JP2008287757A - 光ピックアップ装置及び対物レンズユニット - Google Patents

光ピックアップ装置及び対物レンズユニット Download PDF

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Abstract

【課題】高いNAの対物レンズであっても良好な面精度が確保でき、組み付ける際に組み立て上の障害が生じない対物レンズを有する光ピックアップ装置を得る。
【解決手段】フランジ部に、光源に最も近い第1の面と、前記第1の面と段差を有して形成された第2の面と、光ディスクに対向する第3の面と、前記第2の面と前記第3の面の間に形成された凸部と、を有する対物レンズを、第1の面と接する面と、段差と嵌合する面と、第2の面に対向する面とを有するレンズ固定部に固定する光ピックアップ装置とする。
【選択図】図5

Description

本発明は、小型で組み付けに好適な形状の対物レンズを有する光ピックアップ装置及び対物レンズユニットに関するものである。
従来より、CD、DVD等の光情報記録媒体への記録、又は再生用の光ピックアップ装置用の光学素子である対物レンズは、樹脂成形されたプラスチックレンズが使用されている。
プラスチックレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、対物レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。
このような樹脂成形による光ピックアップ装置用の対物レンズとして、光学機能面の外周にフランジ部を設け、基準面側のフランジ面を基準となる面と段差をつけた低い面の2つの面に形成し、入子と入子が挿入される周辺部の金型の嵌合する位置を、段差をつけた低い面又は外周に位置させたプラスチックレンズが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−131802号公報
近年、BDなどの、青紫色レーザを使用する、より高密度な光情報記録媒体が市場に出てきている。このような光ディスクの高密度化に伴い、対物レンズのNA(開口数)も高NA化が求められている。高密度光情報記録媒体用の光ピックアップ装置に用いられる高いNAを必要とする対物レンズは、光源側に面した光学機能面の曲率は非常に大きくなり、大きく突出した形状となる。
このような光学素子を成形する場合、樹脂を金型内に注入した際に型の全体に樹脂が行き渡りにくくなり、金型内に残留する空気が空気溜まりを形成し、転写性に悪影響を与えるという問題がある。このため、金型内の空気を抜く、所謂エアベントを金型の分割線(パーティングライン)に沿って設けることが行われている。
しかしながら、エアベントを設けると、この部分に大きなバリが生じ、対物レンズを組み付ける際の障害となる場合がある。
本発明は上記問題に鑑み、高いNAの対物レンズであっても良好な面精度が確保でき、組み付ける際に組み立て上の障害が生じない対物レンズを有する光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを得ることを目的とする。
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
1.波長λの光束を射出する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、該対物レンズを固定するレンズ固定部と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光ディスクへの情報の記録及び前記光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、光学面と該光学面の周りのフランジ部とを有し、前記フランジ部は、光源に最も近い第1の面と、前記第1の面と段差を有して形成された第2の面と、光ディスクに対向する第3の面と、前記第2の面と前記第3の面の間に形成された凸部と、を有し、前記レンズ固定部は、前記第1の面と接する面と、前記段差と嵌合する面と、前記第2の面に対向する面とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
2.前記レンズ固定部は、アクチュエータにより駆動されるボビンに形成されていることを特徴とする1に記載の光ピックアップ装置。
3.前記対物レンズと補助光学素子とを有する対物レンズユニットを有し、前記レンズ固定部は前記対物レンズと前記補助光学素子とを保持する枠体に形成され、前記対物レンズユニットはボビンに保持されていることを特徴とする1に記載の光ピックアップ装置。
4.前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にパーティングラインを有し、前記凸部は、前記パーティングラインに生じるバリであることを特徴とする1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
5.前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にエアベントを有し、前記凸部は、前記エアベントに生じるバリであることを特徴とする1〜3のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6.前記光源から射出される光束の波長λは、
380nm<λ<420nm
であることを特徴とする1〜5のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
7.前記対物レンズの光ディスク側の光学面の開口数が0.8以上であることを特徴とする6に記載の光ピックアップ装置。
8.波長λの光束を射出する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、該対物レンズを固定するレンズ固定部と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光ディスクへの情報の記録及び前記光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズユニットにおいて、前記対物レンズユニットは、対物レンズと、補助光学素子と、前記対物レンズと前記補助光学素子を保持する枠体とを有し、前記対物レンズは、光学面と該光学面の周りのフランジ部とを有し、前記光学面は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面とを有し、前記第1の光学面の方が、前記第2の光学面よりも曲率が大きく、前記フランジ部は、前記第1の光学面側の第1の面と、前記第1の面と段差を有して形成された第2の面と、前記第2の光学面側の第3の面と、前記第2の面と前記第3の面の間に形成された凸部と、を有し、前記枠体は、前記第1の面と接する面と、前記段差と嵌合する面と、前記第2の面に対向する面とを有することを特徴とする対物レンズユニット。
9.前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にパーティングラインを有し、前記凸部は、前記パーティングラインに生じるバリであることを特徴とする8に記載の対物レンズユニット。
10.前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にエアベントを有し、前記凸部は、前記エアベントに生じるバリであることを特徴とする8に記載の対物レンズユニット。
11.前記光源から射出される光束の波長λは、
380nm<λ<420nm
であることを特徴とする8〜10のいずれかに記載の対物レンズユニット。
12.前記対物レンズの前記第2の光学面の開口数が0.8以上であることを特徴とする8〜11のいずれかに記載の対物レンズユニット。
本発明によれば、高いNAの対物レンズであっても良好な面精度が確保でき、組み付ける際に組み立て上の障害が生じない対物レンズを有する光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを得ることが可能となる。
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置100の一例を示す斜視図である。同図には、ワイヤーにより支持されたボビンに、対物レンズを組み付けた例が示されている。
同図に示すように、光ピックアップ装置100は、光学系ユニット30、反射部材40、対物レンズ1が固定されたボビン20で構成されている。なお、不図示であるが光ディスクは対物レンズ1の上方に位置している。
光学系ユニット30は、対物レンズ1にレーザ光を出射するレーザ光源と光ディスクから戻ってきた光を受光する受光部と、これらの光路を構成する光学部材で構成されている。反射部材40は、光学系ユニット30から出射された光束を対物レンズ1に入射させると共に、該光束の光ディスクからの反射光を光学系ユニット30に導くものである。
ボビン20は支持部材27から延びる4本の可撓性のワイヤー26により支持され、ワイヤー26をサスペンションとして光軸O方向(フォーカシング方向)及び光軸Oに直交する方向(トラッキング方向)の所定範囲の移動が可能となっている。また、コマ収差の補正のために光軸に対し傾けて(チルト)使用する場合もある。
また、不図示であるが、ボビン20には、アクチュエータとして、フォーカス駆動用コイル、トラッキング駆動用コイル、マグネット、外ヨーク、内ヨークによる磁気回路が構成されている。これらフォーカス駆動用コイル、トラッキング駆動用コイルに給電することにより、ボビン20を対物レンズ1の光軸方向(フォーカシング方向)、光軸直交方向(トラッキング方向)及びチルトする方向に揺動可能となっている。また、これらのコイルには、ワイヤー26を介して電源が供給されるようになっている。
このように、対物レンズ1をフォーカシング方向、トラッキング方向等への揺動を容易としつつ、慣性モーメントを減少させて応答性を向上させるため、対物レンズ1はプラスチックにより形成されていることが好ましい。
更に、不図示であるが、光学系ユニット30、反射部材40、ボビン20を一体的に光ディスクの半径方向に移動させる移動機構が設けられている。
図2は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置100の構成を概略的に示す図である。以下、光ディスクに記録された情報の再生を行う場合を例にとり説明する。
同図に示す光ピックアップ装置100は、光学系ユニット30内に所定の波長の光束を射出する半導体レーザ31を有している。なお、射出する波長としては、例えば、使用する光ディスクがCDであれば770〜800nm(例えば、785nm)、DVDであれば640〜670nm(例えば、655nm)、HD DVD或いはBDであれば390〜420nm(例えば、405nm)である。
半導体レーザ31から射出された光束は、偏光ビームスプリッタ32を通過し、コリメータレンズ33で平行光束とされた後、1/4波長板34で円偏光状態とされる。この平行光束は絞りSによって絞られ、対物レンズ1により光ディスク61の保護層である透明基板61aを介して情報記録面61bに集光され、光スポットとされる。
情報記録面61bで記録されたピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ1、絞りSを通過する。次いで、1/4波長板34により直線偏光状態とされ、コリメータレンズ33を透過して、偏光ビームスプリッタ32に入射し、ここで反射される。反射された光束は、シリンドリカルレンズ35、36により非点収差が与えられ、光検出器37上へ入射し、その出力信号を用いて、光ディスク61に記録された情報の読み取り信号を得る。
また、光検出器37上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦(フォーカス)検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて不図示のアクチュエータにより半導体レーザ31からの光束を光ディスク61の情報記録面61b上に結像するように対物レンズ1を光軸方向に移動させるとともに、半導体レーザ31からの光束を所定のトラックに結像するように対物レンズ1を光軸に垂直な方向に移動させるようになっている。
なお、上記では一種の光ディスクに対応した光ピックアップ装置の例で説明したが、複数種のレーザ光源を備え、複数種の光ディスクに対応可能とした光ピックアップ装置であってもよい。また、その場合に複数種の光ディスクに対して共用できる対物レンズを用いることが光ピックアップ装置の小型化や低コスト化の上でも好ましい。
図3は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの一例を示す側面図である。
同図に示す対物レンズ1は、光源側に向いた曲率の大きい光学面1a(第1の光学面)と、光ディスク側に向いた曲率の小さい光学面1b(第2の光学面)を有している。また、光学面1a、1bの周りにはフランジ部1fが形成されている。第1の面と第2の面は、第1の光学面側であり、第3の面は、第2の光学面側である、ともいえる。また、第1の面、第2の面及び第3の面は、全て対物レンズの光軸に対して略垂直に形成されていることが好ましい。従って、第1の面、第2の面及び第3の面は互いに略平行となる様に形成されていることが好ましいが、そのうちの一つの面が若干斜めになっていてもよい。また、光学面1a、1bの少なくとも一方に輪帯状の段差を有する回折面等の光路差付与構造が形成されたものであってもよい。
フランジ部1fは、光源側に最も近い第1の面1f1と、第1の面と段差を有して形成された第2の面1f2と、光ディスクに対向する第3の面1f3を有して形成されている。更に、第2の面1f2と、第3の面1f3に挟まれた外周面には、光軸と直交する方向に凸部15が形成されている。
同図に示す対物レンズ1は、光ピックアップ装置においては、光学面1bが光ディスク側に面し、光学面1aが光源側に面するように配置されることが好ましい。また、光学面1aの有効径は0.3mm以上7mm以下であることが好ましく、0.5mm以上4mm以下であればより好ましい。
図4は、図3に示す対物レンズ1を製造するための樹脂成形用金型の例を示す断面図である。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。
同図に示す樹脂成形用金型は、パーティングラインPLを境にして第1の金型部である金型部11と第2の金型部である金型部12及び金型部16で構成されている。また、金型部11が可動側、金型部12及び金型部16が固定側の金型に相当する。パーティングラインPLは、第2の面1f2と、第3の面1f3に挟まれた外周面上にある。
金型部11には、対物レンズ1の光学面1bを形成するための形状11bが形成されている。更に、対物レンズ1のフランジ部1fの位置には突き出し部13が、例えば円周上の4箇所に、設けられている。この突き出し部13は、金型部11に対し相対的にフランジ部1f側に移動可能とされている。この突き出し部13と金型部11は、直径のクリアランス0.001〜0.06mmで嵌合しており、更に図示の如く、金型部11内部では、突き出し部13と金型部11との間には大きな隙間が形成されている。
金型部12及び金型部16からなる固定側の金型は、対物レンズ1の大きい曲率を有する光学面1aを形成するための形状12a及びフランジ部1fの第1の面1f1と第2の面1f2を有する入れ子の金型部12と、フランジ部1fの最外周を形成する金型部16とが、別部材により形成されている。また、1gは樹脂注入部であるゲートであり、ここから溶融した樹脂材料が注入される。
また図示の如く、可動側の金型部11のフランジ部1fの第2の面1f2と、第3の面1f3に挟まれた外周面の一部には、ゲート1gに対向して、金型内に残留する空気を排気する為の、例えば溝状の空隙部14(以下、エアベントと称す)が光軸に直交する方向に形成されている。この空隙部であるエアベント14のフランジ部と接する部位の光軸方向の寸法tは、0.001mm〜0.1mmに形成されている。なお、エアベントは、固定側の金型部16に設けてもよい。このエアベント14の光軸方向の寸法tは、0.01mm〜0.1mmであることが好ましい。さらに、0.02mm〜0.1mmに形成するとより好ましく、0.02〜0.07mmが更に好ましく、0.04mm〜0.07mmに形成すると更に好ましい。
また、エアベント14の周方向の幅寸法が1.0〜2.5mm程度の場合、凸部15の幅は1.0〜2.5mm程度に形成される。この凸部は、光ヘッド部への組み込み時に、光軸を中心とした対物レンズの回転方向の位置を判別する際に指標となり、即ち、回転角度基準として用いることができ、組み込みをより容易にする効果も有している。
即ち、図3に示す対物レンズ1に形成された凸部15は、エアベント14や、パーティングラインに沿って発生するバリである。
図5は、図3に示す対物レンズ1をボビン20に形成されたレンズ固定部に組み付けたときの断面図を示している。
同図に示すように、ボビン20にはフランジ部1fの第1の面1f1と当接して光軸O方向の位置決めを行う(光軸と直交方向の)面20fと、第2の面1f2に対向する(光軸と直交方向の)面20gが形成されている。また、第1の面1f1と第2の面1f2の間の段差部に径方向で嵌合する(光軸と同方向の)面20hが形成されている。ボビンの段差の光軸方向の長さの方が、レンズのフランジ部の段差(第1の面と第2の面の間の段差)の光軸方向の長さよりも短くなっている。対物レンズ1とボビン20は、フランジ部1fの第2の面1f2と、第2の面1f2に対向する面20gとが、接着剤により接着固定される。なお、第2の面1f2に垂直な面、この場合、第2の面1f2と、第3の面1f3で挟まれた外周面にも接着剤を塗布してもよい。
対物レンズ1は、フランジ部1fの第1の面1f1とボビン20の面20fが当接することにより、光軸O方向の位置決めがなされ、フランジ部1fの段差部と、段差部に径方向で嵌合する面20hにより、光軸Oに直交する方向の位置決めがなされる。また、ボビンに形成された面20gは、第2の面1f2より光源側に位置している。
このようにすることで、凸部15は削除等の処理をせずとも、ボビン20に問題なく組み付けることができる。
図6は、図3に示す対物レンズ1と補助光学素子2とを有する対物レンズユニット10を示す断面図である。同図は対物レンズ1及び補助光学素子2を枠体11に固定して対物レンズユニット10としたときの断面を示している。
同図に示す枠体11にはレンズ固定部として、対物レンズ1のフランジ部1fの第1の面1f1と当接して光軸O方向の位置決めを行う面11fと、第2の面1f2に対向する面11gが形成されている。また、第1の面1f1と第2の面1f2の間の段差部に径方向で嵌合する面20hが形成されている。対物レンズ1と枠体11は、フランジ部1fの第2の面1f2と、第2の面1f2に対向する面11gとが、接着剤Bにより接着固定される。なお、第2の面1f2と、第3の面1f3で挟まれた外周面にも接着剤Bを塗布してもよい。なお、補助光学素子2は、例えば、鋸歯状の回折素子や階段状の位相差付与構造等の形成された光学素子である。
対物レンズ1は、フランジ部1fの第1の面1f1と枠体11の面11fが当接することにより、光軸O方向の位置決めがなされ、フランジ部1fの段差部と、段差部に径方向で嵌合する面11hにより、光軸Oに直交する方向の位置決めがなされる。また、枠体11に形成された面11gは、第2の面1f2より光源側に位置している。
このようにすることで、凸部15は削除等の処理をせずとも、ボビン20に問題なく組み付けることができる。
このようにして形成された対物レンズユニット10の枠体11はボビン20に接着固定される。
以上説明したように、フランジ部に、光源に最も近い第1の面と、第1の面と段差を有して形成された第2の面と、光ディスクに対向する第3の面と、第2の面と第3の面の間に形成された凸部と、を有する対物レンズを、第1の面と接する面と、段差と径方向で嵌合する面と、第2の面に対向する面とを有するレンズ固定部に固定することにより、凸部を削除しなくとも、問題なく組み付けることができるようになる。このため、対物レンズの成形に際し、エアベントやパーティングラインによりバリが生じても組み付けの障害とならず、このため、金型に充分なエアベントを形成できるようになる。このことは、特に、使用波長が380nm〜420nmで開口数が0.8以上の高密度光ディスクのための対物レンズに対し、金型の転写性を良好なものとすることができる。即ち、高いNAの対物レンズであっても良好な面精度が確保でき、組み付ける際に組み立て上の障害が生じない対物レンズを有する光ピックアップ装置及び対物レンズユニットを得ることが可能となる。
本実施の形態に係る光ピックアップ装置の一例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの一例を示す側面図である。 図3に示す対物レンズを製造するための樹脂成形用金型の例を示す断面図である。 図3に示す対物レンズをボビンに組み付けたときの断面図を示している。 図3に示す対物レンズと補助光学素子とを有する対物レンズユニットを示す断面図である。
符号の説明
1 対物レンズ
2 補助光学素子
10 対物レンズユニット
11 枠体
20 ボビン
26 ワイヤー
30 光学系ユニット
40 反射部材
61 光ディスク
100 光ピックアップ装置
B 接着剤
O 光軸

Claims (12)

  1. 波長λの光束を射出する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、該対物レンズを固定するレンズ固定部と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光ディスクへの情報の記録及び前記光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置において、
    前記対物レンズは、光学面と該光学面の周りのフランジ部とを有し、
    前記フランジ部は、光源に最も近い第1の面と、前記第1の面と段差を有して形成された第2の面と、光ディスクに対向する第3の面と、前記第2の面と前記第3の面の間に形成された凸部と、を有し、
    前記レンズ固定部は、前記第1の面と接する面と、前記段差と嵌合する面と、前記第2の面に対向する面とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 前記レンズ固定部は、アクチュエータにより駆動されるボビンに形成されている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。
  3. 前記対物レンズと補助光学素子とを有する対物レンズユニットを有し、前記レンズ固定部は前記対物レンズと前記補助光学素子とを保持する枠体に形成され、前記対物レンズユニットはボビンに保持されている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。
  4. 前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にパーティングラインを有し、前記凸部は、前記パーティングラインに生じるバリであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にエアベントを有し、前記凸部は、前記エアベントに生じるバリであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
  6. 前記光源から射出される光束の波長λは、
    380nm<λ<420nm
    であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
  7. 前記対物レンズの光ディスク側の光学面の開口数が0.8以上であることを特徴とする請求項6に記載の光ピックアップ装置。
  8. 波長λの光束を射出する光源と、前記光束を光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、該対物レンズを固定するレンズ固定部と、前記光ディスクの情報記録面上で反射した光を受光する受光素子とを有し、前記光ディスクへの情報の記録及び前記光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置に用いられる対物レンズユニットにおいて、
    前記対物レンズユニットは、対物レンズと、補助光学素子と、前記対物レンズと前記補助光学素子を保持する枠体とを有し、
    前記対物レンズは、光学面と該光学面の周りのフランジ部とを有し、
    前記光学面は、互いに対向する第1の光学面と第2の光学面とを有し、前記第1の光学面の方が、前記第2の光学面よりも曲率が大きく、
    前記フランジ部は、前記第1の光学面側の第1の面と、前記第1の面と段差を有して形成された第2の面と、前記第2の光学面側の第3の面と、前記第2の面と前記第3の面の間に形成された凸部と、を有し、
    前記枠体は、前記第1の面と接する面と、前記段差と嵌合する面と、前記第2の面に対向する面とを有することを特徴とする対物レンズユニット。
  9. 前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にパーティングラインを有し、前記凸部は、前記パーティングラインに生じるバリであることを特徴とする請求項8に記載の対物レンズユニット。
  10. 前記対物レンズは金型により射出成形され、前記第2の面と前記第3の面の間の位置にエアベントを有し、前記凸部は、前記エアベントに生じるバリであることを特徴とする請求項8に記載の対物レンズユニット。
  11. 前記光源から射出される光束の波長λは、
    380nm<λ<420nm
    であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の対物レンズユニット。
  12. 前記対物レンズの前記第2の光学面の開口数が0.8以上であることを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の対物レンズユニット。
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