JPH0462563B2 - - Google Patents
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- JPH0462563B2 JPH0462563B2 JP60018930A JP1893085A JPH0462563B2 JP H0462563 B2 JPH0462563 B2 JP H0462563B2 JP 60018930 A JP60018930 A JP 60018930A JP 1893085 A JP1893085 A JP 1893085A JP H0462563 B2 JPH0462563 B2 JP H0462563B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light source
- source side
- objective lens
- optical
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Lenses (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は特に光源光を直接光デイスク等の光
情報記録媒体の情報記録面に集光するのに適した
2枚のレンズ構成から成る記録再生用対物レンズ
に関する。
〔従来の技術〕
光デイスク等の情報記録媒体への記録再生装置
に用いられる光学系で、近年最も一般的なもの
は、第8図に示すように、光源4を出た光をコリ
メータレンズ3で平行光にし、対物レンズ2によ
つて情報記録面1に集光させるものである。この
光学系では、光デイスク等の面振れに対しては対
物レンズ2を光軸方向に動かすことによつてフオ
ーカシングを行つている。
この方式は、対物レンズ2を動かしても光学系
の性能が不変であるという長所を持つている反
面、対物レンズ2とコリメータレンズ3と2つの
レンズを必要とするため光学系が高価になるとい
う問題がある。
このことから光学系のコストダウンのため、第
9図、第10図に示すようにコリメータレンズを
用いず、光源4からの光を対物レンズ2で直接に
情報記録面1に集光する方式が精力的に研究され
つつある。
第9図に示すものは、フオーカシングは対物レ
ンズ2のみの移動で行うが、移動によつて対物レ
ンズ2の開口後、性能が変化するため、あまり結
像倍率を大きくすることが出来ず、基準結像倍率
は−1/40〜−1/8程度であつた。
近年コンパクト・デイスク再生用光学系におい
ては、
(1) 光学系のコンパクト化が要求されること。
(2) コンパクト・デイスクの品質向上によつて、
フオーカシングの可能範囲が狭くても実用上問
題がなくなつてきた。
などの理由によつて上記光学系を見直した結果、
第9図に示す光学系を基準結像倍率−1/4程度
で使用することが可能であることが明らかになつ
てきた。
一方、第10図に示すものは、光源4と対物レ
ンズ2を含む光学系全体のユニツト5を動かして
フオーカシングを行うものであり、フオーカシン
グのための開口数の変化や性能劣化がないが、ユ
ニツト5をできるだけ軽量にするために、必要な
作動距離を確保しつつ光源4と情報記録面1との
距離を小さくすることが重要となる。このため結
像倍率は−1/6〜−1/2と、第9図に示す光
学系と比較して大きくとる必要がある。
第9図ないし第10図の光学系の対物レンズと
して使用するのに最適なレンズとしては特開昭59
−86018号公報に記載のものがある。しかし上記
の公知例は4枚構成と高価なものであつた。
また近年レンズの屈折面を非球面化すること
で、球面レンズに固有の球面収差を補正すること
でレンズの構成枚数を減らし、コストダウンを達
成しようとする試みがなされている。
これらのうち2枚構成のものとしては、特開昭
55−45084号公報、特開昭58−219511号公報、特
開昭59−7917号公報、特開昭59−9619号公報、特
開昭59−48724号公報、特開昭59−49512号公報、
特開昭59−49513号公報に記載のものがある。し
かし、これらのレンズは第8図の光学系の対物レ
ンズとして使用するものに考案されたレンズであ
る。
よつて光源と情報記録面との距離が小さい場合
に用いることは困難であり、第9図ないし第10
図の光学系に使用することが可能な性能のよい対
物レンズを開発することが要請されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は、光源と情報記録面との距離が短い
場合に最適に用いられる2枚構成と従来より少な
い構成枚数で、また最小限の非球面を使用した光
デイスク用対物レンズを提供しようとするもので
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、対物レンズの構成を、光源側より
順に、光源側に凸面を向け、正の屈折力を有する
第1レンズと、光源側に凸面を向け正の屈折力を
有する第2レンズより構成され、第2レンズの光
源側とは反対側の面は非球面であつて、下記の条
件
(1) −0.4<f/r2<0.06
(2) 0.32<r3/n2f<0.5
(3) 1.7f<f1<2.5f
但し、f:全系の合成焦点距離
f1:第1レンズの焦点距離
f2:第1レンズの光源側とは反対側の面
の曲率半径
r3:第2レンズの光源側の面の曲率半径
n2:第2レンズの屈折率
を満足することを特徴とする光情報記録媒体の記
録再生用対物レンズを提供するものである。
〔作用〕
この発明の対物レンズにおいては、2枚の単レ
ンズだけで開口数の大きい発散光を収れん光に変
える必要がある。
第1レンズは発散光を収れん光に変換する作用
を持つ球面レンズであるが、このとき発生する負
の球面収差を出来るだけ小さくしなければならな
い。
条件(1)は、このための条件で、上限を超えて第
1レンズの光源と反対側の面が凹できつくなる
と、必要な屈折力を保つため第1レンズの光源側
の面が凸にきつくなる。
このため軸上物点に対する最外側光線の入射角
が第1レンズの各面において大きくなり負の高次
収差が大きく発生する。逆に第1レンズの光源側
と反対側の面が凸できつくなると、この面での屈
折角が大となり、同様に負の高次収差が大きく発
生する。これを第2レンズの光源とは反対側の非
球面で補正するには、非球面の変形量が著しく大
きくなり、非球面を精度良く加工・製造すること
が困難となる。
また、第1レンズの屈折力を弱めれば、条件(1)
の範囲をはずれていても発生する負の球面収差は
小さくなるが、第2レンズの屈折力の負担が大き
くなり、第2レンズの光源側の面だけを非球面化
するだけでは正弦条件の補正ができない。条件(2)
は非球面である第2レンズの光源側の面の頂点曲
率半径r3に関するものである。
この発明では、非球面が1面しか使用できない
ため、正弦条件を良好に保つには、第2レンズを
できるだけコマ収差の発生の少ない形状とする必
要がある。上限を超えて大となると正弦条件がオ
ーバーとなり下限を超えるとアンダーになる。
さらにこの発明においては第1レンズの焦点距
離f1が下記の範囲内であることを必要とする。
1.7f<f1<2.5f (3)
上限を超えて第1レンズの焦点距離が長くなる
と、第2レンズの光源側の面を非球面化するだけ
では正弦条件が補正できない。
下限を超えて第1レンズの焦点距離が短くなる
と第2レンズの光源側とは反対側の面における光
線高が小さくなるので、非球面の変形量が大きく
なり、また正弦条件が開口の大きいところでアン
ダーとなる。これを無理に補正すると、中間輪帯
で球面収差がアンダーとなつてしまう。
〔実施例〕
以下この発明の対物レンズの実施例を示す。
表中の記号は、
ri:光源側から第i番目のレンズ面の頂点曲率
半径
di:光源側から第i番目のレンズ面間隔
ni:光源側から第i番目のレンズ材料の屈折率
νi:光源側から第i番目のレンズ材料のd線に
対するアツベ数
また、非球面形状は面の頂点を原点とし、光軸
方向をX軸とした直交座標系において、頂点曲率
をC、円錐定数をK、非球面係数をAi、Piを非
球面のべき数(Pi>2.0)とするとき
φ=√2+2、(C=1/r)
で表わされる。
なお、表中にはカバーガラスGの値も示してあ
る。
[Industrial Field of Application] The present invention particularly relates to a recording/reproducing objective lens having a two-lens configuration suitable for focusing light from a light source directly onto the information recording surface of an optical information recording medium such as an optical disk. [Prior Art] The most common optical system used in recording and reproducing devices for information recording media such as optical disks in recent years is as shown in FIG. The parallel light is made into parallel light, and the light is focused onto the information recording surface 1 by the objective lens 2. In this optical system, focusing is performed by moving the objective lens 2 in the optical axis direction in response to surface wobbling of an optical disk or the like. This method has the advantage that the performance of the optical system remains unchanged even if the objective lens 2 is moved, but on the other hand, the optical system becomes expensive because it requires two lenses: the objective lens 2 and the collimator lens 3. There's a problem. Therefore, in order to reduce the cost of the optical system, a method has been developed in which the light from the light source 4 is focused directly onto the information recording surface 1 using the objective lens 2 without using a collimator lens, as shown in FIGS. 9 and 10. It is being actively researched. In the case shown in Fig. 9, focusing is performed by moving only the objective lens 2, but the movement changes the performance after the objective lens 2 opens, so the imaging magnification cannot be increased too much, and the reference The imaging magnification was about -1/40 to -1/8. In recent years, optical systems for compact disc playback have required (1) a more compact optical system; (2) By improving the quality of compact disks,
Even if the possible range of focusing is narrow, it is no longer a practical problem. As a result of reviewing the above optical system for the following reasons,
It has become clear that the optical system shown in FIG. 9 can be used at a standard imaging magnification of about -1/4. On the other hand, in the system shown in Fig. 10, focusing is performed by moving the unit 5 of the entire optical system including the light source 4 and the objective lens 2, and there is no change in the numerical aperture or performance deterioration due to focusing, but the unit is In order to make the light source 5 as light as possible, it is important to reduce the distance between the light source 4 and the information recording surface 1 while ensuring the necessary working distance. Therefore, the imaging magnification must be set to -1/6 to -1/2, which is larger than that of the optical system shown in FIG. The lens best suited for use as an objective lens in the optical system shown in Figures 9 and 10 was published in Japanese Patent Publication No.
-There is one described in Publication No. 86018. However, the above-mentioned known example had a four-layer configuration and was expensive. In addition, in recent years, attempts have been made to reduce the number of lens components and reduce costs by correcting the spherical aberration inherent in spherical lenses by making the refractive surfaces of lenses aspheric. Among these, the one with two sheets is JP-A-Sho.
55-45084, JP 58-219511, JP 59-7917, JP 59-9619, JP 59-48724, JP 59-49512 ,
There is one described in JP-A-59-49513. However, these lenses were designed to be used as objective lenses in the optical system shown in FIG. Therefore, it is difficult to use when the distance between the light source and the information recording surface is small, and as shown in FIGS.
There is a need to develop an objective lens with good performance that can be used in the optical system shown in the figure. [Problems to be solved by the invention] This invention uses a two-element structure that is optimally used when the distance between the light source and the information recording surface is short, a smaller number of elements than the conventional one, and a minimum number of aspherical surfaces. The present invention aims to provide an objective lens for optical disks. [Means for Solving the Problems] The present invention has an objective lens configured such that the convex surface faces the light source side in order from the light source side, and the first lens has a positive refractive power, and the objective lens has a convex surface facing the light source side. The surface of the second lens opposite to the light source side is an aspherical surface, and the following condition (1) −0.4<f/r 2 <0.06 (2) 0.32 <r 3 /n 2 f<0.5 (3) 1.7f<f 1 <2.5f However, f: Combined focal length of the entire system f 1 : Focal length of the first lens f 2 : What is the light source side of the first lens? Radius of curvature of the opposite surface r 3 : Radius of curvature of the light source side surface of the second lens n 2 : Provides an objective lens for recording and reproducing an optical information recording medium, which satisfies the refractive index of the second lens. It is something to do. [Operation] In the objective lens of the present invention, it is necessary to convert divergent light with a large numerical aperture into convergent light using only two single lenses. The first lens is a spherical lens that has the function of converting diverging light into convergent light, and the negative spherical aberration that occurs at this time must be made as small as possible. Condition (1) is for this purpose; if the upper limit is exceeded and the surface of the first lens on the side opposite to the light source becomes concave and tight, the surface of the first lens on the side of the light source becomes convex in order to maintain the necessary refractive power. It gets tight. Therefore, the angle of incidence of the outermost ray with respect to the axial object point becomes large on each surface of the first lens, and a large amount of negative high-order aberration occurs. Conversely, if the surface of the first lens opposite to the light source side is convex and stiff, the refraction angle on this surface becomes large, and similarly, large negative higher-order aberrations occur. In order to correct this with the aspherical surface of the second lens on the side opposite to the light source, the amount of deformation of the aspherical surface becomes significantly large, making it difficult to process and manufacture the aspherical surface with high precision. Also, if the refractive power of the first lens is weakened, condition (1) can be satisfied.
Although the negative spherical aberration that occurs outside the range will be reduced, the burden on the refractive power of the second lens will increase, and if only the light source side surface of the second lens is made aspherical, it will not be possible to correct the sine condition. I can't. Condition (2)
is related to the apex radius of curvature r 3 of the light source side surface of the second lens, which is an aspheric surface. In this invention, only one aspherical surface can be used, so in order to maintain good sine conditions, the second lens needs to have a shape that causes as little comatic aberration as possible. If it becomes larger than the upper limit, the sine condition becomes over, and if it exceeds the lower limit, it becomes under. Furthermore, the present invention requires that the focal length f 1 of the first lens falls within the following range. 1.7f<f 1 <2.5f (3) When the focal length of the first lens becomes longer than the upper limit, the sine condition cannot be corrected simply by making the light source side surface of the second lens aspheric. If the focal length of the first lens exceeds the lower limit and the focal length of the first lens becomes shorter, the height of the rays on the surface of the second lens opposite to the light source side becomes smaller, so the amount of deformation of the aspherical surface becomes larger, and the sine condition becomes smaller when the aperture is large. It becomes under. If this is forcibly corrected, the spherical aberration will be undervalued in the intermediate annular zone. [Example] Examples of the objective lens of the present invention will be shown below. The symbols in the table are: ri: radius of apex curvature of the i-th lens surface from the light source side di: spacing between the i-th lens surfaces from the light source side ni: refractive index of the i-th lens material from the light source side νi: light source Atsbe number for the d-line of the i-th lens material from the side In addition, in an orthogonal coordinate system with the apex of the surface as the origin and the optical axis direction as the X axis, the apex curvature is C, the conic constant is K, When the aspherical coefficient is Ai and Pi is the power of the aspherical surface (Pi>2.0) It is expressed as φ=√ 2 + 2 , (C=1/r). In addition, the value of cover glass G is also shown in the table.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
第2図ないし第7図は実施例1ないし実施例6
の諸収差図である。これらの図をみれば明らかな
とおり、光デイスク用対物レンズとして十分な収
差補正がなされている。
実施例1ないし5は結像倍率を−1/4倍とし
て収差補正を行つたものであるが、これらの実施
例は第9図、第10図に示す双方の光デイスク光
学系の対物レンズとして使用が可能であり、この
ようなレンズが第1図に示す断面図のような2枚
構成のレンズで、しかも最小限の非球面数で実現
できたことは、光デイスク光学系のコストダウン
に大きく寄与するといえる。さらにレンズの構成
材料には収差補正上の制限がないため、プラスチ
ツクの射出成形技術等により一層のコストダウン
が可能になる。
なお光デイスク用光学系においては、対物レン
ズの光源側に偏光ビームスプリツタ等の光学素子
を配置することが多いが、上記実施例の若干の設
計変更によつて対応が可能である。
Figures 2 to 7 are examples 1 to 6.
It is a diagram of various aberrations. As is clear from these figures, aberrations have been sufficiently corrected as an objective lens for optical disks. In Examples 1 to 5, aberrations were corrected by setting the imaging magnification to -1/4, but these examples were used as objective lenses for both optical disk optical systems shown in FIGS. 9 and 10. The fact that such a lens can be realized with a two-element lens as shown in the cross-sectional view shown in Figure 1, and with a minimum number of aspherical surfaces, will help reduce the cost of optical disk optical systems. This can be said to make a major contribution. Furthermore, since there are no restrictions on aberration correction for the lens constituent materials, it is possible to further reduce costs by using plastic injection molding technology or the like. Note that in optical systems for optical discs, optical elements such as polarizing beam splitters are often arranged on the light source side of the objective lens, but this can be accommodated by slight design changes to the above embodiments.
第1図はこの発明の対物レンズのカバーガラス
を含む断面図。第2図、第3図、第4図、第5
図、第6図、第7図はそれぞれ第1ないし第6実
施例の諸収差図。第8図は従来の光デイスク光学
系の配置図。第9図、第10図はこの発明の対物
レンズを用いる光学系の光学配置図。
1:光デイスク(光情報記録媒体)、2:対物
レンズ、3:コリメータレンズ、4:光源、5:
光源ユニツト。
FIG. 1 is a sectional view including a cover glass of the objective lens of the present invention. Figure 2, Figure 3, Figure 4, Figure 5
6 and 7 are aberration diagrams of the first to sixth embodiments, respectively. FIG. 8 is a layout diagram of a conventional optical disk optical system. 9 and 10 are optical layout diagrams of an optical system using the objective lens of the present invention. 1: Optical disk (optical information recording medium), 2: Objective lens, 3: Collimator lens, 4: Light source, 5:
Light source unit.
Claims (1)
屈折力を有する第1レンズと、光源側に凸面を向
け正の屈折力を有する第2レンズより構成され、
第2レンズの光源側とは反対側の面は非球面であ
つて、下記の条件 (1) −0.4<f/r2<0.06 (2) 0.32<r3/n2f<0.5 (3) 1.7f<f1<2.5f 但し、f:全系の合成焦点距離 f1:第1レンズの焦点距離 f2:第1レンズの光源側とは反対側の面
の曲率半径 r3:第2レンズの光源側の面の曲率半径 n2:第2レンズの屈折率 を満足することを特徴とする光情報記録媒体の記
録再生用対物レンズ。[Claims] 1 Consisting of, in order from the light source side, a first lens with a convex surface facing the light source side and having a positive refractive power, and a second lens having a convex surface facing the light source side and having a positive refractive power,
The surface of the second lens opposite to the light source side is an aspherical surface, and the following conditions (1) −0.4<f/r 2 <0.06 (2) 0.32<r 3 /n 2 f<0.5 (3) 1.7f<f 1 <2.5f However, f: Composite focal length of the entire system f 1 : Focal length of the first lens f 2 : Radius of curvature of the surface of the first lens opposite to the light source side r 3 : Second lens An objective lens for recording and reproducing an optical information recording medium, characterized in that the radius of curvature n 2 of the surface of the lens on the light source side satisfies the refractive index of the second lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1893085A JPS61177407A (en) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | Objective lens for recording and reproducing of optical information recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1893085A JPS61177407A (en) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | Objective lens for recording and reproducing of optical information recording medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177407A JPS61177407A (en) | 1986-08-09 |
| JPH0462563B2 true JPH0462563B2 (en) | 1992-10-06 |
Family
ID=11985351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1893085A Granted JPS61177407A (en) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | Objective lens for recording and reproducing of optical information recording medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61177407A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5545084A (en) * | 1978-09-26 | 1980-03-29 | Tokyo Optical Co Ltd | High resolution lens |
| JPS5949513A (en) * | 1982-09-14 | 1984-03-22 | Olympus Optical Co Ltd | Lens for optical disc |
-
1985
- 1985-02-01 JP JP1893085A patent/JPS61177407A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61177407A (en) | 1986-08-09 |
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