JP2002372658A - 対物レンズ及び対物レンズの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸あわせが容易であり、しかもレンズを独
立に動かす構成にしやすい２群対物レンズを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 ２群のレンズ１０１、１０２を最小値Ｄ
１から最大値Ｄ２までの間隔で移動させながら使用する
対物レンズにおいて、それぞれのレンズ１０１、１０２
の周辺にレンズ１０１、１０２を保持する保持部１０３
が一体に形成されており、保持部１０３の高さは、２群
のレンズ１０１、１０２の保持部１０３同士を接触させ
た状態で２群レンズ１０１、１０２の光軸が平行にな
り、さらに対向するレンズ面の間隔が、Ｄ１以下になる
ように設定されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズを
利用したＣＣＤ、液晶パネル、光ディスクヘッド等の光
学部品として利用される対物レンズ、さらにはその対物
レンズの取り付け方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップ用の対物レンズを高ＮＡ
化するために、２群のレンズを使った方法が検討されて
いる。例えば、特開平９−２５１６４５号公報では、２
群のレンズを組み合わせて高ＮＡ化した対物レンズにお
いて、記録面での球面収差を抑えるため、２群レンズの
間隔をアクチュエータで動かすことができる構成にして
いる。

【０００３】また、特開２０００−３２２７５８号公報
でも、２群のレンズの間隔を動かせるようにアクチュエ
ータを取り付け、多層の光ディスクに対して記録を行う
際に、各層における収差の発生を抑制している。さら
に、特開２０００−１３１５０８号公報では、マイクロ
レンズの技術を使った２群レンズを示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクに用いる光
ピックアップを高ＮＡ化するために、２群のレンズを用
いた構成の対物レンズが検討されている。従来技術に記
載した特開平９−２５１６４５号公報、特開２０００−
３２２７５８号公報で取り上げられている２群レンズで
は、従来の光ディスクに使用されているのと同等のサイ
ズのレンズを用いて、焦点に近い位置にもうひとつのレ
ンズを追加した構成になっている。また、特開２０００
−１３１５０８号公報ではマイクロレンズを一体化し
て、高ＮＡ対物レンズとしている。

【０００５】対物レンズを高ＮＡ化した場合、記録面の
傾きや、保護層の厚さ変化に対して、球面収差が影響を
受けやすくなる。そのため、特開平９−２５１６４５号
公報、特開２０００−３２２７５８号公報では２つのレ
ンズを独立に動かせるような構成にし、球面収差を補正
できるようにしている。しかしながら、このような構成
では、２つのアクチュエーターに取り付けられるレンズ
の光軸を正確にあわせる必要があるため、レンズの軸出
しが非常に困難になる。

【０００６】一方、特開２０００−１３１５０８号公報
のマイクロレンズを用いた方法では、ガラス基板などを
用いて作成した多数のマイクロレンズを、同一の基板に
作りこんだアライメントマークを用いて一括して軸あわ
せを行い、基板を貼り合わせた後１つずつ分離するの
で、容易に光軸あわせが行える上、大量のレンズを同時
に作成することが出来る。しかも、レンズが小さいの
で、光ディスクドライブの小型化、薄型化に有利であ
る。

【０００７】しかしながら２つのレンズを独立に動かせ
るようにするのは困難が伴ない、その分、記録メディア
の保護膜の厚さの精度を高めたり、記録面に対する光軸
の傾き（チルト）を抑えられるような構成にするなど、
メディア、ドライブへの負担が大きくなるという問題が
発生する。

【０００８】そこで、本発明では、光軸あわせが容易で
あり、しかもレンズを独立に動かす構成にしやすい対物
レンズ及び対物レンズの取り付け方法を提供することを
目的とする。

【０００９】より具体的には、請求項１、２では光軸あ
わせが容易であり、しかもレンズを独立に動かす構成に
しやすい対物レンズを提供することを目的とする。

【００１０】請求項３、４では請求項１の目的に加え
て、対物レンズを小型化できるようにすることを目的と
する。

【００１１】請求項５では請求項１、３、４の目的に加
えて、より高密度な光記録に利用できる対物レンズを提
供することを目的とする。

【００１２】請求項６では請求項１〜５の目的に加え
て、光磁気ディスクにも応用可能な対物レンズを提供す
ることを目的とする

【００１３】請求項７ではより光軸合わせを簡単にでき
るようにすることを目的とする。

【００１４】請求項８では小型で高い記録密度を達成で
きる光ピックアップを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、２群のレンズを最小値Ｄ１か
ら最大値Ｄ２までの間隔で移動させながら使用する対物
レンズにおいて、それぞれのレンズの周辺にレンズを保
持する保持部が一体に形成されており、保持部の高さ
は、２群のレンズの保持部同士を接触させた状態で２群
のレンズ光軸が平行になり、さらに対向するレンズ面の
間隔が、Ｄ１以下になるように形成されている対物レン
ズを最も主要な特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
対物レンズを、レンズ間隔を移動させるための移動手段
に取り付けるための対物レンズの取り付け方法におい
て、２群のレンズを保持部を介して接触させた状態で光
軸のアライメントを行う工程と、アライメントされた状
態で仮止めを行う工程と、仮止めされた状態で移動手段
に固定する工程と、仮止めをはずして２群のレンズを分
離する工程を含む対物レンズの取り付け方法を最も主要
な特徴とする。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
対物レンズにおいて、２群のレンズのうち少なくともひ
とつがマイクロレンズである対物レンズを主要な特徴と
する。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３に記載の
対物レンズにおいて、２群の対物レンズのうち少なくと
も１つが、グレイスケールマスクを用いて作成したマイ
クロレンズである対物レンズを主要な特徴とする。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１、３、４
のいずれかに記載の対物レンズにおいて、焦点側のレン
ズがソリッドイマージョンレンズである対物レンズを主
要な特徴とする。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１、３、４
のいずれかに記載の対物レンズにおいて、焦点側のレン
ズと一体に磁場発生用のコイルが形成されている対物レ
ンズを主要な特徴とする。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項１に記載の
対物レンズにおいて、レンズの保持部分に光軸合わせを
行うためのアライメントアライメントマークが形成され
ている対物レンズを主要な特徴とする。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項２に記載の
方法で作成された対物レンズを主要な特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の２群対物レンズは、それ
ぞれのレンズの周辺にレンズ保持部が一体に形成されて
おり、保持部の高さは２群のレンズの保持部同士を接触
させた状態で２群のレンズ面が平行になり、さらに対向
するレンズ面の間隔が、レンズの移動する範囲の最小値
以下になるように形成されていることを特徴とする。本
レンズをアクチュエーターに取り付ける際は、予め、保
持部を介して２つのレンズを光軸があった状態で固定し
ておき、アクチュエータに取り付けてから２つのレンズ
を分離することで、光軸合わせを容易にしている。

【００２４】以下、実施例を用いて本発明の詳細を説明
する。 実施例１ 実施例１では、本発明におけるレンズの形状（請求項
１）と、移動手段に対する取り付け方法（請求項２）に
ついて説明する。図１に本発明の対物レンズの断面図を
示した。１群めのレンズ１０１、２群めのレンズ１０２
の周辺部分には保持部１０３が一体に形成されている。
この２群のレンズ１０１、１０２は最小D１から最大D
２までの範囲で、レンズ間の距離を移動させながら使用
する。保持部１０３の高さは、保持部１０３が接触した
状態で、レンズ間の距離がD １より若干小さくなるよう
設計されている。また、対向する保持部１０３の面１０
４、１０５を接触させると、２つのレンズ１０１、１０
２の光軸が平行になる様になっており、接触させたまま
光軸合わせを行えば、光軸の傾きによる誤差が発生しな
いようになっている。また、保持部１０３には、レンズ
１０１、１０２を光軸方向に移動する移動手段に対して
レンズ１０１、１０２を固定する際の接続部としての機
能も持っている。

【００２５】レンズ１０１、１０２の作成方法として
は、プラスチックモールド法、ガラスモールド法、など
を使えば、レンズ部分と保持部１０３を一体に形成でき
て、大量生産によりコストを下げることが可能である。
また、レンズ部分と保持部１０３を別々に作製して接合
する方法でも作製可能だが、その場合はレンズ１０１、
１０２と保持部１０３の間のアライメントなどの作業が
新たに必要になる。この２群のレンズ１０１、１０２
は、光軸を合わせた状態で仮止めを行い、移動手段に取
り付け後仮止めを外して使用する。こうすることで、移
動手段の状態によらず、光軸を合わせることが可能にな
り、取り付けが容易になる。図１では面１０４、１０５
を平面にしたが、図２のように一方を面１０４でもう一
方はくさび状形状部１０６にし、面ではなく線、または
点で接触するようにしておけば、仮止め時の不要な接着
剤の広がりを抑え、外しやすくすることができる。

【００２６】次に、図３乃至図６を用いて２群のレンズ
１０１、１０２の取り付け方法について説明する。ま
ず、２群のレンズ１０１、１０２を保持部１０３を介し
て重ねあわせ、光軸合わせを行う（図３）。上記の様
に、重ねあわせた状態では、光軸は平行に保たれている
ので、レンズ１０１、１０２の中心位置を合わせるだけ
でよい。それぞれのレンズ１０１、１０２の保持部１０
３にアライメント用のマークを作製しておいて、マーク
同士を重ねあわせてアライメントするようにすれば、よ
り簡単に光軸合わせが行える（請求項７）。

【００２７】次に、光軸をあわせた２群のレンズ１０
１、１０２を、有機溶剤等で剥離可能な仮止め用接着剤
２０１で仮止めする（図４）。仮止め用接着剤２０１は
有機溶剤などに可溶なものや、比較的低い温度で融解す
るようなものを用いればよい。なお、移動手段に固定す
る際に使用する接着剤等の固定手段は、仮止め部を剥離
する際に剥離しないものを用いる必要がある。

【００２８】次に、仮止めしたレンズ１０１、１０２を
移動手段に対して固定する（図５）。ここでは移動手段
として、磁気コイルを用いてレンズを光軸方向に動かす
アクチュエータ２０２を用いた。アクチュエータ２０２
の固定部２０３にレンズ１０１、可動部２０４にレンズ
１０２が固定される。仮止めされた２群のレンズ１０
１、１０２はこのアクチュエータ２０２に対しUV硬化型
のレンズ固定用接着剤２０５を用いて固定する。ここで
用いる接着剤は、対物レンズを仮止めした仮止め用接着
剤２０１を剥離するための溶剤に対して不溶なものを用
いる必要がある。固定する前に必要に応じて、組み合わ
せて用いる他の光学系との軸合わせを行っておく必要が
ある。

【００２９】最後に、２群のレンズ１０１、１０２を仮
止めした仮止め用接着剤２０１を溶剤で剥離し、２群の
レンズ１０１、１０２を独立に動かせるようにする（図
６）。

【００３０】以上のように、本発明の対物レンズにおい
ては、容易に光軸の傾きを押さえた状態で２群のレンズ
１０１、１０２の光軸合わせが行うことが可能になる。
また、光軸をあわせた状態で固定してから移動手段に取
り付けるので、移動手段に取り付ける際の光軸合わせは
単体のレンズと同程度の手間ですむ。従って、２群のレ
ンズ１０１、１０２を独立に動かせる移動手段に対し
て、容易に光軸をあわせた状態で固定することができ
る。

【００３１】実施例２ 実施例２では、マイクロレンズを用いてレンズを作製
し、移動手段に取り付ける場合について述べる（請求項
３）。図７、図８はガラスウエハ上に作製した場合を示
すものである。また図９、図１０は図７、図８に示すマ
イクロレンズ３０１、３０３と保持部３０２、３０４の
断面図である。１枚のウエハ上に多数のマイクロレンズ
３０１、３０３を作製してある。これらのマイクロレン
ズ３０１、３０３と保持部３０２、３０４は、フォトリ
ソグラフィによって作製したフォトレジストのパターン
をドライエッチングにより石英基板に転写することで作
製している。レンズ形状はリフロー法などにより、比較
的容易に作製できる。グレイスケールマスクを用いれば
レンズ表面を任意の非球面にして、収差を抑えたりする
ことも可能である（請求項４）。

【００３２】保持部３０２、３０４もマイクロレンズ３
０１、３０３と同時にレジストでパターンを形成し、ド
ライエッチングで基板に転写する。それぞれの基板には
光軸合わせを行う際に利用するアライメントマークも同
じに形成してある。通常フォトリソグラフィーに用いる
マスクの位置精度は１μｍ以下であり、レンズ自体の位
置を合わせる代わりにアライメントマークの位置を合わ
せることで、十分高い精度の光軸合わせを行うことがで
きる。

【００３３】次に、マイクロレンズ３０１、３０３の形
成された基板３０６、３０７をアライメントして仮止め
する（図１１）。それぞれの基板３０６、３０７にある
アライメントマーク３０５を用いることにより、すべて
のマイクロレンズ３０１、３０３をまとめて位置合わせ
することができる。これらのマイクロレンズ３０１、３
０３は移動手段に取り付ける前に、レンズを１つ１つに
分離するので、分離した際にはがれないようにしておく
必要がある。ここで用いたマイクロレンズ３０１、３０
３においては、レンズ周辺にも仮止め用の接着剤が流れ
込むようにして、しっかり固定するようにしている。レ
ンズ面に接着剤が付着してしまうが、最終的にこれらの
接着剤は剥離されるので問題はない。

【００３４】次に、マイクロレンズ３０１、３０３を１
つ１つに分離するため、ダイシングソーで切断する。こ
こでは、図１３の形状のアクチュエータ３０８に取り付
けるため、断面が図１２で示した形状になるように切断
した。最初に幅の広いブレードで途中の深さまで切断
し、薄いブレードに交換してその溝の中心を切断するこ
とによって単独のマイクロレンズ３０１、３０３を形成
している。

【００３５】最後に、マイクロレンズ３０１、３０３を
移動手段に固定し（図１３) 、仮止めに用いた接着剤を
剥離する（図１４）。移動手段とし、ピエゾ素子を使っ
たアクチュエータ３０８を用いた。レンズが非常に小型
であるため、移動手段も小型で微小量を制御できるマイ
クロマシン技術を応用したものが使える。そのようなア
クチュエータとしては、ここで取り上げたピエゾ素子を
用いたもの以外に、静電型等がある。

【００３６】取り付けの際は、必要に応じて他の光学系
の光軸と２群レンズの光軸を合わせるための位置合わせ
を行うが、２つのレンズが一体になっているので、１回
の位置合わせで同時に２つのレンズの位置合わせを行う
ことができる。

【００３７】以上のように、マイクロレンズ３０１、３
０２を対物レンズとして用いた場合でも、２群のレンズ
を独立して動かすためのアクチュエータに容易にレンズ
を取り付けることが可能になる。また、図１３の構成で
はマイクロレンズ３０３を記録メディアに対して非常に
近い位置まで近接させることができるので、マイクロレ
ンズ３０３をソリッドイマージョンレンズとした近接場
記録用に利用することができる（請求項５）。

【００３８】その場合、図１６の様に、マイクロレンズ
３０３の底面に半球状の窪みを作って、基板より高い屈
折率の樹脂３１１などで埋め込んでおけば、ＮＡをさら
に高めることができる。また、図１５のようなマイクロ
レンズ３０３にコイル３１０を一体化した構造にしてお
けば、光磁気ディスクにおいても、非常に小型のピック
アップを作成することが可能になる（請求項６）。以上
のように、本発明の対物レンズを用いることにより、Ｎ
Ａが高く、小型の光ピックアップ装置が作成できるよう
になる（請求項８）。

【００３９】

【発明の効果】請求項１においては、２群のレンズの周
辺にレンズ保持部が一体に形成されており、保持部の高
さは、２群のレンズの保持部同士を接触させた状態で２
群の光軸が平行になり、さらに対向するレンズ面の間隔
が、レンズの移動範囲の最小値以下になるように設定さ
れていることにより、レンズの光軸合わせと移動手段へ
の取り付けが容易になる。

【００４０】請求項２においては、請求項１に記載の対
物レンズ取り付け方法において、２群のレンズを保持部
を介して接触させた状態で光軸のアライメントを行う工
程と、アライメントされた状態で仮止めを行う工程と、
仮止めされた状態で移動手段に固定する工程と、仮止め
をはずして２群のレンズを分離する工程を含むことによ
り、２群レンズの光軸合わせと取り付けを容易に行うこ
とができる。

【００４１】請求項３においては、２群のレンズのうち
少なくともひとつがマイクロレンズであることにより、
対物レンズ全体を小型化することが可能になる。

【００４２】請求項４においては、２群の対物レンズの
うち少なくとも１つが、グレイスケールマスクを用いて
作成したマイクロレンズであることにより、収差が少な
い小型の対物レンズを作成することが可能になる。

【００４３】請求項５においては、焦点側のレンズがソ
リッドイマージョンレンズであることにより、近接場を
利用した高密度光記録装置に利用することが可能にな
る。

【００４４】請求項６においては、焦点側のレンズと一
体に磁場発生用のコイルが形成されていることにより、
光磁気ディスクへ利用することが可能になる。

【００４５】請求項７においては、レンズの保持部分に
光軸合わせを行うためのアライメントアライメントマー
クが形成されていることにより、光軸合わせをより簡単
に行うことが可能になる。

【００４６】請求項８においては、２群対物レンズを用
いることにより、ＮＡが高く収差補正の可能な２群レン
ズを用いた光ピックアップ装置が容易に作成できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る対物レンズの
構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る対物レンズの
構成図である。

【図３】２群のレンズの取り付けプロセスにおける光軸
合わせの説明図である。

【図４】同、仮止めの説明図である。

【図５】同、移動手段への取り付けの説明図である。

【図６】同、仮止め部の剥離後の対物レンズユニットの
構成図である。

【図７】ガラスウエハ上のマイクロレンズと保持部の第
１の配置例を示す平面図である。

【図８】ガラスウエハ上のマイクロレンズと保持部の第
２の配置例を示す平面図である。

【図９】図７に示すマイクロレンズと保持部の断面図で
ある。

【図１０】図８に示すマイクロレンズと保持部の断面図
である。

【図１１】マイクロレンズが形成された基板のアライメ
ントプロセスの説明図である。

【図１２】ダイシング後のマイクロレンズの断面図であ
る。

【図１３】マイクロレンズの固定プロセスの説明図であ
る。

【図１４】マイクロレンズ仮止め部分の剥離後の実施の
形態に係る対物レンズの構成図である。

【図１５】磁気コイルを配置した対物レンズユニットの
構成図である。

【図１６】高屈折率樹脂を埋め込んだ対物レンズユニッ
トの構成図である。

【符号の説明】

１０１ １群めのレンズ １０２ ２群めのレンズ １０３ レンズ保持部 １０４、１０５ 光軸あわせ時に接触する保持部の面 １０６ くさび形状部 ２０１ 仮止め用接着剤 ２０２ アクチュエータ ２０３ 固定部 ２０４ 可動部 ２０５ レンズ固定用接着剤 ３０１、３０３ マイクロレンズ ３０２、３０４ 保持部 ３０５ アライメントマーク ３０６、３０７ マイクロレンズと保持部が形成された
基板 ３０８ ピエゾアクチュエータ ３０９ レンズ固定用接着剤 ３０１ 磁気コイル ３１１ 高屈折率樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｇ０２Ｂ 7/08 Ｂ 7/08 13/00 13/00 Ｇ１１Ｂ 7/135 Ａ Ｇ１１Ｂ 7/135 7/22 7/22 11/105 ５５１Ｌ 11/105 ５５１ Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｅ Ｆターム(参考） 2H044 AA02 AC01 AE06 AJ04 BE01 BE07 BE09 BE10 DA01 DB00 2H087 KA13 LA01 PA02 PA17 PB02 QA02 QA05 QA14 QA21 QA33 QA41 UA03 5D075 CD17 CF03 5D119 AA01 AA38 JA44 JA49 JC05 JC07 NA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２群のレンズを最小値Ｄ１から最大値Ｄ
   ２までの間隔で移動させながら使用する対物レンズにお
   いて、それぞれのレンズの周辺にレンズを保持する保持
   部が一体に形成されており、保持部の高さは、２群のレ
   ンズの保持部同士を接触させた状態で２群のレンズ光軸
   が平行になり、さらに対向するレンズ面の間隔が、Ｄ１
   以下になるように設定されていることを特徴とする対物
   レンズ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の対物レンズを、レンズ
   間隔を移動させるための移動手段に取り付けるための対
   物レンズの取り付け方法において、２群のレンズを保持
   部を介して接触させた状態で光軸のアライメントを行う
   工程と、アライメントされた状態で仮止めを行う工程
   と、仮止めされた状態で移動手段に固定する工程と、仮
   止めをはずして２群のレンズを分離する工程を含むこと
   を特徴とする対物レンズの取り付け方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の対物レンズにおいて、
   ２群のレンズのうち少なくとも１つがマイクロレンズで
   あることを特徴とする対物レンズ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の対物レンズにおいて、
   ２群の対物レンズのうち少なくとも１つが、グレイスケ
   ールマスクを用いて作成したマイクロレンズであること
   を特徴とする対物レンズ。
5. 【請求項５】 請求項１、３、４のいずれかに記載の対
   物レンズにおいて、焦点側のレンズがソリッドイマージ
   ョンレンズであることを特徴とする対物レンズ。
6. 【請求項６】 請求項１、３、４のいずれかに記載の対
   物レンズにおいて、焦点側のレンズと一体に磁場発生用
   のコイルが形成されていることを特徴とする対物レン
   ズ。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の対物レンズにおいて、
   レンズの保持部分に光軸合わせを行うためのアライメン
   トアライメントマークが形成されていることを特徴とす
   る対物レンズ。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の方法で作成された対物
   レンズ。