WO2000079322A1 - Objectif pour disque optique, dispositif a tete optique et appareil d'enregistrement/reproduction d'informations optiques le contenant, moule de formation de lentilles, procede d'usinage de moule et de formation de lentilles et instrument de mesure de forme - Google Patents

Objectif pour disque optique, dispositif a tete optique et appareil d'enregistrement/reproduction d'informations optiques le contenant, moule de formation de lentilles, procede d'usinage de moule et de formation de lentilles et instrument de mesure de forme Download PDF

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optical
objective lens
optical disc
lens
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Yasuhiro Tanaka
Michihiro Yamagata
Tomohiko Sasano
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an objective lens for an optical disk used for an optical head such as a digital video disk, a digital audio disk, and an optical memory disk for a computer, and more particularly, to two types of optical lenses each having a single lens and different thicknesses.
  • An optical disk objective lens capable of satisfying good light-collecting characteristics according to the optical disk for any of the optical disks, an optical head device and an optical information recording / reproducing device using the same, and the objective lens
  • the present invention relates to a mold for shaping, a method of processing the mold, and a shape measuring device. Background art
  • a single lens having an aspheric surface is used as an objective lens for recording or reproducing information by condensing a diffraction-limited point image on the information medium surface.
  • Many are used.
  • optical discs having different thicknesses For example, a CD (compact disc) with a disc thickness of 1.2 mm or a CD-ROM and a DVD with a disc thickness of 0.6 mm ( Digital versatile discs) or DVD-ROMs must be read with a single optical head.
  • FIG. 28 is a layout diagram showing the relationship between a conventional objective lens and an optical disk.
  • FIG. 28 (a) shows an optical path diagram of the double-sided aspheric objective lens 33 when the light is focused on the optical disk 32 having a thickness of 0.6 mm.
  • the surface on the light source side of the objective lens 33 is divided into an outer peripheral area 34 and an inner peripheral area 35.
  • the outer peripheral region 34 spherical aberration is corrected for the optical disk 32 having a thickness of 0.6 mm.
  • the inner peripheral region 35 the spherical aberration is corrected for the optical disk having a thickness of 0.9 mm.
  • the boundary between the inner peripheral region 35 and the outer peripheral region 34 is determined by the NA required to reproduce a 1.2 mm thick disc with respect to the wavelength of one light source at 6555 nm.
  • the NA of a 655-nm light source is about 0.37.
  • the inner peripheral region 35 has spherical aberration with respect to an optical disc having a thickness of 0.6 mm, but the total aberration is much smaller than 0.07 ⁇ , which is said to be the diffraction limit, and the thickness is 0. The aberration is enough to reproduce a 6mm optical disc.
  • FIG. 28 (b) shows a light beam with a thickness of 1.2 mm using the same objective lens 33.
  • FIG. 3 shows an optical path diagram when light is condensed on a disk 36. Since the inner peripheral area 35 of the same objective lens 33 is optimized for an optical disc having a thickness of 0.9 mm, the aberration is small for an optical disc 36 having a thickness of 1.2 mm. However, since the outer peripheral area 34 is optimized for the optical disc 32 having a thickness of 0.6 mm, the margin is large for the optical disc 36 having a thickness of 1.2 mm and does not contribute to the light collection. . Therefore, the outer peripheral region 34 also functions like an opening.
  • a mold for molding an objective lens having a step between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion is formed by a diamond-by-die in order to accurately process the step portion. It was manufactured by cutting using a metal.
  • a rotationally symmetric aspherical surface is used as design shape data as a reference for evaluating a measured value.
  • the inner circumference and the outer circumference are separately measured separately, and the shape of the inner circumference and the outer circumference is calculated using a higher order aspheric coefficient of about 20th order. They were used for fitting to represent the shape, and the measured values were compared with this.
  • the step may be provided substantially parallel to the optical axis in design. Ideal. However, in actual machining, it is necessary to make the steps as small as possible.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1 1 8 4 9 7 5 Although the gazette discloses a shape for smoothly connecting the stepped portions, the shape is such that the aspherical surface of the inner peripheral portion and the aspherical surface of the outer peripheral portion are almost uniformly smoothed, and cutting using a byte is performed. Otherwise, the shape cannot be machined.
  • the refractive index of a lens made of a resin material changes greatly due to a temperature change, it is generally used in an optical head that needs to guarantee operation in a wide temperature range, such as for a vehicle. Glass lenses were used.
  • the zone-divided DVDZCD compatible lens is designed on the assumption of resin molding, and has a problem that the temperature characteristics are significantly deteriorated.
  • the processing error is calculated by comparing the measured shape with a previously stored design shape. Only the shape like was input.
  • the method of measuring a zone-divided objective lens by dividing it into an inner peripheral portion and an outer peripheral portion is not a method of measuring the entire lens area at once, and thus has a problem that a shape error cannot be accurately known.
  • the shape of the entire lens is fitted using high-order aspherical coefficients to represent it as one aspherical surface, and this aspherical shape is measured as a design shape.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and is suitable for any of two types of optical disks having a single lens and different substrate thickness according to the optical disk. It is an object of the present invention to provide an objective lens for an optical disk which can satisfy various light condensing characteristics, an optical head device and an optical information recording / reproducing device using the same. Another object of the present invention is to provide a zone-divided objective lens that uses a glass material and is excellent in productivity. Further, another object of the present invention is to provide a mold for a zone division type objective lens using a cemented carbide that can withstand the molding of a glass material, and a method of processing the same. Another object of the present invention is to provide a shape measuring apparatus capable of accurately evaluating the shape of a mold for a zone-divided objective lens.
  • a first configuration of an optical disc objective lens according to the present invention comprises a single lens having aspherical surfaces on both sides, and condenses a point image through first and second optical disc substrates having different thicknesses.
  • At least one aspherical surface is composed of two regions, an inner peripheral region inside a circular aperture centered on the optical axis and an outer peripheral region outside the inner peripheral region.
  • the aspherical shape corrects spherical aberration with respect to the first optical disk substrate having a smaller thickness among the first and second optical disk substrates having different thicknesses, and the aspherical shape in the inner peripheral region has a thickness of
  • the spherical aberration is corrected for the large second optical disc substrate, and the boundary between the outer peripheral area and the inner peripheral area is contacted with a step in the optical axis direction, and satisfies the following equations (1) to (4). Characterized by t 1 ⁇ t 2 (1)
  • n Refractive index of the objective lens at the wavelength of the light source when reproducing the first optical disk
  • ⁇ wavelength of the light source when reproducing the first optical disk
  • the objective lens for an optical disc it is possible to obtain a good condensing spot for both the first optical disc and the second optical disc with one lens. As a result, good recording / reproducing characteristics can be obtained.
  • the third-order spherical aberration component S3 of the wavefront aberration when condensing through the first optical disc substrate is substantially zero. According to this preferred example, it is possible to minimize the performance degradation with respect to the optical disk substrate thickness error.
  • the fifth-order spherical aberration component S 5 (unit: ⁇ : rms) of the wavefront aberration when condensing through the first optical disc substrate is as follows. Satisfying the relationship of equation (5) is preferable.
  • the deterioration of the light collection spot is suppressed for the first optical disc, and the recording density of the second optical disc is set lower than that of the first optical disc.
  • the influence of coma aberration can be reduced by the tilt of the optical disk, so that spot deterioration factors other than spherical aberration can be suppressed.
  • a step between the inner peripheral region and the outer peripheral region has an arc-shaped cross section. According to this preferred example, processing can be easily performed using a byte whetstone or the like.
  • the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding. According to this preferred example, by processing the aspherical shape into a mold, lenses having the same shape and performance can be mass-produced at low cost.
  • a second configuration of the optical disc objective lens according to the present invention is an optical disc objective lens composed of a single lens having two aspheric surfaces and condensing a point image through first and second optical disc substrates having different thicknesses. At least one aspherical surface is formed between an inner peripheral area inside a circular opening centered on the optical axis and the inner peripheral area.
  • the shape corrects spherical aberration with respect to the first optical disk substrate having a smaller thickness among the first and second optical disk substrates having different thicknesses, and the aspherical shape of the intermediate region has the first and second optical disk substrates having different thicknesses. It is characterized in that spherical aberration is corrected for an optical disk substrate having a thickness greater than that of any of the second optical disk substrates, and that the following expressions (7) and (8) are satisfied.
  • NA 2 NANA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral area and the intermediate area 3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate area and the outer peripheral area
  • t4 Preferably satisfies the relationship of the following equation (9).
  • the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region or the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region may be different. It is preferable that one of the shifts is connected without a step. According to this preferred example, it is possible to secure an amount of light by reducing an ineffective portion generated at the time of processing the lens, and to suppress deterioration of the light-collecting characteristics.
  • a step between the inner peripheral region and the intermediate region or a step between the intermediate region and the outer peripheral region has an arc-shaped cross section.
  • the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding.
  • a third configuration of the optical disc objective lens according to the present invention is an optical disc objective lens composed of a single lens having double-sided aspheric surfaces and condensing a point image through first and second optical disc substrates having different thicknesses.
  • At least one aspherical surface includes an inner peripheral region inside the circular opening centered on the optical axis, and an intermediate region outside the inner peripheral region and surrounded by another circular opening outside the circular opening.
  • the first and second optical disc substrates having different thicknesses each have an aspheric shape of an inner peripheral area and an outer peripheral area, the first and second optical disc substrates having different thicknesses.
  • t5 is expressed by the following equation (1). 0) satisfy the relationship
  • the outer peripheral region is formed with a step corresponding to an optical path length of an integral multiple of the wavelength in the optical axis direction with respect to the inner peripheral region, and satisfies the following expressions (11) to (13). It is characterized by.
  • NA 2 NANA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral area and the intermediate area 3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate area and the outer peripheral area
  • the focal position at which the wavefront aberration of each of the inner peripheral area and the intermediate area is minimized.
  • they are equal.
  • the light reflected on the information medium surface enters the light receiving element, it returns to the same position in the inner peripheral region and the intermediate region, so that accurate signal light can be obtained.
  • the third-order spherical aberration component S 3 of the wavefront aberration in the range of the inner peripheral area and the intermediate area when condensing through the second optical disc substrate. Is preferably approximately zero.
  • the second optical disc can be recorded and reproduced satisfactorily.
  • the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region is connected without a step.
  • a boundary between the intermediate region and the outer peripheral region is set at an intersection of the shapes of the intermediate region and the outer peripheral region.
  • both the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region and the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region are connected without any step. Good Good.
  • the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region is set at the intersection of the shapes of the intermediate region and the outer peripheral region, and the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region and the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region are connected without any step.
  • the step can be eliminated from the aspherical shape to facilitate the processing, and the ineffective portion can be eliminated from the surface shape to suppress the loss of light quantity.
  • the objective lens is manufactured by glass molding or resin molding.
  • the first to third configurations of the objective lens for an optical disc of the present invention can correct the aberration of a single lens so that the required light-collecting performance can be obtained with respect to the substrate thickness of the two optical discs. It is designed to.
  • the total aberration is larger than before because it is necessary to consider the aberration in the optical disc with the larger substrate thickness.
  • the necessary aberration inside the aperture is sufficiently reduced, and the aberration outside the required aperture is rapidly aggravated. This can provide the same effect as providing the aperture. As a result, information can be recorded or information can be reproduced with stable performance.
  • the first configuration of the optical head device according to the present invention is characterized in that two light sources and light emitted from the two light sources are transmitted through first and second optical disc substrates having thicknesses corresponding to the respective light sources.
  • Light collecting means for condensing light on a medium surface; a light beam separating means for separating a light beam modulated by the information medium;
  • An optical head device comprising: a light receiving unit that receives light modulated by an information medium, wherein the light collecting unit has the first to third configurations of the optical disc objective lens of the present invention.
  • the configuration of the optical information recording / reproducing apparatus is such that information is recorded on an information medium surface of first and second optical disc substrates having different thicknesses by using an optical head device, or An optical information recording / reproducing device for reproducing information recorded on a surface, wherein the optical head device uses the first configuration of the optical head device of the present invention as the optical head device. .
  • a fourth configuration of the optical disc objective lens according to the present invention is an optical disc objective lens composed of a single lens made of glass and condensing a point image through first and second optical disc substrates having different thicknesses.
  • At least one surface is divided into at least three regions by concentric circles centered on the optical axis, and among the three regions, a first region including the optical axis and a second region at the outermost periphery
  • the region is a rotationally symmetric aspherical surface
  • the third region sandwiched between the first region and the second region is a toric surface having the optical axis as a rotation center axis.
  • the step portion is formed by the toric surface having the optical axis as the rotation center axis.
  • the mold can be machined with a grindstone, and the lens can be constructed using a glass material that requires high-temperature and high-pressure molding.
  • a third region which is a toric surface, is in contact with the second region and intersects with the first region.
  • the first region and the second region have different aspheric coefficients.
  • a talk surface is provided on a surface having a large center radius of curvature of the lens.
  • the third region is obtained by rotating an arc having a radius R satisfying the following expression (14) around the optical axis. It is preferably a one-lick surface.
  • the third region is obtained by rotating an arc having a radius R satisfying the following expression (15) around the optical axis. It is preferably a toric surface.
  • the width w of the third region satisfies the following expression (16).
  • a second configuration of the optical head device includes: a first light source that emits light of a first wavelength; and a light of second wavelength that is different from the first wavelength.
  • a second light source a light condensing means for converging light beams emitted from the first and second light sources onto an information recording medium; and a light having a first wavelength among light reflected from the information recording medium.
  • An optical head device comprising: a first light receiving unit for receiving light; and a second light receiving unit for receiving light of a second wavelength, wherein the light collecting unit is the optical disc of the present invention. This is the fourth configuration of the objective lens.
  • the optical head device using the conventional zone-division type objective lens can be used. It has the following advantages. That is, since the fourth configuration of the objective lens for an optical disc according to the present invention is an objective lens using a glass material that causes little aberration deterioration due to a temperature change, it is necessary to guarantee operation under a wide temperature condition such as an in-vehicle environment. It is possible to realize a simple optical head device. In addition, as described above, the production cost of the mold can be kept lower than that of the conventional objective lens, and the life of the mold is expected to be longer. As a result, the production cost of the objective lens is reduced.
  • the configuration of the lens molding die according to the present invention is a lens molding die manufactured by grinding a cemented carbide, wherein the lens molding surface has at least a concentric circle centered on the optical axis. Divided into three areas, the three Of the regions, the first region including the optical axis and the outermost second region are rotationally symmetric aspheric surfaces, and the third region sandwiched between the first region and the second region The region is a toric surface having the optical axis as the rotation center axis.
  • the step portion is constituted by the toric surface having the optical axis as the rotation center axis, there are various advantages as compared with the conventional two-zone split lens molding die. Having. In other words, it is possible to manufacture by grinding using a grindstone, and a carbide material suitable for forming a glass material can be used as a mold material. In addition, since there is no undulation with a small apex radius of curvature within the effective diameter, high-precision shape measurement can be performed using a probe having a tip radius of curvature of about 500 / xm. Further, in the configuration of the lens molding die of the present invention, it is preferable that the radius of curvature R of the toric surface about the optical axis as the rotation center satisfies the following expression (17).
  • the radius of curvature R of the toric surface about the optical axis as the rotation center is expressed by the following formula ( It is preferable to satisfy 18).
  • a cemented carbide for example, a sintered body mainly composed of WC
  • a high-melting glass material under high pressure can be used.
  • the lens molding surface is divided into at least three regions by concentric circles centered on the optical axis, and the third region includes the optical axis.
  • the first region and the outermost second region are rotationally symmetric aspheric surfaces, and the first region and the second region
  • the third area sandwiched between the two is a method for processing a lens molding die that uses a diamond whetstone to grind a lens molding die that is a toric surface with the optical axis as the rotation center axis.
  • the radius of the diamond grindstone used is equal to or smaller than the radius of curvature of the toric surface.
  • the radius R of the diamond grindstone satisfies the following expression (19).
  • the radius R of the diamond grindstone satisfies the following expression (20).
  • the configuration of the shape measuring apparatus includes a precision stage, a control device for the precision stage, a length measuring unit, a design shape data input unit, and the design shape data and the measurement data.
  • the lens shape design equation is composed of an inner peripheral aspherical surface, an outer peripheral aspherical surface, and a toric surface having the optical axis in the intermediate region as the rotation center axis. Since it is possible to represent one surface shape using one, there are various advantages over the conventional shape evaluation device. That is, when a surface shape is fitted using a higher-order polynomial, a fitting error always occurs.In particular, when the surface shape has a step shape, the fitting result oscillates before and after the step, and the error becomes large. However, according to the configuration of the shape measuring apparatus of the present invention, since it is possible to perform the measurement faithfully to the design shape, the measurement accuracy can be greatly improved. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk by using the optical disk objective lens according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an optical disk side of the optical disk objective lens according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an aberration diagram of Example 1 of the objective lens for an optical disk according to the first embodiment of the present invention, and
  • FIG. 4 is an aberration diagram for the optical disk according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the point image intensity distribution of Example 1 of the objective lens
  • FIG. 5 is an aberration diagram of Example 2 of the objective lens for an optical disc in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a first example of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 2 of the objective lens for an optical disk in the form of FIG. 7,
  • FIG. 7 is an aberration diagram of Example 3 of the objective lens for an optical disk in the first embodiment of the present invention
  • FIG. In the first embodiment of FIG. 9 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 3 of the optical disc objective lens according to the present invention
  • FIG. 9 is an aberration diagram of Example 4 of the optical disc objective lens according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a graph showing a point image intensity distribution of Example 4 of the optical disc objective lens according to the first embodiment
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a light beam focused on an optical disc using the optical disc objective lens according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing the shape of the surface of the objective lens for an optical disk on the optical disk side according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an aberration diagram of Example 5 of the optical disc objective lens according to the embodiment
  • FIG. 14 is a graph illustrating a point image intensity distribution of Example 5 of the optical disc objective lens according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is an optical path diagram when light is condensed on an optical disk using the optical disk objective lens according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a light path of the optical disk objective lens according to the third embodiment of the present invention. Configuration diagram showing the shape of the disk side surface, FIG.
  • FIG. 17 is an aberration diagram of Example 6 of the optical disc objective lens according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a point of Example 6 of the optical disc objective lens according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an image intensity distribution
  • FIG. 19 is a configuration diagram illustrating an optical head device and an optical information recording / reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the optical head device and the optical information recording / reproducing device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • Optical path diagram when light is condensed on an optical disk by using an optical disk objective lens.
  • Fig. 21 is an enlarged radial cross-sectional view of the portion (A) near the trick surface area 106 in Fig. 20.
  • FIG. 22 is a radially enlarged cross-sectional view of a portion near the toric surface region of an example of an objective lens obtained by actually calculating the lens shape in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. DVD using the objective lens according to the fifth embodiment of the invention
  • FIG. 24 is a radial cross-sectional view showing a lens molding die according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 25 is a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a schematic view showing a method of processing a mold according to an embodiment
  • FIG. 26 is a configuration diagram of a shape measuring apparatus according to an eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 27 is an optical head according to a ninth embodiment of the present invention.
  • Figure 28 shows the configuration of the FIG. 8 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using a conventional optical disk objective lens.
  • FIG. 1 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using the optical disk objective lens according to the first embodiment of the present invention.
  • the objective lens 2 of the present embodiment is formed of a single lens having two aspheric surfaces, and the light source side surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface.
  • the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 4 and an outer peripheral area 5. Then, the incident light beam 1 is incident on the objective lens 2 and is condensed on the information medium surface 6 a of the optical disk 6 by the objective lens 2.
  • a first optical disc having a base material thickness of 0.6 mm and a second optical disc having a base material thickness of 1.2 mm are prepared.
  • the TW is less than 0.05, the aberration in the desired aperture during reproduction of the second optical disc becomes too bad, so that satisfactory light-collecting characteristics cannot be obtained.
  • the TW is 0.12 or more, the aberration on the first optical disc becomes too bad, and similarly, a satisfactory light-collecting characteristic cannot be obtained.
  • NA of the objective lens 6 at the opening of the inner peripheral region 4 is NA1, it is desirable that NA1 satisfies the relationship of the following expression (3). 0.38 ⁇ NA 1 ⁇ 0.4.6 (3)
  • NA 1 is less than 0.38, the aperture for reproducing the second optical disc becomes too small, and the spot diameter becomes too large.
  • NA1 0.46 or more
  • the aberration on the second optical disk can be satisfied unless the aberration on the first optical disk does not exceed the upper limit of the above equation (2). As a result, the aberration on the first optical disc is worsened.
  • the step in the optical axis direction between the inner peripheral region 4 and the outer peripheral region 5 is p, and when reproducing the first optical disk Assuming that the wavelength of the light source is ⁇ , it is desirable that ⁇ ( ⁇ 1) ⁇ satisfies the relationship of the following equation (4).
  • ⁇ ( ⁇ -1) / ⁇ is less than 0.1 or 0.6 or more, the light-collecting characteristics when reproducing the first optical disc, particularly, the peak intensity of Air Lealing becomes too high. However, the reproduction characteristics of the optical disc 6 deteriorate.
  • t 3 satisfies the relationship of the following equation (6). desirable. 0. 8 ⁇ t 3 ⁇ 1.2 (6)
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side according to the first embodiment of the present invention.
  • the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side has a step substantially parallel to the optical axis (in the optical axis direction) at the boundary between the inner peripheral area 4 and the outer peripheral area 5. 7 are provided.
  • the step 7 is drawn with emphasis more than the actual one, but the actual step 7 is about 0.3 m.
  • Such a shape is ideal, but, for example, when the objective lens 2 is manufactured by glass molding, the mold is a very hard object such as a carbide, and requires grinding with a grindstone.
  • the step 7 at the boundary between the inner peripheral region 4 and the outer peripheral region 5 becomes, for example, a shape 8 like an arc shape.
  • the area where the actual shape 8 differs from the ideal shape is, for example, at most about 35 / Xm in the radial direction when the radius of the grindstone is 2 mm. This is small enough for the total effective diameter of the lens (about 4 mm) and has little effect on lens performance.
  • the first surface of the objective lens 2 is the surface on the light source side
  • the second surface is the surface on the optical disk 6 side.
  • the optical disk 6 is a parallel flat plate.
  • the wavelength of the first light source focused on the first optical disk was set to 6555 nm
  • the wavelength of the second light source focused on the second optical disk was set to 800 nm.
  • the refractive index of the first optical disk at the first light source was 1.57873 53
  • the refractive index of the second optical disk at the second light source was 1.5715.3.
  • f 1 focal length of the objective lens at the first light source
  • n 1 refractive index of the objective lens at the first light source
  • t 3 Thickness of the optical disk substrate when optimizing the aspherical shape of the inner peripheral region so that spherical aberration is zero.
  • N A N A of objective lens
  • NA 1 NA of the objective lens at the opening in the inner peripheral area
  • n 2 refractive index of the objective lens at the second light source
  • TW Wavefront deviation when focused on the first optical disk by the first light source (unit: ⁇ (wavelength): rms)
  • h Height from optical axis X: distance from the tangent plane of the aspherical vertex of a point on the aspheric surface whose height is h from the optical axis
  • n 1 1.6 0 2 8 9 2
  • the parameters of the lens shape on the first surface are as follows.
  • a i. 8 -7.7 7 9 74 1 X 1 0-- 7 A ,. 7.0 0 3 4 1 X 1 0— 6
  • the parameters of the lens shape in the outer peripheral area of the second surface are as follows.
  • R 2 -1 6.4 6 0 0 1
  • FIG. 3 shows an aberration diagram of the present embodiment.
  • FIG. 3 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk
  • FIG. 3 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disk.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc. Similarly, in calculating the cross-sectional intensity distribution of other spots, The cloth was assumed to be uniform. Note that the broken line in FIG. 4 indicates an ideal point spread intensity on a wavefront where the wavefront aberration is zero. In addition, the maximum peak of the calculated point image is normalized to 1. In FIG. 4, the point image intensity distribution in the vicinity of air reeling, which greatly affects the performance of the optical disc, is enlarged. The same applies to the following Examples 2 to 6.
  • the thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm, and it is desirable that the first optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of 0.6.
  • the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk is about ⁇ 0.25 ⁇ , and the wavefront aberration reaches 0.112A: rms. I have.
  • the spot cross-sectional intensity distribution shown in FIG. 4 there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6. .
  • the second optical disc be reproduced using the objective lens 2 having an NA of about 0.45.
  • the optical path length with respect to the second light source and the second optical disc is preferable. It can be seen that the aberration is very small within NA 0.42, and increases rapidly at NA higher than NA. When the optical path length aberration is very large, the light beam reflected on the information medium surface of the optical disk 6 does not return to the light receiving element. Even if the optical disk 6 has a thickness of 1.2 mm, it is possible to perform good reproduction or recording without providing a new opening in the objective lens 2.
  • the lens shape parameters on the first surface and the lens shape parameters on the inner peripheral region and the outer peripheral region of the second surface are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 5 shows an aberration diagram of the present embodiment.
  • FIG. 5 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk
  • FIG. 5 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disk.
  • FIG. 6 shows the cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
  • the thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm, and it is desirable that the first optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of 0.6.
  • the optical path length aberration for the first light source and the first optical disc is about 0.4 ⁇ at the maximum, and the wavefront aberration is 0.074 ⁇ : ⁇ ms.
  • the spot cross-sectional intensity distribution shown in Fig. 6 there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6. .
  • the second optical disc be reproduced using the objective lens 2 having an NA of about 0.45, but as shown in FIG. 5 (b), the second light source and the optical path to the second optical disc are used. It can be seen that the long aberration is very small within NA 0.42, and increases rapidly at NA higher than NA. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, this is the same as providing the aperture in the objective lens 2, and the optical disc 6 having a thickness of 1.2 mm is not provided with a new aperture in the objective lens 2. Good reproduction or recording can be performed.
  • n 1 1.6 0 2 8 9 2
  • FIG. 7 shows an aberration diagram of the present embodiment.
  • FIG. 7 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk
  • FIG. 7 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disk.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
  • the thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm, and it is desirable that the first optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of 0.6.
  • the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk is about 0.5 ⁇ at the maximum, and the wavefront aberration is 0.072 ⁇ : rms. .
  • the cross-sectional intensity distribution of the spot shown in FIG. 8 there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
  • the second optical disc be reproduced using the objective lens 2 having an NA of about 0.45.
  • the second light source and the optical path length for the second optical disc are used. It can be seen that the aberration is very small within NA 0.44, and increases sharply at NAs larger than NA. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, this is the same as providing the aperture in the objective lens 2, and the optical disc 6 having a thickness of 1.2 mm is not provided with a new aperture in the objective lens 2. Good reproduction or recording can be performed.
  • n 1 1.602 7 7 3
  • the parameters of the lens shape on the first surface are as follows. .
  • the lens shape parameters in the inner peripheral area of the second surface are as follows.
  • R 2 -1 7. 0 5 74
  • FIG. 9 shows an aberration diagram of the present embodiment.
  • FIG. 9 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk
  • FIG. 9 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disk.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
  • the thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm, and it is desirable that the first optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of 0.6.
  • the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk is about 0.3 ⁇ at the maximum, and the wavefront aberration is 0.059 A: rms.
  • FIG. 11 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using the optical disk objective lens according to the second embodiment of the present invention.
  • the objective lens 2 of the present embodiment is composed of a single lens having two aspheric surfaces, and the light source side surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface.
  • the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 9, an intermediate area 10, and an outer peripheral area 11. Then, the incident light beam 1 is incident on the objective lens 2 and then condensed on the information medium surface 6 a of the optical disc 6 by the objective lens 2.
  • NA2 and NA3 desirably satisfy the following equations (7) and (8).
  • NA2 When NA2 is 0.35 or less or 0.43 or more, a desirable spot diameter for the second optical disc cannot be obtained.
  • NA3 ⁇ NA2 When NA3 ⁇ NA2 is equal to or less than 0.03, the width of the intermediate region 10 becomes too narrow, and it becomes difficult to correct aberration for the second optical disk.
  • NA 3 _NA2 when NA 3 _NA2 is 0.1 or more, the width of the intermediate region 10 is too large, and the aberration with respect to the first optical disk is deteriorated.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side according to the second embodiment of the present invention.
  • a step 12 substantially parallel to the optical axis is provided at the boundary between the inner peripheral area 9 and the intermediate area 10.
  • the step 12 is emphasized more than the actual step, but the actual step 12 is about 0.3 im.
  • Such a shape is ideal, but when grinding is performed with a grindstone in actual machining, the step 12 at the boundary between the inner peripheral region 9 and the intermediate region 10 is shaped like, for example, an arc.
  • the area where the actual shape 13 differs from the ideal shape is, for example, at most about 35 m in the radial direction when the radius of the grinding wheel is 2 mm. This is small enough for the overall effective diameter of the lens (about 4 mm) and has little effect on lens performance.
  • the shape of the intermediate region 10 is determined so that a step does not occur at the boundary between the intermediate region 10 and the outer peripheral region 11.
  • NA 2 NANA of the objective lens at the boundary between the inner peripheral region and the intermediate region 3: NA of the objective lens at the boundary between the intermediate region and the outer peripheral region t 4: The aspherical shape of the intermediate region so that the spherical aberration becomes zero The thickness of the optical disc substrate when optimizing
  • n 1 1.6 0 2 9 7 2
  • the parameters of the lens shape on the first surface are as follows.
  • the parameters of the lens shape in the inner peripheral area and the outer peripheral area of the second surface are as follows.
  • R 2 — 1 6.46 0 0 1
  • the parameters of the lens shape in the intermediate area of the second surface are as follows.
  • FIG. 13 shows aberration diagrams of the present embodiment.
  • Fig. 13 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disc
  • Fig. 13 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disc. I have.
  • FIG. 14 shows the cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
  • the thickness of the first optical disk substrate is 0.6 mm, and it is desirable that the first optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of 0.6.
  • the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk is about 0.5 ⁇ near NA 0.4.
  • the spot intensity distribution of the spot shown in Fig. 14 there is almost no difference from the ideal spot shape without aberration, and it is possible to play or record without any problem on the performance of the optical disc 6. Become.
  • the second optical disk be reproduced using the objective lens 2 having an NA of about 0.45.
  • the optical path length aberration is small within NA 0.44, and increases rapidly with NA larger than NA.
  • the optical path length aberration is very large, the light beam reflected on the information medium surface of the optical disk 6 does not return to the light receiving element. This is the same as the case where the optical disk 6 has a thickness of 1.2 mm, so that it is possible to reproduce or record data satisfactorily without providing a new opening in the objective lens 2 even for the optical disk 6 having a thickness of 1.2 mm.
  • FIG. 15 is an optical path diagram when light is condensed on an optical disk using the optical disk objective lens according to the third embodiment of the present invention.
  • the objective lens 2 of the present embodiment is formed of a single lens having two aspheric surfaces, and the light source side surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface.
  • the surface of the objective lens 2 on the optical disk 6 side is divided into an inner peripheral area 14, an intermediate area 15, and an outer peripheral area 16. Then, the incident light beam 1 is incident on the objective lens 2 and is then focused by the objective lens 2 on the information medium surface 6 a of the optical disk 6.
  • t5 satisfies the relationship of the following formula (10). It is desirable.
  • NA 2 and NA 3 satisfy the relationship of the following expressions (1 2) and (1 3).
  • NA 2 When NA 2 is 0.35 or less or 0.43 or more, the second The desired spot diameter cannot be obtained for this type of optical disk. If NA 3 -NA 2 is equal to or less than 0.03, the width of the intermediate area 15 becomes too narrow, and it becomes difficult to correct aberrations for the second optical disc. On the other hand, when NA 3 ⁇ NA 2 is 0.1 or more, the width of the intermediate area 15 is too large, and the aberration with respect to the first optical disc is deteriorated.
  • FIG. 16 is a configuration diagram showing the shape of the surface of the objective lens on the optical disk side according to the third embodiment of the present invention.
  • the boundary between the inner peripheral area 14 and the intermediate area 15 is connected without any step.
  • the shape of the outer peripheral region 16 is equal to the shape 17 in which the optical path length is shifted by one wavelength from the inner peripheral region 14. Further, the boundary between the intermediate region 15 and the outer peripheral region 16 is determined so that no step occurs at the boundary between the intermediate region 15 and the outer peripheral region 16.
  • the objective lens 2 of the present embodiment has a configuration in which no step is provided between each of the inner, intermediate, and outer peripheral regions, so that processing is facilitated.
  • n 1 1.6 0 2 9 7 2
  • the parameters of the lens shape on the first surface are as follows.
  • the parameters of the lens shape in the inner peripheral area and the outer peripheral area of the second surface are as follows. However, the point of intersection of the shape of the outer peripheral area with the optical axis is shifted to the first surface side by 0.009 with respect to that of the inner peripheral area.
  • the parameters of the lens shape in the intermediate area of the second surface are as follows. However, the point of intersection of the shape of the intermediate region with the optical axis is shifted to the first surface side by 0.00003419 relative to that of the inner peripheral region.
  • R 2 -1 7. 3 8 7 0
  • FIG. 17 shows aberration diagrams of the present example.
  • Fig. 17 (a) shows the optical path length aberration for the first light source and the first optical disk
  • Fig. 17 (b) shows the optical path length aberration for the second light source and the second optical disk.
  • FIG. 18 shows a cross-sectional intensity distribution of the spot focused on the first optical disc.
  • the optical path length aberration between the first light source and the first optical disc is shifted by one wavelength when NA is 0.46 or more, but the spot shown in Fig. 18
  • the cross-sectional intensity distribution there is almost no difference from the ideal spot shape having no aberration, and reproduction or recording can be performed without any problem in the performance of the optical disc 6.
  • the second optical disc be reproduced using the objective lens 2 having an NA of about 0.45.
  • the second optical disc and the second It can be seen that the optical path length aberration is small within NA 0.46, and increases rapidly with NA larger than NA. If the optical path length aberration is extremely large, the light beam reflected on the information medium surface of the optical disk 6 does not return to the light receiving element. Even for the 1.2 mm optical disc 6, it is possible to reproduce or record satisfactorily without providing a new opening in the objective lens 2.
  • the shape of the intermediate region 15 is designed such that when the light is focused on the second optical disc, the focal positions where the inner peripheral region 14 and the intermediate region 15 have the minimum wavefront aberration are equal. I have. For this reason, when the light beam reflected on the information medium surface of the optical disk 6 enters the light receiving element, it returns to the same position in the inner peripheral area 14 and the intermediate area 15, so that accurate signal light can be obtained.
  • the third-order spherical aberration component of the wavefront aberration in the range of the inner peripheral area 14 and the intermediate area 15 when condensed on the second optical disc is one. Since it is very small, ie, 0.019 ⁇ , the second optical disc can be reproduced or recorded satisfactorily.
  • the objective lens 2 shown in each of Examples 1 to 6 is desirably manufactured by glass molding or resin molding. By processing the aspherical shape into a mold, lenses having the same shape and performance can be mass-produced at low cost.
  • FIG. 19 is a configuration diagram showing an optical head device and an optical information recording / reproducing device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the luminous flux 19 that has been made substantially collimated by the collimating lens 20 is transmitted through the beam splitter 21 and the first beam having a thickness of 0.6 mm is transmitted by the objective lens 2 described in the first to third embodiments. Is focused on the information medium surface 23 a of the optical disk 23.
  • the objective lens 2 is mounted on a movable holder 28, and the focus of the objective lens 2 is always adjusted on the information medium surface following the optical disc deviation, and the aperture of the objective lens 2 is limited. I will.
  • the light condensing spot is diffracted by irregularities formed on the information medium surface 23a of the first optical disk 23 or the information medium surface 27a of the second optical disk 27. It is.
  • the laser beam (beam 19 or 25) diffracted and reflected by the information medium surface 23a of the first optical disk 23 or the information medium surface 27a of the second optical disk 27 is beam split.
  • the light is reflected by the tweeter 21, refracted by the convex lens 29 and the cylindrical lens 30 and condensed on the light receiving element 31.
  • a change in the amount of light modulated on the information medium surface 23 a of the first optical disk 23 or the information medium surface 27 a of the second optical disk 27 is detected by the electric signal of the light receiving element 31, and the data is Read.
  • the objective lens 2 when the light is focused on the first optical disk 23 having a substrate thickness of 0.6 mm using the first light source having the wavelength of 655.5 nm, the objective lens 2 has a large wavefront aberration value, The illuminated spot has a relatively low air reeling intensity, which has a great effect on the recording and reproduction of the first optical disc 23, in particular, so that good recording and reproduction characteristics can be obtained.
  • the aperture of the lens holder 128 is NA 0 .6, but when the NA of the objective lens 2 is 0.4 to 0.45 or more, the optical path length aberration increases sharply, which is the same as providing an aperture in the objective lens 2. . Also, on the light-receiving side, when NA is 0.4 to 0.45 or more, light rays come to the outside of the light-receiving element 31 due to the large optical path aberration, and as a result, the objective lens 2 is masked. It is the same as that (with the opening). Of course, when the NA is within the range of 0.4 to 0.45, the optical path length aberration is sufficiently corrected for the second light source, so that the second optical disk 27 having a thickness of 1.2 mm is not used. Good recording and reproducing characteristics can be obtained.
  • the wavelengths of the light source are set to 655 nm and 800 nm, but other wavelengths, for example, a combination of 400 nm and 650 nm may be used. Is also good.
  • the substrate thicknesses of the two types of optical disks are set to 0.6 111 111 and 1.2 mm, but other thicknesses, for example, 0.3 mm and 0.6 mm, etc. It may be a combination.
  • the refractive index of the objective lens 2 is set to about 1.6, but the range of usable glass materials and resin materials is, for example, 1.45 to 2.0. Etc. may be used.
  • the NA for the first optical disk is set to 0.6, but it may be higher or lower than this.
  • a step or the like is formed on the surface (second surface) of the objective lens 2 on the optical disk side, but a step or the like is formed on the surface (first surface) of the objective lens 2 on the light source side. May be.
  • the function as described in the above embodiment may be added to an optical element such as a parallel plate different from the conventional single lens.
  • the aperture limit for the objective lens 2 is not changed according to the substrate thickness of the optical disc, but the aperture limit may be added according to a different substrate thickness.
  • substantially parallel light is made incident on the objective lens 2 for the optical disc
  • light emitted from the semiconductor laser is directly condensed by one lens.
  • a finite-magnification lens may be used in which divergent light or converged light is not converted into substantially parallel light by a collimation lens.
  • the term “aspherical surface” refers to a shape obtained by giving a deviation to a spherical surface whose radius is a paraxial radius of curvature. That is, the aspherical surface refers to a shape that can be expressed by the following equation (22).
  • the lens shape that can be expressed by the following equation (22) with sufficient accuracy (shape error of less than 10 nm) in optical design is designed using a different equation.
  • FIG. 20 is an optical path diagram when light is focused on an optical disk using the optical disk objective lens according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the objective lens 101 of the present embodiment is formed of a single lens. Further, the surface of the objective lens 101 on the optical disk 102 side includes a first aspherical region 104 at the inner periphery including the optical axis 107, a second aspherical region 105 at the outer periphery, A toric surface region 106 sandwiched between one aspherical region 104 and a second aspherical region 105 and having the optical axis 107 as the central axis of rotational symmetry is constituted. Then, the incident light 103 from the light source is incident on the objective lens 101, and then is condensed on the optical disk 102 by the objective lens 101.
  • the first and second aspherical regions 104, 105 of the objective lens 101 are C It is designed so that D and DVD can be played well with one lens.
  • the first aspherical region 104 including the optical axis 107 can be reproduced well when a CD is reproduced using a light source that emits light with a wavelength of 780 nm.
  • the second aspherical region 105 is designed so that DVDs can be reproduced well when reproduced using a light source that emits light of a wavelength of 660 nm. ing.
  • a CD or DVD can be satisfactorily spread over the entire lens using light sources of respective wavelengths. Can be played.
  • the surface of the objective lens 101 having the larger center radius of curvature is divided into three regions with the toric surface region 106 as a boundary. This has the effect of increasing the degree of freedom in selecting the diameter. This will be described in detail in the following embodiment.
  • FIG. 21 is a radial cross-sectional view showing an enlarged portion (A portion) in the vicinity of the toric surface region 106 in FIG.
  • the toric surface region 106 is a toric surface obtained by rotating an arc of radius R around the optical axis 107 (see FIG. 20).
  • the toric surface region 106 is formed so as to be in contact with the outer peripheral second aspherical region 105 and intersect the inner peripheral first aspherical region 104.
  • that the toric surface region 106 comes into “contact” with the second aspherical surface region 105 in the radial cross section means that the surface curve of the toric surface region 106 and the second aspherical surface region 1 It means that the slope of each tangent at the connection point with the surface curve of 05 coincides.
  • the “intersection” of the toric surface region 106 with the first aspherical region 104 means that the surface curve of the toric surface region 106 and the first aspherical region 100 The inclination of each tangent at the connection point with the surface curve of 4 does not match, and It means crossing in degrees.
  • the final design shape is as shown by the solid line in Fig. 21.
  • the width w is the optical axis of the connection point between the first aspherical region 104 and the toric surface region 106. It is defined by the difference between the height from 107 and the height from the optical axis 107 of the connection point between the second aspherical region 105 and the toric surface region 106. If w is less than 0.02 mm, the shape cannot be processed by a grindstone, and it becomes difficult to manufacture a lens. On the other hand, when w is 0.04 mm or more, the difference between the actually obtained lens shape and the ideal design shape becomes too large, and the performance of the lens is not sufficiently exhibited.
  • FIG. 22 is an enlarged radial cross-sectional view of a portion near the toric surface region of an example of the objective lens of the present invention obtained by actually calculating the lens shape.
  • Figure 2 In Fig. 2, the horizontal axis is the height h (mm) from the optical axis 107, and the vertical axis is the sag whose origin is the intersection point of the first aspherical area 104 of the inner periphery and the optical axis 107.
  • the quantity z is shown.
  • the aspherical data in the first aspherical area 104 at the inner periphery is as follows (Table 1).
  • the aspherical surface data in the second aspherical region 105 on the outer periphery is as follows (Table 2).
  • a 6 - 2. 1 4 5 3 9 8 3 2 5 X 1 0- 2
  • connecting the first aspherical region and the second aspherical region at a predetermined distance (that is, a step) in the optical axis direction is referred to as “connecting via a step”.
  • the width w of the trick surface area 106 connecting the inner and outer aspherical areas 104 and 105 is about 34 m.
  • Figure 23 shows the aberration curves (optical path difference curve: OPD) during DVD playback and CD playback when this lens is used.
  • Fig. 23 (a) shows the aberration curve during DVD playback
  • Fig. 23 (b) shows the aberration curve during CD playback.
  • the curve shown by the broken line indicates that the inner and outer aspherical regions 104, 105 are not connected by the toric surface region 106 as in the present embodiment, but are shown by the two-dot chain line in FIG.
  • the graph shows the aberration curve under ideal conditions of connection with various steps.
  • the aberration curve is deformed in the toric surface area 106 as compared with the objective lens under ideal conditions. Has little effect on playback.
  • FIG. 24 is a radial cross-sectional view showing a lens molding die according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the molding surface of the mold 501 of the present embodiment is divided into three regions by concentric circles centered on the rotationally symmetric central axis.
  • the lens forming surface of the mold 501 of the present embodiment includes a first aspherical region 504 including a rotationally symmetric central axis, A third aspherical region 505, a first aspherical region 504, and a third aspherical region 505 sandwiched by a toric surface region 5 having a rotationally symmetric central axis as a rotation center. 0 and 6. It is desirable that the radius of curvature R in the radial section of the toric surface region 506 satisfies the relationship of the following expression (17).
  • a cemented carbide for example, a sintered body mainly composed of W C
  • W C a sintered body mainly composed of W C
  • the shape of the processed mold 501 is measured by a shape measuring device.
  • the tip of the stylus (probe) of the measuring instrument must have a radius of curvature smaller than the minimum radius of curvature of the measured shape. That is, when the shape to be measured has a curved surface shape smaller than the tip diameter of the probe, the measurement result at that portion is shifted, and accurate measurement cannot be performed. In order to prevent this, it is sufficient to use a small-diameter probe. Since a small-diameter probe generally has poor roundness, the accuracy of shape measurement particularly on an inclined surface is poor, which is not desirable. In the case of the mold 501 having the toric surface region 506 having the radius of curvature R in the above-described range, the measurement can be performed satisfactorily by using a probe having a tip radius of curvature of about 500 m.
  • the aspherical regions 104 and 105 on the inner and outer peripheries are connected to each other by providing a step as shown by a two-dot chain line in FIG. Since the change in the shape of the toric surface region 506 is sufficiently smooth in the order of the wavelength, the wavefront of the measurement light is continuously connected. Therefore, this place In this case as well, accurate measurements can be made.
  • a high-hardness material (hard metal) having excellent heat resistance so that it is not deformed even when pressed at a high temperature above the melting point of glass is used.
  • the processing of cemented carbide is performed by grinding using a diamond wheel.
  • FIG. 25 is a schematic view showing a method of processing a mold according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 (a) is a front sectional view
  • FIG. 25 (b) is a side sectional view. is there.
  • the processing die 601 rotates around the rotation axis 602 of the processing die 601, and the grinding wheel 603 rotates the rotation axis 604 of the grinding stone 603. Rotate around.
  • the grindstone 603 moves the shape of the processing surface along a curve 605 offset by the radius R of the grindstone 603, and forms a lens shape 606 on the die surface.
  • the die described in the sixth embodiment can be machined. If the radius R of the grindstone 603 is set to 80% or more, more preferably 90% or more, especially 95% or more of the radius of curvature of the toric surface region to be machined, the mold can be efficiently machined. Can be. As can be seen from Fig. 25 (b), the diameter (shaft diameter) of the shaft 607 of the grindstone 603 is the sag of the lens to be machined, the radius R of the grindstone 603, and the die to be machined.
  • the axis 607 of the grindstone 603 is Need to be thin. If the shaft 607 of the grindstone 603 is made thinner, deflection or the like may occur, and the machining accuracy may be deteriorated. In order to secure a sufficiently satisfactory shaft diameter, perform step machining on the surface with a small amount of sag. In addition, it is necessary to make the radius R of the grindstone 603 sufficiently larger than the sag of the lens.
  • the radius of the grindstone 603 satisfies the relationship of the following formula (19).
  • R is 0.7 mm or less, the shaft diameter of the grindstone 603 becomes too small, and the shape accuracy of the machined surface deteriorates.
  • R is 2.5 mm or more, the toric surface region (connection region) becomes wide, and the aberration of the molded lens greatly deviates from the design value. It is desirable that the radius R of the grindstone 603 further satisfies the relationship of the following equation (20).
  • FIG. 26 is a configuration diagram of a shape measuring apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the test die 701 is placed on the stage 702.
  • the stage 702 is moved in the horizontal direction by the stage control device 703.
  • the stylus 704 is controlled and held by the stylus controller 705 so as to move in the vertical direction while contacting the surface of the test die 701.
  • the stage controller 703 and the stylus controller 705 transfer the horizontal coordinate Y of the stage 702 and the corresponding vertical coordinate Z of the stylus 704 to the arithmetic unit 706.
  • a series of coordinate data composed of a set of Y and Z is information on the shape data (measurement data) of the test mold 701.
  • the hard disk drive (HDD) 707 stores the design shape data of the test die 701
  • the arithmetic unit 706 displays a processing error obtained by comparing the measurement data with the design shape data on the display 708.
  • the keyboard 709 is used for inputting data and operating a shape measuring device.
  • rotationally symmetric aspheric surfaces on the inner and outer circumferences and a toric surface having an optical axis corresponding to a connection surface thereof as a rotation axis can be used as the design shape data. Therefore, the shape of the processed lens can be measured without error.
  • the optical axis at the boundary between the first aspherical region and the toric surface region on the inner periphery is measured.
  • Height from h! 1.0 6
  • h 2 1. 0 9 4, 0 ⁇ h ⁇
  • the shape is expressed using the coefficients of the above (Table 1) in the aspheric polynomial of the above equation (22), and in the range of 1.094 h, the following equation (2
  • the shape is expressed using the coefficient of (Table 2) in the aspherical polynomial in 3).
  • the coefficient A in the above equation (23). Is a coefficient for moving the second aspherical region in the outer peripheral portion in parallel in the z-axis direction so that the step is appropriate, and in this case, it is 0.303.
  • the present embodiment has been described using a stylus-type shape measuring device, the present invention is not necessarily limited to this type of shape measuring device, and may be an optical non-contact shape measuring device or the like. The same effect can be obtained even with a shape measuring device using an atomic force.
  • FIG. 27 is a configuration diagram showing an optical head device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • reference numerals 801 and 802 denote laser modules for DVD and CD, respectively.
  • the DVD laser module 801 includes a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength of 660 nm, and a light receiving element that receives light reflected from a disc (DVD 806).
  • the laser module for CD 802 is composed of a semiconductor laser that emits laser light with a wavelength of 780 nm and a light receiving element that receives light reflected from a disk (CD 807). I have.
  • the luminous flux emitted from the DVD laser module 801 passes through the beam splitter 803 and is converted into a substantially parallel luminous flux by the collimating lens 804.
  • the light enters the lens 805.
  • the objective lens 805 of the present invention forms a condensed spot on the information recording surface of the DVD 806.
  • the reflected light from the DVD 806 is converted into a substantially parallel light beam by the objective lens 805 of the present invention, then converted into a convergent light beam by the collimating lens 804, and then transmitted through the beam splitter 803.
  • Transparent, D It is focused on the light receiving element of the VD laser module 801.
  • the light beam emitted from the laser module 802 for CD is reflected by the beam splitter 803, is converted into a substantially parallel light beam by the collimating lens 804, and is incident on the objective lens 805 of the present invention.
  • the objective lens 805 of the present invention forms an image of a converging spot on the information recording surface of the CD 807.
  • the reflected light from the CD 807 is converted into a substantially parallel light beam by the objective lens 805 of the present invention, then converted into a convergent light beam by the collimating lens 804, and thereafter reflected by the beam splitter 803 to be used for CD.
  • the light is focused on the light receiving element of the laser module 8002.
  • the glass single lens of the present invention is used as the objective lens 805, the variation of the aberration of the objective lens 805 due to a temperature change is sufficiently small. Good performance can be achieved even when operation must be guaranteed.
  • the DVDZCD compatible objective lens is described as an example of a single lens of a type designed to be divided into two zones of an inner aspheric surface and an outer aspheric surface.
  • the same effect as above can be achieved by connecting the steps between the zones with a toric surface whose optical axis is the rotationally symmetric axis. Obtainable. Industrial applicability

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Description

明 細 書 光ディスク用対物レンズ、 それを用いた光へッ ド装置及び光学情報記 録再生装置、 並びにレンズ成形用金型、 レンズ成形用金型の加工方法及 び形状計測装置 技術分野
本発明は、 デジタルビデオディスク、 デジタルオーディオディスク、 コンピュータ用の光メモリディスク等の光へッ ドに用いられる光ディス ク用対物レンズに関し、 特に、 1枚のレンズで構成され、 厚みの異なる 2種類の光ディスクの何れに対してもその光ディスクに応じた良好な集 光特性を満足させることのできる光ディスク用対物レンズ、 それを用い た光へッ ド装置及び光学情報記録再生装置、 並びに前記対物レンズを成 形するための金型、 その金型の加工方法及び形状計測装置に関する。 背景技術
一般に、 光ディスク用の光ヘッ ド装置においては、 情報媒体面上に回 折限界の点像を集光して情報を記録し又は再生するための対物レンズと して、 非球面を有する単レンズが多く用いられている。 しかし、 最近、 厚みの異なる光ディスクを互換再生する必要性が増加しており、 例えば、 ディスク厚みが 1. 2 mmの CD (コンパク トディスク） あるいは CD — ROMとディスク厚みが 0. 6mmの DVD (ディジタルバーサタイ ルディスク） あるいは DVD— ROMを 1つの光へッ ドで読み取ること が要求されている。 この場合、 ディスク厚みが 1. 2 mmの CDあるい は CD— ROMとディスク厚みが◦ . 6 mmの D VDあるいは D VD— ROMに対応する 2枚の対物レンズを使用する方法もあるが、 光学系を より簡素化するためには、 1枚のレンズで厚みの異なる 2種類の光ディ スクに対応できる方が有利である。 すなわち、 2枚の対物レンズを使用 する光ヘッ ドでは、 レンズの切り替え機構が必要となるために、 光へッ ドの構成が複雑となり、 小型化、 低コスト化が困難となる。 さらに、 そ の対物レンズもなるベく簡素な構成であることが望まれる。
例えば、 特開平 8— 3 34690号、 特開平 9— 1 8497 5号等の 各公報においては、 このような目的を達成するための対物レンズとして、 レンズ面を 2つに分割し、 内周部を CDあるいは CD— ROMに適した 設計とし、 外周部を DVDあるいは DVD— ROMにに適した設計とし た、 いわゆる 2ゾーン分割型のレンズが提案されている。 以下、 従来の 対物レンズについて、 図 28を参照しながら説明する。 図 2 8は従来の 対物レンズと光ディスクとの関係を示す配置図である。
図 2 8 (a) は、 厚み 0. 6 mmの光ディスク 3 2に集光したときの、 両面非球面対物レンズ 33の光路図を示したものである。 対物レンズ 3 3の光源側の面は、 外周領域 34と内周領域 3 5とに分けられている。 外周領域 34は厚み 0. 6 mmの光ディスク 3 2に対して球面収差が補 正されている。 一方、 内周領域 3 5は厚み 0. 9mmの光ディスクに対 して球面収差が補正されている。 内周領域 3 5と外周領域 34の境界は、 1つの光源の波長 6 5 5 nmに対して厚み 1. 2 mmのディスクを再生 するのに必要な N Aで決められる。 例えば、 厚み 1. 2mmの光デイス クを波長 7 80 nm、 N A 0. 45で再生する場合、 6 5 5 nmの光源 では NA0. 3 7程度となる。 内周領域 3 5は厚み 0. 6mmの光ディ スクに対して球面収差を持つことになるが、 トータルの収差は回折限界 といわれている 0. 0 7 λよりも遙かに小さく、 厚み 0. 6mmの光デ イスクを再生するには十分な収差に収まる。
図 2 8 (b) は、 同じ対物レンズ 3 3を用いて厚み 1. 2mmの光デ イスク 3 6に集光したときの光路図を示したものである。 同じ対物レン ズ 3 3の内周領域 3 5は厚み 0 . 9 mmの光ディスクに対して最適化さ れているため、 厚み 1 . 2 mmの光ディスク 3 6に対しては収差が小さ レ 。 しかし、 外周領域 3 4は厚み 0 . 6 mmの光ディスク 3 2に対して 最適化されているため、 厚み 1 . 2 mmの光ディスク 3 6に対しては収 差が大きく、 集光に寄与しなくなる。 従って、 外周領域 3 4は開口に似 た働きもする。
光源が 1つの場合には、 上記条件の下で厚み 0 . 6 mm、 1 . 2 mm の 2種類の光ディスクに対して性能を満足させることができる。 しかし、 厚み 1 . 2 mmの光ディスクを C D— Rのように 7 8 0 n mの光源で再 生する必要が生じた場合には、 波長が長くなるために相対的に N Aを上 げる必要が生じるため、 厚み 0 . 6 mmの光ディスクに対して発生する 収差が大きくなり、 集光特性が劣化してしまうという問題があった。 また、 図 2 8には示されていないが、 内周部と外周部との間に段差の ある対物レンズを成形するための金型は、 段差部を精度良く加工するた めに、 ダイヤモンドバイ トを用いた切削加工によって製造されていた。 また、 加工した金型を計測評価するための形状計測装置においては、 測定値を評価する基準となる設計形状データとして、 回転対称非球面が 用いられている。 ゾーン分割型の対物レンズを計測する場合には、 内周 部と外周部を分けてそれぞれ別々に計測したり、 内周部と外周部の形状 を 2 0次程度の高次の非球面係数を用いてフィ ッテングして形状を表現 し、 測定値をこれと比較したりしていた。
上記ゾーン分割型の対物レンズで、 内周部の非球面と外周部の非球面 との接続部に段差が与えられている場合、 この段差は、 設計上では光軸 と略平行に設けることが理想とされる。 しかし、 実際の加工では、 段差 を加工可能な程度になまらせる必要がある。 特開平 9 一 1 8 4 9 7 5号 公報では、 段差部分を滑らかに接続する形状が開示されているが、 内周 部の非球面と外周部の非球面をほぼ均等になまらせた形状であって、 バ イ トを用いた切削加工でなければ加工することができない形状となって いる。 ここで、 バイ ト切削加工においては、 加工することができる金属 材料に制約があり、 切削性に優れた比較的柔らかい金属でなければ満足 のいく加工精度が得られない。 一方、 ガラス材料を用いてレンズをプレ ス成形するためには高温高圧成形が必要であり、 金型としては超硬合金 (W Cを主成分とする焼結体） などのような高硬度の金属材料を用いる のが望ましい。 しかし、 超硬合金はバイ ト切削加工によっては加工する ことができない。 つまり、 これまでに提案されてきたゾーン分割型の対 物レンズは、 実質上樹脂成形を前提とした形状であり、 ガラス材料を用 いて成形する場合には金型の加工が困難となるものばかりであった。 また、 樹脂材料を用いたレンズは温度変化による屈折率の変化が大き いため、 例えば、 車載用等のような広い温度範囲での動作を保証する必 要があるような光ヘッ ドにおいては、 一般にガラス製のレンズが用いら れていた。 ところが、 上記したように、 ゾーン分割型の D V D Z C D互 換レンズは、 樹脂成形を前提とした設計がなされており、 温度特性が著 しく悪くなつてしまうという問題があった。
また、 レンズ成形用の金型を計測評価する形状計測装置においては、 計測した形状と予め保存した設計形状とを比較して加工誤差が計算され るが、 設計形状としては、 回転対称非球面などのような形状しか入力す ることができなかった。 ゾーン分割型の対物レンズを内周部と外周部と に分けて計測する方法は、 レンズ全域を一度に計測する方法ではないた め、 形状誤差を正確に知ることができないという問題があった。 また、 レンズ全体の形状を高次の非球面係数を用いてフィ ッテングして 1つの 非球面として表現し、 この非球面形状を設計形状として計測する方法で は、 段差の前後でフイッテング誤差が発生するため、 十分な計測精度が 得られないという問題があった。 発明の開示
本発明は、 従来技術における前記課題を解決するためになされたもの であり、 1枚のレンズで構成され、 基板厚みの異なる 2種類の光デイス クの何れに対してもその光ディスクに応じた良好な集光特性を満足させ ることのできる光ディスク用対物レンズ、 並びにそれを用いた光へッ ド 装置及び光学情報記録再生装置を提供することを目的とする。 また、 本 発明は、 ガラス材料を用い、 かつ、 生産性に優れたゾーン分割型の対物 レンズを提供することを目的とする。 さらに、 本発明は、 ガラス材料の 成形に耐えることのできる超硬合金を用いたゾーン分割型の対物レンズ 用の金型及びその加工方法を提供することを目的とする。 また、 本発明 は、 ゾーン分割型の対物レンズ用の金型を正確に形状評価することので きる形状計測装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、 本発明に係る光ディスク用対物レンズの第 1の構成は、 両面非球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズで あって、 少なくとも一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側 の内周領域と前記内周領域よりも外側の外周領域の 2つの領域からなり、 前記外周領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる第 1及び第 2の光ディ スク基板のうち厚みの小さい第 1の光ディスク基板に対して球面収差を 補正し、 前記内周領域の非球面形状は、 厚みの大きい第 2の光ディスク 基板に対して球面収差を補正し、 前記外周領域と内周領域との境界は光 軸方向に段差をもって接しており、 下記式 （ 1 ) 〜 （4 ) の関係を満足 することを特徴とする。 t 1 < t 2 ( 1 )
0. 0 5 <TW< 0. 1 2 ( 2 )
0. 3 8 <N A 1ぐ 0. 4 6 ( 3 )
0. 1 < p (n - 1 ) / λ < 0 (4)
但し、
t 1 第 1の光ディスク基板の厚み
t 2 第 2の光ディスク基板の厚み
N A 1 内周領域の開口における対物レンズの N A
TW 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差 （単 位は λ ： r m s )
n ： 第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長における対物 レンズの屈折率
P ： 内周領域と外周領域の光軸方向の段差
λ ： 第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長
この光ディスク用対物レンズの第 1の構成によれば、 1枚のレンズで、 第 1の光ディスクに対しても、 第 2の光ディスクに対しても良好な集光 スポッ トを得ることができ、 その結果、 良好な記録再生特性を得ること ができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1の構成においては、 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の 3次の球面収 差成分 S 3が略 0であるのが好ましい。 この好ましい例によれば、 光デ イスクの基板厚み誤差に対して性能の劣化を最小限に抑えることができ る。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1の構成においては、 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の 5次の球面収 差成分 S 5 (単位は λ ： r m s ) が下記式 （ 5 ) の関係を満足するのが 好ましい。
_ 0 . 0 3 < S 5く 0 . 0 3 ( 5 )
この好ましい例によれば、 第 1の光ディスクを再生するときの集光特 性、 特にエアリーリングのピーク強度を抑えることができ、 その結果、 光ディスクの再生特性の劣化を防止することができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1の構成においては、 内周領域の非球面形状を、 光ディスク基板の厚み t 3に対して球面収差 が補正されるように最適化するとき、 t 3が下記式 （6 ) の関係を満足 するのが好ましい。
0 . 8 < t 3 < 1 . 2 ( 6 )
この好ましい例によれば、 第 1の光ディスクに対しては集光スポッ ト の劣化を抑え、 第 2の光ディスクに対しては第 1の光ディスクよりも低 い記録密度とすることにより、 第 2の光ディスクでの光ディスク傾きに よってコマ収差の影響を低減して、 球面収差以外のスポッ 卜の劣化要因 を抑えることができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1の構成においては、 内周領域と外周領域の段差が断面円弧状であるのが好ましい。 この好ま しい例によれば、 バイ トゃ砥石等を用いて容易に加工することができる。 また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1の構成においては、 ガラス成形又は樹脂成形によって作製されるのが好ましい。 この好まし い例によれば、 非球面形状を型に加工しておくことにより、 同一の形状 及び性能を有するレンズを、 安価に量産することが可能となる。
また、 本発明に係る光ディスク用対物レンズの第 2の構成は、 両面非 球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板 を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも 一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側の内周領域と前記内 周領域よりも外側で前記円形開口よりも外側の別の円形開口に囲まれた 中間領域と前記中間領域よりも外側の外周領域の 3つの領域からなり、 前記内周領域と外周領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板のうち厚みの小さい第 1の光ディスク基板に対して 球面収差を補正し、 前記中間領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板のいずれよりも厚みの大きい光ディスク基 板に対して球面収差を補正し、 下記式 （ 7 )、 (8) の関係を満足するこ とを特徴とする。
0. 3 5<NA 2<0. 4 3 (7)
0. 0 3 <N A 3 -N A 2 < 0. 1 (8)
但し、
N A 2 ： 内周領域と中間領域との境界における対物レンズの N A N A 3 ： 中間領域と外周領域との境界における対物レンズの N A この光ディスク用対物レンズの第 2の構成によれば、 1枚のレンズで、 第 1の光ディスクに対しても、 第 2の光ディスクに対しても良好な集光 スポッ トを得ることができ、 その結果、 良好な記録再生特性を得ること ができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 2の構成においては、 中間領域の非球面形状を、 光ディスク基板の厚み t 4に対して球面収差 が補正されるように最適化するとき、 t 4が下記式 （ 9) の関係を満足 するのが好ましい。
1. 4 < t 4 < 2. 0 (9)
この好ましい例によれば、 第 2の光ディスクに対する収差を良好に補 正することができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 2の構成においては、 内周領域と中間領域との境界あるいは中間領域と外周領域との境界のい ずれか一方が段差なしに接続されているのが好ましい。 この好ましい例 によれば、 レンズの加工時に生じる無効部分を減らして光量を確保する ことができると共に、 集光特性の劣化を抑えることができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 2の構成においては、 内周領域と中間領域の段差あるいは中間領域と外周領域の段差が断面円 弧状であるのが好ましい。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 2の構成においては、 ガラス成形又は樹脂成形によって作製されているのが好ましい。
また、 本発明に係る光ディスク用対物レンズの第 3の構成は、 両面非 球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板 を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも 一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側の内周領域と前記内 周領域よりも外側で前記円形開口よりも外側の別の円形開口に囲まれた 中間領域と前記中間領域よりも外側の外周領域の 3つの領域からなり、 前記内周領域と外周領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板のうち厚みの小さい第 1の光ディスク基板に対して 球面収差を補正し、 前記中間領域の非球面形状を、 光ディスク基板の厚 み t 5に対して球面収差が補正されるように最適化するとき、 t 5が下 記式 （ 1 0) の関係を満足し、 前記外周領域は前記内周領域に対して光 軸方向に波長の整数倍の光路長に相当する段差をもって形成されており、 下記式 （ 1 1 ) 〜 （ 1 3) の関係を満足することを特徴とする。
1. 0 < t 5 < 1. 4 ( 1 0) t 1 < t 2 ( 1 1 ) 0. 3 5<NA 2 < 0. 4 3 ( 1 2) 0. 0 3 <N A 3 - N A 2 < 0. 1 ( 1 3) 但し、 t 1 ： 第 1の光ディスク基板の厚み
t 2 ：第 2の光ディスク基板の厚み
N A 2 ： 内周領域と中間領域との境界における対物レンズの N A N A 3 ： 中間領域と外周領域との境界における対物レンズの N A この光ディスク用対物レンズの第 3の構成によれば、 1枚のレンズで、 第 1の光ディスクに対しても、 第 2の光ディスクに対しても良好な集光 スポッ トを得ることができ、 その結果、 良好な記録再生特性を得ること ができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 3の構成においては、 第 2の光ディスク基板を通して集光するときの内周領域と中間領域のそ れぞれの波面収差が最小になる焦点位置が等しいのが好ましい。 この好 ましい例によれば、 情報媒体面で反射した光が受光素子に入射したとき、 内周領域と中間領域で同じ位置に戻ってくるので、 正確な信号光を得る ことができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 3の構成においては、 第 2の光ディスク基板を通して集光するときの内周領域と中間領域の範 囲における波面収差の 3次の球面収差成分 S 3が略 0であるのが好まし い。 この好ましい例によれば、 第 2の光ディスクを良好に記録再生する ことができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 3の構成においては、 内周領域と中間領域との境界が段差なしに接続されているのが好ましレ^ また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 3の構成においては、 中間領域と外周領域との境界が前記中間領域と前記外周領域の形状の交 点に設定されているのが好ましい。 また、 前記本発明の光ディスク用対 物レンズの第 3の構成においては、 内周領域と中間領域との境界及び中 間領域と外周領域との境界のいずれも段差なしに接続されているのが好 ましい。 このように中間領域と外周領域との境界が中間領域と外周領域 の形状の交点に設定され、 内周領域と中間領域との境界及び中間領域と 外周領域との境界のいずれも段差なしに接続されているという好ましい 例によれば、 非球面形状から段差をなくして、 加工を容易にすることが できると共に、 面形状から無効部分をなくして、 光量の損失を抑制すこ とができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 3の構成においては、 ガラス成形又は樹脂成形によって作製されているのが好ましい。
以上のように、 本発明の光ディスク用対物レンズの第 1〜第 3の構成 は、 単レンズの収差補正を、 2つの光ディスクの基板厚みに対してそれ ぞれ必要な集光性能が得られるように設計したものである。 光ディスク の基板厚みが小さく、 N Aが高い方のレンズの収差において、 トータル の収差は基板厚みの大きい光ディスクでの収差を考慮する必要があるた めに従来よりも大きい値となるが、 外周領域と内周領域で設計形状を変 えると共に、 外周領域と内周領域との境界に光軸方向の段差を持たせる ことにより、 高密度に記録された光ディスク側でのスポッ トの形状を良 好に保つことができる。 また、 光ディスクの基板厚みが大きく、 記録密 度及び N Aが低い方のレンズの収差においては、 必要な開口内の収差を 十分小さく抑えると共に、 必要な開口の外側での収差を急激に悪化させ ることにより、 絞りを設けたのと同様の効果を持たせることができる。 その結果、 安定した性能で情報を記録し、 又は情報を再生することがで きる。
また、 本発明に係る光ヘッ ド装置の第 1の構成は、 2つの光源と、 前 記 2つの光源から出射した光線をそれぞれの光源に対応した厚みの第 1 及び第 2の光ディスク基板を通して情報媒体面上に集光する集光手段と、 前記情報媒体で変調された光束を分離するための光束分離手段と、 前記 情報媒体で変調された光を受光する受光手段とを備えた光へッ ド装置で あって、 前記集光手段が前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 1〜 第 3の構成であることを特徴とする。
また、 本発明に係る光学情報記録再生装置の構成は、 光ヘッ ド装置を 用いて、 厚さの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板の情報媒体面上に 情報を記録し、 あるいは前記情報媒体面上に記録された情報を再生する 光学情報記録再生装置であって、 前記光へッ ド装置として前記本発明の 光へッ ド装置の第 1の構成を用いることを特徴とする。.
この光へッ ド装置の第 1の構成及び光学情報記録再生装置の構成によ れば、 異なる基板厚さの 2種類の光ディスクに対し、 1つの対物レンズ で記録再生を行うことができるので、 安価な光へッ ド装置及び光学情報 記録再生装置を実現することができる。 また、 いずれの光ディスクに対 してもそれぞれの光ディスクの状態に適した収差内容を対物レンズの開 口に応じて持たせることにより、 1つの対物レンズで、 異なる 2種類の 光ディスクに対し、 良好な記録、 再生、 消去性能を得ることができる。 また、 本発明に係る光ディスク用対物レンズの第 4の構成は、 ガラス 製の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基板を 通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも 1 つの面が、 光軸を中心とする同心円によって少なくとも 3つの領域に分 割され、 前記 3つの領域のうち、 光軸を含む第 1の領域と、 最も外周部 の第 2の領域とが回転対称非球面であり、 前記第 1の領域と前記第 2の 領域とに挟まれる前記第 3の領域が光軸を回転中心軸とするトーリック 面であることを特徴とする。 この光ディスク用対物レンズの第 4の構成 によれば、 鋭利な段差を有する従来の 2ゾーン分割型の対物レンズに比 ベて種々の利点を有する。 すなわち、 従来の対物レンズは、 鋭利な段差 を有していたため、 ダイヤモンドバイ 卜を用いて金型を加工せねばなら ず、 結果として、 成形できる材料が限定されていたが、 この光ディスク 用対物レンズの第 4の構成によれば、 段差部分が光軸を回転中心軸とす るトーリツク面によって構成されているため、 金型を砥石で加工するこ とが可能となり、 高温高圧成形が必要なガラス材料を用いてレンズを構 成することができる。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 トーリック面である第 3の領域が、 前記第 2の領域と接し、 前記第 1の 領域と交差するのが好ましい。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 第 1の領域と第 2の領域の非球面係数が異なるのが好ましい。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 レンズの中心曲率半径の大きい側の面にトーりック面が設けられている のが好ましい。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 第 3の領域が、 下記式 （ 14) を満足する半径 Rの円弧を光軸を中心と して回転させて得られるト一リック面であるのが好ましい。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 14) Rが 0. 7mm以下の場合には、 研削加工によって金型を加工するこ とができなくなるため、 レンズの製造が困難となる。 一方、 Rが 2. 5 mm以上の場合には、 円弧部分の幅が広くなり過ぎてレンズの性能を悪 化させてしまう。
また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 第 3の領域が、 下記式 （ 1 5) を満足する半径 Rの円弧を光軸を中心と して回転させて得られるトーリック面であるのが好ましい。
1. 6mm<Rく 2. 1 mm ( 1 5) また、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成においては、 第 3の領域の幅 wが下記式 （ 1 6 ) を満足するのが好ましい。
0 . 0 2 mm <w< 0 . 0 4 mm ( 1 6 ) wが 0 . 0 2 mm以下の場合には、 砥石によって加工することができ ない形状となり、 レンズの製造が困難となる。 一方、 wが 0 . 0 4 mm 以上の場合には、 実際に得られるレンズ形状と理想的な設計形状との差 が大きくなり過ぎて、 レンズの性能が満足に発揮されなくなる。
また、 本発明に係る光ヘッド装置の第 2の構成は、 第 1の波長の光を 射出する第 1の光源と、 前記第 1の波長とは異なる第.2の波長の光を射 出する第 2の光源と、 前記第 1及び第 2の光源からの射出光束を情報記 録媒体に集光する集光手段と、 前記情報記録媒体からの反射光のうち、 第 1の波長の光を受光するための第 1の受光手段と、 第 2の波長の光を 受光するための第 2の受光手段とを備えた光へッ ド装置であって、 前記 集光手段が前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成であるこ とを特徴とする。 この光ヘッ ド装置の第 2の構成によれば、 前記本発明 の光ディスク用対物レンズの第 4の構成を用いているため、 従来のゾー ン分割型の対物レンズを用いた光ヘッ ド装置に比べて下記の利点を有す る。 すなわち、 前記本発明の光ディスク用対物レンズの第 4の構成は、 温度変化による収差劣化が少ないガラス材料を用いた対物レンズである ため、 例えば、 車載環境のような広い温度条件で動作保証が必要な光へ ッ ド装置を実現することが可能となる。 また、 上記したように、 従来の 対物レンズに比べて金型の生産コストを低く抑えることが可能な上、 金 型の寿命も長くなることが予想され、 結果として、 対物レンズの生産コ スト、 ひいては光へッ ド装置の生産コストを低減することが可能となる。 また、 本発明に係るレンズ成形用金型の構成は、 超硬合金を研削加工 して製造されるレンズ成形用の金型であって、 レンズ成形面が光軸を中 心とする同心円によって少なくとも 3つの領域に分割され、 前記 3つの 領域のうち、 前記光軸を含む第 1の領域と、 最も外周部の第 2の領域と が回転対称非球面であり、 前記第 1の領域と前記第 2の領域とに挟まれ る第 3の領域が光軸を回転中心軸とするトーリック面であることを特徴 とする。 このレンズ成形用金型の構成によれば、 段差部分が光軸を回転 中心軸とするトーリック面で構成されているため、 従来の 2ゾーン分割 型のレンズ成形用金型に比べて種々の利点を有する。 すなわち、 砥石を 用いた研削加工による製造が可能となり、 ガラス材料の成形に適した超 硬素材を型材料として用いることができる。 また、 有効径内に頂点曲率 半径の小さい起伏を有していないため、 5 0 0 /xm程度の先端曲率半径 を有するプローブを用いて高精度な形状計測を行うことが可能となる。 また、 前記本発明のレンズ成形用金型の構成においては、 光軸を回転 中心とするトーリック面の曲率半径 Rが下記式 （ 1 7 ) を満足するのが 好ましい。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 7) また、 前記本発明のレンズ成形用金型の構成においては、 光軸を回転 中心とするト一リック面の曲率半径 Rが下記式 （ 1 8) を満足するのが 好ましい。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm ( 1 8) 上記曲率半径 Rと同一又はこれよりも小さい半径の砥石を用いれば、 研削加工することが可能となる。 従って、 金型の材料として、 高融点の ガラス材料を高圧成形することが可能な超硬合金 （例えば、 WCを主成 分とする焼結体） を用いることができる。
また、 本発明に係るレンズ成形用金型の加工方法は、 レンズ成形面が 光軸を中心とする同心円によって少なくとも 3つの領域に分割され、 前 記 3つの領域のうち、 前記光軸を含む第 1の領域と、 最も外周部の第 2 の領域とが回転対称非球面であり、 前記第 1の領域と前記第 2の領域と に挟まれる第 3の領域が光軸を回転中心軸とするトーリック面であるレ ンズ成形用金型をダイャモンド砥石を用いて研削加工するレンズ成形用 金型の加工方法であって、 研削加工に用いる前記ダイヤモンド砥石の半 径が前記ト一リック面の曲率半径と同一かこれよりも小さいことを特徴 とする。 このレンズ成形用金型の加工方法によれば、 ダイヤモンド砥石 を用いた研削加工であるため、 超硬合金を材料とした 2ゾーン分割型の レンズ成形用金型を製造することが可能となる。
また、 前記本発明のレンズ成形用金型の加工方法においては、 ダイヤ モンド砥石の半径 Rが下記式 （ 1 9) を満足するのが好ましい。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 9)
Rが 0. 7 mm以下の場合には、 砥石の軸径が細くなり過ぎるために、 加工面の形状精度が悪くなる。 一方、 Rが 2. 5 mm以上の場合には、 トーリック面領域 （接続領域） が広くなり、 成形されたレンズの収差が 設計値から大きくずれてしまう。
また、 前記本発明のレンズ成形用金型の加工方法においては、 ダイヤ モンド砥石の半径 Rが下記式 （20) を満足するのが好ましい。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm (20) 砥石の半径 Rがこの範囲内にあるときに、 トーりック面領域の幅を小 さくすることと、 砥石の軸径を強度が十分な太さに保つこととを良好に 両立させることができる。
また、 本発明に係る形状計測装置の構成は、 精密ステージと、 前記精 密ステージの制御装置と、 測長手段と、 設計形状データの入力手段と、 前記設計形状デ一夕と測定データとの差を出力する手段とを備えた形状 計測装置であって、 前記設計形状デ一夕として、 光軸中心から半径 h , 未満の領域においては第 1の回転対称非球面を用い、 半径 h2 以上の領 域においては第 2の回転対称非球面を用い、 半径 h , と半径 h2 との間 の領域においては光軸を回転対称軸とするトーリック面を用いることを 特徴とする。 この形状計測装置の構成によれば、 レンズ形状の設計式と して、 内周部非球面と、 外周部非球面と、 その中間領域の光軸を回転中 心軸とするトーリック面との 3つを用いて 1つの面形状を表現すること が可能となるため、 従来の形状評価装置に比べて種々の利点を有する。 すなわち、 面形状を高次の多項式を用いてフィッティングした場合には 必ずフィッテング誤差が発生し、 特に段差形状を有する場合には段差の 前後でフィッテング結果が振動するために誤差が大きくなり、 測定精度 が低下するが、 本発明の形状計測装置の構成によれば、 設計形状に忠実 に計測することが可能となるため、 測定精度を大きく向上させることが できる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物レンズを 用いて光ディスクに集光したときの光路図、 図 2は本発明の第 1の実施 の形態における光ディスク用対物レンズの光ディスク側の面の形状を示 す構成図、 図 3は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物 レンズの実施例 1の収差図、 図 4は本発明の第 1の実施の形態における 光ディスク用対物レンズの実施例 1の点像強度分布を示すグラフ、 図 5 は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 2の収差図、 図 6は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対 物レンズの実施例 2の点像強度分布を示すグラフ、 図 7本発明の第 1の 実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 3の収差図、 図 8 は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 3の点像強度分布を示すグラフ、 図 9は本発明の第 1の実施の形態にお ける光ディスク用対物レンズの実施例 4の収差図、 図 1 0は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 4の点像強度 分布を示すグラフ、 図 1 1は本発明の第 2の実施の形態における光ディ スク用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光路図、 図 1 2 は本発明の第 2の実施の形態における光ディスク用対物レンズの光ディ スク側の面の形状を示す構成図、 図 1 3は本発明の第 2の実施の形態に おける光ディスク用対物レンズの実施例 5の収差図、 図 1 4は本発明の 第 2の実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 5の点像強 度分布を示すグラフ、 図 1 5は本発明の第 3の実施の形態における光デ イスク用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光路図、 図 1 6は本発明の第 3の実施の形態における光ディスク用対物レンズの光デ イスク側の面の形状を示す構成図、 図 1 7は本発明の第 3の実施の形態 における光ディスク用対物レンズの実施例 6の収差図、 図 1 8は本発明 の第 3の実施の形態における光ディスク用対物レンズの実施例 6の点像 強度分布を示すグラフ、 図 1 9は本発明の第 4の実施の形態における光 ヘッ ド装置及び光学情報記録再生装置を示す構成図、 図 2 0は本発明の 第 5の実施の形態における光ディスク用対物レンズを用いて光ディスク に集光したときの光路図、 図 2 1は図 2 0の卜一リック面領域 1 0 6の 近傍部分 （A部） を拡大して示した半径方向断面図、 図 2 2は本発明の 第 5の実施の形態における実際にレンズ形状を計算して得られた対物レ ンズの一例のトーリック面領域の近傍部分の半径方向拡大断面図、 図 2 3は本発明の第 5の実施の形態における対物レンズを用いたときの、 D V D再生時及び C D再生時の収差曲線図、 図 2 4は本発明の第 6の実施 の形態におけるレンズ成形用金型を示す半径方向断面図、 図 2 5は本発 明の第 7の実施の形態における金型の加工方法を示す概略図、 図 2 6は 本発明の第 8の実施の形態における形状計測装置の構成図、 図 2 7は本 発明の第 9の実施の形態における光へッ ド装置を示す構成図、 図 2 8は 従来の光ディスク用対物レンズを用いて光ディスクに集光したときの光 路図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
[第 1の実施の形態]
図 1は本発明の第 1の実施の形態における光ディスク用対物レンズを 用いて光ディスクに集光したときの光路図である。
図 1に示すように、 本実施の形態の対物レンズ 2は、 両面非球面の単 レンズからなり、 光源側の面 3は回転対称非球面である。 また、 対物レ ンズ 2の光ディスク 6側の面は、 内周領域 4と外周領域 5とに分けられ ている。 そして、 入射光線 1は、 対物レンズ 2に入射した後、 対物レン ズ 2によって光ディスク 6の情報媒体面 6 aに集光される。
再生あるいは記録すべき光ディスク 6としては、 基材の厚みが 0. 6 mmの第 1の光ディスクと、 基材の厚みが 1. 2mmの第 2の光デイス クとが用意されている。
第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差 （単位は πιλ ： rms ) を TWとしたとき、 TWは下記式 （2) の関係を満足するの が望ましい。
0. 0 5 <TW< 0. 1 2 ( 2 )
TWが 0. 0 5以下の場合には、 第 2の光ディスクを再生するときの 所望の開口内での収差が悪くなり過ぎるため、 満足な集光特性が得られ なくなる。 一方、 TWが 0. 1 2以上の場合には、 第 1の光ディスクで の収差が悪くなり過ぎて、 同様に満足な集光特性が得られなくなる。 また、 内周領域 4の開口における対物レンズ 6の NAを NA 1とした とき、 NA 1は下記式 （3) の関係を満足するのが望ましい。 0. 3 8 <N A 1 < 0. 4 6 ( 3 )
NA 1が 0. 3 8以下の場合には、 第 2の光ディスクを再生するとき の開口が小さくなり過ぎて、 スポッ ト径が大きくなり過ぎてしまう。 一 方、 NA 1が 0. 4 6以上の場合には、 第 1の光ディスクでの収差が上 記式 （ 2 ) の上限を超えないと、 第 2の光ディスクでの収差を満足する ことができず、 その結果、 第 1の光ディスクでの収差が悪化してしまう。 また、 第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長における対物レ ンズ 2の屈折率を n、 内周領域 4と外周領域 5の光軸方向の段差を p、 第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長を λとしたとき、 ρ (η 一 1 ) Ζλは下記式 （4) の関係を満足するのが望ましい。
0. 1 <ρ (η - 1 ) λ < 0. 6 (4)
ρ (η— 1 ) /λが 0. 1以下の場合あるいは 0. 6以上の場合には、 第 1の光ディスクを再生するときの集光特性、 特に、 エアリーリングの ピーク強度が高くなり過ぎて、 光ディスク 6の再生特性が劣化してしま う。
また、 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の 5次 の球面収差成分を S 5 (単位は λ ： r m s ) としたとき、 S 5は下記式 ( 5 ) の関係を満足するのが望ましい。
- 0. 0 3 < S 5 < 0. 0 3 ( 5 )
5が— 0. 0 3以下の場合あるいは 0. 0 3以上の場合には、 上記 式 （4) の場合と同様に、 第 1の光ディスクを再生するときの集光特性、 特に、 エアリーリングのピーク強度が高くなり過ぎて、 光ディスク 6の 再生特性が劣化してしまう。
また、 内周領域 4の非球面形状を、 光ディスク 6の厚み t 3に対して 球面収差が補正されるように最適化するとき、 t 3は下記式 （6 ) の関 係を満足するのが望ましい。 0 . 8 < t 3 < 1 . 2 ( 6 )
セ 3が0 . 8以下の場合には、 第 2の光ディスクに対する収差補正が 不足してしまう。 一方、 t 3力 1 . 2以上の場合には、 第 1の光デイス クに対する収差が悪化してしまう。
図 2は本発明の第 1の実施の形態における対物レンズの光ディスク側 の面の形状を示す構成図である。 図 2に示すように、 対物レンズ 2の光 ディスク 6側の面 （図 1参照） には、 内周領域 4と外周領域 5との境界 に光軸にほぼ平行な （光軸方向の） 段差 7が設けられている。 図 2にお いては、 分かり易くするために、 段差 7が実際よりも強調して描かれて いるが、 実際の段差 7は 0 . 3 m前後である。 このような形状は理想 的であるが、 例えば、 対物レンズ 2をガラス成形で作製する場合、 その 型は超硬のような非常に硬い物であり、 砥石による研削加工が必要とな る。 従って、 内周領域 4と外周領域 5との境界における段差 7は、 例え ば、 円弧形状のような形状 8になってしまう。 しかし、 実際の形状 8と 理想的な形状とが異なる領域は、 例えば、 砥石の半径が 2 mmの場合、 半径方向でせいぜい 3 5 /X m程度である。 これは、 レンズの全有効径 (約 4 m m) に対して十分に小さく、 レンズ性能にはほとんど影響を与 えない。
次に、 本実施の形態における光ディスク用対物レンズ 2の具体的な数 値例を示す。 尚、 以下の各実施例において、 以下に示す符号は共通とす る。 但し、 対物レンズ 2の第 1面は光源側の面、 第 2面は光ディスク 6 側の面とする。 また、 光ディスク 6は平行平板とする。 さらに、 第 1の 光ディスクに集光する第 1の光源の波長を 6 5 5 n m、 第 2の光ディス クに集光する第 2の光源の波長を 8 0 0 n mとした。 また、 第 1の光デ イスクの第 1の光源における屈折率を 1 . 5 7 8 3 5 3、 第 2の光ディ スクの第 2の光源における屈折率を 1 . 5 7 1 5 3とした。 f 1 ：第 1の光源における対物レンズの焦点距離
WD 1 ：第 1の光ディスクに対する対物レンズの作動距離
n 1 ： 第 1の光源における対物レンズの屈折率
d ：対物レンズのレンズ厚み
t 1 ： 第 1の光ディスク基板の厚み
t 2 ： 第 2の光ディスク基板の厚み
t 3 ： 内周領域の非球面形状を球面収差が 0となるように最適化する ときの光ディスク基板の厚み
N A：対物レンズの N A
NA 1 ： 内周領域の開口における対物レンズの NA
f 2 ： 第 2の光源における対物レンズの焦点距離
WD 2 ：第 2の光ディスクに対する対物レンズの作動距離
n 2 ：第 2の光源における対物レンズの屈折率
TW：第 1の光源によって第 1の光ディスクに集光した場合の波面収 差 （単位は λ (波長） ： rms )
P ： 内周領域と外周領域の光軸方向の段差
S 3 ：第 1の光源によって第 1の光ディスクに集光した場合の波面収 差の 3次の球面収差成分 （単位は λ (波長） ： rms )
S 5 ： 第 1の光源によって第 1の光ディスクに集光した場合の波面収 差の 5次の球面収差成分 （単位は λ (波長） ： rms ) また、 非球面形状は、 下記式 （2 1 ) によって与えられる。
Figure imgf000024_0001
上記式 （2 1 ) における各符号の意味は以下の通りである。
h ：光軸からの高さ 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
C j ： 対物レンズの第 j面の非球面頂点の曲率 （C j = 1 ZR j)
Kj ： 対物レンズの第 j面の円錐定数
A π ：対物レンズの第 j面の n次の非球面係数
但し、 j = 1、 2
(実施例 1 )
以下に、 実施例 1の具体的数値を示す。
f 1 = 3. 3 1 42
WD 1 = 1. 8 9 1
n 1 = 1. 6 0 2 8 9 2
d = 1. 8
t 1 = 0. 6
t 2 = 1. 2
t 3 = 1. 1
N A= 0. 6
N A 1 = 0. 42
f 2 = 3. 3 3 84
WD 2 = 1. 5 2 1
n 2 = 1. 5 9 842
第 1面のレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。
R： = 2. 1 7 0 0
K, = - 6. 7 2 9 9 3 X 1 0 " 1
At. 4 = 2. 0 8 5 3 0 X 1 0—3
A., 6 = 7. 9 9 2 6 2 X 1 0
A i . 8 = - 7. 7 9 74 1 X 1 0—7 A,. 7. 0 0 3 4 1 X 1 0—6
第 2面の内周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。 R 2 =— 1 7. 3 5 3 7
K2 = - 3. 6 1 2 7 7 X 1 0
A = 4. 0 6 6 0 5 X 1 0—3
Α2. = - 1. 0 6 7 9 4 X 1 0—3
Α2. = 9. 7 5 6 8 8 1 0 "5
Α2. = - 2. 0 1 5 6 8 X 1 0 _ 6
第 2面の外周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。 R 2 = - 1 6. 4 6 0 0 1
K2 = - 7. 9 0 8 0 7 X 1 0
Α2. = 4. 5 7 2 0 7 X 1 0—3
Α2, =- 1. 3 5 9 8 7 X 1 0 ~3
Α2. = 1. 7 2 6 4 7 X 1 0 "4
Α2. 8. 8 0 5 7 3 X 1 0—6
その他のレンズパラメ一夕は以下の通りである。
TW= 0. 1 1 2
p = 0. 0 0 0 5 9 2 7 4
p (n 1 - 1 ) /λ = 0. 5 4 5
S 3 = 0. 0 1 2 5
S 5 = 0. 0 2 3 1
図 3に、 本実施例の収差図を示す。 図 3 ( a) には第 1の光源と第 1 の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 3 (b) には第 2の 光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 4 に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ トの断面強度分布を示す。 他 のスポッ 卜の断面強度分布の計算においても同様に、 入射光線の光量分 布は一様であるとした。 尚、 図 4中の破線は波面収差が 0の波面におけ る理想的な点像強度分布を示している。 また、 計算された点像の最大ピ —クを 1に正規化して示している。 図 4においては、 特に光ディスクの 性能に大きな影響を及ぼすエアリーリング付近の点像強度分布を拡大し て示している。 以上のことは、 以下の実施例 2〜 6についても同様であ る。
第 1の光ディスク基板の厚みは 0. 6mmであり、 第 1の光ディスク は、 NA 0. 6の対物レンズ 2を用いて再生するのが望ましい。 図 3 (a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに対する光路 長収差は ± 0. 2 5 λ程度であり、 波面収差は 0. 1 1 2 A : rm sに も達している。 しかし、 図 4に示したスポッ トの断面強度分布から明ら かなように、 収差のない理想的なスポッ 卜の形状とほとんど差がなく、 光ディスク 6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。
また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 45前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 3 (b) に示すように、 第 2の光源と 第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 42以内では非常に 小さく、 それ以上の N Aでは急激に大きくなつていくことが分かる。 光 路長収差が非常に大きい場合には、 光ディスク 6の情報媒体面上で反射 した光線が受光素子上に戻ってこないため、 結果として対物レンズ 2に 開口を設けたことと同じになり、 厚みが 1. 2mmの光ディスク 6に対 しても、 対物レンズ 2に新たに開口を設けることなく良好に再生あるい は記録を行うことが可能となる。
(実施例 2)
以下に、 実施例 2の具体的数値を示す。
f 1 = 3. 3 142
WD 1 = 1. 890 n 1 = 1. 602892
d = 1. 8
t 1 = 0. 6
t 2 = 1. 2
t 3 = 1. 0
N A= 0. 6
N A 1 = 0. 42
f 2 = 3. 3 384
WD 2 = 1. 540
n 2 = 1. 5 9842
第 1面のレンズ形状パラメ一夕、 並びに第 2面の内周領域及び外周領 域におけるレンズ形状パラメ一夕は、 上記実施例 1と同じである。
その他のレンズパラメータは以下の通りである。
TW= 0. 0 743
p = 0. 00 0 30266
p (n 1 - 1 ) Ζλ = 0. 2 7 9
S 3 = 0. 002 5
S 5 =- 0. O i l
図 5に、 本実施例の収差図を示す。 図 5 (a) には第 1の光源と第 1 の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 5 (b) には第 2の 光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 6 に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ 卜の断面強度分布を示す。 第 1の光ディスク基板の厚みは 0. 6mmであり、 第 1の光ディスク は、 NA 0. 6の対物レンズ 2を用いて再生するのが望ましい。 図 5 (a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに対する光路 長収差は最大で約一 0. 4 λ程度であり、 波面収差は 0. 0 74 λ : Γ msである。 しかし、 図 6に示したスポッ トの断面強度分布から明らか なように、 収差のない理想的なスポッ トの形状とほとんど差がなく、 光 ディスク 6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。
また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 4 5前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 5 ( b) に示すように、 第 2の光源と 第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 42以内では非常に 小さく、 それ以上の N Aでは急激に大きくなつていくことが分かる。 従 つて、 上記実施例 1と同様に、 対物レンズ 2に開口を設けたことと同じ になり、 厚みが 1. 2 mmの光ディスク 6に対しても、 対物レンズ 2に 新たに開口を設けることなく良好に再生あるいは記録を行うことが可能 となる。
(実施例 3)
以下に、 実施例 3の具体的数値を示す。
f 1 = 3. 3 1 2 8
WD 1 = 1. 8 9 0
n 1 = 1. 6 0 2 8 9 2
d = 1. 8
t 1 = 0. 6
t 2 = 1. 2
t 3 = 1. 0
N A= 0. 6
N A 1 = 0. 44
f 2 = 3. 3 3 7 0
WD 2 = 1. 54 1
n 2 = 1. 5 9 842
第 1面のレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。 R . = 2. 1 7 0 0
K i -= - 6. 7 2 9 9 3 X 1 0一 1
A i. 4 = 2. 0 8 5 3 0 X 1 0一3
Figure imgf000030_0001
A,, 8 = - 7. 7 9 7 4 1 X 1 0—7
Figure imgf000030_0002
第 2面の内周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである, R 2 = - 1 7. 2 6 2 6 6
K2 = - 4. 5 5 6 8 9 X 1 0
Α2. 4 = 4. 1 3 4 8 6 X 1 0—3
Α2, 6 = - 1. 1 1 9 4 9 X 1 0—3
Α2. 8 = 1. 0 44 2 3 X 1 0 "4
Α2. ! - 5. 6 1 5 0 8 X 1 0一 7
第 2面の外周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである R 2 = - 1 6. 4 6 0 0 1
Κ2 = - 7. 9 0 8 0 7 X 1 0
Α2. 4 = 4. 5 7 2 0 7 X 1 0 "3
Α 2. 6 =- 1. 3 5 9 8 7 X 1 0—3
Α2. 8 = 1. 7 2 6 4 7 X 1 0— 4
A2. i ο = - 8. 8 0 5 7 3 X 1 0一 6
その他のレンズパラメ一夕は以下の通りである。
TW= 0. 0 7 2
P = 0. 0 0 0 1 5 1 3 5
p (n l - 1 ) / λ = 0. 1 3 9
S 3 = 0. 0 0 3 1
S 5 =- 0. 0 2 8 図 7に、 本実施例の収差図を示す。 図 7 (a) には第 1の光源と第 1 の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 7 (b) には第 2の 光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 8 に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ卜の断面強度分布を示す。 第 1の光ディスク基板の厚みは 0. 6 mmであり、 第 1の光ディスク は、 NA 0. 6の対物レンズ 2を用いて再生するのが望ましい。 図 7 (a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに対する光路 長収差は最大で約一 0. 5 λ程度であり、 波面収差は 0. 0 7 2 λ ： r msである。 しかし、 図 8に示したスポットの断面強度分布から明らか なように、 収差のない理想的なスポッ トの形状とほとんど差がなく、 光 ディスク 6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。
また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 45前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 7 (b) に示すように、 第 2の光源と 第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 44以内では非常に 小さく、 それ以上の N Aでは急激に大きくなつていくことが分かる。 従 つて、 上記実施例 1と同様に、 対物レンズ 2に開口を設けたことと同じ になり、 厚みが 1. 2 mmの光ディスク 6に対しても、 対物レンズ 2に 新たに開口を設けることなく良好に再生あるいは記録を行うことが可能 となる。
(実施例 4)
以下に、 実施例 4の具体的数値を示す。
f 1 = 3. 3 1 06
WD 1 = 1. 889
n 1 = 1. 602 7 7 3
d = 1. 80 5
t 1 = 0. 6 t 2 = 1. 2
t 3 = 0. 9
N A= 0. 6
N A 1 = 0. 44
f 2 = 3. 3 34 1
WD 2 = 1. 5 3 8
n 2 = 1. 5 9 84 2
第 1面のレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。.
R■ = 2. 1 7 0 0
K, = - 6. 7 2 9 9 3 X 1 0— 1
A ,. 2. 0 8 5 3 0 X 1 0—3
A>. 7. 9 9 2 6 2 X 1 0
A,. 8 =— 7. 7 9 74 1 X 1 0—7
A i. , o = - 7. 0 0 34 1 X 1 0—6
第 2面の内周領域におけるレンズ形状パラメータは以下の通りである <
R 2 = - 1 7. 0 5 74
K2 = - 5. 3 3 8 3 8 X 1 0
Α2. 4. 2 54 8 5 X 1 0—3
Α2. =- 1. 1 8 5 1 4 X 1 0 "3
Α2. 1. 2 2 9 9 7 X 1 0— 4
A2. i = - 3. 4 6 2 0 1 X 1 0—6
第 2面の外周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである, R 2 = - 1 6. 4 6 5 7 5
K2= 0. 0
Α2, = 6. 7 2 7 2 7 X 1 0— 3
Α2. = - 1. 6 1 1 2 2 X 1 0—3 A2. = 1. 9 6 5 6 0 X 1 0— 4
A2. 9. 9 0 9 7 0 X 1 0—6
その他のレンズパラメ一夕は以下の通りである。
TW= 0. 0 5 8 9
p = 0. 0 0 0 3 0 2 6 6
p (n 1 - 1 ) / λ = 0. 2 7 4
S 3 = 0. 0 0 1 8
S 5 =- 0. 0 0 3
図 9に、 本実施例の収差図を示す。 図 9 ( a) には第 1の光源と第 1 の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 9 (b) には第 2の 光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 1 0に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ 卜の断面強度分布を示す。 第 1の光ディスク基板の厚みは 0. 6 mmであり、 第 1の光ディスク は、 NA 0. 6の対物レンズ 2を用いて再生するのが望ましい。 図 9 ( a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに対する光路 長収差は最大で約一 0. 3 λ程度であり、 波面収差は 0. 0 5 9 A : r m sである。 しかし、 図 1 0に示したスポッ トの断面強度分布から明ら かなように、 収差のない理想的なスポッ 卜の形状とほとんど差がなく、 特に、 エアリーリングのピーク強度は理想的な点像強度分布よりもさら に低く、 光ディスク 6の性能上問題なく再生あるいは記録が可能となる。 また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 4 5前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 9 (b) に示すように、 第 2の光源と 第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 4 4以内では非常に 小さく、 それ以上の N Aでは急激に大きくなつていくことが分かる。 従 つて、 上記実施例 1 と同様に、 対物レンズ 2に開口を設けたことと同じ になり、 厚みが 1. 2 mmの光ディスク 6に対しても、 対物レンズ 2に 新たに開口を設けることなく良好に再生あるいは記録を行うことが可能 となる。
[第 2の実施の形態]
図 1 1は本発明の第 2の実施の形態における光ディスク用対物レンズ を用いて光ディスクに集光したときの光路図である。
図 1 1に示すように、 本実施の形態の対物レンズ 2は、 両面非球面の 単レンズからなり、 光源側の面 3は回転対称非球面である。 また、 対物 レンズ 2の光ディスク 6側の面は、 内周領域 9と中間領域 1 0と外周領 域 1 1とに分けられている。 そして、 入射光線 1は、 対物レンズ 2に入 射した後、 対物レンズ 2によって光ディスク 6の情報媒体面 6 aに集光 される。
ここで、 内周領域 9と中間領域 1 0との境界における対物レンズ 2の NAをNA 2、 中間領域 1 0と外周領域 1 1との境界における対物レン ズ 2の NAを NA 3としたとき、 NA2、 NA 3は下記式 （7)、 （8) の関係を満足するのが望ましい。
0. 35<NA2<0. 43 (7)
0. 03 <N A 3 -N A 2 < 0. 1 ( 8 )
NA 2が 0. 3 5以下の場合あるいは 0. 43以上の場合には、 第 2 の光ディスクに対して望ましいスポッ ト径が得られない。 また、 NA 3 一 NA2が 0. 03以下の場合には、 中間領域 1 0の幅が狭くなり過ぎ て、 第 2の光ディスクに対する収差の補正が困難となる。 一方、 NA 3 _NA2が 0. 1以上の場合には、 逆に中間領域 1 0の幅が広くなり過 ぎて、 第 1の光ディスクに対する収差が劣化してしまう。
また、 中間領域 1 0の非球面形状を、 光ディスク 6の厚み t 4に対し て球面収差が補正されるように最適化するとき、 t 4は下記式 （9) の 関係を満足するのが望ましい。 1 . 4 < t 4 < 2 . 0 ( 9 )
4カ 1 . 4以下の場合あるいは 2 . 0以上の場合には、 第 2の光デ イスクに対する収差が悪化してしまう。
図 1 2は本発明の第 2の実施の形態における対物レンズの光ディスク 側の面の形状を示す構成図である。 図 1 2に示すように、 対物レンズ 2 の光ディスク 6側の面 （図 1 1参照） には、 内周領域 9と中間領域 1 0 との境界に光軸にほぼ平行な段差 1 2が設けられている。 図 1 2におい ては、 分かり易くするために、 段差 1 2が実際よりも強調して描かれて いるが、 実際の段差 1 2は 0 . 3 i m前後である。 このような形状は理 想的であるが、 実際の加工において砥石による研削加工を行うと、 内周 領域 9と中間領域 1 0との境界における段差 1 2は、 例えば、 円弧形状 のような形状 1 3になってしまう。 しかし、 実際の形状 1 3と理想的な 形状とが異なる領域は、 例えば、 砥石の半径が 2 mmの場合、 半径方向 でせいぜい 3 5 m程度である。 これは、 レンズの全有効径 （約 4 m m) に対して十分に小さく、 レンズ性能にはほとんど影響を与えない。 一方、 中間領域 1 0と外周領域 1 1 との境界においては段差が生じない ように、 中間領域 1 0の形状が決定されている。
次に、 本実施の形態における光ディスク用対物レンズ 2の具体的な数 値例を示す。 尚、 上記第 1の実施の形態において示した共通の符号以外 に下記の符号を追加する。
N A 2 ： 内周領域と中間領域との境界における対物レンズの N A N A 3 ： 中間領域と外周領域との境界における対物レンズの N A t 4 ： 中間領域の非球面形状を球面収差が 0となるように最適化する ときの光ディスク基板の厚み
(実施例 5 )
以下に、 実施例 5の具体的数値を示す。 f 1 = 3. 3 0 0
WD 1 = 1. 8 9 0
n 1 = 1. 6 0 2 9 7 2
d = 1. 8
t 1 = 0. 6
t 2 = 1. 2
t 4 = 1. 8
N A 2 = 0. 3 9
N A 3 = 0. 44
f 2 = 3. 3 24 1
WD 2 = 1. 5 3 8
n 2 = 1. 5 9 842
第 1面のレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。
R , = 2. 1 7 0 0
K, = - 6. 7 2 9 9 3 X 1 0
Α,. 2. 0 8 5 3 0 X 1 0—3
A ,, 7. 9 9 2 6 2 X 1 0—5
Α,. = - 7. 7 9 74 1 X 1 0—7
A i . 7. 0 0 34 1 X 1 0—6
第 2面の内周領域及び外周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下 の通りである。
R 2 =— 1 6. 46 0 0 1
K 2 = - 7. 9 0 8 0 7 X 1 0
Α2. 4. 5 7 2 0 7 X 1 0—3
Α2, =- 1. 3 5 9 8 7 X 1 0—3
Α2. 1. 7 2 647 X 1 0"4 A2. i 8. 8 0 5 7 3 X 1 0
第 2面の中間領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。
R2 =— 1 8. 9 3 1 8
K2 = 1. 6 5 8 0 3 X 1 0
Α 2, 4 = 2. 8 1 9 7 3 X 1 0 "3
Α2. = - 4. 8 3 2 4 1 X 1 0— 4
Α2. 8 = - 3. 2 3 3 7 4 X 1 0— 5
A2. = l . 7 5 2 5 1 X 1 0 "5
図 1 3に、 本実施例の収差図を示す。 図 1 3 ( a ) には第 1の光源と 第 1の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 1 3 (b) には 第 2の光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 1 4に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ 卜の断面強度分布を示 す。
第 1の光ディスク基板の厚みは 0. 6 mmであり、 第 1の光ディスク は、 NA 0. 6の対物レンズ 2を用いて再生するのが望ましい。 図 1 3 ( a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに対する光路 長収差は NA 0. 4付近で— 0. 5 λ程度となる。 しかし、 図 1 4に示 したスポッ 卜の断面強度分布から明らかなように、 収差のない理想的な スポッ 卜の形状とほとんど差がなく、 光ディスク 6の性能上問題なく再 生あるいは記録が可能となる。
また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 4 5前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 1 3 (b) に示すように、 第 2の光源 と第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 4 4以内では小さ く、 それ以上の NAでは急激に大きくなつていくことが分かる。 光路長 収差が非常に大きい場合には、 光ディスク 6の情報媒体面上で反射した 光線が受光素子上に戻ってこないため、 結果として対物レンズ 2に開口 を設けたことと同じになり、 厚みが 1. 2 mmの光ディスク 6に対して も、 対物レンズ 2に新たに開口を設けることなく良好に再生あるいは記 録を行うことが可能となる。
[第 3の実施の形態]
図 1 5は本発明の第 3の実施の形態における光ディスク用対物レンズ を用いて光ディスクに集光したときの光路図である。
図 1 5に示すように、 本実施の形態の対物レンズ 2は、 両面非球面の 単レンズからなり、 光源側の面 3は回転対称非球面である。 また、 対物 レンズ 2の光ディスク 6側の面は、 内周領域 1 4と中間領域 1 5と外周 領域 1 6とに分けられている。 そして、 入射光線 1は、 対物レンズ 2に 入射した後、 対物レンズ 2によって光ディスク 6の情報媒体面 6 aに集 光される。
ここで、 中間領域 1 5の非球面形状を、 光ディスク 6の基板厚み t 5 に対して球面収差が補正されるように最適化するとき、 t 5は下記式 ( 1 0 ) の関係を満足するのが望ましい。
1. 0 < t 5 < 1. 4 ( 1 0) 5が 1. 0以下の場合あるいは 1. 4以上の場合には、 第 2の光デ ィスクに対する内周領域 14と外周領域 1 6との境界よりも内側での開 口における球面収差が劣化する。
また、 内周領域 14と中間領域 1 5との境界における対物レンズ 2の NAを NA 2、 中間領域 1 5と外周領域 1 6との境界における対物レン ズ 2の NAを NA 3としたとき、 NA 2、 N A 3は下記式 （ 1 2)、 （ 1 3) の関係を満足するのが望ましい。
0. 3 5<NA2<0. 43 ( 1 2) 0. 03 <N A 3 - N A 2 < 0. 1 ( 1 3)
NA 2が 0. 3 5以下の場合あるいは 0. 43以上の場合には、 第 2 の光ディスクに対して望ましいスポッ ト径が得られない。 また、 NA 3 一 NA 2が 0. 0 3以下の場合には、 中間領域 1 5の幅が狭くなり過ぎ て、 第 2の光ディスクに対する収差の補正が困難となる。 一方、 NA 3 一 NA 2が 0. 1以上の場合には、 逆に中間領域 1 5の幅が広くなり過 ぎて、 第 1の光ディスクに対する収差が劣化してしまう。
図 1 6は本発明の第 3の実施の形態における対物レンズの光ディスク 側の面の形状を示す構成図である。 図 1 6に示すように、 対物レンズ 2 の光ディスク 6側の面 （図 1 5参照） において、 内周領域 1 4と中間領 域 1 5との境界は段差なしに接続されている。 また、 外周領域 1 6の形 状は、 内周領域 1 4と光路長が 1波長分ずれた形状 1 7に等しい。 さら に、 中間領域 1 5と外周領域 1 6との境界にも段差が生じないように、 中間領域 1 5と外周領域 1 6との境界が定められている。
以上のように、 本実施の形態の対物レンズ 2においては、 内周、 中間、 外周の各領域間に段差を設けない構成としたので、 加工が容易となる。
(実施例 6)
以下に、 実施例 6の具体的数値を示す。
f 1 = 3. 3 0 0
WD 1 = 1. 8 9 0
n 1 = 1. 6 0 2 9 7 2
d = 1. 8
t 1 = 0. 6
t 2 = 1. 2
t 4 = 1. 2
N A 2 = 0. 3 9
NA 3 0. 46
f 2 = 3. 3 24 1 WD 2 = 1. 5 3 9
n 2 = 1. 5 9 84 2
第 1面のレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。
R , = 2. 1 7 0 0
K , = - 6. 7 2 9 9 3 X 1 0— 1
A L 4= 2. 0 8 5 3 0 X 1 0—3
A , . 6= 7. 9 9 2 6 2 X 1 0—5
A > . 8 = - 7. 7 9 74 1 X 1 0 "7
A , . ι ο = - 7. 00 34 1 X 1 0— 6
第 2面の内周領域及び外周領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下 の通りである。 但し、 外周領域の形状の光軸との交点は内周領域のそれ に対して 0. 0 0 1 0 9だけ第 1面側へ平行移動している。
R 2 = - 1 6. 46 0 0 1
Κ2 = - 7. 9 0 8 0 7 X 1 0
Α2. 4 = 4. 5 7 2 0 7 X 1 0 "3
Α2. 6 = - 1. 3 5 9 8 7 X 1 0—3
Α2. 8 = 1. 7 2 64 7 X 1 0 "4
A2. i ο = - 8. 8 0 5 7 3 X 1 0—6
第 2面の中間領域におけるレンズ形状パラメ一夕は以下の通りである。 但し、 中間領域の形状の光軸との交点は内周領域のそれに対して 0. 0 0 0 34 1 9だけ第 1面側へ平行移動している。
R 2 = - 1 7. 3 8 7 0
Κ2 = - 2. 7 1 7 6 0 X 1 0
Α 2. 4 = 3. 9 8 8 1 9 X 1 0— 3
Α2. 6 = - 9. 9 3 3 9 0 X 1 0— 4
Α2. 8 = 6. 640 3 2 X 1 0— 5 A = 6. 1 1 7 7 2 X 1 0—6
図 1 7に、 本実施例の収差図を示す。 図 1 7 ( a) には第 1の光源と 第 1の光ディスクに対する光路長収差を示しており、 図 1 7 (b) には 第 2の光源と第 2の光ディスクに対する光路長収差を示している。 また、 図 1 8に、 第 1の光ディスクに集光されたスポッ トの断面強度分布を示 す。 図 1 7 ( a) から分かるように、 第 1の光源と第 1の光ディスクに 対する光路長収差は N Aが 0. 4 6以上で 1波長ずれているが、 図 1 8 に示したスポッ 卜の断面強度分布から明らかなように、 収差のない理想 的なスポッ 卜の形状とほとんど差がなく、 光ディスク 6の性能上問題な く再生あるいは記録が可能となる。
また、 第 2の光ディスクは、 NAが0. 4 5前後の対物レンズ 2を用 いて再生するのが望ましいが、 図 1 7 (b) に示すように、 第 2の光源 と第 2の光ディスクに対する光路長収差は、 NA 0. 4 6以内では小さ く、 それ以上の NAでは急激に大きくなつていくことが分かる。 光路長 収差が非常に大きい場合には、 光ディスク 6の情報媒体面上で反射した 光線が受光素子上に戻ってこないため、 結果として対物レンズ 2に開口 を設けたことと同じになり、 厚みが 1. 2 mmの光ディスク 6に対して も、 対物レンズ 2に新たに開口を設けることなく良好に再生あるいは記 録を行うことが可能となる。
また、 第 2の光ディスクに集光した場合に、 内周領域 1 4と中間領域 1 5のそれぞれの波面収差が最小となる焦点位置が等しくなるように、 中間領域 1 5の形状が設計されている。 このため、 光ディスク 6の情報 媒体面で反射した光線が受光素子に入射したとき、 内周領域 1 4と中間 領域 1 5で同じ位置に戻ってくるので、 正確な信号光が得られる。
さらに、 本実施例では、 第 2の光ディスクに集光した場合の内周領域 1 4と中間領域 1 5の範囲における波面収差の 3次の球面収差成分が一 0 . 0 0 1 9 λと非常に小さいため、 第 2の光ディスクを良好に再生あ るいは記録することができる。
尚、 上記各実施例 1〜 6で示した対物レンズ 2は、 ガラス成形あるい は樹脂成形によって作製するのが望ましい。 非球面形状を型に加工して おくことにより、 同一の形状及び性能を有するレンズを、 安価に量産す ることが可能となるからである。
[第 4の実施の形態]
次に、 上記第 1〜第 3の実施の形態における光ディスク用対物レンズ 2を用いた光へッ ド装置及び光学情報記録再生装置について、 図 1 9を 用いて説明する。 図 1 9は本発明の第 4の実施の形態における光ヘッ ド 装置及び光学情報記録再生装置を示す構成図である。
図 1 9に示すように、 第 1の光源である波長 6 5 5 n mの半導体レー ザ 1 8から出射した光束 1 9は、 コリメ一トレンズ 2 0によって略平行 光となる。 コリメートレンズ 2 0によって略平行光となった光束 1 9は、 ビームスプリッタ一 2 1を透過し、 上記第 1〜第 3の実施の形態で示し た対物レンズ 2によって厚み 0 . 6 mmの第 1の光ディスク 2 3の情報 媒体面 2 3 a上に集光される。 また、 第 2の光源である波長が 8 0 0 n mの半導体レーザ 2 4から出射した光束 2 5は、 コリメ一トレンズ 2 6 によって略平行光となる。 コリメートレンズ 2 6によって略平行光とな つた光束 2 5は、 ビームスプリツ夕一 2 1で反射し、 同じ対物レンズ 2 によって厚み 1 . 2 m mの第 2の光ディスク 2 7の情報媒体面 2 7 a上 に集光される。 ここで、 対物レンズ 2は、 可動式のホルダー 2 8に装着 されており、 光ディスクの面ぶれ等に追随してその焦点を常に情報媒体 面上に合わせると共に、 対物レンズ 2の開口を制限する働きもする。 集 光スポッ トは、 第 1の光ディスク 2 3の情報媒体面 2 3 aあるいは第 2 の光ディスク 2 7の情報媒体面 2 7 aに形成された凹凸によって回折さ れる。 第 1の光ディスク 2 3の情報媒体面 2 3 aあるいは第 2の光ディ スク 2 7の情報媒体面 2 7 aで回折し、 反射されたレーザ光 （光束 1 9 あるいは 2 5 ) は、 ビームスプリツター 2 1で反射し、 凸レンズ 2 9及 びシリンドリカルレンズ 3 0で屈折して受光素子 3 1上に集光される。 そして、 受光素子 3 1の電気信号により、 第 1の光ディスク 2 3の情報 媒体面 2 3 aあるいは第 2の光ディスク 2 7の情報媒体面 2 7 aで変調 された光量変化が検出され、 データが読み取られる。
上記のように波長 6 5 5 n mの第 1の光源を用いて基板厚み 0 . 6 m mの第 1の光ディスク 2 3に集光した場合、 対物レンズ 2は波面収差の 値そのものは大きいものの、 集光されたスポッ トは、 特に第 1の光ディ スク 2 3の記録再生に大きな影響を与えるエアリーリングの強度が相対 的に低いため、 良好な記録再生特性を得ることができる。
また、 上記のように波長 8 0 0 n mの第 2の光源を用いて基板厚み 1 . 2 mmの第 2の光ディスク 2 7に集光した場合には、 レンズホルダ一 2 8の開口は N A 0 . 6に相当したままであるが、 対物レンズ 2の N Aが 0 . 4ないし 0 . 4 5以上では光路長収差が急激に大きくなつており、 対物レンズ 2に開口を設けたことと同じになる。 また、 受光側において も、 N Aが0 . 4ないし 0 . 4 5以上では、 その大きな光路長収差のた めに、 受光素子 3 1の外側に光線が来るので、 結果として対物レンズ 2 にマスクしたことと （開口を設けたことと） 同じになる。 もちろん、 N Aが 0 . 4ないし 0 . 4 5以内では第 2の光源に対して光路長収差が十 分に補正されているため、 厚み 1 . 2 m mの第 2の光ディスク 2 7に対 して良好な記録再生特性を得ることができる。
以上のように、 それぞれの光ディスクの状態に適した収差内容を対物 レンズ 2に持たせることにより、 異なる 2種類の光ディスクに対して、 1つのレンズで良好な記録再生を行うことができる。 尚、 上記実施の形態においては、 光源の波長を 6 5 5 n mと 8 0 0 n mに設定しているが、 他の波長、 例えば、 4 0 0 n mと 6 5 0 n m等の 組み合わせであってもよい。
また、 上記実施の形態においては、 2種類の光ディスクの基板厚みを 0 . 6 111111と 1 . 2 mmに設定しているが、 他の厚み、 例えば、 0 . 3 mmと 0 . 6 mm等の組み合わせであってもよい。
また、 上記実施の形態においては、 対物レンズ 2の屈折率をほぼ 1 . 6近辺に設定しているが、 使用可能なガラス材料、 樹脂材料の範囲で、 例えば、 1 . 4 5から 2 . 0等の範囲のものを用いてもよい。
また、 上記実施の形態においては、 第 1の光ディスクに対する N Aを 0 . 6に設定しているが、 これよりも高い、 あるいは低い N Aであって ちょい。
また、 上記実施の形態においては、 対物レンズ 2の光ディスク側の面 (第 2面） に段差等を形成しているが、 対物レンズ 2の光源側の面 （第 1面） に段差等を形成してもよい。 また、 上記実施の形態で示したよう な機能を、 従来の単レンズとは別の例えば平行平板等の光学素子に付加 するようにしてもよい。
また、 上記実施の形態においては、 対物レンズ 2に対して光ディスク の基板厚みによって開口制限を変えなかったが、 異なる基板厚みに応じ て開口制限を付加するようにしてもよい。
また、 上記実施の形態においては、 光ディスク用対物レンズ 2に対し て略平行光を入射させる場合を例に挙げて説明したが、 半導体レーザか ら出射された光を直接 1つのレンズで集光したり、 又はコリメ一トレン ズによって略平行光とせずに発散光又は集束光とする有限倍率のレンズ を用いてもよい。
[第 5の実施の形態] 本発明において、 非球面とは、 半径が近軸曲率半径である球面に偏差 を与えた形状をいうものとする。 すなわち、 非球面とは、 下記式 （2 2 ) によって表現することができる形状をいう。 尚、 光学設計上必要十 分な精度 （ 1 0 nm未満の形状誤差） で下記式 （22) によって表現す ることが可能なレンズ形状は、 異なる式を用いて設計されているもので あっても、 本発明の非球面に含まれるものとする。
( l /r)2h
z = + ∑Α (22)
1 + ん）（l /r)2/z 2 上記式 （22) における各符号の意味は以下の通りである。
ζ ： サグ
h ：光軸からの高さ
r ： 曲率半径
k ： 円錐定数
： j次の非球面係数
図 2 0は本発明の第 5の実施の形態における光ディスク用対物レンズ を用いて光ディスクに集光したときの光路図である。
図 2 0に示すように、 本実施の形態の対物レンズ 1 0 1は、 単レンズ からなつている。 また、 対物レンズ 1 0 1の光ディスク 1 02側の面は、 光軸 1 07を含む内周部の第 1の非球面領域 1 04と、 外周部の第 2の 非球面領域 1 05と、 第 1の非球面領域 1 04と第 2の非球面領域 1 0 5とに挟まれ、 光軸 1 0 7を回転対称中心軸とするト一リック面領域 1 06とにより構成されている。 そして、 光源からの入射光 1 0 3は、 対 物レンズ 1 0 1に入射した後、 対物レンズ 1 0 1によって光ディスク 1 02に集光される。
対物レンズ 1 0 1の第 1及び第 2の非球面領域 1 04、 1 0 5は、 C Dと D V Dを 1つのレンズによって良好に再生することができるように 設計されている。 具体的には、 光軸 1 0 7を含む第 1の非球面領域 1 0 4は、 波長 7 8 0 n mの光を射出する光源を用いて C Dを再生したとき に良好に再生することができるように設計されており、 第 2の非球面領 域 1 0 5は、 波長 6 6 0 n mの光を射出する光源を用いて D V Dを再生 したときに良好に再生することができるように設計されている。 この第 1及び第 2の非球面領域 1 0 4、 1 0 5を後述する不連続の段差を持た せて接続することにより、 C Dや D V Dをそれぞれの波長の光源を用い てレンズ全域で良好に再生することができる。
図 2 0においては、 対物レンズ 1 0 1の中心曲率半径の大きい側の面 を、 トーリック面領域 1 0 6を境界として 3領域に分割しているが、 こ れは、 金型加工用の砥石径の選択の自由度を大きくする効果がある。 こ のことについては、 次の実施の形態で詳細に説明する。
図 2 1は図 2 0のトーリック面領域 1 0 6の近傍部分 （A部） を拡大 して示した半径方向断面図である。
図 2 1に示すように、 ト一リック面領域 1 0 6は、 半径 Rの円弧を光 軸 1 0 7 (図 2 0参照） を中心として回転させて得られるトーリック面 である。 この卜一リック面領域 1 0 6は、 外周部の第 2の非球面領域 1 0 5と接し、 内周部の第 1の非球面領域 1 0 4と交差するように形成さ れている。 ここで、 ト一リック面領域 1 0 6が第 2の非球面領域 1 0 5 と 『接する』 とは、 半径方向断面において、 トーリック面領域 1 0 6の 表面曲線と第 2の非球面領域 1 0 5の表面曲線との接続点におけるそれ ぞれの接線の傾きが一致することをいう。 また、 トーリック面領域 1 0 6が第 1の非球面領域 1 0 4と 『交差する』 とは、 半径方向断面におい て、 トーリック面領域 1 0 6の表面曲線と第 1の非球面領域 1 0 4の表 面曲線との接続点におけるそれぞれの接線の傾きが一致せず、 所定の角 度で交差することをいう。
最終的な設計形状は、 図 2 1の実線のようになる。
トーリック面領域 1 0 6の半径方向の幅 （円弧の幅） wは、 下記式 ( 1 6) の関係を満足するのが望ましい。
0. 0 2 mm<w< 0. 04 mm ( 1 6) 図 2 1に示すように、 幅 wは、 第 1の非球面領域 1 04とトーリック 面領域 1 0 6との接続点の光軸 1 0 7からの高さと、 第 2の非球面領域 1 0 5とトーリック面領域 1 0 6との接続点の光軸 1 0 7からの高さと の差によって定義される。 wが 0. 0 2 mm以下の場合には、 砥石に よって加工することができない形状となり、 レンズの製造が困難となる。 一方、 wが 0. 04mm以上の場合には、 実際に得られるレンズ形状と 理想的な設計形状との差が大きくなり過ぎて、 レンズの性能が満足に発 揮されなくなる。
また、 トーリック面領域 1 0 6を形成する円弧の半径 Rは、 下記式 ( 1 4) の関係を満足するのが望ましい。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 4) Rが 0. 7 mm以下の場合には、 研削加工によって金型を加工するこ とができなくなるため、 レンズの製造が困難となる。 一方、 Rが 2. 5 mm以上の場合には、 円弧部分の幅が広くなり過ぎてレンズの性能を悪 化させてしまう。
トーリック面領域 1 0 6を形成する円弧の半径 Rは、 さらには、 下記 式 （ 1 5) の関係を満足するのが望ましい。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm ( 1 5) (実施例 7)
図 2 2は実際にレンズ形状を計算して得られた本発明の対物レンズの 一例のトーリック面領域の近傍部分の半径方向拡大断面図である。 図 2 2において、 横軸は光軸 1 0 7からの高さ h (mm), 縦軸は内周部の 第 1の非球面領域 1 0 4と光軸 1 0 7との交点を原点とするサグ量 zを 示している。
内周部の第 1の非球面領域 1 0 4における非球面データは下記 （表 1 ) 以下の通りである。
[表 1 ]
r = - 1. 6 8 2 X 1 0
k = - 7. 9 0 8 0 7 X 1 0
A3 = 2. 6 0 5 94 7 6 54 X 1 0 "3
A4 = l . 0 5 40 7 3 9 6 7 X 1 0 "4
A e = 6. 6 0 5 2 1 6 3 7 9 X 1 0— 4
As = - 4. 9 6 6 1 5 1 6 8 0 X 1 0 "4
A, o = 8. 3 6 2 1 7 8 0 0 8 X 1 0—5
また、 外周部の第 2の非球面領域 1 0 5における非球面データは下記 (表 2 ) 以下の通りである。
ほ 2]
r = - 1. 6 8 2 X 1 0
k = - 4. 1 0 7 8 2 X 1 0
A s = - 2. 0 8 3 1 1 9 3 9 2 X 1 0—3
A4 = 7. 5 8 3 7 6 0 7 6 1 X 1 0 "3
A6 = - 2. 1 4 5 3 9 8 3 2 5 X 1 0—2
A s = 3. 2 3 3 4 6 3 2 5 X 1 0— 4
A ! o = - 2. 1 2 5 9 1 6 6 9 4 X 1 0
図 2 2において、 第 1の非球面領域 1 0 4の非球面曲線と、 第 2の非 球面領域 1 0 5の非球面曲線とをそれぞれ相手方方向に二点鎖線で示す ように延長したとき、 光軸 1 0 7からの高さ hが 1. 0 7 mmの地点に おける両曲線の光軸方向の距離 Dは 0. 3 0 3 mである。 尚、 本発明 において、 第 1の非球面領域と第 2の非球面領域との接続部における両 面のこのような光軸方向の距離を 『接続部の段差』 という。 また、 第 1 の非球面領域と第 2の非球面領域とを光軸方向に所定の距離 （すなわち、 段差） を設けて接続することを 『段差を介して接続する』 という。 トー リック面領域 1 06を形成する円弧の半径 Rは 2mmであり、 この円弧 の中心点の座標は （h, z ) = ( 1. 0 0646 9, — 2. 02 6 8 9 8 ) である。 また、 内外周の非球面領域 1 04、 1 0 5を接続する 卜一 リック面領域 1 06の幅 wは約 34 mである。
図 2 3に、 このレンズを用いたときの、 D VD再生時及び C D再生時 の収差曲線 （光路長差曲線： O P D) を示す。 図 2 3 (a) には DVD 再生時の収差曲線を示しており、 図 2 3 (b) には CD再生時の収差曲 線を示している。
ここで、 破線で示した曲線は、 内外周の非球面領域 1 04、 1 0 5を 本実施の形態のようなトーリック面領域 1 06によって接続せずに、 図 22の二点鎖線で示すような段差を設けて接続した理想的な条件におけ る収差曲線を示している。 図 2 2の実線で示す本実施の形態の対物レン ズでは、 理想的な条件下における対物レンズと比較してトーリック面領 域 1 06で収差曲線が変形するが、 D VD及び C Dのそれぞれの再生に はほとんど影響しない。
[第 6の実施の形態]
図 24は本発明の第 6の実施の形態におけるレンズ成形用金型を示す 半径方向断面図である。 図 24に示すように、 本実施の形態の金型 5 0 1の成形面は、 回転対称中心軸を中心とする同心円によって 3つの領域 に分割されている。 具体的には、 本実施の形態の金型 5 0 1のレンズ成 形面は、 回転対称中心軸を含む第 1の非球面領域 504と、 最も外側の 第 3の非球面領域 5 0 5と、 第 1の非球面領域 5 0 4と第 3の非球面領 域 5 0 5とに挟まれ、 回転対称中心軸を回転中心とするトーリック面領 域 5 0 6とを有している。 ト一リック面領域 5 0 6の半径方向断面にお ける曲率半径 Rは、 下記式 （ 1 7 ) の関係を満足するのが望ましい。
0 . 7 mm< R < 2 . 5 mm ( 1 7 ) トーリック面領域 5 0 6の半径方向断面における曲率半径 Rは、 さら には、 下記式 （ 1 8 ) の関係を満足するのが望ましい。
1 . 6 mm < R < 2 . 1 mm ( 1 8 ) 上記曲率半径 Rと同一又はこれよりも小さい半径の砥石を用いれば、 研削加工することが可能となる。 従って、 金型 5 0 1の材料としては、 高融点のガラス材料を高圧成形することが可能な超硬合金 （例えば、 W Cを主成分とする焼結体） を用いることができる。
加工した金型 5 0 1の形状は、 形状計測装置によって計測される。 触 針式の計測器を用いる場合、 計測器の触針 （プローブ） の先端形状は計 測される形状が有する最小の曲率半径未満の曲率半径を有する必要があ る。 すなわち、 被計測形状がプローブの先端径よりも小さい曲面形状を 有する場合には、 その部分の計測結果がずれてしまい、 正しく計測する ことができない。 これを防ぐためには小径のプローブを用いればよい力 小径のプローブは一般に真円度が悪くなるため、 特に傾斜面での形状計 測精度が悪くなり、 望ましくない。 曲率半径 Rが上述の範囲にあるトー リック面領域 5 0 6を有する金型 5 0 1の場合には、 先端曲率半径が 5 0 0 m程度のプローブを用いて良好に計測することができる。
また、 光学式の計測器を用いた場合には、 内外周の非球面領域 1 0 4、 1 0 5を、 図 2 2の二点鎖線で示すような段差を設けて接続した場合に 比べて、 トーリック面領域 5 0 6の形状の変化が波長オーダーで十分に 滑らかであるため、 計測光の波面が連続的につながる。 従って、 この場 合にも、 精度良く計測することができる。
[第 7の実施の形態]
ガラス材料を成形するための金型の材料としては、 ガラスの融点以上 の高温状態で加圧しても変形しないような耐熱性に優れた高硬度の材料 (超硬合金） が用いられる。 超硬合金の加工は、 ダイヤモンド砥石を用 いた研削加工によって行われる。
図 2 5は本発明の第 7の実施の形態における金型の加工方法を示す概 略図であり、 図 2 5 ( a ) は正面方向断面図、 図 2 5 ( b ) は側面方向 断面図である。
図 2 5に示すように、 被加工金型 6 0 1は被加工金型 6 0 1の回転軸 6 0 2を軸として回転し、 砥石 6 0 3は砥石 6 0 3の回転軸 6 0 4を軸 として回転する。 砥石 6 0 3は、 加工面の形状を砥石 6 0 3の半径 Rだ けオフセッ 卜した曲線 6 0 5に沿って移動し、 金型表面にレンズ形状 6 0 6を加工する。
砥石 6 0 3の半径 Rを、 加工しょうとするトーリック面領域の曲率半 径と同一かこれよりも小さくすることにより、 上記第 6の実施の形態で 説明した金型を加工することができる。 砥石 6 0 3の半径 Rを、 加工し ようとするトーリツク面領域の曲率半径の 8 0 %以上、 さらには 9 0 % 以上、 特に 9 5 %以上にすれば、 金型を効率良く加工することができる。 砥石 6 0 3の軸 6 0 7の径 （軸径） は、 図 2 5 ( b ) から明らかなよ うに、 加工するレンズのサグ、 砥石 6 0 3の半径 R、 被加工金型 6 0 1 と砥石 6 0 3の軸 6 0 7とのクリァランスによって制約を受け、 砥石 6 0 3の半径 Rが小さかったり、 加工するレンズのサグが大きい場合には、 砥石 6 0 3の軸 6 0 7を細くする必要がある。 砥石 6 0 3の軸 6 0 7を 細くすると、 たわみなどが起こって、 加工精度が悪化する虞れがある。 十分満足な軸径を確保するためには、 サグ量の小さい面に段差加工を行 い、 かつ、 砥石 6 0 3の半径 Rをレンズのサグに比べて十分大きく取る 必要がある。
良好にゾーン分割型のレンズ成形用金型を加工するためには、 砥石 6 0 3の半径尺は、 下記式 （ 1 9) の関係を満足するのが望ましい。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 9)
Rが 0. 7 mm以下の場合には、 砥石 6 0 3の軸径が細くなり過ぎる ために、 加工面の形状精度が悪くなる。 一方、 Rが 2. 5 mm以上の場 合には、 トーリック面領域 （接続領域） が広くなり、 成形されたレンズ の収差が設計値から大きくずれてしまう。 砥石 6 0 3の半径 Rは、 さら には、 下記式 （2 0) の関係を満足するのが望ましい。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm (2 0) 砥石 6 0 3の半径 Rがこの範囲内にあるときに、 トーリック面領域の 幅を小さくすることと、 砥石 6 0 3の軸径を強度が十分な太さに保つこ ととを良好に両立させることができる。
[第 8の実施の形態]
図 2 6は本発明の第 8の実施の形態における形状計測装置の構成図で ある。
図 2 6に示すように、 被検金型 7 0 1は、 ステージ 7 0 2上に配置さ れる。 ステージ 7 0 2は、 ステージ制御装置 7 0 3によって水平方向に 移動する。 触針 7 04は、 被検金型 7 0 1の表面に接触しながら垂直方 向に移動するように触針制御装置 7 0 5によって制御 '保持される。 ステージ制御装置 7 0 3及び触針制御装置 7 0 5は、 ステージ 7 0 2 の水平座標 Yとそれに対応する触針 7 0 4の垂直座標 Zを演算装置 7 0 6に転送する。 Yと Zの組によって構成される座標デ一夕列が被検金型 7 0 1の形状デ一夕 （測定デ一夕） 情報となる。 ハードディスク ドライ ブ装置 （HDD) 7 0 7には、 被検金型 7 0 1の設計形状データが保存 されており、 演算装置 7 0 6は、 測定データと設計形状デ一夕とを比較 して得られる加工誤差をディスプレイ 7 0 8に表示する。 また、 キ一ボ —ド 7 0 9は、 データの入力や、 形状計測装置の操作に用いられる。 本発明の形状計測装置においては、 設計形状デ一夕として、 内外周の 回転対称非球面と、 それらの接続面に相当する光軸を回転軸とするトー リック面とを用いることができる。 そのため、 加工されたレンズの形状 を誤差なく計測することができる。
具体的には、 上記第 5の実施の形態において示した単レンズ用の金型 形状を計測する場合、 内周部の第 1の非球面領域とト一リック面領域と の境界部の光軸からの高さは h ！ = 1. 0 6、 外周部の第 2の非球面領 域とト一リック面領域との境界部の光軸からの高さは h 2 = 1. 0 9 4 であるから、 0 <h< l . 0 6の範囲においては上記式 （ 2 2 ) の非球 面多項式に上記 （表 1 ) の係数を用いて形状を表現し、 1. 0 9 4く h の範囲においては下記式 （2 3 ) の非球面多項式に上記 （表 2 ) の係数 を用いて形状を表現する。
Figure imgf000053_0001
上記式 （2 3 ) の係数 A。 は、 外周部の第 2の非球面領域を段差が適 切となるように z軸方向に平行移動させるための係数であり、 この場合 には、 0. 3 0 3になる。 また、 1. 0 6 <h< l . 0 9 4の範囲にお いては、 中心の座標が （h， z ) = ( 1. 0 0 6 4 6 9 , - 2. 0 2 6 8 9 8 ) で半径が 2 mmの円弧の方程式を用いて形状を表現する。 この とき、 円弧の形状は、 下記式 （2 4) によって表現される。
Figure imgf000053_0002
ここで、
h o = 1. 0 0 646 9
z o = - 2. 0 2 6 8 9 8
である。
尚、 本実施の形態においては、 触針式の形状計測装置を用いて説明し たが、 必ずしもこの方式の形状計測装置に限定されるものではなく、 光 学式の非接触の形状計測装置や、 原子間力を利用した形状計測装置であ つても、 同様の効果を得ることができる。
[第 9の実施の形態]
図 2 7は本発明の第 9の実施の形態における光へッ ド装置を示す構成 図である。
図 2 7において、 8 0 1及び 8 0 2はそれぞれ D VD用及び C D用の レーザモジュールである。 D VD用のレーザモジュール 8 0 1は、 波長 6 6 0 nmのレーザ光を射出する半導体レーザと、 ディスク （DVD 8 0 6) からの反射光を受光する受光素子とからなつている。 同様に、 C D用のレーザモジュール 8 0 2は、 波長 7 8 0 nmのレーザ光を射出す る半導体レーザと、 ディスク （CD 8 0 7 ) からの反射光を受光する受 光素子とからなつている。
DVDの再生時において、 D VD用のレ一ザモジュール 8 0 1からの 射出光束は、 ビームスプリツ夕 8 0 3を透過し、 コリメ一トレンズ 8 0 4によって略平行光束に変換され、 本発明の対物レンズ 8 0 5に入射す る。 本発明の対物レンズ 8 0 5は、 DVD 8 0 6の情報記録面に集光ス ポッ トを結像する。 D VD 8 0 6からの反射光は、 本発明の対物レンズ 8 0 5によって略平行光束となった後、 コリメートレンズ 8 04によつ て収束光束に変換され、 その後、 ビームスプリツ夕 8 0 3を透過し、 D VD用のレ一ザモジュール 80 1の受光素子に集光される。
次に、 CDの再生時における動作について説明する。 CD用のレーザ モジュール 802からの射出光束は、 ビ一ムスプリッ夕 80 3によって 反射された後、 コリメートレンズ 8 04によって略平行光束に変換され、 本発明の対物レンズ 8 0 5に入射する。 本発明の対物レンズ 80 5は、 CD 8 0 7の情報記録面に集光スポッ トを結像する。 CD 8 0 7からの 反射光は、 本発明の対物レンズ 8 0 5によって略平行光束となった後、 コリメ一トレンズ 804によって収束光束に変換され、 その後、 ビーム スプリツ夕 803によって反射され、 C D用のレ一ザモジュール 8 02 の受光素子に集光される。
ここで、 対物レンズ 8 0 5として本発明のガラス製の単レンズを用い るため、 温度変化による対物レンズ 80 5の収差の変動は十分に小さレ 従って、 車載用などのように広い温度範囲で動作を保証する必要がある 場合にも、 良好な性能を発揮させることができる。
尚、 上記第 5〜第 9の実施の形態においては、 DVDZCD互換の対 物レンズとして、 内周非球面と外周非球面の 2つのゾーンに分割設計す る形式の単レンズを例に挙げて説明したが、 単レンズを 3つ以上のゾ一 ンに分割する設計であっても、 各ゾーン間の段差部を光軸を回転対称軸 とするトーリック面で接続することによって上記と同様の効果を得るこ とができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明によれば、 厚みの異なる第 1及び第 2の光ディ スク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズを実現するこ とができるので、 例えば、 ディスク厚みが 1. 2 mmの CDあるいは C D— ROMとディスク厚みが 0. 6 mmの D VDあるいは D VD— R〇 Mを 1つの光へッ ドで読み取る光へッ ド装置に利用可能である

Claims

請 求 の 範 囲
1. 両面非球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光 ディスク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側の内周領 域と前記内周領域よりも外側の外周領域の 2つの領域からなり、 前記外 周領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる第 1及び第 2の光ディスク基 板のうち厚みの小さい第 1の光ディスク基板に対して球面収差を補正し、 前記内周領域の非球面形状は、 厚みの大きい第 2の光ディスク基板に対 して球面収差を補正し、 前記外周領域と内周領域との境界は光軸方向に 段差をもって接しており、 下記式 （ 1 ) 〜 （4) の関係を満足すること を特徴とする光ディスク用対物レンズ。
t 1 < t 2 ( 1 )
0. 0 5 <TW< 0. 1 2 ( 2 )
0. 3 8 <N A 1 < 0. 4 6 ( 3 )
0. 1 <p (n - 1 ) / λ < 0 (4)
但し、
t 1 第 1の光ディスク基板の厚み
t 2 第 2の光ディスク基板の厚み
N A 1 内周領域の開口における対物レンズの N A
TW 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差 （単 は λ ： r m s )
n ：第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長における対物 レンズの屈折率
P ： 内周領域と外周領域の光軸方向の段差
λ ：第 1の光ディスクを再生するときの光源の波長
2. 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の 3次の 球面収差成分 S 3が略 0である請求項 1に記載の光ディスク用対物レン ズ。
3. 第 1の光ディスク基板を通して集光するときの波面収差の 5次の 球面収差成分 S 5 (単位は λ ： rm s ) が下記式 （5) の関係を満足す る請求項 1に記載の光ディスク用対物レンズ。
- 0. 03<S 5<0. 0 3 (5)
4. 内周領域の非球面形状を、 光ディスク基板の厚み t 3に対して球 面収差が補正されるように最適化するとき、 t 3が下記式 （6) の関係 を満足する請求項 1に記載の光ディスク用対物レンズ。
0. 8 < t 3 < 1. 2 ( 6 )
5. 内周領域と外周領域の段差が断面円弧状である請求項 1に記載の 光ディスク用対物レンズ。
6. ガラス成形又は樹脂成形によって作製された請求項 1に記載の光 ディスク用対物レンズ。
7. 両面非球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光 ディスク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側の内周領 域と前記内周領域よりも外側で前記円形開口よりも外側の別の円形開口 に囲まれた中間領域と前記中間領域よりも外側の外周領域の 3つの領域 からなり、 前記内周領域と外周領域の非球面形状は、 前記厚みの異なる 第 1及び第 2の光ディスク基板のうち厚みの小さい第 1の光ディスク基 板に対して球面収差を補正し、 前記中間領域の非球面形状は、 前記厚み の異なる第 1及び第 2の光ディスク基板のいずれよりも厚みの大きい光 ディスク基板に対して球面収差を補正し、 下記式 （ 7)、 (8) の関係を 満足することを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
0. 3 5 <N A 2 < 0. 43 ( 7 )
0. 0 3 <N A 3 -NA 2 < 0. 1 (8)
但し、
NA 2 ： 内周領域と中間領域との境界における対物レンズの NA NA 3 ： 中間領域と外周領域との境界における対物レンズの NA
8. 中間領域の非球面形状を、 光ディスク基板の厚み t 4に対して球 面収差が補正されるように最適化するとき、 t 4が下記式 （9) の関係 を満足する請求項 7に記載の光ディスク用対物レンズ。
1. 4 < t 4 < 2. 0 (9)
9. 内周領域と中間領域との境界あるいは中間領域と外周領域との境 界のいずれか一方が段差なしに接続された請求項 7に記載の光ディスク 用対物レンズ。
1 0. 内周領域と中間領域の段差あるいは中間領域と外周領域の段差 が断面円弧状である請求項 7に記載の光ディスク用対物レンズ。
1 1. ガラス成形又は樹脂成形によって作製された請求項 7に記載の 光ディスク用対物レンズ。
1 2. 両面非球面の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の 光ディスク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであつ て、 少なくとも一方の非球面が、 光軸を中心とする円形開口の内側の内 周領域と前記内周領域よりも外側で前記円形開口よりも外側の別の円形 開口に囲まれた中間領域と前記中間領域よりも外側の外周領域の 3つの 領域からなり、 前記内周領域と外周領域の非球面形状は、 前記厚みの異 なる第 1及び第 2の光ディスク基板のうち厚みの小さい第 1の光ディス ク基板に対して球面収差を補正し、 前記中間領域の非球面形状を、 光デ イスク基板の厚み t 5に対して球面収差が補正されるように最適化する とき、 t 5が下記式 （ 1 0) の関係を満足し、 前記外周領域は前記内周 領域に対して光軸方向に波長の整数倍の光路長に相当する段差をもって 形成されており、 下記式 （ 1 1 ) 〜 （ 1 3) の関係を満足することを特 徴とする光ディスク用対物レンズ。
1. 0 < t 5 < 1. 4 ( 1 0) t 1 < t 2 ( 1 1)
0. 3 5 <N A 2 < 0. 43 ( 1 2) 0. 03 < A 3 - N A 2 < 0 1
( 1 3) 但し、
t 1 第 1の光ディスク基板の厚み
t 2 第 2の光ディスク基板の厚み
N A 2 内周領域と中間領域との境界における対物レンズの N A N A 3 中間領域と外周領域との境界における対物レンズの N A
3. 第 2の光ディスク基板を通して集光するときの内周領域と中間 領域のそれぞれの波面収差が最小になる焦点位置が等しい請求項 1 2に 記載の光ディスク用対物レンズ。
14. 第 2の光ディスク基板を通して集光するときの内周領域と中間 領域の範囲における波面収差の 3次の球面収差成分 S 3が略 0である請 求項 1 2に記載の光ディスク用対物レンズ。
1 5. 内周領域と中間領域との境界が段差なしに接続された請求項 1 2に記載の光ディスク用対物レンズ。
1 6. 中間領域と外周領域との境界が前記中間領域と前記外周領域の 形状の交点に設定された請求項 1 2に記載の光ディスク用対物レンズ。
1 7. 内周領域と中間領域との境界及び中間領域と外周領域との境界 のいずれも段差なしに接続された請求項 1 2に記載の光ディスク用対物 レンズ。
1 8. ガラス成形又は樹脂成形によって作製された請求項 1 2に記載 の光ディスク用対物レンズ。
1 9 . 2つの光源と、 前記 2つの光源から出射した光線をそれぞれの 光源に対応した厚みの第 1及び第 2の光ディスク基板を通して情報媒体 面上に集光する集光手段と、 前記情報媒体で変調された光束を分離する ための光束分離手段と、 前記情報媒体で変調された光を受光する受光手 段とを備えた光ヘッド装置であって、 前記集光手段が請求項 1 、 7又は 1 2に記載の光ディスク用対物レンズであることを特徴とする光へッ ド
2 0 . 光ヘッ ド装置を用いて、 厚さの異なる第 1及び第 2の光デイス ク基板の情報媒体面上に情報を記録し、 あるいは前記情報媒体面上に記 録された情報を再生する光学情報記録再生装置であって、 前記光へッ ド 装置として請求項 1 9に記載の光へッ ド装置を用いることを特徴とする 光学情報記録再生装置。
2 1 . ガラス製の単レンズからなり、 厚みの異なる第 1及び第 2の光 ディスク基板を通して点像を集光する光ディスク用対物レンズであって、 少なくとも 1つの面が、 光軸を中心とする同心円によって少なくとも 3 つの領域に分割され、 前記 3つの領域のうち、 光軸を含む第 1の領域と、 最も外周部の第 2の領域とが回転対称非球面であり、 前記第 1の領域と 前記第 2の領域とに挟まれる前記第 3の領域が光軸を回転中心軸とする トーリック面であることを特徴とする光ディスク用対物レンズ。
2 2 . ト一リック面である第 3の領域が、 前記第 2の領域と接し、 前 記第 1の領域と交差する請求項 2 1に記載の光ディスク用対物レンズ。
2 3 . 第 1の領域と第 2の領域の非球面係数が異なる請求項 2 1に記 載の光ディスク用対物レンズ。
2 4 . レンズの中心曲率半径の大きい側の面にトーリック面が設けら れた請求項 2 1に記載の光ディスク用対物レンズ。
2 5. 第 3の領域が、 下記式 （ 1 4) を満足する半径 Rの円弧を光軸 を中心として回転させて得られるト一リック面である請求項 2 1に記載 の光ディスク用対物レンズ。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 14)
26. 第 3の領域が、 下記式 （ 1 5) を満足する半径 Rの円弧を光軸 を中心として回転させて得られるト一リック面である請求項 2 1に記載 の光ディスク用対物レンズ。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm ( 1 5) 2 7. 第 3の領域の幅 wが下記式 （ 1 6) を満足する請求項 2 1に記 載の光ディスク用対物レンズ。
0. 02 mm<w< 0. 04 mm ( 1 6) 2 8. 第 1の波長の光を射出する第 1の光源と、 前記第 1の波長とは 異なる第 2の波長の光を射出する第 2の光源と、 前記第 1及び第 2の光 源からの射出光束を情報記録媒体に集光する集光手段と、 前記情報記録 媒体からの反射光のうち、 第 1の波長の光を受光するための第 1の受光 手段と、 第 2の波長の光を受光するための第 2の受光手段とを備えた光 へッ ド装置であって、 前記集光手段が請求項 2 1に記載の光ディスク用 対物レンズであることを特徴とする光へッ ド装置。
2 9. 超硬合金を研削加工して製造されるレンズ成形用の金型であつ て、 レンズ成形面が光軸を中心とする同心円によって少なくとも 3つの 領域に分割され、 前記 3つの領域のうち、 前記光軸を含む第 1の領域と、 最も外周部の第 2の領域とが回転対称非球面であり、 前記第 1の領域と 前記第 2の領域とに挟まれる第 3の領域が光軸を回転中心軸とするトー リック面であることを特徴とするレンズ成形用金型。
30. 光軸を回転中心とするトーリック面の曲率半径 Rが下記式 （ 1 7 ) を満足する請求項 2 9に記載のレンズ成形用金型。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 7)
3 1. 光軸を回転中心とするトーリック面の曲率半径 Rが下記式 （ 1 8) を満足する請求項 29に記載のレンズ成形用金型。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm ( 1 8)
32. レンズ成形面が光軸を中心とする同心円によって少なくとも 3 つの領域に分割され、 前記 3つの領域のうち、 前記光軸を含む第 1の領 域と、 最も外周部の第 2の領域とが回転対称非球面であり、 前記第 1の 領域と前記第 2の領域とに挟まれる第 3の領域が光軸を回転中心軸とす るト一リック面であるレンズ成形用金型をダイヤモンド砥石を用いて研 削加工するレンズ成形用金型の加工方法であって、 研削加工に用いる前 記ダイヤモンド砥石の半径が前記トーリック面の曲率半径と同一かこれ よりも小さいことを特徴とするレンズ成形用金型の加工方法。
33. ダイヤモンド砥石の半径 Rが下記式 （ 1 9) を満足する請求項 32に記載のレンズ成形用金型の加工方法。
0. 7 mm<R< 2. 5 mm ( 1 9)
34. ダイヤモンド砥石の半径 Rが下記式 （20) を満足する請求項 32に記載のレンズ成形用金型の加工方法。
1. 6 mm<R< 2. 1 mm (20) 35. 精密ステージと、 前記精密ステージの制御装置と、 測長手段と、 設計形状データの入力手段と、 前記設計形状データと測定データとの差 を出力する手段とを備えた形状計測装置であって、 前記設計形状データ として、 光軸中心から半径 未満の領域においては第 1の回転対称非 球面を用い、 半径 h2 以上の領域においては第 2の回転対称非球面を用 い、 半径 h , と半径 h2 との間の領域においては光軸を回転対称軸とす るトーリック面を用いることを特徴とする形状計測装置。
PCT/JP2000/004076 1999-06-23 2000-06-21 Objectif pour disque optique, dispositif a tete optique et appareil d'enregistrement/reproduction d'informations optiques le contenant, moule de formation de lentilles, procede d'usinage de moule et de formation de lentilles et instrument de mesure de forme WO2000079322A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002341681A CA2341681A1 (en) 1999-06-23 2000-06-21 Objective lens for optical disk, optical head device and optical information recording and reproducing apparatus using the same, and mold for molding lens, method for working the mold for molding lens, and profile measuring device for measuring profile of the mold for molding lens
US09/763,385 US6829209B1 (en) 1999-06-23 2000-06-21 Objective for optical disk, optical head device and optical information recording/reproducing apparatus both comprising the same, mold for forming lens, method for machining mold for forming lens, and shape measuring instrument
EP00939116A EP1122573A4 (en) 1999-06-23 2000-06-21 OPTICAL DISK OBJECTIVE, OPTICAL HEAD DEVICE, AND OPTICAL INFORMATION RECORDING / REPRODUCING APPARATUS, LENS FORMING MOLD, MOLD MILLING AND LENS FORMING METHOD, AND SHAPE MEASURING INSTRUMENT
US10/922,656 US7099260B2 (en) 1999-06-23 2004-08-19 Objective lens for optical disk

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JP17717799A JP3515712B2 (ja) 1999-06-23 1999-06-23 光ディスク用対物レンズ、並びにそれを用いた光ヘッド装置及び光学情報記録再生装置
JP11/177177 1999-06-23
JP11/256686 1999-09-10
JP25668699A JP3505114B2 (ja) 1999-09-10 1999-09-10 単レンズ、金型、金型の加工方法、及び単レンズを用いた光ピックアップ装置

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100692160B1 (ko) 2000-03-31 2007-03-12 아사히 가라스 가부시키가이샤 대물렌즈 및 광학장치
JP4903300B2 (ja) 2000-07-31 2012-03-28 旭硝子株式会社 光学装置
KR100896021B1 (ko) * 2001-04-05 2009-05-11 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 광학주사장치
KR101080355B1 (ko) 2004-10-18 2011-11-04 삼성전자주식회사 발광다이오드와 그 렌즈
ATE376476T1 (de) * 2005-05-06 2007-11-15 Satisloh Gmbh Verfahren für die automatische kalibrierung der werkzeuge in einer drehmaschine benutzt für die herstellung von insbesondere brillenlinsen
JPWO2011033787A1 (ja) * 2009-09-17 2013-02-07 パナソニック株式会社 対物レンズ素子
TW201323854A (zh) * 2011-12-01 2013-06-16 Ind Tech Res Inst 光干涉裝置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0597450A (ja) * 1991-10-04 1993-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子成形用金型および光学素子
JPH06256025A (ja) * 1993-02-26 1994-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子の成形用金型、成形方法、および光学素子成形装置
EP0721124A2 (en) * 1994-12-21 1996-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Objective lens and optical head apparatus using the objective lens
JPH08257886A (ja) * 1995-03-29 1996-10-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 軸非対称形状金型の加工方法
JPH09145995A (ja) * 1995-11-27 1997-06-06 Konica Corp 光情報記録媒体の記録再生用光学系
JPH09197108A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Konica Corp 光情報記録媒体の記録および／または再生用対物レンズ
EP0818781A2 (en) * 1996-07-10 1998-01-14 Konica Corporation Optical system and objective lens for recording and/or reproducing an optical information recording medium
JPH10143905A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Konica Corp 光ピックアップ装置、対物レンズおよび対物レンズの設計方法
JPH10289464A (ja) * 1997-04-17 1998-10-27 Sharp Corp 対物レンズ及び光ピックアップ装置
EP0874359A2 (en) * 1997-04-21 1998-10-28 Konica Corporation Optical pickup apparatus
US5889748A (en) * 1995-12-28 1999-03-30 Hitachi, Ltd. Object lens and optical head for reproducing data from optical disks in different thickness of substrate
US5986993A (en) * 1996-01-11 1999-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical pickup device having a diaphram with a predetermined aperture
JP2000028918A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Konica Corp 光ピックアップ装置用集光光学系

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE900164A (fr) 1983-07-14 1985-01-14 Blum Gmbh & Co E Machine electrique transformatrice de tension, pouvant etre commandee.
JP2966214B2 (ja) 1992-11-05 1999-10-25 キヤノン株式会社 表面形状計測装置
JP2753953B2 (ja) 1994-07-12 1998-05-20 友弘紙工業株式会社 コピー画像の転写方法
KR100234249B1 (ko) 1995-06-07 1999-12-15 윤종용 광픽업용 2위치 결상 대물렌즈
JPH09145994A (ja) 1995-11-24 1997-06-06 Konica Corp 光情報記録媒体の記録再生用対物レンズ
US5777803A (en) 1996-02-23 1998-07-07 Industrial Technology Research Institute Objective lens for optical pick-up head of optical disk drive
KR0176595B1 (ko) * 1996-04-30 1999-04-15 김광호 대물렌즈장치 및 이 대물렌즈장치를 채용한 광픽업장치
US5808999A (en) * 1996-05-17 1998-09-15 Konica Corporation Optical pickup apparatus and objective lens for optical pickup apparatus
EP0838812B1 (en) 1996-10-23 2003-04-09 Konica Corporation Method for recording/reproducing on/from an optical information recording medium, optical pickup apparatus, objective lens and design method of objective lens
JP4038843B2 (ja) 1996-10-23 2008-01-30 コニカミノルタホールディングス株式会社 光情報記録媒体の記録／再生方法、光ピックアップ装置、集光光学系、対物レンズ及び対物レンズの設計方法
DE69716219T2 (de) * 1996-11-20 2003-04-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Objektivlinse und optischer Kopf und damit versehenes optisches Plattengerät
JP3644179B2 (ja) 1997-02-17 2005-04-27 ソニー株式会社 対物レンズ、再生装置及び再生方法
JP3484038B2 (ja) 1997-03-13 2004-01-06 株式会社日立製作所 対物レンズおよびそれを用いた光ヘッド
DE69840116D1 (de) 1997-03-13 2008-11-27 Hitachi Maxell Optische Linse und optischer Abtastkopf
JPH10319316A (ja) 1997-05-15 1998-12-04 Fujitsu Takamizawa Component Kk 対物レンズ
JPH112759A (ja) 1997-06-13 1999-01-06 Pioneer Electron Corp 対物レンズ
JPH11183160A (ja) 1997-12-25 1999-07-09 Fuji Xerox Co Ltd 形状計測装置および形状計測方法
JP3827860B2 (ja) * 1998-03-31 2006-09-27 パイオニア株式会社 対物レンズ及び光ピックアップ装置
JP2000056216A (ja) 1998-06-03 2000-02-25 Konica Corp 光ピックアップ用光学系および光ピックアップ装置
TW432225B (en) 1998-06-03 2001-05-01 Konishiroku Photo Ind Optical pickup apparatus

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0597450A (ja) * 1991-10-04 1993-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子成形用金型および光学素子
JPH06256025A (ja) * 1993-02-26 1994-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子の成形用金型、成形方法、および光学素子成形装置
EP0721124A2 (en) * 1994-12-21 1996-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Objective lens and optical head apparatus using the objective lens
JPH08257886A (ja) * 1995-03-29 1996-10-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 軸非対称形状金型の加工方法
JPH09145995A (ja) * 1995-11-27 1997-06-06 Konica Corp 光情報記録媒体の記録再生用光学系
US5889748A (en) * 1995-12-28 1999-03-30 Hitachi, Ltd. Object lens and optical head for reproducing data from optical disks in different thickness of substrate
US5986993A (en) * 1996-01-11 1999-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical pickup device having a diaphram with a predetermined aperture
JPH09197108A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Konica Corp 光情報記録媒体の記録および／または再生用対物レンズ
EP0818781A2 (en) * 1996-07-10 1998-01-14 Konica Corporation Optical system and objective lens for recording and/or reproducing an optical information recording medium
JPH10143905A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Konica Corp 光ピックアップ装置、対物レンズおよび対物レンズの設計方法
JPH10289464A (ja) * 1997-04-17 1998-10-27 Sharp Corp 対物レンズ及び光ピックアップ装置
EP0874359A2 (en) * 1997-04-21 1998-10-28 Konica Corporation Optical pickup apparatus
JP2000028918A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Konica Corp 光ピックアップ装置用集光光学系

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1122573A4 *

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Publication number Publication date
EP1122573A1 (en) 2001-08-08
CA2341681A1 (en) 2000-12-28
US7099260B2 (en) 2006-08-29
KR100404311B1 (ko) 2003-11-05
EP1122573A4 (en) 2005-07-20
US6829209B1 (en) 2004-12-07
US20050018586A1 (en) 2005-01-27
KR20010072908A (ko) 2001-07-31

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