JPS6236621A - Objective lens for optical pickup - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a small-sized and lightweight objective lens corrected at its spherical aberration and since condition and optimized to a pickup by constituting of the lens of three lenses, i.e. a double-convex lens and negative and positive meniscus lenses, and setting up specific conditional inequalities among the radiuses of curvature, refractive indexes and focal distances. CONSTITUTION:The objective leans is constituted of three lenses, i.e. the double- convex lens and the negative and positive meinscus lenses, and the conditional inequalities I, II are set up among the radiuses (r) of curvature, the refractive index (n) and the focal distances (f). The inequality I corrects the spherical aberration by using the radius r2 of curvature of the adhered surface between the 1st and 2nd lenses and the inequality II corrects the since condition by using the radius r5 of curvature on the side opposed to a disk D of the 3rd lens to eliminate coma-aberration as low as possible. The radius r4 of curvature on the inside of the 3rd lens determines the opening ratio of the objective lens to optimize the working distance of the lens. Thus, the small-sized and light- weight objective lens corrected at the whole aberration of the optical system in a addition to the correction of the spherical aberration and since condition and highly accurately optimized to an optical pickup can be obtained.

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装備されて
いる光ピンクアップ用対物レンズに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an optical pink-up objective lens installed in a compact disc player or the like.

〔技術的背景ならびに従来技術の問題点〕最近開発され
ているコンパクトディスクプレーヤの光ピックアップで
は、対物レンズを動作させて、対物レンズから照射され
る検知ビームを光ディスクの記録面の情報トラックに対
して正確に照射させるための補正駆動装置が設けられて
いるのが一般的である。[Technical Background and Problems with the Prior Art] Recently developed optical pickups for compact disc players operate an objective lens to direct a detection beam emitted from the objective lens onto an information track on the recording surface of an optical disc. A correction drive device is generally provided for accurate irradiation.

この種の光ビックアンプの補正駆動装置に設けられる対
物レンズとしては、小型で軽量のものを使用するのが９
ましい、且つ光ディスクに対向する対物レンズでは作動
距離を所定の値１例えばコンパクトディスクプレーヤの
場合には１．８〜２．０ｍｎ＋程度に設定することが必
要である。これらの条件を満足し、しかもレンズの収差
が最小限になるものを開発する必要がある。It is best to use a small and lightweight objective lens for the correction drive device of this type of optical big amplifier.
In the case of an objective lens which is desirable and faces the optical disc, it is necessary to set the working distance to a predetermined value 1, for example, in the case of a compact disc player, about 1.8 to 2.0 m+. It is necessary to develop a lens that satisfies these conditions and also minimizes lens aberration.

対物レンズとしての一ヒ記の条件に合うためのしンズの
組合せは種々の態様が考えられる。この態様の中には非
球面レンズを使用することも考えられる。しかしながら
非球面レンズはレンズの成形が非常に困難でありコスト
高となる。そこで、対物レンズとして適当なものとなる
組合せとして。Various combinations of lenses can be considered to meet the above conditions as an objective lens. It is also conceivable to use an aspherical lens in this embodiment. However, aspherical lenses are extremely difficult to mold, resulting in high costs. Therefore, as a combination that would be suitable as an objective lens.

第１レンズを両凸レンズ、第２レンズを負のメニスカス
レンズとして、この第１レンズと第２レンズを密着させ
、且つ第３レンズとして正のメニスカスレンズを設けた
ものがある。このレンズの組合せから成る光ピックアッ
プ用対物レンズの従来例としては１例えば特開昭５５−
４０８８号公報に開示されているものがある。この従来
例では前記の第１レンズ、第２レンズ、第３レンズの屈
折率や曲率半径に条件を与えて収差補正を行なっている
。There is a device in which the first lens is a biconvex lens, the second lens is a negative meniscus lens, the first lens and the second lens are brought into close contact with each other, and a positive meniscus lens is provided as the third lens. A conventional example of an objective lens for an optical pickup consisting of a combination of lenses is 1, for example,
There is one disclosed in Japanese Patent No. 4088. In this conventional example, aberrations are corrected by giving conditions to the refractive index and radius of curvature of the first, second, and third lenses.

ところが、従来のこの種の対物レンズでは、入射光が理
想的な平行光束であることを条件として収差の補正が行
なわれている。実際の光ピックアップではコリメートレ
ンズなどの他の光学部材も設けられているので、これら
の光学部材の収差の影響が当然に出てくることになる。However, in conventional objective lenses of this type, aberrations are corrected on the condition that the incident light is an ideal parallel light beam. Since an actual optical pickup is also provided with other optical members such as a collimating lens, the effects of aberrations of these optical members will naturally appear.

したがって上記の従来例の対物レンズの補正条件では、
コリメートレンズなどの他の光学部材によって生じる収
差まで補正しきれず、光ピックアップの対物レンズとし
ての性能を十分に満足できるとはいえないものであった
。Therefore, under the above conventional objective lens correction conditions,
Aberrations caused by other optical members such as the collimating lens cannot be corrected completely, and the performance as an objective lens for an optical pickup cannot be fully satisfied.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記循来の問題点に着目してなされたものであ
り、適正な作動距離を有し、しかも比較的小型軽量に組
合せることができ、しかも自らの構成レンズの収差補正
だけでなくピックアップを構成しているコリメートレン
ズなどの他の光学部材の収差の補正もでき、高性能な光
学特性を得ることのできる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。The present invention has been made by focusing on the above-mentioned problems, and has an appropriate working distance, can be combined into a relatively small and lightweight structure, and is capable of not only correcting aberrations of its own constituent lenses. It is an object of the present invention to provide an objective lens for a pickup that can also correct aberrations of other optical members such as a collimating lens constituting the pickup and can obtain high-performance optical characteristics.

〔発明の構改〕[Restructuring of invention]

本発明による光ピックアップ用対物レンズは。 The objective lens for an optical pickup according to the present invention is:

第１レンズが両凸レンズで、第２レンズが第１レンズの
記録媒体側に密着している負のメニスカスレンズで、ま
た第３レンズが前記第２レンズよりも記録媒体側に位置
しａつ凹面が記録媒体側に向けられた正のメニスカスレ
ンズであり、且つ各レンズが次の条件を満足しているこ
とを特徴としているものである。The first lens is a biconvex lens, the second lens is a negative meniscus lens that is in close contact with the recording medium side of the first lens, and the third lens is a concave lens that is located closer to the recording medium side than the second lens. is a positive meniscus lens directed toward the recording medium, and each lens satisfies the following conditions.

（ａ）　−（１，１／ｆ）＜（ｒ＋ｚ　／ｎｔ　）　Ｘ
（１／ｒ２）　＜−（１，２／Ｄ（ｂ）　　　１．７Ｆ
＜　（ｎ３−１　）　Ｘ　ｒ５　＜２．４Ｆただし、ｒ
２は第１レンズと第２レンズの′：ＩＥＲ面の曲率半径
、ｒ５は第３レンズの記Ｒ媒体に対向している面の曲率
半径、ｎｌ　　、ｎ２　＊　ｎ３は入射光の波長に対す
る第１レンズ、第２レンズ、ｉ３レンズの媒質の屈折率
、ｆは対物レンズ全系の焦点距離である。(a) −(1,1/f)<(r+z/nt) X
(1/r2) <-(1,2/D(b) 1.7F
< (n3-1) X r5 <2.4F However, r
2 is the radius of curvature of the ':IER surface of the first lens and the second lens, r5 is the radius of curvature of the surface of the third lens facing the medium, nl, n2 * n3 is the first The refractive index of the medium of the lens, the second lens, and the i3 lens, and f are the focal length of the entire objective lens system.

第１図において、符号ｌが第１レンズ、符号２が第２レ
ンズ、符号３がｆｆ１３レンズ、モしてＤが記録媒体と
なる光ディスクのカバーガラスを示している。また、第
２図は本発明による対物レンズを備えたピックアップ全
体の光学部材の構成を示したものである。符号１１はレ
ーザダイオード、１２はレーザビームを３ビームに分割
するための回折格子、１３は反射ビームを受光素子（図
示せず）の方向へ反射するビームスプリッタ、１４と１
５はコリメートレ／ズ、１６は全反射プリズムである。In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a first lens, reference numeral 2 indicates a second lens, reference numeral 3 indicates an FF13 lens, and D indicates a cover glass of an optical disc serving as a recording medium. Further, FIG. 2 shows the structure of the optical members of the entire pickup equipped with an objective lens according to the present invention. 11 is a laser diode, 12 is a diffraction grating for splitting the laser beam into three beams, 13 is a beam splitter for reflecting the reflected beam toward a light receiving element (not shown), 14 and 1
5 is a collimating lens, and 16 is a total reflection prism.

実際の機器では、対物レンズを構成するレンズ１．２．
３は、仝反射プリズム１６による直角の反射方向に位置
しているが、第２図では図示の都合上、コリメートレン
ズ１４．１５、全反射プリズム１６ならびに対物レンズ
１．２．３を同一軸−ヒに位置させて示している。In actual equipment, lenses 1, 2, .
3 is located in the right-angled direction of reflection by the non-reflection prism 16, but in FIG. It is shown positioned at

前記（ａ）　、　（ｂ）で示す与件・のうち、（ａ）は
球面収差を補正するための条件である０球面収差は主に
、ｇＩＪｌレンズと第２レンズの密着面の曲率゛ト径ｒ
２によって補正している。（ａ）式において下限を越え
ると球面収差の補正過剰になり、−ヒ限を越えると球面
収差の補正不足となる。Among the given conditions shown in (a) and (b) above, (a) is a condition for correcting spherical aberration. The 0 spherical aberration is mainly due to the curvature of the contact surface between the gIJl lens and the second lens. Diameter r
Corrected by 2. In equation (a), if the lower limit is exceeded, the spherical aberration will be over-corrected, and if the -H limit is exceeded, the spherical aberration will be under-corrected.

また条件（ｂ）は正弦条件の補正を行なうためのもので
ある。正弦条件の補正はコマ収差をできる限り削除する
ための条件である。この正弦条件は主に、第３レンズの
ディスク対向側の凹面の曲率′１′、径ｒ５によって補
正している。Condition (b) is for correcting the sine condition. Correction of the sine condition is a condition for eliminating coma aberration as much as possible. This sine condition is mainly corrected by the curvature '1' and radius r5 of the concave surface of the third lens on the side facing the disk.

ここで前記条件（ａ）と（ｂ）は、第１図に示す対物レ
ンズを構成する第１−第３レンズ自体の球面収差と正弦
条件の補正のみを行なっているのではなく、第２図に示
す光ピックアップのコリメートレンズ１４．１５などの
各光学部材により生じる収差の補正も一緒に行なってい
る。Here, the conditions (a) and (b) above do not only correct the spherical aberration and sine condition of the first to third lenses themselves constituting the objective lens shown in FIG. At the same time, aberrations caused by optical members such as the collimating lenses 14 and 15 of the optical pickup shown in the figure are corrected.

第３図は、本発明による対物レンズ制量に関する球面収
差のうちの縦収差（実線）と、正弦条件（破線）を線図
によって示している（縦軸は入射高、横軸が収差である
）、この第３図の線図で明らかなように、対物レンズ（
第１−第３レンズを組んだもの）個品では、正弦条件が
正の方向に偏っている。すなわち正弦条件は補正過剰と
なっている。また第４図は、本発明の対物レンズを用い
た光ピックアップにおいて、レーザダイオード１１から
光ディスクＤまでの間の全ての光学系にわたる腐敗にと
正弦条件を示している。この線図で解るように、＄３図
において対物レンズ制量の状態で補正過剰となっていた
正弦条件が、第４図ではむしろ補正不足となっている。FIG. 3 is a diagram showing the longitudinal aberration (solid line) of the spherical aberrations related to objective lens control according to the present invention and the sine condition (broken line) (the vertical axis is the incident height, and the horizontal axis is the aberration). ), as is clear from the diagram in Figure 3, the objective lens (
In the case of an individual product (one in which the first to third lenses are assembled), the sine condition is biased in the positive direction. In other words, the sine condition is overcorrected. Further, FIG. 4 shows a sine condition for corrosion throughout the entire optical system from the laser diode 11 to the optical disk D in an optical pickup using the objective lens of the present invention. As can be seen from this diagram, the sine condition, which was over-corrected when the objective lens was controlled in Figure $3, is rather under-corrected in Figure 4.

すなわち、対物レンズの個品そのものではなく光ピック
アップの光学系全体として正弦条件が満足される値に近
くなるように、前記条件（ｂ）が定められていることに
なる。また、球面収差の補正に関する前記（ａ）の条件
は、上記の正弦条件に関する（ｂ）の条件との兼ね合い
で決められていることになる。なお、第５図の線図は、
光ビックアー、ブの光学系全体における球面収差のうち
の横収差を示している。この横収差は、光ピックアップ
の検知性能に大きな影響をもつものであるが、前記（ａ
）　（ｂ）の条件を満足すれば、この横収趣も最少限に
抑えることができるようになる。In other words, the condition (b) is determined so that the sine condition is satisfied for the entire optical system of the optical pickup, not for the individual objective lenses themselves. Furthermore, the condition (a) regarding the correction of spherical aberration is determined in consideration of the condition (b) regarding the above-mentioned sine condition. The line diagram in Figure 5 is
It shows the lateral aberration of the spherical aberration in the entire optical system. This lateral aberration has a large effect on the detection performance of the optical pickup, but it is
) If condition (b) is satisfied, this horizontal ablation can also be minimized.

なお、第３レンズの内側の曲面の曲率半径ｒ４は対物レ
ンズの開口率を決めており、このｒ４を適正に設定する
ことにより十分な対物レンズの作動距離が得られるよう
になる。Note that the radius of curvature r4 of the inner curved surface of the third lens determines the aperture ratio of the objective lens, and by appropriately setting this r4, a sufficient working distance of the objective lens can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention will be shown below.

まず、対物レンズを構成する第１〜第３レンズ（：ｐＪ
１図参照）の各数値を示す。First, the first to third lenses (: pJ
(See Figure 1).

ｒｌ　＝６．７５．　ｒ２　＝−４，８４、ｒ３　＝−
１３，０５゜ｒ４　＝３．３０．　ｒ５　＝９．８５゜
ｄ、　　＝１．５０．ａ２　＝１．５５．ｄ、＝０．２
０゜ｄ４　＝１．３９゜ ｎ１＝１．５目、４３．　　　ｎ２　　＝　ｎ＊　　＝
１．７８８７９　　。rl=6.75. r2 =-4,84, r3 =-
13,05°r4 =3.30. r5 =9.85°d, =1.50. a2=1.55. d,=0.2
0°d4 = 1.39°n1 = 1.5th, 43. n2 = n* =
1.78879.

ｆ　＝　４．３０２　　、　　　ＷＤ　−２，０８１２
３５、−ｔ＝１．２゜ ＮＡ−０，４８３。f = 4.302, WD -2,0812
35, -t=1.2°NA-0,483.

ただし、ｒ１〜「５はレンズの各面の曲率半径（ｍｍ）
、ｄｔｗｄ４はレンズ厚ならびにレンズ間圧ｌ！Ｉｌ（
ｍｍ）、ｆは対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、ｔは
光ディスクのカバーガラスの厚さ、すなわちディスク表
面から記録面までの距離（ｍｍ）、ＷＤは作動圧ｆａ（
ｍｍ）、ＮＡは開口率、ｎ五〜ｎ３は入射光の波長７６
８．２　（ｎ　ｍ　）に対する各レンズの媒質の屈折率
である。However, r1~5 is the radius of curvature (mm) of each surface of the lens.
, dtwd4 are the lens thickness and interlens pressure l! Il(
mm), f is the focal length of the entire objective lens system (mm), t is the thickness of the cover glass of the optical disc, that is, the distance from the disc surface to the recording surface (mm), and WD is the operating pressure fa (
mm), NA is the aperture ratio, and n5 to n3 are the wavelength 76 of the incident light.
8.2 (n m ) is the refractive index of the medium of each lens.

なお、−上記実施例による対物レンズを備えた光ピック
アップの各光学部材の厚さ寸法ならびに部材間距離の一
例は以下の通りである。なお各記号は第２図参照、単位
は（ｍｍ）である。In addition, an example of the thickness dimension of each optical member and the distance between members of the optical pickup equipped with the objective lens according to the above embodiment is as follows. For each symbol, see FIG. 2, and the unit is (mm).

文ａ−１，７８，ｌ　ｂ−０，２５，ｌ　ｃ＝１．２　
　。Sentence a-1,78,l b-0,25,l c=1.2
.

１ｄ＝１　、、Ｑｅ＝２．７７、Ｊ１ｆ＝５゜立ｇ＝１
．２．見ｈ　＝　３．２２　、見ｉ＝２゜ｌ　　ｊ　＝
８．０８．　ｌ　ｋ＝８．０　　、　Ｊ１ｍ＝２．９８
゜文　ｎ　＝　１１．０８　　、　　交ｐ　＝　５．９
８　。1d=1,,Qe=2.77,J1f=5°g=1
．． 2. View h = 3.22, View i = 2゜l j =
8.08. l k=8.0, J1m=2.98
゜text n = 11.08, intersection p = 5.9
8.

１１汀述の球面収差と正弦条件の補正を示した線図であ
る第３図、第４図、第５図は上記の実施例によって構成
された対物レンズならびに光ピックアップの光学系に関
する数値に基づいて示されてものである。11. Figures 3, 4, and 5, which are diagrams showing the correction of the spherical aberration and sine condition described in Section 11, are based on numerical values regarding the objective lens and the optical system of the optical pickup configured according to the above embodiment. This is what is shown.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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）軽量で小型のレン、ズ構凌にて、最適な作動距離
を有する対物レンズを構成できる。(1) An objective lens with an optimal working distance can be constructed using a lightweight and compact lens structure.

（２）球面収差や正弦条件などの補正は、対物レンズそ
れ自体だけでなく、コリメートレンズなどを含んだ光ピ
ックアップの光学系全体の収差を含んだ補正となるので
、光ピックアップの対物レンズとして高精度で且つ最適
なものを構成できるようになる。(2) Corrections for spherical aberration and sine conditions include not only the aberrations of the objective lens itself, but also the aberrations of the entire optical system of the optical pickup, including the collimating lens, so it is highly recommended as an objective lens for optical pickups. You will be able to configure something accurate and optimal.

４、面の簡単な説明 第１図は本発明による光ピックアップの対物レンズの構
成図、第２図は本発明による対物レンズを含んだ光ピッ
クアップ全体の光学部材の構成図、第３図は対物レンズ
偏量の縦収差と正弦条件を示す線図、第４図は光ピック
アップの光学系全体の縦収差と正弦条件を示す線図、第
５図は光ピックアップの光学系全体の横収差を示す線図
である。4. Brief explanation of surfaces Figure 1 is a diagram showing the configuration of the objective lens of the optical pickup according to the present invention, Figure 2 is a diagram showing the configuration of the entire optical components of the optical pickup including the objective lens according to the invention, and Figure 3 is the diagram showing the objective lens. A diagram showing the longitudinal aberration and sine condition of the lens deflection. Figure 4 is a diagram showing the longitudinal aberration and sine condition of the entire optical system of the optical pickup. Figure 5 shows the lateral aberration of the entire optical system of the optical pickup. It is a line diagram.

■・・・第１レンズ、２・・・第２レンズ、３・・・第
３レンズ、Ｄ・・・記録媒体。■...First lens, 2...Second lens, 3...Third lens, D...Recording medium.

第１図 第３図Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第１レンズが両凸レンズで、第２レンズが第１レンズの
記録媒体側に密着している負のメニスカスレンズで、ま
た第３レンズが前記第２レンズよりも記録媒体側に位置
し且つ凹面が記録媒体側に向けられた正のメニスカスレ
ンズであり、且つ各レンズが次の条件を満足しているこ
とを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。 （ａ）−（１．１／ｆ）＜（ｎ＿２／ｎ＿１）×（１／
ｒ＿２）＜−（１．２／ｆ）（ｂ）１．７ｆ＜（ｎ＿３
−１）×ｒ＿５＜２．４ｆただし、ｒ＿２は第１レンズ
と第２レンズの密着面の曲率半径、ｒ＿５は第３レンズ
の記録媒体に対向している面の曲率半径、ｎ＿１、ｎ＿
２、ｎ＿３は入射光の波長に対する第１レンズ、第２レ
ンズ、第３レンズの媒質の屈折率、ｆは対物レンズ全系
の焦点距離である。[Claims] The first lens is a biconvex lens, the second lens is a negative meniscus lens that is in close contact with the recording medium side of the first lens, and the third lens is closer to the recording medium than the second lens. 1. An objective lens for an optical pickup, characterized in that the objective lens is a positive meniscus lens with a concave surface facing the recording medium side, and each lens satisfies the following conditions. (a)-(1.1/f)<(n_2/n_1)×(1/
r_2)<-(1.2/f)(b)1.7f<(n_3
-1)×r_5<2.4f However, r_2 is the radius of curvature of the contact surface between the first lens and the second lens, r_5 is the radius of curvature of the surface of the third lens facing the recording medium, n_1, n_
2, n_3 is the refractive index of the medium of the first lens, second lens, and third lens with respect to the wavelength of the incident light, and f is the focal length of the entire objective lens system.