JPS61132915A - Object lens for optical pickup - Google Patents
Object lens for optical pickupInfo
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- JPS61132915A JPS61132915A JP25464684A JP25464684A JPS61132915A JP S61132915 A JPS61132915 A JP S61132915A JP 25464684 A JP25464684 A JP 25464684A JP 25464684 A JP25464684 A JP 25464684A JP S61132915 A JPS61132915 A JP S61132915A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はコンパクトディスクプレーヤなどに用いられる
光学式ピックアップに係り、特に、レーザビームをディ
スクの記録面に集光させる対物レンズに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an optical pickup used in a compact disc player or the like, and more particularly to an objective lens that focuses a laser beam onto a recording surface of a disc.
コンパクトディスクプレーヤなどに用いられる光学式ピ
ックアップには、レーザビームをディスりの記録面に集
光させる対物レンズが備えられている。第1図はこの種
の光学式ピックアップを用いたプレーヤの概略を示すも
のである0図中の符号2はディスクであり、その中央は
スピンドルll上に支持されて回転駆動されるようにな
っている。また、ディスク2の下側に光学式ビック77
プ12が配設されている。この光学式ピックアップ12
はディスク2の半径方向に沿って駆動されるものである
。この光学式ピックアップ12には鏡筒10が設けられ
、この鏡筒10内に対物レンズが収納されている。そし
て、光学式ピー2クアツプlz内にて発せられるレーザ
ビームがこの対物レンズによってディスク2の記録面に
集光され、記録面のピットが読取られて記録の再生が行
われるようになっている。Optical pickups used in compact disc players and the like are equipped with an objective lens that focuses a laser beam onto the recording surface of the disc. Fig. 1 schematically shows a player using this type of optical pickup. Reference numeral 2 in Fig. 1 is a disk, the center of which is supported on a spindle ll and driven to rotate. There is. In addition, there is an optical big 77 on the underside of the disc 2.
A tap 12 is provided. This optical pickup 12
is driven along the radial direction of the disk 2. This optical pickup 12 is provided with a lens barrel 10, and an objective lens is housed within this lens barrel 10. A laser beam emitted within the optical peak-up lz is focused on the recording surface of the disk 2 by this objective lens, and the pits on the recording surface are read and the recording is reproduced.
ところで、上記の光学式ピックアップでは、ディスク2
の記録面に高い密度にて記録された非常に小さな信号を
再生しなければならず、少なくとも1μmの分解能が必
要とされる。よって、ディスク2の記録面に微小なビー
ムスポットを高精度にて集光させなければならない、ま
た、情報の正確な再生のためには、対物レンズの球面収
差に適切な補正を与え、さらに対物レンズとディスクと
の距離(作動圧l1l)も十分な長さにしなければなら
ないなど種々の条件が満足されなければならない。By the way, in the above optical pickup, the disc 2
It is necessary to reproduce very small signals recorded at a high density on the recording surface of a recording device, and a resolution of at least 1 μm is required. Therefore, it is necessary to focus a minute beam spot on the recording surface of the disk 2 with high precision.In addition, in order to accurately reproduce information, it is necessary to appropriately correct the spherical aberration of the objective lens and to Various conditions must be satisfied, such as the distance between the lens and the disk (operating pressure l1l) must be sufficiently long.
ところが、このような条件を満たす対物レンズを構成す
るためには、高精度なレンズ系が必要とされる。従来、
このような高精度なレンズ系を構成するには、研磨レン
ズを複数組み合わせなければならなかった。複数のレン
ズを使用する場合には、レンズの枚数分だけ鏡筒lOの
部分の重量が嵩み、鏡筒lOを補正動作させる際の負荷
が大きくなる。また、複数のレンズを使用する場合には
、レンズ系全体の焦点距離の関係から作動距離を十分長
くとるのに限界がある。However, in order to construct an objective lens that satisfies such conditions, a highly accurate lens system is required. Conventionally,
To construct such a highly accurate lens system, it was necessary to combine multiple polished lenses. When a plurality of lenses are used, the weight of the lens barrel lO increases by the number of lenses, and the load when operating the lens barrel lO for correction increases. Furthermore, when using a plurality of lenses, there is a limit to the ability to obtain a sufficiently long working distance due to the focal length of the entire lens system.
また、最近では、非球面レンズをプレス成型し、対物レ
ンズとして単体のレンズを使用することも考えられてい
る。しかしながら、従来の非球面レンズでは、両面を非
球面に形成して収差の補正を行なっているので、レンズ
両面の形状が複雑になっている。また、両面が非球面の
場合には、プレス成型する際に、両面の軸心を高精度に
一致させなければならないため、型の位置決めなどのた
めに精密な作業が必要となる。Recently, it has also been considered to press mold an aspherical lens and use a single lens as an objective lens. However, in conventional aspherical lenses, aberrations are corrected by forming both surfaces into aspherical surfaces, so that the shapes of both surfaces of the lens are complicated. Furthermore, if both surfaces are aspherical, the axes of both surfaces must be aligned with high precision during press molding, which requires precise work for positioning the mold, etc.
C本発明の目的〕
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたものであ
り、製造しやすい形状のレンズを使用して量産性への適
用とコストダウンを図り、しかも1球面収差の補正も高
精度にでき、且つ十分に大きな作動距離を得ることがで
きるなどなと各種条件を満足できる光学式ピックアップ
用対物レンズを提供することを目的としている。C. Purpose of the Invention The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems, and aims to apply it to mass production and reduce costs by using a lens with an easy-to-manufacture shape. It is an object of the present invention to provide an objective lens for an optical pickup that satisfies various conditions such as highly accurate correction and a sufficiently large working distance.
C本発明の構成〕
本発明による光学式ピックアップ用対物レンズは、第2
図に示すように、ガラス材料からプレス成型した単体の
平凸レンズ1から成り、この平凸レンズlは、ディスク
2に対向する面r2が平面であり、平行光が入射する面
rlが凸状の非球面である。C. Configuration of the present invention] The objective lens for an optical pickup according to the present invention has a second
As shown in the figure, it consists of a single plano-convex lens 1 press-molded from a glass material, and this plano-convex lens l has a flat surface r2 facing the disk 2 and a convex non-convex surface rl on which parallel light enters. It is spherical.
また、平行光が入射する上記の面rlは、第3図に示す
ように、光軸をX軸としレンズの半径方向をy軸としさ
らに非球面の頂点0を原点とする直交座標系の子午面に
おいて、
x= r (L −1−y2 /r2 ) ) +A2
y2+A4 Y’ +Al、y6 +A978+Al
07IO・・・・・・(a)
(但し、rは非球面の頂点での内接法の曲率半径、A2
、A4 、As 、Ae 、A@はそれぞれ2次、4
次、6次、8次、10次の展開係数である。)
の式で表される軸対称一般弊球面形状となっており、且
つ以下の■と■の条件を満足するように形成されている
。In addition, as shown in FIG. 3, the above-mentioned surface rl on which the parallel light is incident is the meridian of a rectangular coordinate system in which the optical axis is the X axis, the radial direction of the lens is the y axis, and the apex 0 of the aspherical surface is the origin. In the plane, x= r (L −1−y2 /r2 ) ) +A2
y2+A4 Y' +Al, y6 +A978+Al
07IO・・・・・・(a) (However, r is the radius of curvature of the inscribed method at the apex of the aspheric surface, A2
, A4 , As , Ae , A@ are quadratic and 4, respectively.
These are the expansion coefficients of the 1st, 6th, 8th, and 10th orders. ) It has an axisymmetric general spherical shape expressed by the equation (2), and is formed so as to satisfy the following conditions (1) and (2).
■ 2.00<r/ (aX (n−1) ) <2.
24(但し、aはレンズの開口の半径、nは入射光の油
長におけるレンズ媒質の屈折率である。)
■(n f−d) /n>2.5
(但し、fは焦点距離、dはレンズの中心厚である。)
上記の式(a)は、第1項が球面の方程式である。また
、第2項以下は球面収差を補正する補正項である。この
補正項は展開項であり、10次の項まで使用している。■ 2.00<r/ (aX (n-1)) <2.
24 (However, a is the radius of the lens aperture, and n is the refractive index of the lens medium at the oil length of the incident light.) ■(n f-d) /n>2.5 (However, f is the focal length, d is the center thickness of the lens.) The above equation (a) is an equation in which the first term is a spherical surface. Further, the second term and the following are correction terms for correcting spherical aberration. This correction term is an expansion term, and is used up to the 10th order term.
なお補正項は、レンズ特性に応じて、必要な次数に設定
してもよい。Note that the correction term may be set to a necessary order depending on the lens characteristics.
また、上記条件のうちの■はNA(開口数)を0.45
〜0.5とするための条件である。NAが0.45〜0
.5であれば、ディスク2の記録面にビームスポットを
最適な条件で形成できるようになる。さらに、■の条件
を満足するようにaとrの値を選べば、高次収差の補正
が有効に行われるようになる。Also, for ■ of the above conditions, the NA (numerical aperture) is 0.45.
These are the conditions for setting the value to 0.5. NA is 0.45~0
.. 5, it becomes possible to form a beam spot on the recording surface of the disk 2 under optimal conditions. Furthermore, if the values of a and r are selected so as to satisfy the condition (2), higher-order aberrations can be effectively corrected.
前記の条件■はWD (作動距離)を1.8ms以上に
設定するための条件である。WDが1.8−1以上であ
れば、ディスク2の変形や対物レンズの補正動作などの
際にレンズがディスク2に当たることはなく、光学式ピ
ックアップの性能を上げることができる。The above condition (2) is a condition for setting the WD (working distance) to 1.8 ms or more. If the WD is 1.8-1 or more, the lens will not hit the disk 2 during deformation of the disk 2 or correction operation of the objective lens, and the performance of the optical pickup can be improved.
次に、上記にて説明した光学式ピックアップ用対物レン
ズの実施例を示す(各符号については第2図参照)。Next, an example of the objective lens for an optical pickup described above will be shown (see FIG. 2 for each reference numeral).
(実施例1)
rlは式(a)においてrおよびA1〜AIoを以下の
数値とした非球面である。(Example 1) rl is an aspherical surface in which r and A1 to AIo are the following values in formula (a).
rl3.75
A 2 = −0,497200X 1O−3A a
= −0,150430X 1(12A s = −0
,108650X to−3A @ = + 0.37
0000X 10”A、 = −0,702500X
10”rlは平面である。rl3.75 A 2 = -0,497200X 1O-3A a
= -0,150430X 1(12A s = -0
, 108650X to-3A @ = + 0.37
0000X 10"A, = -0,702500X
10''rl is a plane.
その他の数値は以下の通りである。Other figures are as follows.
d l ! t、5ool−W D = 2.470
■■L冨1.200■■
nl =1.88788 n3 =1.55f =
L792 N A = 0.4117(実施例2
)
roは式(a)においてrおよびA1〜AIoを以下の
数値とした非球面である。dl! t, 5ool-W D = 2.470
■■L depth 1.200■■ nl = 1.88788 n3 = 1.55f =
L792 N A = 0.4117 (Example 2
) ro is an aspherical surface in which r and A1 to AIo are the following values in formula (a).
rl3.75
A 2= −0,23i3000X 1O−3A 4
= −0,148800X 1O−2As =−0,1
11100XlG’3A e = + 0.15000
0X 1G−7A 1o= −0,fi85000X
10’r2は平面である。rl3.75 A 2= -0,23i3000X 1O-3A 4
= -0,148800X 1O-2As = -0,1
11100XlG'3A e = + 0.15000
0X 1G-7A 1o= -0, fi85000X
10'r2 is a plane.
その他の数値は以下の通りである。Other figures are as follows.
d l −1,800■s W D = 2.
47Ls層t = 1.200■■
n 1 = 1.89788 n3 =1.55f
= 3.797 N A = 0.488ただし
、dlは平凸レンズの光軸における肉厚、nl、n3は
平凸レンズlとディスク2の入= 788.2nmに対
する屈折率、fは焦点距離、WDは作動距離、tは光デ
ィスクの厚さである。d l -1,800■s W D = 2.
47Ls layer t = 1.200 ■■ n 1 = 1.89788 n3 = 1.55f
= 3.797 N A = 0.488 However, dl is the thickness of the plano-convex lens on the optical axis, nl, n3 are the refractive index for the input of the plano-convex lens l and disk 2 = 788.2 nm, f is the focal length, and WD is the The working distance, t, is the thickness of the optical disc.
上記各実施例にて示すレンズを使用すれば、開口率NA
は0.487と0.488となり、光学式ピックアップ
用対物レンズに最適な値になる。If the lenses shown in each of the above embodiments are used, the aperture ratio NA
are 0.487 and 0.488, which are optimal values for an objective lens for an optical pickup.
また作動距離WDは2.470■■と2 、471 w
mであり、十分大きくとれる。Also, the working distance WD is 2.470■■ and 2,471w
m, which can be taken sufficiently large.
第4図は、上記各実施例のうち(実施例1)の対物レン
ズの横収差曲線を示したものである。この線図から解る
ように、横収差はきわめて微小であり1回折限界の光学
特性を有したレンズとなる。FIG. 4 shows the lateral aberration curve of the objective lens of (Example 1) among the above-mentioned examples. As can be seen from this diagram, the lateral aberration is extremely small, resulting in a lens with optical characteristics at the 1-diffraction limit.
以上のように本発明によれば以下に列記する効果を奏す
るようになる。As described above, according to the present invention, the following effects can be achieved.
(1)1枚の平凸レンズによって対物レンズを構成して
いるので、光学式ピックアップの鏡筒部分の重量が軽く
なる。よって、対物レンズから照射されるレーザビーム
の焦点をディスクの記録面に常に合せるフォーカスサー
ボや、ビームスポットを記録面のトラックに追従させる
トラッキングサーボの際の駆動感度を上げることができ
る。また、副共振周波数を高くすることができ、閉ルー
プゲインを上げることができるため、上記サーボが安定
する。また、1枚のレンズによって対物レンズが構成さ
れているので、複数枚のレンズを使用した場合に比べ、
内面反射やレンズ内での光の吸収などによる光量の損失
が少なくなる。(1) Since the objective lens is composed of a single plano-convex lens, the weight of the lens barrel portion of the optical pickup is reduced. Therefore, it is possible to increase the drive sensitivity during focus servo, which always focuses the laser beam irradiated from the objective lens on the recording surface of the disk, and tracking servo, which causes the beam spot to follow the track on the recording surface. Furthermore, the sub-resonant frequency can be increased and the closed loop gain can be increased, so the servo becomes stable. In addition, since the objective lens is made up of one lens, compared to the case where multiple lenses are used,
Loss of light amount due to internal reflection or absorption of light within the lens is reduced.
(2)平凸レンズは、片面が平面で、1面のみが非球面
になっているので、2つの面の軸ずれは考慮しなくても
よくなる。よって、平凸レンズをプレス成型する場合に
、2つの面の軸合せを行なう必要がなく面の倒れのみを
考慮すればよいことになり、簡単にレンズの成型ができ
ることになる。(2) Since one surface of a plano-convex lens is flat and only one surface is aspherical, there is no need to consider the axis misalignment of the two surfaces. Therefore, when press molding a plano-convex lens, there is no need to align the two surfaces, and only the inclination of the surfaces needs to be taken into account, and the lens can be molded easily.
よって大量生産が可能であり、コストをダウンできる。Therefore, mass production is possible and costs can be reduced.
また片側が平面であるので、この平面を基準として、レ
ンズの位置決めが行ないやすいメリットもある。よって
、対物レンズ全体の組立作業が簡単で且つ組立精度も高
くなる。また、レンズを受ける側の鏡筒などの製作も容
易になる。Also, since one side is flat, there is the advantage that the lens can be easily positioned using this flat surface as a reference. Therefore, the task of assembling the entire objective lens is simple and the assembly precision is also high. Furthermore, it becomes easier to manufacture the lens barrel on the side that receives the lens.
(3)請求の範囲第2項に記載する式(a)ならびに条
件■、■を満足するような非球面を構成すれば、球面収
差をきわめて小ざくでき1回折限界の光学特性を有する
レンズを得ることができる。また、作動距離が十分に大
きく、且つ開口数も適切な値となるので、光学式ピック
アップ用対物レンズとして最適である。(3) By configuring an aspherical surface that satisfies formula (a) and conditions (1) and (2) described in claim 2, spherical aberration can be minimized and a lens with optical characteristics of the 1-diffraction limit can be obtained. Obtainable. Furthermore, since the working distance is sufficiently large and the numerical aperture is an appropriate value, it is optimal as an objective lens for an optical pickup.
【図面の簡単な説明】
第1図は光学式ピックアップの概要を示す説明図、第2
図と第3図は本発明による光学式ピックアップ用対物レ
ンズを、主軸を水平に向けた状態にて示した断面図、第
4図は本発明の1つの実施例による光学式ピックアップ
用対物レンズの横収差曲線図である。
1・・・平凸レンズ、2・・・ディスク(記録媒体)、
10・・・鏡筒、12・・・光学式ピックアップ、d、
・・・レンズの主軸上における厚さ、t・・・ディスク
の厚さ、nl+n3・・・レンズとディスクの入射光の
波長に対する屈折率、WD・・・作動距離。[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is an explanatory diagram showing an overview of the optical pickup;
3 and 3 are cross-sectional views of an objective lens for an optical pickup according to an embodiment of the present invention, with the main axis oriented horizontally, and FIG. 4 is a sectional view of an objective lens for an optical pickup according to an embodiment of the present invention. It is a lateral aberration curve diagram. 1... Plano-convex lens, 2... Disc (recording medium),
10... lens barrel, 12... optical pickup, d,
...Thickness on the main axis of the lens, t...Thickness of the disk, nl+n3...Refractive index of the lens and disk relative to the wavelength of incident light, WD...Working distance.
Claims (3)
記録媒体に対向する面が平面であり、平行光が入射する
面が凸状の非球面である光学式ピックアップ用対物レン
ズ。(1) Consists of a single plano-convex lens; this plano-convex lens is
An objective lens for an optical pickup, in which the surface facing the recording medium is a flat surface, and the surface on which parallel light enters is a convex aspherical surface.
半径方向をy軸としさらに非球面の頂点を原点とする直
交座標系の子午面において、 x=r{1−√[1−(y^2/r^2)]}+A_2
y^2+A_4y^4+A_6y^6+A_8y^8+
A_1_0y^1^0(但し、rは非球面の頂点での内
接球の曲率半径、A_2、A_4、A_6、A_8、A
_1_0はそれぞれ2次、4次、6次、8次、10次の
展開係数である。) の式で表される軸対称一般非球面形状となっており、且
つ以下の[1]と[2]の条件を満足するものである特
許請求の範囲第1項記載の光学式ピックアップ用対物レ
ンズ。 [1]2.00<r/{ax(n−1)}<2.24(
但し、aはレンズの開口の半径、nは入 射光の波長におけるレンズ媒質の屈折率 である。) [2](nf−d)/n>2.5 (但し、fは焦点距離、dはレンズの中心 厚である。)(2) The surface on which parallel light enters is the meridian plane of a rectangular coordinate system in which the optical axis is the x-axis, the radial direction of the lens is the y-axis, and the apex of the aspherical surface is the origin, x=r{1-√[ 1-(y^2/r^2)]}+A_2
y^2+A_4y^4+A_6y^6+A_8y^8+
A_1_0y^1^0 (where r is the radius of curvature of the inscribed sphere at the apex of the aspheric surface, A_2, A_4, A_6, A_8, A
_1_0 are expansion coefficients of 2nd, 4th, 6th, 8th, and 10th orders, respectively. ) The objective for an optical pickup according to claim 1, which has an axisymmetric general aspherical shape expressed by the formula and satisfies the following conditions [1] and [2]. lens. [1] 2.00<r/{ax(n-1)}<2.24(
However, a is the radius of the lens aperture, and n is the refractive index of the lens medium at the wavelength of the incident light. ) [2] (nf-d)/n>2.5 (where f is the focal length and d is the center thickness of the lens.)
の範囲第2項記載の光学式ピックアップ用対物レンズ。(3) The objective lens for an optical pickup according to claim 2, wherein the plano-convex lens is a press-molded lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25464684A JPS61132915A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Object lens for optical pickup |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25464684A JPS61132915A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Object lens for optical pickup |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61132915A true JPS61132915A (en) | 1986-06-20 |
Family
ID=17267906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25464684A Pending JPS61132915A (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Object lens for optical pickup |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61132915A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4863248A (en) * | 1987-11-24 | 1989-09-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Single collimator lens |
US5371632A (en) * | 1992-07-31 | 1994-12-06 | Minolta Co., Ltd. | Single aspherical plano-convex collimator lens |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25464684A patent/JPS61132915A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4863248A (en) * | 1987-11-24 | 1989-09-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Single collimator lens |
US5371632A (en) * | 1992-07-31 | 1994-12-06 | Minolta Co., Ltd. | Single aspherical plano-convex collimator lens |
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