JP2003021773A - 対物レンズ、光学ピックアップ装置及び記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数枚数のレンズから構成され、レンズ間の
相対位置が高精度に調整され、環境温度の変化があって
もレンズ間の相対位置の精度が維持されるようにする。 【解決手段】 複数枚数のレンズ１，２を保持する円筒
状のレンズホルダ３は、各レンズ１，２間の空隙部をこ
のレンズホルダ３の外方側につなげるエア抜き部３ｃを
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数枚数のレンズ
から構成され、例えば光学記録媒体に対する情報信号の
書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の対物
レンズとして用いられる対物レンズ、このような対物レ
ンズを備えた光学ピックアップ装置及び記録再生装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクの如き光学記録媒体が
提案され、この光学記録媒体に対して情報信号の書込み
及び読出しを行うための光学ピックアップ装置が提案さ
れている。この光学ピックアップ装置は、光源として半
導体レーザを備え、この半導体レーザから発せられた光
束を対物レンズによって光学記録媒体の信号記録面上に
集光して照射するように構成されている。

【０００３】このような光学ピックアップ装置において
は、光学記録媒体の信号記録面上に照射される光束のス
ポット径が小さいほど、光学記録面上に高密度で情報信
号を書込むことができ、また、高密度で書込まれた情報
信号の読出しを行うことができる。

【０００４】光学記録媒体の信号記録面上に照射される
光束のスポット径を小さくするには、光源の発する光束
を短波長化すること、及び、対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）を大きくすることが有効である。

【０００５】そして、開口数の大きな対物レンズとし
て、本件出願人は、特開平８−３１５４０４号公報及び
特開平１０−１２３４１０号公報などに記載されている
ように、２群２枚構成からなり、開口数が０．７以上で
ある対物レンズを提案している。

【０００６】すなわち、それまで、光ディスク用の対物
レンズとしては、いわゆる「単玉レンズ」とよばれる１
群１枚構成のレンズが主流であった。この「単玉レン
ズ」は、いわゆる「ガラスモールド成形」によって形成
することができ、金型を高精度に作成するとともに、レ
ンズ成形時の温度管理等を高精度に制御することによっ
て、高性能のレンズを再現性よく成形できるというメリ
ットを有していた。ところが、レンズの開口数（ＮＡ）
をより高く、０．７程度以上にしようとすると、レンズ
により高い屈折パワーが必要となり、金型の加工が極度
に困難となるとともに、レンズの傾き等の摂動によって
性能が極度に悪化するということなど、種々の課題を解
決しなければならない。

【０００７】そこで、屈折力を２枚のレンズに分担させ
ることにより、各レンズの成形性を良好として製造を容
易化し、また、レンズの摂動による光学性能の劣化を抑
えることができた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な２群２枚構成の対物レンズにおいては、各レンズの成
形精度が緩和されるうえ、摂動による光学性能の劣化を
抑えることができる反面、各レンズ間の相対位置決めが
必要になる。すなわち、対物レンズを構成する各レンズ
間の距離、平行度、偏芯について、各レンズを高精度に
位置決めすることが必要になる。

【０００９】そのため、対物レンズの製造方法として、
組立てた対物レンズにレーザ光を入射させ、各レンズに
より干渉計を構成することによって各レンズの相対位置
を調整する方法や、組立てた対物レンズを経てレーザ光
を出射させ、このレーザ光のニアフィールドパターンを
観察することによって調整する方法などが考えられる。
しかし、これらの方法においては、各調整パラメータに
対して、観察される事象が独立に変化しないため、最終
的な性能に追い込むのに、多くのループ的な手順の調整
が必要になり、調整に多くの時間を要することになる。

【００１０】また、レンズホルダとレンズとの間に空隙
（あそび）を設けておき、この空隙の範囲でレンズの位
置を調整する方法の場合、調整後には、この空隙内に接
着剤（紫外線硬化樹脂）等を充填して硬化させることと
なる。このように接着剤によって位置決めされたレンズ
は、高温化や高湿化等の環境変化によって、位置ずれを
起こす可能性がある。

【００１１】そこで、レンズの傾き及び光軸方向の位置
を、レンズホルダの形状精度によって決めることが考え
られた。すなわち、レンズホルダ内に段差部を設けてお
き、この段差部にレンズの外周側のコバ部を当接させる
ことにより、レンズの傾き及び光軸方向の位置決めを行
おうとするものである。この構成の場合、段差部が高い
位置精度にて形成されていれば、レンズも高精度に位置
決めされることとなる。

【００１２】しかしながら、このような対物レンズは、
例えば、光ディスクの如き光学記録媒体に対する情報信
号の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の
対物レンズとして用いられる場合、氷点下の温度環境か
ら６０°Ｃ以上の温度環境までにおいて正常な動作を保
証する必要がある。このような温度環境の変化がある
と、各レンズ間の空隙部に存在する空気の密度が大きく
変化する。

【００１３】したがって、各レンズ間の空隙部が密閉さ
れた空間であるとすると、この空隙部内に存在する空気
は、温度環境の変化によって気圧が大きく変化してしま
うことになる。すなわち、高温になったときは、各レン
ズ間の気圧が大気圧よりも大きくなり、各レンズ間を引
き離そうとする圧力が生じ、逆に低温になったときは、
各レンズ間の気圧が大気圧よりも小さくなり、各レンズ
間を近づける方向の圧力が生ずる。

【００１４】ところで、各レンズとレンズホルダとは、
接着剤によって着されて固定されている。そのため、各
レンズ間が密閉されており温度変化の繰返し（いわゆる
ヒートサイクル）による各レンズ間の気圧の変化が繰返
されると、上述のようにして各レンズ間の位置を高精度
に位置決めしても、各レンズとレンズホルダとの間を固
定している接着剤にストレスが生じ、レンズに不可逆的
な距離及び傾きの変動が生じ、光学的収差特性の劣化が
招来される。

【００１５】また、各レンズ間の空隙部が密閉された空
間であるため、一方のレンズをレンズホルダに取り付け
た後に、このレンズホルダに他方のレンズを挿入すると
き、これら各レンズ間の空隙部に存在する空気が圧縮さ
れて密度が増大する。すると、各レンズ間には、これら
レンズ間を引き離そうとする圧力が常に生じていること
となり、レンズに不可逆的な距離及び傾きの変動が生じ
て、光学的収差特性の劣化が招来される虞れがある。

【００１６】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、複数枚数のレンズから構成され
た対物レンズであって、レンズ間の相対位置が高精度に
調整され、環境温度の変化があってもレンズ間の相対位
置の精度が維持されるようになされた対物レンズを提供
しようとするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、複数枚数のレンズから構成され開口数が
０．７以上であって光学記録媒体に対する情報信号の書
込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の対物レ
ンズとして用いられる対物レンズにおいて、各レンズ
は、これら各レンズ間の空隙部を外方側につなげるエア
抜き部を有する略々円筒状のレンズホルダによって保持
されていることを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明に係る光学ピックアップ装置
は、光源と、この光源より発せられた光束を光学記録媒
体の信号記録面上に集光して照射する対物レンズと、光
束の信号記録面からの反射光束を検出する光検出器とを
備え、対物レンズは、複数枚数のレンズから構成され、
開口数が０．７以上であって、該複数枚数のレンズが、
各レンズ間の空隙部を外方側につなげるエア抜き部を有
する略々円筒状のレンズホルダによって保持されて構成
されていることを特徴とするものである。

【００１９】そして、本発明に係る記録再生装置は、光
学記録媒体を保持する記録媒体保持機構と、光源及びこ
の光源が発した光束を記録媒体保持機構により保持され
た光学記録媒体の信号記録面上に集光して照射する対物
レンズを有する光学ピックアップ装置とを備え、この光
学ピックアップ装置の対物レンズは、複数枚数のレンズ
から構成され、開口数が０．７以上であって、該複数枚
数のレンズが、各レンズ間の空隙部を外方側につなげる
エア抜き部を有する略々円筒状のレンズホルダによって
保持されて構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００２１】本発明に係る対物レンズは、複数枚数のレ
ンズを有して構成された、開口数（ＮＡ）が０．７以上
の対物レンズであって、この実施の形態においては、図
１に示すように、２群２枚のレンズ１，２を有して構成
され、その開口数は、０．８５、使用中心波長は４０５
ｎｍとなっている。また、この実施の形態においては、
対物レンズの有効径を３ｍｍとして説明する。そして、
本発明に係る対物レンズの製造方法は、この対物レンズ
を組立てる方法である。この対物レンズは、図２、図３
及び図４に示すように、第１及び第２のレンズ１，２
と、これらレンズ１，２を保持するレンズホルダ３とか
ら構成されている。

【００２２】第１及び第２のレンズ１，２は、いわゆる
「ガラスモールド成形」によって形成されている。した
がって、レンズ面の形状（非球面、または、球面形
状）、レンズ面と外周側のコバ部１ａ，２ａとの位置関
係などは、成型用の金型の形状精度及び成型条件に依存
している。

【００２３】レンズホルダ３は、熱硬化型の合成樹脂材
料、例えば、シリカ（二酸化ケイ（珪）素）を充填剤と
するエポキシ樹脂により射出成型によって、図５、図６
及び図７に示すように、略々円筒形状に形成されてい
る。このレンズホルダ３には、第１及び第２のレンズ
１，２が挿入され、それぞれ接着剤（紫外線硬化樹脂）
によって固定されている。

【００２４】〔各レンズ１，２間の偏心について〕この
対物レンズにおいて、各レンズ１，２間の相対位置のう
ち、光軸に対する偏心、すなわち、光軸方向に直交する
２軸方向における位置は、各レンズ１，２のコバ部１
ａ，２ａの外径とレンズホルダ３の内径によって位置決
めされている。すなわち、レンズホルダ３には、図２及
び図５に示すように、各レンズ１，２が挿入されてこれ
らレンズ１，２の偏心を規制するための第１及び第２の
レンズ挿入部４，５が形成されている。

【００２５】そして、この対物レンズにおいて、第１及
び第２のレンズ１，２のレンズ面間に相対的な偏心が生
ずると、図８に示すように、収差が増大し、光学性能が
劣化する。すなわち、対物レンズの有効径が３ｍｍ、開
口数（ＮＡ）が０．８５である場合において、第１及び
第２のレンズ１，２のレンズ面間の相対的な偏心が±３
０μｍを越えると、収差のＲＭＳ値は、マーシャルクラ
イテリアの限界（波面収差が０．０７λrms）を越えて
しまう。すなわち、対物レンズの有効径が３ｍｍ、開口
数（ＮＡ）が０．８５、使用中心波長が４０５ｎｍであ
る場合において、各レンズ１，２は、少なくとも、各レ
ンズ１，２のレンズ面がレンズホルダ３の外径に対して
それぞれ３０μｍ以内の同軸度となるように、レンズホ
ルダ３に対して固定されている必要がある。このような
第１及び第２のレンズ１，２のレンズ面間の相対的な偏
心が生ずる原因としては、以下のものが考えられる。 （１）各レンズ１，２のコバ部１ａ，２ａの外周部と、
レンズ面との同軸度の誤差 （２）レンズホルダ３における各レンズ挿入部４，５間
の同軸度の誤差 （３）各レンズ挿入部４，５と各レンズ１，２のコバ部
１ａ，２ａとの間のクリアランス これらの累積によって、各レンズ１，２のレンズ面間の
偏芯量がきまるので、それぞれが、少なくとも３Ｏμｍ
以内の同軸度を有していることが必要条件となる。

【００２６】すなわち、各レンズ１，２において、コバ
部１ａ，２ａの外周の側面とレンズ面とは、ガラスモー
ルド成型によって一体的に形成されるので、これらコバ
部１ａ，２ａの外周の側面とレンズ面との同軸度は、成
型用の金型の形状精度及び成型条件に依存する。そし
て、対物レンズの有効径が３ｍｍである場合において、
これらコバ部１ａ，２ａの外周の側面とレンズ面とは、
３Ｏμｍ以内の同軸度を有している。

【００２７】また、レンズホルダ３を成型するための金
型においては、図９に示すように、第１のレンズ挿入部
４を成型する部分１０１と第２のレンズ挿入部５を成型
する部分１０２とは、同一の凸状の型１０３上に形成さ
れている。レンズホルダ３を成型するための金型は、こ
の凸状の型１０３と、この凸状の型１０３が挿入される
凹状の型１０４とからなる。この金型においては、凸状
の型１０３が凹状の型１０４に挿入された状態における
これら凸状の型１０３と凹状の型１０４との間に形成さ
れるキャビティ１０５において、レンズホルダ３が成型
される。

【００２８】レンズホルダ３を成型する金型の凸状の型
１０３においては、第１のレンズ挿入部４を成型する部
分１０１と第２のレンズ挿入部５を成型する部分１０２
とは、旋盤によるいわゆる同時加工（同一チャッキング
における加工）によって形成され、同軸度が高精度に確
保されている。そして、形成されたレンズホルダ３にお
ける第１のレンズ挿入部４は、対物レンズの有効径を３
ｍｍ、使用中心波長を４０５ｎｍとした場合において、
第２のレンズ挿入部５に対して、３Ｏμｍ以内の同軸度
で形成されている。

【００２９】そして、レンズホルダ３において、第１の
レンズ挿入部４の内径は、第１のレンズ１のコバ部１ａ
の外径に略々等しく、対物レンズの有効径を３ｍｍ、使
用中心波長を４０５ｎｍとした場合において、第１のレ
ンズ１のコバ部１ａの外径に対する差が、３０μｍ以内
となされている。また、第２のレンズ挿入部５の内径
は、第２のレンズ２のコバ部２ａの外径に略々等しく、
対物レンズの有効径を３ｍｍ、使用中心波長を４０５ｎ
ｍとした場合において、第２のレンズ２のコバ部２ａの
外径に対する差が、３０μｍ以内となされている。

【００３０】〔各レンズ１，２間の距離及び平行度につ
いて〕この対物レンズにおいては、各レンズ１，２間の
平行度が劣化すると、図１０に示すように、収差が増大
し、光学性能が劣化する。すなわち、対物レンズの有効
径が３ｍｍ、使用中心波長を４０５ｎｍ、開口数（Ｎ
Ａ）が０．８５である場合において、第１及び第２のレ
ンズ１，２間の平行度が±０．１degを越えると、収差
のＲＭＳ値は、マーシャルクライテリアの限界（波面収
差が０．０７λrms）を越えてしまう。

【００３１】ここで、レンズの外径を２ｍｍ程度である
とすると、±０．１degの平行度を確保するためには、
以下の式により、±３．５μｍ程度の位置精度が必要と
なる。 ２〔ｍｍ〕×tan（±０．１〔deg〕）＝±３．５〔μ
ｍ〕 量産に用いる金型において、このような精度をばらつき
まで含めて再現性よく実現することは困離である。ま
た、仮にこのような精度のレンズホルダ３が作成された
としても、実環境のなかでは、レンズ１，２とレンズホ
ルダ３との間に塵挨等が挟まることにより、実際にレン
ズ１，２間の平行度を確保することは困難である。

【００３２】各レンズ１，２間の距離については、所定
の距離からのずれがあると、図１１に示すように、収差
が増大し、光学性能が劣化する。すなわち、対物レンズ
の有効径が３ｍｍ、使用中心波長が４０５ｎｍ、開口数
が０．８５である場合において、第１及び第２のレンズ
１，２間の距離の誤差が±１３μｍを越えると、収差の
ＲＭＳ値は、マーシャルクライテリアの限界（波面収差
が０．０７λrms）を越えてしまう。

【００３３】量産に用いる金型において、このような精
度をばらつきまで含めて再現性よく実現することは困離
である。また、仮にこのような精度のレンズホルダ３が
作成されたとしても、上述の各レンズ１，２間の平行度
を同時に維持することはできない。

【００３４】したがって、本発明における対物レンズに
おいては、各レンズ１，２間の平行度及び距離の精度
は、レンズホルダ３の形状精度に依存するのではなく、
精度の調整がなされた組立冶具を用いて維持することと
している。

【００３５】すなわち、各レンズ１，２間の相対位置決
めは、図１２に示すように、第１のレンズ１をレンズホ
ルダ３内に取り付けて紫外線硬化樹脂により接着、固定
した後、この第１のレンズ１のコバ部１ａの主面部を冶
具の基台１０６上に倣わせて保持させ、この基台１０６
に対して精度の確保された保持冶具１０７によって第２
のレンズ２を保持して、レンズホルダ３に取付けること
によって行う。保持冶具１０７は、いわゆる「エアチャ
ッキング」により、第２のレンズ２を保持する。このと
き、第２のレンズ２は、第１のレンズ１を基準として位
置決めされて、レンズホルダ３に対して紫外線硬化樹脂
により接着、固定されることになる。

【００３６】なお、第１のレンズ１は、光軸方向につい
てのレンズホルダ３に対する位置及びレンズホルダ３の
軸に対する傾きについては、このレンズホルダ３内に形
成された段差部３ａに対してコバ部１ａを当接させるこ
とによって規制されている。また、第１のレンズ１のコ
バ部１ａとレンズホルダ３内の段差部３ａとの間には、
厚さが１０μｍ程度の接着剤（紫外線硬化樹脂）の膜が
介在し、これら第１のレンズ１及びレンズホルダ３間を
接着させている。

【００３７】また、この対物レンズが光ディスクの如き
光学記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを
行う光学ピックアップ装置の対物レンズとして用いられ
るものである場合、第２のレンズ２の位置決めのための
基準となる第１のレンズ１は、光学記録媒体から遠い側
となるレンズであって、この第１のレンズ１の光学記録
媒体から遠い側のコバ部１ａの主面部が、第２のレンズ
２の位置決めを行うための基準面となる。

【００３８】なお、第２のレンズ２は、レンズホルダ３
の第２のレンズ挿入部５によって、光軸に対する偏心を
規制された状態で、第１のレンズ１に対する平行度（光
軸に対する傾き）及び距離が調整可能である。これは、
第２のレンズ２の成型時においては、金型がレンズの厚
み方向（光軸方向）に加圧されるため、図１３に示すよ
うに、成型工程において金型内のガラス材料が最後に到
達するコバ部２ａの前後の稜線部がＲ面となり、このコ
バ部２ａの外周部において正確に円筒面となるのは、１
００μｍ程度の幅の部分しかないためである。すなわ
ち、第２のレンズ２のコバ部２ａの外周面とレンズ挿入
部５の内周面との接触面は、幅が１００μｍ程度の帯状
の部分のみということになり、そのため、この第２のレ
ンズ２がレンズ挿入部５内において傾くこと及び光軸方
向に移動することが可能となっている。

【００３９】〔レンズホルダのエア抜き部について〕本
発明に係る対物レンズは、例えば、光ディスクの如き光
学記録媒体に対する情報信号の書込みまたは読出しを行
う光学ピックアップ装置の対物レンズとして用いられる
場合、氷点下の温度環境から６０°Ｃ以上の温度環境ま
でにおいて正常な動作を保証する必要がある。このよう
な温度環境の変化があると、第１及び第２のレンズ１，
２間の空隙部に存在する空気の密度が大きく変化する。

【００４０】したがって、第１及び第２のレンズ１，２
間の空隙部が密閉された空間であるとすると、この空隙
部内に存在する空気は、温度環境の変化によって気圧が
大きく変化してしまうことになる。すなわち、高温にな
ったときは、各レンズ１，２間の気圧が大気圧よりも大
きくなり、各レンズ１，２間を引き離そうとする圧力が
生じ、逆に低温になったときは、各レンズ１，２間の気
圧が大気圧よりも小さくなり、各レンズ１，２間を近づ
ける方向の圧力が生ずる。

【００４１】ところで、第１のレンズ１とレンズホルダ
３とは、コバ部１ａの主面部とレンズホルダ３の段差部
３ａとが紫外線硬化樹脂により接着されることにより強
固に固定されているが、第２のレンズ２とレンズホルダ
３とは、図４に示すように、第２のレンズ２の外周部の
３箇所の接着剤塗布部３ｂにおいてのみ接着されて固定
されている。

【００４２】そのため、第１及び第２のレンズ１，２間
が密閉されており温度変化の繰返し（いわゆるヒートサ
イクル）による各レンズ１，２間の気圧の変化が繰返さ
れると、各レンズ１，２，特に、第２のレンズ２とレン
ズホルダ３との間を固定している接着剤にストレスが生
じ、レンズに不可逆的な距離及び傾きの変動が生じ、光
学的収差特性の劣化が招来される。

【００４３】また、第１及び第２のレンズ１，２間の空
隙部が密閉された空間であるとすると、第１のレンズ１
をレンズホルダ３に取り付けた後に、このレンズホルダ
３に第２のレンズ２を挿入するとき、これら第１及び第
２のレンズ１，２間の空隙部に存在する空気が圧縮され
て密度が増大する。すると、各レンズ１，２間には、こ
れらレンズ１，２間を引き離そうとする圧力が常に生じ
ていることとなる。

【００４４】そこで、本発明に係る対物レンズにおいて
は、図３及び図５に示すように、レンズホルダ３にエア
抜き部３ｃを設け、第１及び第２のレンズ１，２間の空
隙部をレンズホルダ３の外方側に通じた空間とするよう
にしている。このエア抜き部３ｃは、第１のレンズ１の
コバ部１ａの主面部が当接される段差部３ａの一部に、
コバ部１ａの主面部に接触しない凹部３ｄを設けるとと
もに、この凹部３ｄをレンズホルダ３の外周面につなげ
る切り欠き部３ｅを設けることにより形成されている。

【００４５】このようにレンズホルダ３にエア抜き部３
ｃを設けることにより、第１及び第２のレンズ１，２間
の空隙部は密閉された空間とならず、この空隙内の空気
は、温度変化によって密度が変化しても気圧の変化を生
ずることがなく、各レンズ１，２に対して圧力を作用さ
せないため、温度変化が繰り返されても、光学的収差特
性の劣化を生じさせることがない。

【００４６】また、このように第１及び第２のレンズ
１，２間の空隙部が密閉された空間とならないことによ
り、第１のレンズ１をレンズホルダ３に取り付けた後、
このレンズホルダ３に第２のレンズ２を挿入するとき
に、これら第１及び第２のレンズ１，２間に存在する空
気が圧縮されて密度が増大することがない。

【００４７】なお、レンズホルダ３の段差部３ａの一部
に凹部３ｄを設けるには、このレンズホルダ３を成型す
る金型の凸状の型１０３において、凹部３ｄを成型する
部分に対して段差部３ａを成型する部分を切削して形成
することによって行う。

【００４８】また、レンズホルダ３の射出成型における
ゲート位置は、図５に示すように、エア抜き部３ｃを構
成する切り欠き部３ｅに対応してレンズホルダ３の外周
面に形成された溝部３ｆ内の位置となっている。

【００４９】そして、この対物レンズのレンズホルダ３
におけるエア抜き部３ｃは、上述した形状に限定され
ず、図１４に示すように、段差部３ａの凹部３ｄより、
３方向に切り欠き部３ｅを形成することによって構成し
てもよい。

【００５０】また、レンズホルダ３におけるエア抜き部
３ｃは、図１５に示すように、第１のレンズ挿入部４に
溝部３ｇを形成し、段差部３ａの凹部３ｄより、この溝
部３ｇを経て、第１のレンズ１の側方を通って外方側に
つながっているものとしてもよい。

【００５１】さらに、レンズホルダ３におけるエア抜き
部３ｃは、図１６に示すように、第１のレンズ挿入部４
からレンズホルダ３の外周面に至る貫通孔３ｈを形成
し、段差部３ａの凹部３ｄより、この貫通孔３ｈを経
て、レンズホルダ３の外周面において外方側につながっ
ているものとしてもよい。

【００５２】〔レンズホルダをなす材料の線膨張係数に
ついて〕本発明に係る対物レンズは、例えば、光ディス
クの如き光学記録媒体に対する情報信号の書込みまたは
読出しを行う光学ピックアップ装置の対物レンズとして
用いられる場合、氷点下の温度環境から６０°Ｃ以上の
温度環境までにおいて正常な動作を保証する必要があ
る。このような温度環境の変化があると、レンズホルダ
３自体の熱膨張（収縮）によって、第１及び第２のレン
ズ１，２間の間隔が変化してしまうことが予想される。

【００５３】第１及び第２のレンズ１，２間の間隔の誤
差を、上述したように、有効径が３ｍｍ、使用中心波長
が４０５ｎｍ、開口数が０．８５である場合において、
１３μｍ以内にすることを前提とし、レンズホルダ３を
なす材料の線膨張係数をαとすると、以下の関係が定め
られる。 α×△ｔ×Ｌ＜１３×１０^−３（ｍｍ） ここで、△ｔ（温度変化）及びＬ（レンズホルダの長
さ）を以下のように定める。 △ｔ＝６０／２＝３０（°Ｃ） Ｌ＝２（ｍｍ） これらの条件より、レンズホルダ３をなす材料の線膨張
係数αについての条件が定まる。 α＜２×１０^−４ なお、レンズホルダ３をなす材料として、シリカ（二酸
化ケイ（珪）素）を充填剤とするエポキシ樹脂を選択し
た場合、線膨張係数αは、１×１０^−５程度に抑えるこ
とができる。

【００５４】〔プロテクタについて〕本発明に係る対物
レンズのように、ＮＡ０．７以上の２群２枚構成の対物
レンズは、従来の光学ピックアップ装置用の単玉対物レ
ンズに比べて、作動距離（ワーキングディスタンス：光
学記録媒体の表面と対物レンズの先端面との間の物理的
距離）が小さい。光学ピックアップ装置においては、い
わゆるフォーカスサーボ動作により、光学記録媒体の表
面と対物レンズの先端面との間の距離が常に所定の作動
距離となるように、対物レンズの位置が制御されるが、
例えば、衝撃などの外乱によって、対物レンズが、制御
されている位置から外れてしまうことがある。このよう
な場合において、作動距離が長ければ、光学記録媒体と
対物レンズとが衝突する可能性は低いが、作動距離が短
いと、光学記録媒体と対物レンズとが衝突する可能性が
高くなる。

【００５５】このような光学記録媒体と対物レンズとの
衝突が生じた場合において、光学記録媒体の表面と対物
レンズのレンズ面とが直接接触した場合には、これら表
面及びレンズ面の双方が傷が生ずるなどのダメージを受
け、記録再生特性が悪影響を受ける虞れがある。

【００５６】本発明に係る対物レンズにおいては、光学
記録媒体と対物レンズとの衝突が生じても、光学記録媒
体の表面及び対物レンズのレンズ面にダメージが生じな
いようにするため、図１７に示すように、レンズホルダ
３の一端面の第２のレンズ２の周囲部に、プロテクタ６
を有している。このプロテクタ６は、例えば、弾性を有
するフッ素樹脂コートなどから形成されており、最も光
学記録媒体側となる第２のレンズ２のレンズ面よりも、
光学記録媒体側に突出されて形成されている。このプロ
テクタ６により、光学記録媒体の表面と対物レンズのレ
ンズ面とが直接接触することが防止されるとともに、こ
れら光学記録媒体及び対物レンズにおける衝突による衝
撃力が緩衝される。また、このプロテクタ６の光学記録
媒体の表面に対する摩擦係数は小さいので、いわゆる焼
き付き等が回避される。

【００５７】しかし、このようなプロテクタ６を設けた
場合において、このプロテクタ６が光学記録媒体の表面
に衝突した場合、光学記録媒体の表面に傷がつくことは
防止されるが、このプロテクタ６をなすフッ素樹脂など
の材料が剥離する。このように剥離したプロテクタ６か
らの剥離片は、対物レンズのレンズ面上に蓄積する。そ
して、このような剥離片が、第２のレンズ２のレンズ面
において光束が通過する領域内に蓄積すると、光路が妨
げられて透過率が減少するとともに、光学的空間周波数
等の光学特性も悪影響を被ることになる。

【００５８】ところで、このような剥離片は、プロテク
タ６から剥離した後、光学記録媒体の対物レンズに対す
る相対移動方向、例えば、光ディスクにおける接線方向
に移動する。

【００５９】そこで、本発明に係る対物レンズにおいて
は、図１７に示すように、プロテクタ６には、第２のレ
ンズ２のレンズ面における光束の径よりも広い幅の切り
欠き部７を形成している。この対物レンズは、この切り
欠き部７が、この対物レンズに対して光学記録媒体が相
対的に移動して来る側となるように配置して使用する。

【００６０】〔対物レンズ駆動デバイス（アクチュエー
タ）、光学ピックアップ装置及び記録再生装置につい
て〕本発明に係る対物レンズは、従来の単玉ガラスモー
ルド対物レンズ、あるいは、プラスティックモールド対
物レンズ等の対物レンズと同様の目的において同様の機
能を果たすものであり、光学ピックアップ装置において
は、図１８及び図１９に示すように、従来の対物レンズ
駆動デバイス（アクチュエータ）に対し従来の対物レン
ズと同様に搭載されて使用される。

【００６１】対物レンズ駆動デバイス自体は、従来のも
のと同様のものを使用することができる。例えば、図１
８及び図１９に示す「４ワイヤ型」の対物レンズ駆動デ
バイスにおいては、対物レンズが取付けられたコイルボ
ビン８は、４本の可撓性を有するワイヤ９により、基台
１０に対して移動可能に支持されている。これらワイヤ
９の基台１０側の基端側には、ダンパ材１１が設けられ
ている。コイルボビン８には、フォーカスコイル１２及
びトラッキングコイル１３が取付けられている。そし
て、基台１０上には、マグネット１４及びヨーク１５が
取付けられている。これらマグネット１４及びヨーク１
５は、形成する磁界中にフォーカスコイル１２及びトラ
ッキングコイル１３を位置させるように配設されてい
る。

【００６２】この対物レンズ駆動デバイスにおいては、
フォーカスコイル１２に駆動電流が供給されると、この
電流とマグネット１４及びヨーク１５が形成する磁界と
の相互作用により、コイルボビン８は、対物レンズの光
軸方向、すなわち、フォーカス方向に移動操作される。
また、この対物レンズ駆動デバイスにおいては、トラッ
キングコイル１３に駆動電流が供給されると、この電流
とマグネット１４及びヨーク１５が形成する磁界との相
互作用により、コイルボビン８は、対物レンズの光軸に
直交する方向、すなわち、トラッキング方向に移動操作
される。

【００６３】光学ピックアップ装置においては、フォー
カスコイル１２及びトラッキングコイル１３に供給する
駆動電流をそれぞれ制御することにより、対物レンズが
移動操作されてこの対物レンズを通って集光される光ス
ポットが常に光学記録媒体の所定の位置において結像す
るように、対物レンズ駆動デバイスを制御する。

【００６４】なお、光学記録媒体が光ディスクである場
合においては、図１８における上下方向及び図１９にお
ける紙面奥行き方向が光ディスクのラジアル（radial）
方向に相当し、図１８及び図１９における左右方向が光
ディスクのタンジェンシャル（tangential）方向に相当
する。

【００６５】このような対物レンズ駆動デバイス及び対
物レンズを有して構成される光学ピックアップ装置は、
図２０に示すように、光源となる半導体レーザ（ＬＤ）
１６を有している。この半導体レーザ１６から発せられ
た直線偏光の光束は、コリメータレンズ１７によって平
行光束となされ、ミラー１８をを経て、偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）１９に入射する。そして、この偏光ビ
ームスプリッタ１９を透過した光束は、四分の一波長板
（λ／４板：ＱＷＰ）２０によって円偏光光束となされ
て、凹レンズ及び凸レンズからなるビームエキスパンダ
２１に入射して光束の径を拡げられて、対物レンズに入
射する。この対物レンズは、図示しない対物レンズ駆動
デバイスによって移動操作可能に支持されている。

【００６６】対物レンズに入射された光束は、光ディス
ク１０８の如き光学記録媒体の信号記録面上に、この対
物レンズによって集光されて照射される。そして、この
ように信号記録面上に照射された光束は、この信号記録
面において、例えば、偏光方向について所定の変調を受
けて反射され、対物レンズに戻る。この戻り光束は、ビ
ームエキスパンダ２１を経て、四分の一波長板（λ／４
板：ＱＷＰ）２０によって、光学記録媒体に対して入射
する光束の偏光方向に対して直交する偏光方向の直線偏
光光束となされて、偏光ビームスプリッタ１９に戻る。

【００６７】ここで、戻り光束は、ビームスプリッタ１
９内の反射面によって反射され、第２の偏光ビームスプ
リッタ２２に入射する。この第２のビームスプリッタ２
２は、戻り光束が光学記録媒体で変調されていない状態
において透過光量と反射光量とが等しくなるように設定
されている。第２のビームスプリッタ２２を透過した戻
り光束は、拡大レンズ系２３，２４を経て、第１の光検
出器（ＰＤ１）２５上に集光される。第２のビームスプ
リッタ２２により反射された戻り光束は、集光レンズ系
２６及びナイフエッジ２７を経て、第２の光検出器（Ｐ
Ｄ２）２８上に集光される。これら各光検出器２５，２
８からの光出力の検出信号に基づいて、ＲＦ信号、フォ
ーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等の種々
の信号を生成することができ、光学記録媒体に記録され
た情報信号の読出しを行うことができる。

【００６８】フォーカスエラー信号の検出方式として
は、上述したいわゆるナイフエッジ法の他に、いわゆる
非点収差法、いわゆる差動同心円法などを用いることが
できる。また、トラッキングエラー信号の検出方式とし
ては、いわゆるプッシュプル法、いわゆる差動プッシュ
プル法、いわゆるＤＰＤ法などを用いることができる。
さらに、この光学ピックアップ装置は、光学記録媒体か
らの情報信号の読出しのみならず、光学記録媒体への情
報信号の書込みを行うこともできる。

【００６９】そして、図２０に示すように、上述のよう
な光学ピックアップ装置と、光学記録媒体である光ディ
スク１０８を保持して回転操作する記録媒体保持機構と
を備えることにより、記録再生装置が構成される。この
記録再生装置においては、光学ピックアップ装置によっ
て光ディスク１０８より読出された信号が信号処理回路
によって処理されて、ＲＦ信号及び各種エラー信号が生
成される。また、この記録再生装置においては、外部か
ら入力された信号が信号処理回路によって処理されて、
光学ピックアップ装置によって光ディスク１０８に対し
て書込まれる。

【００７０】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る対物レンズ
においては、対物レンズを構成する各レンズは、これら
各レンズ間の空隙部を外方側につなげるエア抜き部を有
する略々円筒状のレンズホルダによって保持されてい
る。

【００７１】したがって、この対物レンズにおいては、
各レンズ間の空隙部が密閉された空間とならず、この空
隙内の空気は、組立時の圧縮や、あるいは、温度変化に
よって密度が変化しても、気圧の変化を生ずることがな
く、各レンズに対して圧力を作用させないため、温度変
化が繰り返されても、光学的収差特性の劣化を生じさせ
ることがない。

【００７２】すなわち、本発明は、複数枚数のレンズか
ら構成された対物レンズであって、レンズ間の相対位置
が高精度に調整され、環境温度の変化があってもレンズ
間の相対位置の精度が維持されるようになされた対物レ
ンズ及びこのような対物レンズを用いた光学ピックアッ
プ装置、記録再生装置を提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る対物レンズのレンズ構成を示す縦
断面図である。

【図２】上記対物レンズの構成を示す縦断面図である。

【図３】上記対物レンズの構成を示す第１のレンズ側よ
り臨む斜視図である。

【図４】上記対物レンズの構成を示す第２のレンズ側よ
り臨む斜視図である。

【図５】上記対物レンズを構成するレンズホルダの構成
を示す第１のレンズ挿入部側より臨む斜視図である。

【図６】上記対物レンズを構成するレンズホルダの構成
を示す第２のレンズ挿入部側より臨む斜視図である。

【図７】上記対物レンズを構成するレンズホルダの構成
を示す平面図、底面図及び縦断面図である。

【図８】レンズ間の偏心と波面収差の量との関係を示す
グラフである。

【図９】上記レンズホルダを成型するための金型の構成
を示す縦断面図である。

【図１０】レンズ間の平行度と波面収差の量との関係を
示すグラフである。

【図１１】レンズ間隔と波面収差の量との関係を示すグ
ラフである。

【図１２】上記対物レンズの組立て工程を示す縦断面図
である。

【図１３】上記対物レンズにおける第２のレンズとレン
ズホルダとの嵌合部の状態を示す要部縦断面図である。

【図１４】上記対物レンズを構成するレンズホルダの他
の構成（エア抜き部を３方向としたもの）を示す第１の
レンズ挿入部側より臨む斜視図である。

【図１５】上記対物レンズを構成するレンズホルダのさ
らに他の構成（エア抜き部を溝部としたもの）を示す第
１のレンズ挿入部側より臨む斜視図である。

【図１６】上記対物レンズを構成するレンズホルダのさ
らに他の構成（エア抜き部を貫通孔としたもの）を示す
第１のレンズ挿入部側より臨む斜視図である。

【図１７】上記対物レンズにおけるプロテクタの構成を
示す平面図及び縦断面図である。

【図１８】上記対物レンズを用いた対物レンズ駆動デバ
イスの構成を示す平面図である。

【図１９】上記対物レンズを用いた対物レンズ駆動デバ
イスの構成を示す側面図である。

【図２０】上記対物レンズを用いた対物レンズ駆動デバ
イスを有する本発明に係る光学ピックアップ装置及び記
録再生装置の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 第１のレンズ、２ 第２のレンズ、３ レンズホル
ダ、３ｃ エア抜き部、４ 第１のレンズ挿入部、５
第２のレンズ挿入部、６ プロテクタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚数のレンズから構成され、開口数
   が０．７以上であって、光学記録媒体に対する情報信号
   の書込みまたは読出しを行う光学ピックアップ装置の対
   物レンズとして用いられる対物レンズであって、 上記各レンズは、これら各レンズ間の空隙部を外方側に
   つなげるエア抜き部を有する略々円筒状のレンズホルダ
   によって保持されていることを特徴とする対物レンズ。
2. 【請求項２】 有効径を３ｍｍ、使用中心波長を４０５
   ｎｍ、開口数を０．８５以上として構成した場合におい
   て、レンズホルダをなす材料の線膨張係数が２×１０
   ^−４以下であることを特徴とする請求項１記載の対物レ
   ンズ。
3. 【請求項３】 レンズホルダは、光学記録媒体に対向す
   るレンズ面の周囲に、このレンズ面よりも光学記録媒体
   側に突出されたプロテクタを有し、 上記プロテクタは、この対物レンズに対して光学記録媒
   体が相対的に移動して来る側に、上記レンズ面を透過す
   る光束の径よりも広い幅の切り欠き部を有することを特
   徴とする請求項１記載の対物レンズ。
4. 【請求項４】 光源と、 上記光源より発せられた光束を光学記録媒体の信号記録
   面上に集光して照射する対物レンズと、 上記光束の上記信号記録面からの反射光束を検出する光
   検出器とを備え、 上記対物レンズは、複数枚数のレンズから構成され、開
   口数が０．７以上であって、該複数枚数のレンズが、各
   レンズ間の空隙部を外方側につなげるエア抜き部を有す
   る略々円筒状のレンズホルダによって保持されて構成さ
   れていることを特徴とする光学ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 光学記録媒体を保持する記録媒体保持機
   構と、 光源及びこの光源が発した光束を上記記録媒体保持機構
   により保持された光学記録媒体の信号記録面上に集光し
   て照射する対物レンズを有する光学ピックアップ装置と
   を備え、 上記光学ピックアップ装置の対物レンズは、複数枚数の
   レンズから構成され、開口数が０．７以上であって、該
   複数枚数のレンズが、各レンズ間の空隙部を外方側につ
   なげるエア抜き部を有する略々円筒状のレンズホルダに
   よって保持されて構成されていることを特徴とする記録
   再生装置。