JP2011113587A - 光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対物レンズの外周部を厚くすると衝撃等により、対物レンズと光ディスクが接触し、対物レンズや光ディスクが破損してしまう恐れがある。
【解決手段】ガラス材料からなる両凸形状の光学素子であって、レーザ光が入射する第１光学面と、前記入射した光が出射する第２光学面と、を有するレンズ部と、前記レンズ部の外周に設けられ、少なくとも一部が前記第２光学面よりも光軸方向に突出した突出面を有する外周部と、前記レンズ部および前記外周部の表面に形成されたコーティング膜と、を備え、前記突出面に形成された前記コーティング膜の膜厚と前記突出面以外の面に形成されたコーティング膜の膜厚とが異なる光学素子。
【選択図】図１

Description

本発明は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、高密度光ディスク、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標。以下ＢＤと称することもある。）用光ピックアップ装置においても、従来の光ディスク、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ（登録商標））、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（登録商標））等の光ディスク用光ピックアップ装置と同様、装置全体の薄型化の要望がある。光ピックアップ装置の小型薄型化は、この光ピックアップ装置が搭載された商品の小型薄型化に寄与する。また、光ピックアップ装置の小型薄型化により、この光ピックアップ装置を搭載可能な商品の種類が増える。そのため、光ピックアップ装置及びそれに使用される光学部材の量産効果により、光ピックアップ装置及びそれに使用される光学部材のコストダウンが可能となる。

光ピックアップ装置の厚みに対する影響が大きい光学部品の一つに、対物レンズがある。光学的な配置により、対物レンズの厚みは、光ピックアップ装置の厚みに影響する。したがって、光ピックアップ装置の薄型化を達成するには対物レンズの薄型化が必要である。

ＢＤ用対物レンズの場合、高ＮＡの範囲で軸外収差などの補正を行うため、レンズ厚は厚くなる傾向にある。ここで言うレンズ厚が厚いとは、焦点距離で規格化した場合のレンズ軸上厚みであって、ＣＤ及びＤＶＤ用の比較的低ＮＡの対物レンズと比較して厚みが厚い事を指す。また、ここでは、光学性能とコストの面で優位性のある両凸の単レンズにフォーカスして述べる。

レンズ設計において、光源側の対物レンズ光学面は、入射光線を大きく曲げる必要があるため、一般的にパワーの大きな面となり、サグの量が大きくなる傾向にある。

また、ディスク側の対物レンズ光学面も、凸のパワーを有するためレンズ厚は周辺にかけて薄くなる。ここで、光学面とは、非球面などからなる屈折面、回折面、位相段差面などを含む。

可能な限りレンズ厚を薄くした場合、レンズ有効径付近及びその外周においてコバ厚が確保できなくなる事が起こる。その結果、レンズ成形時やレンズを光ピックアップに取付ける際に、割れが発生する。

そこで、ある程度コバ厚を確保することで、レンズの割れを防ぐ対策が考えられる。

例えば、特許文献１、２、３には、高ＮＡ対物レンズにおいて、有効径領域における光軸方向の厚みより、外周部に光軸方向の厚みが厚い領域が設けられた樹脂製の対物レンズが開示されている。

特開２００７−３３４９２８号公報 特開２００７−３３４９２９号公報 特開２００７−３３４９３０号公報

図５は、上記特許文献の構成をガラスレンズに適応したときの側面図である。

光学素子８０は、対物レンズの一例である。上記特許文献が開示する構成を適応した光学素子８０は、光学面８１とその外周面８２とが不連続な面で接続されている。上記特許文献のような構成は樹脂からなるレンズの場合には問題はないが、ガラスからなるレンズに適応した場合、光学面８１と外周面８２との接続部分で割れ８３が発生する課題が生じた。具体的には、レンズ成形時や、レンズを光ピックアップに取付ける際に、割れが生じた。

したがって、上記特許文献が開示する構成は、ガラスからなるレンズの場合には適応できない。その理由は、樹脂製レンズの工法（例えば射出成形）とガラス製レンズの工法（例えば、レンズ成形）との違いにより生じると考えられる。

また、外周部で光軸方向の厚みを厚くしている目的に関しても、上記特許文献では、転写性を向上させレンズ収差性能を上げさらに光ディスクとの衝突防止材の役割をも持たせている。

しかしながら、このような構成では、外周部と光ディスクとの距離が縮まり、衝撃等によって対物レンズと光ディスクとが接触しやすくなる。その結果、対物レンズや光ディスクが破損してしまう恐れがある。ガラス材料からなるレンズの場合は、特に破損しやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑み、レンズ成形時やレンズ取り付け時の割れが起きにくく、また、衝撃等により光ディスクと接触しても破損しにくい光学素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子は、ガラス材料からなる両凸形状の光学素子であって、レーザ光が入射する第１光学面と、前記入射した光が出射する第２光学面と、を有するレンズ部と、前記レンズ部の外周に設けられ、少なくとも一部が前記第２光学面よりも光軸方向に突出した突出面を有する外周部と、前記レンズ部および前記外周部の表面に形成されたコーティング膜と、を備え、前記突出面に形成された前記コーティング膜の膜厚と前記突出面以外の面に形成されたコーティング膜の膜厚とが異なる、構成を有する。

本発明によれば、レンズ成形時やレンズ取り付け時の割れが起きにくく、また、衝撃等により光ディスクと接触しても破損しにくい薄型のレンズを提供することができる。

実施の形態１に係る光学素子の概略構成を示す側面図 実施の形態２に係る光学素子の概略構成を示す側面図 実施の形態３に係る光学素子の概略構成を示す側面図 実施の形態４に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す図 特許文献１〜３の構成をガラスレンズに適応した光学素子の概略構成を示す側面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施の形態において、同様の動作を行う構成要素や同様の機能を有する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）
図１は実施の形態１に係る光学素子１０の概略構成を示す側面図である。

本実施形態に係る光学素子１０はガラス材料からなる対物レンズである。光学素子１０は、例えば図４に示すように光ピックアップ装置１００に搭載され、情報記録媒体５０の情報記録面に対してレーザ光を合焦させる。

ここで、情報記録媒体５０の種類は特に限定されるものではない。情報記録媒体５０は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ−Ｒ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＷ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＥＶＤ−ＲＯＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＶＤ−ＲＡＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ−Ｒ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＷ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＢＤ−ＲＯＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＢＤ−ＲＡＭ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ−Ｒ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＷ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の光ディスク（以上、すべて登録商標）であってもよい。

以下、図１を用いて本実施形態を説明する。

光源（図示せず）から出射された波長４０８ｎｍのレーザ光６０は、コリメートレンズ（図示せず）等により略平行光とされ、光学素子１０に入射する。光学素子１０は、ガラス材料からなり、正のパワーを有する異なる２つの非球面から構成される単レンズである。レーザ光６０は、非球面形状の第１光学面２１に入射し、非球面形状である第２光学面２２から出射する。出射されたレーザ光６０は、光学素子１０により絞られ、情報記録媒体５０の情報記録面に良好なスポットを形成する。また、情報記録面上で反射されたレーザ光６０は、第２光学面２２から入射し、第１光学面２１から出射し、再び略平行光としてコリメートレンズ等に入射し、検出器（図示せず）にて電気信号に変換され信号として検出される。

以下、光学素子１０の構成及び形状について詳細を述べる。

光学素子１０は、ガラス材料で形成されている。光学素子１０に用いられるガラス材料は、光学素子１０に求められる特性に応じて適宜選択され得る。ガラス材料のガラス転移点は、例えば４００度以上である。

光学素子１０は、レンズ部２０と、レンズ部２０の外周に設けられた外周部３０と、レンズ部２０及び外周部３０の表面に形成されたコーティング膜９０とを有する。レンズ部２０は、第１光学面２１と、第２光学面２２とを有する。外周部３０は、第１外周面３１と、第２外周面３２とを有する。第２外周面は、少なくとも一部が第２光学面２２よりも光軸方向に突出した突出面３３と、突出面３３よりも光軸側に設けられた中間面３４とを有する。

レンズ部２０は、光軸７０から半径方向に行くに従って光軸方向の厚みが薄くなるよう形成されている。つまり、光軸７０から半径方向に行くに従って、第１光学面２１と第２光学面２２との距離は近づいていく。ここで、本明細書では、第１光学面２１のうち最も第２光学面２２側に近づいた部分を第１光学面２１の端部とする。また、第２光学面２２のうち最も第１光学面２１に近づいた部分を第２光学面２２の端部とする。

レンズ部２０よりも外側に形成された外周部３０は、光軸７０から離れるに従って光軸方向の厚みが厚くなるように形成されている。

第１光学面２１は、光学機能を有する凸面である。ここで、光学機能とは、光学素子１０に求められる光学特性を生み出すための機能のことをいう。

第２光学面２２は、光学機能を有する凸面である。第２光学面２２は、第１光学面に対向した位置に配置されている。

第１光学面２１及び第２光学面２２にはそれぞれ、実際のレーザ光が通過する際の径である光学有効径にあたる領域が存在する。第１光学面２１の光学有効径とは、レーザ光６０と第１光学面２１との交点を結ぶ線分の長さである。また、第２光学面２２の光学有効径とは、第２光学面２２とレーザ光６０との交点を結ぶ線分の長さである。

第１外周面３１は、第１光学面２１側に設けられている。また、第１外周面３１は、第１光学面２１の外周に設けられている。

第２外周面３２は、第２光学面２２側に設けられている。また、第２外周面３２は、第２光学面２２の外周に設けられている。第２外周面３２は、少なくとも一部が第２光学面２２よりも光軸方向に突出した突出面３３を有する。本実施形態では、突出面３３全体が第２光学面２２よりも光軸方向に突出している。この突出面３３は、光軸に対して垂直に形成されている。このような構成により、外周部３０の厚さを確保することができる。

レンズ部２０と外周部３０との表面には、コーティング膜９０が形成されている。本実施形態では、第２光学面２２と第２外周面３２との表面に、コーティング膜９０が形成されている。コーティング膜９０は、突出面３３上と突出面３３以外の面とで膜厚が異なる。本実施形態では、突出面３３上に形成されたコーティング膜９０の膜厚が、それ以外の部分に形成された膜厚より厚くなっている。

コーティング膜９０は、レンズ等に一般的に用いられる機能を有する膜である。例えば、コーティング膜９０は、反射防止や耐久性向上等の機能を有する膜である。コーティング膜９０の材料としては、上述の機能を実現するために一般的に採用される材料を用いることができる。

コーティング膜９０の膜厚は、求められる光学設計や機能に応じて適宜設定される。コーティング膜９０の膜厚は、例えば数百ｎｍから数μｍ程度である。突出面３３上に形成されるコーティング膜９０の膜厚は、突出面３３以外の面に形成されるコーティング膜９０の膜厚の数倍から１０倍程度にするとよい。

本実施形態では、コーティング膜９０が光学素子１０の緩衝材となる。そのため、光学素子１０が光ピックアップ装置等に取付けられた際に、振動や衝撃等により光学素子１０と情報記録媒体５０が接触したとしても、光学素子１０や情報記録媒体５０が破損しにくくなる。

第２光学面２２と第２外周面３２との接続部分は、凹状の曲面４１として形成されている。この曲面４１は、第２光学面２２の端部と第２外周面３２の端部とが連続して接続されることで形成される。言い換えると、第２光学面２２と第２外周面３２とが滑らかに接続されている。

このような構成により、従来の光学素子に発生していた割れを防ぐことができる。

従来の光学素子は、光学面と外周面との接続部分が非連続な面で形成されていた。そのため、レンズ成形や、レンズ取付けの際にその接続部分に応力が集中し、割れが発生していたと考えられる。また、この接続部分は、光軸方向の厚さが最も薄くなる部分であるため、特に割れやすくなっていたと考えられる。

一方、本実施形態では、第２光学面２２と第２外周面３２との接続部分は、曲面４１で形成されている。言い換えると、第２光学面２２の端部と第２外周面３２の端部とが連続して接続されている。さらに言い換えると、第２光学面２２と第２外周面３２とが滑らかに接続されている。そのため、従来の光学素子で発生していた応力集中が緩和され、割れを防いだと考えられる。

本実施形態に係る光学素子１０は、上述のような構成を有するため、レンズ成形時の割れが発生しにくくなる。そのため、光学素子１０は、安定して成形され得る。

また、光学素子１０は、外周部３０の厚さを充分確保しており、光軸方向の厚さが最も薄くなる接続部分も曲面４１で形成されている。そのため、光ピックアップ装置に取付ける際の割れを防ぐことができる。

また、曲面４１の曲率半径は、第２光学面２２の曲率半径よりも小さくなるよう形成されている。このような構成により、外周面３２は、より光軸に近い位置で光軸方向に突出し始める。その結果、外周部３０の厚い部分を広く確保することができる。したがって、光ピックアップ装置に取付ける際の割れをさらに防ぐことができる。

また、曲面４１は、第１光学面２１と第１外周面３１との接続部分よりも光軸側に形成されるのが好ましい。もし、曲面４１とこの接続部分とが光軸に平行な同じ軸上に位置している場合や、曲面４１がこの接続部分より光軸から離れている場合、レンズ部２０と外周部３０との接続部分が非常に薄くなり、その部分が割れやすくなってしまう。一方、曲面４１を接続部分も光軸に近い位置に形成することで、接続部分の厚さを確保しやすくなる。このような構成にすることで、レンズ成形時の割れや、光ピックアップ装置へ取付ける際の割れがより防ぎやすくなる。

次に、光学素子１０の製造方法について説明する。

まず、所望の形状に微細加工が施された上型および下型の間に、ガラス材料を配置する。ガラス材料としては、例えば、住田光学ガラスのＶＣ７９（ガラス転移点５１６℃、屈服点５５３℃）を用いることができる。

本実施形態では、上下型の部材としてタングステンカーバイトを主成分とし、白金系の合金保護膜により被覆されている。上下型を摺動させるための胴型にも上下型と同様の部材を用いた。以下、上型、下型および胴型をまとめて金型と称することもある。

次に、ガラス材料が戴置された金型を成形装置内に入れる。成形装置は、予備加熱工程、プレス工程、冷却工程を含み、順次金型をアーム等で順送りする。プレス工程における成形温度は、ガラス材料の特性を考慮し、例えば５８０℃とする。プレス工程を経た金型は、冷却工程にて冷却された後、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、成形装置から取り出される。このような工程を経て、ガラス材料が光学素子１０の形状に成形される。

次に、成膜装置を用いて、成形されたガラス材料にコーティング膜を成膜する。成膜方法としては、レンズの表面処理として一般的に用いられる成膜方法を用いればよい。コーティング膜の膜厚を変化させる為、膜厚を厚く成膜する部分は成膜時間を長くし、その他の部分は通常の成膜時間で成膜すればよい。

上述のような工程を経て、光学素子１０が製造される。

なお、本実施形態では、光学素子１０は２つの非球面で構成されているが、これに限らない。例えば、球面であってもよく、回折面や位相段差面であってもよい。

また、本実施形態では、光学素子１０は、ガラスを主体として構成されているが、これに限らない。例えば、ガラスからなる光学素子に樹脂からなる光学素子が積層された、密着積層型の複合光学素子であってもよい。密着積層型の複合光学素子の場合、その界面は、非球面、球面、回折面、位相段差面などであってもよい。

また、本実施形態では、コーティング膜９０は、第２光学面２２側のみに形成されているが、これに限られるものではない。第１光学面２１側および第２光学面２２側の両面に形成されてもよい。また、コーティング膜９０は、多層膜であってもよい。

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る光学素子１１の概略構成を示す側面図である。

実施の形態２に係る光学素子１１は、外周部３０がさらに曲面４２を有する点で、実施の形態１に係る光学素子１０と異なる。

本実施形態では、突出面３３と中間面３４との接続部分が、凸状の曲面４２として形成されている。この曲面４２は、突出面３３の端部と中間面３４の端部とが連続して接続されることで形成される。言い換えると、突出面３３と中間面３４とが滑らかに接続されている。つまり、実施の形態２に係る光学素子１１では、第２光学面２２の光軸中心から第２外周面３２の最外周端部までが、連続性を有する面となっている。

このような構成により、第２光学面２２と第２外周面３２の接続部分の割れだけでなく、突出面３３と中間面３４との接続部分の割れも防ぐことができる。その結果、レンズ成形時の割れがさらに発生しにくくなる。そのため、光学素子１１は、さらに安定して成形され得る。

曲面４２の曲率半径は、曲面４１の曲率半径より大きくなるよう形成されるのが好ましい。このような構成により、外周部３０に該当する部分の金型の加工が容易となる。その結果、レンズ成形における生産性を向上させることができる。

（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る光学素子１２の概略構成を示す側面図である。

実施の形態３に係る光学素子１２は、第１光学面２１と第１外周面３１との接続部分が曲面４３として形成されている点で、他の実施形態に係る光学素子と異なる。

この曲面４３は、凹状に形成されている。

この曲面４３は、第１光学面２１の端部と第１外周面３１の端部とが連続して接続されることで形成される。言い換えると、第１光学面２１と第１外周面３１とが滑らかに接続されている。つまり、実施の形態３に係る光学素子１２は、第１光学面２１の光軸中心から第１外周面３１の最外周端部までが、連続性を有する面となっている。

このような構成により、第２光学面側の割れだけでなく、第１光学面２１と第１外周面３１の接続部分の割れも防ぐことができる。その結果、レンズ成形時の割れがさらに発生しにくくなる。そのため、光学素子１２は、さらに安定して成形され得る。

曲面４１は、曲面４３よりも光軸に近い位置に形成されるのが好ましい。もし、曲面４１と曲面４３とが光軸に平行な軸上に位置している場合や、曲面４１が曲面４３より光軸から離れている場合、レンズ部２０と外周部３０との接続部分が非常に薄くなり、その部分が割れやすくなってしまう。一方、曲面４１を曲面４３よりも光軸に近い位置に形成することで、接続部分の厚さを確保しやすくなる。このような構成にすることで、レンズ成形時の割れや、光ピックアップ装置へ取付ける際の割れがより防ぎやすくなる。

（実施の形態４）
図４は実施の形態４に係る光ピックアップ装置の概略構成を表す図である。

本実施形態に係る光ピックアップ装置１００は、実施の形態１〜３に記載された薄型の光学素子を備えている。これにより、安定した記録再生を行う事が可能な薄型の光ピックアップ装置を実現することができる。

本実施形態に係る光ピックアップ装置１００は、光源１０１と、ビーム成形レンズ１０４と、ビームスプリッタ１０５と、コリメートレンズ１０２と、立ち上げミラー１０７と、対物レンズ１０３と、検出レンズ１０８と、検出器１０９とを備える。

光源１０１は、情報記録媒体１０６の種類に応じた波長のレーザ光１１０を出射する。本実施形態では、光源１０１から出射されるレーザ光１１０は、発散光である。例えば、情報記録媒体１０６がＢＤ（登録商標）である場合、波長３７８〜４３８ｎｍ（４２０ｎｍ未満であってもよい）のレーザ光を光源１０１は出射する。一方、情報記録媒体１０６がＤＶＤ（登録商標）である場合、波長が６３０〜６９０ｎｍのレーザ光を光源１０１は出射する。また、情報記録媒体１０６がＣＤ（登録商標）である場合、波長が７５０〜８１０ｎｍのレーザ光を光源１０１は出射するものとする。また、例えば、光ピックアップ装置がＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種の光ディスクに対してレーザ光を合焦させるものである場合、光源１０１は光ピックアップ装置に対して配置された光ディスクの種類に応じた波長の光を選択的に出射する。

ビーム成形レンズ１０４は、光源１０１から出射されたレーザ光を所望の形状に成形するレンズである。ビーム成形レンズ１０４は、光源１０１の前方に配置されている。ビーム成形レンズ１０４により成形されたレーザ光は、ビームスプリッタ１０５に入射する。

ビームスプリッタ１０５は、一方の偏向方向の光を透過し、それと直交する偏向方向の光を反射する光学素子である。ビームスプリッタ１０５は、ビーム成形レンズ１０４により成形されたビームをコリメートレンズ１０２へ向けて反射させる。また、情報記録媒体１０６により反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１０５を通過し、検出器１０９に入射する。

コリメートレンズ１０２は、コリメートレンズ１０２に入射した光を略平行光にして出射する光学素子である。略平行光とは、光が進行してもレーザ光が広がらず、レーザ光の直径がほぼ変わらない光を意味する。コリメートレンズ１０２は、単一のレンズにより構成されていてもよく、複数のレンズにより構成されていてもよい。

立ち上げミラー１０７は、コリメートレンズ１０２により平行光となったレーザ光を、情報記録媒体１０６の記録面に垂直な方向に反射させる光学素子である。立ち上げミラー１０７により反射されたレーザ光は、対物レンズ１０３に入射する。

対物レンズ１０３は、光源１０１から出射されたレーザ光を情報記録媒体１０６の記録面上に集光させるレンズである。本実施形態では、対物レンズ１０３は１枚のレンズのみによって構成されているが、これに限られるものではない。必要に応じて、位相補正素子やビームエキスパンダーレンズ等の他の１又は複数の光学素子とともに構成されてもよい。

対物レンズ１０３のＮＡは特に限定されるものではないが、特に光ピックアップ装置がＢＤ（登録商標）等に対してレーザ光を合焦させるものである場合は、例えば０．８以上であることが好ましい。

対物レンズ１０３により情報記録媒体１０６の情報記録面に合焦されたレーザ光は、情報記録面により反射される。そして、その情報記録面で反射されたレーザ光は再度、対物レンズ１０３、立ち上げミラー１０７、コリメートレンズ１０２、ビームスプリッタ１０５を通過し、検出レンズ１０８により検出器１０９に入射するよう構成されている。

本実施形態では、コリメートレンズ１０２は、収差補正素子としての機能を有するものであり、ビームスプリッタ１０５と対物レンズ１０３との間の基準位置に位置する。そして、コリメートレンズ１０２は、その基準位置から光軸ＡＸ上を変位可能に構成されている。さらに本実施形態では、対物レンズ１０３は、収差補正素子としてのコリメートレンズ１０２が基準位置に位置する場合に、対物レンズ１０３に略平行光が入射される構成としている。

ここで、対物レンズ１０３は、図１に示す光学素子１０と同様の形状を有する。すなわち、対物レンズ１０３は、ガラス材料からなる両凸レンズである。また、対物レンズ１０３は、いわゆる非球面レンズである。

以下、対物レンズ１０３の出射面側の面形状について詳しく述べる。ここで、出射面側の面とは、上述した実施の形態１〜３の第２光学面と第２外周面とで構成される面に相当するものである。

対物レンズ１０３の出射面は、有効径内において正のパワーを有する凸状の非球面からなる。そして、光軸から半径方向に行くに従い、光軸方向のレンズ厚が薄くなる。つまり、出射面のサグ量は減少する。ここで、サグ量とは、出射面と光軸との交点を通り、かつ、光軸に垂直な面を基準面としたときの、光軸方向への変位量を表わすものである。出射面のサグ量の符号は、光源側にマイナス、情報記録媒体側にプラスとする。

有効径を超えた外周領域においては、有効径内領域の非球面とは異なる曲面にて外周面と接続してあり、光軸方向にレンズ厚が厚くなる。つまり、出射面のサグ量は、光軸から有効径までは減少するが、有効径近傍で反転し増加する。そして、外周面の一部が光学面よりも光軸方向に突出するところで、サグ量がプラスに反転する。このような形状とする事で、レンズ成形時の割れを防止する事ができ、容易にレンズ成形を行う事ができる。また、対物レンズ１０３を図示しないレンズホルダへ取付ける際の割れを防止することができる。

なお、本実施形態では、収差補正素子としてコリメートレンズ１０２を使用する場合を例に挙げて説明したが、収差補正素子は、コリメートレンズと対物レンズとの間に配置されたビームエキスパンダーレンズ単体、又はビームエキスパンダーレンズ及びコリメートレンズにより構成してもよい。また、液晶レンズや液体レンズ等を収差補正素子として用いてもよい。

また、本実施形態において、対物レンズ以外のレンズ等の光学素子は、実質的に屈折作用のみを有する屈折面のみにより構成されたものであってもよく、回折面や位相段差面等の他の光学機能面を有するものであってもよい。

また、光ピックアップ装置１００は、光源１０１と情報記録媒体１０６との間に、透過波面収差に実質的に影響を及ぼさないような素子をさらに備えるものであってもよい。

本実施形態では、ＢＤ用の光学系を挙げて説明したが、ＤＶＤ、ＣＤ等をも同一光ピックアップ装置で記録再生できるよう、対物レンズ１０３が搭載される図示しないアクチュエータにさらに対物レンズを備える、いわゆる２レンズ構成であってもよい。

以下、対物レンズ１０３の実施例について、具体的に説明する。なお、本実施例に係る対物レンズは、上述した実施の形態２に係る光学素子１１と同様の形状を有している。

実施例に係る対物レンズ１０３は、設計波長４０６ｎｍ、焦点距離０．９ｍｍ、開口数（ＮＡ）０．８５、情報記録媒体の保護層厚０．０８５ｍｍで設計されている。ここで、設計保護層厚を０．０８５ｍｍとしているのは、ＢＤの多層ディスクに対応するためであり、表面から記録面までの保護層厚みが、最も厚い層と最も薄い層との間の厚みに設計しているためである。

また、本実施例では、突出面３３上に形成されたコーティング膜９０の厚さを１μｍとし、中間面３４および第２光学面２２上に形成されたコーティング膜９０の厚さを０．１μｍとした。

コーティング膜９０の材料としては、フッ化マグネシウムを用いた。突出面３３上とそれ以外の部分とで成膜時間を変えることで、コーティング膜９０の膜厚を変化させた。

また、出射面には、曲面４１及び曲面４２が形成されている。曲面４１の曲率半径Ｒ１＝０．０９ｍｍとし、曲面４２の曲率半径Ｒ２＝０．４５ｍｍとした。また、外周部３０の光軸方向の厚さは、２２０μｍとした。

このような対物レンズ１０３を、レンズ成形で作製したところ、割れのないレンズを成形することができた。

また、このような対物レンズ１０３を光ピックアップ装置に搭載することで、少々の振動であれば対物レンズ１０３と光ディスクとが接触するにとどまり、対物レンズ１０３および光ディスクともに大きく破損することはない。

本発明に係る対物レンズは、薄型の対物レンズであっても安定した製造が可能なレンズ形状を得る事が可能であるため、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＥＶＤ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の種々の情報記録媒体に対して記録や再生を行う、例えば、コンピューター等の情報機器、映像機器、音響機器等に有用である。

１０、１１、１２ 光学素子
２０ レンズ部
２１ 第１光学面
２２ 第２光学面
３０ 外周部
３１ 第１外周面
３２ 第２外周面
３３ 突出面
３４ 中間面
４１、４２、４３ 曲面
５０ 情報記録媒体
６０ レーザ光
７０ 光軸
８０ 光学素子
８１ 光学面
８２ 外周面
８３ 割れ
９０ コーティング膜
１００ 光ピックアップ装置
１０１ 光源
１０２ コリメートレンズ
１０３ 対物レンズ
１０４ ビーム成形レンズ
１０５ ビームスプリッタ
１０６ 情報記録媒体
１０７ 立ち上げミラー
１０８ 検出レンズ
１０９ 検出器
１１０ レーザ光

Claims (11)

1. ガラス材料からなる両凸形状の光学素子であって、
   レーザ光が入射する第１光学面と、前記入射した光が出射する第２光学面と、を有するレンズ部と、
   前記レンズ部の外周に設けられ、少なくとも一部が前記第２光学面よりも光軸方向に突出した突出面を有する外周部と、
   前記レンズ部および前記外周部の表面に形成されたコーティング膜と、
   を備え、
   前記突出面に形成された前記コーティング膜の膜厚と前記突出面以外の面に形成されたコーティング膜の膜厚とが異なる、
   光学素子。
2. 前記突出面に形成された前記コーティング膜の膜厚は、前記突出面以外に形成されたコーティング膜の膜厚よりも厚い、
   請求項１に記載の光学素子。
3. 前記外周部は、
   前記第１光学面側に設けられた第１外周面と、
   前記第２光学面側に設けられた第２外周面と、を有し、
   前記第２光学面と前記第２外周面との接続部分が曲面を形成する、
   請求項１に記載の光学素子。
4. 前記第２光学面と前記第２外周面とを接続する曲面は凹面である、
   請求項３に記載の光学素子。
5. 前記曲面の曲率半径は、前記第２光学面の曲率半径よりも小さい、
   請求項３に記載の光学素子。
6. 前記第２外周面は、前記突出面よりも光軸側に設けられた中間面をさらに有し、
   前記突出面と前記中間面との接続部分が曲面を形成する、
   請求項３に記載の光学素子。
7. 前記突出面と前記中間面とを接続する曲面は凸面である、
   請求項６に記載の光学素子。
8. 前記突出面と前記中間面とを接続する曲面の曲率半径は、前記第２光学面と前記第２外周面とを接続する曲面の曲率半径より大きい、
   請求項６に記載の光学素子。
9. 前記第１光学面と前記第１外周面との接続部分が曲面で形成されている、
   請求項１に記載の光学素子。
10. 前記第２光学面と前記第２外周面とを接続する曲面の位置は、前記第１光学面と前記第１外周面とを接続する曲面の位置よりも光軸に近い位置にある、
    請求項６に記載の光学素子。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の光学素子を備える光ピックアップ装置。

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