JP5049149B2 - Objective lens for optical pickup - Google Patents
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Description
本発明は、従来のDVD等より記録密度が高いブルーレイディスク等の光ディスクに対する情報の記録再生に用いられる波長400nm程度のレーザー光を集光する光ピックアップ用の対物レンズに関する。 The present invention relates to an objective lens for an optical pickup that collects a laser beam having a wavelength of about 400 nm and is used for recording and reproducing information on an optical disc such as a Blu-ray disc having a higher recording density than a conventional DVD.
この種の対物レンズとしては、例えば特許文献1及び2に記載されたものが知られている。これらの文献に記載された対物レンズは、いずれも単体のガラスレンズである。また、このような対物レンズにより良好なスポットを得るためにはリム強度(対物レンズの光軸付近を通過する光の強度に対する周辺部を通過する光の強度)を大きくする必要がある。特許文献3及び4には、この種の対物レンズのレンズ面に特定の反射防止膜を施すことにより、リム強度を増加させる技術が開示されている。 As this type of objective lens, for example, those described in Patent Documents 1 and 2 are known. All of the objective lenses described in these documents are single glass lenses. Further, in order to obtain a good spot with such an objective lens, it is necessary to increase the rim intensity (the intensity of light passing through the peripheral portion relative to the intensity of light passing near the optical axis of the objective lens). Patent Documents 3 and 4 disclose techniques for increasing the rim strength by applying a specific antireflection film to the lens surface of this type of objective lens.
しかしながら、上述した特許文献1〜3に記載された対物レンズは、いずれもガラスレンズであるため、重量が重く、コストも高いという問題がある。 However, since the objective lenses described in Patent Documents 1 to 3 are all glass lenses, there is a problem that they are heavy and expensive.
これらの問題を解決するには、プラスチックレンズを用いればよいが、プラスチックはガラスに対して屈折率が低いため、同様の屈折力を得るためにはレンズ面、特に光源側となる第1面の曲率半径が小さくなる。その結果、第1面の面傾斜が周辺部で急勾配となり、製造が困難となる。すなわち、プラスチックレンズは金型を利用した射出成型により製造されるが、金型は旋盤を用いて型を回転させながらバイトで切削して形成される。このとき、面傾斜が急勾配となると、正確な加工が困難になる。また、加工された金型や成型されたレンズを測定する際にも、接触式のプローブで測定すると、中心からの距離に対するサグ量の変化が大きくなるため、半径方向のプローブの僅かな誤差によりサグ量が大きく変化し、正確な測定が難しい。さらには、コーティングを施す場合にも、傾斜が急であると、蒸着源から飛散する蒸着物質の付着性が悪くなり、膜厚が均一にならず、あるいは、屈折率が一定にならない等の不具合が生じる。さらにまた、面傾斜が急であると、透過率が低下し、ジッター等に悪影響を与えるという問題がある。 In order to solve these problems, a plastic lens may be used. However, since plastic has a refractive index lower than that of glass, in order to obtain the same refractive power, the lens surface, particularly the first surface on the light source side is used. The radius of curvature is reduced. As a result, the surface slope of the first surface becomes steep at the peripheral portion, making manufacturing difficult. That is, the plastic lens is manufactured by injection molding using a mold, and the mold is formed by cutting with a cutting tool while rotating the mold using a lathe. At this time, if the surface inclination becomes steep, accurate machining becomes difficult. Also, when measuring a processed mold or molded lens, if a contact type probe is used, the change in sag with respect to the distance from the center will increase, resulting in slight errors in the radial probe. The amount of sag changes greatly, making accurate measurement difficult. Furthermore, even when coating is applied, if the inclination is steep, the adhesion of the vapor deposition material scattered from the vapor deposition source will deteriorate, the film thickness will not be uniform, or the refractive index will not be constant. Occurs. Furthermore, when the surface inclination is steep, there is a problem that the transmittance is lowered, and jitter is adversely affected.
また、特許文献3に記載された反射防止膜はレンズ材料としてガラスを想定しているため単層であるが、レンズ材料としてプラスチックを用いた場合には、レンズ材料と膜との屈折率の差が小さくなるため、単層では十分な反射防止効果が得られず、リム強度を大きくすることができなくなる。さらに、特許文献4の対物レンズは、角度0度で入射する光の反射率を極小にする波長が最大で680nmであるが、このような設定では周辺部の膜厚が不足し、透過率を大きくすることができないため、リム強度を大きくすることができない。 The antireflection film described in Patent Document 3 is a single layer because glass is assumed as the lens material. However, when plastic is used as the lens material, the difference in the refractive index between the lens material and the film. Therefore, a single layer cannot provide a sufficient antireflection effect, and the rim strength cannot be increased. Furthermore, the objective lens of Patent Document 4 has a maximum wavelength of 680 nm that minimizes the reflectance of light incident at an angle of 0 degrees. However, with such a setting, the film thickness of the peripheral portion is insufficient, and the transmittance is reduced. Since it cannot be increased, the rim strength cannot be increased.
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ブルーレイディスク等の記録密度が高い光ディスク用の高NAの対物レンズであって、プラスチックレンズでありながら、加工、測定、コーティング等が容易で、透過率の低下が少ない対物レンズを提供することを第1の目的とする。また、このような対物レンズのリム強度を大きくすることを第2の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a high-NA objective lens for optical discs having a high recording density such as a Blu-ray disc. It is a first object to provide an objective lens that is easy to coat and the like and has little reduction in transmittance. A second object is to increase the rim strength of such an objective lens.
本発明にかかる光ピックアップ用対物レンズは、上記の第1の目的を達成させるため、プラスチック製で光源側となる第1面及び光ディスク側となる第2面が共に凸形状の単レンズであって、NA0.75以上であり、前記第1面には、有効光束径内で光軸を中心軸とする
回転対称面において、光軸からの高さに対する前記光軸上でのレンズ面への接平面からの距離で規定されるサグの二次微分が0となる変曲点を含むことを特徴とする。
The objective lens for an optical pickup according to the present invention is a single lens made of plastic and having a convex first surface on the light source side and a second surface on the optical disk side made of plastic, in order to achieve the first object. NA of 0.75 or more, and the first surface has an optical axis as a central axis within an effective luminous flux diameter.
The rotationally symmetric surface includes an inflection point where the second derivative of the sag defined by the distance from the tangential plane to the lens surface on the optical axis with respect to the height from the optical axis is zero. .
変曲点の光軸からの瞳高さh(x)は、以下の条件(1)、
0.94 < h(x) ≦ 0.99 …(1)
を満たすことが望ましい。
The pupil height h (x) from the optical axis of the inflection point is the following condition (1):
0.94 <h (x) ≤ 0.99… (1)
It is desirable to satisfy.
また、焦点距離fは、以下の条件(2)、
1.15 < f < 1.45 …(2)
を満たすことが望ましい。
Also, the focal length f is the following condition (2),
1.15 <f <1.45 (2)
It is desirable to satisfy.
また、第1面の変曲点におけるサグの一次微分(SAG1)’を上記対物レンズの屈折率nで割った値(SAG1)’/nは、以下の条件(3)、
1.20 < (SAG1)’/n < 1.65 …(3)
を満たすことが望ましい。
Further, a value (SAG1) ′ / n obtained by dividing the first derivative (SAG1) ′ of the sag at the inflection point of the first surface by the refractive index n of the objective lens is the following condition (3):
1.20 <(SAG1) '/ n <1.65 (3)
It is desirable to satisfy.
また、第2面のサグの一次微分(SAG2)’を上記対物レンズの屈折率nで割った値(SAG2)’/nの最小値((SAG2)’/n)MINは、以下の条件(4)、
−0.60 < ((SAG2)’/n)MIN ≦ −0.10 …(4)
を満たすことが望ましい。
Further, the minimum value ((SAG2) '/ n) MIN obtained by dividing the first derivative of the sag of the second surface (SAG2)' by the refractive index n of the objective lens (SAG2) '/ n is as follows: 4),
−0.60 <((SAG2) '/ n) MIN ≦ −0.10… (4)
It is desirable to satisfy.
さらに、レンズ厚をd、焦点距離をf、屈折率をnとして、以下の条件(5)、
0.77 < d/(f・n) < 1.10 …(5)
を満たすことが望ましい。
Further, assuming that the lens thickness is d, the focal length is f and the refractive index is n, the following condition (5):
0.77 <d / (f · n) <1.10 (5)
It is desirable to satisfy.
さらにまた、第1面の曲率半径をr1、第2面の曲率半径をr2として、以下の条件(6)、
−1.50 < r1/r2 < −0.60 …(6)
を満たすことが望ましい。
Furthermore, assuming that the curvature radius of the first surface is r1 and the curvature radius of the second surface is r2, the following condition (6):
−1.50 <r1 / r2 <−0.60 (6)
It is desirable to satisfy.
上記の第2の目的を達成するためには、少なくとも第1面に反射防止膜を施し、第1面の中心から有効径の10%より内側の円形の中心領域における透過率Tcと、第1面の有効径の90%より外側のリング状の周辺領域における透過率Tpとが以下の条件(7)、
1.00 < Tp/Tc < 1.40 …(7)
を満たし、第1面に施された反射防止膜は、垂直入射光に対する反射率が最小となる波長λ0と、使用するレーザー光のうち最も短い波長λminとが、以下の条件(8)、
1.75 < λ0/λmin <2.00 …(8)
を満たすようにすることが望ましい。
In order to achieve the second object described above, at least a first surface is provided with an antireflection film, and a transmittance Tc in a circular central region inside 10% of the effective diameter from the center of the first surface, The transmittance Tp in the ring-shaped peripheral region outside 90% of the effective diameter of the surface is the following condition (7),
1.00 <Tp / Tc <1.40 (7)
And the antireflection film applied to the first surface has a wavelength λ0 at which the reflectivity with respect to the normal incident light is minimum and the shortest wavelength λmin among the laser beams to be used, according to the following condition (8):
1.75 <λ0 / λmin <2.00 (8)
It is desirable to satisfy.
また、使用するレーザー光のうち最も短い波長λminに対する屈折率が1.58より小さいことが望ましく、さらに、第1面に2層構造の反射防止膜を施し、第2面に2〜4層構造の反射防止膜を施すことが望ましい。 In addition, it is desirable that the refractive index with respect to the shortest wavelength λmin of the laser light to be used is smaller than 1.58. It is desirable to apply an antireflection film.
なお、本発明の光ピックアップ光学系は、上記のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズを使用したことを特徴とする。 The optical pickup optical system of the present invention is characterized by using any of the objective lenses for optical pickups described above.
上記の本発明の構成によれば、レンズの第1面の周辺部の面傾斜を緩くすることができ、ブルーレイディスク等の記録密度が高い光ディスク用の高NAの対物レンズであって、プラスチックレンズでありながら、加工、測定、コーティング等が容易で、透過率の低下が少ない対物レンズを提供することができる。また、第1面に条件(7)及び(8)を満たすような反射防止膜を施すことにより、このような対物レンズのリム強度を大きくすることができる。 According to the configuration of the present invention described above, the surface inclination of the peripheral portion of the first surface of the lens can be relaxed, and a high NA objective lens for an optical disc having a high recording density such as a Blu-ray disc, which is a plastic lens However, it is possible to provide an objective lens that is easy to process, measure, coat, and the like and has little reduction in transmittance. Further, by applying an antireflection film that satisfies the conditions (7) and (8) on the first surface, the rim strength of such an objective lens can be increased.
以下、本発明にかかる光ピックアップ用対物レンズの実施形態を説明する。図1は、実施形態の対物レンズ10を利用した光ピックアップの光学系を示す。対物レンズ10は、半導体レーザー1から発してコリメートレンズ2により平行光とされたレーザー光をブルーレイディスク等の光ディスク20の記録面に収束させてスポットを形成する機能を有する。半導体レーザー1とコリメートレンズ2との間には、ハーフミラー3が配置され、光ディスク20により反射され、対物レンズ10及びコリメートレンズ2とを透過した反射光の一部を光検知器4側に向けて反射させる。光検知器4は、公知の受光領域のパターンを備え、光ディスクに記録された信号を再生し、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号を検出する。 Hereinafter, embodiments of the objective lens for an optical pickup according to the present invention will be described. FIG. 1 shows an optical system of an optical pickup using the objective lens 10 of the embodiment. The objective lens 10 has a function of forming spots by converging laser light emitted from the semiconductor laser 1 and collimated by the collimator lens 2 onto a recording surface of an optical disc 20 such as a Blu-ray disc. A half mirror 3 is arranged between the semiconductor laser 1 and the collimating lens 2, and a part of the reflected light reflected by the optical disk 20 and transmitted through the objective lens 10 and the collimating lens 2 is directed to the photodetector 4 side. To reflect. The light detector 4 has a known light receiving area pattern, reproduces a signal recorded on the optical disc, and detects a tracking error signal and a focusing error signal.
実施形態の対物レンズ10は、NAが0.75以上であり、例えば図2(実施例1)に示すように、プラスチック製で光源側となる第1面11及び光ディスク20側となる第2面12が共に凸形状の単レンズである。また、図2等に示すように、対物レンズ10の第1面11は、有効光束径内でサグの二次微分が0となる変曲点を含む。 The objective lens 10 of the embodiment has an NA of 0.75 or more. For example, as shown in FIG. 2 (Example 1), the first surface 11 on the light source side and the second surface on the optical disc 20 side are made of plastic. Reference numeral 12 denotes a single lens having a convex shape. Further, as shown in FIG. 2 and the like, the first surface 11 of the objective lens 10 includes an inflection point where the second derivative of the sag becomes 0 within the effective light beam diameter.
第1面11に変曲点を有することにより、第1面の面傾斜が周辺部で急勾配になるのを防ぐことができる。このため、製造、測定、コーティング等が容易となり、透過率の低下を抑えて光量低下によるジッターへの悪影響を低減することができる。 By having an inflection point on the first surface 11, it is possible to prevent the surface inclination of the first surface from becoming steep in the peripheral portion. For this reason, manufacture, measurement, coating, etc. become easy, and the bad influence to the jitter by the light quantity fall can be reduced by suppressing the fall of the transmittance | permeability.
また、対物レンズ10は、以下の条件(1)〜(6)を満たすよう設計されている。
0.94 < h(x) ≦ 0.99 …(1)
1.15 < f < 1.45 …(2)
1.20 < (SAG1)’/n < 1.65 …(3)
−0.60 < ((SAG2)’/n)MIN ≦ −0.10 …(4)
0.77 < d/(f・n) < 1.10 …(5)
−1.50 < r1/r2 < −0.60 …(6)
ただし、
h(x)は、変曲点の光軸からの瞳高さ、
fは、焦点距離、
(SAG1)’/nは、第1面の変曲点におけるサグの一次微分(SAG1)’を屈折率nで割った値、
((SAG2)’/n)MINは、第2面の変曲点におけるサグの一次微分(SAG2)’を屈折率nで割った値(SAG2)’/nの最小値、
dは、レンズ厚、
nは、屈折率、
r1は、第1面の曲率半径、
r2は、第2面の曲率半径である。
The objective lens 10 is designed to satisfy the following conditions (1) to (6).
0.94 <h (x) ≤ 0.99… (1)
1.15 <f <1.45 (2)
1.20 <(SAG1) '/ n <1.65 (3)
−0.60 <((SAG2) '/ n) MIN ≦ −0.10… (4)
0.77 <d / (f · n) <1.10 (5)
−1.50 <r1 / r2 <−0.60 (6)
However,
h (x) is the pupil height from the optical axis of the inflection point,
f is the focal length,
(SAG1) '/ n is a value obtained by dividing the first derivative of the sag at the inflection point of the first surface (SAG1)' by the refractive index n,
((SAG2) '/ n) MIN is the minimum value of (SAG2)' / n obtained by dividing the first derivative of the sag at the inflection point of the second surface (SAG2) 'by the refractive index n,
d is the lens thickness,
n is the refractive index,
r1 is the radius of curvature of the first surface,
r2 is the radius of curvature of the second surface.
条件(1)は、変曲点の光軸からの瞳高さを規定する。この条件を満たすことにより、変曲点を周辺部の適切な位置に設定でき、所定のパワーを得ながら、面傾斜が急峻になるのを防ぐことができる。条件(1)の上限を超えると、変曲点が有効径の外側となり、下限を下回ると、変曲点がレンズ中心に近くなり、所定のパワーを保つことが難しくなる。 Condition (1) defines the pupil height from the optical axis of the inflection point. By satisfying this condition, the inflection point can be set at an appropriate position in the peripheral portion, and it is possible to prevent the surface inclination from becoming steep while obtaining a predetermined power. If the upper limit of condition (1) is exceeded, the inflection point will be outside the effective diameter, and if the lower limit is not reached, the inflection point will be close to the lens center, making it difficult to maintain a predetermined power.
条件(2)は、対物レンズ10の焦点距離を規定する。この条件を満たすことにより、光ピックアップに必要な作動距離を確保しつつ、温度変化による収差の劣化を防ぐことができる。すなわち、プラスチックレンズはガラスレンズと比較して温度による屈折率変化が大きく、かつ、発生する球面収差の量は焦点距離に比例するため、上限以下に抑えることにより、温度変化による収差の発生量を抑えることができる。条件(2)の上限を超えると、温度変化による球面収差の発生量が大きくなる。一方、下限を下回ると、作動距離を確保することができなくなる。 Condition (2) defines the focal length of the objective lens 10. By satisfying this condition, it is possible to prevent deterioration of aberration due to temperature change while securing a working distance necessary for the optical pickup. In other words, the plastic lens has a larger refractive index change due to temperature than a glass lens, and the amount of spherical aberration that occurs is proportional to the focal length. Can be suppressed. When the upper limit of the condition (2) is exceeded, the amount of spherical aberration generated due to temperature change increases. On the other hand, below the lower limit, the working distance cannot be secured.
条件(3)は、第1面の変曲点でのサグの一次微分に関する値、すなわち、変曲点での面の傾きを規定する。プラスチックレンズはガラスレンズと比較して屈折率が低いため、所定のパワーを得るために面傾斜が急になりやすい。条件(3)を満たすことにより、傾きが過度に急峻になるのを防ぎ、また、レンズのコバ厚が確保できるためレンズ厚が大きくなるのを防ぐことができる。条件(3)の上限を超えると、変曲点での傾きが大きくなり過ぎ、レンズ厚が大きくなる。一方、下限を下回ると、変曲点での傾きが小さくなり過ぎ、所定のパワーを確保することができなくなる。 Condition (3) defines a value relating to the first derivative of the sag at the inflection point of the first surface, that is, the inclination of the surface at the inflection point. Since the plastic lens has a lower refractive index than the glass lens, the surface inclination tends to be steep in order to obtain a predetermined power. By satisfying the condition (3), it is possible to prevent the inclination from becoming excessively steep, and it is possible to prevent the lens thickness from increasing because the edge thickness of the lens can be secured. When the upper limit of the condition (3) is exceeded, the inclination at the inflection point becomes too large and the lens thickness becomes large. On the other hand, below the lower limit, the inclination at the inflection point becomes too small, and the predetermined power cannot be secured.
条件(4)は、第2面のサグの一次微分に関する最小値、すなわち、傾きの最小値を規定する。第2面では凸面のサグの符号がマイナスとなるため、傾きの最小値は、傾きが最も急になる位置での値を示す。この条件(4)を満たすことにより、第2面の傾きが過度に急峻になるのを防ぐことができる。条件(4)の上限を超えると、所定のパワーが得られなくなり、下限を下回ると、第2面の面傾斜が急峻になり、コバ厚が確保できなくなる。 Condition (4) defines the minimum value related to the first derivative of the sag of the second surface, that is, the minimum value of the slope. Since the sign of the convex sag is negative on the second surface, the minimum value of the inclination indicates a value at a position where the inclination is steepest. By satisfying this condition (4), it is possible to prevent the inclination of the second surface from becoming excessively steep. If the upper limit of the condition (4) is exceeded, a predetermined power cannot be obtained, and if the lower limit is not reached, the surface inclination of the second surface becomes steep and the edge thickness cannot be secured.
条件(5)は、レンズ厚を規定する。レンズ厚は焦点距離によりスケーリングされるため、かつ、屈折率が低くなるほど必要とするレンズ厚は大きくなるため、分母に焦点距離と屈折率とを含む。この条件を満たすことにより、光ピックアップに必要な作動距離を確保しつつ、レンズ周辺部の厚さ(コバ厚)を確保することができる。条件(5)の上限を超えると、レンズ厚が大きくなりすぎ、作動距離の確保が困難となる。一方、下限を下回ると、レンズ厚が小さくなり過ぎ、コバ厚が確保できなくなる。 Condition (5) defines the lens thickness. Since the lens thickness is scaled by the focal length, and the required lens thickness increases as the refractive index decreases, the denominator includes the focal length and the refractive index. By satisfying this condition, it is possible to secure the thickness (edge thickness) of the lens periphery while securing the working distance necessary for the optical pickup. If the upper limit of the condition (5) is exceeded, the lens thickness becomes too large, and it becomes difficult to ensure the working distance. On the other hand, below the lower limit, the lens thickness becomes too small and the edge thickness cannot be secured.
条件(6)は、第1面11と第2面12とのパワー配分を規定する。この条件を満たすことにより、対物レンズの軸外特性と偏心コマ収差とのバランスをとることができる。軸外特性は、入射する光がレンズ光軸に対して傾いた場合に発生するコマ収差である。焦点距離が条件(2)で決まるため、第1面の曲率半径が決まれば、第2面の曲率半径も一意に決まる。したがって、曲率半径の自由度は1つのみとなり、軸外特性と偏心コマ収差とを同時に補正することはできない。そこで、これらのバランスをとるように曲率半径を決定する。条件(6)の範囲を外れると、軸外特性と偏心コマ収差の補正の両立が困難となる。 Condition (6) defines the power distribution between the first surface 11 and the second surface 12. By satisfying this condition, it is possible to balance off-axis characteristics of the objective lens and decentration coma. The off-axis characteristic is coma aberration that occurs when incident light is tilted with respect to the lens optical axis. Since the focal length is determined by the condition (2), if the curvature radius of the first surface is determined, the curvature radius of the second surface is also uniquely determined. Therefore, there is only one degree of freedom of the radius of curvature, and off-axis characteristics and decentration coma cannot be corrected simultaneously. Therefore, the radius of curvature is determined so as to balance these. If the condition (6) is not satisfied, it is difficult to achieve both off-axis characteristics and correction of decentration coma.
また、対物レンズ10の第1面11及び第2面12には、反射防止膜が施されており、第1面11の中心から有効径の10%より内側の円形の中心領域における透過率Tcと、第1面の有効径の90%より外側のリング状の周辺領域における透過率Tpとが以下の条件(7)、
1.00 < Tp/Tc < 1.40 …(7)
を満たす。さらに、第1面11に形成された反射防止膜は、垂直入射光に対する反射率が最小となる波長λ0と、使用するレーザー光のうち最も短い波長λminとが、以下の条件(8)、
1.75 < λ0/λmin <2.00 …(8)
を満たすようにすることが望ましい。
Further, the first surface 11 and the second surface 12 of the objective lens 10 are provided with antireflection films, and the transmittance Tc in a circular central region inside 10% of the effective diameter from the center of the first surface 11. And the transmittance Tp in the ring-shaped peripheral region outside 90% of the effective diameter of the first surface is the following condition (7):
1.00 <Tp / Tc <1.40 (7)
Meet. Furthermore, the antireflection film formed on the first surface 11 has a wavelength λ0 that minimizes the reflectance with respect to the normal incident light and the shortest wavelength λmin of the laser light to be used, under the following condition (8):
1.75 <λ0 / λmin <2.00 (8)
It is desirable to satisfy.
これらの条件を満たすことにより、中心領域よりも周辺領域の透過率が大きくなり、リム強度を大きくすることができる。条件(7)、(8)の下限を下回る場合には、周辺利用域の透過率が小さく、リム強度を大きくすることができない。また、上限を超える場合には、全体の透過率が小さくなり、光の利用効率が低下する。 By satisfying these conditions, the transmittance of the peripheral region is larger than that of the central region, and the rim strength can be increased. If the lower limit of the conditions (7) and (8) is not reached, the transmittance in the peripheral use area is small and the rim strength cannot be increased. When the upper limit is exceeded, the overall transmittance is reduced, and the light utilization efficiency is lowered.
また、対物レンズ10の屈折率は、使用するレーザー光のうち最も短い波長λminに対して1.58より小さく設定されている。さらに、第1面11には2層構造の反射防止膜が施され、第2面12には2〜4層構造の反射防止膜が施されている。プラスチックレンズの屈折率はガラスレンズより小さいため、膜材料との屈折率差が小さく、単層では十分な反射防止効果が得られないことから、2層以上の膜を用いる。第1面11は第2面12より面傾斜がきついため、多層膜を施すのが難しく、多層にすると量産時の安定が保てないため、2層構造とする。第2面12は面傾斜は第1面11より緩いため、2〜4層構造とすることにより、反射率をより低く抑えることが可能である。ただし、4層より多層となると、第2面12の面傾斜でも施すのが難しくなり、量産時の安定が保てなくなる。 The refractive index of the objective lens 10 is set to be smaller than 1.58 with respect to the shortest wavelength λmin of the laser light to be used. Further, the first surface 11 is provided with an antireflection film having a two-layer structure, and the second surface 12 is provided with an antireflection film having a two to four-layer structure. Since the refractive index of the plastic lens is smaller than that of the glass lens, a difference in refractive index from the film material is small, and a single layer cannot provide a sufficient antireflection effect, so that a film having two or more layers is used. Since the first surface 11 is more inclined than the second surface 12, it is difficult to apply a multilayer film, and if a multilayer structure is used, stability during mass production cannot be maintained, so a two-layer structure is adopted. Since the surface slope of the second surface 12 is gentler than that of the first surface 11, it is possible to keep the reflectance lower by adopting a 2-4 layer structure. However, if the number of layers is greater than four, it is difficult to apply even if the second surface 12 is inclined, and stability during mass production cannot be maintained.
次に、上述した実施形態に基づく対物レンズ10の具体的な実施例を5例提示する。 Next, five specific examples of the objective lens 10 based on the above-described embodiment will be presented.
図2は、実施例1の光ピックアップ用対物レンズ10と光ディスク20の保護層とを示すレンズ図である。実施例1の対物レンズ10の具体的な数値構成は、表1に示されている。表中の記号fは焦点距離、NAは開口数、mは倍率、rは面の曲率半径(単位:mm)、dは面間の光軸上の距離(単位:mm)、nは設計波長における屈折率である。面番号1、2がそれぞれ対物レンズ10の第1面11、第2面12、面番号3、4が光ディスク20の保護層の両面を示している。 FIG. 2 is a lens diagram illustrating the objective lens 10 for optical pickup and the protective layer of the optical disc 20 according to the first embodiment. The specific numerical configuration of the objective lens 10 of Example 1 is shown in Table 1. The symbol f in the table is the focal length, NA is the numerical aperture, m is the magnification, r is the radius of curvature of the surface (unit: mm), d is the distance on the optical axis between the surfaces (unit: mm), and n is the design wavelength. Is the refractive index. Surface numbers 1 and 2 indicate the first surface 11 and the second surface 12 of the objective lens 10, and surface numbers 3 and 4 indicate both surfaces of the protective layer of the optical disc 20.
第1面11及び第2面12は、いずれも回転対称非球面である。表1の曲率半径は、軸上の値を示している。回転対称非球面は、光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐係数をκ、4次〜22次の偶数次の非球面係数をA4〜A22として、以下の式(9)で表される。
H(h)=Ch2/(1+√(1-(1+κ)C2h2))+A4h4+A6h6+A8h8+…+A22h22 …(9)
実施例1の対物レンズ10の円錐係数κ、非球面係数A4〜A22は、表2に示される。
Both the first surface 11 and the second surface 12 are rotationally symmetric aspheric surfaces. The radius of curvature in Table 1 indicates the value on the axis. A rotationally symmetric aspherical surface is the distance (sag amount) from the tangential plane on the optical surface of the aspherical surface at the coordinate point on the aspherical surface where the height from the optical axis is h. The curvature (1 / r) on the axis is C, the conic coefficient is κ, and the aspherical coefficients of the 4th to 22nd even order are A 4 to A 22 , and are expressed by the following formula (9).
H (h) = Ch 2 / (1 + √ (1- (1 + κ) C 2 h 2 )) + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 +… + A 22 h 22 … ( 9)
Table 2 shows the conical coefficient κ and the aspherical coefficients A 4 to A 22 of the objective lens 10 of Example 1.
また、第1面11及び第2面12には、共に2層構造の反射防止膜が施されている。各面に施された反射防止膜の具体的な数値構成を以下の表3に示す。表中、第1層はレンズ面に接する層、第2層は第1層の上に重ねて施される層である。第1層はどちらの面についても屈折率2.07の媒質、第2層はどちらの面についても屈折率1.46の媒質を用いている。ただし、膜厚は各面で異なる。その結果、垂直入射の反射率が最小になる波長λ0は各面で異なる。 The first surface 11 and the second surface 12 are both provided with an antireflection film having a two-layer structure. The specific numerical configuration of the antireflection film applied to each surface is shown in Table 3 below. In the table, the first layer is a layer in contact with the lens surface, and the second layer is a layer applied on the first layer. The first layer uses a medium with a refractive index of 2.07 on both sides, and the second layer uses a medium with a refractive index of 1.46 on both sides. However, the film thickness differs on each surface. As a result, the wavelength λ 0 at which the normal incidence reflectance is minimized is different on each surface.
続いて、実施例1の対物レンズの性能を図3〜図5に示す。図3は、軸上の波面収差、図4は、球面収差(SA)及び正弦条件違反量(SC)、図5は表3に示す反射防止膜を施した場合の対物レンズの透過率分布特性を示す。中心から有効径の10%より内側の円形の中心領域における透過率Tcは約60%、第1面の有効径の90%より外側のリング状の周辺領域における透過率Tpは約72%であり、Tp/Tc=1.20となり、上記の条件(7)を満たしている。また、第1面の反射防止膜については、λ0/λmin=1.80であり、上記の条件(8)を満たしている。その結果、リム強度の大きな対物レンズを提供することができ、スポットを良好に収束させることができる。 Subsequently, the performance of the objective lens of Example 1 is shown in FIGS. 3 shows axial wavefront aberration, FIG. 4 shows spherical aberration (SA) and sine condition violation amount (SC), and FIG. 5 shows transmittance distribution characteristics of the objective lens when the antireflection film shown in Table 3 is applied. Indicates. The transmittance Tc in the circular center region inside 10% of the effective diameter from the center is about 60%, and the transmittance Tp in the ring-shaped peripheral region outside 90% of the effective diameter of the first surface is about 72%. Tp / Tc = 1.20, which satisfies the above condition (7). The antireflection film on the first surface satisfies λ0 / λmin = 1.80, which satisfies the above condition (8). As a result, an objective lens having a large rim strength can be provided, and the spots can be converged satisfactorily.
図6は、実施例2の光ピックアップ用対物レンズ10と光ディスク20の保護層とを示すレンズ図である。実施例2の対物レンズ10の具体的な数値構成は表4、円錐係数、非球面係数は表5に示されている。また、実施例2の対物レンズ10の軸上の波面収差を図7、球面収差(SA)及び正弦条件違反量(SC)を図8に示す。なお、実施例2〜5についても、実施例1で示した反射防止膜と同一構成の反射防止膜が施されている。 FIG. 6 is a lens diagram illustrating the objective lens 10 for optical pickup and the protective layer of the optical disc 20 according to the second embodiment. The specific numerical configuration of the objective lens 10 of Example 2 is shown in Table 4, and the cone coefficient and the aspheric coefficient are shown in Table 5. FIG. 7 shows the wavefront aberration on the axis of the objective lens 10 of Example 2, and FIG. 8 shows the spherical aberration (SA) and the sine condition violation amount (SC). In Examples 2 to 5, an antireflection film having the same configuration as the antireflection film shown in Example 1 is applied.
図9は、実施例3の光ピックアップ用対物レンズ10と光ディスク20の保護層とを示すレンズ図である。実施例3の対物レンズ10の具体的な数値構成は表6、円錐係数、非球面係数は表7に示されている。また、実施例3の対物レンズ10の軸上の波面収差を図10、球面収差(SA)及び正弦条件違反量(SC)を図11に示す。 FIG. 9 is a lens diagram showing the optical pickup objective lens 10 of Example 3 and the protective layer of the optical disc 20. The specific numerical configuration of the objective lens 10 of Example 3 is shown in Table 6, the conic coefficient, and the aspheric coefficient are shown in Table 7. FIG. 10 shows the wavefront aberration on the axis of the objective lens 10 of Example 3, and FIG. 11 shows the spherical aberration (SA) and the sine condition violation amount (SC).
図12は、実施例4の光ピックアップ用対物レンズ10と光ディスク20の保護層とを示すレンズ図である。実施例4の対物レンズ10の具体的な数値構成は表8、円錐係数、非球面係数は表9に示されている。また、実施例4の対物レンズ10の軸上の波面収差を図13、球面収差(SA)及び正弦条件違反量(SC)を図14に示す。 FIG. 12 is a lens diagram illustrating the optical pickup objective lens 10 and the protective layer of the optical disc 20 according to the fourth embodiment. The specific numerical configuration of the objective lens 10 of Example 4 is shown in Table 8, the conic coefficient, and the aspheric coefficient are shown in Table 9. FIG. 13 shows the on-axis wavefront aberration of the objective lens 10 of Example 4, and FIG. 14 shows the spherical aberration (SA) and the sine condition violation amount (SC).
図15は、実施例5の光ピックアップ用対物レンズ10と光ディスク20の保護層とを示すレンズ図である。実施例5の対物レンズ10の具体的な数値構成は表10、円錐係数、非球面係数は表11に示されている。また、実施例5の対物レンズ10の軸上の波面収差を図16、球面収差(SA)及び正弦条件違反量(SC)を図17に示す。 FIG. 15 is a lens diagram showing the optical pickup objective lens 10 of Example 5 and the protective layer of the optical disk 20. The specific numerical configuration of the objective lens 10 of Example 5 is shown in Table 10, and the conic coefficient and the aspheric coefficient are shown in Table 11. FIG. 16 shows the on-axis wavefront aberration of the objective lens 10 of Example 5, and FIG. 17 shows the spherical aberration (SA) and the sine condition violation amount (SC).
次に、上記の5つの実施例の対物レンズと前述の条件式(1)〜(6)との関係を以下の表12に示す。いずれの実施例も全ての条件式(1)〜(6)を満たしている。 Next, Table 12 below shows the relationship between the objective lenses of the above five examples and the conditional expressions (1) to (6). All the examples satisfy all the conditional expressions (1) to (6).
1 半導体レーザー
2 コリメートレンズ
3 ハーフミラー
4 光検知器
10 対物レンズ
11 第1面
12 第2面
20 光ディスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Collimating lens 3 Half mirror 4 Optical detector 10 Objective lens 11 1st surface 12 2nd surface 20 Optical disk
Claims (11)
る回転対称面において、光軸からの高さに対する前記光軸上でのレンズ面への接平面からの距離で規定されるサグの二次微分が0となる変曲点を含むことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。 The first surface on the light source side and the second surface on the optical disk side made of plastic are both convex single lenses having NA of 0.75 or more, and the first surface has an optical axis within the effective beam diameter. Is the central axis
A rotationally symmetric surface including an inflection point at which a second derivative of a sag defined by a distance from a tangential plane to the lens surface on the optical axis with respect to a height from the optical axis is zero. Objective lens for optical pickup.
0.94 < h(x) ≦ 0.99 …(1)
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ用対物レンズ。 The pupil height h (x) from the optical axis of the inflection point is the following condition (1):
0.94 <h (x) ≤ 0.99… (1)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
1.15 < f < 1.45 …(2)
を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の光ピックアップ用対物レンズ。 The focal length f is the following condition (2):
1.15 <f <1.45 (2)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
1.20 < (SAG1)’/n < 1.65 …(3)
を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズ。 A value (SAG1) ′ / n obtained by dividing the first derivative (SAG1) ′ of the sag at the inflection point of the first surface by the refractive index n of the objective lens is the following condition (3):
1.20 <(SAG1) '/ n <1.65 (3)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
−0.60 < ((SAG2)’/n)MIN ≦ −0.10 …(4)
を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズ。 The minimum value ((SAG2) '/ n) MIN of (SAG2)' / n obtained by dividing the first derivative (SAG2) 'of the second surface by the refractive index n of the objective lens satisfies the following condition (4 ),
−0.60 <((SAG2) '/ n) MIN ≦ −0.10… (4)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
0.77 < d/(f・n) < 1.10 …(5)
を満たすことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズ。 When the lens thickness is d, the focal length is f, and the refractive index is n, the following condition (5):
0.77 <d / (f · n) <1.10 (5)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
−1.50 < r1/r2 < −0.60 …(6)
を満たすことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズ。 When the radius of curvature of the first surface is r1 and the radius of curvature of the second surface is r2, the following condition (6):
−1.50 <r1 / r2 <−0.60 (6)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
1.00 < Tp/Tc < 1.40 …(7)
を満たし、前記第1面に施された反射防止膜は、垂直入射光に対する反射率が最小となる波長λ0と、使用するレーザー光のうち最も短い波長λminとが、以下の条件(8)、
1.75 < λ0/λmin <2.00 …(8)
を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズ。 An antireflection film is applied to at least the first surface, and the transmittance Tc in a circular central region inside 10% of the effective diameter from the center of the first surface and outside of 90% of the effective diameter of the first surface The transmittance Tp in the ring-shaped peripheral region of the following condition (7),
1.00 <Tp / Tc <1.40 (7)
The antireflection film applied to the first surface has a wavelength λ0 at which the reflectance with respect to the normal incident light is minimum and the shortest wavelength λmin among the laser beams to be used, under the following condition (8):
1.75 <λ0 / λmin <2.00 (8)
The objective lens for an optical pickup according to claim 1, wherein:
とを特徴とする請求項8に記載の光ピックアップ用対物レンズ。 9. The objective lens for an optical pickup according to claim 8, wherein a refractive index with respect to the shortest wavelength [lambda] min among laser beams to be used is smaller than 1.58.
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