JPH112759A - 対物レンズ - Google Patents
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- JPH112759A JPH112759A JP9157233A JP15723397A JPH112759A JP H112759 A JPH112759 A JP H112759A JP 9157233 A JP9157233 A JP 9157233A JP 15723397 A JP15723397 A JP 15723397A JP H112759 A JPH112759 A JP H112759A
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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- G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
- G11B7/1367—Stepped phase plates
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- G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
- G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
- G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＤＶＤ再生特性を犠牲にすることなくＣＤ再
生時の球面収差を抑制できる対物レンズを提供する。 【解決手段】 光軸に回転対称の屈折表面２を有する第
１開口数の集光用対物レンズ１であって、屈折表面２の
一部が光軸を中心とした輪帯状凹部（又は凸部）３とし
て光軸に沿って変移し、輪帯状凹部（又は凸部）３は、
ＲＭＳ収差Ｖが極小値近傍の値となる特定の内径ｒ1及
び外径ｒ2を有し、さらに、輪帯状部は特定の深さ（又
は高さ）を有する。
生時の球面収差を抑制できる対物レンズを提供する。 【解決手段】 光軸に回転対称の屈折表面２を有する第
１開口数の集光用対物レンズ１であって、屈折表面２の
一部が光軸を中心とした輪帯状凹部（又は凸部）３とし
て光軸に沿って変移し、輪帯状凹部（又は凸部）３は、
ＲＭＳ収差Ｖが極小値近傍の値となる特定の内径ｒ1及
び外径ｒ2を有し、さらに、輪帯状部は特定の深さ（又
は高さ）を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式記録再生装
置における光ピックアップの光学系に用いられる対物レ
ンズに関する。
置における光ピックアップの光学系に用いられる対物レ
ンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学式記録再生装置には、光記録媒体の
いわゆるＬＤ(laser disc)、ＣＤ(compact disc)、ＤＶ
Ｄ(digital video disc)等の光ディスクから記録情報を
読み取る光学式ディスクプレーヤがある。また、これら
複数の種類の光ディスクから情報を読み取るコンパチブ
ルディスクプレーヤもある。
いわゆるＬＤ(laser disc)、ＣＤ(compact disc)、ＤＶ
Ｄ(digital video disc)等の光ディスクから記録情報を
読み取る光学式ディスクプレーヤがある。また、これら
複数の種類の光ディスクから情報を読み取るコンパチブ
ルディスクプレーヤもある。
【０００３】そのコンパチブルディスクプレーヤにおい
ても光ピックアップは、光ビームを光ディスクへ照射
し、光ディスクからの戻り光を読み取る光学系を有して
いる。光情報記録媒体のこれら光ディスクでは、開口数
ＮＡ、基板厚さ、最適読取光波長など異なる仕様で設計
されている。従って、ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤコンパチブル
プレーヤの光ピックアップを実現するためには、最低限
上記開口数ＮＡ及び基板厚さの２つの違いを補正する必
要がある。それぞれ、ＣＤ開口数及びＤＶＤ開口数は、
０．４５及び０．６で、ＣＤ基板厚及びＤＶＤ基板厚
は、１．２及び０．６１ｍｍである。
ても光ピックアップは、光ビームを光ディスクへ照射
し、光ディスクからの戻り光を読み取る光学系を有して
いる。光情報記録媒体のこれら光ディスクでは、開口数
ＮＡ、基板厚さ、最適読取光波長など異なる仕様で設計
されている。従って、ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤコンパチブル
プレーヤの光ピックアップを実現するためには、最低限
上記開口数ＮＡ及び基板厚さの２つの違いを補正する必
要がある。それぞれ、ＣＤ開口数及びＤＶＤ開口数は、
０．４５及び０．６で、ＣＤ基板厚及びＤＶＤ基板厚
は、１．２及び０．６１ｍｍである。
【０００４】ＤＶＤ用対物レンズでＣＤを再生しようと
すると基板の厚みが違うため球面収差が発生する。この
収差を補正するためにホログラムを用いた２焦点対物レ
ンズを用いたり、ＤＶＤとＣＤとの読み取り時において
焦点距離の異なる２つの対物レンズを切り替えたりして
いる。ホログラムを用いた２焦点対物レンズは製造が難
しく、また光量ロスが生じる。また、対物レンズ切替方
式はピックアップ自体が大きくなりコストもかかる。
すると基板の厚みが違うため球面収差が発生する。この
収差を補正するためにホログラムを用いた２焦点対物レ
ンズを用いたり、ＤＶＤとＣＤとの読み取り時において
焦点距離の異なる２つの対物レンズを切り替えたりして
いる。ホログラムを用いた２焦点対物レンズは製造が難
しく、また光量ロスが生じる。また、対物レンズ切替方
式はピックアップ自体が大きくなりコストもかかる。
【０００５】さらに、ＤＶＤ用の対物レンズの外周部を
通ったＣＤ用の光が収差の影響を受け集光できないので
当該対物レンズのみでＣＤを読み出すのは難しいけれど
も、対物レンズの中心から環状の切り欠きマスクを形成
して、レンズ中央部と外周との中間部分の光をマスクし
たものも開発されている。対物レンズの最外周近くの通
過光は、収差の影響を大きく受け光検出器に入射せず、
再生信号の雑音にはならないし、一方、レンズ中央部の
通過光は、収差の影響を受けにくいので、問題になる最
外周と中央部の中間部分を通る光を遮光するのである。
通ったＣＤ用の光が収差の影響を受け集光できないので
当該対物レンズのみでＣＤを読み出すのは難しいけれど
も、対物レンズの中心から環状の切り欠きマスクを形成
して、レンズ中央部と外周との中間部分の光をマスクし
たものも開発されている。対物レンズの最外周近くの通
過光は、収差の影響を大きく受け光検出器に入射せず、
再生信号の雑音にはならないし、一方、レンズ中央部の
通過光は、収差の影響を受けにくいので、問題になる最
外周と中央部の中間部分を通る光を遮光するのである。
【０００６】しかしながら、かかる切欠マスク方式によ
っても、ＤＶＤとＣＤのディスクの厚みによる球面収差
の発生を防止することができない。さらに光の利用効率
が低下する。すなわち、ＤＶＤ用対物レンズでＣＤを再
生しようとすると、両者のディスク厚みの差（０.６ｍ
ｍ）により、球面収差が発生してしまう。球面収差が大
きいほど再生特性は悪化する傾向にある。
っても、ＤＶＤとＣＤのディスクの厚みによる球面収差
の発生を防止することができない。さらに光の利用効率
が低下する。すなわち、ＤＶＤ用対物レンズでＣＤを再
生しようとすると、両者のディスク厚みの差（０.６ｍ
ｍ）により、球面収差が発生してしまう。球面収差が大
きいほど再生特性は悪化する傾向にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、特定の輪帯状部を形成することでＤＶＤの再生特性
を犠牲にすることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制で
きる対物レンズを提供することを目的とする。
み、特定の輪帯状部を形成することでＤＶＤの再生特性
を犠牲にすることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制で
きる対物レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の対物レンズは、
光軸に回転対称の屈折表面を有する第１開口数の集光用
対物レンズであって、前記屈折表面の一部が前記光軸を
中心とした輪帯状凹部（又は凸部）として前記光軸に沿
って変移し、前記輪帯状凹部（又は凸部）は、下記式
光軸に回転対称の屈折表面を有する第１開口数の集光用
対物レンズであって、前記屈折表面の一部が前記光軸を
中心とした輪帯状凹部（又は凸部）として前記光軸に沿
って変移し、前記輪帯状凹部（又は凸部）は、下記式
【０００９】
【数３】
【００１０】（式中、ｒが前記光軸からの半径、Ａ63が
５次球面収差係数、Ａ42が３次球面収差係数、Ａ21がデ
フォーカス収差係数、Ｃが波面オフセット、ΔｌがΔh/
(n-1)、Δhが前記輪帯状凹部（又は凸部）の深さ（又は
高さ）、ｎが対物レンズ材料の屈折率、ｒ1がNAin／N
A0、ｒ2がNAout／NA0、NA0が前記第１開口数より小なる
有効開口数に対応する第２開口数領域の直径、NAoutが
前記輪帯状凹部（又は凸部）の外径開口数に対応する領
域の直径、NAinが前記輪帯状凹部（又は凸部）の内径開
口数に対応する領域の直径を表わす）を満たすＲＭＳ収
差Ｖが、ＶdV/d(A 21)=０、dV/d(Δｌ)=０、dV/dC=０の
とき、極小値近傍の値となるｒ1及びｒ2を有することを
特徴とする。
５次球面収差係数、Ａ42が３次球面収差係数、Ａ21がデ
フォーカス収差係数、Ｃが波面オフセット、ΔｌがΔh/
(n-1)、Δhが前記輪帯状凹部（又は凸部）の深さ（又は
高さ）、ｎが対物レンズ材料の屈折率、ｒ1がNAin／N
A0、ｒ2がNAout／NA0、NA0が前記第１開口数より小なる
有効開口数に対応する第２開口数領域の直径、NAoutが
前記輪帯状凹部（又は凸部）の外径開口数に対応する領
域の直径、NAinが前記輪帯状凹部（又は凸部）の内径開
口数に対応する領域の直径を表わす）を満たすＲＭＳ収
差Ｖが、ＶdV/d(A 21)=０、dV/d(Δｌ)=０、dV/dC=０の
とき、極小値近傍の値となるｒ1及びｒ2を有することを
特徴とする。
【００１１】本発明の対物レンズにおいては、前記ｒ1
は０.２７〜０.５５でかつ前記ｒ2は０.８５〜０.９６
であることを特徴とする。本発明の対物レンズにおいて
は、前記ｒ1及びｒ2に基づいて、Δｌを下記式
は０.２７〜０.５５でかつ前記ｒ2は０.８５〜０.９６
であることを特徴とする。本発明の対物レンズにおいて
は、前記ｒ1及びｒ2に基づいて、Δｌを下記式
【００１２】
【数４】
【００１３】から求め、得られたΔｌをΔｌbestとし、
前記Δｌbestに基づいて、絶対値｜Ｎ 1λDVD−（Ｎ2λ
CD＋Δｌbest）｜（式中、λDVDが第１波長、λCDは前
記第１波長より長い波長を表わす）が微小になるように
整数Ｎ1，Ｎ2を求め、得られた前記整数Ｎ1，Ｎ2に基づ
いて、
前記Δｌbestに基づいて、絶対値｜Ｎ 1λDVD−（Ｎ2λ
CD＋Δｌbest）｜（式中、λDVDが第１波長、λCDは前
記第１波長より長い波長を表わす）が微小になるように
整数Ｎ1，Ｎ2を求め、得られた前記整数Ｎ1，Ｎ2に基づ
いて、
【００１４】
【外２】
【００１５】（式中、何れのｎも対物レンズ材料の屈折
率を表わす）の間の値に設定したΔｈを有することを特
徴とする。本発明の対物レンズにおいては、前記絶対値
｜Ｎ1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δｌbes t）｜が０．１５λDVD
以下であることを特徴とする。本発明によれば、基本的
レンズ形状はＤＶＤ用の対物レンズであるが、輪帯状の
凹部（又は凸部）を形成することで、ＤＶＤの再生特性
を犠牲にすることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制で
きる対物レンズが得られる。さらに、この対物レンズ
は、コスト、ピックアップサイズ、製造難易度の全ての
点で有利である。
率を表わす）の間の値に設定したΔｈを有することを特
徴とする。本発明の対物レンズにおいては、前記絶対値
｜Ｎ1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δｌbes t）｜が０．１５λDVD
以下であることを特徴とする。本発明によれば、基本的
レンズ形状はＤＶＤ用の対物レンズであるが、輪帯状の
凹部（又は凸部）を形成することで、ＤＶＤの再生特性
を犠牲にすることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制で
きる対物レンズが得られる。さらに、この対物レンズ
は、コスト、ピックアップサイズ、製造難易度の全ての
点で有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に本発明の対物レンズを示
す。図１（ａ）の実施例の対物レンズ１は、光軸に回転
対称のＤＶＤ用の屈折表面２を有し、屈折表面に光軸を
中心とした輪帯状凹部３を有する集光用凸レンズとし
て、輪帯状凹部の底部４が屈折表面から平行移動した表
面、例えば、屈折表面２と同一の曲率半径を有する屈折
表面、を有する。図１（ｂ）の実施例の対物レンズ１
は、光軸に回転対称の屈折表面２を有し、屈折表面に光
軸を中心とした輪帯状凸部３を有する集光用凸レンズと
して、輪帯状凸部の上面部４が屈折表面から平行移動し
た表面を有する。また、屈折表面２がＤＶＤ用の対物レ
ンズ用として非球面に設計される場合、底部（又は上面
部）４は平行移動した同様の非球面表面である。輪帯状
凹部（又は凸部）３は深さ（又は高さ）Δｈを有してい
る。実施例は２波長タイプの互換再生を考えており、Ｄ
ＶＤ再生時は波長λDVD＝６５０ｎｍ、ＣＤ再生時は波
長λCD＝７８０ｎｍのレーザ光が用いられる。輪帯状凹
部（又は凸部）３はエッチングなどで一様に形成でき、
また、ガラスレンズ体表面に２Ｐなど薄膜転写などで凸
部や凹部周囲を一様に形成できる。
す。図１（ａ）の実施例の対物レンズ１は、光軸に回転
対称のＤＶＤ用の屈折表面２を有し、屈折表面に光軸を
中心とした輪帯状凹部３を有する集光用凸レンズとし
て、輪帯状凹部の底部４が屈折表面から平行移動した表
面、例えば、屈折表面２と同一の曲率半径を有する屈折
表面、を有する。図１（ｂ）の実施例の対物レンズ１
は、光軸に回転対称の屈折表面２を有し、屈折表面に光
軸を中心とした輪帯状凸部３を有する集光用凸レンズと
して、輪帯状凸部の上面部４が屈折表面から平行移動し
た表面を有する。また、屈折表面２がＤＶＤ用の対物レ
ンズ用として非球面に設計される場合、底部（又は上面
部）４は平行移動した同様の非球面表面である。輪帯状
凹部（又は凸部）３は深さ（又は高さ）Δｈを有してい
る。実施例は２波長タイプの互換再生を考えており、Ｄ
ＶＤ再生時は波長λDVD＝６５０ｎｍ、ＣＤ再生時は波
長λCD＝７８０ｎｍのレーザ光が用いられる。輪帯状凹
部（又は凸部）３はエッチングなどで一様に形成でき、
また、ガラスレンズ体表面に２Ｐなど薄膜転写などで凸
部や凹部周囲を一様に形成できる。
【００１７】図２のように、実施例の対物レンズ１は、
ＤＶＤ用波長λDVD＝６５０ｎｍで全体として開口数NA
DVD＝０．６に対応する領域の直径の屈折表面２を有し
ている。図では、各領域の直径を開口数として示してあ
る。すなわち、NA0はＣＤの再生特性に影響を与える有
効開口数に対応する領域の直径、NAoutは輪帯状凹部
（又は凸部）の外径開口数に対応する領域の直径、NAin
は輪帯状凹部（又は凸部）の内径開口数に対応する領域
の直径である。従って、輪帯状凹部（又は凸部）におけ
る、光軸からの内径段部までの内半径ｒ1及び外径段部
までの外半径ｒ2は、それぞれNAin／NA0及びNAout／NA0
の割合で表わされる。
ＤＶＤ用波長λDVD＝６５０ｎｍで全体として開口数NA
DVD＝０．６に対応する領域の直径の屈折表面２を有し
ている。図では、各領域の直径を開口数として示してあ
る。すなわち、NA0はＣＤの再生特性に影響を与える有
効開口数に対応する領域の直径、NAoutは輪帯状凹部
（又は凸部）の外径開口数に対応する領域の直径、NAin
は輪帯状凹部（又は凸部）の内径開口数に対応する領域
の直径である。従って、輪帯状凹部（又は凸部）におけ
る、光軸からの内径段部までの内半径ｒ1及び外径段部
までの外半径ｒ2は、それぞれNAin／NA0及びNAout／NA0
の割合で表わされる。
【００１８】一般にＤＶＤ用対物レンズでＣＤを再生す
る場合、対物レンズの外側を通る光線は大きくデフォー
カスしているため再生特性に与える影響は小さい。従っ
て、ＣＤ再生特性に影響を与える領域（NA≦NA0＝０.４
５とする）のＲＭＳ収差量が小さくなるように、輪帯凹
凸の内径NAin、外径NAout及び深さ（又は高さ）Δｈを
解析的に求めた。但し、以下では簡単化のため、深さ
（又は高さ）Δｈによって生じる光路長差Δｌ(Δｌ＝
Δh/(n-1)、但し、ｎは対物レンズ材料の屈折率）をパ
ラメータとして解析を行っている。
る場合、対物レンズの外側を通る光線は大きくデフォー
カスしているため再生特性に与える影響は小さい。従っ
て、ＣＤ再生特性に影響を与える領域（NA≦NA0＝０.４
５とする）のＲＭＳ収差量が小さくなるように、輪帯凹
凸の内径NAin、外径NAout及び深さ（又は高さ）Δｈを
解析的に求めた。但し、以下では簡単化のため、深さ
（又は高さ）Δｈによって生じる光路長差Δｌ(Δｌ＝
Δh/(n-1)、但し、ｎは対物レンズ材料の屈折率）をパ
ラメータとして解析を行っている。
【００１９】一般に球面収差が存在する場合の最良像点
での収差W(r)はツェルニケ収差多項式を用いて次式で計
算できる。
での収差W(r)はツェルニケ収差多項式を用いて次式で計
算できる。
【００２０】
【数５】
【００２１】但し、ｒは光軸からのレンズ半径、Ａ63，
Ａ42及びＡ21はそれぞれ５次球面収差係数、３次球面収
差係数及びデフォーカス収差係数を表す。ここで、凹部
又は凸部状輪帯の内半径をｒ1（＝NAin／NA0）、外半径
をｒ2（＝NAout／NA0）とし、凹部又は凸部による光路
長差をΔｌ（λ）すると、その時のＲＭＳ収差Ｖは次式
で求められる。
Ａ42及びＡ21はそれぞれ５次球面収差係数、３次球面収
差係数及びデフォーカス収差係数を表す。ここで、凹部
又は凸部状輪帯の内半径をｒ1（＝NAin／NA0）、外半径
をｒ2（＝NAout／NA0）とし、凹部又は凸部による光路
長差をΔｌ（λ）すると、その時のＲＭＳ収差Ｖは次式
で求められる。
【００２２】
【数６】
【００２３】但し、Ｃは波面オフセットである。つまり
パラメータが５個（r1，r2，A21，Δl，C）の最小値を
検索をしなければならない。しかし、dV/d(A21)=０、dV
/d(Δｌ)=０、ｄＶ／ｄＣ＝０という条件を付加するこ
とにより、V(r1，r2，A21，Δl，C)はｒ1とｒ2の２変数
となり２次元での最適化が可能になる。そこで、ＤＶＤ
用対物レンズでＣＤを（λCD＝７８０ｎｍで）再生した
場合の収差量（ｒｍｓ）の変化を計算する。
パラメータが５個（r1，r2，A21，Δl，C）の最小値を
検索をしなければならない。しかし、dV/d(A21)=０、dV
/d(Δｌ)=０、ｄＶ／ｄＣ＝０という条件を付加するこ
とにより、V(r1，r2，A21，Δl，C)はｒ1とｒ2の２変数
となり２次元での最適化が可能になる。そこで、ＤＶＤ
用対物レンズでＣＤを（λCD＝７８０ｎｍで）再生した
場合の収差量（ｒｍｓ）の変化を計算する。
【００２４】計算されたｒ1（＝NAin／NA0），ｒ2（＝N
Aout／NA0）に対するＲＭＳ収差Ｖを密度表示すると、
図３のように示すことができる。なお、図中の等深線に
おける深さがＲＭＳ収差（図中紙面法線方向）を示して
いる。図３に示すように、内半径ｒ1（＝NAin／NA0）は
０.２７〜０.５５、最良で０.４３であり、外半径ｒ
2（＝NAout／NA0）は好ましくは０.８５〜０.９６、最
良で０.９１であることがわかる。但し、NA0はＣＤ再生
特性に影響を与える有効開口数である。
Aout／NA0）に対するＲＭＳ収差Ｖを密度表示すると、
図３のように示すことができる。なお、図中の等深線に
おける深さがＲＭＳ収差（図中紙面法線方向）を示して
いる。図３に示すように、内半径ｒ1（＝NAin／NA0）は
０.２７〜０.５５、最良で０.４３であり、外半径ｒ
2（＝NAout／NA0）は好ましくは０.８５〜０.９６、最
良で０.９１であることがわかる。但し、NA0はＣＤ再生
特性に影響を与える有効開口数である。
【００２５】この最適な輪帯の内径ｒ1（＝NAin／NA0）
＝０.４３と外径ｒ2（＝NAout／NA0）＝０.９１を用い
た場合におけるΔｌに対するＲＭＳ収差を計算した。凹
部又は凸部状輪帯の内径をｒ1（＝NAin／NA0）、外径を
ｒ2（＝NAout／NA0）とした場合、ＲＭＳ収差を最も小
さくする凹部による光路長差Δｌ（λ）は次式から求め
られる。
＝０.４３と外径ｒ2（＝NAout／NA0）＝０.９１を用い
た場合におけるΔｌに対するＲＭＳ収差を計算した。凹
部又は凸部状輪帯の内径をｒ1（＝NAin／NA0）、外径を
ｒ2（＝NAout／NA0）とした場合、ＲＭＳ収差を最も小
さくする凹部による光路長差Δｌ（λ）は次式から求め
られる。
【００２６】
【数７】
【００２７】上式にｒ1＝０.４３，ｒ2＝０.９１を代入
すると、ＲＭＳ収差を最も小さくする凹部による光路長
差Δｌbestは、次のように書ける。
すると、ＲＭＳ収差を最も小さくする凹部による光路長
差Δｌbestは、次のように書ける。
【００２８】
【数８】Δｌbest＝0.8216Ａ42＋0.01697Ａ63 但しＡ42及びＡ63はそれぞれ３次球面収差係数及び５次
球面収差係数を表す。図４に示すようにΔｌbest＝約
０.２６λ（＝０.２０μｍ）にすることで、輪帯がない
場合（Δｌ＝０.０の時）の収差量０.１４２λ（ｒｍ
ｓ）を０.０６８λ（ｒｍｓ）まで小さくすることがで
きる。なお、このときλ＝λCD＝７８０ｎｍ。
球面収差係数を表す。図４に示すようにΔｌbest＝約
０.２６λ（＝０.２０μｍ）にすることで、輪帯がない
場合（Δｌ＝０.０の時）の収差量０.１４２λ（ｒｍ
ｓ）を０.０６８λ（ｒｍｓ）まで小さくすることがで
きる。なお、このときλ＝λCD＝７８０ｎｍ。
【００２９】光の性質から、輪帯の高さはΔｌbest＋ｎ
λであっても構わない（但しｎは整数）。これを利用す
るとＤＶＤの再生特性をほとんど劣化させずにＣＤの再
生特性を改善することができる。ＤＶＤとＣＤのStrehl
比の比較を行って両ディスクにおいて良好な場合を求め
る。輪帯で発生させる光路長差を変化させると、図５の
ようにＤＶＤとＣＤのStrehl比のピークがほぼ一致する
点が幾つかあることがわかる。Strehl比とは、光学系に
よって形成されるスポットの品位を評価する指標で、光
学系が無収差の場合に値が１で最も大きく、収差の増加
に伴いその値は小さくなる。基本的にＤＶＤ用として設
計されているので、ＤＶＤの曲線はそのあるピークを始
点に輪帯があってもλDVD＝６５０ｎｍ毎にピークが現
れるが、ＣＤの曲線はそれからずれて、λCD＝７８０ｎ
ｍ毎に低いピークが現れる。
λであっても構わない（但しｎは整数）。これを利用す
るとＤＶＤの再生特性をほとんど劣化させずにＣＤの再
生特性を改善することができる。ＤＶＤとＣＤのStrehl
比の比較を行って両ディスクにおいて良好な場合を求め
る。輪帯で発生させる光路長差を変化させると、図５の
ようにＤＶＤとＣＤのStrehl比のピークがほぼ一致する
点が幾つかあることがわかる。Strehl比とは、光学系に
よって形成されるスポットの品位を評価する指標で、光
学系が無収差の場合に値が１で最も大きく、収差の増加
に伴いその値は小さくなる。基本的にＤＶＤ用として設
計されているので、ＤＶＤの曲線はそのあるピークを始
点に輪帯があってもλDVD＝６５０ｎｍ毎にピークが現
れるが、ＣＤの曲線はそれからずれて、λCD＝７８０ｎ
ｍ毎に低いピークが現れる。
【００３０】良好な再生特性を得るためには、Strehl比
を０.８以上にする必要がある。図５からわかるよう
に、例えば光路長差が−０.６２μｍの時両ピークが近
接するので、この値での各ディスクでの収差量をStrehl
比から計算したところ、下記表１のようにＤＶＤで収差
が十分におさえられており、かつＣＤでもMarechal限界
（０．０７λ)以下におさえられていることがわかっ
た。
を０.８以上にする必要がある。図５からわかるよう
に、例えば光路長差が−０.６２μｍの時両ピークが近
接するので、この値での各ディスクでの収差量をStrehl
比から計算したところ、下記表１のようにＤＶＤで収差
が十分におさえられており、かつＣＤでもMarechal限界
（０．０７λ)以下におさえられていることがわかっ
た。
【００３１】
【表１】
【００３２】図５からわかるように、ＤＶＤとＣＤの両
方で良好なStrehl比が得られる輪帯部分の光路長差Δｌ
を解析的に求めるには、Strehl比を０.８以上にする必
要があるので、図５のＤＶＤの曲線における各ピークの
Strehl比０.８以上が得られる半幅値、即ち０．１５λ
DVDと、得られているΔｌbestとを用い、次式
方で良好なStrehl比が得られる輪帯部分の光路長差Δｌ
を解析的に求めるには、Strehl比を０.８以上にする必
要があるので、図５のＤＶＤの曲線における各ピークの
Strehl比０.８以上が得られる半幅値、即ち０．１５λ
DVDと、得られているΔｌbestとを用い、次式
【００３３】
【数９】 ｜Ｎ1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δｌbest）｜＜０．１５λDVD （ただし、λDVD＝６５０ｎｍ，λCD＝７８０ｎｍ）と
なるように、好ましくは上記不等式の左辺の絶対値｜Ｎ
1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δｌbest）｜が微小すなわち略零
になるように、整数Ｎ1とＮ2を求めて、得られた整数Ｎ
1とＮ2に基づいて、次式
なるように、好ましくは上記不等式の左辺の絶対値｜Ｎ
1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δｌbest）｜が微小すなわち略零
になるように、整数Ｎ1とＮ2を求めて、得られた整数Ｎ
1とＮ2に基づいて、次式
【００３４】
【数１０】
【００３５】（ただし、ΔｌbestはＣＤでの収差を最小
にする値）から、Δｌの平均を求めて、ＤＶＤとＣＤの
両方で妥協できるΔｌをとればよい。ただし、条件によ
っては平均を取る際に重みづけをしてもよい。すなわ
ち、整数Ｎ1とＮ2に基づいて、輪帯状凹部（又は凸部）
の深さ（又は高さ）Δｈは、
にする値）から、Δｌの平均を求めて、ＤＶＤとＣＤの
両方で妥協できるΔｌをとればよい。ただし、条件によ
っては平均を取る際に重みづけをしてもよい。すなわ
ち、整数Ｎ1とＮ2に基づいて、輪帯状凹部（又は凸部）
の深さ（又は高さ）Δｈは、
【００３６】
【外３】
【００３７】の間にあれば、基本的レンズ形状の屈折表
面がＤＶＤ用対物レンズであり、輪帯状の凹部（又は凸
部）部分を形成することでＤＶＤの再生特性を犠牲にす
ることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制できる対物レ
ンズを得ることができる。
面がＤＶＤ用対物レンズであり、輪帯状の凹部（又は凸
部）部分を形成することでＤＶＤの再生特性を犠牲にす
ることなく、ＣＤ再生時の球面収差を抑制できる対物レ
ンズを得ることができる。
【図１】 本発明による実施例の対物レンズの概略断面
図である。
図である。
【図２】 本発明による実施例の対物レンズの概略正面
図である。
図である。
【図３】 本発明による実施例の対物レンズの輪帯凹又
は凸部縁部の内半径ｒ1（＝NAin／NA0）及び外半径ｒ2
（＝NAout／NA0）に対する収差量の分布を示すグラフで
ある。
は凸部縁部の内半径ｒ1（＝NAin／NA0）及び外半径ｒ2
（＝NAout／NA0）に対する収差量の分布を示すグラフで
ある。
【図４】 本発明による実施例の対物レンズの輪帯凹又
は凸部の光路差Δｌに対するＲＭＳ収差をを示すグラフ
である。
は凸部の光路差Δｌに対するＲＭＳ収差をを示すグラフ
である。
【図５】 本発明による実施例の対物レンズの輪帯凹又
は凸部の光路差Δｌに対するStrehl比を示すグラフであ
る。
は凸部の光路差Δｌに対するStrehl比を示すグラフであ
る。
１ 対物レンズ ２ 屈折表面 ３ 輪帯凹又は凸部 ４ 輪帯凹部底面又は凸部上面
Claims (4)
- 【請求項１】 光軸に回転対称の屈折表面を有する第１
開口数の集光用対物レンズであって、前記屈折表面の一
部が前記光軸を中心とした輪帯状凹部（又は凸部）とし
て前記光軸に沿って変移し、前記輪帯状凹部（又は凸
部）は、下記式 【数１】 （式中、ｒが前記光軸からの半径、Ａ63が５次球面収差
係数、Ａ42が３次球面収差係数、Ａ21がデフォーカス収
差係数、Ｃが波面オフセット、ΔｌがΔh/(n-1)、Δhが
前記輪帯状凹部（又は凸部）の深さ（又は高さ）、ｎが
対物レンズ材料の屈折率、ｒ1がNAin／NA0、ｒ2がNAout
／NA0、NA0が前記第１開口数より小なる有効開口数に対
応する第２開口数領域の直径、NAoutが前記輪帯状凹部
（又は凸部）の外径開口数に対応する領域の直径、NAin
が前記輪帯状凹部（又は凸部）の内径開口数に対応する
領域の直径を表わす）を満たすＲＭＳ収差Ｖが、ＶdV/d
(A 21)=０、dV/d(Δｌ)=０、dV/dC=０のとき、極小値近
傍の値となるｒ1及びｒ2を有することを特徴とする対物
レンズ。 - 【請求項２】 前記ｒ1は０.２７〜０.５５でかつ前記
ｒ2は０.８５〜０.９６であることを特徴とする請求項
１記載の対物レンズ。 - 【請求項３】 前記ｒ1及びｒ2に基づいて、Δｌを下記
式 【数２】 から求め、得られたΔｌをΔｌbestとし、前記Δｌbest
に基づいて、絶対値｜Ｎ 1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δ
ｌbest）｜（式中、λDVDが第１波長、λCDは前記第１
波長より長い波長を表わす）が微小になるように整数Ｎ
1，Ｎ2を求め、得られた前記整数Ｎ1，Ｎ2に基づいて、 【外１】 （式中、何れのｎも対物レンズ材料の屈折率を表わす）
の間の値に設定したΔｈを有することを特徴とする請求
項１又は２記載の対物レンズ。 - 【請求項４】 前記絶対値｜Ｎ1λDVD−（Ｎ2λCD＋Δ
ｌbest）｜が０．１５λDVD以下であることを特徴とす
る請求項３記載の対物レンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9157233A JPH112759A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 対物レンズ |
| US09/096,536 US6124988A (en) | 1997-06-13 | 1998-06-12 | Objective lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9157233A JPH112759A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 対物レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112759A true JPH112759A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15645156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9157233A Pending JPH112759A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 対物レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6124988A (ja) |
| JP (1) | JPH112759A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001043127A1 (fr) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Konica Corporation | Objectif et capteur optique |
| JP2004519813A (ja) * | 2001-04-05 | 2004-07-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光走査装置 |
| US6829209B1 (en) | 1999-06-23 | 2004-12-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 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 |
| US6859428B2 (en) | 1999-03-15 | 2005-02-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Converging element, optical head, and apparatus and method of optically recording and reproducing information |
| EP1102251A3 (en) * | 1999-11-18 | 2006-10-04 | Konica Minolta Opto, Inc. | Optical pickup apparatus, optical elements, and objective lens |
| JP2008293629A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-12-04 | Ricoh Co Ltd | 光ピックアップおよび光情報処理装置 |
| US7508745B2 (en) | 2001-10-11 | 2009-03-24 | Konica Corporation | Optical element having a refractive function and an optical path difference providing function |
| KR101044419B1 (ko) | 2003-07-10 | 2011-06-27 | 히다치 막셀 가부시키가이샤 | 렌즈 및 그것을 사용한 광학계, 광헤드 및 광디스크장치 |
Families Citing this family (8)
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| US6449235B1 (en) * | 1998-04-04 | 2002-09-10 | Lg Electronics, Inc. | Optical pick-up apparatus and optical recording/reproducing apparatus using the same |
| JP2000206405A (ja) * | 1999-01-14 | 2000-07-28 | Pioneer Electronic Corp | 非球面対物レンズ及びその製造方法 |
| JP2000231057A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-08-22 | Konica Corp | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| US6411587B1 (en) * | 1999-10-08 | 2002-06-25 | Konica Corporation | Optical pickup optical system, optical pickup apparatus, coupling optical system, coupling optical system lens and recording/reproduction apparatus |
| TW556178B (en) * | 2000-10-26 | 2003-10-01 | Konishiroku Photo Ind | Optical pickup apparatus and objective lens |
| EP1570470A2 (en) * | 2002-12-04 | 2005-09-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Objective lens and scanning device using such an objective lens |
| US7440382B2 (en) * | 2002-12-26 | 2008-10-21 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Objective optical element with multiple diffractive surfaces and optical pickup device |
| US7379398B2 (en) * | 2003-12-08 | 2008-05-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical disc apparatus, an optical disc method, and a semiconductor integrated circuit capable of adjusting a focus position of a light beam and a spherical aberration |
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| KR100234249B1 (ko) * | 1995-06-07 | 1999-12-15 | 윤종용 | 광픽업용 2위치 결상 대물렌즈 |
| JP4006032B2 (ja) * | 1995-12-28 | 2007-11-14 | 株式会社日立製作所 | 対物レンズおよび光ヘッド |
| JP2806422B2 (ja) * | 1996-01-19 | 1998-09-30 | 日本電気株式会社 | 光ディスク用集光レンズ |
| US5777803A (en) * | 1996-02-23 | 1998-07-07 | Industrial Technology Research Institute | Objective lens for optical pick-up head of optical disk drive |
-
1997
- 1997-06-13 JP JP9157233A patent/JPH112759A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-12 US US09/096,536 patent/US6124988A/en not_active Expired - Fee Related
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| US6920102B2 (en) | 1999-03-15 | 2005-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Converging element, optical head, and apparatus and method of optically recording and reproducing information |
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| JP4666563B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2011-04-06 | 中興マーク株式会社 | 光走査装置 |
| US7508745B2 (en) | 2001-10-11 | 2009-03-24 | Konica Corporation | Optical element having a refractive function and an optical path difference providing function |
| US7969854B2 (en) | 2001-10-11 | 2011-06-28 | Konica Corporation | Optical pickup device and objective lens used in the same |
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| JP2008293629A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-12-04 | Ricoh Co Ltd | 光ピックアップおよび光情報処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6124988A (en) | 2000-09-26 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040105 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040114 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040210 |