JPH11202194A - 高開口数光学系及びそれを用いた光学的情報記録再生装置 - Google Patents
高開口数光学系及びそれを用いた光学的情報記録再生装置Info
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- JPH11202194A JPH11202194A JP10006409A JP640998A JPH11202194A JP H11202194 A JPH11202194 A JP H11202194A JP 10006409 A JP10006409 A JP 10006409A JP 640998 A JP640998 A JP 640998A JP H11202194 A JPH11202194 A JP H11202194A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴っ
て発生する球面収差を、小さく抑えることで、結像性能
のよい高ＮＡの光学系、および、この光学系を用いた光
学的情報記録再生装置を提供する。 【解決手段】 光源からの光束を、記録媒体の透明保護
基板部を通して該記録媒体の情報面に集光する高開口数
光学系であって、前記光学系は、その光路上に、前記透
明保護基板部に対して微小な空気間隔を介して、略半球
形状の凸球面レンズ、対物レンズなどの光学要素を配置
しており、前記透明保護基板部の所定の厚み変動に対し
て、前記光学系で発生する球面収差が所定値以内になる
ように、前記光学系の各光学要素が位置決めされている
ことを特徴とする。
て発生する球面収差を、小さく抑えることで、結像性能
のよい高ＮＡの光学系、および、この光学系を用いた光
学的情報記録再生装置を提供する。 【解決手段】 光源からの光束を、記録媒体の透明保護
基板部を通して該記録媒体の情報面に集光する高開口数
光学系であって、前記光学系は、その光路上に、前記透
明保護基板部に対して微小な空気間隔を介して、略半球
形状の凸球面レンズ、対物レンズなどの光学要素を配置
しており、前記透明保護基板部の所定の厚み変動に対し
て、前記光学系で発生する球面収差が所定値以内になる
ように、前記光学系の各光学要素が位置決めされている
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光束を
光学的情報記録媒体に集光する光学系、及び、それを用
いた光学的情報記録再生装置に関する。
光学的情報記録媒体に集光する光学系、及び、それを用
いた光学的情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光源からの光束を光学的情報記録
媒体に集光し、情報の記録／再生を行う光学的情報記録
再生装置において、より高密度な装置を実現するための
研究が盛んに行われている。
媒体に集光し、情報の記録／再生を行う光学的情報記録
再生装置において、より高密度な装置を実現するための
研究が盛んに行われている。
【０００３】例えば、高開口数（High Numerical Apert
ure:以下、高ＮＡと称す）を達成した光学系に関する技
術が、特開平８−３１５４０４号公報に記述されてい
る。ここでは、凸球面レンズ、所謂、ソリッドイマージ
ョンレンズ（ Solid ImmersionLens: ＳＩＬ）を、対物
レンズと記録媒体との間に配置し、高ＮＡ光学系を形成
している。
ure:以下、高ＮＡと称す）を達成した光学系に関する技
術が、特開平８−３１５４０４号公報に記述されてい
る。ここでは、凸球面レンズ、所謂、ソリッドイマージ
ョンレンズ（ Solid ImmersionLens: ＳＩＬ）を、対物
レンズと記録媒体との間に配置し、高ＮＡ光学系を形成
している。
【０００４】即ち、凸球面レンズの曲率半径と厚み、記
録媒体の透明保護基板部の厚み、さらに、凸球面レンズ
と透明保護基板部との間隔を、所望の値にして、対物レ
ンズ形状を最適化することで、高ＮＡ光学系を実現して
いる。
録媒体の透明保護基板部の厚み、さらに、凸球面レンズ
と透明保護基板部との間隔を、所望の値にして、対物レ
ンズ形状を最適化することで、高ＮＡ光学系を実現して
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に、光
学的情報記録再生装置では、記録／再生方式などの異な
る複数種の記録媒体を対象としていて、記録媒体自体
は、同一の仕様で製造されているとしても、その透明保
護基板部の厚さにバラツキがある。また、製造工程にお
ける誤差で、一つ種類の記録媒体の間でも、透明保護基
板部の厚さに、許容し難い程のバラツキがある場合もあ
る。
学的情報記録再生装置では、記録／再生方式などの異な
る複数種の記録媒体を対象としていて、記録媒体自体
は、同一の仕様で製造されているとしても、その透明保
護基板部の厚さにバラツキがある。また、製造工程にお
ける誤差で、一つ種類の記録媒体の間でも、透明保護基
板部の厚さに、許容し難い程のバラツキがある場合もあ
る。
【０００６】図８に、従来例のような場合における記録
媒体の透明保護基板部の厚み変化と発生する球面収差の
関係を示す。通常、記録媒体の透明保護基板部の厚みに
対する規格は、中心値に対して±５０μｍ程度である。
従って、従来例の場合、透明保護基板部の厚み変化のみ
で、｜Ｗ４０｜＝０．４〜０．５λｐ−ｖ（ここで、Ｗ
４０は３次の球面収差、λは使用波長を表す）程度の球
面収差が発生してしまうことになる。即ち、上述の従来
例の場合、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴
い、大きな球面収差が発生し、結像性能が著しく損なわ
れるという問題があった。
媒体の透明保護基板部の厚み変化と発生する球面収差の
関係を示す。通常、記録媒体の透明保護基板部の厚みに
対する規格は、中心値に対して±５０μｍ程度である。
従って、従来例の場合、透明保護基板部の厚み変化のみ
で、｜Ｗ４０｜＝０．４〜０．５λｐ−ｖ（ここで、Ｗ
４０は３次の球面収差、λは使用波長を表す）程度の球
面収差が発生してしまうことになる。即ち、上述の従来
例の場合、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴
い、大きな球面収差が発生し、結像性能が著しく損なわ
れるという問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、記録媒体の透
明保護基板部の厚み変化に伴って発生する球面収差を、
小さく抑えることで、結像性能のよい高ＮＡの光学系、
および、この光学系を用いた光学的情報記録再生装置を
提供することにある。
されたもので、その目的とするところは、記録媒体の透
明保護基板部の厚み変化に伴って発生する球面収差を、
小さく抑えることで、結像性能のよい高ＮＡの光学系、
および、この光学系を用いた光学的情報記録再生装置を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
光源からの光束を、記録媒体の透明保護基板部を通して
該記録媒体の情報面に集光する高開口数光学系であっ
て、前記光学系は、その光路上に、前記透明保護基板部
に対して微小な空気間隔を介して、略半球形状の凸球面
レンズ、対物レンズなどの光学要素を配置しており、前
記透明保護基板部の所定の厚み変動に対して、前記光学
系で発生する球面収差が所定値以内になるように、前記
光学系の各光学要素が位置決めされていることを特徴と
する。
光源からの光束を、記録媒体の透明保護基板部を通して
該記録媒体の情報面に集光する高開口数光学系であっ
て、前記光学系は、その光路上に、前記透明保護基板部
に対して微小な空気間隔を介して、略半球形状の凸球面
レンズ、対物レンズなどの光学要素を配置しており、前
記透明保護基板部の所定の厚み変動に対して、前記光学
系で発生する球面収差が所定値以内になるように、前記
光学系の各光学要素が位置決めされていることを特徴と
する。
【０００９】この場合、前記透明保護基板部の前記所定
の厚み変動が±５０μｍであり、これに対する前記光学
系の各光学要素で発生する球面収差の前記所定値が、±
０．２λｐ−ｖ（ただし、λは前記光学系で使用される
光の波長）であること、前記光学系のＮＡ（開口数）が
０．８０以上０．９６以下であること、前記光学系にお
ける凸球面レンズの球面の曲率半径をａ、厚みをＳｄ、
前記記録媒体の透明保護基板部の厚みをｔとした時、
（Ｓｄ＋ｔ−ａ）／ａの値がゼロより大きく、０．４８
以下であること、更には、前記光学系における微小な空
気間隔が、０〜３２μｍの所定の値に設定されているこ
とが、本発明の実施の形態として、より有効である。
の厚み変動が±５０μｍであり、これに対する前記光学
系の各光学要素で発生する球面収差の前記所定値が、±
０．２λｐ−ｖ（ただし、λは前記光学系で使用される
光の波長）であること、前記光学系のＮＡ（開口数）が
０．８０以上０．９６以下であること、前記光学系にお
ける凸球面レンズの球面の曲率半径をａ、厚みをＳｄ、
前記記録媒体の透明保護基板部の厚みをｔとした時、
（Ｓｄ＋ｔ−ａ）／ａの値がゼロより大きく、０．４８
以下であること、更には、前記光学系における微小な空
気間隔が、０〜３２μｍの所定の値に設定されているこ
とが、本発明の実施の形態として、より有効である。
【００１０】また、本発明では、光源からの光束を、記
録媒体の透明保護基板部を通して該記録媒体の情報面に
集光し、情報の記録／再生を行う光学的情報記録再生装
置において、前述の高ＮＡ光学系を用いたことを特徴と
する。
録媒体の透明保護基板部を通して該記録媒体の情報面に
集光し、情報の記録／再生を行う光学的情報記録再生装
置において、前述の高ＮＡ光学系を用いたことを特徴と
する。
【００１１】従って、このような発明の構成によって、
記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴い発生する球
面収差を小さく抑えることによって、結像性能のよい高
ＮＡ光学系、及び、その光学系を用いた装置を提供する
ことが可能となる。
記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴い発生する球
面収差を小さく抑えることによって、結像性能のよい高
ＮＡ光学系、及び、その光学系を用いた装置を提供する
ことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１に示す光ディスク装置用光ヘッドに適用した事例を参
照して、具体的に説明する。ここでは、半導体レーザー
１からのビームをコリメーター２で平行ビームとし、ビ
ーム整形付きビームスプリッター３を通して、光学系１
１で記録媒体６内の情報記録面上にスポットを形成す
る。
１に示す光ディスク装置用光ヘッドに適用した事例を参
照して、具体的に説明する。ここでは、半導体レーザー
１からのビームをコリメーター２で平行ビームとし、ビ
ーム整形付きビームスプリッター３を通して、光学系１
１で記録媒体６内の情報記録面上にスポットを形成す
る。
【００１３】ここでの記録は、例えば、上記スポットを
高強度にし、磁気ヘッド１２を変調することによりなさ
れる。記録媒体６からの反射光は、ビーム整形付きビー
ムスプリッター３で分離され、１／２波長板７で、偏光
面を略４５度回転させられ、集光レンズ８にて、偏光ビ
ームスプリッター９を介して、センサー１０に集光す
る。そして、センサー１０からの出力は、演算により、
サーボ信号、情報データ信号となる。
高強度にし、磁気ヘッド１２を変調することによりなさ
れる。記録媒体６からの反射光は、ビーム整形付きビー
ムスプリッター３で分離され、１／２波長板７で、偏光
面を略４５度回転させられ、集光レンズ８にて、偏光ビ
ームスプリッター９を介して、センサー１０に集光す
る。そして、センサー１０からの出力は、演算により、
サーボ信号、情報データ信号となる。
【００１４】光学系１１は、図２に示すように、その光
路に、対物レンズ４、ソリッドイマージョンレンズ５、
記録媒体６の順序で配置された構成で、ソリッドイマー
ジョンレンズ５と記録媒体６の透明保護基板部１６との
間には、微小な空気間隔（以下、エアーギャップと称
す）が形成されている。なお、ソリッドイマージョンレ
ンズ５と記録媒体６の透明保護基板部１６とは、等しい
屈折率に設定されている。図２は、この実施の形態を示
している。
路に、対物レンズ４、ソリッドイマージョンレンズ５、
記録媒体６の順序で配置された構成で、ソリッドイマー
ジョンレンズ５と記録媒体６の透明保護基板部１６との
間には、微小な空気間隔（以下、エアーギャップと称
す）が形成されている。なお、ソリッドイマージョンレ
ンズ５と記録媒体６の透明保護基板部１６とは、等しい
屈折率に設定されている。図２は、この実施の形態を示
している。
【００１５】図２から理解されるように、ソリッドイマ
ージョンレンズ５への光の入射が、略垂直、或いは、一
点斜線で示されている光軸との相対的角度が大きくなる
ように屈折するので、記録媒体６の透明保護基板部１６
の屈折率をｎとした時、光学系１１の開口数（ＮＡ）
は、対物レンズ４単体での開口数のｎ倍強となり、高Ｎ
Ａが達成される。
ージョンレンズ５への光の入射が、略垂直、或いは、一
点斜線で示されている光軸との相対的角度が大きくなる
ように屈折するので、記録媒体６の透明保護基板部１６
の屈折率をｎとした時、光学系１１の開口数（ＮＡ）
は、対物レンズ４単体での開口数のｎ倍強となり、高Ｎ
Ａが達成される。
【００１６】ところで、回折限界の性能が得られる波面
収差は、ＲＭＳ値で０．０７２λｒｍｓ以内である。そ
して、主な収差は、球面収差、コマ収差、非点収差であ
り、０．０７２λｒｍｓを各収差に振り分けると、球面
収差は、０．６λｐ−ｖ以内となる。
収差は、ＲＭＳ値で０．０７２λｒｍｓ以内である。そ
して、主な収差は、球面収差、コマ収差、非点収差であ
り、０．０７２λｒｍｓを各収差に振り分けると、球面
収差は、０．６λｐ−ｖ以内となる。
【００１７】また、上述したような光学系の場合、球面
収差の発生要因は、対物レンズ４の固有エアーギャップ
（AIR GAP ）の変動によるもの、記録媒体の透明保護基
板部の厚み変化によるものが考えられる。従って、各要
因に振り分けると、記録媒体の透明保護基板部の厚み変
化によるものは、０．２λｐ−ｖ以下となる。
収差の発生要因は、対物レンズ４の固有エアーギャップ
（AIR GAP ）の変動によるもの、記録媒体の透明保護基
板部の厚み変化によるものが考えられる。従って、各要
因に振り分けると、記録媒体の透明保護基板部の厚み変
化によるものは、０．２λｐ−ｖ以下となる。
【００１８】ここで、透明保護基板部１６の厚み変動に
対して発生する球面収差を低く抑えるために検討した結
果を、図３、図４、図５に示す。光学系１１の開口数を
ＮＡ、ソリッドイマージョンレンズ５の曲率半径をａ
（完全半球ならば、その厚みはａとなる）、厚みの増分
をｔ（ソリッドイマージョンレンズが完全半球ならば、
ｔは透明保護基板部の厚みとなる）、ｔ／ａ＝ｒとす
る。ここでは、エアーギャップをａ、また、透明保護基
板部１６の厚み変動をΔｔ、透明保護基板部１６の屈折
率をｎとして表す。
対して発生する球面収差を低く抑えるために検討した結
果を、図３、図４、図５に示す。光学系１１の開口数を
ＮＡ、ソリッドイマージョンレンズ５の曲率半径をａ
（完全半球ならば、その厚みはａとなる）、厚みの増分
をｔ（ソリッドイマージョンレンズが完全半球ならば、
ｔは透明保護基板部の厚みとなる）、ｔ／ａ＝ｒとす
る。ここでは、エアーギャップをａ、また、透明保護基
板部１６の厚み変動をΔｔ、透明保護基板部１６の屈折
率をｎとして表す。
【００１９】図３の（ａ）には、ｒ＝０．３３３、ｎ＝
１．５８で、光学系１１の開口数をＮＡの値とした場
合、透明保護基板部１６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０
μｍの時に発生する球面収差が、最小の時（実線）のエ
アーギャップ値、発生する球面収差が±０．２λｐ−ｖ
以内で許容されるエアーギャップの最大値（点線）、及
び、許容されるエアーギャップの最小値（一点斜線）の
相対関係を示している。
１．５８で、光学系１１の開口数をＮＡの値とした場
合、透明保護基板部１６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０
μｍの時に発生する球面収差が、最小の時（実線）のエ
アーギャップ値、発生する球面収差が±０．２λｐ−ｖ
以内で許容されるエアーギャップの最大値（点線）、及
び、許容されるエアーギャップの最小値（一点斜線）の
相対関係を示している。
【００２０】図３の（ｂ）には、図３の（ａ）に基づい
て、光学系１１の開口数、ＮＡの値と公差（発生する球
面収差が最小の時のエアーギャップ値と、許容されるエ
アーギャップの最大値あるいは最小値との差異の内、小
さい方の値）との関係を示している。なお、この値は絶
対値で示してある。また、ここでは、対物レンズ４の形
状が、所定のＮＡ、ｒ、ｎ、及び、任意のエアーギャッ
プで異なり、個々の条件下で、形状を最適化している。
更に、図４、図５も同様の条件下で得られた。
て、光学系１１の開口数、ＮＡの値と公差（発生する球
面収差が最小の時のエアーギャップ値と、許容されるエ
アーギャップの最大値あるいは最小値との差異の内、小
さい方の値）との関係を示している。なお、この値は絶
対値で示してある。また、ここでは、対物レンズ４の形
状が、所定のＮＡ、ｒ、ｎ、及び、任意のエアーギャッ
プで異なり、個々の条件下で、形状を最適化している。
更に、図４、図５も同様の条件下で得られた。
【００２１】図３の（ａ）、（ｂ）により、ＮＡが０．
９６で、ほぼ公差が無くなることが解る。ここでは、公
差が無くなるＮＡが、ｒ、ｎが大きくなると、若干、小
さい方へシフトし、ｒ、ｎが小さくなると、若干、大き
い方へシフトする。しかし、概ね、０．９６で代表でき
る。
９６で、ほぼ公差が無くなることが解る。ここでは、公
差が無くなるＮＡが、ｒ、ｎが大きくなると、若干、小
さい方へシフトし、ｒ、ｎが小さくなると、若干、大き
い方へシフトする。しかし、概ね、０．９６で代表でき
る。
【００２２】ところで、本発明においては、高ＮＡの効
果を、従来のソリッドイマージョンレンズを使用しない
装置での記録容量に対して、少なくとも２倍以上の記録
容量を実現できることにあると考える。因みに、従来の
ソリッドイマージョンレンズを使用しない装置では、対
物レンズの開口数は０．５０〜０．６０程度である。従
って、２倍以上の記録容量を達成するためには、スポッ
トサイズが１／１．４以下に縮小されなければ、つま
り、ＮＡを１．４倍以上にしなければならない。
果を、従来のソリッドイマージョンレンズを使用しない
装置での記録容量に対して、少なくとも２倍以上の記録
容量を実現できることにあると考える。因みに、従来の
ソリッドイマージョンレンズを使用しない装置では、対
物レンズの開口数は０．５０〜０．６０程度である。従
って、２倍以上の記録容量を達成するためには、スポッ
トサイズが１／１．４以下に縮小されなければ、つま
り、ＮＡを１．４倍以上にしなければならない。
【００２３】即ち、ソリッドイマージョンレンズ５を使
用した光学系１１では、そのＮＡを０．５０〜０．６０
の約１．４倍、換言すれば、およそ０．８０以上としな
ければならない。これを式で表現すれば、 ０．８０≦ＮＡ≦０．９６ ……（１） が望ましい。
用した光学系１１では、そのＮＡを０．５０〜０．６０
の約１．４倍、換言すれば、およそ０．８０以上としな
ければならない。これを式で表現すれば、 ０．８０≦ＮＡ≦０．９６ ……（１） が望ましい。
【００２４】図４の（ａ）は、ＮＡ＝０．８７、ｎ＝
１．５８で、ｒ（＝ｔ／ａ）の値と、透明保護基板部１
６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球
面収差が、最小の時（実線）のエアーギャップ値、発生
する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内で許容されるエア
ーギャップの最大値（点線）、及び、許容されるエアー
ギャップの最小値（一点斜線）との関係を示している。
１．５８で、ｒ（＝ｔ／ａ）の値と、透明保護基板部１
６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球
面収差が、最小の時（実線）のエアーギャップ値、発生
する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内で許容されるエア
ーギャップの最大値（点線）、及び、許容されるエアー
ギャップの最小値（一点斜線）との関係を示している。
【００２５】図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に基づい
て、ｒ（＝ｔ／ａ）の値と公差との関係を示している。
この値は絶対値で示してある。図４の（ａ）、（ｂ）よ
り、ｒが０．４８で、ほぼ公差が無くなることが、ま
た、ｒの値が小さくなれば、単調に公差が増えることが
解る。これを式で表現すれば ０＜ｒ≦０．４８ ……（２） が望ましい。
て、ｒ（＝ｔ／ａ）の値と公差との関係を示している。
この値は絶対値で示してある。図４の（ａ）、（ｂ）よ
り、ｒが０．４８で、ほぼ公差が無くなることが、ま
た、ｒの値が小さくなれば、単調に公差が増えることが
解る。これを式で表現すれば ０＜ｒ≦０．４８ ……（２） が望ましい。
【００２６】図５は、ＮＡ＝０．８７、ｒ＝０．３３３
で、透明保護基板部１６の屈折率ｎと、透明保護基板部
１６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する
球面収差が、最小の時（実線）のエアーギャップ値、発
生する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内で許容されるエ
アーギャップの最大値（点線）、及び、許容されるエア
ーギャップの最小値（一点斜線）との関係を示してい
る。
で、透明保護基板部１６の屈折率ｎと、透明保護基板部
１６の厚み変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する
球面収差が、最小の時（実線）のエアーギャップ値、発
生する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内で許容されるエ
アーギャップの最大値（点線）、及び、許容されるエア
ーギャップの最小値（一点斜線）との関係を示してい
る。
【００２７】通常、記録媒体の透明保護基板部の材質
は、ポリカーボネイトが採用されていて、屈折率は約
１．５８である。また、その材質がガラスである場合
は、通常、１．５程度である。従って、１．５８を中心
値として、下限が１．５０程度、上限が１．６６程度の
値を採用した。
は、ポリカーボネイトが採用されていて、屈折率は約
１．５８である。また、その材質がガラスである場合
は、通常、１．５程度である。従って、１．５８を中心
値として、下限が１．５０程度、上限が１．６６程度の
値を採用した。
【００２８】図５から、ｎ＝１．５０〜１．５８〜１．
６６で、許容されるエアーギャップの値にして、±１５
％程度の変化があることが解る。また、図３、図４、図
５より、ＮＡが小さい時にｒの値は０．２〜０．３の
間、あるいは、屈折率ｎが小さい時ほど、許容されるエ
アーギャップが大きいことが解る。即ち、（１）式にお
いて、ＮＡ＝０．８０、ｒ＝０．２〜０．３、ｎ＝１．
５０で、最大値近傍となる。
６６で、許容されるエアーギャップの値にして、±１５
％程度の変化があることが解る。また、図３、図４、図
５より、ＮＡが小さい時にｒの値は０．２〜０．３の
間、あるいは、屈折率ｎが小さい時ほど、許容されるエ
アーギャップが大きいことが解る。即ち、（１）式にお
いて、ＮＡ＝０．８０、ｒ＝０．２〜０．３、ｎ＝１．
５０で、最大値近傍となる。
【００２９】実際、ＮＡ＝０．８０、ｒ≒０．２６、ｎ
＝１．５０の時、記録媒体の透明保護基板部１６の厚み
変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球面収差が
最小の時、エアーギャップは１８μｍである。そこに公
差を加味すると、ＮＡ＝０．８０、ｒ＝０．２２、ｎ＝
１．５０で、最大のエアーギャップの値は、３２μｍで
ある。従って、許容されるエアーギャップは、下はゼロ
より大きく、３２μｍ程度までである。これを式で表現
すれば ０＜ａ≦３２μｍ ……（３） 図６は、上記検討より得られた数値を基にして、近似関
数的に得られたグラフを示す。ここで、Ｘ軸はｒ（＝ｔ
／ａ）の値を、Ｙ軸は光学系１１の開口数ＮＡ、Ｚ軸は
エアーギャップ値ａを表している。なお、図中、αはｎ
＝１．５８の時の曲面を、βはｎ＝１．５０時の曲面を
示している。各曲面は、エアーギャップ値が大きくなる
方向に公差を載せてある。従って、図６からも、許容さ
れるエアーギャップが、下はゼロより大きく、３２μｍ
程度であることが確認される。
＝１．５０の時、記録媒体の透明保護基板部１６の厚み
変動ΔｔがΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球面収差が
最小の時、エアーギャップは１８μｍである。そこに公
差を加味すると、ＮＡ＝０．８０、ｒ＝０．２２、ｎ＝
１．５０で、最大のエアーギャップの値は、３２μｍで
ある。従って、許容されるエアーギャップは、下はゼロ
より大きく、３２μｍ程度までである。これを式で表現
すれば ０＜ａ≦３２μｍ ……（３） 図６は、上記検討より得られた数値を基にして、近似関
数的に得られたグラフを示す。ここで、Ｘ軸はｒ（＝ｔ
／ａ）の値を、Ｙ軸は光学系１１の開口数ＮＡ、Ｚ軸は
エアーギャップ値ａを表している。なお、図中、αはｎ
＝１．５８の時の曲面を、βはｎ＝１．５０時の曲面を
示している。各曲面は、エアーギャップ値が大きくなる
方向に公差を載せてある。従って、図６からも、許容さ
れるエアーギャップが、下はゼロより大きく、３２μｍ
程度であることが確認される。
【００３０】
【実施例】次に、実施例の具体的数値について述べる。
表１には、式（１）〜式（３）を満した条件が示されて
おり、ここでは、光学系１１の開口数ＮＡが０．８７、
ソリッドイマージョンレンズ５が完全半球で、曲率半径
ａ＝１．２ｍｍ、透明保護基板部厚０．４ｍｍであり、
これに対してエアーギャップは１２μｍである。なお、
基板はポリカーボネイトであり、ｎ＝１．５８である。
また、対物レンズ４は、非球面レンズで、非球面係数は
表２に示すもので、その形状は、光線高さをｈとして、
下式で表される。
表１には、式（１）〜式（３）を満した条件が示されて
おり、ここでは、光学系１１の開口数ＮＡが０．８７、
ソリッドイマージョンレンズ５が完全半球で、曲率半径
ａ＝１．２ｍｍ、透明保護基板部厚０．４ｍｍであり、
これに対してエアーギャップは１２μｍである。なお、
基板はポリカーボネイトであり、ｎ＝１．５８である。
また、対物レンズ４は、非球面レンズで、非球面係数は
表２に示すもので、その形状は、光線高さをｈとして、
下式で表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】 図７に、表３に示される組み合わせでの、記録媒体の透
明保護基板部の厚み変化Δｔと発生する球面収差ΔＷ４
０の関係を示す。上記数値例は、表３のＡ（図７中の
Ａ）に相当する。
明保護基板部の厚み変化Δｔと発生する球面収差ΔＷ４
０の関係を示す。上記数値例は、表３のＡ（図７中の
Ａ）に相当する。
【００３４】
【表３】 表３の各組み合わせは、式（１）〜式（３）を満してお
り、また、基板はポリカーボネイトで、ｎ≒１．５８で
ある。図７から解るように、表３の各組み合わせにおい
ては、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化Δｔが±５
０μｍ以内であるのに対して、発生する球面収差ΔＷ４
０は±０．２λｐ−ｖである。従って、各組み合わせと
も、十分に球面収差の発生が抑えられている。
り、また、基板はポリカーボネイトで、ｎ≒１．５８で
ある。図７から解るように、表３の各組み合わせにおい
ては、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化Δｔが±５
０μｍ以内であるのに対して、発生する球面収差ΔＷ４
０は±０．２λｐ−ｖである。従って、各組み合わせと
も、十分に球面収差の発生が抑えられている。
【００３５】以上のようにして、記録媒体の透明保護基
板部の厚み変化に伴い発生する球面収差を小さく抑えた
高ＮＡ光学系が構成された。
板部の厚み変化に伴い発生する球面収差を小さく抑えた
高ＮＡ光学系が構成された。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
光源からの光束を、記録媒体の透明保護基板部を通して
該記録媒体の情報面に集光する光学系を、対物レンズ、
略半球形状の凸球面レンズ、微小な空気間隔を挟んで位
置する前記透明保護基板部から構成し、前記透明保護基
板部の所定の厚み変動に対して、前記光学系で発生する
球面収差が所定値以内になるように、光学系を配置した
ので、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴い発生
する球面収差を小さく抑えた高ＮＡ光学系を提供するこ
とができる。
光源からの光束を、記録媒体の透明保護基板部を通して
該記録媒体の情報面に集光する光学系を、対物レンズ、
略半球形状の凸球面レンズ、微小な空気間隔を挟んで位
置する前記透明保護基板部から構成し、前記透明保護基
板部の所定の厚み変動に対して、前記光学系で発生する
球面収差が所定値以内になるように、光学系を配置した
ので、記録媒体の透明保護基板部の厚み変化に伴い発生
する球面収差を小さく抑えた高ＮＡ光学系を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の光学系を適用した光ディスク装置用光
ヘッドを示す図である。
ヘッドを示す図である。
【図２】本発明の光学系の実施例を示す図である。
【図３】本発明に関する光学系の開口数と、透明保護基
板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球面
収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャップの値
との関係を表すグラフである。
板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生する球面
収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャップの値
との関係を表すグラフである。
【図４】本発明に関するｒ（ｔ＝ｔ／ａ）の値と、透明
保護基板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生す
る球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャッ
プの値との関係を表すグラフである。
保護基板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生す
る球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャッ
プの値との関係を表すグラフである。
【図５】本発明に関する透明保護基板部の屈折率と、透
明保護基板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生
する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャ
ップの値との関係を表すグラフである。
明保護基板部の厚み変動がΔｔ＝±５０μｍの時に発生
する球面収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャ
ップの値との関係を表すグラフである。
【図６】本発明に関する、光学系の開口数、ｒ（＝ｔ／
ａ）の値、及び、透明保護基板部の屈折率と、透明保護
基板部の厚み変動Δｔ＝±５０μｍの時に発生する球面
収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャップの値
との関係を近似的に表すグラフである。
ａ）の値、及び、透明保護基板部の屈折率と、透明保護
基板部の厚み変動Δｔ＝±５０μｍの時に発生する球面
収差が±０．２λｐ−ｖ以内であるエアーギャップの値
との関係を近似的に表すグラフである。
【図７】本発明の実施例における透明保護基板部の厚み
変動と発生する球面収差の関係を示すグラフである。
変動と発生する球面収差の関係を示すグラフである。
【図８】従来例における透明保護基板部の厚み変動と、
発生する球面収差との関係を示すグラフである。
発生する球面収差との関係を示すグラフである。
１ 半導体レーザー ４ 対物レンズ ５ ソリッドイマージョンレンズ ６ 記録媒体 １１ 光学系 １６ 透明保護基板部
Claims (6)
- 【請求項１】 光源からの光束を、記録媒体の透明保護
基板部を通して該記録媒体の情報面に集光する高開口数
光学系であって、 前記光学系は、その光路上に、前記透明保護基板部に対
して微小な空気間隔を介して、略半球形状の凸球面レン
ズ、対物レンズなどの光学要素を配置しており、 前記透明保護基板部の所定の厚み変動に対して、前記光
学系で発生する球面収差が所定値以内になるように、前
記光学系の各光学要素が位置決めされていることを特徴
とする光学系。 - 【請求項２】 前記透明保護基板部の前記所定の厚み変
動が±５０μｍであり、これに対する前記光学系の各光
学要素で発生する球面収差の前記所定値が、±０．２λ
ｐ−ｖ（ただし、λは前記光学系で使用される光の波
長）であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。 - 【請求項３】 前記光学系のＮＡ（開口数）が０．８０
以上０．９６以下であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の光学系。 - 【請求項４】 前記光学系における凸球面レンズの球面
の曲率半径をａ、厚みをＳｄ、前記記録媒体の透明保護
基板部の厚みをｔとした時、（Ｓｄ＋ｔ−ａ）／ａの値
がゼロより大きく、０．４８以下であることを特徴とす
る請求項１ないし３の何れかに記載の光学系。 - 【請求項５】 前記光学系における微小な空気間隔が、
０〜３２μｍの所定の値に設定されていることを特徴と
する請求項１ないし４の何れかに記載の光学系。 - 【請求項６】 光源からの光束を、記録媒体の透明保護
基板部を通して該記録媒体の情報面に集光し、情報の記
録／再生を行う光学的情報記録再生装置において、 請求項１ないし５の何れかに記載の光学系を用いたこと
を特徴とする光学的情報記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006409A JPH11202194A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 高開口数光学系及びそれを用いた光学的情報記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006409A JPH11202194A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 高開口数光学系及びそれを用いた光学的情報記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202194A true JPH11202194A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11637582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10006409A Pending JPH11202194A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 高開口数光学系及びそれを用いた光学的情報記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11202194A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194581A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Konica Corp | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| WO2004088386A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固浸レンズ、及びそれを用いた試料観察方法 |
| US7423816B2 (en) | 2003-03-20 | 2008-09-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid immersion lens and microscope |
-
1998
- 1998-01-16 JP JP10006409A patent/JPH11202194A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194581A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Konica Corp | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 |
| WO2004088386A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | 固浸レンズ、及びそれを用いた試料観察方法 |
| US7046449B2 (en) | 2003-03-20 | 2006-05-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid immersion lens and sample observation method using it |
| JPWO2004088386A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2006-07-06 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固浸レンズ、及びそれを用いた試料観察方法 |
| US7149036B2 (en) | 2003-03-20 | 2006-12-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid immersion lens and sample observation method using it |
| US7423816B2 (en) | 2003-03-20 | 2008-09-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid immersion lens and microscope |
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