(57)【要約】【課題】軽量化が図れる対物レンズを提供する。【解決手段】記録媒体の記録再生用の対物レンズ１であって、レンズの中心厚みをｄ、焦点距離をｆ、屈折率をｎとすると、ｄ／ｆ＜１．１、ｎ＞１．６１の関係を有する。ｄ／ｆ＜１．１であるから、焦点距離ｆが従来と同じであるとすると、対物レンズ１の中心厚みｄを従来の１．１以上のものに比べて小さくすることができる。そのため、レンズの容積が小さくなることから、レンズの軽量化を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に記録及び／又は再生をするための対物レンズであって、レンズの中心厚みをｄ、焦点距離をｆ、屈折率をｎとすると、
ｄ／ｆ＜１．１
ｎ＞１．６１
の関係を有することを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載された対物レンズにおいて、
ガラスから形成されていることを特徴とする対物レンズ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された対物レンズにおいて、
使用波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍであることを特徴とする対物レンズ。
【請求項４】
レーザ光源と、このレーザ光を記録媒体に集光する請求項１から請求項３のいずれかに記載された対物レンズと、この対物レンズに集光されて前記記録媒体で反射された出射光を検出する検出器とを備えたことを特徴とするピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体への記録再生用の対物レンズ、この対物レンズを備えたピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（compact disc）やＤＶＤ（digital versatile disc）の光ディスク等の記録媒体の記録・再生を行うためにピックアップ装置が利用されている。
このピックアップ装置では、レーザ光源から照射されたレーザ光をディスク状の記録媒体に集光する対物レンズが用いられている。この対物レンズは、焦点位置を合わせるために駆動機構によって記録媒体の記録面に対して近接離隔操作される。
ピックアップ装置では、Ｂｌｕ−ｒａｙ（ブルーレイ）に対応するために、記録情報信号の高密度化が求められている。そのため、対物レンズが記録媒体上に集約するスポットを小さくすることが求められており、対物レンズの開口数ＮＡは大きい程好ましい。
【０００３】
開口数ＮＡが大きい対物レンズの従来例として、ＮＡが０．７５以上のものがある（特許文献１）。
この従来の対物レンズでは、開口数ＮＡを０．７５以上とするために、レンズの中心厚みをｄ、焦点距離をｆとすると、１．１≦ｄ／ｆ≦３．０の条件が設定されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２４６７３号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で示される従来例は、開口数ＮＡを大きくするために、レンズの中心厚みｄと焦点距離ｆとが、１．１≦ｄ／ｆ≦３．０の関係を有することが必要であり、そのためには、レンズの中心厚みを大きくせざるを得ない。
対物レンズの中心厚みを大きくすると、対物レンズ自体が重くなり、対物レンズがスムーズに記録媒体に近接離隔できない。重い対物レンズをスムーズに記録媒体に近接離隔させるには、対物レンズを駆動する駆動機構に大きな電力を供給しなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、軽量化が図れる対物レンズ及びピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例に係わる対物レンズは、記録媒体に記録及び／又は再生をするための対物レンズであって、レンズの中心厚みをｄ、焦点距離をｆ、屈折率をｎとすると、
ｄ／ｆ＜１．１
ｎ＞１．６１
の関係を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成の本適用例では、レンズの中心厚みｄと、焦点距離ｆとは、ｄ／ｆ＜１．１の関係を有するから、焦点距離ｆが従来と同じであるとすると、対物レンズの中心厚みｄを従来の１．１以上のものに比べて小さくすることができる。そのため、レンズの容積が小さくなることから、レンズの軽量化を図ることができる。
ここで、従来の対物レンズの中心厚みを単に薄くしたのでは、波面収差が増加することになり、集光精度の低下をきたす恐れがある。
そこで、本適用例では、波面収差を減少させるために、屈折率ｎを１．６１より大きいものにした。
従って、本適用例では、対物レンズの軽量化を図ることができるだけでなく、波面収差の増加を抑えて集光精度を維持することができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係わる対物レンズは、ガラスから形成されていることを特徴とする。
この構成の本適用例では、ガラス製の対物レンズがプラスチック製の対物レンズに比べると熱による形状変化やレーザ光による材料の劣化が少なく、収差変動による記録再生エラーを少なくすることができる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例に係わる対物レンズは、使用波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍであることを特徴とする。
この構成の本適用例では、対物レンズの使用波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍであるため、ブルーレイに対応できる対物レンズを提供することができる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例に係わるピックアップ装置は、レーザ光源と、このレーザ光を記録媒体に集光する前記対物レンズと、この対物レンズに集光されて前記記録媒体で反射された出射光を検出する検出器とを備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、対物レンズが軽量化されるので、対物レンズの駆動のために省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には本実施形態にかかるピックアップ装置１０が示されている。
図１において、本実施形態のピックアップ装置１０は、例えば、ブルーレイ用のピックアップ装置である。
ピックアップ装置１０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１から照射されるレーザ光を記録媒体である光ディスクＤに集光する対物レンズ１と、この対物レンズ１に集光されて光ディスクＤで反射された出射光を検出する検出器１２とを備えて構成されている。レーザ光源１１は、その照射するレーザ光の波長範囲が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍである。
対物レンズ１は、その周縁部が図示しないホルダに保持されるとともに、このホルダが図示しない駆動機構に連結されている。この駆動機構に通電することで、対物レンズ１が光ディスクＤに対して近接離隔される。
【００１３】
この検出器１２と対物レンズ１との間であってレーザ光源１１と対物レンズ１との光路中には、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の一部を対物レンズ１に送るとともにレーザ光の残りの一部を透過するハーフミラー１３が配置されている。ハーフミラー１３で透過されたレーザ光はフロントモニタ１４でモニターされている。
このハーフミラー１３とレーザ光源１１との間にはグレーティング１５が配置されている。グレーティング１５とハーフミラー１３との間には波長板１６が配置されている。
ハーフミラー１３と対物レンズ１との間にはコリメートレンズ１７と、立上ミラー１８とが配置されており、これらのコリメートレンズ１７と立上ミラー１８との間には積層波長板１９が配置されている。
【００１４】
本実施形態の対物レンズ１の構成が図２に示されている。
図２において、対物レンズ１は、ガラスからなる材料を熱プレスでレンズに形成したものである。
対物レンズ１は、その中心厚みをｄとし、焦点距離をｆとすると、
０．９≦ｄ／ｆ＜１．１である。
ここで、ｄ／ｆを１．１以上とすると、焦点距離ｆが同じであれば、中心厚みｄが従来と同じあるいは厚くなり、対物レンズ１の重量が大きくなる。そのため、対物レンズ１を駆動機構で駆動する際に大きな電力を消費することになったり、対物レンズ１の応答性が悪くなったりする。
【００１５】
対物レンズ１の厚みが薄ければ薄いほど良いが、ｄ／ｆが０．９未満であると、対物レンズ１の周辺部厚みが０．３ｍｍを下回ることになり、熱プレス成型での製造が困難になる。
対物レンズ１の屈折率ｎは、１．６１＜ｎである。
屈折率ｎを１．６１以上とすると、波面収差が増加することになり、集光精度の低下をきたすことになる。
対物レンズ１の開口数ＮＡは、ＮＡ≦０．８５の範囲にある。
【００１６】
本実施形態では、対物レンズ１の光源側の入射面１Ａと光ディスク側の出射面１Ｂとがそれぞれ非球面とされる。非球面は次の式で求められる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
ここで、Ｋは円錐係数であり、Ａ２ｉは非球面係数である。
光ディスクＤは、基板の表面に保護層Ｄ１が形成されている。対物レンズ１を出射したレーザ光は保護層Ｄ１の表面Ｄ１２を通過して記録層Ｄ１３で反射される。
【００１９】
次に、本実施形態における対物レンズ１の効果を確認するために実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１の対物レンズ１は硝材として株式会社住田光学ガラスのＫ−ＶＣ７８を用いる。対物レンズ１のデータは表１に示されており、非球面係数は表２に示す通りである。
表１において、近軸曲率半径は、入射面１Ａが「1.027292548ｍｍ」であり、出射面１Ｂが「-6.509529428ｍｍ」である。入射面１Ａの間隔は対物レンズ１の中心厚みｄであり、実施例１では、中心厚みｄは「１．５５ｍｍ」である。出射面１Ｂの間隔は出射面１Ｂと保護層Ｄ１の表面Ｄ１２との間の間隔であり、実施例１では、「0.490532967ｍｍ」である。保護層Ｄ１の表面Ｄ１２と記録層との間隔は「0.0875ｍｍ」である。さらに、実施例１の対物レンズ１の屈折率ｎは「ｎ＝1.66625」であり、分散は、「55.2」である。
【００２０】
【表１】
2009140563.tif 000004
【００２１】
【表２】
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【００２２】
実施例１の対物レンズ１の光学仕様は表３に示す通りである。なお、表３におけるデータは使用波長が４０５ｎｍの場合である。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
実施例１における結果を表４及び図３に示す。図３は表４のデータをグラフにしたものである。
表４及び図３において、実施例１は、画角を０から１までの所定値における波面収差を求めたものである。実施例１では、経験上、下限の閾値Ｐ１を光軸上（軸上０°）の０．００７とし、上限の閾値Ｐ２を光軸上から１°の角度（軸外１°）の０．０９とした。
光軸上（軸上０°）において、閾値Ｐ１より波面収差が低く、かつ、光軸上から１°の角度（軸外１°）において、閾値Ｐ２より波面収差が低い場合を適正なものとし、これらの閾値Ｐ１．Ｐ２を波面収差が超える場合には、対物レンズ１の集光精度が低いものとなる。
【００２５】
【表４】
2009140563.tif 000007
【００２６】
実施例１では、波面収差が軸上０°の場合に閾値Ｐ１を超えておらず、波面収差が軸外１°の場合に閾値Ｐ２を超えていないので、集光精度が良好なことがわかる。
【００２７】
［実施例２］
実施例２は、屈折率ｎを１．７１に変えたものである。
実施例２の対物レンズ１は表５のデータであり、非球面係数は表６に示す通りである。
表５において、曲率半径は、入射面１Ａが「1.057655052ｍｍ」であり、出射面１Ｂが「-18.86103078ｍｍ」である。入射面１Ａの間隔として表示される対物レンズ１の中心厚みｄは「１．５５ｍｍ」である。出射面１Ｂの間隔として表示される出射面１Ｂと保護層Ｄ１の表面Ｄ１２との間の間隔は、「0.481697849ｍｍ」である。さらに、実施例２の対物レンズ１の屈折率ｎは「ｎ＝1.71」であり、分散は、「50」である。
【００２８】
【表５】
2009140563.tif 000008
【００２９】
【表６】
2009140563.tif 000009
【００３０】
実施例２の対物レンズ１の光学仕様は表３に示す実施例１のものと同じである。
実施例２における結果を表７及び図４に示す。図４は表７のデータをグラフにしたものである。
【００３１】
【表７】
2009140563.tif 000010
【００３２】
実施例２では、波面収差が軸上０°の場合に閾値Ｐ１を超えておらず、波面収差が軸外１°の場合に閾値Ｐ２を超えていないので、集光精度が良好なことがわかる
【００３３】
［実施例３］
実施例３は、屈折率ｎを１．６２に変えたものである。実施例３の対物レンズ１は表８のデータであり、非球面係数は表９に示す通りである。
表８において、曲率半径は、入射面１Ａが「0.992857573130127ｍｍ」であり、出射面１Ｂが「-3.75561513991982ｍｍ」である。入射面１Ａの間隔として表示される対物レンズ１の中心厚みｄは「１．５５ｍｍ」である。出射面１Ｂの間隔として表示される出射面１Ｂと保護層Ｄ１の表面Ｄ１２との間の間隔は、「0.499310480458269」である。さらに、実施例３の対物レンズ１の屈折率ｎは「ｎ＝1.62」であり、分散は、「58」である。
【００３４】
【表８】
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【００３５】
【表９】
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【００３６】
実施例３の対物レンズ１の光学仕様は表３に示す実施例１のものと同じである。
実施例３における結果を表１０及び図５に示す。図５は表１０のデータをグラフにしたものである。
【００３７】
【表１０】
2009140563.tif 000013
【００３８】
実施例３では、波面収差が軸上０°の場合に閾値Ｐ１を超えておらず、波面収差が軸外１°の場合に閾値Ｐ２を超えていないので、集光精度が良好なことがわかる。
【００３９】
［実施例４］
実施例４は、屈折率ｎを１．６７のままとし、ｄ／ｆを１．０２８、対物レンズ１の中心厚みｄを１．４５ｍｍとしたものである。実施例４の対物レンズ１は表１１のデータであり、非球面係数は表１２に示す通りである。
表１１において、曲率半径は、入射面１Ａが「1.06517748563376ｍｍ」であり、出射面１Ｂが「93.992030234381ｍｍ」である。入射面１Ａの間隔として表示される対物レンズ１の中心厚みｄは「１．４５ｍｍ」である。出射面１Ｂの間隔として表示される出射面１Ｂと保護層Ｄ１の表面Ｄ１２との間の間隔は、「0.528517638170696ｍｍ」である。さらに、実施例４の対物レンズ１の屈折率ｎは「ｎ＝1.73」であり、分散は、「49」である。
【００４０】
【表１１】
2009140563.tif 000014
【００４１】
【表１２】
2009140563.tif 000015
【００４２】
実施例４の対物レンズ１の光学仕様は表１３に示すものである。なお、表１３におけるデータは使用波長が４０５ｎｍの場合である。
【００４３】
【表１３】
2009140563.tif 000016
【００４４】
実施例４における結果を表１４及び図６に示す。図６は表１４のデータをグラフにしたものである。
【００４５】
【表１４】
2009140563.tif 000017
【００４６】
実施例４では、波面収差が軸上０°の場合に閾値Ｐ１を超えておらず、波面収差が軸外１°の場合に閾値Ｐ２を超えていないので、集光精度が良好なことがわかる。
【００４７】
［比較例］
比較例は、屈折率ｎを１．６０に変えたものである。比較例の対物レンズ１は表１５のデータであり、非球面係数は表１６に示す通りである。
表１５において、曲率半径は、入射面１Ａが「0.973270062375497ｍｍ」であり、出射面１Ｂが「-3.46612505781858ｍｍ」である。入射面１Ａの間隔として表示される対物レンズ１の中心厚みｄは「１．５５ｍｍ」である。出射面１Ｂの間隔として表示される出射面１Ｂと保護層Ｄ１の表面Ｄ１２との間の間隔は、「0.495387266426577ｍｍ」である。さらに、比較例４の対物レンズ１の屈折率ｎは「ｎ＝1.605」であり、分散は、「59」である。
【００４８】
【表１５】
2009140563.tif 000018
【００４９】
【表１６】
2009140563.tif 000019
【００５０】
比較例の対物レンズ１の光学仕様は表３に示す実施例１のものと同じである。
比較例における結果を表１７及び図７に示す。図７は表１７のデータをグラフにしたものである。
【００５１】
【表１８】
2009140563.tif 000020
【００５２】
比較例では、波面収差が軸上０°の場合に閾値Ｐ１を超えおり、波面収差が軸外１°の場合に閾値Ｐ２を超えているので、集光精度が不良なことがわかる。
【００５３】
以上の実施例及び比較例から、対物レンズ１において、レンズの中心厚みｄ、焦点距離ｆの関係を、ｄ／ｆ＜１．１としても、屈折率ｎが１．６０であると、波面収差が閾値Ｐ１，Ｐ２より大きくなり、集光精度の低下をきたすことになるが、屈折率ｎを、ｎ＝1.66625、ｎ＝1.71、ｎ＝1.62、ｎ＝1.73等、１．６１より大きいものにすると、波面収差が閾値Ｐ１，Ｐ２より小さくなり、集光精度を維持することができる。
従って、本実施形態では、ｄ／ｆ＜１．１とすることで、対物レンズ１の軽量化を図ることができ、対物レンズ１を駆動するための駆動機構に供給する電力を小さなものにできる。
【００５４】
本実施形態の対物レンズ１の材料がガラスであるため、プラスチック製の対物レンズに比べると熱による形状変化やレーザ光による材料の劣化が少なく、収差変動による記録再生エラーを少なくすることができる。
さらに、対物レンズ１の使用波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍであるため、ブルーレイ対応の対物レンズ及びピックアップ装置を提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、対物レンズ１の材料をガラスとしたが、本発明では、プラスチックでもよい。対物レンズ１の材料をプラスチックにすれば、対物レンズ１をより軽量にすることができる。
【００５６】
さらに、ピックアップ装置の構成は前述のものに限定されるものではない。例えば、ブルーレイ用のレーザ光源の他に、波長範囲が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの光源を備えたピックアップ装置にも本発明を適用することができる。
さらに、本発明の対物レンズはピックアップ装置以外の装置、例えば、プロジェクタ、顕微鏡、その他の光学製品に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ピックアップ装置、その他の装置に用いられる対物レンズに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるピックアップ装置を示す概略斜視図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる対物レンズの概略構成図。
【図３】実施例１の結果を示すグラフ。
【図４】実施例２の結果を示すグラフ。
【図５】実施例３の結果を示すグラフ。
【図６】実施例４の結果を示すグラフ。
【図７】比較例の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１…対物レンズ、１０…ピックアップ装置、１２…検出器、Ｄ…光ディスク（記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009140563.tif 000025
【図６】
2009140563.tif 000026
【図７】
2009140563.tif 000027