JPH0625823B2

JPH0625823B2 - 光デイスク用対物レンズ

Info

Publication number: JPH0625823B2
Application number: JP10045285A
Authority: JP
Inventors: 洋治久保田; 隆明田中
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPS61259215A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、主としてレーザー光を回折限界付近にまで
集光させ得るように収差補正された小型な大口径レン
ズ、特にディジタルオーディオディスクやビデオディス
ク等の光ディスク用対物レンズに関する。

〔従来技術〕

ディジタルオーディオディスク用あるいはビデオディス
ク用のピックアップレンズとしての光ディスク用レンズ
は、ピックアップユニット等の小さなアクチュエーター
に装着され、フォーカシング等の制御駆動を受けるの
で、まず、小型、軽量であることが要求される。さらに
上記駆動に対し、駆動時にレンズがディスク面に衝突し
ないよう充分な作動距離を有することが要求されてい
る。また、レーザ光をディスク表面に微小スポットとし
て集光させるために、大きなＮＡ（開口数）を保ちなが
ら光軸上とその周辺にわたって、ほぼ無収差に近い程度
に良好に収差が補正されていることが必要である。その
他に、作り易いこと、低コストであること、性能安定
性、耐久性などが求められている。無論これらの諸条件
を満足するレンズ系を提供するには、設計、製作の両面
で精密な技術が必要であることは言うまでもない。

これらの諸条件を満足する光ディスク用レンズとして、
種々のタイプのレンズ系が報告されているが、小型、軽
量という観点から、構成レンズ枚数が３枚以下のタイプ
について考えると、以下の数種類のタイプに限定され
る。すなわち３群３枚構成、２群３枚構成、２群２枚構
成、非球面を備えたレンズ系、両面非球面単レンズの５
種類である。

（発明が解決しようとしている問題点）上記５種類のタイプのレンズ系に関してその長所及び短
所を検討してみる。

３群３枚構成のレンズ系は、収差補正の自由度が多いと
いう利点を有する反面、組立て時に３枚のレンズを偏心
なく鏡筒に組込まねばならないので、光軸調整に手間が
かかり、コスト高になり易いという欠点を有している。
また２群３枚構成のレンズ系では、３群３枚のレンズ系
にくらべれば収差補正の自由度は減るものの、鏡筒への
組込みは２枚のレンズですみ（１枚は接合レンズとなっ
ている）、光軸調整は比較的容易に行えるという利点が
ある。２群２枚構成のレンズ系については組込み容易性
は、２群３枚構成のレンズ系と同様であると同時に、構
成レンズが１枚少ない分だけコストの面で有利ではある
のだが、収差補正の自由度が少なくなるので、大きなＮ
Ａ（開口数）では軸上の性能はなんとか保てても、軸外
において充分な収差補正をするのが困難である。また、
非球面を採用しているレンズ系は、収差補正の自由度が
多くなるので、中心から軸外へと充分に収差を補正する
ことが可能であるとともに構成枚数を１枚乃至２枚程度
で済ませることが出来るので、小型軽量で組立てが容易
であるという利点も併せ持っている。しかし、低コスト
化を狙っているので、非球面レンズの材質には主として
プラスチックを採用しているため、温度の変化に対する
光学定数の変動が大きかったり、プラスチックの複屈折
性により高ＮＡ化が困難であるなどの欠点を持ってい
る。

以上のように各タイプともそれぞれ長所・短所を持って
いることが考察できる。つまり現在実用に併せられてい
る光ディスク用レンズでは、各タイプのレベルで実用化
せざるを得ないのが実情である。従って光ディスク用レ
ンズとしてどのレベルで実用性を見出すのかが採用する
レンズタイプを決める上で重要なポイントとなってい
る。

この様な考察から本発明者は、収差補正の自由度、高Ｎ
Ａ化、小型軽量性、製作の容易さ、性能安定性の各点に
おいてガラスレンズによる２群３枚構成のレンズ系が最
も実用性が多いものであると判断するに至った。２群３
枚構成の光ディスク用レンズとしては、過去に本出願人
によって特開昭59−15913号の提案がなされている。こ
れは全系の焦点距離をｆとするとき、第１群レンズと第
２群レンズとの軸上空気間隔が約0.3 ｆ程度と広いので
全長が長くなっており、コンパクト性という点において
は不十分なレンズ系であった。

（問題点を解決するための手段）本発明の目的は２群３枚構成の光ディスク用レンズにお
いて、全系の焦点距離をｆとするとき、第１群レンズと
第２群レンズとの軸上空気間隔を0.02ｆ程度に小さく
し、小型化を狙った光ディスク用対物レンズを提案する
ことである。

〔発明の構成〕

本発明に係わるレンズ系は第１図以下に示すように構成
されている。即ち、光束の入射側から順に集光側へ向か
って第１群レンズ及び第２群レンズの２つのレンズ群よ
り成り、かつ光束の入射側から順に、第１群レンズは入
射側に凸面を向けた凹メカニカスレンズの第１レンズと
凸レンズの第２レンズとの接合レンズによって構成され
ており、第２群レンズは、入射側に凸面を向けた凸メニ
スカスレンズの第３レンズで構成されている。さらに以
下の条件を満たすことを特徴としている。

即ち（１）0.1＜ｆ／ｆ₁₂＜0.2 （２）1.5＜ｒ_５／ｆ_３＜2.3 但し、ｆは全系の焦点距離、ｆ₁₂は第１群レンズ焦点距
離、ｆ_３は第２群レンズの焦点距離、ｒ_５は第３レンズ
の集光側の曲率半径である。

上記条件式（１）は作動距離を良好に保つための条件で
ある。上限を越えると、作動距離が小さくなりフォーカ
シングの制御駆動に支障をきたす。また下限を越える
と、第２群レンズの第３レンズの負担するパワーが大き
くなりすぎてしまい、各収差を良好に補正することが困
難になる。

上記条件式（２）は正弦条件を良好に補正するための条
件である。上限を越えると正弦条件の補正過剰、下限を
越えると補正不足となり、ともに軸外収差が悪化して、
軸外の良好な集光性能の確保が困難になる。

上記構成と各条件を満たすことにより、第１群レンズと
第２群レンズの軸上空気間隔を極力小さくすることが可
能となり、さらに小型化した２群３枚構成の光ディスク
用レンズを実現することができる。

〔実施例〕

以下に本発明にもとずく実施例を示す。

第１図で本発明の光ディスク用対物レンズの一実施例の
構成を示すと、光束の入射側から順に集光側へ向って、
第１群レンズＩ及び第２群レンズIIの２つのレンズ群に
よって構成されており、入射側から順に第１群レンズＩ
は入射側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レン
ズＬ_１と凸レンズの第２レンズＬ_２との接合レンズによ
って構成されており、第２群レンズIIは入射側に凸面を
向けた凸メニスカスレンズの第３レンズＬ_３で構成され
ている２群３枚構成のレンズ系である。尚符号１はカバ
ーガラスである。第２図は収差図である。

但しｒ_１、ｒ_２…ｒ_５：各構成レンズの曲率半径ｄ_１、ｄ_２…ｄ_４：各構成レンズの軸上厚みと軸上空気
間隔ｎ_１…ｎ_３：各構成レンズの波長780 nmにおける屈折率 ν_１…ν_３：各構成レンズのアッベ数ｆ：全系の焦点距離ｆ₁₂：第１群レンズの焦点距離ｆ_３：第２群レンズの焦点距離ＮＡ：開口数 td：カバーガラスの厚み tn：カバーガラスの波長780 nmにおける屈折率 θ：半画角実施例１ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝1.875 ｄ_１＝0.15 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.73 ｄ_２＝0.425 ｎ_２＝1.51118 ν_２＝64.2 ｒ_３＝−3.875 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.7175 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.51118 ν_３＝64.2 ｒ_５＝2.515 t_d＝0.3 t_n＝1.55 ｆ／ｆ₁₂＝0.16 ｒ_５／ｆ_３＝2.21 実施例２ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝2.215 ｄ_１＝0.15 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.7125 ｄ_２＝0.4 ｎ_２＝1.55749 ν_２＝60.8 ｒ_３＝−4.42 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.7175 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.81961 ν_３＝37.3 ｒ_５＝2.5225 t_d＝0.3 t_n＝1.55 ｆ／ｆ₁₂＝0.15 ｒ_５／ｆ_３＝2.22 実施例３ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝2.0 ｄ_１＝0.125 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.7125 ｄ_２＝0.4 ｎ_２＝1.55749 ν_２＝60.8 ｒ_３＝−5.125 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.72 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.81961 ν_３＝37.3 ｒ_５＝2.52 t_d＝0.3 t_n＝1.55 ｆ／ｆ₁₂＝0.16 ｒ_５／ｆ_３＝2.20 実施例４ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝2.0 ｄ_１＝0.15 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.735 ｄ_２＝0.425 ｎ_２＝1.51118 ν_２＝64.2 ｒ_３＝−3.375 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.7175 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.81961 ν_３＝37.3 ｒ_５＝2.4845 t_d＝0.3 t_n＝1.55 ｆ／ｆ₁₂＝0.15 ｒ_５／ｆ_３＝2.17 実施例５ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝1.875 ｄ_１＝0.15 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.7225 ｄ_２＝0.425 ｎ_２＝1.51118 ν_２＝64.2 ｒ_３＝−3.925 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.71 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.81961 ν_３＝37.3 ｒ_５＝2.4388 t_d＝0.3 t_n＝1.55 ｆ／ｆ₁₂＝0.15 ｒ_５／ｆ_３＝2.15 実施例６ｆ＝１ＮＡ＝0.47 ｒ_１＝1.8 ｄ_１＝0.175 ｎ_１＝1.81961 ν_１＝37.3 ｒ_２＝0.685 ｄ_２＝0.375 ｎ_２＝1.61335 ν_２＝60.3 ｒ_３＝15.0 ｄ_３＝0.02 ｒ_４＝0.685 ｄ_４＝0.3 ｎ_３＝1.81961 ν_３＝37.3 ｒ_５＝1.926 t_d＝0.3 t_n＝1.51 ｆ／ｆ₁₂＝0.2 ｒ_５／ｆ_３＝1.65 〔発明の効果〕以上の様に構成したことにより、本発明の光ディスク用
レンズは、２群３枚構成で第１群レンズと第２群レンズ
との軸上空気間隔を0.02ｆ程度に小さくすることが出来
てより一層コンパクト化され、大口径で明かるく、光軸
上とその周辺にわたってほぼ無収差に近い程度に良好に
収差が補正され、小さく加工の容易なレンズで製造コス
トが低減され、すぐれた性能を有する良好に改良された
光ディスク用レンズが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例におけるレンズ構成図、第
２図は実施例１の収差図で（イ）球面収差、（ロ）正弦
条件、（ハ）非点収差を表わす。（尚、実施例２〜６の
収差図は実施例１に近似するので省略する。）ｒ_１…ｒ_５：各構成レンズの曲率半径、ｄ_１…ｄ_４：各構成レンズの軸上厚みと軸上空気間隔、
Ｉ：第１群レンズ、II：第２群レンズ、Ｌ_１：第１レンズ、Ｌ_２：第２レンズ、Ｌ_３：第３レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束の入射側から順に集光側へ向って、第
１群レンズ及び第２群レンズの２つのレンズ群によって
構成されており、入射側から順に第１群レンズは、入射
側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸
レンズの第２レンズとの結合レンズによって構成されて
おり、第２群レンズは入射側に凸面を向けた凸メニスカ
スレンズの第３レンズで構成されている２群３枚構成の
レンズ系であって、以下の条件を満たすことを特徴とす
る光ディスク用対物レンズ。（１）0.1＜ｆ／ｆ₁₂＜0.2 （２）1.5＜ｒ_５／ｆ_３＜2.3 但し、ｆは全系の焦点距離、ｆ₁₂は第１群レンズの焦点
距離、ｆ_３は第２群レンズの焦点距離、ｒ_５は第３レン
ズの集光側の曲率半径である。