WO2005098838A1 - 対物レンズ、光ヘッド、及び光ピックアップ装置 - Google Patents

対物レンズ、光ヘッド、及び光ピックアップ装置 Download PDF

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lens
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Katsuya Sakamoto
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Konica Minolta Opto, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an objective lens for recording and Z or reproduction of an optical information recording medium, an optical head and an optical pickup device using the objective lens.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-84196
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-223762
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-307139
  • an objective lens for an optical pickup device is required to have a high NA and a light weight, it is not usually a telecentric optical system.
  • the objective lens is telecentric, in order to correct spherical aberration, curvature of field, distortion aberration, coma aberration, and astigmatism, it is necessary to decrease NA or to increase the number of lenses. It is because you can not do it.
  • the objective lens is retrofocus type, it is not easy to manufacture an objective lens with a small amount of V and a small number of aberrations with the number of lenses.
  • the objective lens for the optical pickup device when the objective lens for the optical pickup device is made telecentric on the image side, sharp image formation becomes possible at the time of reading information and the like, and the performance of the pickup can be enhanced.
  • the objective lens for the optical pickup device is a retrofocus type, high NA can be achieved without increasing the diameter of the incident light beam, and as a result, working 'di The back focus corresponding to the stance can be taken large.
  • the present invention it is possible to effectively suppress the occurrence of various aberrations with a relatively small number of lenses, and to achieve optical recording and Z that can achieve relatively high NA while securing sharp imaging. Or it aims at providing an objective lens for reproduction.
  • Another object of the present invention is to provide an optical head and an optical pickup device incorporating an objective lens as described above.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object is an objective lens for recording and Z or reproduction for an optical information recording medium, which comprises, in order from the light source side, (a) light source side
  • the first lens group has a concave surface facing the concave surface and has negative refractive power
  • the second lens group having positive refractive power
  • a third lens group having positive refractive power
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an optical path diagram of the objective lens of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing wavefront aberration of the objective lens of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing distortion aberration of the objective lens of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing curvature of field of the objective lens of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the telecentricity of the objective lens of the first embodiment.
  • FIG. 7 is an optical path diagram of an objective lens of a second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing wavefront aberration of the objective lens of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing distortion aberration of the objective lens of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the field curvature of the objective lens of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the telecentricity of the objective lens of the second embodiment.
  • An objective lens for recording and Z or reproducing for an optical information recording medium which is in the shape of a meniscus with a concave surface facing the light source side and has negative refractive power in order from the light source side
  • a first lens group (b) a second lens group having positive refracting power, and (c) a meniscus with a concave surface facing the image side
  • a third lens group having positive refractive power.
  • the first to third lens groups basically consist of a single lens in order to make the structure of the objective lens simple and lightweight, one of the lens groups is attached with a plurality of lenses. It is good as a combined lens! /.
  • the “objective lens” according to the present invention is integrally moved by an actuator for focusing and tracking.
  • the first lens group having negative refractive power is in the shape of a meniscus with the concave surface facing the light source side, so it is possible to reduce the Petzval sum and to reduce the curvature of field.
  • the third lens unit having a positive refracting power is in the shape of a meniscus with the concave surface facing the image side, it is possible to take a long working distance. That is, with a relatively small number of lens groups, high NA can be achieved while efficiently suppressing the occurrence of various aberrations, and high-precision, high-density optical recording and Z or reproduction become possible.
  • this objective lens when it is considered that the objective lens has a force with the first lens group and the second and third lens groups, this objective lens can increase the NA regardless of the incident light beam diameter, and can achieve a working distance. It has a retrofocus lens configuration that can earn the equivalent back focus.
  • condition (1) it is possible to reduce coma aberration generated when the image height becomes large while securing a working distance, and to secure sufficient telecentricity as well.
  • the condition 01 in the first half, I ⁇ 23 / ⁇ 1 I is satisfied, it is possible to reduce the coma aberration that occurs when the image height becomes large while securing the working 'distance.
  • the condition I f23 / fl I ⁇ 0. 10 in the second half when the condition I f23 / fl I ⁇ 0. 10 in the second half is satisfied, the telecentricity can be sufficiently ensured while securing the working distance.
  • a more preferable condition is to satisfy: 6.06 I m / n
  • the terms “telecentricity” and “telecentricity” used in the above description mean, for example, a half angle of view of 2.5 ° and a chief ray angle of not more than 0. ⁇ .
  • the objective lens has a numerical aperture NA on the image side under the following conditions:
  • the objective lens has predetermined telecentricity on the image side.
  • sharp imaging can be performed for recording and Z or reproduction of optical information, and the performance of the optical pickup can be enhanced.
  • the objective lens is a second lens group, a third lens group, and a force aspheric lens. In this case, various aberrations of the objective lens can be further suppressed.
  • the first to third lens groups are formed of a glass lens.
  • the processing accuracy and stability of the objective lens can be enhanced, and the imaging performance can be enhanced.
  • An optical head comprising the above-described objective lens for converging incident light flux as a spot, and forming a light spot on the recording surface of the optical information recording medium by the objective lens.
  • optical head since an objective lens capable of achieving high NA while suppressing generation of various aberrations efficiently with a relatively small number of lens groups is used, optical information of high accuracy and high density can be obtained. Recording and Z or playback become possible.
  • a first optical pick-up provided with the above-mentioned optical head and capable of reading information on the recording surface of the optical information recording medium or writing information on the recording surface via the optical head.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention.
  • This optical pickup device comprises an objective lens 2 in a three-group three-element configuration, a semiconductor laser 3 as a light source, and a power coupling lens 4 that converts the divergence angle of divergent light emitted from the semiconductor laser 3.
  • a light detector (also referred to as a sensor) 5 that receives light reflected from an optical disk 6 that is an optical information recording medium as a sensor.
  • the optical pickup device of FIG. 1 is further disposed between an objective lens 2 and a coupling lens 4, and a polarization beam splitter 71 for separating the reflected light from the optical disc 6 toward the light detector 5.
  • a polarization beam splitter 71 for separating the reflected light from the optical disc 6 toward the light detector 5.
  • the force optical pickup device (not shown) includes a light source drive circuit for operating the semiconductor laser 3 as appropriate, a sensor drive circuit for operating the light detector 5 as appropriate, and a displacement drive circuit for operating the two-axis actuator 81. Etc.
  • the semiconductor laser 3 generates, for example, laser light having a wavelength of 500 nm or less, and reproduces the information recorded at high density on the optical disc 6 which is an optical information recording medium. It is possible to record information at high density on the optical disk 6 and the optical disk 6.
  • the objective lens 2 comprises a first lens 21 that constitutes the first lens group alone, a second lens 22 that constitutes the second lens group alone, and a third that constitutes the third lens group alone. It is composed of three lenses 23.
  • the first to third lenses 21-23 are integrated and fixed in a precise arrangement by the holder 25, and the objective lens 2 as a whole is made into an optical head by utilizing the flange portion 25a of the holder 25. It can be attached to 10 precisely.
  • the objective lens 2 has an NA in the range of 0.70-0.90 on the side of the optical disc 6, and corresponds to a standard with a relatively high recording density.
  • the objective lens 2 has telecentricity on the optical disc 6 side, and sharp image formation becomes possible in recording and reproduction of optical information, and the performance of the optical pickup can be enhanced.
  • the objective lens 2 can be considered as a retrofocus type lens system consisting of a first lens 21 having negative refractive power and second and third lenses 22 and 23 having positive refractive power as a whole.
  • the NA on the side of the optical disk 6 can be increased, and at the same time, a kinging distance equivalent to the distance to the optical disk 6 can be obtained relatively sufficiently.
  • the first lens 21 is a meniscus lens having negative refractive power and having a concave surface facing the semiconductor laser 3 as a light source.
  • the second lens 22 is a biconvex lens, and appropriately collimates or converges the light beams diverged by the first lens 21.
  • the third lens 23 has positive refractive power, and can converge the light beam passing through the second lens 22 as a fine spot on the information recording surface 62 of the optical disc 6.
  • the third lens 23 is a meniscus lens whose concave surface is directed to the optical disk 6 side. This makes it possible to take a long 'kinking' distance.
  • the optical pickup device shown in FIG. 1 when reproducing information from the optical disk 6, laser light is emitted from the semiconductor laser 3.
  • the light beam emitted from the semiconductor laser 3 is a polarization beam splitter 71, a coupling lens 4, and 1Z4 waves.
  • the light passes through the long plate 73 to form a circularly polarized parallel light flux.
  • the luminous flux is narrowed by the stop 75 and condensed by the objective lens 2 on the information recording surface 62 through the transparent substrate 61 of the optical disk 6.
  • the light beam modulated and reflected by the information pits on the information recording surface 62 passes through the objective lens 2, the diaphragm 75, the 1Z four-wave plate 73, and the coupling lens 4 again, and enters the polarization beam splitter 71.
  • the light beam incident on the polarization beam splitter 71 is reflected here and given astigmatism when passing through the astigmatism optical system 77, and is incident on the light detector 5.
  • a read signal of the information recorded on the optical disk 6 can be obtained.
  • focus shape detection and track detection are performed by detecting a spot shape change on the light detector 5 and a light amount change due to a position change. Based on this detection, the objective lens 2 is moved in the optical axis direction so that the 2-axis actuator 81 incorporated in the optical head 10 forms an image on the information recording surface 62 of the optical disc 6 with the light flux from the semiconductor laser 3. The objective lens 2 is moved in a direction perpendicular to the optical axis so that the light flux from the semiconductor laser 3 is imaged on a predetermined track.
  • the above is the description for reproducing information from the optical disc 6. Also in the case of recording information on the optical disc 6, the same operation as in the optical system shown in FIG. To be done. However, the intensity of the laser beam emitted from the semiconductor laser 3 is set to a predetermined threshold value or more for recording. Further, the sequence of tracking, focusing, confirmation of the writing information, etc. at the time of writing can be appropriately changed in accordance with the application and specification of the optical pickup device.
  • the focal length fl of the first lens 21 is -71. 54 mm, and the second and third lenses 22.
  • the objective lens has a combined focal length f23 of 2.5, 23 as a whole, a focal length F of 3.20 mm, and an image-side numerical aperture NA of 0.71.
  • Specifications of the objective lens according to the first example are listed in Table 1 below.
  • Table 1 “i-th surface” indicates the surface number of the lens surface on the light source side, “ri” indicates the curvature radius of the corresponding lens surface, and “di” indicates the corresponding lens surface force to the next lens surface.
  • Ni indicates the distance from the corresponding lens surface to the next lens surface, and “Remarks” indicates the diameter of the glass material of the lens made of a glass lens.
  • the fourth surface force is also aspheric on the seventh surface.
  • the conic constant ⁇ and the aspheric coefficient A of each surface are given in Table 2 below.
  • FIG. 2 shows an optical path diagram of the objective lens 2 in the first embodiment.
  • 3 to 6 show aberration characteristics of the objective lens 2 of the first embodiment. That is, FIG. 3 shows the amount of wavefront aberration according to the image height in the first embodiment.
  • SA sinherical aberration
  • CM compound
  • AS astigmatism
  • RMS the root mean square of these aberrations.
  • 4 shows the distortion amount according to the image height in the first embodiment
  • FIG. 5 shows the curvature of field according to the image height in the first embodiment
  • FIG. 6 shows the first embodiment. The telecentricity according to the image height in an example is shown.
  • the focal length fl of the first lens 21 is -64. 58 mm, the second and third lenses 22.
  • the objective lens has a combined focal length f23 of 4.5 mm, an overall focal length F of 3. Olmm, and an image-side numerical aperture NA of 0.71.
  • both the fourth surface force and the seventh surface are aspheric.
  • the conic constant ⁇ and the aspheric coefficient A of each surface are given in Table 4 below.
  • FIG. 7 shows an optical path diagram of the objective lens 2 in the second embodiment.
  • 8 to 11 show aberration characteristics of the objective lens 2 of the second embodiment. That is, FIG. 8 shows the amount of wavefront aberration according to the image height in the second embodiment, FIG. 9 shows the amount of distortion difference according to the image height in the second embodiment, and FIG. The amount of curvature of field according to the image height in the two examples is shown, and FIG. 11 shows the telecentricity according to the image height in the second example.
  • the objective lens of the present invention it is possible to achieve high NA while suppressing generation of various aberrations efficiently with a relatively small number of lens groups, so high-precision, high-density optical recording and Z or reproduction can be achieved. It will be possible.

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Abstract

　対物レンズ２において、第１レンズ２１は、負屈折力を有し、光源である半導体レーザ３側に凹面を向けたメニスカスレンズである。これにより、ペッツバール和を小さくして像面湾曲を小さくすることができる。第２レンズ２２は、両凸レンズである。第３レンズ２３は、正屈折力を有し、光ディスク６側に凹面を向けたメニスカスレンズである。これにより、ワーキング・ディスタンスを長く取ることができる。以上のような構成の対物レンズ２では、比較的少ないレンズによって、諸収差の発生を効率的に抑えつつ高ＮＡを達成することができ、高精度で高密度の光記録及び／又は再生が可能になる。

Description

明 細 書
対物レンズ、光ヘッド、及び光ピックアップ装置
技術分野
[oooi] 本発明は、光情報記録媒体の記録及び Z又は再生用の対物レンズ、これを用いた 光ヘッド及び光ピックアップ装置に関する。
背景技術
[0002] これまで、 CD (コンパクト'ディスク)等の光情報記録媒体に対して情報の再生 ·記 録を行うための各種光ピックアップ装置が開発 '製造され、一般に普及している。协 る光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズとして、例えば 3群構成とすることに よって低収差で高 NAとしたものが存在する (特許文献 1参照)。
[0003] なお、光情報の記録や再生用のものに限らないならば、例えば撮影用、内視鏡用 等の分野にぉ 、て、テレセントリックでレトロフォーカス型の各種対物レンズが用いら れて 、る (特許文献 2、 3参照)。
特許文献 1：特開 2003— 84196号公報
特許文献 2：特開平 11—223762号公報
特許文献 3 :特開平 5— 307139号公報
発明の開示
[0004] しかしながら、光ピックアップ装置用の対物レンズについては、高 NAかつ軽量であ ることが求められるので、通常、テレセントリックな光学系となっていない。対物レンズ をテレセントリックにした場合、球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差、及び非点 収差の各収差を補正するには、 NAを小さくするカゝ、或いは構成レンズ枚数を多くせ ざるを得ないからである。また、対物レンズをレトロフォーカス型とする場合にも、少な V、レンズ枚数で収差の少な 、対物レンズを製造することは容易でな!、。
[0005] 一方、光ピックアップ装置用の対物レンズを像側にテレセントリックにした場合、情 報読取時等にぉ 、て鮮鋭な結像が可能になり、ピックアップの性能を高めることがで きる。また、光ピックアップ装置用の対物レンズをレトロフォーカスタイプとした場合、 入射光束径を大きくすることなく高 NAィ匕を図ることができ、結果的にワーキング 'ディ スタンスに対応するバックフォーカスを大きくとることができる。
[0006] そこで、本発明は、比較的少ないレンズ枚数で諸収差の発生を効率的に抑え、 つ、鮮鋭な結像を確保しつつ比較的高 ヽ NAを達成することができる光記録及び Z 又は再生用の対物レンズを提供することを目的とする。
[0007] また、本発明は、上記のような対物レンズを^ aみ込んだ光ヘッドや光ピックアップ装 置を提供することを目的とする。
[0008] 上記の目的を達成するための、本発明の一つの態様は、光情報記録媒体のため の記録及び Z又は再生用の対物レンズであって、光源側から順に、（a)光源側に凹 面を向けたメニスカス状であり負屈折力を有する第 1レンズ群と、（b)正屈折力を有す る第 2レンズ群と、（c)像側に凹面を向けたメニスカス状であり正屈折力を有する第 3 レンズ群とを備える。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を説明する図である。
[図 2]第 1実施例の対物レンズの光路図である。
[図 3]第 1実施例の対物レンズの波面収差を示す図である。
[図 4]第 1実施例の対物レンズの歪曲収差を示す図である。
[図 5]第 1実施例の対物レンズの像面湾曲を示す図である。
[図 6]第 1実施例の対物レンズのテレセン性を示す図である。
[図 7]第 2実施例の対物レンズの光路図である。
[図 8]第 2実施例の対物レンズの波面収差を示す図である。
[図 9]第 2実施例の対物レンズの歪曲収差を示す図である。
[図 10]第 2実施例の対物レンズの像面湾曲を示す図である。
[図 11]第 2実施例の対物レンズのテレセン性を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 本発明の上記の目的は、以下の構成によって達成される。
[0011] (1)光情報記録媒体のための記録及び Z又は再生用の対物レンズであって、光源 側から順に、 (a)光源側に凹面を向けたメニスカス状であり負屈折力を有する第 1レ ンズ群と、（b)正屈折力を有する第 2レンズ群と、（c)像側に凹面を向けたメニスカス 状であり正屈折力を有する第 3レンズ群とを備える。
[0012] なお、第 1から第 3レンズ群は、対物レンズの構造を簡単かつ軽量とするため、原則 として単一のレンズからなるものとするが、いずれかのレンズ群を複数のレンズを貼り 合わせたレンズとしてもよ！/、。
[0013] なお、本発明に係る「対物レンズ」とは、フォーカスやトラッキングのためのァクチュ エータによって一体的に移動するものである。
[0014] 上記対物レンズによれば、負屈折力を有する第 1レンズ群が光源側に凹面を向け たメニスカス状であるので、ペッツバール和を小さくして像面湾曲を小さくすることが できる。また、正屈折力を有する第 3レンズ群が像側に凹面を向けたメニスカス状であ るので、ワーキング 'ディスタンスを長くとることができる。つまり、比較的少ないレンズ 群によって、諸収差の発生を効率的に抑えつつ高 NAを達成することができるので、 高精度で高密度の光記録及び Z又は再生が可能になる。
[0015] (2)上記対物レンズにおいて、第 1レンズ群の焦点距離を flとし、第 2及び第 3レン ズ群の合成焦点距離を f23とした場合に、以下の条件
0. 01く I f23/fl I < 0. 10 … （1)を満たす。
[0016] このように、対物レンズが第 1レンズ群と第 2及び第 3レンズ群と力 なるものとみた 場合、この対物レンズは、入射光束径にかかわらず NAを大きくできワーキング 'ディ スタンスに相当するバックフォーカスを稼ぐことができるレトロフォーカス型のレンズ構 成となっている。ここで、上記条件（1)を満足することにより、ワーキング 'ディスタンス を確保した状態で、像高が大きくなつたときに発生するコマ収差を小さくできるととも に、テレセン性も十分に確保することができ、所望の集光スポットを形成することがで きる。特に、前半の条件 0. 01く I Ϊ23/Ϊ1 Iが満たされる場合、ワーキング 'ディスタ ンスを確保した状態で、像高が大きくなつたときに発生するコマ収差を小さくすること ができる。一方、後半の条件 I f23/fl I < 0. 10が満たされる場合、ワーキング'デ ィスタンスを確保した状態で、テレセン性も十分に確保することができる。
[0017] 更に、より好ましい条件は、 0. 06く I m/n | < o. 08 を満たすことである。
[0018] 以上の説明において用いた用語「テレセン性」や「テレセントリック性」とは、例えば 半画角 2. 5°で主光線角度が 0. Ο 以下であるような場合を意味する。 [0019] (3)上記対物レンズは、像側の開口数 NAの値が以下の条件
0. 50?NAく 0. 90 (2)を満たす。
[0020] この場合、上記の条件を要求するような光ピックアップ装置の光記録及び Z又は再 生に際して、低収差で高 NAの結像が可能になる対物レンズとして好適に用いること ができる。さらに、
0. 70<NA< 0. 90 とより高 NAを要求する光ピックアップ装置に好適である。
[0021] (4)上記対物レンズは、像側に所定のテレセントリック性を有する。この場合、光情 報の記録及び Z又は再生用にお 、て鮮鋭な結像が可能になり、光ピックアップの性 能を高めることができる。
[0022] (5)上記対物レンズは、第 2レンズ群と第 3レンズ群と力 非球面レンズである。この 場合、対物レンズの諸収差をさらに抑えることができる。
[0023] (6)上記対物レンズは、第 1乃至第 3レンズ群が、ガラス製のレンズで形成される。こ の場合、対物レンズの加工精度や安定性を高めることができ、結像性能を高めること ができる。
[0024] (7)入射光束をスポットとして収束させる上述の対物レンズを有し、当該対物レンズ によって光情報記録媒体の記録面上に光スポットを形成する光ヘッド。
[0025] 上記光ヘッドでは、比較的少ないレンズ群によって諸収差の発生を効率的に抑え つつ高 NAを達成することができる対物レンズを用いて 、るので、高精度かつ高密度 の光情報の記録及び Z又は再生が可能になる。
[0026] (8)上述の光ヘッドを備え、当該光ヘッドを介して、光情報記録媒体の記録面上の 情報を読み取り、若しくは当該記録面に情報を書き込むことができる第 1の光ピックァ ップ装置。
[0027] 上記光ピックアップ装置では、上述のような光ヘッドを用いて!/、るので、記録密度の 高い規格を含む各種規格の光情報記録媒体に対して高精度で安定した記録及び Z又は再生が可能になる。
[0028] (9) (a)所定波長の光源光を発生する光源と、 (b)光源からの光源光を収束させて 、光情報記録媒体の記録面上に光スポットを形成する上述の対物レンズと、（c)光情 報記録媒体の記録面からの反射光を、対物レンズを介して検出するセンサ (光検出 器とも云う）と、を備え、光情報記録媒体に対する情報の記録及び Z又は再生を行う 第 2の光ピックアップ装置。
[0029] 上記光ピックアップ装置では、上述のような対物レンズを用いて!/、るので、記録密 度の高い規格を含む各種規格の光情報記録媒体に対して高精度で安定した記録及 び Z又は再生が可能になる。
[0030] 〔第 1実施形態〕
図 1は、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の構造を説明する図である 。この光ピックアップ装置は、 3群 3枚構成の対物レンズ 2と、光源である半導体レー ザ 3と、半導体レーザ 3から射出される発散光の発散角を変換する 1群 1枚構成の力 ップリングレンズ 4と、光情報記録媒体である光ディスク 6からの反射光をセンサとして 受光する光検出器 (センサとも云う） 5とを備える。
[0031] 図 1の光ピックアップ装置は、更に、光ディスク 6からの反射光を光検出器 5に向け て分離する偏光ビームスプリッタ 71と、対物レンズ 2とカップリングレンズ 4との間に配 置される 1 Z4波長板 73と、対物レンズ 2の手前に配置される絞り 75と、シリンドリカ ルレンズ及び凹レンズからなる非点収差光学系 77と、フォーカス及びトラッキング用 の 2軸ァクチユエータ 81とを備える。なお、図示を省略している力 光ピックアップ装 置は、半導体レーザ 3を適宜動作させる光源駆動回路や、光検出器 5を適宜動作さ せるセンサ駆動回路、 2軸ァクチユエータ 81を動作させる変位駆動回路等を有して いる。
[0032] 図 1の光ピックアップ装置において、半導体レーザ 3は、例えば 500nm以下の波長 のレーザ光を発生させるものであり、光情報記録媒体である光ディスク 6に高密度で 記録された情報の再生、及び Z又は光ディスク 6に対して高密度で情報の記録が可 能である。
[0033] また、対物レンズ 2は、第 1レンズ群を単独で構成する第 1レンズ 21と、第 2レンズ群 を単独で構成する第 2レンズ 22と、第 3レンズ群を単独で構成する第 3レンズ 23とで 構成されている。これら第 1一第 3レンズ 21— 23は、ホルダ 25により精密な配置で一 体化されて固定されており、ホルダ 25のフランジ部 25aを利用することによって、全体 としての対物レンズ 2を光ヘッド 10に精度よく取り付けることができる。 [0034] この対物レンズ 2は、光ディスク 6側における NAが 0. 70—0. 90の範囲となってお り、記録密度の比較的高い規格に対応するものとなっている。また、この対物レンズ 2 は、光ディスク 6側に関してテレセン性を有しており、光情報の記録や再生において 鮮鋭な結像が可能になり、光ピックアップの性能を高めることができる。さらに、対物 レンズ 2は、負屈折力を有する第 1レンズ 21と、全体として正屈折力を有する第 2及 び第 3レンズ 22, 23とからなるレトロフォーカス型のレンズ系と考えることができ、光デ イスク 6側における NAを大きくできるとともに、光ディスク 6までの距離に相当するヮー キング'ディスタンスを比較的十分に稼ぐことができる。
[0035] より詳細に説明すると、対物レンズ 2において、第 1レンズ 21は、負屈折力を有し、 光源である半導体レーザ 3側に凹面を向けたメニスカスレンズである。これにより、ぺ ッッバール和を小さくして像面湾曲を小さくすることができる。また、第 2レンズ 22は、 両凸レンズであり、第 1レンズ 21によって発散した光束を適宜平行ィ匕若しくは収束さ せる。さら〖こ、第 3レンズ 23は、正屈折力を有し、第 2レンズ 22を経た光束を光デイス ク 6の情報記録面 62に微細スポットととして収束させることができる。ここで、第 3レン ズ 23は、光ディスク 6側に凹面を向けたメニスカスレンズである。これにより、ヮーキン グ'ディスタンスを長く取ることができる。以上のような構成の対物レンズ 2では、比較 的少ないレンズによって、諸収差の発生を効率的に抑えつつ高 NAを達成することが できるので、高精度で高密度の光記録及び Z又は再生が可能になる。
[0036] また、以上の対物レンズ 2では、第 1レンズ 21の焦点距離を flとし、第 2及び第 3レ ンズ 22, 23の合成焦点距離を f23とした場合に、以下の条件式
0. 01く I m/n I <ο. ιο … （ι)を満たす。ここで、前段の条件 o. oi< | f
23/fl Iが満たされる場合、ワーキング 'ディスタンスを確保した状態で、像高が大き くなつたときに発生するコマ収差を小さくすることができる。一方、後段の条件 I f23Z fl I < 0. 10が満たされる場合、ワーキング 'ディスタンスを確保した状態で、テレセ ン性も十分に確保することができる。
[0037] 以下、図 1に示す光ピックアップ装置の動作について説明する。まず、光ディスク 6 から情報を再生する場合、半導体レーザ 3からレーザ光を出射する。半導体レーザ 3 から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ 71、カップリングレンズ 4、及び 1Z4波 長板 73を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は絞り 75によって絞られ、対 物レンズ 2により光ディスク 6の透明基板 61を介して情報記録面 62に集光される。
[0038] 情報記録面 62で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ 2、 絞り 75、 1Z4波長板 73、及びカップリングレンズ 4を透過して、偏光ビームスプリッタ 71に入射する。偏光ビームスプリッタ 71に入射した光束は、ここで反射されて非点収 差光学系 77を通過する際に非点収差が与えられ、光検出器 5上へ入射する。この光 検出器 5の出力信号を用いることにより、光ディスク 6に記録された情報の読み取り信 号が得られる。
[0039] この際、光検出器 5上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出し て、合焦（フォーカス)検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて光ヘッド 10に 組み込んだ 2軸ァクチユエータ 81が半導体レーザ 3からの光束を光ディスク 6の情報 記録面 62上に結像するように対物レンズ 2を光軸方向に移動させるとともに、この半 導体レーザ 3からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ 2を光軸に垂直 な方向に移動させる。
[0040] 以上は、光ディスク 6から情報を再生する場合についての説明であった力 光デイス ク 6に情報を記録する場合も、図 1に示す光学系につ!/、ては同様の動作が行われる 。ただし、半導体レーザ 3から射出させるレーザ光の強度は、記録用に所定のしきい 値以上に設定する。また、書き込みに際してのトラッキング、フォーカシング、書込情 報の確認等のシーケンスは、光ピックアップ装置の用途や仕様に合わせて適宜変更 することができる。
実施例 1
[0041] 以下、図 1のピックアップ装置に組み込まれる対物レンズ 2の具体的実施例につい て説明する。なお、以下の表 2及び表 4において、例えば「一 1. 1723 X E— 4」とは、「
-1. 1723 X 10— 4」を意味する。
[0042] 〔第 1実施例〕
第 1実施例は、第 1レンズ 21の焦点距離 flが- 71. 54mm,第 2及び第 3レンズ 22
, 23の合成焦点距離 f23が 4. 50mm,全体としての焦点距離 Fが 3. 20mm,像側 の開口数 NAが 0. 71の対物レンズである。 [0043] 第 1実施例に係る対物レンズの諸元を以下の表 1に掲げる。なお、表 1において、「 第 i面」は光源側力ものレンズ面の面番号を、「ri」は対応するレンズ面の曲率半径を 、「di」は対応するレンズ面力も次のレンズ面までの光軸上の間隔を、「ni」は対応する レンズ面から次のレンズ面までの屈折率を、「備考」は絞径ゃガラス製レンズのレンズ の硝材をそれぞれ示して 、る。
[0044] [表 1]
〔表 1〕
Figure imgf000010_0001
[0045] 以上の表 1にお 、て、第 4面力も第 7面は非球面となって 、る。各面の円錐定数 κ、 非球面係数 Aは、以下の表 2で与えられる。
2i
[0046] [表 2]
〔表 2〕非球面データ
Figure imgf000011_0002
[0047] 以上の表 2において、非球面の形状は、 X ：光軸からの高さが hの非球面上の点の 非球面頂点の接平面からの距離 h ：光軸からの高さ c ：非球面頂点の曲率（ = 1Z r) κ ：円錐定数 Α ：第 2i次 (iは 2以上の自然数)の非球面係数として、以下の式
2i
[0048] [数 1]
Figure imgf000011_0001
[0049] で与えられる [0050] 図 2は、第 1実施例における対物レンズ 2の光路図を示す。また、図 3から図 6は、第 1実施例の対物レンズ 2の収差特性を示す。すなわち、図 3は、第 1実施例における 像高に応じた波面収差量を示す。ここで、半画角を適宜変更した場合の波面収差を 、 SA (球面収差）， CM (コマ収差）， AS (非点収差）、及び RMS (これらの収差の二 乗平均）として表した。また、図 4は、第 1実施例における像高に応じた歪曲収差量を 示し、図 5は、第 1実施例における像高に応じた像面湾曲量を示し、図 6は、第 1実施 例における像高に応じたテレセン性を示す。
[0051] 以上説明した第 1実施例の場合、 I m/n | =o. 063であり、上述の条件式（ι) を満足しており、収差の発生を効率的に抑えつつ高 NAを達成することができ、延ぃ ては高精度で高密度の光記録及び Z又は再生が可能になる。
[0052] 〔第 2実施例〕
第 2実施例は、第 1レンズ 21の焦点距離 flが- 64. 58mm,第 2及び第 3レンズ 22
, 23の合成焦点距離 f23が 4. 50mm,全体としての焦点距離 Fが 3. Olmm,像側 の開口数 NAが 0. 71の対物レンズである。
[0053] 第 2実施例に係る対物レンズの諸元を以下の表 3に掲げる。表 3中の各符合は表 1 と同様の定義となっている。
[0054] [表 3]
Figure imgf000012_0001
[0055] 以上の表 3において、第 4面力も第 7面は非球面となっている。各面の円錐定数 κ、 非球面係数 Aは、以下の表 4で与えられる。
2i
[0056] [表 4] 〔表 4〕非球面データ
Figure imgf000013_0001
[0057] 図 7は、第 2実施例における対物レンズ 2の光路図を示す。また、図 8から図 11は、 第 2実施例の対物レンズ 2の収差特性を示す。すなわち、図 8は、第 2実施例におけ る像高に応じた波面収差量を示し、図 9は、第 2実施例における像高に応じた歪曲収 差量を示し、図 10は、第 2実施例における像高に応じた像面湾曲量を示し、図 11は 、第 2実施例における像高に応じたテレセン性を示す。
[0058] 以上説明した第 2実施例の場合、 I f23/fl I =0. 069であり、上述の条件式（1) を満足しており、収差の発生を効率的に抑えつつ高 NAを達成することができ、延ぃ ては高精度で高密度の光記録及び Z又は再生が可能になる。 産業上の利用可能性
本発明の対物レンズによれば、比較的少ないレンズ群によって、諸収差の発生を 効率的に抑えつつ高 NAを達成することができるので、高精度で高密度の光記録及 び Z又は再生が可能になる。

Claims

請求の範囲
[1] 光情報記録媒体のための記録及び Z又は再生用の対物レンズであって、
光源側力 順に、
前記光源側に凹面を向けたメニスカス状であり負屈折力を有する第 1レンズ群と、 正屈折力を有する第 2レンズ群と、
像側に凹面を向けたメニスカス状であり正屈折力を有する第 3レンズ群とを備えるこ とを特徴とする対物レンズ。
[2] 前記第 1レンズ群の焦点距離を flとし、前記第 2及び第 3レンズ群の合成焦点距離 を f23とした場合に、以下の条件
0. 01く I Ϊ23/Π I < 0. 10を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載 の対物レンズ。
[3] 像側の開口数 NAの値が以下の条件
0. 50? NAく 0. 90を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項及び第 2項のい ずれか一項記載の対物レンズ。
[4] 像側に所定のテレセントリック性を有することを特徴とする請求の範囲第 1項力 第
3項の!/、ずれか一項記載の対物レンズ。
[5] 前記第 2レンズ群と前記第 3レンズ群とは、非球面レンズであることを特徴とする請 求の範囲第 1項力 第 4項のいずれか一項記載の対物レンズ。
[6] 前記第 1乃至第 3レンズ群は、ガラス製のレンズで形成されることを特徴とする請求 の範囲第 1項力 第 5項のいずれか一項記載の対物レンズ。
[7] 入射光束をスポットとして収束させる請求項 1から請求項 6の 、ずれか一項記載の 対物レンズを有し、当該対物レンズによって光情報記録媒体の記録面上に光スポット を形成する光ヘッド。
[8] 請求項 7記載の光ヘッドを備え、当該光ヘッドを介して、光情報記録媒体の記録面 上の情報を読み取り、若しくは当該記録面に情報を書き込むことができる光ピックァ ップ装置。
[9] 所定波長の光源光を発生する光源と、
前記光源からの光源光を収束させて、光情報記録媒体の記録面上に光スポットを 形成する請求の範囲第 1項力 第 6項のいずれか一項記載の対物レンズと、 前記光情報記録媒体の記録面からの反射光を、前記対物レンズを介して検出する センサと、を備え、
前記光情報記録媒体に対する情報の記録及び Z又は再生を行う光ピックアップ装 置。
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