JP2002318345A

JP2002318345A - 対物レンズ

Info

Publication number: JP2002318345A
Application number: JP2001123920A
Authority: JP
Inventors: Toru Kimura; 徹木村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】２枚の正レンズから構成された対物レンズで
あっても、他の部材の追加または追加の工程を経ずに光
情報記録媒体上の情報記録の記録および／または再生に
必要な集光光束を得ることができ、軽量で低コストな光
情報記録媒体の情報の記録および／または再生用の対物
レンズを提供する。【解決手段】この対物レンズは、光源側から順に配置
される正屈折力の第１レンズ１と正屈折力の第２レンズ
２とからなり、少なくとも１つの屈折面上に情報の記録
・再生を行うのに必要な像側開口数に対応する位置に、
屈折面の法線方向が不連続に変化する部位として段差４
を設けることにより集光光束径を規制している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体に
ついて情報の記録および／または再生を行うための対物
レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、短波長赤色半導体レーザの実用化
に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）
である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさ
で大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デ
ジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されてい
るが、近い将来には、ＤＶＤより大容量のより高密度な
次世代の光ディスクが登場することが予想される。この
様な次世代の光ディスクを媒体とした光ピックアップ装
置の光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或い
は高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して
情報記録面上に集光するスポットの径を小さくすること
が要求される。そのためには、光源であるレーザの短波
長化とともに対物レンズの高開口数（ＮＡ）化が必要で
ある。高ＮＡの対物レンズとして、２枚の正レンズで構
成することにより屈折力を４つの面に分配して各面の曲
率を大きくすることで金型加工時やレンズ成形時の誤差
感度を緩和したレンズが提案されている。

【０００３】しかしながら、このようにＮＡが大きい対
物レンズを２枚のレンズから構成すると、ＣＤやＤＶＤ
を媒体とした光ピックアップ装置に搭載される比較的低
ＮＡで１枚構成の対物レンズに比べて重量が大きくな
り、また製造工程の複雑化に起因してコストが高くなる
という問題が発生する。さらに、従来の光ピックアップ
装置では、図１１（ａ）に示すように、１枚構成の対物
レンズ１６に、合焦などの駆動に用いられるコイルのた
めのボビン部１３と対物レンズ１６に入射する光束を規
制する絞り１５とを兼ねる部材１７を接着する構造のも
のが多く用いられているが、このような部材１７を、図
１１（ｂ）に示すように、上述の高ＮＡで第１レンズ１
１と第２レンズ１２とからなる２枚構成の対物レンズに
接着した場合、駆動部の総重量が大きくなるので、アク
チュエータへの付加が増大することがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題に鑑み、２枚の正レンズから構成され
た対物レンズであっても、他の部材の追加または追加の
工程を経ずに光情報記録媒体上の情報記録の記録および
／または再生に必要な集光光束を得ることができる機能
を有し、軽量で低コストな光情報記録媒体の情報の記録
および／または再生用の対物レンズを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による対物レンズ
は、光情報記録媒体の情報の記録および／または再生用
の対物レンズであって、光源側から順に配置される正屈
折力の第１レンズと正屈折力の第２レンズとからなり、
少なくとも１つの屈折面上の、前記光情報記録媒体に情
報の記録および／または再生を行うのに必要な像側開口
数に対応する位置に、屈折面の法線方向が不連続に変化
する部位を設けることにより集光光束径を規制したこと
を特徴とする。

【０００６】この対物レンズによれば、正屈折力の第１
レンズと正屈折力の第２レンズとからなり、少なくとも
１つの屈折面上の、光情報記録媒体に情報の記録および
／または再生を行うのに必要な像側開口数に対応する位
置に、屈折面の法線方向が不連続に変化する部位を設け
て集光光束径を規制したことで、別部材の絞りが不要と
なる。

【０００７】前記屈折面の法線方向が不連続に変化する
部位を屈折面に設けた段差とすることで法線方向の不連
続性を確実に大きくとることができる。これにより、不
連続部より外側の屈折面を通過した光束は、内側の光束
の集光点には集光せず、情報の記録および／または再生
に有効な光束径はこの不連続部により規制され、所定の
開口数の集光光となる。

【０００８】また、前記屈折面の法線方向が不連続に変
化する部位は、前記対物レンズの屈折面のうち、前記対
物レンズの像側主面との光軸上の距離が最も小さい屈折
面上に設けられることが好ましい。前記屈折面の法線方
向が不連続に変化する部位は、全部で４つある対物レン
ズの屈折面のうちどの面上に設けてもよいが、対物レン
ズの像側主面との光軸上の距離が最も小さい屈折面上に
形成されるのが好ましい。

【０００９】また、上述の対物レンズは、前記屈折面の
法線方向が不連続に変化する部位と、前記屈折面の法線
方向が不連続に変化する部位が設けられた屈折面とは、
単一の光学材料で一体に形成されることが好ましい。従
来の対物レンズのように光束を規制する絞りを対物レン
ズに別体にして組み込む場合は、絞りとレンズの屈折面
との間に隙間が生じやすいが、この隙間があると対物レ
ンズに有限光あるいは斜め光が入射する場合に、収差補
正が保証されている領域より高い部分を光線が通過する
結果、収差が増大するという問題があるのに対し、本発
明の対物レンズは光束径の規制部分が屈折面そのものの
上に形成されるので有限光入射あるいは斜め光入射に対
しても収差の増大を生じることがない。また、ボビンの
成形時に絞りが不要となるので、対物レンズとボビンを
含めた駆動部の総重量を小さくすることができる。

【００１０】また、上述の対物レンズでは、光軸からの
高さをｈ、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する部
位よりも光軸側の面形状を表す関数をｆ（ｈ）、前記屈
折面の法線方向が不連続に変化する部位よりも外側の面
形状を表す関数をｇ（ｈ）としたとき、次式（１）を満
たすことによって、屈折面の法線方向が不連続に変化す
る部位よりも外側の面を通過する光束を、屈折面の法線
方向が不連続に変化する部位よりも光軸側の面を通過す
る光束と、異なる点に集光させることができる。

【００１１】ｆ’（ｈ）≠ｇ’（ｈ）（１）

【００１２】また、前記対物レンズを構成する２つのレ
ンズのうち、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する
部位が設けられた屈折面を含むレンズの光軸上の厚さ
を、図１０に例を示すように、前記面形状ｇ（ｈ）を前
記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位（図１０で
は、屈折面上に設けた段差４とした）よりも内側に延長
した場合にｄｇ、前記面形状ｆ（ｈ）の場合にｄｆとし
たとき、次式（２）を満たすことが好ましい。これによ
り、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位を屈
折面上に設けた段差とする場合に、光軸方向に測った前
記段差の幅を任意に選択できるので、前記段差よりも外
側の面を通過する光束のうち、前記段差近傍を通過する
光束の球面収差量を所望の量とすることができる。

【００１３】ｄｇ≠ｄｆ（２）

【００１４】上述の面形状ｇ（ｈ）を決定する際、屈折
面の法線方向が不連続に変化する部位よりも外側の面を
通過する光束のうち、屈折面の法線方向が不連続に変化
する部位近傍を通過する光束の球面収差量の絶対値が１
０μｍ以上となるようにするのが好ましい。この球面収
差量の絶対値が１０μｍ以上であると、屈折面の法線方
向が不連続に変化する部位よりも内側の面を通過する光
束の集光位置における、屈折面の法線方向が不連続に変
化する部位よりも外側の面を通過する光束のスポット径
が小さくなりすぎないので、光ピックアップ装置の受光
手段において、所定の開口数外の集光光による信号の検
出を防ぐことができる。以上より、上述の球面収差量の
絶対値は５０μｍ以上であるのがより好ましい。

【００１５】前記面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面収
差は、面形状ｆ（ｈ）を周辺部へ延長したときに生じる
球面収差に比して、よりアンダーであることが望まし
い。一般に、対物レンズの合焦動作は、対物レンズと光
情報記録媒体の透明基板との接触を防ぐため、離れた位
置から近づけて行くことによって合焦を行う。このと
き、面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面収差がよりオー
バーであると、合焦検出手段は、真の合焦位置の手前で
屈折面の法線方向が不連続に変化する部位よりも外側の
面を通過した光束の合焦位置を検出してしまうことにな
る。しかし、信号処理回路によって、この誤った合焦位
置の検出を回避できる場合には、面形状ｇ（ｈ）によっ
て生じる球面収差は、面形状ｆ（ｈ）を周辺部へ延長し
たときに生じる球面収差に比して、よりオーバーである
ことが望ましい場合が多い。よりオーバーとなる面形状
は、面形状ｆ（ｈ）よりも曲率の弱い面であり、対物レ
ンズの周辺厚を確保するのに有利となるからである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１（ａ）は本実施の形
態による対物レンズの構成を示す概念図であり、図１
（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ部の拡大詳細図である。

【００１７】図１（ａ）に示す対物レンズは、第１レン
ズ１と第２レンズ２とからなる像側開口数０．８５の対
物レンズであって、第１レンズ１の光源側の面上の像側
開口数０．８５に対応する位置に光束を規制する段差４
を形成し、第１レンズ１とボビン部３とを一体に成形し
ている。

【００１８】段差４は図１（ｂ）に示すように、光軸方
向にほぼ平行に延びており、図１０のように段差４より
も光軸側の面の形状を表す関数をｆ（ｈ）、段差４より
も外側の面の形状をｇ（ｈ）としたとき、その微分関数
ｆ’（ｈ）、ｇ’（ｈ）は、ｆ’（ｈ）≠ｇ’（ｈ）と
なる（ｈ：光軸からの高さ）。また、図１０に示すよう
に、段差４のある屈折面を含む第１レンズ１の光軸上の
厚さを、ｇ（ｈ）を段差４よりも内側に延長した場合に
ｄｇ、面形状ｆ（ｈ）の場合にｄｆとしたとき、ｄｇ≠
ｄｆである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に関する実施例を説明する。実
施例１〜４は、像側開口数０．８５、光源波長４０５ｎ
ｍ、焦点距離１．７６ｍｍ、倍率０の対物レンズであっ
て、それぞれ第１レンズの光源側の面、第１レンズの光
情報記録媒体側の面、第２レンズの光源側の面、第２レ
ンズの光情報記録媒体側の面上の像側開口数０．８５に
対応する位置に光束を規制する段差を形成した対物レン
ズである。なお、各実施例の対物レンズにおける非球面
は、光軸方向をｘ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈとし
て次の式で表す。

【００２０】ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／｛１＋√（１−（１＋
κ）（ｈ^２／ｒ^２））｝＋Ａ_４ｈ^４＋Ａ_６ｈ^６＋・・・但し、Ａ_４，Ａ_６，・・・：非球面係数、κ：円錐係
数、ｒ：近軸曲率半径であり、ｒ、ｄ、ｎ、はレンズの
曲率半径、面間隔、屈折率を表す。

【００２１】〈実施例１〉

【００２２】表１に実施例１の対物レンズのレンズデー
タを示す。図２（ａ）は実施例１の対物レンズの光路図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１部に形成された
段差の拡大詳細図である。図２（ａ）に示すように、実
施例１では第１レンズの光源側の面に段差を形成してい
る。

【００２３】図３は実施例１の対物レンズの球面収差図
である。図３に示すように、段差より外側の周辺部の面
によって生じる球面収差は、段差より光軸側の面を周辺
部へ延長したときに生じる球面収差に比してよりアンダ
ーとなっており、段差より外側の周辺部の面を通過する
光束のうち、段差近傍を通過する光束の球面収差量の絶
対値は約０．２ｍｍ程度となっている。

【００２４】

【表１】

【００２５】〈実施例２〉

【００２６】表２に実施例２の対物レンズのレンズデー
タを示す。図４（ａ）は実施例２の対物レンズの光路図
であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ２部に形成された
段差の拡大詳細図である。図４（ａ）に示すように、実
施例２では第１レンズの光情報記録媒体側の面に段差を
形成している。

【００２７】図５は実施例２の対物レンズの球面収差図
である。図５に示すように、段差より外側の周辺部の面
によって生じる球面収差は、段差より光軸側の面を周辺
部へ延長したときに生じる球面収差に比してよりオーバ
ーとなっており、段差より外側の周辺部の面を通過する
光束のうち、段差近傍を通過する光束の球面収差量の絶
対値は約０．２ｍｍ程度となっている。

【００２８】

【表２】

【００２９】〈実施例３〉

【００３０】表３に実施例３の対物レンズのレンズデー
タを示す。図６（ａ）は実施例３の対物レンズの光路図
であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ３部に形成された
段差の拡大詳細図である。図６（ａ）に示すように、実
施例３では第２レンズの光源側の面に段差を形成してい
る。

【００３１】図７は実施例３の対物レンズの球面収差図
である。図７に示すように、段差より外側の周辺部の面
によって生じる球面収差は、段差より光軸側の面を周辺
部へ延長したときに生じる球面収差に比してよりオーバ
ーとなっており、段差より外側の周辺部の面を通過する
光束のうち、段差近傍を通過する光束の球面収差量の絶
対値は約０．１８ｍｍ程度となっている。

【００３２】

【表３】

【００３３】〈実施例４〉

【００３４】表４に実施例４の対物レンズのレンズデー
タを示す。図８（ａ）は実施例４の対物レンズの光路図
であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ４部に形成された
段差の拡大詳細図である。図８（ａ）に示すように、実
施例４では第２レンズの光情報記録媒体側の面に段差を
形成している。

【００３５】図９は実施例４の対物レンズの球面収差図
である。図９に示すように、段差より外側の周辺部の面
によって生じる球面収差は、段差より光軸側の面を周辺
部へ延長したときに生じる球面収差に比してよりアンダ
ーとなっており、段差より外側の周辺部の面を通過する
光束のうち、段差近傍を通過する光束の球面収差量の絶
対値は約０．０７５ｍｍ程度となっている。

【００３６】

【表４】

【００３７】なお、本実施例では光束を規制する段差、
すなわち屈折面の法線方向が不連続に変化する部位を屈
折面上に設けたが、集光光束径の規制作用は、不連続部
を回折面、あるいは反射面に設けても同様であり、本明
細書においては、「屈折面」は回折面あるいは反射面を
含むものとして理解されるべきである。

【００３８】また、本実施例では、屈折面の法線方向が
不連続に変化する部位として段差を設けたが、本発明は
これに限定されず、上述の式（１）が成立するようにす
れば、必ずしも段差である必要はない。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、２枚の正レンズから構
成された対物レンズであっても、他の部材の追加または
追加の工程を経ずに光情報記録媒体上の情報記録の記録
および／または再生に必要な集光光束を得ることができ
る機能を有し、軽量で低コストな光情報記録媒体の情報
の記録および／または再生用の対物レンズを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本実施の形態による対物レンズの
構成を示す概念図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に
示すＡ部の拡大詳細図である。

【図２】図２（ａ）は実施例１の対物レンズの光路図で
あり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１部に形成された段
差の拡大詳細図である。

【図３】実施例１の対物レンズの球面収差図である。

【図４】図４（ａ）は実施例２の対物レンズの光路図で
あり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ２部に形成された段
差の拡大詳細図である。

【図５】実施例２の対物レンズの球面収差図である。

【図６】図６（ａ）は実施例３の対物レンズの光路図で
あり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ３部に形成された段
差の拡大詳細図である

【図７】実施例３の対物レンズの球面収差図である。

【図８】図８（ａ）は実施例４の対物レンズの光路図で
あり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ４部に形成された段
差の拡大詳細図である

【図９】実施例４の対物レンズの球面収差図である。

【図１０】本実施の形態による対物レンズにおけるｄ
ｆ、ｄｇの定義を説明するための図である。

【図１１】従来の対物レンズ２例を示す図（ａ），
（ｂ）である。

【符号の説明】

１第１レンズ２第２レンズ３ボビン部４段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光情報記録媒体の情報の記録および／ま
たは再生用の対物レンズであって、光源側から順に配置される正屈折力の第１レンズと正屈
折力の第２レンズとからなり、少なくとも１つの屈折面
上の、前記光情報記録媒体に情報の記録および／または
再生を行うのに必要な像側開口数に対応する位置に、屈
折面の法線方向が不連続に変化する部位を設けることに
より集光光束径を規制したことを特徴とする対物レン
ズ。
【請求項２】前記屈折面の法線方向が不連続に変化す
る部位は屈折面に設けた段差であることを特徴とする請
求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】前記屈折面の法線方向が不連続に変化す
る部位は、前記対物レンズの屈折面のうち、前記対物レ
ンズの像側主面との光軸上の距離が最も小さい屈折面上
に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載
の対物レンズ。
【請求項４】前記屈折面の法線方向が不連続に変化す
る部位と、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する部
位が設けられた屈折面とは、単一の光学材料で一体に形
成されたことを特徴とする請求項１，２または３に記載
の対物レンズ。
【請求項５】光軸からの高さをｈ、前記屈折面の法線
方向が不連続に変化する部位よりも光軸側の面形状を表
す関数をｆ（ｈ）、前記屈折面の法線方向が不連続に変
化する部位よりも外側の面形状を表す関数をｇ（ｈ）と
したとき、ｆ’（ｈ）≠ｇ’（ｈ）を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の対物レンズ。
【請求項６】前記対物レンズを構成する２つのレンズ
のうち、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位
が設けられた屈折面を含むレンズの光軸上の厚さを、面
形状ｇ（ｈ）を前記屈折面の法線方向が不連続に変化す
る部位よりも内側に延長した場合にｄｇ、面形状ｆ
（ｈ）の場合にｄｆとしたとき、ｄｇ≠ｄｆを満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
項に記載の対物レンズ。
【請求項７】前記面形状ｇ（ｈ）を通過する光束のう
ち、前記屈折面の法線方向が不連続に変化する部位近傍
を通過する光束の球面収差量の絶対値が１０μｍ以上で
あることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に
記載の対物レンズ。
【請求項８】前記面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面
収差は、前記面形状ｆ（ｈ）を周辺部へ延長したときに
生じる球面収差に対して、よりアンダーであることを特
徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の対物レ
ンズ。
【請求項９】前記面形状ｇ（ｈ）によって生じる球面
収差は、前記面形状ｆ（ｈ）を周辺部へ延長したときに
生じる球面収差に対して、よりオーバーであることを特
徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の対物レ
ンズ。