JP2000322756A - 光学ピックアップ用対物レンズの調整方法及び光学ピックアップ用対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ間の偏芯、傾きを調整する光学ピック
アップ用対物レンズの調整方法及び光学ピックアップ用
対物レンズを提供する。 【解決手段】 第１のレンズ１０は第１のホルダ１２に
固定されている。第２のレンズ１１は第２のレンズホル
ダ１３に固定されている。第１のレンズホルダ１２と第
２のレンズホルダ１３はそれぞれ光軸に略垂直な平面を
有しており、その平面１２ｂ，１３ａにおいて接触して
いる。第１のレンズホルダ１２に対して第２のレンズホ
ルダ１３を相対的に上記平面１２ｂ，１３ａ内でそれに
垂直な軸を中心に回転させることで、第１のレンズ１０
と第２のレンズ１１との間の傾きを調整し、且つ、第１
のレンズホルダ１２に対して第２のレンズホルダ１３を
相対的に平行移動させることで、第１のレンズ１０と第
２のレンズ１１との間の偏芯を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１のレンズと第
２のレンズとからなる２群レンズを有する光学ピックア
ップの調整方法に関し、特に、第１のレンズに対する第
２のレンズの位置を調整する光学ピックアップ用対物レ
ンズの調整方法及び光学ピックアップ用対物レンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報信号の記録媒体として、いわ
ゆる光ディスク、光磁気ディスク、或いは光カードの如
き種々の光学記録媒体が提案されている。そして、この
光学記録媒体上に光源よりの光を照射して、この光学記
録媒体に対する情報信号の書き込みや読み出しを行う光
学ピックアップが提案されている。上記光学ピックアッ
プにおいて、対物レンズは開口数（ＮＡ）を大きくする
ことによって、この光学記録媒体上に集光された光のビ
ーム径を小さくすることができ、光学記録媒体の信号記
録密度を向上させることができる。しかしながら、いわ
ゆる単玉レンズでは、高開口数を得ようとした場合、屈
折パワーが必要になる。屈折パワーを大きくすると、対
物レンズの曲率が小さくなり、屈折面同士の位置決め精
度が厳しくなる。そのため、単玉レンズでは、開口数を
０．６程度にするのが限界であった。

【０００３】この単玉レンズに対して、２群レンズは、
開口数を大きくすることが可能である。２群レンズは、
図７に示すように、半導体レーザよりのレーザ光が入射
される第１の面６３と第２のレンズ６２に対向する第２
の面６４とからなる第１のレンズ６１と、第１のレンズ
６１を透過してきた半導体レーザよりのレーザ光が入射
される第３の面６５と光学記録媒体に対向する面となる
第４の面６６とからなる第２のレンズ６２とから構成さ
れている。

【０００４】このように構成された２群レンズ６０によ
れば、屈折パワーを分散させることができ、開口数を大
きくすることができる。さらに、第１のレンズ６１及び
第２のレンズ６２は製造が容易である。

【０００５】このような２群レンズ６０では、第１のレ
ンズ６１と第２のレンズ６２との間隔を一定とし、第１
レンズ６１に対する第２のレンズ６２の姿勢を精密に位
置決めすることが重要である。

【０００６】従来において、第１のレンズ６１及び第２
のレンズ６２は、例えば金型を用いて成形されていた。
そして、第１のレンズ６１と第２のレンズ６２との間の
距離、及び第１のレンズ６１に対する第２のレンズ６２
の姿勢については、高精度な位置決めが試みられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２群レンズにおいては、レンズとホルダとの間に生じる
加工公差によるクリアランス、レンズホルダの加工精
度、レンズ固定時の固定誤差により、例えレンズ単体と
して高精度の外形を有していた場合でも、２枚のレンズ
間での偏芯・傾きが生じてしまい２群レンズとしてのレ
ンズ性能を悪化させるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するものであっ
て、レンズ間の偏芯、傾きを調整する光学ピックアップ
用対物レンズの調整方法及び光学ピックアップ用対物レ
ンズを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光学ピックアッ
プ用対物レンズの調整方法は、第１のレンズと、光学記
録媒体に対向する対向面を有する第２のレンズとから構
成される２群レンズを有する光学ピックアップ用対物レ
ンズの調整方法において、第１のレンズを第１のレンズ
ホルダに固定し、第２のレンズを第２のレンズホルダに
固定し、第１のレンズホルダと第２のレンズホルダと、
を光軸に略垂直な接触面において接触させ、前記接触面
に垂直な軸を中心として前記接触面に垂直な平面内にお
いて回転させて第１のレンズと第２のレンズ間の相対的
な傾きを調整するとともに、第１のレンズホルダに対し
て第２のレンズホルダを前記接触面内にて相対的に平行
移動させることにより第１のレンズと第２のレンズの偏
芯を調整するものである。

【００１０】また、上記偏芯の調整を行う際に、前記２
群レンズのコマ収差が最小になるように調整するもので
ある。

【００１１】さらに、第１のレンズホルダに第１のレン
ズを固定した第１レンズユニットと、第２のレンズホル
ダに第２のレンズを固定した第２レンズユニットについ
て、それぞれ前記接触面と保持するレンズの間の傾きを
測定し、該傾きが略等しい第１のレンズユニットと第２
のレンズユニットの組み合わせを選別して使用するもの
である。

【００１２】本発明の光学ピックアップ用対物レンズ
は、第１のレンズと、光学記録媒体に対向する対向面を
有する第２のレンズとから構成される２群レンズを有す
る光学ピックアップ用対物レンズにおいて、第１のレン
ズを保持する第１のレンズホルダと、第２のレンズを保
持する第２のレンズホルダと、を有し、第１のレンズホ
ルダと第２のレンズホルダは、それぞれ光軸に対して略
垂直な平面を有し、該平面において第１のレンズホルダ
と第２のレンズホルダが接触しているものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る対物レンズの調整方法について、図１を参照して説明
する。

【００１４】図１において、１０は２群レンズにおける
第１のレンズ、１１は２群レンズにおける第２のレン
ズ、１２は第１のレンズを保持する第１のホルダ、１３
は第２のレンズを保持する第２のホルダである。図１の
２群レンズの構成により、対物レンズとして機能する。

【００１５】図２を用いて、第１のレンズを保持する第
１のホルダ１２の構成について説明する。第１のホルダ
１２は図における面１２ａにて、第１のレンズ１０を保
持し、面１２ｂ（接触面）を介して第２のホルダ１３に
接触する構成になっている。

【００１６】面１２ａと面１２ｂは面精度良く仕上げら
れている（例えばＲｍａｘ≦５μｍ）。また面１２ａと
面１２ｂはある程度の平行度にて作られている（例えば
平行度３分程度）。

【００１７】また、第１のホルダ１２はピックアップの
対物レンズとして使用する場合において、レーザー光が
第１のレンズ１０に入射する際の入射ビーム径を規定す
るアパーチャーを兼ねる形状となっている。

【００１８】図３を用いて、第２のレンズ１１を保持す
る第２のホルダ１３の構成について説明する。第２のホ
ルダ１３は図における面１３ｂにて、第２のレンズ１１
を保持する構造になっている。面１３ａ（接触面）を介
して第１のホルダ１２に接触する構成になっている。

【００１９】そして、面１３ａと面１３ｂは面精度良く
仕上げられている（例えばＲｍａｘ≦５μｍ）。また、
面１３ａと面１３ｂはある程度の平行度にて作られてい
る（例えば平行度３分程度）。

【００２０】ピックアップの対物レンズとして使用する
場合、図示しないレーザー光源から出射されたレーザー
光はアパーチャを兼用する第１のホルダ１２を通過する
ことにより、入射するレーザー光の径を必要な大きさに
する。第１のホルダ１２のアパーチャ部を通過したレー
ザー光は第１のレンズ１０、第２のレンズ１１の順に通
過し、２つのレンズの合成焦点にて焦点を結ぶ。

【００２１】２群レンズにおいて２枚のレンズの相対位
置を精密に位置決めできない場合には、第２のレンズ１
１は第１のレンズ１０に対して設計と異なったレンズ間
距離になったり、傾き或いは偏芯が生じてしまうことに
なる。に第１のレンズ１０に対して第２のレンズ１１の
距離が変化、又は傾き或いは偏芯が生じた場合、２群レ
ンズはレンズ単体として要求される許容範囲、例えば
０．０４λｒｍｓを越えた収差を発生してしまうことに
なる。レンズおよびホルダの外形精度のみで、上記レン
ズ間距離・偏芯・傾きをレンズの収差が許容範囲になる
ように２群レンズを構成することは困難であり、レンズ
の相対位置の位置決めの際には調整が必要となる。

【００２２】ここで、本発明の特徴部分である、２群レ
ンズを構成する際の調整方式について説明する。

【００２３】（ステップ１）まず、第１のレンズ１０を
第１のホルダ１２に対して接着固定する。第１のレンズ
１０のコバ面１０ａの反射を利用して傾きを測定する。
傾きの測定法としては、例えばレーザー光を遠距離より
レンズのコバ面に照射し、反射されて返ってきたレーザ
ー光の位置を観測することにより、レンズのコバ面がど
の方向にどれだけの角度傾いているのかを測定すること
ができる。

【００２４】上述のように、２つのホルダについては、
レンズとホルダの接触面と、ホルダ同士の接触面につい
ては、平行度良く加工されているが、１〜２分程度の誤
差は加工誤差として発生してしまう。また、ホルダにレ
ンズを固定する際の接着剤の硬化収縮等による固定誤差
により、ホルダに対してレンズが傾いて固定されてしま
う場合もある。

【００２５】（ステップ２）次に、第２のレンズ１１を
第２のホルダ１３に接着固定し、第２のホルダ１３を第
１のホルダ１２の上にマウントする。ここで、第２のレ
ンズ１１のコバ面１１ａの反射を利用して、上記第１の
レンズ１０の傾きを測定する場合と同様に第２のレンズ
１１の傾きを測定し、第１のレンズ１０のコバ面１０ａ
との相対的な傾きがもっとも小さくなるように、光軸を
中心として、第２のレンズ１１を第２のホルダ１３ごと
回転移動する。

【００２６】この傾き調整について、図４、図５を用い
て説明する。図４、図５において、面Ａは第１のホルダ
１０と第２のホルダ１１の接触する面である。軸Ｂは面
Ａに対して垂直な軸であるとする。θ１は第１のレンズ
１０の光軸と軸Ｂとの間の角度である。θ２は第２のレ
ンズ１１の光軸と軸Ｂとの間の角度である。図４におい
て、θ１とθ２は軸Ｂに対して逆方向の傾きであるた
め、第１のレンズ１０と第２のレンズ１１の相対的な傾
きはθ１＋θ２となる。

【００２７】ここで、上述のように、第２のホルダを軸
Ｂを中心に回転させて（この場合１８０度の回転）傾き
を調整すると、図５に示すようにθ１とθ２は軸Ｂに対
して同じ方向の傾きとなり、第１のレンズ１０と第２の
レンズ１１の相対的な傾きは｜θ１−θ２｜となる。す
なわち、２つのホルダの接触面Ａに対して垂直な軸Ｂに
対して、第１のレンズ１０の光軸がθ１、第２のレンズ
１１の光軸がθ２傾いているとき、第１のレンズθ１と
第２のレンズθ２の相対的な傾きは、軸Ｂに対するθ
１、θ２の方向が逆向きの場合に最も大きくなり、θ１
＋θ２となる。また、軸Ｂに対するθ１、θ２の方向が
同じ場合に最も小さくなり、｜θ１−θ２｜となる。例
えばθ１として５分、θ２として３分の傾きがある場合
には、回転調整を行うことにより第１のレンズθ１と第
２のレンズθ２の相対的な傾きは２分に抑えることがで
きる。

【００２８】したがって、上記第１のホルダ１２と上記
第２のホルダ１３において、第１のホルダに第１のレン
ズを接着固定したものと、第２のホルダに第２のレンズ
を接着固定したものに対して、ホルダ同士の接触面とレ
ンズのコバ面との間の傾きを測定しておき、上記傾きが
略等しくなるペアを選別して使用すれば、回転調整を行
うことにより２枚のレンズ間の傾きを０に近づけること
ができる。

【００２９】（ステップ３）次に、２群レンズでの２枚
のレンズ間の偏芯を調整する。この場合、ビームスポッ
ト形状を観察しながら調整を行う。

【００３０】まず、第１のホルダ１２のアパーチャ側よ
りレーザー光を入射させ、２群レンズを通過し収束した
ビームスポットの形状を観測する。図６を参照して、上
記ビームスポットの観測系について説明する。図６にお
いて、４０はコリメートされたレーザー光を出射するレ
ーザー光源、４１は２群レンズを保持する調整のための
ベース板、４２は記録媒体の透明保護層に対応する厚み
を有するカバーガラス、４３は集光されたビームスポッ
トを拡大するためのビームスポット観測系用対物レン
ズ、４４はＣＣＤの撮像面上に像を結像させるための結
像レンズ、４５は拡大されたビーム形状を撮像するＣＣ
Ｄである。偏芯の調整は、レーザー光源４０より出射さ
れたレーザー光を２群レンズにより集光し、カバーガラ
ス４２を通して結像させる。結像後発散していくレーザ
ー光を再びビームスポット観測系用対物レンズ４３にて
結像させ、結像レンズ４４を通すことによりＣＣＤ４５
の撮像面に結像させる。ビームスポット観測系用対物レ
ンズ４３と結像レンズ４４の倍率はそれぞれ×１００、
×２０程度でＮ．Ａ．が０．８５以上であるものを選ぶ
ことにより、ＣＣＤ４５の撮像面上にてビームスポット
を目視に適切な大きさに拡大して観測することができ
る。

【００３１】上記の観察系によりビームスポットの形状
を見ながら、コマ収差が小さくなるよう、レンズホルダ
１２をレンズホルダ１１に対して摺動させながら平行移
動させ２群レンズ間の偏芯を調整する。この平行移動を
行う際にマイクロメータ等の微少送り機構を利用するこ
とにより高精度な位置決めが可能となる。

【００３２】（ステップ４）レンズ間の偏芯調整が終了
した時点で、第１のホルダ１２に対して第２のホルダ１
３を接着固定する。

【００３３】以上の手順を行うことにより、２群レンズ
について２枚のレンズ間の傾き、偏芯について精度良く
組み立てることが可能となる。

【００３４】なお、本実施の形態ではビームスポットの
形状を見ながらレンズ間の偏芯の調整を行う構成として
いるが、干渉計を使用して波面収差を測定しながら、レ
ンズ間の偏芯調整を行う構成としても良い。

【００３５】また、本実施の形態のレンズ鏡筒はレンズ
間隔を調整するための機構を有していないため、あらか
じめ２枚のレンズペアに対して、最も球面収差が小さく
なる最適レンズ間隔と、各ホルダの形状を測定してお
き、ホルダのレンズの当たり面の間隔が上記最適レンズ
間隔とほぼ等しくなっているホルダとレンズの組み合わ
せを選定し、組み立て・調整を行うことによりレンズ間
隔・レンズ間の傾き・レンズ間の偏芯の誤差の少ない２
群対物レンズを作成することが可能になる。また、最適
レンズ間隔を測定する代わりに、それぞれのレンズの焦
点距離を測定しておくことにより最適なホルダとレンズ
の組み合わせを選択することも可能である。

【００３６】また、あらかじめ２枚のレンズペアに対し
て、最も球面収差が小さくなる最適レンズ間隔と、各ホ
ルダの形状を測定しておき、ホルダにレンズを接着固定
する際にレンズ間隔を調整しておくことにより、レンズ
間隔・レンズ間の傾き・レンズ間の偏芯の誤差の少ない
２群対物レンズを作成することが可能になる。

【００３７】また、本実施の形態の構成では２つのホル
ダにそれぞれレンズを固定する構成としているが、第１
のホルダまたは第２のホルダに２群レンズの光軸方向へ
の間隔調整機構（例えば特開平１０−２５５２９０公報
のような構成）を具備させることにより、レンズおよび
ホルダ加工公差・接着固定時に生じる誤差等により発生
するレンズ間隔のずれを吸収することができる。例え
ば、第２のホルダ１３に間隔調整機構を具備させる構成
について図８を参照して説明する。

【００３８】この間隔調整機構は、第２のレンズ１１を
保持する略筒状のボビン７０と、ボビン７０との間に空
隙部７１を設けて配設されるヨーク７２と、ボビン７０
の外周部に対して巻装されたコイル７３と、ヨーク７２
に取り付けられ、かつコイル７３に離間されて配設され
ているマグネット７４と、ボビン７０とヨーク７２とを
機械的に連結しているバネ７５とから構成される。そし
て、コイル７３とマグネット７４との間で発生するロー
レンツ力によって、光軸方向に自由度を有して弾性的に
支持されている第２のレンズ１１を変位駆動可能として
いる。すなわち、２枚のレンズ間の間隔を調整すること
ができる。

【００３９】また、レンズホルダの形状は本実施の形態
に挙げた形状に限られるものではなく、２枚のレンズ間
の偏芯・傾き調整を、１つの面上での平行移動・回転移
動にて行う形状であれば良い。

【００４０】

【発明の効果】本発明の光学ピックアップ用対物レンズ
の調整方法によれば、２枚のレンズの傾き、偏芯調整を
簡単に且つ精密に行うことができる。

【００４１】また、レンズ間の偏芯の調整を行う際に２
群レンズのコマ収差が最小になるように調整することに
より、波面収差の良好な２群対物レンズを得ることがで
きる。

【００４２】さらに、各レンズホルダに対してホルダ同
士の接触面とレンズの間の傾きを、それぞれ測定し、上
記傾きが略等しい組み合わせのレンズユニット（レンズ
ホルダ＋レンズ）を選別して使用することで、２枚のレ
ンズ間の傾きを０に近づけることができる。

【００４３】本発明の光学ピックアップ用対物レンズに
よれば、レンズ間の相対位置調整についてホルダ同士の
接触する平面内での３軸調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の光学ピックアップ用対
物レンズの構成を表す模式図である。

【図２】図１における第１のホルダの構成を表す拡大模
式図である。

【図３】図１における第２のホルダの構成を表す拡大模
式図である。

【図４】２枚のレンズ間に傾きがある場合を説明する図
である。

【図５】本発明の回転調整によりレンズ間の傾きを補正
する様子を説明する図である。

【図６】偏芯調整を行うビームスポット観測系を表す模
式図である。

【図７】従来の２群レンズを説明する模式図である。

【図８】２群レンズの間隔調整機構を説明する模式図で
ある。

【符号の説明】

１０ 第１のレンズ １１ 第２のレンズ １２ 第１のレンズホルダ（第１のホルダ） １３ 第２のレンズホルダ（第２のホルダ） １２ｂ，１３ａ 接触面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のレンズと、光学記録媒体に対向す
   る対向面を有する第２のレンズとから構成される２群レ
   ンズを有する光学ピックアップ用対物レンズの調整方法
   において、 第１のレンズを第１のレンズホルダに固定し、 第２のレンズを第２のレンズホルダに固定し、 第１のレンズホルダと第２のレンズホルダと、を光軸に
   略垂直な接触面において接触させ、前記接触面に垂直な
   軸を中心として前記接触面に垂直な平面内において回転
   させて第１のレンズと第２のレンズ間の相対的な傾きを
   調整するとともに、第１のレンズホルダに対して第２の
   レンズホルダを前記接触面内にて相対的に平行移動させ
   ることにより第１のレンズと第２のレンズの偏芯を調整
   することを特徴とする光学ピックアップ用対物レンズの
   調整方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学ピックアップ用対
   物レンズの調整方法において、 偏芯の調整を行う際に、前記２群レンズのコマ収差が最
   小になるように調整することを特徴とする光学ピックア
   ップ用対物レンズの調整方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光学ピ
   ックアップ用対物レンズの調整方法において、 第１のレンズホルダに第１のレンズを固定した第１レン
   ズユニットと、第２のレンズホルダに第２のレンズを固
   定した第２レンズユニットについて、それぞれ前記接触
   面と保持するレンズの間の傾きを測定し、 該傾きが略等しい第１のレンズユニットと第２のレンズ
   ユニットの組み合わせを選別して使用することを特徴と
   する光学ピックアップ用対物レンズの調整方法。
4. 【請求項４】 第１のレンズと、光学記録媒体に対向す
   る対向面を有する第２のレンズとから構成される２群レ
   ンズを有する光学ピックアップ用対物レンズにおいて、 第１のレンズを保持する第１のレンズホルダと、第２の
   レンズを保持する第２のレンズホルダと、を有し、 第１のレンズホルダと第２のレンズホルダは、それぞれ
   光軸に対して略垂直な平面を有し、 該平面において第１のレンズホルダと第２のレンズホル
   ダが接触していることを特徴とする光学ピックアップ用
   対物レンズ。