JP2003215447A - Objective and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、CD(コンパクト
ディスク)及びDVD(デジタルビデオディスク)等の
光ディスクの記録又は再生に適し、回折限界性能を有す
る対物レンズ及び光学装置に関する。なお、CDとは記
録可能なCD−R(コンパクトディスクレコーダブル)
も含むものとする。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an objective lens and an optical device suitable for recording or reproducing on an optical disc such as a CD (compact disc) and a DVD (digital video disc) and having a diffraction limit performance. A CD is a recordable CD-R (compact disc recordable)
Shall also be included.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、0.6mmの厚さの透明基板
を有するDVDと1.2mmの厚さの透明基板を有する
CDとの両方を再生する対物レンズが提案されている
(特開平10−255305、特開平11−1619
0、特開平11−2759)。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an objective lens for reproducing both a DVD having a transparent substrate having a thickness of 0.6 mm and a CD having a transparent substrate having a thickness of 1.2 mm (Japanese Patent Laid-Open No. 10-29138). -255305, JP-A-11-1619
0, JP-A-11-2759).
【0003】これらの従来例において、非球面を有する
対物レンズの片面には、光軸を中心とする輪帯状に凹部
又は凸部からなる位相シフタが設けられている。対物レ
ンズの基本的形状はDVDを良好に再生できるように最
適化されており、CDを再生するときには、位相シフタ
で位相を補正することにより収差をできるだけ小さく補
正している。その結果、DVD、CDともに、軸上の収
差、特に軸上球面収差については、良好に補正できてい
る。In these conventional examples, on one surface of an objective lens having an aspherical surface, there is provided a phase shifter consisting of a concave portion or a convex portion in the shape of a ring centered on the optical axis. The basic shape of the objective lens is optimized so that the DVD can be reproduced well, and the aberration is corrected as small as possible by correcting the phase with the phase shifter when reproducing the CD. As a result, on both DVD and CD, axial aberration, particularly axial spherical aberration can be corrected well.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
では、CDの再生時の軸外コマ収差については、良好に
補正できず、軸外のコマ収差が大きいので、光源、対物
レンズ等が光軸から傾いたとき又は軸ずれが生じたとき
の光学性能の劣化が大きく、光学装置を組み立てる際、
対物レンズ等の位置決めに高精度を要求され、生産性が
悪い問題があった。However, in the above-mentioned conventional example, the off-axis coma aberration during reproduction of the CD cannot be corrected well, and the off-axis coma aberration is large, so that the light source, the objective lens, etc. When the optical device is assembled, the optical performance is greatly degraded when it is tilted from the optical axis or when an axis shift occurs.
High accuracy is required for positioning the objective lens and the like, and there is a problem that productivity is poor.
【0005】また、対物レンズの位置決めに高精度を要
求されるのでレンズや光源を移動させるための機構(移
動機構)の摩耗等によって、対物レンズの光軸からの傾
き又は軸ずれが生じ、光学性能が経年変化的に劣化する
問題があった。In addition, since the positioning of the objective lens is required to have high accuracy, the mechanism for moving the lens and the light source (moving mechanism) is worn or the like, so that the objective lens is tilted or deviated from the optical axis and the optical There was a problem that the performance deteriorates over time.
【0006】また、軸外コマ収差が大きいので、実際に
光学装置を作動させる際、対物レンズのオートフォーカ
ス駆動による対物レンズの位置決め、特に軸ずれに対し
許容範囲が狭くなり、そのため、光学性能が劣化する問
題があった。Further, since the off-axis coma aberration is large, when actually operating the optical device, the allowable range for positioning the objective lens by autofocus driving of the objective lens, especially for the axis deviation is narrowed, so that the optical performance is reduced. There was a problem of deterioration.
【0007】本発明は、上記欠点を解消するためになさ
れたものであり、例えば、DVD、CD等の複数種の光
ディスクを記録又は再生するときに、軸上の収差、軸外
の収差の両者とも、良好に補正できる対物レンズ及び光
学装置の提供を目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks. For example, when recording or reproducing a plurality of types of optical disks such as DVD and CD, both axial aberrations and off-axis aberrations are recorded. Both aim to provide an objective lens and an optical device capable of excellent correction.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、第1の光ディ
スクの記録又は再生時に、第1の波長の光を第1の光デ
ィスクの情報記録面に集光させて第1の光ディスクの情
報記録面からの反射光を受光素子に受光させ、第2の光
ディスクの記録又は再生時に、第1の波長と異なる第2
の波長の光を第2の光ディスクの情報記録面に集光させ
て第2の光ディスクの情報記録面からの反射光を受光素
子に受光させる光学系に用いる、両面に非球面を有する
対物レンズにおいて、対物レンズの片面には、1以上
の、光軸を中心とする輪状の段差部Xを備える第1の位
相シフタが設けられ、第1の位相シフタは第1の波長の
光に対して第1の光ディスクの記録又は再生時の収差を
低減させる位相差を生じさせる機能を有し、さらに、こ
の片面には、1以上の、光軸を中心とする輪状の段差部
Yを備える第2の位相シフタが設けられ、第2の位相シ
フタは第2の波長の光に対して第2の光ディスクの記録
又は再生時の収差を低減させる位相差を生じさせる機能
を有することを特徴とする対物レンズを提供する。According to the present invention, during recording or reproduction of a first optical disc, light of a first wavelength is focused on an information recording surface of the first optical disc to record information on the first optical disc. The reflected light from the surface is received by the light receiving element, and the second wavelength different from the first wavelength is used when recording or reproducing the second optical disk.
In an objective lens having an aspherical surface on both sides, which is used in an optical system in which light having a wavelength of 2 is condensed on the information recording surface of the second optical disk and reflected light from the information recording surface of the second optical disk is received by a light receiving element. On one surface of the objective lens, a first phase shifter having one or more ring-shaped step portions X centered on the optical axis is provided, and the first phase shifter is a first phase shifter for the light of the first wavelength. The second optical disc has a function of producing a phase difference that reduces aberration during recording or reproduction of the first optical disc, and further has one or more ring-shaped stepped portions Y centered on the optical axis on one side. An objective lens characterized in that a phase shifter is provided, and the second phase shifter has a function of causing a phase difference for reducing the aberration at the time of recording or reproducing of the second optical disk with respect to the light of the second wavelength. I will provide a.
【0009】また、上記対物レンズと補助レンズとを含
み、光ディスクの情報記録面に集光されるレンズ光学系
であって、補助レンズと、対物レンズの片面の頂点を含
む面の非球面と、対物レンズの残る片面の頂点を含む面
の非球面との組合せが、第1の光ディスクの情報記録面
のデータを記録又は再生する場合に第1の光ディスクの
記録又は再生に用いられ第1の波長λ1の光に対して軸
上球面収差がRMS値で0.08λ1〜0.25λ1とな
るように設定されており、かつ、第2の光ディスクの情
報記録面のデータを記録又は再生する場合に第2の波長
λ2の光に対して軸上球面収差がRMS値で0.08λ2
〜0.25λ2となるように設定されているレンズ光学
系を提供する。A lens optical system which includes the objective lens and the auxiliary lens and is focused on the information recording surface of the optical disc, wherein the auxiliary lens and the aspherical surface including the apex of one surface of the objective lens. The combination of the surface including the remaining one-sided vertex of the objective lens with the aspherical surface is used for recording or reproducing the data on the information recording surface of the first optical disk, and is used for recording or reproducing the first optical disk at the first wavelength. The axial spherical aberration is set to an RMS value of 0.08λ 1 to 0.25λ 1 with respect to the light of λ 1 , and the data on the information recording surface of the second optical disc is recorded or reproduced. 0.08Ramuda 2 in axial spherical aberration to the second wavelength lambda 2 of light RMS value when
Provided is a lens optical system set to be ˜0.25λ 2 .
【0010】また、第1の光ディスクの記録又は再生時
に、第1の波長の光を対物レンズを介して第1の光ディ
スクの情報記録面に集光させて第1の光ディスクの情報
記録面からの反射光を受光素子に受光させ、第2の光デ
ィスクの記録又は再生時に、第1の波長と異なる第2の
波長の光を該対物レンズを介して第2の光ディスクの情
報記録面に集光させて第2の光ディスクの情報記録面か
らの反射光を受光素子に受光させる光学装置において、
上記対物レンズとして上記対物レンズを用いることを特
徴とする光学装置を提供する。Further, at the time of recording or reproducing on the first optical disk, the light of the first wavelength is condensed on the information recording surface of the first optical disk through the objective lens so as to be emitted from the information recording surface of the first optical disk. The reflected light is received by the light receiving element, and the light having the second wavelength different from the first wavelength is condensed on the information recording surface of the second optical disc through the objective lens when recording or reproducing the second optical disc. In the optical device for causing the light receiving element to receive the reflected light from the information recording surface of the second optical disc,
There is provided an optical device using the objective lens as the objective lens.
【0011】また、第1の光ディスクの記録又は再生時
に、第1の波長の光を対物レンズを介して第1の光ディ
スクの情報記録面に集光させて第1の光ディスクの情報
記録面からの反射光を受光素子に受光させ、第2の光デ
ィスクの記録又は再生時に、第1の波長と異なる第2の
波長の光を該対物レンズを介して第2の光ディスクの情
報記録面に集光させて第2の光ディスクの情報記録面か
らの反射光を受光素子に受光させる光学装置において、
上記レンズ光学系を用いた光学装置を提供する。Further, at the time of recording or reproducing on the first optical disk, the light of the first wavelength is condensed on the information recording surface of the first optical disk through the objective lens so as to be emitted from the information recording surface of the first optical disk. The reflected light is received by the light receiving element, and the light having the second wavelength different from the first wavelength is condensed on the information recording surface of the second optical disc through the objective lens when recording or reproducing the second optical disc. In the optical device for causing the light receiving element to receive the reflected light from the information recording surface of the second optical disc,
An optical device using the lens optical system is provided.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の対物レンズの一
実施例の光軸4を通る断面図である。段差部が設けられ
ていない面が第1面(光源側の面)である。図2は光デ
ィスク側から見る場合の、図1の対物レンズの正面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view through an optical axis 4 of an embodiment of the objective lens of the present invention. The surface without the stepped portion is the first surface (the surface on the light source side). 2 is a front view of the objective lens of FIG. 1 when viewed from the optical disk side.
【0013】本発明の対物レンズは、2つの光ディスク
のそれぞれの記録又は再生時に、それぞれの光ディスク
に対して異なる波長の光源からの光をそれぞれの光ディ
スクの情報記録面に集光させ、それぞれの情報記録面か
らの反射光を受光素子に受光させる光学系に用いる。集
光精度を向上させるため、本発明の対物レンズは両面に
非球面を有する。第1の光ディスクの記録又は再生時に
は第1の波長が用いられ、第2の光ディスクの記録又は
再生時には第2の波長が用いられる。The objective lens of the present invention collects the light from the light sources of different wavelengths on the information recording surface of each optical disc when recording or reproducing each of the two optical discs. It is used in an optical system in which the light receiving element receives the reflected light from the recording surface. In order to improve the accuracy of light collection, the objective lens of the present invention has aspherical surfaces on both sides. The first wavelength is used when recording or reproducing on the first optical disk, and the second wavelength is used when recording or reproducing on the second optical disk.
【0014】上記したとおり、本発明の対物レンズは両
面に非球面を有するが、これだけでは、収差を充分に補
正できないため、対物レンズの片面又は両面には、光軸
を中心とする輪状の段差部を備える位相シフタが設けら
れる。As described above, the objective lens of the present invention has aspherical surfaces on both sides, but it is not enough to correct aberrations by itself, so one or both sides of the objective lens have a ring-shaped step centered on the optical axis. A phase shifter including a section is provided.
【0015】図1に示す対物レンズでは、光軸を中心と
する輪状の段差部21、22、23、24、25、2
6、27、28、29、210が対物レンズの第2面
(光ディスク側の面)に設けられている。段差部21、
22、23、24、25、26、27、28、29、2
10から選ばれる少なくとも1つが、第1の波長に対し
てのみ位相シフトする機能を有する段差部Xであり、段
差部21、22、23、24、25、26、27、2
8、29、210から選ばれる少なくとも1つが、第2
の波長に対してのみ位相シフトする機能を有する段差部
Yである。In the objective lens shown in FIG. 1, annular step portions 21, 22, 23, 24, 25, 2 centered on the optical axis are used.
6, 27, 28, 29, 210 are provided on the second surface (surface on the optical disk side) of the objective lens. Step portion 21,
22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 2
At least one selected from 10 is the step portion X having a function of performing a phase shift only for the first wavelength, and the step portions 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 2
At least one selected from 8, 29, 210 is the second
The stepped portion Y has a function of shifting the phase only with respect to the wavelength.
【0016】第2面に設けられている段差部のうち少な
くとも1つを第1の波長及び第2の波長に対して位相シ
フトする機能を有しており、必要に応じて設けられる段
差部Wとしてもよい。すなわち、第1の波長に対して位
相シフトする機能を有し、かつ、第2の波長に対して位
相シフトする機能を有する段差部を段差部Wと称する。The step portion W has a function of phase-shifting at least one of the step portions provided on the second surface with respect to the first wavelength and the second wavelength, and is provided as necessary. May be That is, the step portion having the function of phase shifting with respect to the first wavelength and the function of phase shifting with respect to the second wavelength is referred to as step portion W.
【0017】上述したとおり、本発明では、第1の波長
に対して位相シフトする機能を有する段差部Xが対物レ
ンズの片面に設けられており、第2の波長に対して位相
シフトする機能を有する段差部Yが対物レンズの該片面
に設けられている。複数の段差部のうち少なくとも1つ
が段差部Xであり、複数の段差部のうち少なくとも1つ
が段差部Yである。なお、段差部の数は図1に限定され
ず、任意に変更できる。As described above, in the present invention, the step portion X having the function of shifting the phase with respect to the first wavelength is provided on one surface of the objective lens, and has the function of shifting the phase with respect to the second wavelength. The stepped portion Y is provided on the one surface of the objective lens. At least one of the plurality of step portions is the step portion X, and at least one of the plurality of step portions is the step portion Y. The number of stepped portions is not limited to that shown in FIG. 1 and can be changed arbitrarily.
【0018】第1の波長の光の位相シフトにより第1の
光ディスクの記録又は再生時の収差、特に軸上の球面収
差が向上する。第2の波長の光の位相シフトにより第2
の光ディスクの記録又は再生時の収差、特に軸上の球面
収差が向上する。By the phase shift of the light of the first wavelength, the aberration at the time of recording or reproducing of the first optical disk, especially the spherical aberration on the axis is improved. The phase shift of the light of the second wavelength causes the second
The aberration at the time of recording or reproducing of the optical disk, especially the spherical aberration on the axis is improved.
【0019】図1に示す対物レンズでは、その片面に光
軸を中心とする輪状の段差部を備える位相シフタが設け
られており、対物レンズの加工のしやすさの点からすれ
ば、対物レンズの片面に段差部を備える位相シフタを設
けることが好ましい。しかし、これに限定されず、対物
レンズの両面に段差部を備える位相シフタが設けられて
いてもよい。The objective lens shown in FIG. 1 is provided with a phase shifter having a ring-shaped step portion centered on the optical axis on one surface thereof. From the viewpoint of ease of processing the objective lens, the objective lens is provided. It is preferable to provide a phase shifter having a step portion on one surface of the above. However, the present invention is not limited to this, and a phase shifter having a step portion may be provided on both surfaces of the objective lens.
【0020】図1において、φ21、φ22、φ23、φ24、
φ25、φ26、φ27、φ28、φ29、φ 210は、それぞれ段
差部21、22、23、24、25、26、27、2
8、29、210の内側の径(直径)、φ211は第2面
の有効径(直径)、φ11は第1面の有効径(直径)であ
る。In FIG. 1, φtwenty one, Φtwenty two, Φtwenty three, Φtwenty four,
φtwenty five, Φ26, Φ27, Φ28, Φ29, Φ 210Are each
Difference part 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 2
Inner diameter (diameter) of 8, 29, 210, φ211Is the second side
Effective diameter (diameter) of φ11Is the effective diameter (diameter) of the first surface
It
【0021】段差部X、段差部Y又は段差部Wは、対物
レンズの面に設けられる凸部又は凹部によるものであっ
てもよい。段差部は光軸を通る断面図における角度が直
角であるものに限定されず、なだらかな傾斜のものでも
よい。以下の説明において、特に記載のない場合、距
離、間隔、長さ、厚さ等寸法の単位はmmとする。The stepped portion X, the stepped portion Y or the stepped portion W may be a convex portion or a concave portion provided on the surface of the objective lens. The stepped portion is not limited to one having an angle of right angle in a sectional view passing through the optical axis, and may have a gentle inclination. In the following description, unless otherwise specified, the unit of dimensions such as distance, interval, length, thickness, etc. is mm.
【0022】段差部Xが第1の波長λ1に対して位相シ
フトする機能を有するようにするには、第1の波長の光
を位相シフトさせるために、第1の波長の光について生
ずる位相差が距離に換算した場合に0.9λ2〜1.1
λ2のi倍になるように、段差部Xの寸法及び形状が決
定されていることが好ましい。ただし、λ2 は第2の波
長、iは自然数である。第1の波長の光について生ずる
位相差をこの範囲にすることにより、第1の光ディスク
の記録又は再生時の収差、特に軸上の球面収差が低減す
る。また、360度の自然数倍の位相差は位相差でない
ものとみなす。なお、位相差を波長の倍数で表す場合に
は、位相を距離に換算してあるものとする。In order for the step portion X to have a function of performing a phase shift with respect to the first wavelength λ 1 , in order to shift the phase of the light of the first wavelength, the position of the light of the first wavelength is generated. When the phase difference is converted into a distance, 0.9λ 2 to 1.1
It is preferable that the size and shape of the stepped portion X be determined so as to be i times λ 2 . However, λ 2 is the second wavelength and i is a natural number. By setting the phase difference generated for the light of the first wavelength within this range, the aberration at the time of recording or reproducing of the first optical disk, particularly the spherical aberration on the axis is reduced. Further, a phase difference that is a natural number multiple of 360 degrees is regarded as not a phase difference. When the phase difference is represented by a multiple of the wavelength, the phase is converted into a distance.
【0023】第1の波長の光を位相シフトさせるため
に、第1の波長の光について生ずる位相差が距離に換算
した場合に(i−0.1)λ2〜(i+0.1)λ2に
なるように段差部Xの寸法及び形状が決定されているこ
とがより好ましい。In order to shift the phase of the light of the first wavelength, when the phase difference generated for the light of the first wavelength is converted into the distance, (i-0.1) λ 2 to (i + 0.1) λ 2 It is more preferable that the size and shape of the stepped portion X be determined so that
【0024】第1の波長の光について生ずる位相差が
0.9λ2〜1.1λ2のi倍になるようにするには、各
輪状の段差部Xが有する落差γ1と、λ2と、第2の波長
における対物レンズ3の素材の屈折率n2とが以下の式
1を満たすことを要する。In order to make the phase difference generated for the light of the first wavelength i times 0.9λ 2 to 1.1λ 2 , the drop γ 1 and λ 2 of each ring-shaped stepped portion X. , And the refractive index n 2 of the material of the objective lens 3 at the second wavelength needs to satisfy the following expression 1.
【0025】[0025]
【数1】 [Equation 1]
【0026】第1の波長の光について生ずる位相差が距
離に換算した場合に(i−0.1)λ2〜(i+0.
1)λ2になるようにするには、以下の式2を満たすこ
とを要する。When the phase difference generated for the light of the first wavelength is converted into the distance, (i-0.1) λ 2 to (i + 0.
1) In order to obtain λ 2 , it is necessary to satisfy the following Expression 2.
【0027】[0027]
【数2】 [Equation 2]
【0028】ここで、段差部Xの輪と別の段差部の輪と
の間、又は有効径付近に輪帯状の非球面が設けられてい
る場合に、これらの非球面を輪帯状非球面と称すると、
落差とは、輪帯状非球面を後述する式5に従って光軸4
に向かって延長し、その延長線と光軸4との交点と、輪
帯状非球面が設けられている対物レンズの面の頂点との
間隔をいい、例えば、図3におけるγ21(段差部21の
落差)、γ22(段差部22の落差)が該当する。この間
隔は光軸4に沿っている。落差の考え方については、以
下の式3、4についても同様である。When a ring-shaped aspherical surface is provided between the ring of the stepped portion X and the ring of another stepped portion or near the effective diameter, these aspherical surfaces are referred to as ring-shaped aspherical surfaces. To call it
The drop means that the optical axis 4 is defined by
The distance between the intersection of the extension line and the optical axis 4 and the apex of the surface of the objective lens provided with the ring-shaped aspherical surface is, for example, γ 21 in FIG. ), And γ 22 (fall of the step portion 22). This interval is along the optical axis 4. The concept of the drop is the same for the following equations 3 and 4.
【0029】また、段差部Yが第2の波長λ2に対して
位相シフトする機能を有するようにするには、第2の波
長の光を位相シフトさせるために、第2の波長の光につ
いて生ずる位相差が距離に換算した場合に0.9λ1〜
1.1λ1のj倍になるように、段差部Yの寸法及び形
状が決定されていることが好ましい。ただし、jは自然
数である。第2の波長の光について生ずる位相差をこの
範囲にすることにより、第2の光ディスクの記録又は再
生時の収差、特に軸上の球面収差が低減する。Further, in order that the stepped portion Y has a function of phase-shifting with respect to the second wavelength λ 2 , in order to shift the phase of the light of the second wavelength, When the generated phase difference is converted into a distance, 0.9λ 1 ~
It is preferable that the size and shape of the stepped portion Y be determined so as to be j times 1.1λ 1 . However, j is a natural number. By setting the phase difference generated for the light of the second wavelength within this range, the aberration at the time of recording or reproducing of the second optical disk, especially the spherical aberration on the axis is reduced.
【0030】第2の波長の光を位相シフトさせるため
に、第2の波長λ2の光について生ずる位相差が距離に
換算した場合に(j−0.1)λ1〜(j+0.1)λ
1になるように、段差部Yの寸法及び形状が決定されて
いることがより好ましい。In order to shift the phase of the light of the second wavelength, when the phase difference generated for the light of the second wavelength λ 2 is converted into the distance, (j-0.1) λ 1 to (j + 0.1) λ
At 1, it is more preferable that the size and shape of the step portion Y are determined.
【0031】第2の波長の光について生ずる位相差が
0.9λ1〜1.1λ1のj倍になるようにするには、段
差部Yが有する落差γ2と、λ1と、第1の波長における
対物レンズ3の素材の屈折率n1とが下記式3を満たす
ことを要する。The phase difference generated with respect to the light having a second wavelength is made to be a j times 0.9λ 1 ~1.1λ 1 includes a drop gamma 2 having the stepped portion Y, and the lambda 1, the first It is necessary that the refractive index n 1 of the material of the objective lens 3 at the wavelength of 1 satisfies the following expression 3.
【0032】[0032]
【数3】 [Equation 3]
【0033】第2の波長λ2の光について生ずる位相差
が距離に換算した場合に(j−0.1)λ1〜(j+
0.1)λ1になるようにするには段差部Yが有する落
差γ2と、λ1と、対物レンズ3の素材の屈折率n1とが
下記式4を満たすことを要する。When the phase difference generated for the light of the second wavelength λ 2 is converted into the distance, (j-0.1) λ 1 to (j +)
0.1) In order to obtain λ 1 , it is necessary that the drop γ 2 of the stepped portion Y, λ 1, and the refractive index n 1 of the material of the objective lens 3 satisfy the following expression 4.
【0034】[0034]
【数4】 [Equation 4]
【0035】第1の光ディスクを記録又は再生する場合
の対物レンズの開口数NA1と、第2の光ディスクを記
録又は再生する場合の対物レンズの開口数NA2との間
にNA1>NA2 が成り立つとき、段差部のうちの内側
の径(直径)が最小のもの(図1における21)の落差
(例えば、図3におけるγ21)は、式4を満たすことが
好ましい。[0035] NA 1 between the numerical aperture NA 1 of the objective lens in the case of recording or reproducing the first optical disk, and the numerical aperture NA 2 of the objective lens in the case of recording or reproducing the second optical disk> NA 2 when the holds, drop the inner diameter of the step portion (diameter) smallest (21 in FIG. 1) (e.g., gamma 21 in FIG. 3) preferably satisfies the formula 4.
【0036】この段差部は、第2の波長の光に対して位
相差を生じさせる(第2の波長の光の位相シフト)機能
を有する段差部であって、段差部Yである。第2の波長
に対して、範囲の小さいNA2の範囲内で収差補正をし
なければならず、この段差部の落差が式4を満たさない
場合には、第2の光ディスクの記録又は再生が良好にで
きないおそれがある。The step portion is a step portion having a function of producing a phase difference with respect to the light of the second wavelength (phase shift of the light of the second wavelength), and is the step portion Y. Aberration correction must be performed within the narrow range of NA 2 for the second wavelength, and if the step difference does not satisfy Equation 4, recording or reproduction of the second optical disk is not possible. May not be good.
【0037】段差部Wが第1の波長λ1及び第2の波長
λ2に対して位相シフトする機能を有するようにするに
は、第1の波長の光を位相シフトさせるために、第1の
波長λ 1の光について生ずる位相差が距離に換算した場
合に(i−0.1)λ2〜(i+0.1)λ2になるよう
に、位相シフタの段差部の寸法及び形状が決定されてい
ることが好ましく、かつ、第2の波長の光を位相シフト
させるために、第2の波長λ2の光について生ずる位相
差が距離に換算した場合に(j−0.1)λ1〜(j+
0.1)λ1になるように、位相シフタの段差部の寸法
及び形状が決定されていることが好ましい。The step W has the first wavelength λ1And the second wavelength
λ2To have the function of phase shifting with respect to
In order to phase shift the light of the first wavelength,
Wavelength λ 1When the phase difference caused by the light of
(I-0.1) λ2~ (I + 0.1) λ2To become
In addition, the size and shape of the stepped portion of the phase shifter has been determined.
Preferably, and phase shifts the light of the second wavelength.
To allow the second wavelength λ2Phase of light
When the difference is converted into a distance, (j-0.1) λ1~ (J +
0.1) λ1Dimension of the stepped part of the phase shifter
And the shape is preferably determined.
【0038】段差部Xの輪の本数NXと、段差部Yの輪
の本数NYと、段差部Wの輪の本数N W(段差部Wが設け
られていない場合にはNWは0(ゼロ))との間に、NX
+NY+NWが8〜13本となる関係があることが好まし
い。ただし、NXは自然数、N Yは自然数、NWは0(ゼ
ロ)又は自然数である。The number N of steps of the stepped portion XXAnd the ring of the step Y
Number of NYAnd the number N of steps W W(Providing a step W
N if notWBetween 0 (zero) and NX
+ NY+ NWIt is preferable that there is a relationship of 8 to 13
Yes. However, NXIs a natural number, N YIs a natural number, NWIs 0 (Z
B) or a natural number.
【0039】8本未満であると軸上球面収差を良好に補
正することができないおそれがある。さらに、対物レン
ズの第1面及び第2面の有効径が、通常、5.0mm以
下であることを鑑みると、それぞれ13本超であると製
造することが困難となるおそれがある。より好ましく
は、NX+NY+NWが9〜13本である。If the number is less than 8, it may not be possible to satisfactorily correct the axial spherical aberration. Further, considering that the effective diameters of the first surface and the second surface of the objective lens are usually 5.0 mm or less, it may be difficult to manufacture if each has more than 13 effective diameters. More preferably, N X + N Y + N W is 9 to 13.
【0040】図4は本発明の光学装置の一実施例を示す
構成図である。図4において、1は第1の光源、2は反
射機能を有する光学媒体、3は対物レンズ、5は補助レ
ンズ、6は第1の光ディスク、6aは第1の光ディスク
6の透明基板(以下、第1の透明基板という)、6bは
第1の光ディスク6の情報記録面(以下、第1の情報記
録面という)、7は第2の光ディスク、7aは第2の光
ディスク7の透明基板(以下、第2の透明基板とい
う)、7bは第2の光ディスク7の情報記録面(以下、
第2の情報記録面という)、9は絞り、10は受光素
子、S1は光源1から補助レンズ5の光源側の面(第1
面)までの光軸上の距離、S2は補助レンズ5の光ディ
スク側の面(第2面)から対物レンズ3の第1面までの
光軸上の距離である。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the optical device of the present invention. In FIG. 4, 1 is a first light source, 2 is an optical medium having a reflection function, 3 is an objective lens, 5 is an auxiliary lens, 6 is a first optical disc, and 6a is a transparent substrate of the first optical disc 6 (hereinafter, referred to as a transparent substrate). The first transparent substrate), 6b is the information recording surface of the first optical disc 6 (hereinafter referred to as the first information recording surface), 7 is the second optical disc, and 7a is the transparent substrate of the second optical disc 7 (hereinafter , A second transparent substrate), 7b is an information recording surface of the second optical disk 7 (hereinafter,
A second information recording surface), 9 is a diaphragm, 10 is a light receiving element, and S 1 is a surface from the light source 1 to the auxiliary lens 5 on the light source side (first
The optical axis distance to the surface), S 2 is the optical axis distance from the optical disk side surface (second surface) of the auxiliary lens 5 to the first surface of the objective lens 3.
【0041】図4に示す光学装置では、第1の波長を用
いて第1の光ディスクの記録又は再生する場合の対物レ
ンズ3の開口数NA1と、第2の波長を用いて第2の光
ディスクの記録又は再生する場合の対物レンズ3の開口
数NA2とが、NA1> NA2を満たす。また、図5は、
図4とは別の実施例を示す構成図である。図5に示す光
学装置では、光源1から光を対物レンズ3のみにより光
ディスクの情報記録面に集光している。In the optical device shown in FIG. 4, the numerical aperture NA 1 of the objective lens 3 when recording or reproducing the first optical disc using the first wavelength and the second optical disc using the second wavelength are used. And the numerical aperture NA 2 of the objective lens 3 in the case of recording or reproducing the above satisfy NA 1 > NA 2 . In addition, FIG.
It is a block diagram which shows another Example different from FIG. In the optical device shown in FIG. 5, the light from the light source 1 is focused on the information recording surface of the optical disc only by the objective lens 3.
【0042】図4において、光源1からの第1の波長の
光は、順に光学媒体2、補助レンズ5、対物レンズ3を
介して第1の情報記録面6bに導かれ収束する。図5で
は補助レンズ5が設けられていないので、第1の波長の
光は、順に光学媒体2、対物レンズ3を介して第1の情
報記録面6bに導かれ収束する。In FIG. 4, the light of the first wavelength from the light source 1 is sequentially guided to the first information recording surface 6b via the optical medium 2, the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 and converges. In FIG. 5, since the auxiliary lens 5 is not provided, the light of the first wavelength is sequentially guided to the first information recording surface 6b via the optical medium 2 and the objective lens 3 and converges.
【0043】図4において、光源1からの第2の波長の
光は、順に光学媒体2、補助レンズ5、対物レンズ3を
介して第2の情報記録面7bに導かれ収束する。図5で
は補助レンズ5が設けられていないので、第1の波長の
光は、順に光学媒体2、対物レンズ3を介して第2の情
報記録面7bに導かれ収束する。In FIG. 4, the light of the second wavelength from the light source 1 is sequentially guided to the second information recording surface 7b via the optical medium 2, the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 and converges. Since the auxiliary lens 5 is not provided in FIG. 5, the light of the first wavelength is sequentially guided to the second information recording surface 7b via the optical medium 2 and the objective lens 3 and converges.
【0044】第1の情報記録面6bによって反射される
第1の波長の光と、第2の情報記録面7bによって反射
される第2の波長の光とは、ともに来た光路を戻り光学
媒体2により反射されて受光素子10に受光される。The light of the first wavelength reflected by the first information recording surface 6b and the light of the second wavelength reflected by the second information recording surface 7b return along the optical path that came together and the optical medium. The light is reflected by 2 and received by the light receiving element 10.
【0045】図4、5の光学装置の光学系は全体で有限
系の光学系を構成している。図4の対物レンズ3は補助
レンズがコリメータレンズである場合には無限系のレン
ズであり、図5の対物レンズ3は有限系のレンズであ
る。光ディスクからみて有限の距離範囲に位置する光源
の光を光ディスクの情報記録面に収束させるためであ
る。対物レンズ3は有限系レンズが使用できる場合であ
っても、有限系対物レンズは無限系として設計され有限
系としても使用できる対物レンズを含むものとする。The optical system of the optical device shown in FIGS. 4 and 5 constitutes a finite optical system as a whole. The objective lens 3 in FIG. 4 is an infinite lens when the auxiliary lens is a collimator lens, and the objective lens 3 in FIG. 5 is a finite lens. This is because the light of the light source located in a finite distance range as viewed from the optical disc is focused on the information recording surface of the optical disc. Even if a finite system lens can be used as the objective lens 3, the finite system objective lens is designed as an infinite system and includes an objective lens that can also be used as a finite system.
【0046】また、第1の情報記録面6bと第2の情報
記録面7bにはデジタル信号を表すマークが記録されて
いる。このマークにより表される1ピットの寸法が数μ
m以下の場合には精確な記録又は再生を行うために、本
発明の光学装置の光学系は回折限界性能を有する。Marks representing digital signals are recorded on the first information recording surface 6b and the second information recording surface 7b. The size of one pit represented by this mark is several μ
In the case of m or less, the optical system of the optical device of the present invention has a diffraction limit performance in order to perform accurate recording or reproduction.
【0047】光源1は、例えばレーザ光源等が挙げら
れ、第1の光ディスク6がDVD、第2の光ディスク7
がCDと仮定すれば、レーザ光源としては例えばCD用
に波長785nmのレーザ光源、DVD用に波長655
nmのレーザ光源等が挙げられる。なお、光源の波長に
ついては、上述した655nm、785nmに限定され
ない。The light source 1 may be, for example, a laser light source. The first optical disk 6 is a DVD and the second optical disk 7 is a DVD.
Assuming that the CD is a CD, a laser light source having a wavelength of 785 nm for a CD, a laser light source having a wavelength of 655 for a DVD, and
nm laser light source and the like. The wavelength of the light source is not limited to the above-mentioned 655 nm and 785 nm.
【0048】図4に示す光学装置では、第1の透明基板
6aの厚さt1に対して、第1の波長の光が第1の情報
記録面6bに良好に収束するように補助レンズ5と対物
レンズ3との組合せが最適化されており、かつ、第2の
透明基板7aの厚さt2に対して、第2の波長の光が第
2の情報記録面7bに良好に収束するように補助レンズ
5と対物レンズ3との組合せが最適化されている。In the optical device shown in FIG. 4, with respect to the thickness t 1 of the first transparent substrate 6a, the auxiliary lens 5 is arranged so that the light of the first wavelength converges favorably on the first information recording surface 6b. And the objective lens 3 are optimized, and the light of the second wavelength converges favorably on the second information recording surface 7b with respect to the thickness t 2 of the second transparent substrate 7a. Thus, the combination of the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 is optimized.
【0049】換言すると、図4における補助レンズ5と
対物レンズ3との組合せは、第1の波長、物像間距離及
び第1の透明基板6aの厚さt1に対して適正に収差が
補正されており、第1の波長の光を使用して第1の光デ
ィスク6の記録又は再生を行う光学系の収差特性は軸
外、軸上ともに最適化されている。In other words, the combination of the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 in FIG. 4 properly corrects the aberration with respect to the first wavelength, the object-image distance and the thickness t 1 of the first transparent substrate 6a. Therefore, the aberration characteristics of the optical system for recording or reproducing the first optical disc 6 using the light of the first wavelength are optimized both off-axis and on-axis.
【0050】さらに、図4における補助レンズ5と対物
レンズ3との組合せは、第2の波長、物像間距離及び第
2の透明基板7aの厚さt2に対して適正に収差が補正
されており、第2の波長の光を使用して第2の光ディス
ク7の記録又は再生を行う光学系の収差特性は軸外、軸
上ともに最適化されている。補助レンズ5は、対物レン
ズ3と組合せて用いたときに収差が最適になるよう設定
されている。Further, in the combination of the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 in FIG. 4, the aberration is properly corrected with respect to the second wavelength, the object-image distance and the thickness t 2 of the second transparent substrate 7a. Therefore, the aberration characteristics of the optical system for recording or reproducing the second optical disk 7 using the light of the second wavelength are optimized both off-axis and on-axis. The auxiliary lens 5 is set so that the aberration is optimal when used in combination with the objective lens 3.
【0051】図5に示す光学装置では、第1の透明基板
6aの厚さt1に対して、第1の波長の光が第1の情報
記録面6bに良好に収束するように対物レンズ3が最適
化されており、かつ、第2の透明基板7aの厚さt2に
対して、第2の波長の光が第2の情報記録面7bに良好
に収束するように対物レンズ3が最適化されている。換
言すると、図5における対物レンズ3は、第1の波長、
物像間距離及び第1の透明基板6aの厚さt1に対して
適正に収差が補正されており、第1の波長の光を使用し
て第1の光ディスク6の記録又は再生を行う光学系の収
差特性は軸外、軸上ともに最適化されている。In the optical device shown in FIG. 5, with respect to the thickness t 1 of the first transparent substrate 6a, the objective lens 3 is arranged so that the light of the first wavelength converges favorably on the first information recording surface 6b. Is optimized, and the objective lens 3 is optimized so that the light of the second wavelength converges favorably on the second information recording surface 7b with respect to the thickness t 2 of the second transparent substrate 7a. Has been converted. In other words, the objective lens 3 in FIG.
Aberrations are properly corrected with respect to the object-image distance and the thickness t 1 of the first transparent substrate 6a, and the optical recording / reproducing of the first optical disc 6 is performed by using the light of the first wavelength. The aberration characteristics of the system are optimized both off-axis and on-axis.
【0052】さらに、図5における対物レンズ3は、第
2の波長、物像間距離及び第2の透明基板7aの厚さt
2に対して適正に収差が補正されており、第2の波長の
光を使用して第2の光ディスク7の記録又は再生を行う
光学系の収差特性は軸外、軸上ともに最適化されてい
る。Further, the objective lens 3 in FIG. 5 has the second wavelength, the object-image distance, and the thickness t of the second transparent substrate 7a.
The aberration is properly corrected with respect to 2 , and the aberration characteristics of the optical system for recording or reproducing the second optical disk 7 by using the light of the second wavelength are optimized both off-axis and on-axis. There is.
【0053】このようにして、透明基板厚の異なる第1
の光ディスク6と第2の光ディスク7との記録又は再生
を良好にする。なお、上記収差特性には透明基板の厚さ
のみならず、透明基板の屈折率もわずかながら影響す
る。In this way, the first transparent substrate having a different thickness is used.
The recording or the reproduction on the optical disk 6 and the second optical disk 7 are improved. The aberration characteristics are affected not only by the thickness of the transparent substrate but also by the refractive index of the transparent substrate.
【0054】図4に示す光学装置に図1に示されるよう
な対物レンズを用いる場合には、補助レンズ5と、対物
レンズ3の一方の片面の頂点を含む面の非球面と、対物
レンズ3の他方の片面の頂点を含む面の非球面との組合
せが、第1の光ディスク6の情報記録面のデータを記録
又は再生する場合に軸上球面収差がRMS値で0.08
λ1〜0.25λ1となるように設定されており、かつ、
第2の光ディスク7の情報記録面のデータを記録又は再
生する場合に軸上球面収差がRMS値で0.08λ2〜
0.25λ2となるように設定されていることが好まし
い。When the objective lens as shown in FIG. 1 is used in the optical device shown in FIG. 4, the auxiliary lens 5, the aspherical surface including the apex of one surface of the objective lens 3, and the objective lens 3 are used. When the data on the information recording surface of the first optical disc 6 is recorded or reproduced, the axial spherical aberration is 0.08 in RMS value in combination with the aspherical surface of the surface including the apex of the other one surface.
is set so that λ 1 ~0.25λ 1, and,
When recording or reproducing data on the information recording surface of the second optical disk 7, the axial spherical aberration has an RMS value of 0.08λ 2
It is preferably set to be 0.25λ 2 .
【0055】軸上球面収差がRMS値で0.08λ1以
上、かつ、0.08λ2以上であると、軸外コマ収差が
補正できないおそれがなく、0.25λ1以下、かつ、
0.25λ2以下であると、段差部の数が少なくとも収
差補正ができ段差部の数が増加しすぎることがなく、対
物レンズ3の製作が容易となる。When the axial spherical aberration is RMS value of 0.08λ 1 or more and 0.08λ 2 or more, off-axis coma aberration cannot be corrected, and 0.25λ 1 or less, and
When it is 0.25λ 2 or less, the number of stepped portions can be at least corrected for aberrations and the number of stepped portions does not increase excessively, and the objective lens 3 can be easily manufactured.
【0056】図4に示す光学装置に図1に示されるよう
な対物レンズを用いる場合には、対物レンズ3の片面に
設けられている各輪帯状非球面(例えば図1における輪
帯状非球面21a、22a、23a、24a、25a、
26a、27a、28a、29a、210a、211
a)から選ばれる少なくとも1つと、対物レンズ3の各
輪帯状非球面が設けられている反対側の頂点を含む面の
非球面と、補助レンズ5との組合せで構成する光学系
が、第1の波長の光によって第1の光ディスク6の情報
記録面6bのデータを記録又は再生する場合に、像高
0.05mmにおける軸外コマ収差がRMS値で0.0
3λ1以下となるように設定されており、かつ、第2の
波長の光によって第2の光ディスク7の情報記録面7b
のデータを記録又は再生する場合に、像高0.05mm
における軸外コマ収差がRMS値で0.03λ2 以下と
なるように設定されていることが好ましい。When the objective lens as shown in FIG. 1 is used in the optical device shown in FIG. 4, each ring-shaped aspherical surface provided on one surface of the objective lens 3 (for example, the ring-shaped aspherical surface 21a in FIG. 1). , 22a, 23a, 24a, 25a,
26a, 27a, 28a, 29a, 210a, 211
At least one selected from a), an aspherical surface of a surface including an apex on the opposite side of the objective lens 3 on which each zone-shaped aspherical surface is provided, and an optical system configured by the auxiliary lens 5 are When the data of the information recording surface 6b of the first optical disc 6 is recorded or reproduced by the light having the wavelength of, the off-axis coma aberration at the image height of 0.05 mm is 0.0 in RMS value.
The information recording surface 7b of the second optical disk 7 is set by the light of the second wavelength, which is set to 3 λ 1 or less.
Image height of 0.05mm when recording or reproducing data
It is preferable that the off-axis coma aberration at is set to an RMS value of 0.03λ 2 or less.
【0057】像高0.05mmにおける軸外コマ収差が
0.03λ以下の場合には0.03λ超の場合と比較し
て、光源、補助レンズ、対物レンズ又は光ディスクの、
光軸からの傾き又は軸ずれに対する許容範囲が0.1%
以上拡大する。像高0.05mmにおける軸外コマ収差
のより好ましい範囲は0.01λ以下であり、この場合
には0.01λ超の場合と比較してこの許容範囲が0.
5%以上拡大する。When the off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is 0.03λ or less, compared with the case where the off-axis coma aberration is more than 0.03λ, the light source, the auxiliary lens, the objective lens, or the optical disk,
Allowable range for tilt or axis deviation from the optical axis is 0.1%
Expand more. A more preferable range of off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is 0.01λ or less, and in this case, this allowable range is less than 0.01λ.
Expand by 5% or more.
【0058】図5に示す光学装置に図1に示されるよう
な対物レンズを用いる場合には、対物レンズ3の一方の
片面の頂点を含む面の非球面と、対物レンズ3の他方の
片面の頂点を含む面の非球面との組合せが、第1の光デ
ィスク6の情報記録面のデータを記録又は再生する場合
に軸上球面収差がRMS値で0.08λ1〜0.25λ1
となるように設定されており、かつ、第2の光ディスク
7の情報記録面のデータを記録又は再生する場合に軸上
球面収差がRMS値で0.08λ2〜0.25λ2となる
ように設定されていることが好ましい。When the objective lens as shown in FIG. 1 is used in the optical device shown in FIG. 5, the aspherical surface of the objective lens 3 including the apex of one surface and the other one surface of the objective lens 3 are formed. 0.08λ in RMS values axial spherical aberration when the combination of the aspheric surface including an apex, for recording or reproducing data of the information recording surface of the first optical disc 6 1 ~0.25Ramuda 1
Is set so that the axial spherical aberration is 0.08λ 2 to 0.25λ 2 in RMS value when recording or reproducing data on the information recording surface of the second optical disc 7. It is preferably set.
【0059】軸上球面収差がRMS値で0.08λ1以
上、かつ、0.08λ2以上であると、軸外コマ収差が
補正できないおそれがなく、0.25λ1以下、かつ、
0.25λ2以下であると、段差部の数が少なくとも収
差補正ができ段差部の数が増加しすぎることがなく、対
物レンズ3の製作が容易となる。When the axial spherical aberration is RMS value of 0.08λ 1 or more and 0.08λ 2 or more, off-axis coma aberration cannot be corrected, and 0.25λ 1 or less, and
When it is 0.25λ 2 or less, the number of stepped portions can be at least corrected for aberrations and the number of stepped portions does not increase excessively, and the objective lens 3 can be easily manufactured.
【0060】図5に示す光学装置に図1に示されるよう
な対物レンズを用いる場合には、対物レンズ3の片面に
設けられている各輪帯状非球面(例えば図1における輪
帯状非球面21a、22a、23a、24a、25a、
26a、27a、28a、29a、210a、211
a)から選ばれる少なくとも1つと、対物レンズ3の各
輪帯状非球面が設けられている反対側の頂点を含む面の
非球面との組合せで構成する光学系が、第1の波長の光
によって第1の光ディスク6の情報記録面6bのデータ
を記録又は再生する場合に、像高0.05mmにおける
軸外コマ収差がRMS値で0.03λ1以下となるよう
に設定されており、かつ、第2の波長の光によって第2
の光ディスク7の情報記録面7bのデータを記録又は再
生する場合に、像高0.05mmにおける軸外コマ収差
がRMS値で0.03λ2 以下となるように設定されて
いることが好ましい。When the objective lens as shown in FIG. 1 is used in the optical device shown in FIG. 5, each ring-shaped aspherical surface (for example, the ring-shaped aspherical surface 21a in FIG. 1) provided on one surface of the objective lens 3 is used. , 22a, 23a, 24a, 25a,
26a, 27a, 28a, 29a, 210a, 211
The optical system configured by a combination of at least one selected from a) and the aspherical surface of the objective lens 3 including the apex on the opposite side where each annular aspherical surface is provided is controlled by the light of the first wavelength. When recording or reproducing data on the information recording surface 6b of the first optical disc 6, the off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is set to be RMS value of 0.03λ 1 or less, and The second by the light of the second wavelength
When recording or reproducing data on the information recording surface 7b of the optical disc 7, it is preferable that the off-axis coma aberration at the image height of 0.05 mm is set to be RMS value of 0.03λ 2 or less.
【0061】像高0.05mmにおける軸外コマ収差が
0.03λ以下の場合には0.03λ超の場合と比較し
て、光源、対物レンズ又は光ディスクの、光軸からの傾
き又は軸ずれに対する許容範囲が0.1%以上拡大す
る。像高0.05mmにおける軸外コマ収差のより好ま
しい範囲は0.01λ以下であり、この場合には0.0
1λ超の場合と比較してこの許容範囲が0.5%以上拡
大する。In the case where the off-axis coma aberration at the image height of 0.05 mm is 0.03λ or less, as compared with the case where the off-axis coma aberration is more than 0.03λ, the light source, the objective lens, or the optical disk is tilted or decentered from the optical axis. The allowable range is expanded by 0.1% or more. A more preferable range of off-axis coma aberration at an image height of 0.05 mm is 0.01λ or less, and in this case 0.0
This allowable range is expanded by 0.5% or more as compared with the case of exceeding 1λ.
【0062】図4に示す光学装置における第1の波長の
光と第1の透明基板6aとの組合せに対応する、補助レ
ンズ5と対物レンズ3との組合せの横倍率をβ1 、図5
に示す光学装置における第1の波長の光と第1の透明基
板6aとの組合せに対応する、対物レンズ3との組合せ
の横倍率もβ1と称し、図4に示す光学装置における第
2の波長の光と第2の透明基板7aとの組合せに対応す
る、補助レンズ5と対物レンズ3との組合せの横倍率を
β2 、図5に示す光学装置における第2の波長の光と第
2の透明基板7aとの組合せに対応する、対物レンズ3
との組合せの横倍率もβ2と称すると、下記(A)と下
記(B)との両方の条件を満足することが好ましい。
(A)0.05≦|β1 |≦0.3、
(B)0.05≦|β2 |≦0.3。[0062] corresponding to the combination of the first light and the first transparent substrate 6a having a wavelength in the optical device shown in FIG. 4, the auxiliary lens 5 and the beta 1 a lateral magnification of the combination of the objective lens 3, FIG. 5
Corresponding to a combination of the first light and the first transparent substrate 6a having a wavelength in the optical device shown in a lateral magnification of the combination of the objective lens 3 is also referred to as beta 1, the second in the optical device shown in FIG. 4 The lateral magnification of the combination of the auxiliary lens 5 and the objective lens 3 corresponding to the combination of the light of the wavelength and the second transparent substrate 7a is β 2 , and the light of the second wavelength in the optical device shown in FIG. Objective lens 3 corresponding to the combination with the transparent substrate 7a of
When the lateral magnification of the combination with and is also referred to as β 2 , it is preferable that both the following conditions (A) and (B) are satisfied. (A) 0.05 ≦ | β 1 | ≦ 0.3, (B) 0.05 ≦ | β 2 | ≦ 0.3.
【0063】0.05≦|β1|、かつ、0.05≦|
β2 |を満足しない場合には、物像間距離が長くなりす
ぎ、光学装置の小型化が困難となり好ましくない。ま
た、|β1 |≦0.3、かつ、|β2 |≦0.3を満足
しない場合には、収差補正が困難となり好ましくない。0.05 ≦ | β 1 | and 0.05 ≦ |
If β 2 | is not satisfied, the object-image distance becomes too long, which makes it difficult to downsize the optical device, which is not preferable. Further, if | β 1 | ≦ 0.3 and | β 2 | ≦ 0.3 are not satisfied, it becomes difficult to correct aberrations, which is not preferable.
【0064】また、図4に示す光学装置において、光源
1から補助レンズ5の光源1側の面までの光軸上の距離
であるS1について、8mm≦S1≦25mmであること
が好ましい。S1が8mm未満であると収差補正が困難
となるおそれがあり、S1が25mm超であると光学装
置の小型化が困難となるおそれがある。Further, in the optical device shown in FIG. 4, it is preferable that S 1 which is the distance on the optical axis from the light source 1 to the surface of the auxiliary lens 5 on the light source 1 side is 8 mm ≦ S 1 ≦ 25 mm. If S 1 is less than 8 mm, it may be difficult to correct aberrations, and if S 1 is more than 25 mm, it may be difficult to downsize the optical device.
【0065】また、光学媒体2の例として、例えば、ビ
ームスプリッタ、ハーフミラー、プリズム等が挙げられ
る。光学媒体2は必要に応じて設けられ、図4、5に示
す光学装置において、光学媒体2を設けずに、光源1か
らの光が直接対物レンズ3に照射されるようにしてもよ
い。また、光ディスクの情報記録面のデータを受光素子
に読み込む手段は図4、5に示す手段に限定されない。Examples of the optical medium 2 include a beam splitter, a half mirror, a prism and the like. The optical medium 2 is provided as necessary. In the optical device shown in FIGS. 4 and 5, the objective medium 3 may be directly irradiated with the light from the light source 1 without providing the optical medium 2. The means for reading the data on the information recording surface of the optical disc into the light receiving element is not limited to the means shown in FIGS.
【0066】絞り9は開口数(NA)を変化させる機能
を有する。絞り9を設ける理由は、記録又は再生の際、
第1の光ディスク6に使用される開口数と第2の光ディ
スク7に使用される開口数とが異なる場合、絞り9によ
り開口数を調整するためである。第1の光ディスク6に
使用される開口数と第2の光ディスク7に使用される開
口数とが同じである場合には絞り9は通常不要である。
絞り9には、機械的絞り、光学的絞りがあり、特に限定
されない。The diaphragm 9 has a function of changing the numerical aperture (NA). The reason for providing the diaphragm 9 is that when recording or reproducing,
This is because when the numerical aperture used for the first optical disc 6 and the numerical aperture used for the second optical disc 7 are different, the numerical aperture is adjusted by the diaphragm 9. If the numerical aperture used for the first optical disc 6 and the numerical aperture used for the second optical disc 7 are the same, the diaphragm 9 is usually unnecessary.
The diaphragm 9 includes a mechanical diaphragm and an optical diaphragm, and is not particularly limited.
【0067】第1の光ディスクに用いる対物レンズの開
口数NA1と、第2の光ディスクに用いる対物レンズの
開口数NA2との間に、NA1>NA2 が成り立つとき、
対物レンズの片面又は両面の光軸を中心とする輪帯状領
域には、第2の波長の光の透過を妨げて開口数NA2に
絞り込むための段差部を設け、絞り9の代わりとしても
よい。[0067] The numerical aperture NA 1 of the objective lens used for the first optical disc, between the aperture NA 2 of the objective lens used for the second optical disc, when the NA 1> NA 2 is satisfied,
A stepped portion for blocking transmission of the light of the second wavelength and narrowing down to the numerical aperture NA 2 may be provided in the ring-shaped region centered on the optical axis of one surface or both surfaces of the objective lens, and may be used instead of the diaphragm 9. .
【0068】図4では、補助レンズ5を1個のレンズに
よって構成しているが、これに限定されず、補助レンズ
5をそれぞれ複数個のレンズ群によって構成してもよ
い。以上2種類の光ディスクの記録又は再生について述
べたが、これに限定されず、3種類以上の異なる透明基
板の厚さの光ディスクを記録又は再生の対象としてもよ
い。また、本発明における光ディスクは、DVD、CD
に限定されず、他の種類の光ディスクであってもよい。Although the auxiliary lens 5 is composed of one lens in FIG. 4, the invention is not limited to this, and the auxiliary lens 5 may be composed of a plurality of lens groups. The recording or reproducing of the two types of optical discs has been described above, but the present invention is not limited to this, and three or more types of optical discs having different transparent substrate thicknesses may be the targets of recording or reproduction. Further, the optical disc in the present invention is a DVD or a CD.
However, the optical disc is not limited to this and may be another type of optical disc.
【0069】図4、5に示す光学装置では、1つの光源
1から、第1の波長の光及び第2の波長の光を発光させ
ている。しかし、これに限定されず、第1の波長の光と
第2の波長の光の光源を別々に分けてもよい。In the optical device shown in FIGS. 4 and 5, one light source 1 emits light of the first wavelength and light of the second wavelength. However, the present invention is not limited to this, and the light sources of the light of the first wavelength and the light of the second wavelength may be separately separated.
【0070】補助レンズ5及び対物レンズ3には材料と
して合成樹脂を通常使用する。しかし、合成樹脂に限定
されず、ガラスを用いてもよい。また、本発明の光学装
置は、対物レンズのオートフォーカス駆動を備えてもよ
い。A synthetic resin is usually used as a material for the auxiliary lens 5 and the objective lens 3. However, the material is not limited to the synthetic resin, and glass may be used. Further, the optical device of the present invention may include an autofocus drive of the objective lens.
【0071】[0071]
【実施例】第1の光ディスク6としてDVD(t1=
0.60mm)を用い、第2の光ディスク7としてCD
(t2=1.20mm)を用いることとし、CD、DV
Dの記録又は再生を前提とした図4に示す光学装置を製
作した。EXAMPLE As a first optical disc 6, a DVD (t 1 =
0.60 mm) and a CD as the second optical disc 7.
(T 2 = 1.20 mm) is used, CD, DV
An optical device shown in FIG. 4 was manufactured on the premise of recording or reproduction of D.
【0072】DVDの再生又は記録には波長655nm
のレーザ光源、CDの再生又は記録には波長785nm
のレーザ光源を使用した。光学媒体2は厚さ3.00m
m、材料がBK7であるビームスプリッタを用いた。D
VDの透明基板は波長655nmで屈折率1.580を
有するものとして、CDの透明基板は波長785nmで
屈折率1.573を有するものとして、設計した。A wavelength of 655 nm for reproducing or recording a DVD
Laser light source, wavelength 785nm for CD reproduction or recording
The laser light source of was used. The optical medium 2 has a thickness of 3.00 m
m, a beam splitter made of BK7 was used. D
The VD transparent substrate was designed to have a refractive index of 1.580 at a wavelength of 655 nm, and the CD transparent substrate was designed to have a refractive index of 1.573 at a wavelength of 785 nm.
【0073】対物レンズ3の有する非球面の形状は、各
輪帯状非球面を含め、下記式5によって決定した。式5
において、iは2,4,6,8,10であり、jは1,
2であり、hは光軸からの高さであり、zj は第j面非
球面の頂点の接平面からその非球面上の高さhの点まで
の距離であり、rj 、kj 、ai,j は第j面の各係数で
ある。The shape of the aspherical surface of the objective lens 3, including each ring-shaped aspherical surface, was determined by the following expression 5. Equation 5
, I is 2, 4, 6, 8, 10, and j is 1,
2, h is the height from the optical axis, z j is the distance from the tangent plane of the vertex of the j-th aspherical surface to the point of height h on that aspherical surface, and r j , k j , A i, j are coefficients of the j-th surface.
【0074】[0074]
【数5】 [Equation 5]
【0075】「例1(比較例)」対物レンズ3の形状は
図6に示すような形状とした。CD用、DVD用ともに
軸上の球面収差を補正するようには設計せず、軸外コマ
収差が良好に補正されるように設計を行った。"Example 1 (Comparative Example)" The objective lens 3 was shaped as shown in FIG. For both the CD and the DVD, it was not designed to correct the axial spherical aberration, but was designed to favorably correct the off-axis coma aberration.
【0076】例1の光学装置及び対物レンズの仕様、諸
数値を表1上段に示す。表1上段において、f1は波長
655nmにおける対物レンズ3の焦点距離、f2は波
長785nmにおける対物レンズ3の焦点距離、d1は
対物レンズ3の中心厚、n1は波長655nmにおける
対物レンズ3の屈折率、n2は波長785nmにおける
対物レンズ3の屈折率である。Specifications and various numerical values of the optical device and the objective lens of Example 1 are shown in the upper part of Table 1. In the upper part of Table 1, f 1 is the focal length of the objective lens 3 at the wavelength of 655 nm, f 2 is the focal length of the objective lens 3 at the wavelength of 785 nm, d 1 is the center thickness of the objective lens 3, and n 1 is the objective lens 3 at the wavelength of 655 nm. , N 2 is the refractive index of the objective lens 3 at a wavelength of 785 nm.
【0077】例1における対物レンズの第1面の非球面
の各係数を表1中段に示し、例1における対物レンズの
第2面の非球面の各係数を表1下段に示す。以下の表に
おいて、E−1は10-1を意味する。The coefficients of the aspherical surface of the first surface of the objective lens in Example 1 are shown in the middle row of Table 1, and the coefficients of the aspherical surface of the second surface of the objective lens in Example 1 are shown in the lower row of Table 1. In the table below, E-1 means 10 -1 .
【0078】[0078]
【表1】 [Table 1]
【0079】補助レンズはコリメータレンズとし、補助
レンズの有する非球面の形状は式5によって決定した。
補助レンズの非球面の各係数を表2上段に示す。表2上
段において、fC1は波長655nmにおける焦点距離、
fC2は波長785nmにおける焦点距離、dCは中心
厚、nC1は波長655nmにおける屈折率、nC2は波長
785nmにおける屈折率である。なお、例2〜4にお
いても表2上段に示す補助レンズを用いた。The auxiliary lens is a collimator lens, and the shape of the aspherical surface of the auxiliary lens is determined by equation (5).
Table 2 shows the coefficients of the aspherical surface of the auxiliary lens. In the upper part of Table 2, f C1 is the focal length at a wavelength of 655 nm,
f C2 is a focal length at a wavelength of 785 nm, d C is a center thickness, n C1 is a refractive index at a wavelength of 655 nm, and n C2 is a refractive index at a wavelength of 785 nm. In addition, in Examples 2 to 4, the auxiliary lens shown in the upper part of Table 2 was used.
【0080】表2上段の補助レンズと、表1の対物レン
ズとからなる光学系の仕様は表2下段のとおりである。
表2下段において、P1は波長655nmにおける、対
物レンズの第2面と第1の光ディスク6の対物レンズ側
の面との距離(作動距離)、P2は波長785nmにお
ける、対物レンズの第2面と第2の光ディスク7の対物
レンズ側の面との距離(作動距離)である。The specifications of the optical system including the auxiliary lens in the upper part of Table 2 and the objective lens in Table 1 are as shown in the lower part of Table 2.
In the lower part of Table 2, P 1 is the distance (working distance) between the second surface of the objective lens and the surface of the first optical disc 6 on the objective lens side at a wavelength of 655 nm, and P 2 is the second objective lens at a wavelength of 785 nm. This is the distance (working distance) between the surface and the surface of the second optical disk 7 on the objective lens side.
【0081】[0081]
【表2】 [Table 2]
【0082】図7にCD用光学系の軸外波面収差特性を
示す。図7において実線はすべての種類の収差を含む波
面収差を示す。また、破線は軸外波面収差のうちの軸外
コマ収差のみを示す。また図8にDVD用光学系の軸外
波面収差特性を示す。実線、破線の意味は図7と同様で
ある。なお、以下の収差特性図においても実線、破線の
意味は図7と同様とする。各例についての収差特性図及
び後述する表の収差の値はすべて計算値である。FIG. 7 shows the off-axis wavefront aberration characteristics of the CD optical system. In FIG. 7, the solid line shows the wavefront aberration including all types of aberrations. The broken line shows only the off-axis coma aberration among the off-axis wavefront aberrations. FIG. 8 shows the off-axis wavefront aberration characteristic of the DVD optical system. The meanings of the solid line and the broken line are the same as in FIG. 7. In the following aberration characteristic diagrams, the solid and broken lines have the same meanings as in FIG. All aberration values in the aberration characteristic diagrams and tables described below for each example are calculated values.
【0083】プラスチックを射出成形して例1の対物レ
ンズと補助レンズとを作製し例1の光学装置を製作し
て、当光学装置でDVDとCDとを記録又は再生したと
ころ、両方とも忠実に記録再生できなかった。When the objective lens and the auxiliary lens of Example 1 were manufactured by injection-molding plastic, the optical device of Example 1 was manufactured, and DVD and CD were recorded or reproduced by this optical device. Recording / playback could not be performed.
【0084】「例2(比較例)」対物レンズの形状は図
9に示すレンズのような形状とし、基本的な仕様である
表1上段の仕様については例1と同様とした。DVD用
の軸上の球面収差を補正するために、対物レンズの第2
面に位相シフタを設けた。対物レンズの第1面の形状は
例1の対物レンズの第1面と同様とした。以下、対物レ
ンズの第2面の非球面について図9の符号を用いて説明
する。"Example 2 (Comparative Example)" The objective lens was shaped like the lens shown in FIG. 9, and the specifications in the upper part of Table 1, which is a basic specification, were the same as in Example 1. The second lens of the objective lens is used to correct the spherical aberration on the DVD.
A phase shifter is provided on the surface. The shape of the first surface of the objective lens was the same as that of the first surface of the objective lens of Example 1. Hereinafter, the aspherical surface of the second surface of the objective lens will be described using the reference numerals in FIG.
【0085】対物レンズの第2面の頂点を含む面の非球
面31aは例1の対物レンズの第2面の頂点を含む面の
非球面と同様とした。図9の対物レンズの第1面と非球
面31aとで、DVD及びCDの記録又は再生の際の軸
外コマ収差を良好に補正している。The aspherical surface 31a of the surface including the apex of the second surface of the objective lens was the same as the aspherical surface of the surface including the apex of the second surface of the objective lens of Example 1. The first surface of the objective lens in FIG. 9 and the aspherical surface 31a satisfactorily correct off-axis coma aberration when recording or reproducing DVD and CD.
【0086】図9の対物レンズの第1面と輪帯状非球面
32a、33a、34a、35aとで、DVD及びCD
の記録又は再生の際の軸外コマ収差を良好に補正してい
る。輪帯状非球面32aと輪帯状非球面34aとは落差
が同一で、非球面の各係数も同一である。With the first surface of the objective lens of FIG. 9 and the ring-shaped aspherical surfaces 32a, 33a, 34a, 35a, DVD and CD
The off-axis coma aberration at the time of recording or reproducing is favorably corrected. The ring-shaped aspherical surface 32a and the ring-shaped aspherical surface 34a have the same head and the same coefficient of each aspherical surface.
【0087】輪帯状非球面32a、34aの非球面の各
係数表3左上段に示し、輪帯状非球面33a、35aの
非球面の各係数表3右上段に示す。各落差については表
3中段に示す。また、φ31、φ32、φ33、φ34、φ35に
ついては表3下段に示す。表4上段に示された落差
γ31、落差γ32、落差γ33、落差γ34は、式1におい
て、それぞれ、jを0(ゼロ)として計算しているた
め、CD用の波長785nmのレーザ光については位相
シフトされず、DVD用の波長655nmのレーザ光に
ついてのみ位相シフトされる。したがって、DVDにつ
いては忠実に記録再生できるが、CDについては忠実に
記録再生できない。The coefficients of the aspherical surfaces of the ring-shaped aspherical surfaces 32a and 34a are shown in the upper left part of Table 3, and the coefficients of the aspherical surfaces of the ring-shaped aspherical surfaces 33a and 35a are shown in the upper right part of the table. Each head is shown in the middle row of Table 3. Further, φ 31 , φ 32 , φ 33 , φ 34 , and φ 35 are shown in the lower part of Table 3. Since the drop γ 31 , the drop γ 32 , the drop γ 33 , and the drop γ 34 shown in the upper part of Table 4 are calculated in Expression 1 with j being 0 (zero), respectively, the laser of wavelength 785 nm for CD is used. The light is not phase-shifted, but only the laser light having a wavelength of 655 nm for DVD is phase-shifted. Therefore, the DVD can be faithfully recorded and reproduced, but the CD cannot be faithfully recorded and reproduced.
【0088】[0088]
【表3】 [Table 3]
【0089】図10にCD用光学系の軸外波面収差特性
を示す。また図11にDVD用光学系の軸外波面収差特
性を示す。プラスチックを射出成形して、例2の形状の
対物レンズ3と補助レンズ5とを作製し、例2の光学装
置を製作した。DVD、CDについてこの光学装置によ
り記録又は再生を行ったところ、DVDについては忠実
に記録再生できたが、CDについては忠実に記録再生で
きなかった。FIG. 10 shows the off-axis wavefront aberration characteristics of the CD optical system. FIG. 11 shows the off-axis wavefront aberration characteristic of the DVD optical system. The objective lens 3 and the auxiliary lens 5 having the shape of Example 2 were manufactured by injection-molding plastic, and the optical device of Example 2 was manufactured. When recording or reproducing was performed on the DVD and the CD with this optical device, the DVD could be faithfully recorded and reproduced, but the CD could not be faithfully recorded and reproduced.
【0090】「例3(比較例)」対物レンズの形状は図
12に示すレンズのような形状とし、基本的な仕様であ
る表1上段の仕様については例1と同様とした。CD用
の軸上の球面収差を補正するために、図12に示すとお
り対物レンズの第2面に位相シフタを設けた。対物レン
ズの第1面は例1の対物レンズの第1面と同様とした。
以下、対物レンズの第2面の非球面について図12の符
号を用いて説明する。"Example 3 (Comparative Example)" The objective lens was shaped like the lens shown in FIG. 12, and the specifications in the upper part of Table 1, which is a basic specification, were the same as in Example 1. In order to correct the spherical aberration on the axis for CD, a phase shifter is provided on the second surface of the objective lens as shown in FIG. The first surface of the objective lens was the same as the first surface of the objective lens of Example 1.
Hereinafter, the aspherical surface of the second surface of the objective lens will be described using the reference numerals in FIG.
【0091】対物レンズの第2面の頂点を含む面の非球
面41aは例1の対物レンズの第2面の頂点を含む面の
非球面と同様とした。本例の対物レンズの第1面の非球
面と非球面41aとの組合せは、例1の対物レンズと同
様、CD用、DVD用ともに軸上の球面収差を補正する
ようには設計せず、CD用、DVD用ともに軸外コマ収
差が良好に補正されるように設定した。The aspherical surface 41a of the surface including the apex of the second surface of the objective lens was the same as the aspherical surface of the surface including the apex of the second surface of the objective lens of Example 1. The combination of the aspherical surface and the aspherical surface 41a on the first surface of the objective lens of the present example is not designed to correct axial spherical aberration for both CD and DVD, as in the objective lens of Example 1. The setting was made so that the off-axis coma aberration was well corrected for both the CD and the DVD.
【0092】輪帯非球面42a、43a、44a、45
a、46aの非球面形状は、それぞれ落差を考慮して第
1面の非球面との組合せが、CD用、DVD用ともに軸
外コマ収差が良好に補正されるように設定した。輪帯非
球面47aの非球面形状は、第1面の非球面との組合せ
が、CD用、DVD用ともに軸外コマ収差が良好に補正
されるように設定した。Ring zone aspherical surfaces 42a, 43a, 44a, 45
The aspherical shapes of a and 46a were set so that the off-axis coma aberration for both CD and DVD was favorably corrected in combination with the aspherical surface of the first surface in consideration of the drop. The aspherical shape of the ring-shaped aspherical surface 47a was set so that the combination with the aspherical surface of the first surface would favorably correct off-axis coma aberration for both CD and DVD.
【0093】段差41と段差45とは落差が同じであ
り、段差42と段差44とは落差が同じである。非球面
41aと輪帯非球面47aとは非球面の各係数が同じで
ある(例1参照)。輪帯非球面42aと輪帯非球面46
aとは非球面の各係数を同じにした。輪帯非球面43a
と輪帯非球面45aとは非球面の各係数が同じである。
輪帯非球面42aと輪帯非球面46aの非球面の各係数
を表4左上段に示し、輪帯非球面43aと輪帯非球面4
5aの非球面の各係数を表4右上段に示し、輪帯非球面
44aの非球面の各係数を表4左下段に示す。さらに、
各輪状の段差部の落差γについては表5上段に示す。ま
た、φ41、φ42、φ43、φ44、φ45、φ 46、φ47につい
ては表5下段に示す。The steps 41 and 45 have the same head.
Therefore, the steps 42 and 44 have the same head. Aspherical surface
41a and the ring zone aspherical surface 47a have the same aspherical surface coefficient.
Yes (see Example 1). Ring zone aspherical surface 42a and ring zone aspherical surface 46
The coefficient of aspherical surface is the same as that of a. Ring zone aspheric surface 43a
And the annular aspherical surface 45a have the same aspherical surface coefficient.
Coefficients of the aspherical surfaces of the annular aspherical surface 42a and the annular aspherical surface 46a
Are shown in the upper left of Table 4, and the aspherical zone surface 43a and the aspherical zone surface 4
The coefficients of the aspherical surface of 5a are shown in the upper right part of Table 4,
The coefficients of the aspherical surface of 44a are shown in the lower left part of Table 4. further,
The drop γ at each annular step is shown in the upper part of Table 5. Well
Φ41, Φ42, Φ43, Φ44, Φ45, Φ 46, Φ47About
Are shown in the lower part of Table 5.
【0094】表5上段に示された落差γ41、落差γ42、
落差γ43、落差γ44、落差γ45、落差γ46は、式1にお
いて、それぞれiを0(ゼロ)として計算しているた
め、DVD用の波長655nmのレーザ光については位
相シフトされず、CD用の波長785nmのレーザ光に
ついてのみ位相シフトされる。したがって、CDについ
ては忠実に記録再生できるが、DVDについては忠実に
記録再生できない。Table 5 shows the head γ 41 , the head γ 42 ,
Since the drop γ 43 , the drop γ 44 , the drop γ 45 , and the drop γ 46 are calculated in Expression 1 with i being 0 (zero), the phase shift is not performed for the laser light of the wavelength 655 nm for DVD The phase shift is performed only for the laser beam having a wavelength of 785 nm for CD. Therefore, the CD can be faithfully recorded and reproduced, but the DVD cannot be faithfully recorded and reproduced.
【0095】[0095]
【表4】 [Table 4]
【0096】[0096]
【表5】 [Table 5]
【0097】図13にCD用光学系の軸外波面収差特性
を示す。また図14にDVD用光学系の軸外波面収差特
性を示す。プラスチックを射出成形して、例3の形状の
対物レンズと補助レンズとを作製し、例3の光学装置を
製作した。DVD、CDについてこの光学装置により記
録又は再生を行ったところ、CDについては忠実に記録
再生できたが、DVDについては忠実に記録再生できな
かった。FIG. 13 shows the off-axis wavefront aberration characteristics of the CD optical system. FIG. 14 shows the off-axis wavefront aberration characteristic of the DVD optical system. The objective lens and auxiliary lens having the shape of Example 3 were produced by injection molding of plastic, and the optical device of Example 3 was produced. When recording or reproducing was performed on a DVD or a CD with this optical device, the CD could be recorded and reproduced faithfully, but the DVD could not be recorded and reproduced faithfully.
【0098】「例4(実施例)」対物レンズの形状は図
1に示すレンズのような形状とし、基本的な仕様である
表1上段の仕様については例1と同様とした。対物レン
ズの第1面は例1における対物レンズの第1面と同様と
した。さらに、各輪状の段差部の落差γ及び輪帯非球面
210aの落差については表6上段に示し、各輪状の段
差部の径(直径)については表6左下段に示す。"Example 4 (Example)" The objective lens was shaped like the lens shown in FIG. 1, and the specifications in the upper part of Table 1, which is a basic specification, were the same as in Example 1. The first surface of the objective lens was the same as the first surface of the objective lens in Example 1. Further, the drop γ of each ring-shaped step and the drop of the annular zone aspherical surface 210a are shown in the upper part of Table 6, and the diameter (diameter) of each ring-shaped step is shown in the lower left part of Table 6.
【0099】例4の段差と、例2、3との段差の位置の
関係を表6右下段に示す。すなわち、例4の段差の径
と、例2、3との段差の径とが同じものを示しており、
表6下段により例4の段差が、例2の段差と例3との段
差とを合成したものであることを示している。The relationship between the steps of Example 4 and the steps 2 and 3 is shown in the lower right part of Table 6. That is, the diameter of the step in Example 4 and the diameter of the step in Examples 2 and 3 are the same,
The lower part of Table 6 shows that the step of Example 4 is a combination of the step of Example 2 and the step of Example 3.
【0100】[0100]
【表6】 [Table 6]
【0101】輪帯状非球面21a、22a、23a、2
4a、25a、26a、27a、28a、29a、21
0a、211aの非球面の形状について、表7に示す。Ring-shaped aspherical surfaces 21a, 22a, 23a, 2
4a, 25a, 26a, 27a, 28a, 29a, 21
Table 7 shows the aspherical shapes of 0a and 211a.
【0102】[0102]
【表7】 [Table 7]
【0103】図15にCD用光学系の軸外波面収差特性
を示す。また図16にDVD用光学系の軸外波面収差特
性を示す。プラスチックを射出成形して、例4の形状の
対物レンズと補助レンズとを作製し、例4の光学装置を
製作した。CD、DVDについてこの光学装置により記
録又は再生を行ったところ、ともに忠実に記録再生でき
た。FIG. 15 shows the off-axis wavefront aberration characteristics of the CD optical system. FIG. 16 shows the off-axis wavefront aberration characteristic of the DVD optical system. The objective lens and the auxiliary lens having the shape of Example 4 were manufactured by injection-molding plastic, and the optical device of Example 4 was manufactured. When recording or reproducing was performed on a CD or a DVD with this optical device, it was possible to faithfully record and reproduce.
【0104】[0104]
【発明の効果】本発明の対物レンズは、その片面に第1
の位相シフタ及び第2の位相シフタが設けられているた
め、第1の光ディスク、第2の光ディスクの記録又は再
生に際し、軸上の収差、軸外の収差ともに良好に補正で
きる。The objective lens of the present invention has a first surface on one side.
Since the phase shifter and the second phase shifter are provided, it is possible to satisfactorily correct both the axial aberration and the off-axis aberration when recording or reproducing the first optical disc and the second optical disc.
【0105】したがって、本発明の対物レンズは、経年
変化によって光源や対物レンズが光軸から傾き又は軸ず
れが生じた場合であっても、軸上の収差、軸外の収差と
もに良好であり、高精度化が容易であって、光学性能が
経年変化的に劣化する可能性が少ない。Therefore, the objective lens of the present invention has good axial aberration and off-axis aberration even when the light source or the objective lens is tilted or deviated from the optical axis due to aging. High accuracy is easy, and there is little possibility that optical performance deteriorates with age.
【図1】本発明の対物レンズの一実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an objective lens of the present invention.
【図2】光ディスク側から見る場合の、図1の対物レン
ズの正面図。FIG. 2 is a front view of the objective lens of FIG. 1 when viewed from the optical disc side.
【図3】図1の対物レンズの第2面の光軸付近の拡大断
面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the second surface of the objective lens in FIG. 1 near the optical axis.
【図4】本発明の光学装置の一実施例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical device of the present invention.
【図5】図4とは別の光学装置の実施例の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an embodiment of an optical device different from that of FIG.
【図6】例1の対物レンズを示す断面図。6 is a cross-sectional view showing an objective lens of Example 1. FIG.
【図7】例1のCD用光学系の軸外波面収差特性図。7 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the CD optical system of Example 1. FIG.
【図8】例1のDVD用光学系の軸外波面収差特性図。8 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the DVD optical system of Example 1. FIG.
【図9】例2の対物レンズを示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing an objective lens of Example 2;
【図10】例2のCD用光学系の軸外波面収差特性図。FIG. 10 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the CD optical system of Example 2.
【図11】例2のDVD用光学系の軸外波面収差特性
図。11 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the DVD optical system of Example 2. FIG.
【図12】例3の対物レンズを示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing an objective lens of Example 3;
【図13】例3のCD用光学系の軸外波面収差特性図。FIG. 13 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the CD optical system of Example 3.
【図14】例3のDVD用光学系の軸外波面収差特性
図。14 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the DVD optical system of Example 3. FIG.
【図15】例4のCD用光学系の軸外波面収差特性図。FIG. 15 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the CD optical system of Example 4.
【図16】例4のDVD用光学系の軸外波面収差特性
図。16 is an off-axis wavefront aberration characteristic diagram of the DVD optical system of Example 4. FIG.
1:第1の光源
2:光学媒体
3:対物レンズ
5:補助レンズ
6:第1の光ディスク
6a:第1の光ディスク6の透明基板
6b:第1の光ディスク6の情報記録面
7:第2の光ディスク
7a:第2の光ディスク7の透明基板
7b:第2の光ディスク7の情報記録面
9:絞り
10:受光素子
S1:光源1から補助レンズ5の第1面までの光軸上の
距離
S2:補助レンズ5の第2面から対物レンズ3までの光
軸上の距離
21、22、23、24、25、26、27、28、2
9、210:光軸を中心とする輪状の段差部
21a、22a、23a、24a、25a、26a、2
7a、28a、29a、210a、211a:輪帯状非
球面
φ21、φ22、φ23、φ24、φ25、φ26、φ27、φ28、φ
29、φ210:それぞれ段差部21、22、23、24、
25、26、27、28、29、210の内側の径(直
径)
φ210:第2面の有効径(直径)
φ11:第1面の有効径(直径)1: first light source 2: optical medium 3: objective lens 5: auxiliary lens 6: first optical disc 6a: transparent substrate 6b of the first optical disc 6: information recording surface 7 of the first optical disc 6: second Optical disk 7a: Transparent substrate 7b of second optical disk 7: Information recording surface 9 of second optical disk 7: Aperture 10: Light receiving element S 1 : Distance S on the optical axis from the light source 1 to the first surface of the auxiliary lens 5. 2 : Distance on the optical axis from the second surface of the auxiliary lens 5 to the objective lens 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 2
9, 210: ring-shaped step portions 21a, 22a, 23a, 24a, 25a, 26a, 2 centered on the optical axis
7a, 28a, 29a, 210a, 211a: annular aspherical surfaces φ 21 , φ 22 , φ 23 , φ 24 , φ 25 , φ 26 , φ 27 , φ 28 , φ
29 , φ 210 : stepped portions 21, 22, 23, 24, respectively
Diameter (diameter) inside of 25, 26, 27, 28, 29, 210 φ 210 : Effective diameter (diameter) of the second surface φ 11 : Effective diameter (diameter) of the first surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA13 LA01 LA25 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA02 QA07 QA14 QA21 QA34 QA41 RA00 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 RA46 UA01 5D119 AA41 BA01 BB01 BB04 EC01 EC04 EC45 EC47 FA08 JA44 5D789 AA41 BA01 BB01 BB04 EC01 EC04 EC45 EC47 FA08 JA44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 2H087 KA13 LA01 LA25 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 QA02 QA07 QA14 QA21 QA34 QA41 RA00 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 RA46 UA01 5D119 AA41 BA01 BB01 BB04 EC01 EC04 EC45 EC47 FA08 JA44 5D789 AA41 BA01 BB01 BB04 EC01 EC04 EC45 EC47 FA08 JA44
Claims (9)
1の波長の光を第1の光ディスクの情報記録面に集光さ
せて第1の光ディスクの情報記録面からの反射光を受光
素子に受光させ、第2の光ディスクの記録又は再生時
に、第1の波長と異なる第2の波長の光を第2の光ディ
スクの情報記録面に集光させて第2の光ディスクの情報
記録面からの反射光を受光素子に受光させる光学系に用
いる、両面に非球面を有する対物レンズにおいて、 対物レンズの片面には、1以上の、光軸を中心とする輪
状の段差部Xを備える第1の位相シフタが設けられ、第
1の位相シフタは第1の波長の光に対して第1の光ディ
スクの記録又は再生時の収差を低減させる位相差を生じ
させる機能を有し、 さらに、この片面には、1以上の、光軸を中心とする輪
状の段差部Yを備える第2の位相シフタが設けられ、第
2の位相シフタは第2の波長の光に対して第2の光ディ
スクの記録又は再生時の収差を低減させる位相差を生じ
させる機能を有することを特徴とする対物レンズ。1. A light receiving element for collecting light reflected from the information recording surface of the first optical disk by condensing light of a first wavelength on the information recording surface of the first optical disk when recording or reproducing the first optical disk. To receive light, and when recording or reproducing the second optical disc, collects light of a second wavelength different from the first wavelength on the information recording surface of the second optical disc to emit light from the information recording surface of the second optical disc. In an objective lens having aspherical surfaces on both sides, which is used in an optical system for receiving reflected light in a light receiving element, a first step having one or more ring-shaped step portions X centered on the optical axis is provided on one surface of the objective lens. A phase shifter is provided, and the first phase shifter has a function of causing a phase difference that reduces the aberration at the time of recording or reproducing of the first optical disc with respect to the light of the first wavelength, and further, on one side of this. Is one or more rings around the optical axis A second phase shifter having a stepped portion Y is provided, and the second phase shifter has a function of causing a phase difference that reduces the aberration at the time of recording or reproducing of the second optical disc with respect to the light of the second wavelength. An objective lens having.
られることにより、段差部Xの一部又は全部が構成され
ている請求項1に記載の対物レンズ。2. The objective lens according to claim 1, wherein a convex portion or a concave portion is provided on one surface of the objective lens to form part or all of the step portion X.
られることにより、段差部Yの一部又は全部が構成され
ている請求項1又は2に記載の対物レンズ。3. The objective lens according to claim 1, wherein a part or the whole of the stepped portion Y is formed by providing a convex portion or a concave portion on one surface of the objective lens.
の本数NYとの間に、8≦NX+NY≦13の関係がある
請求項1〜3のいずれかに記載の対物レンズ。ただし、
NXは自然数、NYは自然数である。And the number N X of wheel wherein step part X, between the number N Y ring of the stepped portion Y, one of the 8 ≦ N X + N Y ≦ 13 associated claims 1-3 The objective lens described in. However,
N X is a natural number and N Y is a natural number.
に、対物レンズを介して光ディスクの情報記録面に集光
され、 対物レンズの一方の片面の頂点を含む面の非球面と、対
物レンズの他方の片面の頂点を含む面の非球面との組合
せが、 第1の光ディスクの情報記録面のデータを記録又は再生
する場合に第1の波長λ1の光に対して軸上球面収差が
RMS値で0.08λ1〜0.25λ1となるように設定
されており、かつ、第2の光ディスクの情報記録面のデ
ータを記録又は再生する場合に第2の波長λ2の光に対
して軸上球面収差がRMS値で0.08λ2〜0.25
λ2となるように設定されている請求項1〜4のいずれ
かに記載の対物レンズ。5. A light having a first wavelength and a light having a second wavelength are both condensed on an information recording surface of an optical disc through an objective lens, and a surface including a vertex of one surface of the objective lens is not reflected. The combination of the spherical surface and the aspherical surface of the surface including the apex of the other one surface of the objective lens is applied to the light of the first wavelength λ 1 when recording or reproducing data on the information recording surface of the first optical disc. The axial spherical aberration is set so as to have an RMS value of 0.08λ 1 to 0.25λ 1 , and the second wavelength λ is set when data is recorded or reproduced on the information recording surface of the second optical disc. axial spherical aberration with respect to the second light is RMS value 0.08Ramuda 2 to 0.25
The objective lens according to claim 1, wherein the objective lens is set to have λ 2 .
ズと補助レンズとを含み、光ディスクの情報記録面に集
光されるレンズ光学系であって、 補助レンズと、対物レンズの片面の頂点を含む面の非球
面と、対物レンズの残る片面の頂点を含む面の非球面と
の組合せが、 第1の光ディスクの情報記録面のデータを記録又は再生
する場合に第1の光ディスクの記録又は再生に用いられ
第1の波長λ1の光に対して軸上球面収差がRMS値で
0.08λ1〜0.25λ1となるように設定されてお
り、かつ、第2の光ディスクの情報記録面のデータを記
録又は再生する場合に第2の波長λ2の光に対して軸上
球面収差がRMS値で0.08λ2〜0.25λ2となる
ように設定されているレンズ光学系。6. A lens optical system including the objective lens according to any one of claims 1 to 4 and an auxiliary lens, which is focused on an information recording surface of an optical disc, wherein the auxiliary lens and one side of the objective lens. The combination of the aspherical surface of the surface including the apex of the objective lens and the aspherical surface of the surface including the apex of the remaining single side of the objective lens is used to record or reproduce data on the information recording surface of the first optical disk. The axial spherical aberration is set so that the RMS value is 0.08λ 1 to 0.25λ 1 with respect to the light of the first wavelength λ 1 used for recording or reproduction, and the second optical disc lens optics axial spherical aberration is set to be 0.08λ 2 ~0.25λ 2 in RMS value for the second wavelength lambda 2 of light when recording or reproducing data of the information recording surface system.
求項6に記載のレンズ光学系。7. The lens optical system according to claim 6, wherein the auxiliary lens is a collimator lens.
1の波長の光を対物レンズを介して第1の光ディスクの
情報記録面に集光させて第1の光ディスクの情報記録面
からの反射光を受光素子に受光させ、第2の光ディスク
の記録又は再生時に、第1の波長と異なる第2の波長の
光を該対物レンズを介して第2の光ディスクの情報記録
面に集光させて第2の光ディスクの情報記録面からの反
射光を受光素子に受光させる光学装置において、上記対
物レンズとして請求項1〜5のいずれかに記載の対物レ
ンズを用いた光学装置。8. When recording or reproducing data on or from the first optical disc, the light of the first wavelength is focused on the information recording face of the first optical disc through an objective lens to emit light from the information recording face of the first optical disc. The reflected light is received by the light receiving element, and the light having the second wavelength different from the first wavelength is condensed on the information recording surface of the second optical disc through the objective lens when recording or reproducing the second optical disc. An optical device using the objective lens according to any one of claims 1 to 5 as the objective lens in an optical device that causes a light receiving element to receive the reflected light from the information recording surface of the second optical disc.
1の波長の光を対物レンズを介して第1の光ディスクの
情報記録面に集光させて第1の光ディスクの情報記録面
からの反射光を受光素子に受光させ、第2の光ディスク
の記録又は再生時に、第1の波長と異なる第2の波長の
光を該対物レンズを介して第2の光ディスクの情報記録
面に集光させて第2の光ディスクの情報記録面からの反
射光を受光素子に受光させる光学装置において、 上記レンズ光学系として請求項6、7に記載のレンズ光
学系を用いた光学装置。9. When recording or reproducing data on or from the first optical disk, the light of the first wavelength is condensed on the information recording surface of the first optical disk through an objective lens to allow the light to be emitted from the information recording surface of the first optical disk. The reflected light is received by the light receiving element, and the light having the second wavelength different from the first wavelength is condensed on the information recording surface of the second optical disc through the objective lens when recording or reproducing the second optical disc. An optical device for causing a light receiving element to receive the reflected light from the information recording surface of the second optical disc, wherein the lens optical system uses the lens optical system according to claim 6 or 7.
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
JP2002017228A JP2003215447A (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Objective and optical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003215447A true JP2003215447A (en) | 2003-07-30 |
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---|---|---|---|
JP2002017228A Pending JP2003215447A (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Objective and optical device |
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JP (1) | JP2003215447A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004040563A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | Konica Minolta Opto, Inc. | Object optical element and optical pickup device |
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-
2002
- 2002-01-25 JP JP2002017228A patent/JP2003215447A/en active Pending
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