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Dokumentenidentifikation DE69736507T2 05.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000840156
Titel Objektiv und optischer Kopf
Anmelder Sony Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yamamoto, Kenji, Shinagawa-ku, Tokyo, JP;
Ichimura, Isao, Shinagawa-ku, Tokyo, JP;
Maeda, Fumisada, Shinagawa-ku, Tokyo, JP;
Watanabe, Toshio, Shinagawa-ku, Tokyo, JP;
Ohsato, Kiyoshi, Shinagawa-ku, Tokyo, JP
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69736507
Vertragsstaaten AT, DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.10.1997
EP-Aktenzeichen 974025306
EP-Offenlegungsdatum 06.05.1998
EP date of grant 16.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse G02B 13/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Objektivlinse und eine optische Abtastvorrichtung, welche die Objektivlinse hat und die eingerichtet ist, ein Informationssignal auf einen optischen Aufzeichnungsträger zu schreiben oder davon zu lesen, beispielsweise eine optische Platte, eine magneto-optische Platte oder eine optische Karte.

Bisher werden optische Aufzeichnungsträger, beispielsweise optische Platten, magneto-optische Platten und optische Karten weit verbreitet verwendet, um Daten von dynamischer Bildinformation, Sprachinformation und Daten für Computer zu speichern, da die optischen Aufzeichnungsträger einfach gefertigt werden können und die Herstellungskosten reduziert werden können. In den vergangenen Jahren besteht eine wachsende Notwendigkeit, die Dichte von Informationssignalen zu steigern, die aufgezeichnet werden können, und die Kapazität aufgrund des schnellen Wachsens der Informationszusammengehörigkeit zu vergrößern.

Um die Dichte von Informationssignalen, welche auf einem optischen Aufzeichnungsträger der obigen Art aufgezeichnet werden können, zu steigern, kann die Wellenlänge des Laserstrahls zum Lesen des Informationssignals verkürzt werden und die numerische Apertur (NA) der Objektivlinse zum Konvergieren des Laserstrahls auf den optischen Aufzeichnungsträger kann vergrößert werden (d.h., eine Objektivlinse, die eine hohe numerische Apertur hat, kann verwendet werden). Der Grund dafür liegt darin, dass die minimale Größe eines Strahlenflecks, der durch Konvergieren des Laserstrahls gebildet wird, nicht auf &lgr;/NA (&lgr;: die Wellenlänge des Lichtstrahls) oder kleiner reduziert werden kann.

Um die Wellenlänge des Laserstrahls abzukürzen, wurden eine Blau-Laserdiode, ein Blau-SHG-Laser und ein Grün-SHG-Laser entwickelt. Andererseits wurde das Erhöhen der NA der Objektivlinse versucht, um die NA der Objektivlinse zu einer sogenannten "digitalen Videoplatte (DVD)" (eine digitale optische Platte, die für ein Videosignal eingerichtet ist) zu machen, die eine Aufzeichnungsdichte hat, die höher ist als die einer sogenannten "Compact Disc (DC)" (digitale optische Platte, welche für ein Audiosignal oder Computerdaten angepasst ist), welche einen Wert von 0,6 im Vergleich zur NA der "Compact Disc (CD)" hat, der 0,45 ist. Die Objektivlinse der optischen Platte ist zu einer einzelnen asphärischen Linse (einer asphärischen Monocyt-Linse) ausgebildet, die aus Kunststoff- oder Glasmaterial hergestellt ist.

Um den Einfluss der Koma-Aberration zu beseitigen, die wegen einer Neigung der "digitalen Videoplatte (DVD)" auftritt, hat das Substrat der "digitalen Videoplatte (DVD)" eine Dicke von 0,6mm, welche die Hälfte des Substrats der "Compact Disc" und der magnetooptischen Platte ist.

Um die Dichte von Informationssignalen weiter zu steigern, die aufgezeichnet werden können, ist im Vergleich zur Dicke, welche durch die "digitale Videoplatte (DVD)" realisiert wird, eine Objektivlinse, welche eine NA höher als 0,6 hat, erforderlich.

Um jedoch eine Objektivlinse herzustellen, welche eine NA von nicht niedriger als 0,7 hat, müssen verschiedene Erfordernisse erfüllt sein.

Eine Objektivlinse, welche eine hohe NA hat, leidet an chromatischer Aberration, die der Änderung der Wellenlänge eines Halbleiterlasers zuzuschreiben ist (Vertikal-Modus-Sprung, der stattfindet, wenn die Umgebungstemperatur geändert wird). Da die herkömmliche Monocyte-Objektivlinse eine NA hat, welche nicht höher als 0,6 ist, mit der chromatische Aberration nicht zu diesem Ausmaß erzeugt wird, kann die Linse der obigen Art aus optischen Glas hergestellt werden, deren Abbesche Zahl 50 oder weniger ist und daher eine relativ hohe Diffusion und einen hohen Brechungsindex hat. Da die Herstellungskosten des optischen Glases, welches hohe Diffusion und Frequenz hat, reduziert werden können, kann das obige optische Glas zufriedenstellend in Massenproduktion hergestellt werden. Daher wird das obige Material breit verwendet.

Objektivlinsen mit hoher NA einer Art, die eine NA von 0,7 oder höher haben, leiden jedoch an großer chromatischer Aberration, wenn sie aus optischem Glas hoher Diffusion hergestellt sind. In diesem Fall findet übermäßige Defokussierung auf der Fläche der optischen Platte, auf welcher ein Signal aufgezeichnet wird, statt. Daher muss chromatische Aberration vermieden werden, indem optisches Glas niedriger Diffusion verwendet wird.

Da der Hauptteil des optischen Glases niedriger Diffusion einen niedrigen Brechungsindex hat, wird die Krümmung der Fläche übermäßig scharf, wenn eine Objektivlinse, welche einen kurzen Fokussierungsabstand und eine hohe NA hat, hergestellt wird. In diesem Fall kann eine Spritzform zum Herstellen der Linse nicht einfach bearbeitet werden. Mit dem vorhandenen Stand zum Herstellen der asphärischen Fläche kann eine Spritzform nicht genau hergestellt werden, indem eine Diamant-Schneide verwendet wird, wenn der Winkel &thgr;, welcher zwischen der Kontaktfläche der asphärischen Fläche und einer Ebene senkrecht zur optischen Achse gebildet wird, größer ist als 50° (gemäß einer Veröffentlichung wurden zufriedenstellende Linsen erhalten, wenn der Winkel &thgr; ungefähr 55° oder kleiner ist).

Eine Objektivlinse, die einen kurzen Fokussierungsabstand und eine hohe NA hat, wird üblicherweise ausgebildet, dass diese den oben erwähnten Winkel &thgr; hat, der 55° übersteigt. In diesem Fall wird die zulässige Dezentrierung für den Abstand zwischen beiden Seiten der Linse, wenn die Spritzform oder die Linse gefertigt wird, übermäßig reduziert. Somit wird die Herstellungseffektivität übermäßig verschlechtert.

Man könnte daher es als vorstellbar betrachten, eine Dupletlinsenstruktur zu verwenden, um die Krümmung auf die vier Flächen zu verteilen. Sogar eine Dupletlinse, bei der versucht wird, einen zufriedenstellenden langen Arbeitsabstand beizubehalten, bringt jedoch übermäßige scharfe Krümmung der Fläche mit sich. Außerdem wird die zulässige Dezentrierung zwischen den Flächen der Linse und dem zulässigen Feldwinkel reduziert, wenn die Linse gefertigt wird. Daher wird die Herstellungsleistung übermäßig verschlechtert. Die Apertur einer Objektivlinse zu reduzieren, d.h., um den Durchmesser der Objektivlinse zu reduzieren, ist eine wichtige Aufgabe, da die Reduzierung ermöglicht, dass die Größe der gesamten optischen Abtastvorrichtung reduziert werden kann und somit ein ökonomischer Vorteil realisiert werden kann. Einen ausreichenden langen Arbeitsabstand beizubehalten, ist ein wichtiger Faktor, Kontakt zwischen der Objektivlinse und der optischen Platte zu verhindern, die mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird.

Daher muss eine Duplet-Objektivlinse eine Linse aufweisen, welche eine sanfte Krümmung der Fläche hat, ohne die Herstellungseffektivität zu verschlechtern.

Obwohl die Krümmung der Objektivlinse so ausgebildet sein kann, dass diese sanft ist und somit die Herstellungseffektivität der Objektivlinse verbessert werden kann, wenn die Apertur der Objektivlinse vergrößert wird, wird das Gewicht des Bereichs, einschließlich der Objektivlinse, vergrößert. In diesem Fall braucht die Größe der optischen Abtastvorrichtung nicht reduziert werden. Außerdem muss die Leistung des Betätigungsglieds (ein Mechanismus zum Ansteuern der Objektivlinse) zum Bewegen der Objektivlinse, um der optischen Platte zu folgen, verbessert werden. In diesem Fall können die Größe und die Herstellungskosten der optischen Abtastvorrichtung nicht reduziert werden.

Wenn die Objektivlinse, welche eine hohe NA hat, verwendet wird, tritt ein weiteres Problem auf, dass der RF-Vorzeichen-Bitversatz und das Signal nicht einfach von der optischen Platte, da die Koma-Aberration, welche aufgrund des Schräglaufs der optischen Platte erzeugt wird, proportional zur dritten Potenz der NA vergrößert wird, reproduziert werden können.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Lesen/Schreiben eines Informationssignals von einem/auf einen optischen Aufzeichnungsträger unter Verwendung einer Objektivlinse bereitzustellen, welche eine ausreichend große numerische Apertur (NA) hat, die in der Lage ist, ausreichend chromatische Aberration zu korrigieren und die einfach hergestellt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine optische Abtastvorrichtung verwendet wird, welche die Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung hat, um ein Informationssignal auf einen optischen Aufzeichnungsträger zufriedenstellend zu schreiben und dieses davon zu lesen.

Um die oben erwähnten Aufgaben zu realisieren, ist die vorliegende Erfindung so aufgebaut, dass die chromatische Aberration einer Dupletlinse, welche eine hohe NA (numerische Apertur) hat, reduziert oder vermieden wird, wobei optisches Glas niedriger Diffusion verwendet wird, welches eine Abbesche Zahl von 40 oder mehr hat, um die beiden Linsenelemente herzustellen. Um den Durchmesser der Apertur zu reduzieren oder um einen ausreichenden langen Arbeitsabstand zu erlangen, ist die erste Einrichtung in einer Weise eingerichtet, dass die erste Linsenkomponente, welche eine schärfere Krümmung hat, aus einem optischen Glas hergestellt ist, welches einen Brechungsindex hat, der höher ist als der Brechungsindex des optischen Glases, um zu veranlassen, dass die zweite Linsenkomponente eine sanftere Krümmung hat. Damit kann die Krümmung flach ausgebildet werden und die Verschlechterung der Herstellungseffektivität kann vermieden werden. Da das optische Glas zum Herstellen der Linse, die die schärfere Krümmung hat, auf große Diffusion der Wellenlänge in diesem Fall stößt, wird ein geringer Nachteil im Hinblick auf die Korrektur der chromatischen Aberration realisiert. Eine zweite Einrichtung ist eingerichtet, dass die Apertur so beschränkt ist, um 4,5mm oder kleiner zu sein, um die Apertur und die Größe der optischen Abtasteinrichtung zu reduzieren. Während eine Apertur von 4,5mm oder kleiner verwendet wird, sind die bevorzugten Bereiche für die NA (numerische Apertur), der Durchmesser der Apertur und der Arbeitsabstand beschränkt, um die scharfe Krümmung zu verhindern. Somit kann eine Verschlechterung bei der Herstellungseffektivität vermieden werden. Die oben erläuterten Linsen haben eine Krümmung der Oberfläche, eine Neigung und eine zulässige Dezentrierung, welche den Bereich erfüllen, mit dem die Linse gefertigt werden kann. Eine so erhaltene Linse ist in der Lage, optimierende Verteilung der Brechungsindexleistung der beiden Linsenelemente der Dupletlinse zu haben. Die Verteilung der Brechungsindexleistung kann optimiert werden, da die Herstellungstoleranz für die Linse signifikant vergrößert werden kann, wenn das Verhältnis F1/F des Fokussierungsabstands F1 der Linse benachbart zum Objekt (benachbart zur Lichtquelle) und der Fokussierungsabstand F des Gesamtsystems die folgende Beziehung erfüllt: 1,7 < (F1/F) < 2,5

Die optische Abtastvorrichtung (ein Linsensystem mit hoher NA), welches die Objektivlinse mit hoher NA hat, ist so eingerichtet, dass diese einer Neigung (Plattenschräglauf) eines optischen Aufzeichnungsträgers entspricht, indem die Dicke des transparenten Substrats (das Plattensubstrat) vermidert wird, um die Erzeugung von Koma-Aberration zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Lesen oder Schreiben eines Informationssignals von einem/auf einen optischen Aufzeichnungsträger bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Bereitstellen eines optischen Abtastkopfes mit einer Lichtquelle und einer Objektivlinse (4, 3), wobei die Objektivlinse eine numerische Apertur NA von 0,7 oder mehr hat, und aufweist:

eine erste Linsenkomponente, welche eine erste asphärische Fläche hat, welche einen endlichen Krümmungsradius hat; und

eine zweite Linsenkomponente, welche eine zweite asphärische Fläche hat, welche einen endlichen Krümmungsradius hat;

wobei die erste und die zweite Linsenkomponente aus optischem Glas hergestellt sind, welche eine Abbesche Zahl von 40 oder größer auf einer d-Linie haben;

wobei – unter Verwendung des optischen Abtastkopfes, um das Informationssignal von einem/auf einen optischen Aufzeichnungsträger zu lesen oder zu schreiben, der eine transparente Fläche einer Dicke T hat – das transparente Substrat auf einer Signalaufzeichnungsfläche angeordnet ist und diese lagert; und

Anordnung des optischen Abtastkopfes so – dass bei Verwendung – dessen Objektivlinse einen Laserstrahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, auf die Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsträgers über das transparente Substrat konvergiert, wenn der optische Abtastkopf an einem Arbeitsabstand (WD) vom optischen Aufzeichnungsträger positioniert ist und der Durchmesser (BW) des Laserstrahls, der auf die Objektivlinse auftrifft, so eingestellt wird, dass die folgenden Beziehungen erfüllt werden:

1,0mm ≤ BW < 4,5mm;

0,05mm ≤ WD, und

wenn 0,7 ≤ NA < 0,8, dann WD ≤ 0,25676BW + 0,039189mm;

wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann WD ≤ 0,14054BW – 0,064865mm, und

wenn 0,9 ≤ NA, dann WD ≤ 0,096429BW – 0,244640mm.

Eine optische Abtastvorrichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise so aufgebaut, dass die Abbesche Zahl des optischen Glases, welches die beiden Linsenelemente bildet, auf der d-Linie 60 oder größer ist, und die numerische Apertur so ist, dass sie 0,8 oder mehr ist.

Eine Objektivlinse, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise so aufgebaut, dass, wenn eine Annahme getroffen wird, dass der Brechungsindex des optischen Glases zum Bilden einer der Linsenelemente, für den ein Winkel, der zwischen einer Tangentialebene einer Ebene in der Peripherie des Linsenelements und einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse gebildet wird, größer ist als der Winkel des anderen Linsenelements, gleich n1 ist, und der Brechungsindex des optischen Glases, welches das andere Linsenelement bildet, gleich n2 ist, die folgende Beziehung erfüllt wird: n1 > n2

Eine Objektivlinse, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise so aufgebaut, dass bewirkt wird, dass das Verhältnis F1/F des Fokussierungsabstands F1 der Linse, welche auf der Seite angeordnet ist, auf der ein Laserstrahl einfällt, und des Fokussierungsabstands F des Gesamtsystems der Linse die folgende Beziehung erfüllt: 1,7 < (F1/F) < 2,5

Eine Objektivlinse, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise so aufgebaut, dass die Aberration der Objektivlinse so korrigiert wird, dass sie der Dicke T eines transparenten Substrats eines optischen Aufzeichnungsträgers entspricht, der auf einer Signalaufzeichnungsfläche angeordnet ist und die Signalaufzeichnungsfläche trägt, und die Objektivlinse die folgenden Beziehungen erfüllt:

wenn 0,7 ≤ NA (numerische Apertur) < 0,8, dann

T ≤ 0,32mm,

wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann T ≤ 0,20mm, und

wenn 0,9 ≤ NA, dann T ≤ 0,11 mm

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich, die in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen beschrieben werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche ein allgemeines Beispiel einer Objektivlinse zeigt, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die aus optischem Glas hergestellt ist, welches eine Abbesche Zahl von 50 oder kleiner hat;

2 ist eine grafische Darstellung, welche Verzerrung der Objektivlinse zeigt, welche in 1 gezeigt ist;

3 ist eine grafische Darstellung, welche Astigmatismus der Objektivlinse zeigt, welche in 1 gezeigt ist;

4 ist eine grafische Darstellung, welche sphärische Aberration der Objektivlinse zeigt, welche in 1 gezeigt ist;

5 ist eine grafische Darstellung, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 1 gezeigten Objektivlinse zeigt;

6 ist eine grafische Darstellung, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der Objektivlinse, welche in 1 gezeigt ist, zeigt;

7 ist eine Grafik, welche MTF (Modulationsübertragungsfunktion) der in 1 gezeigten Objektivlinse zeigt;

8 ist eine Grafik, welche PSF (Punktstärkefunktion oder Punktbild-Intensitätsfunktion) der in 1 gezeigten Objektivlinse zeigt;

9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Beispiels der Objektivlinse zeigt, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bei der eines der Linsenelemente eine besondere scharfe Krümmung hat;

10 ist eine Grafik, welche die Verzerrung der Objektivlinse zeigt, welche in 9 gezeigt ist;

11 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der Objektivlinse, welche in 9 gezeigt ist, zeigt;

12 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 9 gezeigten Objektivlinse zeigt;

13 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 9 gezeigten Objektivlinse zeigt;

14 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der Objektivlinse, welche in 9 gezeigt ist, zeigt;

15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche die obere Grenze der Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

16 ist eine Grafik, welche die Verzerrung der Objektivlinse, die in 15 gezeigt ist, zeigt;

17 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 15 gezeigten Objektivlinse zeigt;

18 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der Objektivlinse, welche in 15 gezeigt ist, zeigt;

19 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blockwinkel: 0,5°) der in 15 gezeigten Objektivlinse zeigt;

20 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 15 gezeigten Objektivlinse zeigt;

21 ist eine Grafik, welche den Modus-Sprung in der Einzel-Moduslaserdiode zeigt;

22 ist eine Grafik, welche bevorzugte Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands und der NA (in einem Fall, wo NA = 0,7) zeigt;

23 ist eine Grafik, welche bevorzugte Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands und der NA (in einem Fall, wo NA = 0,8) zeigt;

24 ist eine Grafik, welche bevorzugte Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands und der NA (in einem Fall, wo NA = 0,9) zeigt;

25 ist eine Grafik, welche die Verteilung der Größe von Staub auf einer optischen Platte zeigt;

26 ist ein Histogramm des Verhältnisses F1/F des Fokussierungsabstands im Ausbildungsbeispiel, bei dem die Ausbildungstoleranz beträchtlich groß ist;

27 ist eine grafische Darstellung, welche die Wellenfläche eines Strahlenflecks zeigt, wenn der Plattenschräglauf einer DVD (digitale Videoplatte) 0,4° beträgt;

28 ist eine Grafik, welche die Dicke eines Plattensubstrats einer optischen Platte zeigt, welche die Wellenfront-Aberration zeigt, welche die gleiche ist wie die, die in 27 erzeugt wird;

29 ist eine Seitenansicht, welche die Basiskomponenten einer optischen Abtastvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

30 ist eine Seitenansicht, welche Basiskomponenten des Aufbaus einer ersten Ausführungsform der Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

31 ist eine Grafik, welche Verzerrung der Objektivlinse, welche in 30 gezeigt ist, zeigt;

32 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der Objektivlinse, welche in 30 gezeigt ist, zeigt;

33 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der Objektivlinse, die in 30 gezeigt ist, zeigt;

34 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 30 gezeigten Objektivlinse zeigt;

35 ist eine grafische Darstellung, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der Objektivlinse, welche in 30 gezeigt ist, zeigt;

36 ist eine Grafik, welche MTF (Modulationsübertragungsfunktion) der in 30 gezeigten Objektivlinse zeigt;

37 ist eine Grafik, welche die PSF (Punktstärkefunktion oder Punktbildintensitätsfunktion) der in 30 gezeigten Objektivlinse zeigt;

38 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer zweiten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

39 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 38 gezeigten Objektivlinse zeigt;

40 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 38 gezeigten Objektivlinse zeigt;

41 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 38 gezeigten Objektivlinse zeigt;

42 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 38 gezeigten Objektivlinse zeigt;

43 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 38 gezeigten Objektivlinse zeigt;

44 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer dritten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

45 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 44 gezeigten Objektivlinse zeigt;

46 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 44 gezeigten Objektivlinse zeigt;

47 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 44 gezeigten Objektivlinse zeigt;

48 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 05°) der in 44 gezeigten Objektivlinse zeigt;

49 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 44 gezeigten Objektivlinse zeigt;

50 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer vierten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

51 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 50 gezeigten Objektivlinse zeigt;

52 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 50 gezeigten Objektivlinse zeigt;

53 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 50 gezeigten Objektivlinse zeigt;

54 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 50 gezeigten Objektivlinse zeigt;

55 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der Objektivlinse, welche in 50 gezeigt ist, zeigt;

56 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer fünften Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

57 ist eine Grafik, welche Verzerrug der in 56 gezeigten Objektivlinse zeigt;

58 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 56 gezeigten Objektivlinse zeigt;

59 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 56 gezeigten Objektivlinse zeigt;

60 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 56 gezeigten Objektivlinse zeigt;

61 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 56 gezeigten Objektivlinse zeigt;

62 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer sechsten Ausführungsform der Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

63 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 62 gezeigten Objektivlinse zeigt;

64 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 62 gezeigten Objektivlinse zeigt;

65 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 62 gezeigten Objektivlinse zeigt;

66 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 62 gezeigten Objektivlinse zeigt;

67 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 62 gezeigten Objektivlinse zeigt;

68 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer siebten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

69 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 68 gezeigten Objektivlinse zeigt;

70 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 68 gezeigten Objektivlinse zeigt;

71 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 68 gezeigten Objektivlinse zeigt;

72 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 68 gezeigten Objektivlinse zeigt;

73 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 68 gezeigten Objektivlinse zeigt;

74 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer achten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

75 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 74 gezeigten Objektivlinse zeigt;

76 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 74 gezeigten Objektivlinse zeigt;

77 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 74 gezeigten Objektivlinse zeigt;

78 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 74 gezeigten Objektivlinse zeigt;

79 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 74 gezeigten Objektivlinse zeigt;

80 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer neunten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

81 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 80 gezeigten Objektivlinse zeigt;

82 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 80 gezeigten Objektivlinse zeigt;

83 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 80 gezeigten Objektivlinse zeigt;

84 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 80 gezeigten Objektivlinse zeigt;

85 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 80 gezeigten Objektivlinse zeigt;

86 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer zehnten Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

87 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 86 gezeigten Objektivlinse zeigt;

88 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 86 gezeigten Objektivlinse zeigt;

89 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 86 gezeigten Objektivlinse zeigt;

90 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 86 gezeigten Objektivlinse zeigt;

91 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 86 gezeigten Objektivlinse zeigt;

92 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Vergleichsbeispiels einer Objektivlinse zeigt;

93 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 92 gezeigten Objektivlinse zeigt;

94 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 92 gezeigten Objektivlinse zeigt;

95 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 92 gezeigten Objektivlinse zeigt;

96 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 92 gezeigten Objektivlinse zeigt;

97 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 92 gezeigten Objektivlinse zeigt;

98 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines weiteren vergleichenden Beispiels einer Objektivlinse zeigt;

99 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 98 gezeigten Objektivlinse zeigt;

100 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 98 gezeigten Objektivlinse zeigt;

101 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 98 gezeigten Objektivlinse zeigt;

102 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 98 gezeigten Objektivlinse zeigt;

103 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 98 gezeigten Objektivlinse zeigt;

104 ist eine vertikale Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer elften Ausführungsform der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

105 ist eine Grafik, welche Verzerrung der in 104 gezeigten Objektivlinse zeigt;

106 ist eine Grafik, welche Astigmatismus der in 104 gezeigten Objektivlinse zeigt;

107 ist eine Grafik, welche sphärische Aberration der in 104 gezeigten Objektivlinse zeigt;

108 ist eine Grafik, welche seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) der in 104 gezeigten Objektivlinse zeigt; und

109 ist eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) der in 104 gezeigten Objektivlinse zeigt.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Hilfe der Zeichnungen in der folgenden Reihenfolge beschrieben:

  • 1. Schematischer Aufbau der Objektivlinse
  • 2. Linse einer Art, bei der optisches Glas niedriger Diffusion verwendet wird, die eine Abbesche-Zahl vd nicht kleiner als 40 (vd ≥ 40) auf der d-Linie als optisches Glas von zwei Linsenelementen hat.
  • 3. Linse, welche n1 > n2 bei einer Annahme erfüllt, dass der Brechungsindex der Linsenkomponente, welche eine schärfere Krümmung hat, gleich n1 ist, und der Brechungsindex der Linsenkomponente, welche eine flachere Krümmung hat, gleich n2 ist.
  • 4. Linse, welche einen Strahlendurchmesser BW und einen Arbeitsabstand WD hat, der wie folgt begrenzt ist:

    wenn 1,0 ≤ BW < 4,5, 0,05 ≤ WD und 0,7 ≤ NA (die numerische Apertur) < 0,8, dann

    WD ≤ 0,25676BW + 0,039189,

    wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann

    WD ≤ 0,14054BW – 0,064865, und

    wenn 0,9 ≤ NA, dann

    WD ≤ 0,096429BW – 0,244640

    4-1 obere Grenze des Durchmessers des Strahls

    4-2 untere Grenze des Arbeitsabstands

    4-3 obere Grenze des Arbeitsabstands
  • 5. Linse, bei der das Verhältnis (F1/F) des Fokussierungsabstands F1 der Linse benachbart zu einem Objekt (benachbart zur Lichtquelle) und der Fokussierungsabstand F des Gesamtsystems erfüllt: 1,7 < (F1/F) < 2,5
  • 6. Linse, die korrigiert ist, dass sie der Dicke T eines transparenten Substrats eines optischen Aufzeichnungsträgers wie folgt entspricht:

    wenn 0,7 ≤ NA (numerische Apertur) < 0,8 dann

    T ≤ 0,32mm,

    wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann

    T ≤ 0,20 mm, und

    wenn 0,9 ≤ NA, dann

    T ≤ 0,11 mm
  • 7. Aufbau der optischen Abtastvorrichtung
  • 8. Modifikation

1. Schematischer Aufbau

Die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung ist eine Duplet-Linse (zwei Elemente in zwei Gruppen), die zumindest eine Seite hat, die zu einer asphärischen Fläche gebildet ist, wie in 1 und Tabelle 1 gezeigt ist, wobei die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung eine Objektivlinse mit einer hohen NA (numerischen Apertur) ist, welche eine NA von 0,7 oder mehr hat. Das heißt, die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung weist eine erste Linse 3 auf, die benachbart zu einem Objekt angeordnet ist (beispielsweise benachbart zur Lichtquelle, wenn diese bei einer optischen Plattenaufzeichnungs-/Lesevorrichtung verwendet wird), und eine zweite Linse 4, welche benachbart zu einem Bild angeordnet ist (beispielsweise einem optischen Aufzeichnungsträger). Die parallele flache Platte 5, welche in 1 gezeigt ist, entspricht einem transparenten Bereich eines optischen Aufzeichnungsträgers, der mit der Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Platte 5 ist an einer Position benachbart zum Bild angeordnet.

Die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung ist eine sogenannte Unendlichkeits-Linse, die einen Objektpunkt (OBJ) (Lichtquelle) hat, der an einer unendlich beabstandeten Position positioniert ist. Wenn eine Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zum Lesen eines optischen Aufzeichnungsträgers verwendet wird, wird ein Lichtstrahl, der vom Objektpunkt (beispielsweise ein Laserstrahl) emittiert wird, zu einem parallelen Strahl gebildet, wonach zugelassen wird, dass dieser zu einem Haltepunkt läuft (STO) 2, so dass veranlasst wird, dass der Laserstrahl auf die erste Fläche S1 (eine Einfallsfläche der ersten Linse 3) auftrifft. Der Laserstrahl wird dann von der zweiten Fläche S2 (eine Emissionsfläche der ersten Linse 3) emittiert, wonach veranlasst wird, dass dieser auf eine dritte Fläche S3 (eine auftreffende Fläche der zweiten Linse 4) auftrifft. Der Laserstrahl wird dann von der vierten Fläche S4 (eine Emissionsfläche der zweiten Linse 4) emittiert, wonach veranlasst wird, dass dieser auf eine fünfte Fläche S5 (eine Emissionsfläche der zweiten Linse 4) emittiert wird, und dann veranlasst wird, dass dieser auf eine fünfte Fläche S5 (eine Auftrefffläche der parallelen flachen Platte 5) auftrifft. Der Laserstrahl wird dann auf einem Abbildungspunkt 6 oder IMD auf einer sechsten Fläche S6 abgebildet (einer Emissionsfläche der parallelen flachen Platte 5).

Eine Grafik, welche Verzerrung der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung zeigt, ist in 2 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 3 gezeigt, und der, der die sphärische Aberration davon zeigt, ist in 4 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 5 gezeigt, und die, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 6 gezeigt.

2. Linse eines Typus, bei dem optisches Glas niedriger Diffusion verwendet wird, welches eine Abbesche Zahl vd nicht kleiner als 40 (vd < 40) auf der d-Linie als optisches Glas von zwei Linsenelementen hat

Da die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung auf die Änderung der Wellenlänge des Halbleiterlasers antwortet, der die Lichtquelle ist, muss, da die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung eine hohe NA hat, eine Korrektur der chromatischen Aberration in Betracht gezogen werden. Die chromatische Aberration ist eine Aberration, die erzeugt wird, da der Brechungsindex des optischen Glases abhängig von der Wellenlänge des Lichts anders wird. Die Position und die Größe des Bilds werden abhängig von der Wellenlänge verschieden.

Da die herkömmliche Objektivlinse, die eine niedrige NA hat, zur Verwendung bei einer optischen Platte, beispielsweise der herkömmlichen CD (Compact Disc), oder ein Laserstrahldrucker keine große Menge der chromatischen Aberration erzeugt, wird optisches Glas (welches eine Abbesche Zahl kleiner als 40 hat) weit verbreitet verwendet. Der Grund dafür liegt darin, dass das oben erwähnte optische Glas leicht gefertigt werden kann und somit Massenherstellung zugelassen ist.

Hier hat jedoch das Linsensystem eine höhere Brechungsindexleistung proportional zur NA, und somit findet die chromatische Aberration statt, die wesentlich der Änderung des Brechungsindex zuzuschreiben ist, wenn die Wellenlänge geändert wird. Außerdem findet die chromatische Aberration insbesondere bei einem System mit langem Fokussierungsabstand statt.

Dagegen trifft der Halbleiterlaser auf einen Modus-Sprung, wie in 21 gezeigt ist, abhängig von der Änderung der Temperatur der Laserdiode, womit somit die Ausgangswellenlänge schnell geändert wird. Wenn chromatische Aberration in der Objektivlinse erzeugt wird, kann auftretender Defokussierung, die dem Modussprung zuzuordnen ist, nicht gefolgt und durch den biaxialen Aktuator beseitigt werden, um die Objektivlinse zu bewegen.

Folglich muss die Linse aus einem optischen Glas niedriger Diffusion hergestellt werden, um Erzeugung der chromatischen Aberration zu verhindern. Die Objektivlinse, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wie in 1 und Tabelle 1 gezeigt ist, weist die erste und die zweite Linse 3 und 4 auf, wobei beide eine Abbesche Zahl vd von 40,5 und einen Brechungsindex von 1,73 haben. Wenn der Grad der Öffnung durch die Sperre 2 begrenzt ist, beträgt die Defokussierung in Bezug auf die Änderung der Halbleiterlaserwellenlänge a + Snm 0,478 &mgr;m, wenn die NA gleich 0,8 ist.

Eine MTF (Modulationsübertragungsfunktion) in der Richtung der optischen Achse, wenn die räumliche Frequenz 80/mm ist, ist in 7 gezeigt, und die PSF (Punktstärkefunktion) ist in 8 gezeigt.

Wenn eine Objektivlinse mit hoher NA, die für eine optische Platte anwendbar ist, die als optischer Aufzeichnungsträger dient, eine Defokussierung erzeugt, die größer als 0,496 &mgr;m ist, was die Hälfte der Fokussierungstiefe von 0,992 &mgr;m ist, kann, wenn die Wellenlänge des Halbleiterlasers sich mit P-P10 nm (+ 5 nm) geändert hat, der Strahlenfleck auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte nicht vollständig gestoppt werden. Wenn sich die Wellenlänge um P-P 10 nm (± 5 nm) geändert hat, erzeugt die Linse, die aus dem optischen Glas hergestellt ist, welche in 1 gezeigt ist und die Abbesche Zahl vd von 40,5 hat, eine Defokussierung von 0,475 &mgr;m, was im Wesentlichen die zulässige Defokussierung ist. Daher ist die vorliegende Erfindung so konstruiert, dass die untere Grenze der passenden Abbeschen Zahl vd des optischen Glases zum Herstellen der Linse zu 40 gemacht wird, um chromatische Aberration zu verhindern. Es ist vorteilhaft, dass die obere Grenze der Abbeschen Zahl vd ein großer Wert ist, um die chromatische Aberration zu vermeiden. Daher ist die vorliegende Erfindung so aufgebaut, dass der Bereich der Abbeschen Zahl vd des optischen Glases zum Herstellen der Linse, die die NA von 0,7 oder mehr hat, so festgelegt ist, dass diese 40 oder größer ist, um wirksam die chromatische Aberration zu verhindern.

Bei einer ersten Ausführungsform, die später beschrieben wird, wird ein Beispiel einer Objektivlinse, die aus optischem Glas hergestellt ist, welches eine größere Abbesche Zahl (vd = 61,3) hat, beschrieben. In diesem Fall kann die chromatische Aberration verhindert werden, sogar, wenn der Fokussierungsabstand verlängert ist oder die NA vergrößert ist.

3. Linse, welche n1 > n2 unter der Annahme erfüllt, dass der Brechungsindex der Linse, die eine schärfere Krümmung hat, gleich n1 ist, und der Brechungsindex der Linse, der eine flachere Krümmung hat, gleich n2 ist

Sogar, wenn die chromatische Aberration unter Verwendung des oben erwähnten optischen Glases niedriger Diffusion verhindert wird, entsteht das folgende Problem. Die Krümmung der Linse wird zu ausgiebig gespitzt, um eine Herstellung der Linse zuzulassen, wenn optisches Glas niedriger Diffusion, welches einen niedrigen Brechungsindex hat, verwendet wird, da große Brechungsindexenergie für das optische Glas erforderlich ist, um die Objektivlinse herzustellen, die eine hohe NA hat. In diesem Fall muss das optische Glas getauscht werden, um den Brechungsindex anzuheben und zu ermöglichen, dass die Krümmung flach wird.

In diesem Fall verschlechtert sich jedoch die Diffusion bei dem verfügbaren optischen Glas. Daher müssen die beiden Linsen aus optischem Glas hergestellt werden, welches die Abbesche Zahl von 40 oder größer hat. Wenn optisches Glas, welches eine größere Abbesche Zahl hat, verwendet wird, um die Linse herzustellen, die eine flache Krümmung hat, und wenn das optische Glas, welches eine kleinere Abbesche Zahl (jedoch nicht kleiner als 40) verwendet wird, die Linse herzustellen, die eine schärfere Krümmung hat, kann die Verschlechterung der chromatischen Aberration höchst wirksam vermieden werden.

Der Zustand, wo die Krümmung zu scharf ist, um die Linse herzustellen, ist ein Zustand, wo der Winkel &thgr;, der zwischen einer Tangente (eine Tangentialebene) der Fläche einer Linse an einer Position auftritt, bei der ein Laserstrahl, der die größte Höhe unter den einfallenden Laserstrahlen hat, einfällt, und eine Senkrechte (eine Ebene senkrecht zur optischen Achse) zur optischen Achse 55° (65° im Fall, der in 9 gezeigt ist) auf der Fläche (Ebene S3 im Fall der in 9 gezeigt ist) übersteigt, der die schärfste Krümmung hat, wie in 9 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine Spritzform zum Herstellen der obigen Linse nicht genau gefertigt werden. Die bezeichneten Werte der Objektivlinse, die in 9 gezeigt ist, sind so, wie in Tabelle 2 gezeigt ist.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 10 gezeigt ist, der Astigmatismus davon ist in 11 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 12 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) ist in 13 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 14 gezeigt.

Wie oben beschrieben ist die Krümmung der Linse so hergestellt, dass sie flach ist, um dem Bereich zu genügen, mit dem die Linse gefertigt werden kann, wobei die chromatische Aberration zufriedenstellend vermieden wird, so dass die Effektivität der Fertigung der Linse wirksam verbessert wird.

Eine Objektivlinse, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird anschließend als zweite Ausführungsform beschrieben.

4. Linse, die einen Strahlendurchmesser BW hat und einen Arbeitsabstand WD, der wie folgt begrenzt ist:

wenn 1,0 ≤ BW < 4,5, 0,05 ≤ WD und 0,7 ≤ NA (numerische Apertur) < 0,8, dann WD ≤ 0,25676BW + 0,039189, wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann WD ≤ 0,14054BW – 0,064865, und wenn 0,9 ≤ NA, dann WD ≤ 0,096429BW – 0,244640

Bei der Duplet-Objektivlinse wird, damit diese für einen optischen Aufzeichnungsträger, beispielsweise eine optische Platte angepasst wird, vorzugsweise gefordert, dass diese eine reduzierte Apertur (eine verkürzte Fokussierungslänge) hat, um die Größe und die Herstellung der optischen Abtastvorrichtung zu reduzieren. Da die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung aus zwei Linsenelementen zusammengesetzt ist, ist die Reduzierung der Apertur ein wichtiger Wunsch. Der Grund dafür liegt darin, dass das Gewicht der obigen Linse im Vergleich zu einer Einzelelementlinse vergrößert wird, wenn die Apertur groß ist.

Wenn die Apertur der Linse mit einem großen Durchmesser lediglich reduziert wird, wird der Arbeitsabstand WD unerwünscht verkürzt. In der Praxis kann die Reduzierung manchmal wie gewünscht durchgeführt werden, da zumindest ein Arbeitsabstand von 50 &mgr;m bereitgestellt werden muss, um Kontakt zwischen der Objektivlinse und Staub auf der Fläche des optischen Aufzeichnungsträgers zu vermieden. Wenn das Bereitstellen eines zufriedenstellenden langen Arbeitsabstands versucht wird, wird die Höhe der Korrektur der sphärischen Aberration übermäßig erhöht. In diesem Fall wird der asphärische Koeffizient vergrößert und die Krümmung der Oberfläche wird schnell geschärft. Als Ergebnis wird die Herstellungseffektivität verschlechtert.

Die Grenze zum Reduzieren der Apertur ist so, dass sie in Abhängigkeit von der NA wie auch vom Arbeitsabstand unterschiedlich ist. Der Grund dafür liegt darin, dass die Höhe der Korrektur der sphärischen Aberration in Abhängigkeit von der NA der Linse variiert.

Vom Standpunkt des Ausbildens und der Herstellung einer Linse kann eine Linse, die verbesserte Eigenschaften hat, leicht hergestellt werden, wenn die Apertur groß ist.

Daher werden Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands (WD) und der NA, welche für die Herstellung der Duplet-Linse geeignet sind, nun mit Hilfe von 22 bis 24 beschrieben.

4-1. Obere Grenze des Durchmessers des Strahls

Wie mit A in 22 und 24 gezeigt ist, wird die obere Grenze des Durchmessers des Strahls festgelegt. Wenn der Durchmesser des Strahls groß ist, kann die Größe der optischen Abtastvorrichtung nicht reduziert werden, und das Gewicht der Objektivlinse und das der Linsenbaugruppe (des Linsenhalters) werden vergrößert. In diesem Fall muss das Betätigungsorgan zum Durchführen der Fokussierungsservosteuerung eine höhere Leistung haben, was vom ökonomischen Standpunkt her nachteilig ist.

Beispielsweise hat eine Objektivlinse, welche in 15 gezeigt ist, welche einen wirksamen Strahlendurchmesser von 4,5 mm hat und die zwei Linsenelemente hat, ein großes Gewicht von ungefähr 250 mg. Das Gewicht einer Objektivlinse, welche zur Verwendung bei CDs (Compact Disc) oder DVDs (digitale Videoplatten) angepasst ist, beträgt ungefähr 200 mg einschließlich des Linsengehäuses. Da die Beziehung f = k/2m (m: Masse, k: Federkonstante und f: Resonanzfrequenz) in Abwägung der Leistung des biaxialen Betätigungsorgans erfüllt wird, vorzugsweise für die Servosteuerung, da f auf eine Position außerhalb der Fokussierungsservosteuerung gebracht wird, da das bevorzugte Gesamtgewicht der Objektivlinse einschließlich des Linsengehäuses so ist, dass dies 500 mg oder kleiner ist, kann eine Linse, welche ein Gewicht von 500 mg oder weniger hat, einschließlich des Linsengehäuses nicht leicht in dem Fall einer Linse konstruiert werden, die schwerer ist als die Objektivlinse, welche einen effektiven Durchmesser von 4,5 mm hat und die in 15 gezeigt ist, welche ein Gewicht von 250 mg hat. In diesem Fall muss der biaxiale Aktuator höhere Leistung haben und die Herstellungskosten werden für den praktischen Gebrauch übermäßig angehoben. Daher ist es vorteilhaft, dass der effektive Durchmesser der Duplet-Linse 4,5 mm oder kleiner ist.

Konstruktionsdaten für die Objektivlinse, die in 15 gezeigt ist, sind in Tabelle 3 gezeigt. Eine Grafik, welche die Verzerrug der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 16 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 17 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 18 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 19 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration zeigt (auf der Achse), ist in 20 gezeigt.

4-2. Untere Grenze des Arbeitsabstands

Die untere Grenze des Arbeitsabstands WD wird bestimmt, wie mit B in 22 bis 24 gezeigt ist. Da die Korrekturhöhe der sphärischen Aberration proportional zum Arbeitsabstand reduziert werden kann, kann die Linse leicht gefertigt werden. Vom Standpunkt der aktuellen Verwendung muss ein bestimmter Arbeitsabstand vorgesehen sein, um eine Kollision zwischen der Objektivlinse und einem optischen Arbeitsträger zu verhindern, beispielsweise einer optischen Platte, welche mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, wenn die Fokussierungssuche durchgeführt wird, oder bei Kontakt zwischen Staub auf der Oberfläche des optischen Aufzeichnungsträgers und der Objektivlinse, wenn die Fokussierungsservosteuerung gestartet wird.

Staubgrößen (Durchmesser) auf der Oberfläche des optischen Aufzeichnungsträgers, die zulässig sind, in einer Umgebung eines Raums vorhanden zu sein, liegen ungefähr üblicherweise 50 &mgr;m oder kleiner, wie in 25 gezeigt ist. Daher muss der Arbeitsabstand 50 &mgr;m oder größer sein.

4-3. Obere Grenze des Arbeitsabstands

Die Höhe der sphärischen Aberration, welche durch die Duplet-Linse korrigiert werden kann, in Bezug auf eine bestimmte NA und den Durchmesser des Strahls hängt vom Arbeitsabstand ab. Bei der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Linsen in Abwägung der Krümmung (Winkel &thgr; gleich 55° oder mehr), der zulässigen Dezentrierung (+ 10 &mgr;m oder mehr) und des zulässigen Blickwinkels (1° oder mehr) ausgebildet. Beispiele der oberen Grenze des Arbeitsabstands, die die oben erwähnten zulässigen Bereiche realisieren, sind mit Punkten 1 bis 9, die in 22 bis 24 gezeigt sind, angedeutet. Wenn der Arbeitsabstand die oben erwähnten Grenzen überschreitet, wird die sphärische Aberration übermäßig vergrößert, und daher wird die Krümmung der Linse übermäßig scharf gespitzt. Wenn daher die Ausbildung in einer Weise durchgeführt wird, dass der Arbeitsabstand nicht in den schraffierten Bereichen enthalten ist, die in 22 bis 24 gezeigt sind, kann die Linse nicht leicht gefertigt werden oder die Linse kann bei dem optischen Aufzeichnungsträger nicht verwendet werden. Die bevorzugten Bereiche werden mit linearer Annäherung ausgedrückt, die auf Basis der bezeichneten Beispiele wie folgt durchgeführt wird.

Wenn 1,0 ≤ BW < 4,5, 0,05 ≤ WD und 0,7 ≤ NA < 0,8, dann WD ≤ 0,25676 BW + 0,039189 (siehe 22).

Wenn 0,8 ≤ NA < 0,8, dann WD ≤ 0,14054 BW – 0,064865 (siehe 23).

Wenn 0,9 ≤ NA, dann WD ≤ 0,096429 BW – 0,244640 (siehe 24).

Die zulässige Dezentrierung (± 10 &mgr;m oder mehr) ist ein Wert, der auf der Basis der Genauigkeit bestimmt wird, wenn die Linse durch Spritzformung unter Verwendung einer Spritzform gefertigt wird. Der zulässige Blickwinkel (1° oder mehr) ist ein Wert, der auf Basis der Befestigungsgenauigkeit über die Neigung der Duplet-Linse in Bezug auf die optische Achse bestimmt wird.

Objektivlinsen, welche die oben erwähnten Bedingungen erfüllen, welche in 22 bis 24 gezeigt sind, werden anschließend beschrieben, wobei die Objektivlinse, welche Punkt 2 in 22 entspricht, als achte Ausführungsform beschrieben wird, wobei entsprechend Punkt 3, der in 22 gezeigt ist, als eine neunte Ausführungsform beschrieben wird und wobei entsprechend Punkt 9, der in 24 gezeigt ist, als zehnte Ausführungsform beschrieben wird.

5. Linse, bei der das Verhältnis (F1/F) des Fokussierungsabstands F1 der Linse benachbart zu einem Objekt (benachbart zur Lichtquelle) und zum Fokussierungsabstand F des Gesamtsystems erfüllt 1,7 < (F1/F) < 2,5

Die oben erwähnte Linse ist so ausgebildet, um optimal die Brechungsleistung der beiden Linsenelemente zu verteilen, um eine zufriedenstellende Herstellungseffektivität der Linse zu erfüllen, d.h., die Krümmung der Fläche, die zulässige Dezentrierung und den zulässigen Blickwinkels im Bereich, in welcher die Linse gefertigt werden kann. Wenn der Verteilungszustand der Brechungsindexleistung, der mit dem Verhältnis (F1/F) des Fokussierungsabstands F1 der ersten Linse (der Linse benachbart zum Objekt) 3 und dem Fokussierungsabstand F des Gesamtsystems ausgedrückt wird, den folgenden Bereich erfüllt: 1,7 < (F1/F) < 2,5 kann eine zufriedenstellende große Herstellungstoleranz für die Linse erhalten werden, und die Brechungsindexleistung kann optimal verteilt sein.

Die obige Tatsache zeigt, dass die optimale Leistungsverteilung erreicht wird, wenn die Leistung der ersten Linse 3 (Linse benachbart zum Objekt) ungefähr 1/2 der Leistung des Gesamtsystems ist.

Wenn (F1/F) ≤ 1,7, ist der Fokussierungsabstand F1 der ersten Linse (der Linse benachbart zum Objekt) kurz, d.h., die Leistung ist groß. In diesem Fall sind die Krümmung, die zulässige Dezentrierung und die zulässige Schräglage für die erste Linse (der Linse benachbart zum Objekt) 3 so, dass diese genau sind. Wenn 2,5 ≤ (F1/F), ist der Fokussierungsabstand F1 der ersten Linse 3 (der Linse benachbart zum Objekt) verlängert, und die Leistung ist reduziert. Die Leistung der zweiten Linse 4 (der Linse benachbart zum Bild) ist jedoch vergrößert. In diesem Fall sind die Krümmung, die zulässige Dezentrierung und die zulässige Schräglage so, dass diese genau sind.

Wenn man lediglich die Herstellungstoleranz für die Linse betrachtet, wird der oben erwähnte Bereich manchmal gemäß der NA, des effektiven Durchmessers des Strahls und des Arbeitsabstands erweitert. Als Ergebnis der Ausbildung und der Forschung verschiedener Linsen und Herstellungstoleranzen wurde ein Histogramm in Bezug auf die Linsen, die große Herstellungstoleranz zuließen, erhalten, wie in 26 gezeigt ist. Das heißt, die Leistungsverteilung kann optimal durchgeführt werden, und die Herstellungstoleranz kann signifikant vergrößert werden, wenn die folgende Beziehung erfüllt wird: 1,7 < (F1/F) < 2,5

Eine Linse, welche die obige Beziehung erfüllt, wird anschließend als dritte Ausführungsform beschrieben.

6. Linse, die korrigiert ist, dass sie der Dicke T eines transparenten Substrats eines optischen Aufzeichnungsträgers wie folgt entspricht:

wenn 0,7 ≤ NA (numerische Apertur) < 0,8, dann T ≤ 0,32 mm, wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann T ≤ 0,20 mm, und wenn 0,9 ≤ NA, dann T ≤ 0,11 mm.

Der optische Aufzeichnungsträger, beispielsweise die optische Platte zur Verwendung bei der optischen Abtastvorrichtung, bei der die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung angewandt wird, hat ein transparentes Substrat (das Plattensubstrat), welches eine Dicke von 0,1 mm hat und welches signifikant kleiner ist als 1,2 mm, was die Dicke der herkömmlichen CD (Compact Disc) ist, und 0,6 mm, was die Dicke der DVD (digitale Videoplatte) ist. Der Grund dafür liegt darin, dass die Schräglaufgrenze äquivalent oder über der Schräglaufgrenze liegt, die durch die herkömmliche Struktur realisiert wird, wobei die Koma-Aberration reduziert wird, welche aufgrund des Schräglaufs des optischen Aufzeichnungsträgers erzeugt wird. Da die Höhe der Koma-Aberration, welche aufgrund des Plattenschräglaufs erzeugt wird, proportional zur dritten Potenz der NA vergrößert wird, verschlechtert ein geringer Platenschräglauf schnell die RF, wenn das Signal unter Verwendung einer Objektivlinse hoher NA gelesen wird. W31 = (T(n2 – 1)n2sin&thgr;cos&thgr;s)/(2(n2 – sin2&thgr;s)(5/2)) (T(n2 – 1)NA3&thgr;s)/(2n3) wobei n: Brechungsindex des transparenten Substrats, T: Dicke des transparenten Substrats und &thgr;s: Schräglaufwinkel.

Wie man aus der obigen Gleichung ersehen kann, wird die Koma-Aberration proportional zur Dicke T des transparenten Substrats vergrößert. Daher ist die Reduzierung der Dicke T des transparenten Substrats eine effektive Maßnahme, um den Schräglauf zu überwinden. Eine Objektivlinse (NA = 0,6), welche für die DVD (digitale Videoplatte) (einschließlich des Plattensubstrats, welches eine Dicke von 0,6 mm hat) angepasst ist, erzeugt Wellenfront-Aberration von ungefähr 0,043 rms auf der Abbildfläche, wie in 27 gezeigt ist, wenn ein Schräglauf (ein radialer Schräglauf), der einen Schräglaufwinkel &thgr;s = 0,4° hat, existiert. Wenn ein Schräglauf (ein radialer Schräglauf) von &thgr;s = 0,4° existiert, wenn NA vergrößert wird, um 0,6 zu übersteigen, wird die Wellenfront-Aberration auf der Abbildfläche so gemacht, dass diese 0,043 rms ist, indem die Dicke des transparenten Substrats so ist, dass diese ungefähr 0,32 mm ist, in einem Fall, wo die NA gleich 0,7 ist, ungefähr 0,20 mm in einem Fall, wo die NA gleich 0,8 bis 0,9 ist, und ungefähr 0,11 mm in einem Fall, wo die NA gleich 0,9 ist, wie in 28 gezeigt ist. Wenn die Dicke des transparenten Substrats kleiner ist als die obigen Werte, kann die Wellenfront-Aberration weiter reduziert werden.

7. Aufbau der optischen Abtastvorrichtung

Die optische Abtastvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung sein, um eine optische Platte 12 zu reproduzieren, wie in 29 gezeigt ist. Die optische Abtasteinrichtung hat die Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung.

Einem linear-polarisierten Lichtstrahl, der von einem Halbleiterlaser (nicht gezeigt) emittiert wird, der eine Lichtquelle ist, welche zu einem parallelen Lichtstrahl gemacht ist und der eine Wellenlänge von 635 nm hat, wird ermöglicht, dass dieser durch einen Polarisationsstrahlenteiler (PBS) und eine &lgr;/4-Platte 8 (1/4-Wellenlängen-Platten) läuft, um so in einen zirkular-polarisierten Zustand gebracht zu werden. Dem zirkular-polarisierten Laserstrahl wird ermöglicht, dass dieser durch die Objektivlinse und das Plattensubstrat 5 läuft, um so auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 12 konvergiert zu werden. Das Plattensubstrat 5 ist ein dünnes Substrat, welches eine Dicke von 0,1 mm hat. Die obige Objektivlinse ist eine Linse, welche durch Kombinieren von zwei asphärischen Linsen 3 und 4 gebildet ist und die eine NA von 0,7 bis 0,95 hat.

Die oben erläuterte optische Platte 5, 12 ist eine Einzelschichtplatte oder eine Mehrfachschichtplatte, welche durch Bonden einer Glasplatte, welche eine Dicke von 1,2 mm hat, hergestellt ist, um die Festigkeit des Plattensubstrats 5 zu verstärken, welches eine Dicke von 0,1 mm hat.

Der Laserstrahl, der durch die Signalaufzeichnungsfläche reflektiert wird, wird über den ursprünglichen optischen Pfad zurückgebracht, und es wird dann zugelassen, dass dieser über die &lgr;/4-Platte 8 läuft. Damit wird der Laserstrahl zu einem linear-polarisierten Laserstrahl, der um 90° von der vorderen linear-polarisierten Richtung gedreht ist. Der Laserstrahl wird durch den linear-polarisierten Strahlenteiler 7 reflektiert, wonach zugelassen wird, dass dieser über eine Fokussierungslinse (eine Konvergenzlinse) 13 und eine Multilinse 14 läuft, um so als ein elektrisches Signal durch einen Fotodetektor (PD) 15 ermittelt zu werden.

Die Multilinse 14 besitzt üblicherweise eine einfallende Fläche, welche als eine zylindrische Fläche gebildet ist, und eine Emissionsfläche, die zu einer konkaven Form ausgebildet ist. Die Multilinse 14 realisiert Astigmatismus, um zu ermöglichen, dass ein Fokussierungsfehlersignal vom einfallenden Laserstrahl durch ein sogenanntes Astigmatismus-Verfahren ermittelt wird. Der Fotodetektor 15 ist üblicherweise eine Fotodiode, welche sechs Elemente hat, die angeordnet sind, elektrische Signale auszugeben, um die Fokussierungseinstellung durch das Astigmatismus-Verfahren und die Spurführungseinstellung durch ein sogenanntes 3-Strahlverfahren durchzuführen.

8. Modifikation

Die Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Linse des sogenannten Unendlichkeitssystems begrenzt, welches einen Objektpunkt (die Lichtquelle) hat. Die Objektivlinse kann als eine Endlichkeits-System-Linse ausgebildet werden, die so aufgebaut ist, dass der Objektpunkt (die Lichtquelle) für einen endlichen Abstand positioniert ist.

Ausführungsformen

Ausführungsformen der Objektivlinse nach der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. Bei den Ausführungsformen ist das Material zum Herstellen des transparenten Substrats 5 CG (welches einen Brechungsindex von 1,533 hat, wenn die Wellenlänge 635 nm ist, und 1,5769, wenn die Wellenlänge 680 nm ist).

Erste Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser ersten Ausführungsform ist in 30 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas niedriger Diffusion (BACD5) hergestellt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 auf der d-Linie und einen Brechungsindex von 1,589 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 31 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 32 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 33 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 05°) zeigt, ist in 34 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 35 gezeigt.

Wenn die NA so gemacht ist, dass diese 0,8 ist, indem die Öffnung unter Verwendung der Sperre 2 begrenzt wird, beträgt die Defokussierung in Bezug auf die Änderung der Wellenlänge des +5 nm-Halbleiterlasers 0,331 &mgr;m. Die MTF (Modulationsübertragungsfunktion), wenn die räumliche Frequenz in der Richtung der optischen Achse in der Nähe des Abbildungspunkts 80/mm beträgt, ist in 36 gezeigt, und die PSF (Punktbildintensitätsfunktion) ist in 37 gezeigt. Wie man aus 36 ersehen kann, wird der Spitzenwert des Modulationsgrads verschoben und von der Fokussierungsposition 0,0 defokussiert.

Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 4 gezeigt ist. Die Linse nach dieser Ausführungsform ist in der Lage, zufriedenstellend chromatische Aberration zu verhindern, sogar, wenn der Fokussierungsabstand verlängert ist oder sogar, wenn die NA vergrößert ist.

Zweite Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 38 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) hergestellt sind, welches eine Abbesche Zahl vd auf der d-Linie von 81,6 hat, und optisches Glas (BACD5), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat.

Eine Grafik, welche Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 39 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 40 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 41 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel 0,5°) zeigt, ist in 42 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 43 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 5 gezeigt ist. Die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in einer Weise aufgebaut, dass das optische Glas, welches einen höheren Brechungsindex hat, verwendet wird, um die zweite Linse 4 herzustellen (die Linse benachbart zur Bildebene), im Vergleich zu der ersten Linse 3 (der Linse benachbart zum Objekt). Damit wird die chromatische Aberration zufriedenstellend verhindert, und die Krümmung der zweiten Linse (die Linse benachbart zur Bildebene) 4 wird so, dass diese flach ist, so dass die Bearbeitung der Linse leicht durchgeführt wird.

Dritte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 44 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) hergestellt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 hat, und optisches Glas, (BACD5), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 45 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 46 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 47 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 48 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 49 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 6 gezeigt ist. Die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform erfüllt die obigen Bedingungen wie 1,7 < ((F1/F) < 2,5. Daher ermöglicht die Ausbildung gemäß dieser Ausführungsform, dass die Leistungsverteilung optimal gemacht wird und die Herstellungstoleranz für die Linsen 3 und 4 vergrößert wird.

Vierte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 50 gezeigt und hat einen Aufbau, bei die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) hergestellt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 auf der d-Linie hat, und optisches Glas (BACD5), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 51 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 52 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 53 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 54 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 55 gezeigt. Die Bedingungen für die Ausbildung sind so, wie in 7 gezeigt ist.

Fünfte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 56 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen durch optisches Glas (694.532) gefertigt sind, das eine Abbesche-Zahl vd von 53,2 auf der d-Linie hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 57 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 58 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 59 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 60 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 61 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 8 gezeigt ist.

Sechste Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 62 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) gefertigt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 auf der d-Linie hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 63 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 64 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 65 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 66 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 67 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 9 gezeigt ist.

Siebte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 68 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) hergestellt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 auf der d-Linie hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 69 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 70 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 71 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 72 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 73 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 10 gezeigt ist.

Achte Ausführungsform

Eine Objektivlinse gemäß dieser Ausführungsform ist in 74 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) gefertigt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 auf der d-Linie hat und optisches Glas (BACDS), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 75 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 76 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 77 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 78 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 79 gezeigt. Die Bedingungen zur Ausbildung sind so, wie in Tabelle 11 gezeigt ist. Die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist eine Objektivlinse, welche die Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands (WD) und der NA, welche in 22 und 24 gezeigt ist, erfüllt, wobei die Objektivlinse gemäß dieser Ausführungsform dem Punkt 2, der in 22 gezeigt ist, entspricht.

Neunte Ausführungsform

Eine Objektivlinse gemäß dieser Ausführungsform ist in 80 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) gefertigt sind, welches eine Abbesche Zahl vd von 81,6 auf der d-Linie, und durch optisches Glas (BACD5), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 81 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 82 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 83 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) ist in 84 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 85 gezeigt. Die Bedingungen der Ausbildung sind so, wie in Tabelle 12 gezeigt ist. Die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist eine Objektivlinse, welche die Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands (WD) und der NA, welche in 22 und 24 gezeigt ist, erfüllt, wobei die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform dem Punkt 3 entspricht, der in 22 gezeigt ist.

Zehnte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 86 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1), welches eine Abbesche Zahl vd auf der d-Linie von 81,3 hat, und optisches Glas (BACDS), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat, gefertigt sind.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 87 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 88 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 89 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 90 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 91 gezeigt. Die Bedingungen zur Ausbildung sind so, wie in Tabelle 13 gezeigt ist. Die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist eine Objektivlinse, welche die Bereiche des Durchmessers des Strahls, des Arbeitsabstands (WD) und der NA, welche in 22 und 24 gezeigt sind, erfüllt, wobei die Objektivlinse nach dieser Ausführungsform dem Punkt 9, der in 24 gezeigt ist, entspricht.

Vergleichsbeispiel

Eine Objektivlinse gemäß einem Vergleichsbeispiel ist in 92 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1), welches eine Abbesche Zahl vd auf der d-Linie von 81,6 hat, und optisches Glas (BK7), welches eine Abbesche-Zahl vd von 64,1 hat, gefertigt sind.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 93 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 94 gezeigt und die sphärische Aberration davon ist in 95 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 96 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 97 gezeigt. Die Bedingungen zur Ausbildung sind so, wie in Tabelle 14 gezeigt ist.

Weiteres Vergleichsbeispiel

Eine Objektivlinse gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel ist in 98 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1) gefertigt sind, welches eine Abbesche Zahl vd auf der d-Linie von 81,6 hat, und optisches Glas (BK7), welches eine Abbesche Zahl vd von 64,1 hat.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 99 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 100 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 101 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 102 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 103 gezeigt. Die Bedingungen zur Ausbildung sind so, wie in Tabelle 15 gezeigt ist.

Elfte Ausführungsform

Eine Objektivlinse nach dieser Ausführungsform ist in 104 gezeigt und hat einen Aufbau, bei dem die Linsen 3 und 4 durch optisches Glas (FCD1), welches eine Abbesche Zahl vd von 81,3 auf der d-Linie hat, und optisches Glas (BACD5), welches eine Abbesche Zahl vd von 61,3 hat, gefertigt sind.

Eine Grafik, welche die Verzerrung der obigen Objektivlinse zeigt, ist in 105 gezeigt, der Astigmatismus davon ist in 106 gezeigt, und die sphärische Aberration davon ist in 107 gezeigt. Eine Grafik, welche die seitliche Aberration (Blickwinkel: 0,5°) zeigt, ist in 108 gezeigt, und eine Grafik, welche die seitliche Aberration (auf der Achse) zeigt, ist in 109 gezeigt. Die Bedingungen zur Ausbildung sind so, wie in Tabelle 16 gezeigt ist.

Wie oben beschrieben ist die vorliegende Erfindung so strukturiert, dass die Objektivlinse, welche eine numerische Apertur (NA) von 0,7 hat, durch eine Duplet-Linse realisiert wird, die eine asphärische Fläche hat, und die optische Abtastvorrichtung die obige Objektivlinse aufweist, so dass ein optischer Aufzeichnungsträger, der eine hohe Informationsaufzeichnungsdichte zeigt, in der Praxis verwendet wird.

Das heißt, die Objektivlinse, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird aus optischem Glas hergestellt, welches eine Abbesche Zahl von 40 oder mehr hat, so dass chromatische Aberration vermieden wird, sogar, wenn die NA vergrößert wird. Wenn ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet wird, kann die Toleranz zur Änderung der Wellenlänge des Halbleiterlasers vergrößert werden und somit die Herstellungsausbeute verbessert werden.

Da die Objektivlinse, welche bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so strukturiert ist, dass der Brechungsindex der Linsenkomponente, die eine schärfere Krümmung hat, gesteigert wird, kann die Krümmung so ausgebildet sein, dass diese flach ist und die Linse leicht gefertigt werden kann.

Da die Objektivlinse, welche bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so aufgebaut ist, dass der Durchmesser des Strahls, der NA und des Arbeitsabstands beschränkt sind, kann die Größe der optischen Abtastvorrichtung reduziert werden, der Fokussierungsabstand kann abgekürzt werden und die Linse, die eine hohe NA hat, kann leicht gefertigt werden. Da die Objektivlinse, welche bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, eine kleine Baugröße hat, kann die Größe des biaxialen Betätigungsorgans zum Bewegen der Objektivlinse reduziert werden.

Da die Objektivlinse, welche bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einen passenden Fokussierungsabstand hat, kann die Leistungsverteilung der beiden Linsenelemente optimal durchgeführt werden. Somit kann jedes Linsenelement leicht gefertigt werden, und die Leistung dieses Elements kann leicht verbessert werden, wodurch eine zufriedenstellende Herstellungsausbeute erreicht wird. Das heißt, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzen eine Objektivlinse, die in der Lage ist, zufriedenstellend die chromatische Aberration zu korrigieren, obwohl diese eine ausreichend große numerische Apertur (NA) hat, wobei deren Gewicht reduziert werden kann und die leicht gefertigt werden kann.

Die optische Abtastvorrichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, welche die oben erläuterte Objektivlinse hat und die ist für einen optischen Aufzeichnungsträger angepasst ist, der das transparente Substrat, dessen Dicke spezifiziert ist, ist in der Lage, chromatische Koma-Aberration zu korrigieren. Als Ergebnis kann der optische Aufzeichnungsträger leicht gefertigt werden.

Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem bestimmten Grad an Besonderheit beschrieben wurde, so sollte verstanden sein, dass die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form bezüglich Details geändert werden kann und in Bezug auf die Kombination und die Anordnung von Teilen, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung wie anschließend beansprucht zu verlassen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Lesen oder Schreiben eines Informationssignals von einem/auf einen optischen Aufzeichnungsträger, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Bereitstellen eines optischen Abtastkopfes mit einer Lichtquelle und einer Objektivlinse (4, 3), wobei die Objektivlinse eine numerische Apertur NA von 0,7 oder mehr hat, und aufweist:

eine erste Linsenkomponente (4), welche eine erste asphärische Fläche (s3) hat, welche einen endlichen Krümmungsradius hat; und

eine zweite Linsenkomponente (3), welche eine zweite asphärische Fläche (s1) hat, welche einen endlichen Krümmungsradius hat;

wobei die erste und die zweite Linsenkomponente (4, 3) aus optischem Glas hergestellt sind, welche eine Abbesche Zahl von 40 oder größer auf einer d-Linie haben;

wobei – unter Verwendung des optischen Abtastkopfes, um das Informationssignal von einem/auf einen optischen Aufzeichnungsträger (12) zu lesen oder zu schreiben, der eine transparente Fläche (5) einer Dicke T hat – das transparente Substrat auf einer Signalaufzeichnungsfläche angeordnet ist und diese lagert; und

Anordnung des optischen Abtastkopfes so – dass bei Verwendung – dessen Objektivlinse einen Laserstrahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, auf die Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsträgers (12) über das transparente Substrat (5) konvergiert, wenn der optische Abtastkopf an einem Arbeitsabstand (WD) vom optischen Aufzeichnungsträger (12) positioniert ist und der Durchmesser (BW) des Laserstrahls, der auf die Objektivlinse (4, 3) auftrifft, so eingestellt wird, dass die folgenden Beziehungen erfüllt werden:

1,0mm ≤ BW < 4,5mm;

0,05mm ≤ WD, und

wenn 0,7 ≤ NA < 0,8, dann WD ≤ 0,25676BW + 0,039189mm;

wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann WD ≤ 0,14054BW – 0,064865mm, und

wenn 0,9 ≤ NA, dann WD ≤ 0,096429BW – 0,244640mm.
Lese-/Schreibverfahren nach Anspruch 1, wobei:

wenn 0,7 ≤ NA < 0,8, dann, wenn der optische Abtastkopf an einem Arbeitsabstand (WD) von einem optischen Aufzeichnungsträger (12) positioniert ist, der ein Substrat (5) einer Dicke von T ≤ 0,32mm hat, die Objektivlinse eingerichtet ist, das Laserlicht auf die Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsträgers zu konvergieren,

wenn 0,8 ≤ NA < 0,9, dann, wenn der optische Abtastkopf an einem Arbeitsabstand (WD) von einem optischen Aufzeichnungsträger (12) positioniert ist, der ein Substrat (5) der Dicke T ≤ 0,20mm hat, die Objektivlinse angepasst ist, Laserlicht auf die Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsträgers zu konvergieren, und

wenn 0,9 ≤ NA, dann, wenn der optische Abtastkopf an einem Arbeitsabstand (WD) von einem optischen Aufzeichnungsträger (12) positioniert ist, der ein Substrat (5) einer Dicke T ≤ 0,11mm hat, die Objektivlinse angepasst ist, Laserlicht auf die Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsträgers zu konvergieren.






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