CN102576553A

CN102576553A - 物镜以及光拾取装置

Info

Publication number: CN102576553A
Application number: CN2010800426856A
Authority: CN
Inventors: 山本省吾
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-07-11
Also published as: WO2011040151A1; JP2012181913A; JPWO2011040151A1; JP5057298B2; US20120182855A1

Abstract

提供一种能够在高NA的透镜中抑制成型时的问题的物镜以及光拾取装置。物镜(OBJ)具有厚壁法兰部(FT)，所以参照图2，在第1模具(10)的第1法兰部转印面(11b)，能够将厚壁法兰部形成部(11c)形成为与浇口部(GT)连接，由此增大浇口部(GT)的截面面积从而使浇口密封时间最佳化，能够施加充分的压力，能够有效地抽出空气。

Description

物镜以及光拾取装置

技术领域

本发明涉及物镜，特别是涉及适合在光拾取装置中使用的NA为0.75以上的物镜以及光拾取装置。

背景技术

能够使用波长为400nm左右的蓝紫色半导体激光器来进行信息的记录和/或再现(以下，将“记录和/或再现”记载为“记录/再现”)的高密度光盘系统已经在市面上出售。作为一个例子，在按照NA为0.85、光源波长为405nm的规格进行信息记录/再现的光盘、所谓Blu-rayDisc(蓝光光盘，以下称为BD)中，对于与DVD(NA为0.6、光源波长为650nm、存储容量为4.7GB)相同大小的直径为12cm的光盘，能够针对每层记录23～27GB的信息。

另外，如果通过成型(molding)来形成光拾取装置中使用的物镜，则能够大量生产，能够实现低成本化。在专利文献1中公开了通过如下所谓的注塑成型来制造塑料透镜的技术：通过金属模具来形成与透镜对应的空腔，使溶融了的塑料树脂从被称作浇口(gate)的树脂流入口流入上述空腔内从而形成透镜。

专利文献1：日本特开2005-84080号公报

发明内容

此处，在以往的DVD用的光拾取装置中使用的物镜的情况下，由于NA为0.6左右，所以相对于法兰(Flange)厚度，轴上透镜厚度比较薄，能够通过专利文献1公开的注塑成型技术来制造。但是，在BD用的光拾取装置中使用的物镜的情况下，由于NA为0.75左右，所以相对于法兰厚度，轴上透镜厚度比较厚而接近半球形，射出到空腔内的树脂总量增大。如果树脂总量增大，则在从窄的浇口注入树脂时，在压力充分传递至空腔内的最大壁厚部之前浇口被密封，无法压出空腔内的空气，其结果形成气眼，具有无法得到期望的光学面这样的问题。与此相对，如果使法兰厚度整体地变厚，则浇口也变厚，所以虽然能够充分传递压力，但产生如下问题：导致重量增加而不利于物镜的循迹、聚焦控制。另外，如果与使法兰厚度整体地变厚相伴地使轴上透镜厚度变厚，则产生导致减少用于避免与光盘的干扰的工作距离这样的问题。

本发明是鉴于上述以往技术的问题而完成的，其目的在于提供一种在高NA的透镜中能够抑制成型时的问题的物镜以及光拾取装置。

发明1记载的物镜，是在通过将500nm以下的波长的光束聚光到光盘的信息记录面而进行信息的记录和/或再现的光拾取装置中使用的物镜，其特征在于，所述物镜的NA是0.75以上，所述物镜在光学面的周围具有法兰部，所述法兰部的一部分成为光轴方向的厚度比其以外的部位还大的厚壁法兰部，在从光轴方向观察所述物镜时，所述厚壁法兰部比最大有效直径还向光轴侧突出，而且满足以下的式，

0.9≤d/f≤1.2 (1)

其中，d(mm)表示所述物镜的轴上透镜厚度，f(mm)表示所述500nm以下的波长的光束中的所述物镜的焦距。

根据本发明，上述法兰部的一部分成为光轴方向的厚度比其以外的部位还大的厚壁法兰部，在从光轴方向观察上述物镜时，上述厚壁法兰部比最大有效直径还向光轴侧突出。另外，隔着与上述厚壁法兰部对应的截面面积比较大的厚壁法兰部形成部来设置浇口，从而能够使浇口变厚。通过从上述浇口向金属模具内注入物镜的原材料，即使是如BD用的光拾取装置中使用的轴上透镜厚度大的物镜，也能够为了顺利地排出空腔内的空气而施加充分的压力，能够高精度地形成光学面。另外，厚壁法兰部以外的法兰部的厚度与以往相同，所以能够将重量增加抑制为最小限度。另外，由于能够抑制厚壁法兰部以外的法兰部的厚度，所以无需使轴上透镜厚度变厚，其结果，能够将轴上透镜厚度抑制为较小的值，所以不会导致工作距离减少。

发明2的物镜，是在通过将500nm以下的波长的光束聚光到光盘的信息记录面而进行信息的记录和/或再现的光拾取装置中使用的物镜，其特征在于，所述物镜的NA是0.75以上，所述物镜在光学面的周围具有法兰部，所述法兰部在光轴方向的至少某一侧具有在圆周方向上延伸的环形部，所述环形部由于在从所述法兰部至所述光学面的范围中形成的厚壁法兰部而分断，而且满足以下的式，

0.9≤d/f≤1.2 (1)

根据本发明，上述法兰部在光轴方向的至少某一侧具有在圆周方向上延伸的环形部，上述环形部由于在从上述法兰部至上述光学面的范围中形成的厚壁法兰部而分断。另外，通过隔着与上述厚壁法兰部对应的截面面积比较大的厚壁法兰部形成部来设置浇口，能够使浇口变厚。通过从上述浇口向金属模具内注入物镜的原材料，即使是如BD用的光拾取装置中使用的轴上透镜厚度大的物镜，也能够为了顺利地排出空腔内的空气而施加充分的压力，能够高精度地形成光学面。另外，厚壁法兰部以外的法兰部的厚度与以往相同，所以能够将重量增加抑制为最小限度。另外，由于能够抑制厚壁法兰部以外的法兰部的厚度，所以无需使轴上透镜厚度变厚，其结果，能够将轴上透镜厚度抑制为较小的值，所以不会导致工作距离减少。

发明3记载的物镜的特征在于，在发明2记载的发明中，在所述光轴方向的至少某一侧具有在圆周方向上延伸的槽，所述槽也由于所述厚壁法兰部而分断。

发明4记载的物镜的特征在于，在发明2或3记载的发明中，所述槽部形成于与所述光学面中的曲率半径小的光学面靠近的一侧。

发明5记载的物镜的特征在于，在发明1～4中的任一发明记载的发明中，所述厚壁法兰部设置于浇口附近。

发明6记载的物镜的特征在于，在发明1～5中的任一发明记载的发明中，在将所述厚壁法兰部的壁厚设为Δ(mm)时，满足以下的式，

2.0≤d/Δ≤5.0 (2)。

发明7记载的物镜的特征在于，在发明1～6中的任一发明记载的发明中，在将所述法兰部的最小壁厚设为t(mm)时，满足以下的式，

5.0＜d/t≤8.0 (3)。

发明8记载的物镜的特征在于，在发明1～7中的任一发明记载的发明中，所述物镜由树脂原材料形成。

发明9的光拾取装置的特征在于，具有发明1～8中的任一发明记载的物镜。光拾取装置具有射出500nm以下的波长的光束的光源、具有物镜的聚光光学系统、以及光检测器。聚光光学系统除了物镜以外也可以具有准直仪等耦合透镜。

在本说明书中，物镜是指，在光拾取装置中配置于与光盘相向的位置处、并具有将从光源射出的光束聚光到光盘的信息记录面上的功能的光学系统。物镜优选为单片的透镜。另外，物镜既可以是玻璃透镜也可以是塑料透镜，或者，也可以是在玻璃透镜上用光固化性树脂、UV固化性树脂或者热固化性树脂等而设置了光程差赋予构造的混合透镜。也可以在塑料透镜中一体地形成光程差赋予构造。另外，物镜的折射面优选为非球面。另外，物镜的设置光程差赋予构造的基面(base surface)优选为非球面。光拾取装置优选使用至少500nm以下(优选为350nm以上、450nm以下)的波长的光源(半导体激光器等)。另外，物镜的像侧的数值孔径是0.75以上(优选为0.75以上、0.9以下)。物镜具有光学面和法兰部。法兰部是指，在光学面的周围具有在大致光轴正交方向上延伸的环形部、并为了保持物镜而使用的部位。该法兰部的环形部由于厚壁法兰部而在圆周方向上分断。在本说明书中，法兰部以及厚壁法兰部的壁厚是指光轴方向的厚度。

另外，在使物镜成为塑料透镜的情况下，优选使用环烯烃类的树脂材料等脂环式烃类聚合物材料。另外，关于该树脂材料，更优选使用针对波长405nm的温度25℃下的折射率是1.50至1.60的范围内、且与-5℃至70℃的温度范围内的温度变化相伴的针对波长405nm的折射率变化率dN/dT(℃^-1)为-20×10^-5至-5×10^-5(更优选为-10×10^-5至-8×10^-5)的范围内的树脂材料。

另外，物镜优选满足以下的条件式(1)。

0.9≤d/f≤1.2 (1)

其中，d(mm)表示物镜的轴上透镜厚度，f(mm)表示500nm以下的波长的光束中的物镜的焦距。

更优选满足以下的式。

0.9≤d/f＜1.1 (1’)

在对应于BD那样的短波长、高NA的光盘的情况下，产生在物镜中容易发生像散、还容易发生偏心慧形像差这样的问题，但通过满足条件式(1)以及(1’)，能够抑制像散、偏心慧形像差的发生，并且确保较长的工作距离。

在将物镜的厚壁法兰部的壁厚设为Δ(mm)时，优选满足以下的式。

2.0≤d/Δ≤5.0 (2)

在将物镜的法兰部的最小壁厚设为t(mm)时，优选满足以下的式。

5.0＜d/t≤8.0 (3)

根据本发明，能够提供可在高NA的透镜中抑制成型时的问题的物镜。

附图说明

图1是示出使用成型金属模具来使本实施方式的物镜成型的工序的图。

图2是使本实施方式的物镜成型的成型金属模具的放大图。

图3是使比较例的物镜成型的成型金属模具的放大图。

图4的(a)是从光轴方向观察本实施方式的物镜OBJ的图，(b)是在光轴正交方向上观察的图。

图5的(a)是从光轴方向观察比较例的物镜OBJ的图，(b)是在光轴正交方向上观察的图。

图6的(a)是从光轴方向观察另一实施方式的物镜OBJ的图，(b)是以VIB-VIB线切断(a)的物镜并在箭头方向上观察的图。

附图标记说明

OBJ：物镜；FL：法兰部；FL1：环形部；FT：厚壁法兰部；S1：第1光学面；S2：第1光学面；GV：槽。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1是示出使用成型金属模具来使BD用光拾取装置中使用的NA为0.85的透镜成型的工序的图。图2是本实施方式的成型金属模具的放大图。成型金属模具包括第1模具10和第2模具20，两者在合模的状态下形成多个空腔。另外，图1中的空腔形状是概要性的形状。光拾取装置是一般的光拾取装置即可，所以此处省略。

如图2所示，第1模具10具有：用于转印形成物镜的第1光学面(在安装于光拾取装置的状态下成为光源侧)的第1光学转印面11a、和用于转印形成接着其周围的法兰部的光源侧面(环形部)的第1法兰部转印面11b。而且，在第1模具10中，以与第1法兰部转印面11b连接的方式形成有浇口部(入口流路)GT，另外，第1法兰部转印面11b被设置成如仅圆周方向的一部分凹陷那样使厚壁法兰部形成部11c与浇口部GT连接。

另一方面，第2模具20具有：用于转印形成物镜的第2光学面(在安装于光拾取装置的状态下成为光盘侧)的第2光学转印面21a、和用于转印形成接着其周围的法兰部的光盘侧侧面的第2法兰部转印面21b。

图3是作为比较例的成型金属模具的与图2同样的截面图。在作为比较例的成型金属模具中，第2模具20的形状相同，但不同点在于，在第1模具10’中，第1法兰部转印面11b不包括厚壁法兰部形成部11c而整个圆周成为一样的厚度。即，法兰部的环形部不会由于厚壁法兰部而分断(split)。

接下来，说明本实施方式的物镜的成型方法。首先，如图1的(a)所示，与第2模具20相向地设置第1模具10。而且，通过未图示的加热器对第1模具10和第2模具20进行加热，从而将光学转印面11a、21a加热至规定温度。

之后，如图1的(b)所示，使第1模具10相对地接近并紧贴第2模具20，并通过规定的压力进行了合模之后，从未图示的喷嘴经由流道(runner)LN以及浇口部GT，供给在被加压到任意的压力的状态下加热至比模具温度更高的温度的树脂(参照图1的(c))。

接下来，直至溶融了的树脂以转印面11a、11b、21a、21b以及厚壁法兰部形成部11c的形状被转印了的状态进行固化为止，等待规定的时间而使树脂冷却。

之后，如果使第1模具10和第2模具20相对地移动而进行开模，则包含物镜OBJ的成型品以粘贴于第1模具10的状态露出。通过从上述成型品分离物镜OBJ，形成单体的物镜OBJ。

图4是示出通过图2所示的成型金属模具来成型的物镜OBJ的图，图5是示出通过图3所示的成型金属模具来成型的物镜OBJ’的图。首先，在图5所示的比较例的物镜OBJ’中，法兰部FL的光轴方向厚度t在整个圆周是均匀的。即，是法兰部FL的环形部不会由于厚壁法兰部而分断的形状。然而，为了减轻重量、延长工作距离，优选使物镜OBJ’的焦距f相对轴上透镜厚度d之比(d/f)成为1.2以下，但这样一来，壁厚t变得过薄，树脂的填充性变差，无法形成高精度的光学面。

相对于此，在图4所示的本实施方式的物镜OBJ中，将法兰部FL的一部分设为厚壁法兰部FT。即，法兰部FL的环形部FL1(第1光学面S1侧的面)由于厚壁法兰部FT而分断。更具体而言，物镜OBJ具有：通过第1光学转印面11a转印成型的第1光学面S1；曲率半径比第1光学面S1大且通过第2光学转印面21a转印成型的第2光学面S2；通过第1法兰部转印面11b以及第2法兰部转印面21b转印成型的法兰部FL；以及以使一部分向法兰部FL中的第1光学面S1侧隆起的方式通过厚壁法兰部形成部11c转印形成的厚壁法兰部FT。厚壁法兰部FT具有在光轴正交方向上延伸的光源侧面FT1、与光源侧面FT1正交的平行的面FT2、FT3、以及在光源侧面FT1的缘侧形成的倒角部FT4。光源侧面FT1在有效直径内与第1光学面S1相接。通过在有效直径内相接，能够使厚壁法兰部FT进一步变厚，所以能够进一步降低树脂注入时的压力损失。

此处，在将物镜OBJ的轴上透镜厚度设为d(mm)、将500nm以下的波长的光束中的上述物镜OBJ的焦距设为f(mm)、将物镜OBJ的厚壁法兰部FT的壁厚设为Δ(mm)、将物镜OBJ的法兰部FL(厚壁法兰部FT以外)的壁厚设为t(mm)时，满足以下的式子。

0.9≤d/f≤1.2 (1)

2.0≤d/Δ≤5.0 (2)

5.0＜d/t≤8.0 (3)

根据本实施方式，物镜OBJ在法兰部FL中具有厚壁法兰部FT，所以参照图2，在第1模具10的第1法兰部转印面11b，能够将厚壁法兰部形成部11c形成为与浇口部GT连接，由此增大浇口部GT的截面面积从而使浇口密封时间最佳化，能够施加充分的压力，能够有效地抽出空气。另外，如果在第1模具10与第2模具20之间设置称为排气口的空气抽出用的槽，则在注塑成型时从排气口抽出残存于空腔内的空气，所以抑制在空腔内形成气眼，能够使树脂高精度地紧贴到转印面。如果经由排气口利用抽取泵从外部抽取空气，则空气抽出性进一步提高。

此处，在金属模具的加工方面，如图4所示，在光轴方向上观察物镜OBJ时，厚壁法兰部FT成为比第1光学面S1的最大有效直径D还向光轴侧突出而与第1光学面S1成为一体化的形状，所以会遮挡聚光到光盘的光束的一部分，但通过满足上述条件式(2)，由厚壁法兰部FT遮挡的范围相比于光学面的全部有效面积更小，特别是遮光量不会成为问题。

在本实施方式中，厚壁法兰部FT是1个，但也可以设置多个。在上述情况下，如图4中虚线所示那样，如果隔着光轴而配置于对称的位置则能够取得平衡，重心位置在光轴上，在物镜OBJ的循迹、聚焦控制的驱动时特别有效。

图6是示出另一实施方式的物镜OBJ的图。在本实施方式中，法兰部FL在环形部FL1上在第1光学面S1侧具有在圆周方向上延伸的槽GV，法兰部FL的环形部FL1以及槽GV由于在从法兰部FL至第1光学面S1的范围中形成的厚壁法兰部FT而分断。因此，在本实施方式的情况下，在槽GV的底部，测定法兰部FL的最小壁厚t。另外，槽GV也可以形成于第2光学面S2侧。关于除此以外的结构(包括式(1)～(3)的关系)，与上述实施方式相同，所以省略说明。

以上，参照实施方式说明了本发明，但本发明不应该限定于上述实施方式来解释，而当然能够适当地进行变更、改进。

Claims

1.一种物镜，是在通过将500nm以下的波长的光束聚光到光盘的信息记录面而进行信息的记录和/或再现的光拾取装置中使用的物镜，其特征在于，

所述物镜的NA是0.75以上，

所述物镜在光学面的周围具有法兰部，所述法兰部的一部分成为光轴方向的厚度比其以外的部位还大的厚壁法兰部，在从光轴方向观察所述物镜时，所述厚壁法兰部比最大有效直径还向光轴侧突出，而且满足以下的式，

0.9≤d/f≤1.2 (1)

2.一种物镜，是在通过将500nm以下的波长的光束聚光到光盘的信息记录面而进行信息的记录和/或再现的光拾取装置中使用的物镜，其特征在于，

所述物镜的NA是0.75以上，

所述物镜在光学面的周围具有法兰部，所述法兰部在光轴方向的至少某一侧具有在圆周方向上延伸的环形部，所述环形部由于在从所述法兰部至所述光学面的范围中形成的厚壁法兰部而分断，而且满足以下的式，

0.9≤d/f≤1.2 (1)

3.根据权利要求2所述的物镜，其特征在于，

所述法兰部在光轴方向的至少某一侧具有在圆周方向上延伸的槽，所述槽也由于所述厚壁法兰部而分断。

4.根据权利要求2或者3所述的物镜，其特征在于，

所述环形部形成于与所述光学面中的曲率半径小的光学面靠近的一侧。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的物镜，其特征在于，

所述厚壁法兰部设置于浇口附近。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的物镜，其特征在于，

在将所述厚壁法兰部的壁厚设为Δ(mm)时，满足以下的式，

2.0≤d/Δ≤5.0 (2)。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的物镜，其特征在于，

在将所述法兰部的最小壁厚设为t(mm)时，满足以下的式，

5.0＜d/t≤8.0 (3)。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的物镜，其特征在于，

所述物镜由树脂原材料形成。

9.一种光拾取装置，其特征在于，

具有权利要求1～8中的任意一项所述的物镜。