JP2010211845A - 複合光学素子および複合光学素子を備えた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】形状が異なる複数の光学素子が接合された複合光学素子において、重心バランスを容易に維持できる複合光学素子を提供するとともに、これにより部品点数が少なくなる光ピックアップを提供する。
【解決手段】第１光束を集光する第１光学有効部と、前記第１光学有効部の外周に設けられた第１外周部と、を有する第１光学素子と、第２光束を集光する第２光学有効部と、前記第２光学有効部の外周に設けられ前記第１外周部に接続された第２外周部と、を有し、前記第２光学有効部と前記第２外周部とを合わせた重量が、前記第１光学素子の重量よりも軽い、第２光学素子と、を備え、前記第２光学素子は、前記第２外周部に設けられ、所定の重量を有する重量調整部をさらに備えた構成を有する。また、光ピックアップは、上述の複合光学素子と、前記複合光学素子を保持する保持部材と、を備えた構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合光学素子および複合光学素子を備えた光ピックアップに関するものである。

昨今、光ディスク系記録再生媒体として、ＣＤやＤＶＤが一般に広く普及し、更により高密度な光ディスク系記録再生媒体として、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、単にＢＤと称する。）等が普及しつつある。そして、これら複数の媒体に対して情報の記録再生を行うことのできる光ピックアップがあり、この装置にはそれぞれの媒体に適応した複数の種類の対物レンズが複合化した複合光学素子が内蔵されている。

例えば特許文献１は、複数の対物レンズがモールド成形により一体成形された複合光学素子を開示している。

また、特許文献２は、複数の対物レンズが設置された光ピックアップにおいて、異なる重量の対物レンズを設置した場合のバランスを良好にする為、対物レンズ保持機構にバランサーを設けた光ピックアップを開示している。

また、特許文献３は、複数の対物レンズを１つのレンズホルダに設置する方法を開示している。
特開２００５−２９３６８６号公報 特開平１０−２７３６４号公報 特開２００４−９５１７８号公報

光ピックアップにおいて、複数の対物レンズが複合化された複合光学素子は、入射するレーザ光の焦点位置を調整するため、アクチュエータ機構によってフォーカシング方向とトラッキング方向とに駆動される。

しかし、対物レンズの形状は、光ディスクの種類に応じて異なってくる。したがって、複合光学素子を形成するそれぞれの対物レンズの形状が異なる場合は、それぞれの対物レンズの重量も異なる。そのため、複合光学素子が搭載された光ピックアップにおいて、複合光学素子を駆動する場合、それぞれの対物レンズの重量を考慮しなければならない。しかし、特許文献１は、異なる形状の対物レンズからなる複合光学素子については何ら開示していない。

特許文献２が開示する光ピックアップでは、対物レンズ保持機構にバランサーが設けられているため、対物レンズ保持機構自体の形状が大きくなり、光ピックアップの小型化の妨げになっている。

特許文献３が開示する複合光学素子は、使用する対物レンズが独立している為、二つの対物レンズを連結するための基板が必要となり、小型化の妨げになっている。

本発明の目的は、形状が異なる複数の光学素子が接合された複合光学素子において、重心バランスを容易に維持できる複合光学素子を提供することである。また、本発明の目的は、重心バランスを容易に維持できる複合光学素子を備えることで部品点数が少なくなる光ピックアップを提供することである。

前記課題を解決するため、本発明に係る複合光学素子は、第１光束を集光する第１光学有効部と、前記第１光学有効部の外周に設けられた第１外周部と、を有する第１光学素子と、第２光束を集光する第２光学有効部と、前記第２光学有効部の外周に設けられ前記第１外周部に接続された第２外周部と、を有し、前記第２光学有効部と前記第２外周部とを合わせた重量が、前記第１光学素子の重量よりも軽い、第２光学素子と、を備え、前記第２光学素子は、前記第２外周部に設けられ、所定の重量を有する重量調整部をさらに備えた構成を有する。

また、本発明にかかる光ピックアップは、上述の複合光学素子と、前記複合光学素子を保持する保持部材と、を備えた構成を有する。

本発明によれば、形状が異なる複数の光学素子が接合された複合光学素子において、重量バランスを容易に維持できる複合光学素子を提供することができる。

また、本発明に係る複合光学素子を備えた光ピックアップは、少ない部品点数で容易に複合光学素子のバランスを保つことができ、部品点数を減らすことができるため、光ピックアップの小型軽量化を実現できる。

本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において同様の動作を行う構成要素に同じ符号を付し、再度の説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る複合光学素子１０について説明する。

図１（ａ）は、実施の形態１に係る複合光学素子１０の概略断面図であり、図１（ｂ）は、実施の形態１に係る複合光学素子１０を光軸方向から見たときの概略図である。

図１に示すように、複合光学素子１０は、第１光学素子１１と第２光学素子１２とを備える。さらに、第２光学素子１２は、重量調整部１５を備える。

第１光学素子１１は、第１光束１７および第２光束１８を第１光軸２６上に集光する光学機能を有する。また、第２光学素子１２は、第３光束１９を第２光軸２７上に集光する光学機能を有する。

第１光学素子１１と第２光学素子１２とは、第１光学素子１１の第１光軸２６と第２光学素子１２の第２光軸２７とが略平行となるよう配置される。

第１光学素子１１は、第１光束１７および第２光束１８を集光する第１光学有効部２０と、第１光学有効部の外周部分に設けられた第１外周部２２とを備える。

また、第２光学素子１２は、第３光束１９を集光する第２光学有効部２１と、第２光学有効部の外周部分に設けられた第２外周部２３とを備える。第２外周部２３が第１外周部２２に接続されることで、複合光学素子１０が形成される。

第１光学素子１１および第２光学素子１２の形状や大きさは、求められる光学設計に応じて適宜設定される。

本実施の形態では、第１光学素子１１は、ＤＶＤ／ＣＤ用に光学設計されたものであり、ＤＶＤ／ＣＤ用の光学素子として用いられる。また、第２光学素子１２は、ＢＤ用に光学設計されたものであり、ＢＤ用の光学素子として用いられる。

図１に示す光束１７は第１光束の一例であり、光束１８は第２光束の一例であり、光束１９は、第３光束の一例である。光束１７および光束１８は、第１レーザ素子（図示せず）から出射されたレーザ光であり、ＣＤに対応した波長７７０〜８３０ｎｍのレーザ光およびＤＶＤに対応した波長６５０〜６６０ｎｍのレーザ光である。光束１９は、第２レーザ素子（図示せず）から出射されたレーザ光であり、ＢＤに対応した波長４００〜４１０ｎｍのレーザ光である。

重量調整部１５は、第２光学素子１２の第２外周部２３から突出するよう設けられている。具体的には、重量調整部１５は、第２外周部２３から第２光軸２７に対して垂直な方向に突出した形状を有する。さらに、重量調整部１５は、第２光軸２７方向にも突出した形状を有する。

重量調整部１５は、光軸方向から見たとき、第３光束１９に重ならない位置にあるため、第２光学素子１２の光学機能を損なうことはない。

重量調整部１５の重量は、第１光学素子１１および第２光学素子１２の重量に応じて適宜設定される。

本実施の形態では、第１光学素子１１の材料である第１ガラス材料１３と、第２光学素子１２の材料である第２ガラス材料１４は共に、住田光学ガラス製のＰＳＫ２００（ガラス転移点３８６℃、屈伏点４１２℃）を用いた。

光学素子の種類に応じて、光学素子の所望の重量は各々異なるが、本実施の形態では、第１ガラス材料１３および第２ガラス材料１４の重量は、第１光学素子１１を成形するのに最適な重量に設定されているので、第１光学素子１１の重量と第２光学素子１２の重量とは、略同一の重量を有する。

第１光学素子１１の重量と第２光学素子１２の重量とが略同一の重量を有するので、第２光学素子１２における第２光学有効部２１と第２外周部２３とを合わせた重量は、第１光学素子１１の重量よりも軽い。そして、重量調整部１５の重量は、第１光学素子１１の重量から第２光学素子１２の重量を差し引いた重量と略同一の重量となっている。

ここで、「略同一の重量」とは、厳密に同じ重量という意味ではなく、重量計測誤差により数値が多少異なるものも含んでいる。

以下、図２、図３を参照しながら、本実施の形態に係る複合光学素子１０の製造方法について説明する。

図２（ａ）は、複合光学素子１０を成形するための準備段階を示す概略断面図である。また、図２（ｂ）は、複合光学素子１０の成形が完了した段階を示す概略断面図である。また、図３は、複合光学素子用胴型を金型の押圧方向から見たときの概略図である。

複合光学素子用金型３０は、第１光学素子用金型４０、第２光学素子用金型５０、複合光学素子用胴型３１を備える。

第１光学素子用金型４０は、第１光学素子用上型４１、第１光学素子用下型４２、第１光学素子用胴型４３を備える。第２光学素子用金型５０は、第２光学素子用上型５１、第２光学素子用下型５２、第２光学素子用胴型５３を備える。第１光学素子用胴型４３と第２光学素子用胴型５３とは、図３に示すように複合光学素子用胴型３１として一体形成されている。第２光学素子用胴型５３は、重量調整部１５を成形するための切り欠き部５４を有している。切り欠き部５４は、第２光学素子用胴型５３の内側の面に凹状に形成されている。

第１光学素子用金型４０と第２光学素子用金型５０は、押圧方向に対して垂直な方向に並べて配置されている。第１光学素子用胴型４３は、第１光学素子用金型４０と第２光学素子用金型５０との外周部を取り囲む形状となっている。

第１光学素子用金型４０と第２光学素子用金型５０と複合光学素子用胴型３１とは、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とした超硬材料で形成されており、表面が白金（Ｐｔ）系の合金保護膜により被覆されている。

まず、第１光学素子用上型４１と第１光学素子用下型４２との間にガラス材料１３を挿入し、第２光学素子用上型５１と第２光学素子用下型５２との間に、ガラス材料１４を挿入する。

第１光学素子用金型４０と第２光学素子用金型５０とは、それぞれ成形するレンズの形状や大きさが異なるため、レンズ成形の準備段階では、図２のように高さが異なっている。

次に、ガラス材料１３および１４が挿入された複合光学素子用金型３０を成形装置（図省略）に投入する。成形装置に投入された複合光学素子用金型３０は、予備加熱工程、プレス工程、冷却工程を、順次アーム等で順送りされる。

複合光学素子用金型３０は、冷却工程終了後に冷却板で更に冷却され、金型温度が２００℃以下になったところで取り出される。本実施の形態では、プレス工程の成形温度は、４３０℃に設定されている。

レンズ成形の準備段階では、第１光学素子用金型４０と第２光学素子用金型５０との高さは異なっていたが、予備加熱工程、プレス工程を経て、プレス工程の最終段階では、両金型共に同じ高さとなる。

最終段階で両金型の高さが同じになるよう設定してあるので、まず第２光学素子用金型５０がプレス機（図示せず）によりプレスされる。そして、第２光学素子用上型５１の高さと第１光学素子用上型４１の高さが同じ高さになったとき、上記プレス機で、第１光学素子用上型４１と第２光学素子用上型５１との両方をプレスすることができる。そのため、両金型のそれぞれを別のプレス機でプレスする必要がないので、製造プロセスが簡略化でき効率良く複合光学素子を製造することができる。

また、第２光学素子１２の余剰重量分は、重量調整部１５として第２光学素子用胴型５３に設けられた３箇所の切り欠き部５４に転写される。

更に、プレス工程において加熱されたガラス材料１３、１４が変形し、複合光学素子用金型３０の中央部分で接触することで連結し、複合光学素子１０が形成される。

この様な工程を経ることで、図１に示されるような形状の複合光学素子１０が得られる。

本実施の形態で得られた複合光学素子１０は、第１光学素子１１の重量と、重量調整部１５を有する第２光学素子１２の重量とが、略同一重量となり、最適なバランス状態で光ピックアップ等に搭載することができる。

また、複合光学素子１０を光ピックアップ等に搭載する場合、２つの光学素子が一体化されていることから、各々の光学素子での光学調整が不要となる。

更には、２つの光学素子を連結するための基板も不要となるため、光学素子自体の小型化も実現できる。また、２つの光学素子を成形する際の硝材が同じ重量で使用可能となることから、それぞれの光学素子に応じた大きさや重量に合わせて硝材を用意する手間やコストが省けるため、低コスト化も可能となる。

また、第２光学素子１２に設けられた重量調整部分１５は、複合光学素子１０を光ピックアップに搭載する際の位置決めとしても有効である。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る複合光学素子について説明する。

図４は、実施の形態２に係る複合光学素子６０の概略断面図である。また、図５（ａ）は、複合光学素子６０を成形するための準備段階を示す概略断面図であり、図５（ｂ）は、複合光学素子１０の成形が完了した段階を示す概略断面図である。

実施の形態２に係る複合光学素子６０が実施の形態１に係る複合光学素子１０と異なる点は、第１光学素子６１と第２光学素子６２とがそれぞれ異なるガラス材料で形成されている点である。

実施の形態２に係る複合光学素子６０は、図４に示すように、第１光学素子６１と第２光学素子６２とを備える。そして、第２光学素子６２は、さらに重量調整部６５を備える。

複合光学素子６０の光学機能や、形状、重量等は実施の形態１に係る複合光学素子１０と同じであるため、ここでの説明を省略する。

実施の形態２では、第１光学素子用のガラス材料６３として住田光学ガラス製のＰＳＫ２００（硝子転移点３８６度、屈伏点４１２度）を用い、また、第２光学素子のガラス材料６４として、住田光学ガラス製のＶＣ７９（硝子転移点５１６度、屈伏点５５３度）を用いた。

実施の形態２では、第１ガラス材料６３の硝子転移点（３８６度）は、第２ガラス材料６４の硝子転移点（５１６度）よりも低い。そのため、図５（ａ）に示すように、ガラス転移点が高い第２光学素子６２を先に成形する。このときのプレス工程の金型温度は、５７０度とした。そして冷却工程を経て、第２光学素子６２が成形される。

次に、第２光学素子用金型内に第２光学素子６２を入れたまま、第１光学素子用金型４０を用いて、第１光学素子６１を成形する。このときのプレス工程の金型温度は４３０度とした。先に成形した第２光学素子６２のガラス転移点は５１６度であり、第１光学素子６１のプレス工程の金型温度である４３０度よりも十分に高い。そのため、第１光学素子６１の成形中に、第２光学素子６２の形状が変化することはない。

この様な工程を経ることで、図４に示されるような形状の複合光学素子１０が得られる。

上述したように、実施の形態２に係る複合光学素子６０は、それぞれの光学素子が異なるガラス材料となっている。したがって、光学素子の用途や求められる形状、コスト等に応じて、成形しやすいガラス材料を選択することができる。また、実施の形態１と同様に、複合光学素子６０は重量調整部６５を備えるため、重量バランスのよい複合光学素子を提供することが出来る。

また、２つの光学素子が一体化されていることから、各々の光学素子での光学調整が不要となる。

更には、２つの光学素子を連結するための基板も不要となるため、光学素子自体の小型化も実現できる。また、２つの光学素子を成形する際の硝材が同じ重量で使用可能となることから、それぞれの光学素子に応じた大きさや重量に合わせて硝材を用意する手間やコストが省けるため、低コスト化も可能となる。

また、第２光学素子６２に設けられた重量調整部分６５は、複合光学素子６０を光ピックアップに設置する際の位置決めとしても有効である。

（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１および実施の形態２で説明した複合光学素子を用いた光ピックアップに関するものである。図６は、実施の形態１で開示した複合光学素子１０を搭載した光ピックアップ７０を示す概略斜視図である。

実施の形態３に係る光ピックアップ７０は、複合光学素子１０と、複合光学素子１０を保持する保持部材７２と、光学系７１とを備えている。

複合光学素子１０は、第１光学素子１１と第２光学素子１２とを備えている。そして、第２光学素子１２は、さらに重量調整部１５を備える。

本実施形態では、第１光学素子１１は、ＣＤ／ＤＶＤ用に光学設計された対物レンズであり、第２光学素子１２は、ＢＤ用に光学設計された対物レンズである。

保持部材７２は、複合光学素子１０の重量調整部１５の形状に対応した凹部を有している。この凹部に重量調整部１５を挿入することで、複合光学素子１０の位置決めが容易になる。

また、保持部材７２は、駆動機構を有しており、第１光学素子または第２光学素子のいずれかを選択し、光ピックアップ７０の光学系７１に、第１光学素子１１または第２光学素子１２とのいずれかを組み込むことができる。

光学系７１は、レーザ素子７３、受光素子７４、立ち上げミラー７５、光学シャーシ７６等を備えている。光学シャーシ７６の内部には、図示しないコリメートレンズやプリズムビームスプリッタ等の光学部材が搭載されている。

レーザ素子７３から出射されたレーザ光は、光学シャーシ７６の内部を通過し、立ち上げミラー７５により反射され、複合光学素子１０に入射し、集光され、光ディスク（図示なし）の情報記録面に照射される。光ディスクに照射されたレーザ光は、光ディスクにより反射され、立ち上げミラー７５、光学シャーシ７６を介し、受光素子７４に入射する。受光素子７４に入射したレーザ光は、電気信号に変換されることで、光ディスクの情報が読み取られる。

本実施の形態では、複合光学素子１０は、第１光学素子１１と第２光学素子１２とが一体に成形されているため、第１光学素子１１と第２光学素子１２とを固定するための基板や、光学素子の重量を調整するためのバランサ等の部材が不要となる。そのため、部品点数が少なくなるので、光ピックアップを小型化、軽量化することができる。

＜その他の実施の形態＞
実施の形態１〜３に係る複合光学素子の光学有効面に、回折格子等の微細加工が施されてもよい。回折格子を形成することで、色収差の補正やレーザ光の焦点位置の調整等をすることができる。

また、実施の形態１〜３では、第１光学素子の光軸と第２光学素子の光軸とが略平行に配置されているが、これに限られるものではない。例えば、第１光学素子の光軸が第２光学素子の光軸に対して所定の角度を有するように配置されてもよい。第１光学素子と第２光学素子との位置関係は、求められる光学設計や光ピックアップの仕様に応じて適宜設定されるため、複合光学素子の設計の自由度が高くなる。

また、実施の形態１〜３では、第１ガラス材料１３を住田光学ガラス製のＰＳＫ２００とし、第２ガラス材料１４を住田光学ガラス製のＰＳＫ２００あるいはＶＣ７９としたがこれに限られるものではない。例えば、所望の光学特性を有する硝子材料であれば、いずれも適応できる。

また、実施の形態１〜３では、二つの光学素子が一体化された形状としたが、光学素子の数はこれに限られるものではない。必要に応じて、第３光学素子や第４光学素子を適宜追加することができる。

また、実施の形態１〜３では、プレス成形を用いて複合光学素子１０を成形したが、これに限られるものではない。例えば、ガラス転移点が十分に小さいガラス材料であれば、射出成形等を採用することで、生産性を向上することができる。

本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ・ＣＤ−Ｒ・ＣＤ−ＲＷ・ＤＶＤ−ＲＯＭ・ＤＶＤ−Ｒ・ＤＶＤ＋Ｒ・ＤＶＤ−ＲＷ・ＤＶＤ＋ＲＷ・ＨＤ−ＤＶＤ・Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｋ等の情報記録媒体の書込み・再生・消去を行う光情報記録再生装置等に適用可能である。

実施の形態１に係る複合光学素子の概略断面図 実施の形態１に係る複合光学素子用金型の概略断面図 実施の形態１に係る複合光学素子成形用金型の概略上面図 実施の形態２に係る複合光学素子の概略断面図 実施の形態２に係る複合光学素子用金型の概略断面図 実施の形態３に係る光ピックアップの概略斜視図

１０、６０ 複合光学素子
１１、６１ 第１光学素子
１２、６２ 第２光学素子
１３、６３ 第１ガラス材料
１４、６４ 第２ガラス材料
１５、６５ 重量調整部
１７ 第１光束
１８ 第２光束
１９ 第３光束
２０ 第１光学有効部
２１ 第２光学有効部
２２ 第１外周部
２３ 第２外周部
３０ 複合光学素子用金型
３１ 複合光学素子用胴型
４０ 第１光学素子用金型
４１ 第１光学素子用上型
４２ 第１光学素子用下型
４３ 第１光学素子用胴型
５０ 第２光学素子用金型
５１ 第２光学素子用上型
５２ 第２光学素子用下型
５３ 第２光学素子用胴型
５４ 切り欠き部
７０ 光ピックアップ
７１ 光学系
７２ レンズ保持部材
７３ レーザ素子
７４ 受光素子
７５ 立ち上げミラー
７６ 光学シャーシ

Claims (7)

1. 第１光束を集光する第１光学有効部と、
   前記第１光学有効部の外周に設けられた第１外周部と、
   を有する第１光学素子と、
   第２光束を集光する第２光学有効部と、
   前記第２光学有効部の外周に設けられ前記第１外周部に接続された第２外周部と、
   を有し、
   前記第２光学有効部と前記第２外周部とを合わせた重量が、前記第１光学素子の重量よりも軽い、第２光学素子と、を備え、
   前記第２光学素子は、
   前記第２外周部に設けられ、所定の重量を有する重量調整部をさらに備える、
   複合光学素子。
2. 前記第１光学素子の重量と、前記第２光学素子とが、略同一の重量である、
   請求項１に記載の複合光学素子。
3. 前記重量調整部は、光軸方向から見たとき前記第２光束に重ならない位置に前記第２外周部から突出した形状を有する、
   請求項１に記載の複合光学素子。
4. 前記重量調整部は、光軸方向に突出した形状を有する、
   請求項３に記載の複合光学素子。
5. 前記重量調整部は、光軸に対して垂直な方向に突出した形状を有する、
   請求項３に記載の複合光学素子。
6. 前記第１光学素子は、第１ガラス転移点を有する第１ガラス材料からなり、
   前記第２光学素子は、前記第１ガラス転移点より高い第２ガラス転移点を有する第２ガラス材料からなる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の複合光学素子。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合光学素子と、
   前記複合光学素子を保持する保持部材と、
   を備えた、光ピックアップ。

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