(57)【要約】      （修正有）【課題】対物レンズを製造する際の硬化過程で生ずる収縮の影響を小さくすることによって、レンズの光学的特性を十分に維持できる対物レンズを提供する。【解決手段】光情報記録媒体の記録再生用対物レンズの厚さを薄くすることにより、対物レンズの体積を小さくし、硬化過程で生ずる収縮の影響を小さくする。少なくとも１つの面が非球面であり、ｄを軸上のレンズ厚とし、ｆを焦点距離としたときに、ｄ／ｆ＜１．１を満たすようにする。【選択図】図２
2009187644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであって、
少なくとも１つの面が非球面であり、
次式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
ｄ／ｆ＜１．１
ここで、ｄは、軸上のレンズ厚であり、ｆは、焦点距離である。
【請求項２】
両面が非球面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】
単玉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
使用波長が４２０ｎｍ以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項５】
開口数が０．８５以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項６】
記録媒体に近い方の面の光軸上における曲率が正であり、他方の面の光軸上における曲率が負であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光情報記録媒体に情報を記録したり再生したりするための対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レンズの製造は、レンズを成形するためのモールド型に、溶融させた硝材を流し込むことで行われてきた。このように、成形するためのモールド型を用いてレンズを製造するため、融点の高い硝材を用いたときには、高温により、モールド型の耐久性を低下させてしまうので、融点の低い硝材を使わざるを得なかった。
【特許文献１】特開２００１−３２４６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、レンズを製造する際には、融点の低い硝材をモールド型に流し込んでレンズを成形してきた。
【０００４】
しかしながら、融点が低い硝材によって製造されたレンズの屈折率は、一般に小さく、例えば、１．５〜１．６程度である。このように、融点が低い硝材によって成形されたレンズは、屈折率が小さいため、焦点距離を確保するためには、曲率半径を小さくせざるを得ず、すなわち、レンズの面の曲率を大きくせざる得かなった。このため、レンズを取り付けたり係止させたりするための縁等の部位を、レンズの外周に形成することが困難となるため、レンズの厚さを厚くせざるを得なかった。このように、レンズ全体を厚くした場合には、レンズ全体の体積も大きくなるため、レンズの製造時の硬化過程で生ずる収縮の程度が大きくなり、収縮の影響によって、レンズの光学的特性を十分に維持することが困難になっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硬化過程で生ずる収縮の影響を小さくすることによって、レンズの光学的特性を十分に維持できる対物レンズを提供することにある。
【０００６】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、対物レンズの厚さを薄くすることによって、対物レンズの体積を小さくし、硬化過程で生ずる収縮の影響を小さくする。
【０００７】
具体的には、本発明に係る対物レンズは、
光情報記録媒体の記録再生用対物レンズであり、
少なくとも１つの面が非球面であり、
式  ｄ／ｆ＜１．１  を満たすことを特徴とする。
【０００８】
ここで、ｄは、軸上のレンズ厚であり、ｆは、焦点距離である。
【０００９】
このようにすることで、屈折率の高い硝材を用いて対物レンズを製造しても、対物レンズの厚さを薄くすることができるので、対物レンズの全体の体積を小さくでき、製造するときの硬化過程で生ずる対物レンズの収縮の程度を抑えることができるので、収縮の影響を小さくすることによって、レンズの光学的特性を十分に維持することができる。
【００１０】
また、屈折率が大きくなる硝材を用いて対物レンズを製造することによって、対物レンズの曲率半径も大きくすることができ、従来の対物レンズと同様の焦点距離を確保した対物レンズを提供することができる。このように、曲率半径を大きくできるので、対物レンズの中心から外周に向かって半径方向に沿った表面形状を緩やかに変化させることができる。すなわち、対物レンズの外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくでき、対物レンズの外周近くの製造誤差を小さくすることができるので、対物レンズの外周近くに入射した光も的確に屈折させて所望する位置、例えば、情報記録面に集光させることができる。
【００１１】
さらに、上述したように、対物レンズの外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくできるので、対物レンズの表面を保護膜で被覆する場合に、対物レンズの外周近くであっても、保護膜の所望する厚さ、例えば、膜厚が均一に近づくように保護膜を被覆することができる。
【００１２】
さらにまた、対物レンズの外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくできるので、対物レンズを製造するときに用いるレンズ型としてのモールド型の精度も十分に維持した上で、容易にモールド型を作ることができ、対物レンズを安価に製造することができる。さらに、対物レンズの外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さいので、モールド型に硝材を流し込んだ後、モールド型から取り外すときの処理も容易にすることができ、対物レンズに損傷を加えることなく、モールド型から取り外すことができる。
【００１３】
また、本発明に係る対物レンズは、両面が非球面であるものが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明に係る対物レンズは、単玉であるものが好ましい。
【００１５】
さらにまた、本発明に係る対物レンズは、開口数が０．８５以上であるものが好ましい。さらに、本発明に係る対物レンズの使用波長が４２０ｎｍ以下であるものが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る対物レンズは、記録媒体に近い方の面の光軸上における曲率が正であり、他方の面の光軸上における曲率が負であるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
硬化過程で生ずる収縮の影響を小さくすることによって、レンズの光学的特性を十分に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜＜＜光ピックアップ装置１０＞＞＞
図１は本発明の実施の形態を示す光ピックアップ装置１０の概略的な構成図である。
【００２０】
図１の光ピックアップ装置１０は、対物レンズ１２として本発明による上述の両面非球面単玉対物レンズを使用したものである。光ピックアップ装置１０は、対物レンズ１２と、半導体レーザ１４と、カップリングレンズ１６と、光検出器１８とを含む。
【００２１】
半導体レーザ１４は、レーザ光を射出する光源である。カップリングレンズ１６は、半導体レーザ１４から射出されたレーザ光の発散角を変換する。対物レンズ１２は、カップリングレンズ１６によって変換された光束を光情報記録媒体の情報記録面２０に集光する。情報記録面２０は、集光された光束を反射する。光検出器１８は、光情報記録媒体の情報記録面２０によって反射された反射光を受光する。
【００２２】
さらに、光ピックアップ装置１０は、ビームスプリッタ２２と、１／４波長板２４と、絞り２６と、２軸アクチュエータ３０とを含む。
【００２３】
ビームスプリッタ２２は、情報記録面２０によって反射された反射光を光検出器１８に向くように分離する。１／４波長板２４は、対物レンズ１２とカップリングレンズ１６との間に配置されている。絞り２６は、対物レンズ１２に前に配置されている。２軸アクチュエータ３０は、フォーカス・トラッキングに用いられる。
【００２４】
本発明の実施の形態を示す光ピックアップ装置１０では、集光光学系は、対物レンズ１２と、カップリングレンズ１６と、ビームスプリッタ２２と、１／４波長板２４と、絞り２６とを有する。なお、ビームスプリッタ２２をこの集光光学系に含めなくてもよい。
【００２５】
また、対物レンズ１２は、その外周に光軸に対し垂直方向に延びた面を持つフランジ部３２を有する。このフランジ部３２により、対物レンズ１２を光ピックアップ装置１０に精度よく取付ることができる。
【００２６】
さらに、カップリングレンズ１６は、入射された光束を光軸に対して、ほぼ平行光束にするコリメートレンズであってもよい。この場合には、コリメートレンズから出射される光束がほぼ平行光となるように、半導体レーザ１４又はコリメートレンズを、コリメートレンズの光軸方向に移動可能に調整できるように構成するのが望ましい。
【００２７】
なお、図１に示した光ピックアップ装置１０では、ビームスプリッタ２２によって分離された光束を直接光検出器１８で検出する場合を示したが、ビームスプリッタ２２の背後にシリンドリカルレンズ等を配置して、ビームスプリッタ２２から出射された光束が照射される領域の形状の縦横比を変更して光検出器１８に入射させるようにしてもよい。
【００２８】
＜＜＜対物レンズ１２＞＞＞
図２は、本発明の対物レンズ１２の断面を示す断面図である。
【００２９】
対物レンズ１２は、単一体であり、外側非球面１０２と内側非球面１０４とによって画定される。外側非球面１０２は、凸面であり、内側非球面１０４は、凹面である。この対物レンズ１２は、基準波長４０５ｎｍ用としての無限対物レンズであり、開口数は、０．８５以上である。
【００３０】
なお、図２に示した面番号Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５は、後述する対物レンズ１２の諸データを示す表１及び表２で用いる面番号である。面番号Ｓ２は、情報記録面２０を示し、面番号Ｓ３は、光情報記録媒体の上面を示し、面番号Ｓ４は、内側非球面１０４を示し、面番号Ｓ５は、外側非球面１０２を示す。
【００３１】
この対物レンズ１２は、軸上のレンズ厚をｄとして、焦点距離をｆとしたときに、ｄ／ｆ＜１．１を満たす。このようにすることで、屈折率の高い硝材を用いて対物レンズ１２を製造しても、対物レンズ１２の厚さを薄くすることができるので、対物レンズ１２の全体の体積を小さくでき、製造するときの硬化過程で生ずる対物レンズ１２の収縮の程度を抑えることができる。
【００３２】
また、一般に、焦点距離は、レンズの曲率半径Ｒと屈折率ｎとの比の関数で表され、具体的には、比ｎ／Ｒの関数で表される。したがって、屈折率ｎが大きくなる硝材を用いて対物レンズ１２を製造したときには、対物レンズ１２の曲率半径Ｒも大きくすることができ、これまでと同様の焦点距離を確保した対物レンズ１２を提供することができる。さらに、曲率半径Ｒも大きくできるので、対物レンズ１２の中心から外周に向かう半径方向に沿った表面形状を緩やかに変化させることができる。すなわち、対物レンズ１２の外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくできる。このため、対物レンズ１２の外周近くの製造誤差を小さくすることができるので、対物レンズ１２の外周近くに入射した光も的確に屈折させて情報記録面２０に集光させることができる。
【００３３】
さらにまた、対物レンズ１２の外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくできるので、対物レンズ１２の表面を保護膜で被覆する場合に、対物レンズ１２の外周近くであっても、保護膜の所望する厚さ、例えば、膜厚が均一に近づくように保護膜を被覆することができる。
【００３４】
また、対物レンズ１２の外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さくできるので、対物レンズ１２を製造するときに用いるレンズ型としてのモールド型の精度も十分に維持した上で、容易にモールド型を作ることができ、対物レンズを安価に製造することができる。さらに、対物レンズの外周近くにおける半径方向に沿った表面の傾きを小さいので、モールド型に硝材を流し込んだ後、モールド型から取り外すときの処理も容易にすることができる。
【００３５】
＜＜＜数値実施例＞＞＞
以下に、本発明による投影光学系の具体的な数値実施例を示す。
【００３６】
＜第１数値実施例＞
図３は、第１数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。この第１数値実施例による対物レンズ１２の諸データを表１に示す。この表１は、第１数値実施例による光情報記録媒体の情報記録面２０（Ｓ３）及び上面（Ｓ４）と、対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ５及びＳ６と各々についての各種のデータを示す表である。また、表２は、第１数値実施例による対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ５及びＳ６と各々について示す表であり、以下の式に示す非球面を表す式の係数を示す表である。
【００３７】
【表１】
2009187644.tif 000003
【００３８】
【表２】
2009187644.tif 000004
【００３９】
【数１】
2009187644.tif 000005
【００４０】
上述した式において、ｃは曲率半径の逆数で、具体的な値は表２に示した。また、ｋは、コーニック係数で、ｒ２はｘ２＋ｙ２であり、このｘ及びｙは、面上の座標の値である。さらに、α１〜α８は、ｒの高次の項の係数である。
【００４１】
図４は、第１数値実施例による対物レンズ１２のコマ収差を示すグラフである。図３（ａ）は、光情報記録媒体の情報記録面上で光軸中心からの距離が０ｍｍである場合を示し、図３（ｂ）は、光情報記録媒体の情報記録面上で光軸中心からの距離が−０．０２ｍｍである場合を示し、図３（ｃ）は、光情報記録媒体の情報記録面上で光軸中心からの距離が−０．０３ｍｍである場合を示す。これらの図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。いずれの場合も良好なコマ収差を示した。
【００４２】
＜第２数値実施例＞
図５は、第２数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。この第２数値実施例による対物レンズ１２の諸データを表３に示す。この表３は、第２数値実施例による光情報記録媒体の情報記録面２０（Ｓ２）及び上面（Ｓ３）と、対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々についての各種のデータを示す表である。また、表４は、第２数値実施例による対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々について示す表であり、上述した式に示す非球面を表す式の係数を示す表である。
【００４３】
【表３】
2009187644.tif 000006
【００４４】
【表４】
2009187644.tif 000007
【００４５】
図６は、第２数値実施例によるレンズのコマ収差を示すグラフである。図６（ａ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が０ｍｍである場合を示し、図６（ｂ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０２ｍｍである場合を示し、図６（ｃ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０３ｍｍである場合を示す。これらの図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。いずれの場合も良好なコマ収差を示した。
【００４６】
＜第３数値実施例＞
図７は、第３数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。この第３数値実施例による対物レンズ１２の諸データを表５に示す。この表５は、第３数値実施例による光情報記録媒体の情報記録面２０（Ｓ２）及び上面（Ｓ３）と、対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々についての各種のデータを示す表である。また、表６は、第３数値実施例による対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々について示す表であり、上述した式に示す非球面を表す式の係数を示す表である。
【００４７】
【表５】
2009187644.tif 000008
【００４８】
【表６】
2009187644.tif 000009
【００４９】
図８は、第３数値実施例によるレンズのコマ収差を示すグラフである。図８（ａ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が０ｍｍである場合を示し、図８（ｂ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０２ｍｍである場合を示し、図８（ｃ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０３ｍｍである場合を示す。これらの図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。いずれの場合も良好なコマ収差を示した。
【００５０】
＜第４数値実施例＞
図９は、第４数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。この第４数値実施例による対物レンズ１２の諸データを表７に示す。この表７は、第４数値実施例による光情報記録媒体の情報記録面２０（Ｓ２）及び上面（Ｓ３）と、対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々についての各種のデータを示す表である。また、表８は、第４数値実施例による対物レンズ１２の２つの非球面Ｓ４及びＳ５と各々について示す表であり、上述した式に示す非球面を表す式の係数を示す表である。
【００５１】
【表７】
2009187644.tif 000010
【００５２】
【表８】
2009187644.tif 000011
【００５３】
図１０は、第４数値実施例によるレンズのコマ収差を示すグラフである。図１０（ａ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が０ｍｍである場合を示し、図１０（ｂ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０２ｍｍである場合を示し、図１０（ｃ）は、光情報記録媒体の情報記録面２０までの距離が−０．０３ｍｍである場合を示す。これらの図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示したグラフの横軸及び縦軸のスケールは５目盛分で１００ミクロンである。いずれの場合も良好なコマ収差を示した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の対物レンズ１２を使用する光ピックアップ装置１０の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の対物レンズ１２の断面を示す断面図である。
【図３】第１数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。
【図４】第１数値実施例による対物レンズ１２のコマ収差を示すグラフである。
【図５】第２数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。
【図６】第２数値実施例による対物レンズ１２のコマ収差を示すグラフである。
【図７】第３数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。
【図８】第３数値実施例による対物レンズ１２のコマ収差を示すグラフである。
【図９】第４数値実施例による対物レンズ１２の断面形状を示す図である。
【図１０】第４数値実施例による対物レンズ１２のコマ収差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１２  対物レンズ
１４  半導体レーザ
１６  カップリングレンズ
１８  光検出器
２０  情報記録面
２２  ビームスプリッタ
２４  １／４波長板
２６  絞り
３０  ２軸アクチュエータ
【図１】
2009187644.tif 000012
【図２】
2009187644.tif 000013
【図３】
2009187644.tif 000014
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009187644.tif 000019
【図９】
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【図１０】
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