JP4525531B2 - 対物レンズユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ用の対物系として好適な対物レンズユニットに関し、さらに、かかる対物レンズユニットを備えた光ピックアップ装置に関する。

これまで、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）等の光情報記録媒体に対して情報の再生・記録を行うための各種光ピックアップ装置が開発・製造され、一般に普及している。なお、「情報の再生・記録」とは、情報についての再生及び／又は記録を意味する。かかる光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズとして、複数のレンズ素子を合体して一体成形した複合対物レンズが存在し、異種記録媒体に対して容易に情報の再生・記録を行うことができるようになっている（特許文献１〜４参照）。また、焦点距離の異なる２つのマイクロレンズを相対的に低屈折率のガラス基板に埋め込むように形成した対物レンズも存在する（特許文献５参照）。これらのうち、ある対物レンズでは（特許文献４参照）、この対物レンズを支持する可動体を設け、可動体先端の磁性体で２つのレンズ要素のいずれか一方が光路上に位置決めされ、トラッキングコイルに対する通電を瞬間的に増大させて、レンズ要素間の切替を行うことができる。
特開平９−１１５１７０号公報 特開平９−３０６０１２号公報 特開平１０−２７５３５６号公報 特開平９−６３０８３号公報 特開２０００−９０４７２号公報

しかし、上記のような対物レンズは、いずれもＢＤ（ブルーレイ・ディスク）のような高ＮＡで短波長の用途、すなわちディスク面でスポット径が極めて小さくなる用途を前提として設計されたものではない。このため、上記のような構造の対物レンズをＢＤ用に用いた場合、トラッキングコイルやフォーカシングコイルの影響でレンズ要素等が加熱され、使用中に結像精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、スポット径が極めて小さくなる場合を含んだ互換用途で使用される光ピックアップ装置用の対物レンズユニットであって、トラッキングコイルやフォーカシングコイルの影響で結像精度が低下するおそれを抑えた対物レンズユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、複数のレンズ要素を含む対物レンズユニットを組み込んだ互換用の光ピックアップ装置であって、高負荷で長時間使用されても高い結像精度を維持できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップ装置用の対物レンズユニットは、（ａ）第１のスポット径を可能にする第１レンズ部と、第１のスポット径よりも大きい第２のスポット径を可能にする第２レンズ部とを含み、第１レンズ部と第２レンズ部とを隣接配置した一体型の対物レンズと、（ｂ）対物レンズのうち第２レンズ部側の部分を支持するホルダとを備える。なお、対物レンズは、３つ以上のレンズ部を含むものとすることができる。この場合、最も小さなスポット径を実現するレンズ部以外の残りのレンズ部の少なくとも一方側をホルダによって支持する。

上記対物レンズユニットでは、対物レンズが第１レンズ部と第２レンズ部とを隣接配置した一体型のものであるので、第１及び第２レンズ部のどちらを光路上に配置するかによって、情報記録面におけるスポット径の規格が異なる２種の光情報記録媒体に対して、簡易に情報の再生・記録を行うことができる。しかも、本対物レンズユニットの場合、ホルダが対物レンズのうち比較的大きな第２のスポット径を可能にする第２レンズ部側の部分を支持しているので、トラッキングコイルやフォーカシングコイルによってホルダが加熱されても、第１レンズ部には加熱の影響が及びにくくなる。よって、使用環境等に関する要求水準が通常高くなる第１レンズ部を比較的有利な環境下で動作させることができ、比較的小さな第１のスポット径を確実に維持させることができ、高い結像精度を確保することができる。

また、本発明の具体的な態様又は観点では、上記対物レンズユニットにおいて、第１レンズ部の開口数が第２レンズ部の開口数よりも大きい。例えば第１レンズ部で使用する光の波長と第２レンズ部で使用する光の波長とが等しいか近似する場合、開口数の大小関係と逆の大小関係のスポット径を各レンズ部に対して設定することができる。つまり、開口数が比較的大きな第１レンズ部を熱的誤差要因の影響を受けにくい環境下で動作させることができる。

本発明の別の態様では、第１レンズ部について使用される第１波長が第２レンズ部について使用される第２波長よりも短い。例えば第１レンズ部の開口数と第２レンズ部の開口数とが等しいか近似する場合、使用波長の大小関係と同様の大小関係のスポット径を各レンズ部に対して設定することができる。つまり、より短波長で使用される第１レンズ部を熱的誤差要因の影響を受けにくい環境下で動作させることができる。

なお、対物レンズは、レンズ等の光学用途に通常使用可能な種々の樹脂から形成することができる。特に、脂環式構造を有する重合体を含有する樹脂を用いることが好ましく、その中でも、環状オレフィン系樹脂を用いることがより好ましい。

また、以上のような樹脂の材料として、アサーマル樹脂を用いることもできる。アサーマル樹脂は、母材となる樹脂に例えば３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料である。アサーマル樹脂は、通常の光学用途の樹脂に比べ、温度変化に対する屈折率変化が小さいという特徴を有するので、第１レンズ部や第２レンズ部に位相構造を形成した場合、位相構造による温度特性の改善効果を控えめにすることが可能となり、それによって、位相構造による波長特性の劣化を低減したり、光学素子の設計自由度を拡げたり、製造誤差や組立精度の許容範囲を拡大したりすることができる。
一般に、透明な樹脂材料に粉末を混合させると、光の散乱が生じ、透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粉末を透過光束の波長より小さい平均粒径が例えば３０ｎｍ以下の微粒子とすることにより、散乱が事実上発生しないようにできることが分かってきた。このような現象を利用することにより、温度特性が異なる材料を巨視的に均一に混合することができ、屈折率や根熱膨張の温度変化が顕著になることを抑制することができ、このような人為的な温度特性抑制効果を持たせた材料をアサーマル樹脂という。アサーマル樹脂としては、母材となる樹脂の温度変化に伴う屈折率変化率よりも大きい屈折率変化率を有する平均粒径が３０ｎｍ以下の微粒子を分散させた材料であることが好ましい。なお、屈折率変化率が大きいとは、母材となる樹脂の屈折率変化率の符号が負である場合には、それよりもゼロに近い、負の屈折率変化率であるもの及び符号が正である屈折率変化率であるものの両者を含むものである。

本発明のさらに別の態様では、対物レンズとホルダとが一体成形されている。この場合、対物レンズとホルダとの接着工程が不要となり、部品点数の低減によってコストの低減を図ることができる。

また、本発明に係る光ピックアップ装置は、（ａ）上述の対物レンズユニットと、（ｂ）第１レンズ部を介して第１光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは第１光情報記録媒体に情報を書き込み、第２レンズ部を介して第２光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは第２光情報記録媒体に情報を書き込む光学装置とを備える。

上記光ピックアップ装置では、上述の対物レンズユニットを用いており、スポット径の規格が異なる第１及び第２光情報記録媒体に対して簡易に情報の再生・記録を行うことができる。また、スポット径が小さく要求水準が高い第１レンズ部を比較的有利な環境下で動作させることによって、第１光情報記録媒体に対して高い結像精度を確保することができる。

上記光ピックアップの具体的な態様は、ホルダを駆動して第１及び第２レンズ部とともに変位させる駆動装置をさらに備える。この場合、ホルダを変位させることによって第１及び第２レンズ部を適所に配置することができる。

本発明のさらに別の態様では、駆動装置が、トラッキングコイル及びフォーカシングコイルを含み、第１及び第２レンズ部のいずれか一方を光路上に切り替えて配置する。この場合、第１及び第２レンズ部の切替が可能になり、各レンズ部についてトラッキングやフォーカシングが可能になる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る対物レンズユニットを図面を参照しつつ説明する。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態の対物レンズユニットを説明する平面図及び側面図であり、図１（ｃ）は、上記対物レンズユニットを構成する複合対物レンズの側面図である。

図１（ａ）等に示す対物レンズユニット１０は、光ディスク（不図示）に対向して配置される対物光学系である複合対物レンズ２０と、この複合対物レンズ２０を支持して複合対物レンズ２０とともに変位するホルダ部材３０と、コイル等からなりホルダ部材３０の側面に固定される２つのアクチュエータ部分７１とを備える。

複合対物レンズ２０は、入射光を比較的小さいスポット径で不図示の光ディスク中に設けられた情報記録面に集光可能な第１レンズ部２１と、入射光を比較的大きいスポット径で別タイプの光ディスク中に設けられた情報記録面に集光可能な第２レンズ部２２とを含む。両レンズ部２１，２２は、連結部２３に周囲から支持・固定されており、各自の光軸ＯＡ１，ＯＡ２に垂直な特定平面（図１（ａ）の紙面に平行な面）に略沿って隣接した状態で配置されている。複合対物レンズ２０は、例えばプラスチック材料等から一括して成形された単一の部品であり、第１レンズ部２１と第２レンズ部２２とが連結部２３を介して一体化されている。

第１レンズ部２１は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光を対象として設計されている。つまり、図１（ｃ）に示すように、第１レンズ部２１の下面２１ａ側から例えば光軸ＯＡ１に沿って光軸ＯＡ１に平行な波長４０５ｎｍのレーザ光束が入射すると、第１レンズ部２１の上面２１ｂ側からレーザ光束が射出されるが、このレーザ光束は、光軸ＯＡ１上の焦点位置Ｆ１に集光し、ここに比較的小さな集光スポットを形成する。

第２レンズ部２２は、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光やＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を対象として設計されている。つまり、図１（ｃ）に示すように、第２レンズ部２２の下面２２ａ側から例えば光軸ＯＡ２に沿って光軸ＯＡ２に平行な波長６５５ｎｍのレーザ光束が入射すると、第２レンズ部２２の上面２２ｂ側から波長６５５ｎｍのレーザ光束が射出されるが、このレーザ光束は、光軸ＯＡ２上の焦点位置Ｆ２に集光し、ここに比較的大きな集光スポットを形成する。また、第２レンズ部２２の下面２２ａ側から例えば光軸ＯＡ２に平行な波長７８０ｎｍのレーザ光束が入射すると、第２レンズ部２２の上面２２ｂ側から波長７８０ｎｍのレーザ光束が射出されるが、このレーザ光束は、光軸ＯＡ２上の焦点位置Ｆ３に集光し、ここに比較的大きな集光スポットを形成する。

なお、第２レンズ部２２において、下面２２ａや上面２２ｂには、回折構造や段差構造を形成することができ、さらに、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光を入射させる領域と、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を入射させる領域とを異なるものに設定できる。これにより、光軸ＯＡ２上の一対の焦点位置Ｆ２，Ｆ３の間隔を自在に変更・調節することができる。

以下、複合対物レンズ２０を製造するための材料について説明する。すなわち、複合対物レンズ２０は、光学用途に通常使用可能な樹脂材料から形成することができ、特に環状オレフィン系樹脂等の、脂環式構造を有する重合体を含有する樹脂材料を用いることが好ましい。

また、複合対物レンズ２０の材料として、アサーマル樹脂を用いることもできる。アサーマル樹脂は、母材となる樹脂材料に例えば３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料である。一般に、母材となる樹脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子を分散、混合することによって材料全体としての屈折率変化を低減することができる。
アサーマル樹脂を用いる場合、従来は−１．２×１０^−４程度であった屈折率変化を、絶対値で８×１０^−５未満に抑えることができるが、屈折率変化を絶対値でさらに６×１０^−５未満にすることで、複合対物レンズ２０の性能をより高めることができる。
さらに好ましくは、屈折率変化を絶対値で４×１０^−５未満にするのがよい。複合対物レンズ２０の材料として、母材となる樹脂材料に対し、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０〜１５ｎｍの微粒子であって、母材の屈折率変化を相殺する傾向の屈折率特性を有する無機粒子等からなる微粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいは温度依存性を低減した光学素子を提供できる。

また、母材に分散させる微粒子は、無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることがより好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることがさらに好ましい。
無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応が低く抑えられる観点から好ましく、また酸化物であることによって、レーザ光照射等の実使用に伴う劣化を防ぐことができる。特に、高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、樹脂の酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことができる。

また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を樹脂材料中に添加することも勿論可能である。

アサーマル樹脂の具体例としては、例えば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ（Ｎｂ_２０_５）の微粒子を分散させる。体積比で、母材となる樹脂は８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることができる。酸化ニオブの代わりに、酸化シリコン（Ｓｉ０_２）の微粒子を用いてもよい。

母材となる樹脂材料と粒子との混合・分散の工程は、複合対物レンズ２０の射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合・分散した後は、複合対物レンズ２０に成形される迄、冷却・固化されないようにすることが好ましい。

なお、上記の体積比は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類の微粒子をブレンドして分散させることも可能である。すなわち、上記の例では、体積比は８０：２０、すなわち４：１であるが、９０；１０（９：１）から６０：４０（３：２）までの間で適宜調整可能である。９：１よりも微粒子の量を多くすることにより温度変化抑制の効果が大きくなり、逆に３：２よりも微粒子の量を少なくすることにより光学素子の成形性に問題が生じることがなく好ましい。

ホルダ部材３０は、例えば複合対物レンズ２０と同様にプラスチック材料等から成形された部品であり、上面３０ａに複合対物レンズ２０のうち第２レンズ部２２側の部分を支持している。ホルダ部材３０は、開口３１を有しており、開口３１の縁部分で第２レンズ部２２周囲の環状部分３２ｃを支えている。開口３１の縁部分と、第２レンズ部２２の環状部分３２ｃとは、例えばＵＶ硬化型の接着剤等で相互に固定されており、ホルダ部材３０に対して複合対物レンズ２０をアライメントした状態で固定することができる。なお、開口３１の形状は、環状部分３２ｃの支持を妨げず第２レンズ部２２の下面２２ａと干渉しない範囲で自在に設計することができ、複合対物レンズ２０のアライメントを簡易にする段差等を設けることもできる。ホルダ部材３０は、アクチュエータ部分７１等の発熱によって加熱されることが多いので、複合対物レンズ２０への熱伝導を低減すべく熱伝導性が低い材料で形成されることが望ましく、熱的変形によって駆動精度が下がることを防止すべく熱膨張係数が小さい耐熱材料で形成されることが望ましい。

アクチュエータ部分７１は、ホルダ部材３０に固定され或いはホルダ部材３０と一体化されたコイル等からなり、磁石等からなる別のアクチュエータ部分（不図示）との相互作用によって、光軸ＯＡ１，ＯＡ２に沿ったフォーカス方向や、光軸ＯＡ１，ＯＡ２に垂直なトラック方向に、ホルダ部材３０を微小変位させることができる。また、アクチュエータ部分７１は、不図示の上記アクチュエータ部分との相互作用によって、ホルダ部材３０を第１及び第２レンズ部２１，２２とともに両レンズ部２１，２２が並ぶ面内のＡＢ方向に大きく移動させることができ、両レンズ部２１，２２の位置を目的とするピックアップ用の単一の光路上に選択的に切り替えて配置することができる。

この対物レンズユニット１０において、ホルダ部材３０の位置制御によって第１レンズ部２１をピックアップ用の光路上である動作位置に配置した状態で、この第１レンズ部２１にＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光を光源側から入射させた場合、第１レンズ部２１を経たレーザ光は、ＢＤの情報記録面（焦点位置Ｆ１に相当）に比較的大きな開口数０．８５で比較的小さなスポット径となるように集光される。一方、この対物レンズユニット１０において、ホルダ部材３０の位置制御によって第２レンズ部２２を光路上に配置した状態で、第２レンズ部２２にＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光を光源側から入射させた場合、第２レンズ部２２を経たレーザ光は、ＤＶＤの情報記録面（焦点位置Ｆ２に相当）に比較的小さな開口数０．６５で比較的大きなスポット径となるように集光される。また、第２レンズ部２２を光路上に配置した状態で、第２レンズ部２２にＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を光源側から入射させた場合、第２レンズ部２２を経たレーザ光は、ＣＤの情報記録面（焦点位置Ｆ３に相当）にさらに小さな開口数０．５３でさらに大きなスポット径となるように集光される。

本実施形態の対物レンズユニット１０では、仕様が異なる第１レンズ部２１と第２レンズ部２２とを隣接配置した複合対物レンズ２０を用いているので、第１及び第２レンズ部２１，２２のいずれかを光路上の動作配置することによって、ＢＤの情報記録面と、ＤＶＤ又はＣＤの情報記録面とにおいてそれぞれ規格に適合するスポットを形成することができる。この際、第１レンズ部２１によってＢＤの情報記録面に形成されるスポット径は０．４１μｍ程度であり、第２レンズ部２２によってＤＶＤ又はＣＤの情報記録面に形成されるスポット径はそれぞれ０．８７、１．２μｍ程度である。本実施形態の対物レンズユニット１０の場合、ホルダ部材３０が複合対物レンズ２０のうち比較的大きなスポット径（ＤＶＤ又はＣＤ用）を可能にする第２レンズ部２２側に接続されているので、トラッキングコイルやフォーカシングコイルの高負荷動作によってホルダ部材３０が加熱されても、高精度の結像を要求される第１レンズ部２１には加熱の影響が及びにくくなる。つまり、使用環境等に関する要求水準が高いＢＤ用の第１レンズ部２１を比較的有利な環境下で動作させることができ、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光によって形成される比較的小さな第１のスポット径を高い信頼度で維持することができるので、結像精度ひいては情報の再生・記録精度を高レベルに設定することができる。

図２は、図１に示す対物レンズユニット１０を組み込んだ光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

この光ピックアップ装置において、各半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃからのレーザ光は、共用の対物レンズユニット１０を利用して光情報記録媒体である光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣに照射され、各光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣからの反射光は、共用の対物レンズユニット１０を介し、最終的に各光検出器６７Ｂ，６７Ｄ，６７Ｃに導かれる。なお、上述の半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃや光検出器６７Ｂ，６７Ｄ，６７Ｃのほか、偏光ビームスプリッタ６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６４Ｄ，６４Ｃ、シリンドリカルレンズ６５Ｂ，６５Ｄ，６５Ｃ、１／４波長板６９等を含む光学系は、各光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣに対して情報の記録・再生を行うための光学装置として機能する。

ここで、第１半導体レーザ６１Ｂは、第１光ディスクＤＢの情報再生用のレーザ光（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ）を発生し、このレーザ光は、第１の動作位置にある対物レンズユニット１０の第１レンズ部２１で集光され、ＮＡ０．８５相当のスポットが情報記録面ＭＢ上に形成される。第２半導体レーザ６１Ｄは、第２光ディスクＤＤの情報再生用のレーザ光（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ）を発生し、その後レーザ光は、第２の動作位置にある対物レンズユニット１０の第２レンズ部２２で集光され、ＮＡ０．６５相当のスポットが情報記録面ＭＤ上に形成される。第３半導体レーザ６１Ｃは、第３光ディスクＤＣの情報再生用のレーザ光（例えばＣＤ用で波長７８０ｎｍ）を発生し、その後レーザ光は、第２の動作位置にある対物レンズユニット１０の第２レンズ部２２で集光され、ＮＡ０．５３相当のスポットが情報記録面ＭＣ上に形成される。一方、第１光検出器６７Ｂは、第１光ディスクＤＢに記録された情報を光信号（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ）として検出し、第２光検出器６７Ｄは、第２光ディスクＤＤに記録された情報を光信号（例えばＤＶＤ用で波長６５５ｎｍ）として検出し、第３光検出器６７Ｃは、第３光ディスクＤＣに記録された情報を光信号（例えばＣＤ用で波長７８０ｎｍ）として検出する。なお、光源を第１半導体レーザ６１Ｂから第２、３半導体レーザ６１Ｄ，６１Ｃに切り替える際には、駆動装置であるアクチュエータ７３により対物レンズユニット１０をスライド移動させて（一点鎖線の位置）、第１レンズ部２１の代わりに第２レンズ部２２を光路上に配置する。

以下、図２の光ピックアップ装置の詳細な構造や具体的な動作について説明する。まず第１光ディスクＤＢを再生する場合、第１半導体レーザ６１Ｂから例えば波長４０５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｂにより平行光束となる。この光束は、偏光ビームスプリッタ６３Ｂ，６４Ｄ，６４Ｃ及び１／４波長板６９を透過した後、複合対物レンズ２０のうち対応する第１レンズ部２１により第１光ディスクＤＢの情報記録面ＭＢに集光される。

情報記録面ＭＢで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び第１レンズ部２１等を透過して、偏光ビームスプリッタ６３Ｂに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｂにより非点収差が与えられ、第１光検出器６７Ｂ上へ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスクＤＢに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光検出器６７Ｂ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、アクチュエータ７３が、第１半導体レーザ６１Ｂからの光束を第１光ディスクＤＢの情報記録面ＭＢ上に結像させるように、複合対物レンズ２０すなわち第１レンズ部２１を光軸方向に移動させるとともに、この第１半導体レーザ６１Ｂからの光束を所定のトラックに結像するように、同第１レンズ部２１を光軸に垂直な方向に移動させる。なお、フォーカシングやトラッキングを行うためのアクチュエータ７３は、対物レンズユニット１０のホルダ部材３０側に取り付けられた第１のアクチュエータ部分７１と、ホルダ部材３０や複合対物レンズ２０の移動を案内する支持装置７５側に取り付けられた第２のアクチュエータ部分７２とからなり、不図示の制御装置の制御下で動作する。

次に、第２光ディスクＤＤを再生する場合、第２半導体レーザ６１Ｄから例えば波長６５５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｄにより平行光束となる。この光束は、偏光ビームスプリッタ６３Ｄを透過し、偏光ビームスプリッタ６４Ｄで反射され、その後偏光ビームスプリッタ６４Ｃ等を透過した後、複合対物レンズ２０のうち対応する第２レンズ部２２により第２光ディスクＤＤの情報記録面ＭＤに集光される。

情報記録面ＭＤで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び第２レンズ部２２等を透過して、偏光ビームスプリッタ６４Ｄで反射され偏光ビームスプリッタ６３Ｄに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｄにより非点収差が与えられ、第２光検出器６７Ｄ上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第２光ディスクＤＤに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１光ディスクＤＢの場合と同様、第２光検出器６７Ｄ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、合焦検出やトラック検出を行い、対物レンズユニット１０に付随するアクチュエータ７３により、フォーカシング及びトラッキングのために、複合対物レンズ２０すなわち第２レンズ部２２を移動させる。

次に、第３光ディスクＤＣを再生する場合、第３半導体レーザ６１Ｃから例えば波長７８０ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、コリメータ６２Ｃにより平行光束となり、偏光ビームスプリッタ６３Ｃを透過し偏光ビームスプリッタ６４Ｃで反射等された後、複合対物レンズ２０のうち対応する第２レンズ部２２により第３光ディスクＤＣの情報記録面ＭＣに集光される。

情報記録面ＭＣで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び第２レンズ部２２等を透過して、偏光ビームスプリッタ６４Ｃで反射されて偏光ビームスプリッタ６３Ｃに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｃにより非点収差が与えられ、第３光検出器６７Ｃ上ヘ入射し、その出力信号を用いて、第３光ディスクＤＣに記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１及び第２光ディスクＤＢ，ＤＤの場合と同様、第３光検出器６７Ｃ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、合焦検出やトラック検出を行い、対物レンズユニット１０に付随するアクチュエータ７３により、フォーカシング及びトラッキングのために複合対物レンズ２０すなわち第２レンズ部２２を移動させる。

なお、以上は光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣから情報を再生する場合の説明であったが、半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃの出力を調整すること等により、光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣに情報を記録することもできる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る対物レンズユニットついて説明する。なお、第２実施形態に係る対物レンズユニットは、第１実施形態の対物レンズユニットを変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図３は、本実施形態の対物レンズユニット１１０の平面図である。図示の対物レンズユニット１１０において、複合対物レンズ１２０を構成する連結部１２３は、長円形の輪郭を有している。この場合も、第１レンズ部２１は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光を対象として設計されており、第２レンズ部２２は、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光やＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を対象として設計されている。また、長円形の輪郭を有する複合対物レンズ１２０のうち第２レンズ部２２側の連結部１２３が、ホルダ部材３０の平坦な上面３０ａに接着されることによって支持されている。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る対物レンズユニットついて説明する。なお、第３実施形態に係る対物レンズユニットは、第１実施形態の対物レンズユニットを変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図４は、本実施形態の対物レンズユニット２１０の平面図である。図示の対物レンズユニット２１０において、複合対物レンズ２０に設けた連結部２３の半分強が、ホルダ部材２３０の上面３０ａに接着・支持されている。この場合、第２レンズ部２２の周囲を構成する連結部２３だけでなく、第１レンズ部２１の周囲を構成する連結部２３の一部（第２レンズ部２２側）もホルダ部材２３０によって支持されている。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る対物レンズユニットついて説明する。なお、第４実施形態に係る対物レンズユニットは、第１実施形態の対物レンズユニットを変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図５は、本実施形態の対物レンズユニット３１０の平面図である。図示の対物レンズユニット３１０において、複合対物レンズ３２０の連結部３２３は、図１に示すホルダ部材３０を兼ねる構造となっている。つまり、この場合、複合対物レンズ３２０にアクチュエータ部分７１が直接取り付けられており、部品点数が低減され複合対物レンズとホルダとの接着工程が不要となるので、コストの低減を図ることができる。

〔第５実施形態〕
図６は、第５実施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。なお、図示の光ピックアップ装置において、対物レンズユニット４１０は、図１に示す対物レンズユニット１０や、図３〜５に示す対物レンズユニット１１０〜３１０と同様の構造を有するが、第２レンズ部２２は、ＤＶＤ用の波長６５５ｎｍのレーザ光やＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光だけでなく、ＨＤ−ＤＶＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光を対象として設計されている。

この光ピックアップ装置において、半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃからのレーザ光は、共用の対物レンズユニット４１０を利用して光情報記録媒体である光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣ，ＤＨに照射され、各光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣ，ＤＨからの反射光は、共用の対物レンズユニット４１０を介し、最終的に光検出器６７Ｂ，６７Ｄ，６７Ｃに導かれる。

ここで、第１半導体レーザ４６１Ｂは、第１光ディスクＤＢの情報再生用のレーザ光（例えばＢＤ用で波長４０５ｎｍ）を発生し、このレーザ光は、第１の動作位置にある対物レンズユニット４１０の第１レンズ部２１で集光され、ＮＡ０．８５相当のスポットが情報記録面ＭＢ上に形成される。また、第１半導体レーザ４６１Ｂは、第４光ディスクＤＨの光源を兼用しており、第４光ディスクＤＨの情報再生用のレーザ光（例えばＨＤ−ＤＶＤ用で波長４０５ｎｍ）を発生し、このレーザ光は、第２の動作位置にある対物レンズユニット４１０の第２レンズ部２２で集光され、ＮＡ０．６５相当のスポットが情報記録面ＭＨ上に形成される。

第１光ディスクＤＢを再生する場合、第１半導体レーザ４６１Ｂから例えば波長４０５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、偏光ビームスプリッタ６３Ｂ，６４Ｄ，６４Ｃ等を透過した後、第１レンズ部２１により第１光ディスクＤＢの情報記録面ＭＢに集光される。情報記録面ＭＢで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び第１レンズ部２１等を透過して、偏光ビームスプリッタ６３Ｂに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｂにより非点収差が与えられ、第１光検出器４６７Ｂ上へ入射し、その出力信号を用いて、第１光ディスクＤＢに記録された情報の読み取り信号が得られる。

一方、第４光ディスクＤＨを再生する場合、第１半導体レーザ４６１Ｂから例えば波長４０５ｎｍのレーザ光が出射され、出射された光束は、偏光ビームスプリッタ６３Ｂ，６４Ｄ，６４Ｃ等を透過した後、第２レンズ部２２により第４光ディスクＤＨの情報記録面ＭＨに集光される。この際の開口数は、０．６５となっており、スポット径は約０．５３μｍとなっている。情報記録面ＭＨで情報ビットにより変調されて反射した光束は、再び第２レンズ部２２等を透過して、偏光ビームスプリッタ６３Ｂに入射し、ここで反射されてシリンドリカルレンズ６５Ｂにより非点収差が与えられ、第１光検出器４６７Ｂ上へ入射し、その出力信号を用いて、第４光ディスクＤＨに記録された情報の読み取り信号が得られる。

第１光ディスクＤＢや第４光ディスクＤＨの再生に際しては、第２光検出器６７Ｄ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、合焦検出やトラック検出を行い、対物レンズユニット４１０に付随するアクチュエータ７３により、フォーカシング及びトラッキングのために複合対物レンズ２０すなわち第１レンズ部２１や第２レンズ部２２を移動させる。なお、第４光ディスクＤＨの再生に際しては、複合対物レンズ２０のチルト角の制御も必要になる場合がある。この場合、アクチュエータ７３にチルト制御用のコイル等を設ける。

なお、以上は光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣ，ＤＨから情報を再生する場合の説明であったが、半導体レーザ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃの出力を調整すること等により、光ディスクＤＢ，ＤＤ，ＤＣ，ＤＨに情報を記録することもできる。

以上説明した第５実施形態に係る光ピックアップ装置では、第１半導体レーザ４６１ＢからＢＤ用とＨＤ−ＤＶＤ用のレーザ光を射出しているが、第１半導体レーザ４６１Ｂ中に２つのＬＤチップを設けて個別にＢＤ用のレーザ光とＨＤ−ＤＶＤ用のレーザ光とを発生させることができる。この際、第１光検出器２６７Ｂ中にも２つのセンサチップを設けて個別にＢＤ用のレーザ光とＨＤ−ＤＶＤ用のレーザ光とを検出させることができる。さらに、ＨＤ−ＤＶＤ用の半導体レーザを専用に設けて、第１半導体レーザ４６１Ｂとは別の光路で第４光ディスクＤＨの情報記録面ＭＨに集光させることができ、第４光ディスクＤＨからの戻り光をＨＤ−ＤＶＤ用の専用センサで個別に検出させることができる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では、第１レンズ部２１によりＢＤに対する情報の再生・記録を行い、第２レンズ部２２によりＤＶＤやＣＤに対する情報の再生・記録を行っているが、第１レンズ部２１によりＨＤ−ＤＶＤに対する情報の再生・記録を行い、第２レンズ部２２によりＤＶＤやＣＤに対する情報の再生・記録を行う実施形態にすることもできる。さらに、第１レンズ部２１によりＢＤに対する情報の再生・記録を行い、第２レンズ部２２によりＨＤ−ＤＶＤに対する情報の再生・記録を行う実施形態にすることもできる。第１レンズ部２１によりＤＶＤに対する情報の再生・記録を行い、第２レンズ部２２によりＣＤに対する情報の再生・記録を行う実施形態にすることもできる。

また、複合対物レンズ２０は、２つのレンズ部２１，２２を有する場合に限らず、３つ以上のレンズ部を有するものとでき、この場合も、短波長で使用されるか高ＮＡで使用されるかによってスポット径が最も小さくなるレンズ部をホルダ部材３０から離して固定することで、スポット径が最も小さくなるレンズ部の結像精度を高く維持することができる。

（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の対物レンズユニットの正面図及び側面図であり、（（ｃ）は、複合対物レンズの側面図である。 図１に示す対物レンズユニットを組み込んだ光ピックアップ装置の構成を示す図である。 第２実施形態の対物レンズユニットの構成を示す平面図である。 第３実施形態の対物レンズユニットの構成を示す平面図である。 第４実施形態の対物レンズユニットの構成を示す平面図である。 第５実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０，１１０，２１０，３１０，４１０…対物レンズユニット、 ２０，２２０，３２０…複合対物レンズ、 ２１…第１レンズ部、 ２２…第２レンズ部、 ２３…連結部、 ３０…ホルダ部材、 ６１Ｂ，６１Ｄ，６１Ｃ…半導体レーザ、 ６３Ｂ，６３Ｄ，６４Ｄ，６４Ｃ…偏光ビームスプリッタ、 ６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄ…光検出器、 ７１，７２…アクチュエータ部分、 ７３…アクチュエータ、 ７５…支持装置、 ＤＢ，ＤＤ，ＤＣ，ＤＨ…光ディスク、 ＭＢ，ＭＤ、ＭＣ，ＭＨ…情報記録面

Claims (7)

1. 第１のスポット径を可能にする第１レンズ部と、前記第１のスポット径よりも大きい第２のスポット径を可能にする第２レンズ部とを含み、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部とを隣接配置した一体型の対物レンズと、
   前記対物レンズのうち前記第２レンズ部側の部分を支持するホルダと、
   を備える光ピックアップ装置用の対物レンズユニット。
2. 前記第１レンズ部の開口数は、前記第２レンズ部の開口数よりも大きい請求項１記載の対物レンズユニット。
3. 前記第１レンズ部について使用される第１波長は、前記第２レンズ部について使用される第２波長よりも短い請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の対物レンズユニット。
4. 前記対物レンズと前記ホルダとは、一体成形されている請求項１から請求項３のいずれか一項記載の対物レンズユニット。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項記載の対物レンズユニットと、
   前記第１レンズ部を介して第１光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは第１光情報記録媒体に情報を書き込み、前記第２レンズ部を介して第２光情報記録媒体の情報を読み取り、若しくは第２光情報記録媒体に情報を書き込む光学装置と
   を備える光ピックアップ装置。
6. 前記ホルダを駆動して前記第１及び第２レンズ部とともに変位させる駆動装置をさらに備える請求項５記載の光ピックアップ装置。
7. 前記駆動装置は、トラッキングコイル及びフォーカシングコイルを含み、前記第１及び第２レンズ部のいずれか一方を光路上に切り替えて配置する請求項５及び請求項６のいずれか一項記載の光ピックアップ装置。
   
   

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