ ４　　　３．７３７　　２　　　１．４３０９６　　９
５．０５　　　−８，０７８ ｊ＝４ に、　＝−，１１２１３２Ｘ１０’ Ａ、　＝−，８３７２８９Ｘ１０−’ Ａ、　＝−，３５９９８３ｘｌＯ−’ Ａ’；′＝−、７９７１２２Ｘ１０−”Ａ　ｌｏ　＝　
　、　２７４５６７　Ｘ　１０−　’△ｆ　８　　＝　
　０．００１７ 実施例４ないし実施例６は２群３枚構成で、物体側から
順に正レンズ、と２枚貼合せレンズからなる。この実施
例においては、 ｎ＝　＞　１．７　　　　　　　　　　　・・・・・・
（４）シ３−シ２〉２０　　　　　　　　　　　・・・
・・・（５）ν１　〉８５　　　　　　　　　　　　・
・・・・・（６）の各条件を満たす必要がある。（４）
の条件である第２レンズの屈折率が下限をこえて小さく
なると、球面収差と正弦条件を同時に補正することがで
きなくなる。また負の第２レンズと正の第３レンズの貼
合せ面の曲率半径が小さくなりすぎて、第３レンズのコ
バ厚が確保できなくなる。（５）の条件である第３レン
ズのアツベ数と、第２レンズのアラへ数の差が下限をこ
えて小さくなると、十分な補正過剰の色収差が得られな
くなる。また（６）の条件である第ルンズのアツベ数が
下限をこえて小さくなっても同様に十分な補正過剰の色
収差が得られない。条件（７）は、前述した通りである
。

実施例４ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 面Ｎ＆ｌＲｄ　　　　　ｎ　　　　　ｖｌ　　　　４．
４２１　　　２　　　１．４３０９６　　９５．０２　
〜１２．４７３　　　０．５ ３　　−２９．４５３　　　１．２　　１．７６５３０
　　２５．７４　　　３．３５６　　　２．０　　１．
５８２２８　　６１．２５　　−６．４４ Ｊ＝１ Ｋ　、　＝−，７５６９４１Ｘ　１０゜Ａ４＝−，６６
９４８８Ｘ１０−” Ａ、　＝−，３６３４９６Ｘ１０−’ ＡＩ　＝−，１１０１０６Ｘ１０−’ Ａ、。＝　、８６７３８７Ｘ１０−’ △ｆＢ＝−０，００１８ 実施例５ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 面１１ｈＲｄ　　　　　ｎ　　　　　ｖｌ　　　　４．
９２１　　　１．８　　１．４３０９６　　９５．０２
　　　　ｏａＯ，１２ ３−２８，０１，０１，８２４２８２３，９４３，９１
５２，０１，７６１６７４９，６５−７，８４１ ｊ＝１ Ｋ　、　＝−，７９３２８４ Ａ＝　＝−，７１１９３４ｘｌＯ−’ Ａ、　＝−，３７３９７３Ｘ１０−’ Ａｌｌ　＝−，１１３２６５Ｘ１０−’Ａ１゜＝　、８
５５６８９ＸｌＯ−’ △ｆ、　＝−０，００１７ 実施例６ ｆ　＝　８　　　　　ＮＡ　＝０．３１面Ｎ１１Ｒｄ　
　　　　ｎ　　　　　ｙｌ　　　　　４．７５７　　　
　１，８　　１．４３０９６　　　９５．０２　　　−
１７．９５７　　　　０．５３　　　４０．２７４　　
　　１．Ｑ　　　１．７８５０１　　　２５．４４　　
　　４．０　　　　　２．０　　１．４３０９６　　　
９５．０５　　　−４．５２７ ｊ＝１ Ｋ　ｔ　　”−，４５４８１７ Ａ、　　＝−，１６３３７６Ｘ１０−”Ａｉ　　−−，
７０１９５４ｘｌＯ−’Ａｓ　　−−，２５０？７１Ｘ
１０−’Ａ１゜−，１４６２７３ｘｌＯ−” △ｆ、−−０．００１７ 実施例フないし１０は１群３枚構成で、物体側から順に
正レンズ、負レンズ、正レンズを貼合せたレンズからな
る。この実施においては、ｎ！＞　１．’７　　　　　
　　　　　　・・・・・・（８）シ３−シｚ〉２０　　
　　　　　　　　　・・・・・・（９）ν１　〉　８５
　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・ＯＩ条
件（８）ないし条件面は先に述べた条件（４）ないし条
件（７）と同様の理由による。条件側は球面収差を補正
するための条件であって、条件（２）の下限を第　、２
レンズと第３レンズの貼合せ面の曲率半径Ｒ１が下限を
こえて小さくなると、球面収差が補正できなくなる。さ
らに第３レンズのコバ厚を確保することができなくなる
。

実施例７ ｆ　＝　８　　　　　ＮＡ　＝０．３１面患　　　Ｒｄ
　　　　　ｎ　　　　　ν１　　　４．４６６　　　１
．８　　１．４３０９６　　９５．０２　　　　ｏｏｌ
、０　　１．７８５０６　　２５．４３　　　３．０５
９　　　２．５　　１．７１０１０　　５０．２４　　
−１０．３９５ ｊ＝１ ＫＪ　　”−，１３２５５３ Ａ４　　＝−，１０６９６３５ｘｌＯ−”Ａ６　　＝−
，３５２６７５Ｘ１０−’ＡＩ　　−−，７８６５３６
Ｘ１０−”Ａ、。＝　　、３２８８１４Ｘ１０−’△ｆ
、−−０．００１７ 実施例８ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 面隘　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ν１　　　４．
９４１　　　１．８　　１．４２９９６　　９５．０２
　　　　ｏｏｌ、０　　１．７８５０１　　２５．４３
　　　２．８６　　　２．７　　１，７６１６７　　４
９．６４　　−１２．２０９ ｊ＝１ に、　＝−，６０３５２２ Ａ、　＝−，４７５４４２５１Ｏ−３ Ａｈ　＝−，１４５０８９ｘｌＯ−’ Ａ゛二　　＝−，３８９６４９ｘ　１０−”Ａ、。＝　
　、５８８５３９Ｘ１０−’△ｆ　ｓ　　＝−０，００
１９ 実施例９ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 回磁　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ν１　　　６．
０　　　　１．８　　１．４３０９６　　９５．０２　
　−６．２０５　　　１．０　　１．７６５２５　　２
５．７３　　　６．２０５　　　２．２　　１．７６１
６７　　４９．６４　　−６．４４４ ｊ＝１ Ｋ　ｊ＝　−，５４８０８５ Ａ４　＝−，１３８０６２Ｘ１０−” Ａ、　＝−，７０２９Ｂ７ＸｌＯ−’ Ａｓ　＝−，２９６２８５ｘｌＯ−’ Ａ１゜＝−，７１５６９６Ｘ　１０−”八ｆｌ＝−０，
００２３ 実施例１Ｏ ｆ＝８　　　　　ＮＡ＝０．３１ 回磁　　　Ｒｄ　　　　　ｎ　　　　　ν１　　　４．
７６６　　　１．８　　１．４２９９６　　９５．０２
　　−１７．１４９　　　１．０　　１．７６５３０　
　２５．７３　　　４．９１４　　　２．０　　１．５
８２２８　　６１．２４　　−５．５２２ ｊ＝１ Ｋ　、　＝−，３２５７７１ Ａ４　＝−，１７５２８８Ｘ１０−” Ａ６−−．７９７５４７Ｘ１０−’ Ａｓ　”−，６２１３９８Ｘ１０−’ Ａ　＋　ｏ　−、４３４１６２Ｘ　１０−　”△ｆ、　
＝−０，００１６ 発明の効果 以上のように本発明の光ディスク用コリメートレンズの
効果は次のとおりである。

（１）３枚構成のレンズを用いることにより、十分な補
正過剰の色収差を持ったコリメートレンズが実現できる
。このレンズと、分散の小さい材料より作られた単レン
ズの対物レンズを組み合せることで、ディスク上におい
て、半導体レーザの波長が変化しても、焦点位置の変動
は、実用上十分な範囲に抑えられる。したがって単レン
ズの軽量対物レンズを使えるため、低コスト、高速アク
セスが実現できる。

（２）特に１群３枚構成のレンズにおいては、全て貼合
せであるため、組込み用の鏡胴が不要となる。

さらに半導体レーザとレンズを含めた全長が短くなるた
め、よりコンパクトなピックアップを構成することがで
きる。

（３）非球面を有するレンズは、全て、成形法で作成す
ることにより、大量に安価に作ることができる。

（４）貼合せ面には非球面を採用していないため、非球
面数を減らすとともに、芯合せを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ本発明の一実施例である
光ディスク用コリメートレンズの構成図、第４図ないし
第１３図は、それぞれ本発明の一実施例のそれぞれの収
差図、第１４図は従来のピンクアップの光学系の構成図
である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・カバーガラス、３
・・・・・・コリメートレンズ。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／−一一党
源 第　１　図　　　　　　　　　　　　　　２−　声ノ（
−力゛ラス３−コリメートレンス゛ 第２図 第３図 第４図 （山）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）−ｅ
ｒ、ｏｔｕ　　ａ６　　ａ、ｏｅｎ　　　　　リａｎｔ
　　ａ、ｔｒ　　ａ、ａｏｔ　　　　−ａｏｏｔ　ａ、
ｏ　　ａｏｏｔわＹ開耳＆乏　　　　　　　正弦条イ↑
　　　　　　　非、黄、Ｈスゑ第５ｒＩ！Ｊ Ｃαノ　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　　　
　　　　　　　　　　　（Ｃ）坪面目又蚤　　　　　　
正弦条イ千　　　　　　非免、収羨第６図 （（Ｌ）（ｂン　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（Ｃ）璋ｉＬｌ又Ａ　　　　　　　　正弦条イ牛
　　　　　　　　ブト点ηヌ」も、第７図 （ＩＬ）　　　　　（ｂ）　　　　　（Ｃ）デ１ミ１１
１５Ｍヌミ」空ヒ　　　　　］三弓玄条イ１−　　　　
　非然収」≧ヒ第８図 （Ｉｉ）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂン　　
　　　　　　　　　　　　　　（すｎ面」丸芝　　　　
　正引葭条イ千　　　　　づＰ−熱り又ゑ第９図 （Ｑ−ン（ｂ）（Ｃ） −０，０（Ｉｔ　Ｏ，Ｏｔｊ、１）ｔ）ｌ　　　−Ｑ６
θ／　６．０６ｍｆ　　４．０ｏｒ　Ｏ，００，００１
ｆ％ｉｌ！！ｉ’ｌ　　　　　　　　　　　　正ｉ＋（
十　　　　　　　　　　　卯、！、ｑｘｌ第１Ｏ図 （とＬン　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｂ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　（＋Ｊ球面収先　　　
　正弦条イ午　　　非魚収五第１１図 （ａ）（ｂ）（Ｃ） ４．０（ＨＯ，００，００１−６，００１０，０σ−０
ｏｒ　　　　　　　−ａ、ｏｏｔ　ａ、ｏ　　ｏ、ｏｏ
ｔ綿眞綿層収差　　正弦条Ｐｒ　　　　　非た、樋第１
２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側から順に正レンズの第１レンズと、それに
   貼合せられた負レンズの第２レンズと少なくとも一面が
   非球面である両凸レンズの第３レンズとからなる２群３
   枚構成のレンズであって、以下の条件を満足することを
   特徴とする光ディスク用コリメートレンズ。 ｎ＿２＜１．６５ ν＿３＜８５ ［ｆ＿Ｂ（λ）−ｆ＿Ｂ（λ＋１０）］／［ｆ（λ）］
   ＞１．５×１０＾−＾４ただしｎ＿２は設計波長λにお
   ける第２レンズの屈折率、ν＿３は第３レンズのアッベ
   数、ｆ（λ）は設計用波長λにおけるレンズの焦点距離
   、ｆ＿Ｂ（λ）は設計波長λにおけるバックフォーカス
   、ｆ＿Ｂ（λ＋１０）は設計波長λより１０ｎｍ長波長
   側でのバックフォーカスである。
2. （２）物体側から順に少なくとも一面が非球面である正
   レンズの第１レンズと、負レンズの第２レンズと、それ
   に貼合せられた両凸レンズの第３レンズとからなる２群
   ３枚構成のレンズであって、以下の条件を満足すること
   を特徴とする光ディスク用コリメートレンズ。 ｎ＿２＞１．７ ν＿３−ν＿２＞２０ ν＿１＞８５ ［ｆ＿Ｂ（λ）−ｆ＿Ｂ（λ＋１０）］／［ｆ（λ）］
   ＞１．５×１０＾−＾４ただしｎ＿２は設計波長λにお
   ける第２レンズの屈折率ν＿１、ν＿２、ν＿３はそれ
   ぞれ、第１、第２、第３レンズのアッベ数、ｆ（λ）は
   設計波長λにおけるレンズの焦点距離、ｆ＿Ｂ（λ）は
   設計波長λにおけるバックフォーカス、ｆ＿Ｂ（λ＋１
   ０）は設計波長より１０ｎｍ長波長側でのバックフォー
   カスである。
3. （３）物体側から順に正レンズである第１レンズと、負
   レンズである凹レンズと、両凸レンズである第３レンズ
   の３枚が貼合せられた１群３枚構成のレンズであって、
   以下の条件を満足することを特徴とする光ディスク用コ
   リメートレンズ。 ｎ＿２＞１．７ ν＿３−ν＿２＞２０ ν＿１＞８５ ［ｆ＿Ｂ（λ）−ｆ＿Ｂ（λ＋１０）］／［ｆ（λ）］
   ＞１．５×１０＾−＾４Ｒ＿３／［ｆ（λ）］＞０．３ ただしｎ＿２は設計波長λにおける第２レンズの屈折率
   、ν＿１、ν＿２、ν＿３はそれぞれ、第１、第２、第
   ３レンズのアッベ数、ｆ（λ）は設計波長λにおけるレ
   ンズの焦点距離、ｆ＿Ｂ（λ＋１０）は設計波長より１
   ０ｎｍ長波長側でのバックフォーカス、Ｒ＿３は第２レ
   ンズと第３レンズの貼合せ面の曲率半径である。
4. （４）第１レンズの貼合せていない方の面が非球面であ
   ることを特徴とする請求項（３）記載の光ディスク用コ
   リメートレンズ。
5. （５）非球面を有するレンズは成形により製作したこと
   を特徴とする請求項（１）、（２）、（３）記載の光デ
   ィスク用コリメートレンズ。