JP2008146748A - 光ピックアップ装置用の光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップ装置のコンパクト化を図れるように、複数の対物レンズ部を配置した光学素子及び光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】ＤＶＤから光学素子ＯＥの第１の対物レンズ部ＯＬ１の第１の光学面Ｓ１の面頂点Ｐ１１までの距離Ｘ’は、Ｘ’＝Ｔ＋ＷＤ_m＝Ｔ＋ＷＤ₂−Ｚで表せる。ここで、Ｚ＞０であるので、Ｘ＞Ｘ’となる。即ち、距離Ｚに相当する量だけ、光学素子ＯＥを光ディスク側に寄せて配置することができ、これにより光ピックアップ装置をコンパクトにすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体（光ディスクともいう）に対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置用の光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２３〜２７ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。尚、ＢＤでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護層を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

また、現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることも考慮すると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を更に推進する事が重要である。

ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。特に、ＢＤとＨＤとでは、保護基板厚が異なるにも関わらず、同じ波長の光束を使用するので、回折構造を用いて収差補正を行うことができず、対物レンズの共通化が難しいという実情がある。

また、コンパクト化のためにＤＶＤ／ＣＤ互換レンズは既に実用化されているものの、ＣＤのＷＤ（ワーキングディスタンス）をある程度確保しなければならず、また、ＤＶＤ有効径はＣＤ有効径よりも大きくなるため、それにより互換レンズの外径が大きくなる傾向がある。これに対しＤＶＤ用、ＣＤ用にそれぞれ専用レンズを用いれば、ＣＤ側ＷＤの律束なくＤＶＤ用レンズを小さくする事ができる。しかしながら、レンズが２つになることによりアクチュエータが大きくなり、また可動部が重くなるため、高いアクチュエータ感度を得ることが難しくなり、また周波数特性が悪くなるという問題が生じる。

このように、光ピックアップ装置において、異なる光ディスクに対する「互換」と「コンパクト化」を両立させ、更に好ましい光学性能を得るためには、レンズを並列に並べて一体成形した複合光学素子を用いることが考えられる。このような複合光学素子は、個々に成形した２つのレンズを用いる場合に比べて、フランジ部を共通化できるため、レンズ間の間隔を狭められるというメリットがある。また、組み立て調整の簡易化や低コスト化を図ることができるというメリットもある。このような複合光学素子の例としては、特許文献１に記載されたものがある。
特開平９−３０６０１２号公報

ところで、現在市販されているＣＤやＤＶＤ等の光ディスクにおいては、平面度等のバラツキが大きいものも存在する。例えば表面が波打っている光ディスクを回転させると、接近して配置される光ピックアップ装置の対物レンズに干渉する恐れがある。そこで、経験上、光ディスクの種類に応じて、干渉を回避できる最小限必要なワーキングディスタンスがわかっている。ところが、対物レンズ部を複数個配置した複合光学素子においては、対物レンズ部毎に実際のワーキングディスタンスが定められており、また一般的に対物レンズ部毎に軸上厚が異なるという実情がある。更に、例えばノート型パソコン等に搭載できるよう、光ピックアップ装置をよりコンパクトにしたいという要請もある。従って、このような要求を満足するべく対物レンズ部の最適な配置が望まれている。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、光ピックアップ装置のコンパクト化、特に薄型化を図れるように、複数の対物レンズ部を配置した光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。尚、現在の光ピックアップ装置において、スリムタイプといわれるものは、厚さが７ｍｍ〜７．５ｍｍ程度、ウルトラスリムタイプといわれるものは、厚さが５ｍｍ〜５．５．ｍｍ程度であるため、厚さを０．１ｍｍでも薄くできれば、薄型化に対する寄与度は十分大きいといえる。

本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスク（光情報記録媒体ともいう）を総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＢＤ：ブルーレイディスク）の他に、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護層の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えば、ＨＤ ＤＶＤ：単にＨＤともいう）も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。

更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列光ディスクの総称である。記録密度は、高密度光ディスクが最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

請求項１に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、単一又は複数の光源と、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを一体的に形成した光学素子とを有し、前記光源からの光束を、前記第１の対物レンズ部を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっており、また前記第２の対物レンズ部を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっている光ピックアップ装置用の光学素子であって、
前記第１の対物レンズ部は、第１の光学面と、前記第１の光学面に対向し前記第１の光学面よりも曲率の絶対値が小さい第２の光学面とを有し、
前記第２の対物レンズ部は、第１の光学面と、前記第１の光学面に対向し前記第１の光学面よりも曲率の絶対値が小さい第２の光学面とを有し、
前記第１の対物レンズ部の前記第２の光学面と、前記第２の対物レンズ部の前記第２の光学面とは、前記光学素子の同一側に存在し、
以下の条件式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の光学素子。
ＷＤ₁＜ＷＤ₂ （１）
０＜Ｚ＜Ｚ_max （２）
Ｚ_max＝ＷＤ₂−ＷＤ_m （３）
但し
ＷＤ₁：前記第１の対物レンズ部のワーキングディスタンス（mm）
ＷＤ₂：前記第２の対物レンズ部のワーキングディスタンス（mm）
Ｚ：前記第１の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点から、前記第２の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点までの光軸方向の距離（ｍｍ：第１の光学面に向いた方向を正とする）
ＷＤ_m：前記第１光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスと、前記第２光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスのうち、大きい方のワーキングディスタンス（ｍｍ）

尚、本明細書における「ワーキングディスタンス」とは、後に図を参照して説明するように、対物レンズ部の光学面から光情報記録媒体までの光軸方向の距離をいう。なお、Ｚにおいて、実際の光学素子から対物レンズ部の面頂点の位置を決定するのが困難な場合は、光学素子を光ピックアップ装置のボビンに取り付ける際に、ボビンに接する光学素子のフランジ部の基準面（ボビンに接している面）から光軸方向で最も離れている第１の対物レンズ部の第２の光学面の場所と、同様に基準面から光軸方向で最も離れている第２の対物レンズ部の第２の光学面の場所との間の光軸方向の距離をＺとしても良い。

また、第１の対物レンズ部及び／又は第２の対物レンズ部が、一つの対物レンズ部で異なる光情報記録媒体に対応する場合、即ち互換タイプの対物レンズ部である場合、一つの対物レンズ部が、光情報記録媒体毎に複数のワーキングディスタンスを有することになる。例えば、第２の対物レンズ部が、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤのいずれにも対応している場合、第２の対物レンズ部は、ＨＤ用のワーキングディスタンスと、ＤＶＤ用のワーキングディスタンスと、ＣＤ用のワーキングディスタンスを有する。この様に一つの対物レンズ部が、互換タイプの対物レンズ部である場合、即ち、複数のワーキングディスタンスを有する場合、その中で最も短いものをＷＤ₁又はＷＤ₂とする。

また、一つの対物レンズ部が、互換タイプの対物レンズ部である場合、光学素子が対応する全ての光情報記録媒体の使用時に最小限必要なそれぞれのワーキングディスタンスのうち、最大のものをＷＤ_mとする。例えば、第１の対物レンズ部がＢＤに対応し、第２の対物レンズ部がＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤに対応している場合、これらの中で使用時に最小限必要なワーキングディスタンスのうち、最大のものは、ＣＤの使用時に最小限必要なワーキングディスタンスである。従って、ＷＤ_mは、ＣＤの使用時に最小限必要なワーキングディスタンスとなる。この場合、好ましくはＷＤ_m＝０．４ｍｍである。

以下、図面を参照して、本発明について説明する。図１は比較例にかかる光学素子の断面図である。図２は本発明の一例にかかる光学素子の断面図である。尚、図１，２においては、実際の寸法より誇張して示している。又、理解しやすいように数値を用いて示しているが、本発明はかかる数値に限定されることはない。

ここで、比較例と本発明の一例の対物レンズの仕様は同一であるものとする。より具体的には、光学素子ＯＥの第１の対物レンズ部ＯＬ１は、ＢＤの情報記録面に対して光束を集光するものであって、その実際（設計上）のワーキングディスタンスＷＤ₁は０．２ｍｍであり、また第２の対物レンズ部ＯＬ２は、ＢＤの情報記録面に対して光束を集光するものであって、その実際（設計上）のワーキングディスタンスＷＤ₂は０．４ｍｍ（ＷＤ₁＜ＷＤ₂）である。更に、ＢＤ使用時に最小限必要なワーキングディスタンスを０．２ｍｍとし、ＤＶＤ使用時に最小限必要なワーキングディスタンスを０．３ｍｍとすると、ＤＶＤの方が大きくなるので、これを最小限必要なワーキングディスタンスＷＤ_m＝０．３ｍｍとする。又、第１の対物レンズ部ＯＬ１の軸上厚は、第２の対物レンズ部ＯＬ２の軸上厚より厚くなっており、これをＴとする。

まず、図１に示す比較例では、第１の対物レンズ部ＯＬ１の第２の光学面Ｓ２の面頂点Ｐ１２と、第２の対物レンズ部ＯＬ２の第２の光学面Ｓ２の面頂点Ｐ２２とは、光軸方向に等しい位置となっている。ここで、図１（ａ）に示すように、ＤＶＤ使用時には、実際のワーキングディスタンスＷＤ₂＝０．４ｍｍに従って、面頂点Ｐ２２とＤＶＤの表面との間の間隙は、０．４ｍｍとなり、これはＷＤ_m＝０．３ｍｍより大きい値であるため、光学素子ＯＥとＤＶＤとの干渉を回避できる。

一方、図１（ｂ）に示すように、ＢＤ使用時には、実際のワーキングディスタンスＷＤ₁＝０．２ｍｍに従って、面頂点Ｐ１２とＢＤの表面との間の間隙は、０．２ｍｍに狭まるが、ＢＤ使用時に必要なワーキングディスタンスは０．２ｍｍであるため、光学素子ＯＥとＢＤとの干渉を回避できる。かかる場合、図１（ａ）に示すように、ＤＶＤの表面から光学素子ＯＥの第１の対物レンズ部ＯＬ１の第１の光学面Ｓ１の面頂点Ｐ１１までの距離Ｘは、Ｘ＝Ｔ＋ＷＤ₂で表せる。

次に、図２に示す本発明の一例では、第１の対物レンズ部ＯＬ１の第２の光学面Ｓ２の面頂点Ｐ１２と、第２の対物レンズ部ＯＬ２の第２の光学面Ｓ２の面頂点Ｐ２２とは、光軸方向に距離Ｚ＝０．１ｍｍだけシフトしており、即ち面頂点Ｐ１２の方が光ディスク側に近接している。ここで、図２（ａ）に示すように、ＤＶＤ使用時には、実際のワーキングディスタンスＷＤ₂＝０．４ｍｍに従って、面頂点Ｐ２２とＤＶＤの表面との間の間隙は、０．４ｍｍとなり、その状態でもＤＶＤに最も近い面頂点Ｐ１２とＤＶＤの表面との間の間隙は０．３ｍｍとなり、従ってＷＤ_m＝０．３ｍｍが確保されているため、光学素子ＯＥとＤＶＤとの干渉を回避できる。

一方、図２（ｂ）に示すように、ＢＤ使用時には、実際のワーキングディスタンスＷＤ₁＝０．２ｍｍに従って、面頂点Ｐ１２とＢＤの表面との間の間隙は、０．２ｍｍに狭まるが、ＢＤ使用時に最小限必要なワーキングディスタンスは０．２ｍｍであるため、光学素子ＯＥとＢＤとの干渉を回避できる。かかる場合、ＤＶＤの表面から光学素子ＯＥの第１の対物レンズ部ＯＬ１の第１の光学面Ｓ１の面頂点Ｐ１１までの距離Ｘ’は、Ｘ’＝Ｔ＋ＷＤ_m＝Ｔ＋ＷＤ₂−Ｚで表せる。ここで、Ｚ＞０であるので、Ｘ＞Ｘ’となる。即ち、距離Ｚに相当する量だけ、光学素子ＯＥを光ディスク側に寄せて配置することができ、これにより光ピックアップ装置全体をコンパクトにすることができる。但し、ＺがＺ_max＝ＷＤ₂−ＷＤ_m を超えると、ＤＶＤ使用時に第１の対物レンズ部ＯＬ１とＤＶＤとの距離がＷＤ_mより短くなり、第１の対物レンズ部ＯＬ１がＤＶＤと干渉しやすくなるため、Ｚ＜Ｚ_maxである事が望ましい。

請求項２に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＷＤ_m＝０．３（ｍｍ）

特に、第１の対物レンズ部又は第２の対物レンズ部のいずれかがＤＶＤの記録及び／又は再生に用いられる場合に、上記条件式を満たすことが好ましい。更に好ましくは、第１の対物レンズ部又は第２の対物レンズ部のいずれかがＤＶＤの記録及び／又は再生に用いられ、且つ、第１の対物レンズ部も第２の対物レンズ部もＣＤの記録及び／又は再生に用いられない場合に、上記条件式を満たすことが好ましい。

請求項３に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＷＤ_m＝０．４（ｍｍ）

特に、第１の対物レンズ部又は第２の対物レンズ部のいずれかがＣＤの記録及び／又は再生に用いられる場合に、上記条件式を満たすことが好ましい。

尚、第１の対物レンズ部がＢＤの記録及び／又は再生に用いられ、第２の対物レンズ部がＨＤの記録及び／又は再生に用いられ、第１の対物レンズ部も第２の対物レンズ部も他の光情報記録媒体の記録及び／又は再生に用いられない場合は、ＷＤ_m＝０．２（ｍｍ）であることが好ましい。

尚、用いられる光情報記録媒体の種類に拘わらず、非常に厚みの精度が高く、厚みが均一な光情報記録媒体のみを記録及び／又は再生の対象とする光ピックアップ装置に用いられる光学素子においては、ＷＤ_m＝０．１（ｍｍ）であることが好ましい。

請求項４に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体のうち一方はＢＤであることを特徴とする。特に、ＢＤは軸上厚が大きい傾向にあるので、本発明が特に有効である。

請求項５に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズ部の有効径と、前記第２の対物レンズ部の有効径とが等しいことを特徴とする。ここで、「有効径」は、対物レンズ部の開口数をＮＡ、対物レンズ部の焦点距離をｆとしたときに、２・ＮＡ・ｆで表される値を言う。又、「有効径が等しい」とは、一方の有効径が、他方の有効径の０．９５倍以上１．０５倍以下である場合を含むものとする。

請求項６に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記光学素子は第３の対物レンズ部を有し、前記第３の対物レンズ部を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっていることを特徴とする。

上述のように、対物レンズ部を３つ有する場合は、３つの対物レンズ部のワーキングディスタンスのうち、最も小さいものをＷＤ₁とし、ＷＤ₁を有する対物レンズ部を第１の対物レンズ部とすることが好ましい。第１の対物レンズ部以外の、残りの２つの対物レンズ部のいずれを第２の対物レンズとしても良いが、第１の対物レンズ部と、第２の対物レンズ部とは、条件式（１）、（２）、（３）を満たすことが好ましい。さらに、第１の対物レンズ部と、第３の対物レンズ部とは、以下の条件式（１’）、（２’）、（３’）を満たすことが好ましい。
ＷＤ₁＜ＷＤ₃ （１’）
０＜Ｚ‘’＜Ｚ_max （２’）
Ｚ_max＝ＷＤ₃−ＷＤ_m （３’）
但し
ＷＤ₃：前記第３の対物レンズ部のワーキングディスタンス（mm）
Ｚ‘’：前記第１の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点から、前記第３の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点までの光軸方向の距離（ｍｍ：第１の光学面に向いた方向を正とする）
ＷＤ_m：前記第１光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスと、前記第３光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスのうち、大きい方のワーキングディスタンス（ｍｍ）

請求項７に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０＜Ｚ＜０．３（ｍｍ）

請求項８に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記第１の対物レンズ部の有効径φ１は２．５ｍｍ未満であり、前記第２の対物レンズ部の有効径φ２は２．５ｍｍ未満であることを特徴とする。

請求項９に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
０＜Ｚ＜０．２（ｍｍ）

請求項１０に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項７に記載の発明において、前記第１の対物レンズ部の有効径φ１は２．０ｍｍ未満であり、前記第２の対物レンズ部の有効径φ２は２．０ｍｍ未満であることを特徴とする。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ｚ’≦０
但し
Ｚ’：前記第１の対物レンズ部の前記第１の光学面の面頂点から、前記第２の対物レンズ部の前記第１の光学面の面頂点までの光軸方向の距離（ｍｍ：第２の光学面に向いた方向を負とする）

より具体的には、図２（ａ）において、第１の対物レンズ部ＯＬ１の第１の光学面Ｓ１の面頂点Ｐ１１と、第２の対物レンズ部ＯＬ２の第１の光学面Ｓ１の面頂点Ｐ２１とは、光軸方向に距離Ｚ’だけシフトしており、即ち面頂点Ｐ２１の方が、面頂点Ｐ１１よりも光ディスク側に近接している状態をいう。これにより、スペースの有効活用を図れる。この条件を満たすことで、図２（ａ）において距離Ｚに相当する量だけ、光学素子ＯＥを光ディスク側に寄せて配置する事ができるという本発明の効果がより確実に得られる事となる。

尚、好ましくは、Ｚ’＜０ である。

また、以下の条件式を満たすことが好ましい。
Ｚ＋Ｔ２≦Ｔ１
但し
Ｔ１：第１の対物レンズ部の軸上厚（ｍｍ）
Ｔ２：第２の対物レンズ部の軸上厚（ｍｍ）

請求項１２に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１１に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
−２．０（ｍｍ）＜Ｚ’＜０（ｍｍ）

請求項１３に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明の光学素子は、プラスチックからなっていても、ガラスからなっていても良いが、プラスチックからなっている事が好ましい。

請求項１４に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする。

尚、第１の対物レンズ部又は第２の対物レンズ部のいずれかをガラスレンズとし、他方をプラスチックレンズとしても良いし、第１の対物レンズ部及び第２の対物レンズ部を共にプラスチックレンズ又はガラスレンズとしても良い。

請求項１５に記載の光ピックアップ装置用の光学素子は、請求項１〜１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子を用いたことを特徴とする。

上述のように、本発明の「第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを一体的に形成した光学素子」とは、第１の対物レンズ部及び第２の対物レンズ部が融合している場合（例えば、第１の対物レンズ部及び第２の対物レンズ部とを有する光学素子を射出成形などにより得る場合）だけでなく、第１の対物レンズ部を有する光学素子と第２の対物レンズ部を有する光学素子とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したりすることなどによって一体化した光学素子であっても良い。

本発明によれば、光ピックアップ装置のコンパクト化を図れるように、複数の対物レンズ部を配置した光学素子及び光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。図１は、光ピックアップ装置ＰＵ１の概略構成を示す図である。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤ及びＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０７ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２（第２光源）と、ＢＤ、ＨＤの情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２からの反射光束を受光する第１の受光部ＤＳ１と、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する第２の受光部ＤＳ２と、プリズムＰＳとから構成されたレーザモジュールＬＭ、及びＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３の光源と、光検出器とを一体化した発光部・受光部一体型光源ユニットであるホログラムレーザＨＬを有している。

又、光学素子ＯＥは、条件式（１）〜（３）を満たすように、図２に示すものと類似な形状を有する第１の対物レンズ部ＯＬ１と第２の対物レンズ部ＯＬ２とを一体的に形成してなり、アクチュエータＡＣ１に駆動され移動可能となっている保持部材Ｈにより保持されている。第１の対物レンズ部ＯＬ１の第２の光学面の面頂点と第２の対物レンズ部ＯＬ２の第２の光学面の面頂点とのシフト量Ｚ（図２（ａ）参照）は、０ｍｍを超え、０．３ｍｍ未満であると好ましい。第１の対物レンズ部ＯＬ１の第１の光学面の面頂点と第２の対物レンズ部ＯＬ２の第１の光学面の面頂点とのシフト量Ｚ’（図２（ａ）参照）の絶対値は、０ｍｍを超え、０．２ｍｍ未満であると好ましい。

尚、第２の対物レンズ部ＯＬの光学面の有効径内には、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤについて互換用の回折構造が形成されていてもよい。また、第１の対物レンズ部又は第２の対物レンズ部に温度変化、湿度変化時に球面収差を補償するような回折構造を設けてもよい。また、第２の対物レンズ部ＯＬ２の有効径について、ＣＤが最も小さく、次にＨＤ、もっとも大きいのがＤＶＤの場合、第２の対物レンズ部ＯＬ２の光学面の有効径内とは、ＤＶＤ用の有効径内、即ち、最大有効径内をいう。第１の対物レンズ部ＯＬ１の有効径と、第２の対物レンズ部ＯＬ２のいずれかの有効径を等しくしても良い。最大有効径内であって、ＨＤの有効径外の領域においては、ＨＤやＣＤの記録・再生を行う際に、この領域を通過する光束をフレア光として飛ばすような回折構造を設けてもよい。また、ＨＤ用の有効径内であって、ＣＤ用の有効径外の領域においては、ＣＤの記録・再生を行う際に、この領域を通過する光束をフレア光として飛ばすような回折構造を設けてもよい。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図３に示す位置に保持部材Ｈを移動させ、第１の対物レンズ部ＯＬ１を光路内に挿入し、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図３において実線でその光線経路を描いたように、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、ビームスプリッタＢＳを通過し、第１の対物レンズ部ＯＬ１に平行光の状態で入射した後、第１有効径内領域を通過した光束は、ＢＤの保護基板ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなるが、第１有効径外領域を通過した光束は例えばオーバーのフレア光となることにより絞り機能が発揮される。第１の対物レンズ部ＯＬ１は、２軸アクチュエータＡＣ１によって保持部材Ｈごと駆動されフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズ部ＯＬ１、ビームスプリッタＢＳ及びコリメータＣＯＬを透過した後、レーザモジュールＬＭに入射し、その後、プリズム内で２回反射された後、第１の受光部ＤＳ１に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。ＢＤの記録・再生時の温度変化により生じる球面収差や、２層ディスク使用による球面収差はコリメータＣＯＬを駆動させて補正する。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図３に示す位置から保持部材Ｈを上方に移動させ、第２の対物レンズ部ＯＬ２を光路内に挿入し、第１の発光点ＥＰ１を発光させる。第１の発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図３においてその光線経路は省略されているが、コリメータＣＯＬにより平行光束に変換され、ビームスプリッタＢＳを通過し、第２の対物レンズ部ＯＬ２に平行光の状態で入射した後、ＨＤの保護基板ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。なお、第２有効径内領域であっても、ＨＤの有効径外の領域を通過した光束は回折構造の機能などによりフレア光とできる。又、第２有効径外領域を通過した光束もフレア光とできるので、これにより絞り機能が発揮される。第２の対物レンズ部ＯＬ２は、２軸アクチュエータＡＣ１によって保持部材Ｈごと駆動されフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＬ２、ビームスプリッタＢＳ及びコリメータＣＯＬを透過した後、レーザモジュールＬＭに入射し、その後、プリズム内で２回反射された後、第１の受光部ＤＳ１に収束する。そして、第１の受光部ＤＳ１の出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。

尚、第２の対物レンズ部ＯＬ２において、ＨＤにかかる有効径のほうが、ＤＶＤにかかる有効径に比して小さくなる場合、ＨＤ使用時には、ＤＶＤのみに使用する回折面である光学面領域によってフレア光が発生させられ、ＤＶＤの際には、最大有効径外領域を通過する光が例えばアンダー側のフレア光とすることにより絞り機能が発揮されることになる。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図３に示す位置から保持部材Ｈを上方に移動させ、第２の対物レンズ部ＯＬ２を光路内に挿入し、且つコリメータＣＯＬを１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に移動させ、第２の発光点ＥＰ２を発光させる。第２の発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図３において二点鎖線でその光線経路を描いたように、コリメータＣＯＬにより弱発散光束に変換され、ビームスプリッタＢＳを通過し、第２の対物レンズ部ＯＬ２に有限発散光束の状態で入射した後、第２有効径内領域（最大有効径内領域）を通過した光束はＤＶＤの保護基板ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。また、第２有効径外領域を通過した光束はフレア光とできるので、これにより絞り機能が発揮される。対物レンズ部ＯＬ２は、２軸アクチュエータＡＣ１によって保持部材Ｈごと駆動されフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ３で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＬ２、ビームスプリッタＢＳ及びコリメータＣＯＬを透過した後、レーザモジュールＬＭに入射し、その後、プリズム内で２回反射された後、第２の受光部ＤＳ２に収束する。そして、第２の受光部ＤＳ２の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図３に示す位置から保持部材Ｈを図で上方へと移動させ、第２の対物レンズ部ＯＬ２を光路内に挿入し、ホログラムレーザＨＬを発光させる。ホログラムレーザＨＬから射出された発散光束は、図３において点線でその光線経路を描いたように、ビームスプリッタＢＳで反射され、第２の対物レンズ部ＯＬ２に有限発散光束の状態で入射した後、そこからＣＤの保護基板ＰＬ４を介して情報記録面ＲＬ４上に形成されるスポットとなる。なお、第２有効径内領域であっても、ＣＤの有効径外の領域の光は回折構造の機能などによりフレア光とできる。また、第２有効径外領域を通過した光束もフレア光とできるので、これにより絞り機能が発揮される。第２の対物レンズ部ＯＬ２は、２軸アクチュエータＡＣ１によって保持部材Ｈごと駆動されフォーカシングやトラッキングを行う。

情報記録面ＲＬ４で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズ部ＯＬ２、ビームスプリッタＢＳで反射された後、ホログラムレーザＨＬに入射し、光検出器の受光面に収束する。そして、光検出器の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

（実施例）
以下、上述した光学素子として好適な実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ−３）を用いて表すものとする。

対物レンズ部の光学面は、それぞれ数１式に、表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ｂ_2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。

また、回折構造（位相構造）を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。

λは入射光束の波長、λ_Bは製造波長（ブレーズ化波長）、ｄｏｒは回折次数、Ｃ_2iは光路差関数の係数である。

（実施例１）
実施例１は、第１の対物レンズ部をＢＤ専用レンズとし、第２の対物レンズ部をＨＤ専用レンズとした光学素子である。実施例１において、ＷＤ₁は、０．３ｍｍであり、ＷＤ₂は、０．５７ｍｍである。第１の対物レンズ部の軸上厚ｔ１は、１．５５ｍｍであり、第２の対物レンズ部の軸上厚ｔ２は、１．１ｍｍである。また、ＷＤ_mは、０．２ｍｍとする。従って、Ｚ_maxは、０．３７ｍｍとなる。そこで、Ｚを０．３６ｍｍとした。この場合、Ｚ‘は０．０９ｍｍとなる。実施例１のレンズデータを表１に示す。

（実施例２）
実施例２は、第１の対物レンズ部をＢＤ専用レンズとし、第２の対物レンズ部をＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換レンズとした光学素子である。実施例２において、ＷＤ₁は、０．３ｍｍである。また、第２の対物レンズ部において、ＨＤ使用時のワーキングディスタンスは、１．０２ｍｍであり、ＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスは１．１１ｍｍであり、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスは０．８９ｍｍである。従って、ＷＤ₂は、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤのワーキングディスタンスで最小の値である０．８９ｍｍとなる。第１の対物レンズ部の軸上厚ｔ１は、１．５５ｍｍであり、第２の対物レンズ部の軸上厚ｔ２は、１．３７ｍｍである。また、本実施例の光学素子は、ＣＤの記録／再生を行えるため、ＷＤ_mは、０．４ｍｍとする。従って、Ｚ_maxは、０．４９ｍｍとなる。さらに、Ｚ‘を０ｍｍとした。その結果、Ｚは０．１８ｍｍとなる。実施例２のレンズデータを表２に示す。

（実施例３）
実施例３は、第１の対物レンズ部をＤＶＤ専用レンズとし、第２の対物レンズ部をＣＤ専用レンズとした光学素子である。実施例１において、ＷＤ₁は、０．５６ｍｍであり、ＷＤ₂は、０．６８ｍｍである。第１の対物レンズ部の軸上厚ｔ１は、１．１ｍｍであり、第２の対物レンズ部の軸上厚ｔ２は、１．０ｍｍである。また、本実施例の光学素子は、ＣＤの記録／再生を行えるため、ＷＤ_mは、０．４ｍｍとする。従って、Ｚ_maxは、０．２８ｍｍとなる。さらに、Ｚ‘を０ｍｍとした。その結果、Ｚは０．１ｍｍとなる。実施例３のレンズデータを表３に示す。

（実施例４）
実施例４は、図４に示すように、第１の対物レンズ部ＯＬ１をＢＤ専用レンズとし、第２の対物レンズ部ＯＬ２をＨＤ専用レンズとし、第３の対物レンズ部ＯＬ３をＤＶＤ／ＣＤ互換レンズとした光学素子である。第１の対物レンズ部ＯＬ１の軸上厚ｔ１は、１．５５ｍｍであり、第２の対物レンズ部ＯＬ２の軸上厚ｔ２は、１．１ｍｍであり、第３の対物レンズ部ＯＬ３の軸上厚ｔ３は１．２ｍｍである。実施例４において、ＷＤ₁は、この光学素子ＯＥにおける最小のワーキングディスタンスとなり、第１の対物レンズ部ＯＬ１のワーキングディスタンス０．３ｍｍがそれに該当する。ＷＤ₂は、０．５７ｍｍである。第１の対物レンズ部ＯＬ１と第２の対物レンズ部ＯＬ２の関係において、ＷＤ_mは、０．２ｍｍとする。従って、Ｚ_maxは、０．３７ｍｍとなる。そこで、第１の対物レンズ部ＯＬ１と第２の対物レンズ部ＯＬ２の関係において、Ｚは、０．３６ｍｍとした。Ｚ‘は０．０９ｍｍとなる。また、第３の対物レンズ部ＯＬ３においてＤＶＤ使用時のワーキングディスタンスＷＤ_DVDは１．２６ｍｍであり、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスＷＤ_CDは０．８９ｍｍである。従って、ＷＤ₃は、ＤＶＤ／ＣＤのワーキングディスタンスで最小の値である０．８９ｍｍとなる。また、第１の対物レンズ部ＯＬ１と第３の対物レンズ部ＯＬ３の関係において、ＣＤの記録／再生を行えるため、ＷＤ_m'は、０．４ｍｍとする。従って、第１の対物レンズ部ＯＬ１と第３の対物レンズ部ＯＬ３の関係において、Ｚ_maxは、０．４９ｍｍとなる。さらに、第１の対物レンズ部ＯＬ１と第３の対物レンズ部ＯＬ３の関係において、Ｚ’を０ｍｍとした。その結果、第１の対物レンズ部ＯＬ１と第３の対物レンズ部ＯＬ３の関係において、Ｚ‘’は０．３５ｍｍとなる。実施例４のレンズデータを表４に示す。

比較例にかかる光学素子の断面図である。 本発明の一例にかかる光学素子の断面図である。 光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 対物レンズ部を３つ有する実施例にかかる光学素子の断面図である。

符号の説明

ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
ＢＳ ビームスプリッタ
ＣＯＬ コリメータ
ＤＳ１ 第１受光部
ＤＳ２ 第２受光部
ＥＰ１ 第１発光点
ＥＰ２ 第２発光点
Ｈ 保持部材
ＨＬ ホログラムレーザ
ＬＭ レーザモジュール
ＯＬ１ 第１の対物レンズ部
ＯＬ２ 第２の対物レンズ部
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＬ４ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＲＬ４ 情報記録面

Claims (15)

1. 単一又は複数の光源と、第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを一体的に形成した光学素子とを有し、前記光源からの光束を、前記第１の対物レンズ部を介して第１光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっており、また前記第２の対物レンズ部を介して第２光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっている光ピックアップ装置用の光学素子であって、
   前記第１の対物レンズ部は、第１の光学面と、前記第１の光学面に対向し前記第１の光学面よりも曲率の絶対値が小さい第２の光学面とを有し、
   前記第２の対物レンズ部は、第１の光学面と、前記第１の光学面に対向し前記第１の光学面よりも曲率の絶対値が小さい第２の光学面とを有し、
   前記第１の対物レンズ部の前記第２の光学面と、前記第２の対物レンズ部の前記第２の光学面とは、前記光学素子の同一側に存在し、
   以下の条件式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置用の光学素子。
   ＷＤ₁＜ＷＤ₂ （１）
   ０＜Ｚ＜Ｚ_max （２）
   Ｚ_max＝ＷＤ₂−ＷＤ_m （３）
   但し
   ＷＤ₁：前記第１の対物レンズ部のワーキングディスタンス（mm）
   ＷＤ₂：前記第２の対物レンズ部のワーキングディスタンス（mm）
   Ｚ：前記第１の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点から、前記第２の対物レンズ部の前記第２の光学面の面頂点までの光軸方向の距離（ｍｍ：第１の光学面に向いた方向を正とする）
   ＷＤ_m：前記第１光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスと、前記第２光情報記録媒体使用時に最小限必要なワーキングディスタンスのうち、大きい方のワーキングディスタンス（ｍｍ）
2. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
   ＷＤ_m＝０．３（ｍｍ）
3. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
   ＷＤ_m＝０．４（ｍｍ）
4. 前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体のうち一方はＢＤであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
5. 前記第１の対物レンズ部の有効径と、前記第２の対物レンズ部の有効径とが等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
6. 前記光学素子は第３の対物レンズ部を有し、前記第３の対物レンズ部を介して第３光情報記録媒体の情報記録面に集光させることにより、その情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生が可能となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
7. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
   ０＜Ｚ＜０．３（ｍｍ）
8. 前記第１の対物レンズ部の有効径φ１は２．５ｍｍ未満であり、前記第２の対物レンズ部の有効径φ２は２．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
9. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
   ０＜Ｚ＜０．２（ｍｍ）
10. 前記第１の対物レンズ部の有効径φ１は２．０ｍｍ未満であり、前記第２の対物レンズ部の有効径φ２は２．０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
11. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
    Ｚ’≦０
    但し
    Ｚ’：前記第１の対物レンズ部の前記第１の光学面の面頂点から、前記第２の対物レンズ部の前記第１の光学面の面頂点までの光軸方向の距離（ｍｍ：第２の光学面に向いた方向を負とする）
12. 以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
    −２．０（ｍｍ）＜Ｚ’＜０（ｍｍ）
13. 第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
14. 第１の対物レンズ部と第２の対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置用の光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。

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