JP5119080B2

JP5119080B2 - 光学記録読み取り用ピックアップ用光学素子

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Publication number: JP5119080B2
Application number: JP2008202699A
Authority: JP
Inventors: 充伊藤
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
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Filing date: 2008-08-06
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Description

この発明は光ディスクに対する記録または再生を行う光学系に使用される光路に存在する光ピックアップレンズ、及び、この光ピックアップレンズを搭載する光ヘッド及び光ディスク装置に関する。

光ディスクの情報の読み出しは光ディスク装置の光源より発した光を波長板やコリメーター等の透明部品を光路に介して、最終的に対物レンズを使用して光スポットを光ディスク上に形成することにより、光ディスク上の情報を読み取ることができる。近年、光ディスクの記録容量は増大し続けており単位面積あたりの記録密度も増大し続け、ブルーレイディスク（ＢＤ）が開発されている。ブルーレイディスク（ＢＤ）の記録容量は、ＤＶＤと同一の１２ｃｍディスクであるにも関わらず、ＤＶＤディスク容量４．７ＧＢの５倍の２３ＧＢ容量を持つ。ＢＤディスクとＤＶＤディスクの違いは、ディスクの構造の違いから見た方がわかりやすい。トラックピッチがＤＶＤの０．７４μｍに対してＢＤは０．３２μｍと狭く、また、最小ピット長もＤＶＤの０．４００μｍに対してＢＤは０．１４９μｍと短い。しかしながら、このような極端に狭く短いピットを正確に読み出し、また、書き込むことによって形成するには、ＢＤにおける波長４０５ｎｍの光を使用する必要があり、また、使用される光ピックアップレンズも、ＮＡで０．８５以上の高ＮＡのものを使用する必要がある。

ＤＶＤの光ピックアップレンズでは、ディスク面側の頂点とディスク面の間の距離、すなわちワーキングディスタンスを調整するにあたり、コバ厚を自由に調整する手法がとられることが多かった。つまり、光ピックアップレンズの面径と、その外側から外径にかけてのコバ面を別々な金型で作製する手法である。ここでいうコバ厚とは、レーザーの入射面側のレンズ面より外側から外径までの部分と、ディスク面のレンズ面より外側から外径までの部分に挟まれた部分の厚みを指している。

この手法の利点は、光ピックアップレンズの性能に大きく関わる中心厚を動かさずに、別な金型で自由にコバ厚を決定できることにある。しかしながら、この手法には欠点も存在する。光ピックアップレンズは、その性能を調べる上で波面収差を測定する。通常、この波面収差は、レーザー入射面側のコバ面を基準として、コバ面の傾きを発生させない状態で測定する。コバの傾きを出さないように測定する方法として、レーザー入射面側に設けた鏡面に波面収差を測定するためのレーザーを照射し、その鏡面での干渉縞が最小となるようにレンズチルト調整を行う方法がとられる。

上記手法によりコバ面の傾きを発生させない状態で波面収差測定を行い、得られた波面収差の測定結果に基づいて、光ピックアップレンズの取り付けを行う。具体的には、波面収差成分を確認し、適時に着眼している波面収差成分が大きい場合は光ピックアップレンズとしては使用不可とするか、または、波面収差成分の発生の向きを考慮した取り付けを行って使用することとなる。例えば、光ピックアップレンズの取り付け角度という点では、３次コマ収差を確認しその発生量や方向を確認し、光ヘッドへの取り付けを行うことがある。

しかし、波面収差の測定基準となっているレーザー入射面側のコバ面は取り付け面となるため、光ピックアップレンズが正常な傾きで取り付けられているかの確認をすることができない。そこで、レーザー入射面側のコバ面の反対側の、ディスク面側のレンズ面径から外径にかけてのコバ面に鏡面を設けて、それに、取り付け用のレーザー光をあてることで光ピックアップレンズの傾きを制御して取り付けを行う。しかしながら、この手法には大きな欠点が存在する。つまり、レーザー入射面側のコバ面を基準に波面収差を測定しているにも関わらず、このレーザー入射面側のコバ面とは、全く金型も違うディスク面側のレンズ面径から外径にかけてのコバ面の鏡面基準でとりつけを行っていることである。

図１のような光ピックアップレンズ１をもって説明すると、レーザー入射面側の光ピックアップレズのレンズ面２と鏡面６は、同一の金型で作製されている。レンズ面の終了箇所と鏡面は適度な曲線で接続されているが、鏡面の開始位置４と、鏡面終了位置５までは、平滑であり、光軸９に対してほぼ垂直である。この鏡面で先述したように、波面収差を測定するためのレーザー１０を照射し、その鏡面での干渉縞が最小となるようにレンズチルト調整を行う。

この状態で波面収差測定を行い、光ピックアップレンズの使用の可否を決定するのであるが、実際は、レンズ取り付け面７が、レーザー入射面２および鏡面６と別な金型で作製されているため、このまま光ヘッドに取り付けても収差測定の結果を反映しているとは言い難い。さらに、図１では、ディスク面側のレンズ面３とディスク面側の鏡面８は別金型で作製されている。このディスク面側の鏡面８は先述したように、取り付け用のレーザー光を照射し光ピックアップレンズの傾きを見ながら、光ヘッドへの光ピックアップレンズを取り付けるのに利用するわけであるが、ディスク面側のレンズ面３と鏡面８が別々な金型であることから、先の方法で測定した波面収差測定の結果を反映した取り付けには直接的に反映するのは難しい。

別な例として、図２のような光ピックアップレンズも考えられる。レーザー入射面の鏡面１６をレーザー入射面のレンズ面１２より外側の光ヘッド取り付け面と同一にする。この方法なら、波面収差を測定時に、波面収差を測定するためのレーザー１８を照射し、その鏡面での干渉縞が最小となるようにレンズチルト調整を行い波面収差測定を行った場合、一見、測定で得られた波面収差の結果と、取り付けた後の光ピックアップレンズの状態が一致し、測定結果を反映しているように見える。しかし、この手法では、レーザー入射面側の鏡面１６をどのように鏡面にするべきかの問題が残る。

もし鏡面で光ヘッドに取り付けを行うなら、理想的には、光ピックアップレンズの光軸２０に対して、図３のような垂直な面として鏡面２０１を作製するか、または、図４、５のような光軸２１および光軸２３に対して、線対称な面となるように鏡面２２、鏡面２４を作製しなくてはいけない。ここで光軸に対して線対称と記載するのは、それぞれが、θ１、θ２のような光軸に対する傾きを鏡面２２および鏡面２３がもつためである。

これに対して、実際は、この鏡面２０１を鏡面とするためには、金型の鏡面となる箇所をなるべく平らになるように磨くことになり、実際は、図６のような、光軸２５に対してθ３やθ４のような不均一な角度を円周に対して持つような鏡面２６となってしまう。当然ではあるが、図６のような光ピックアップレンズの鏡面でレンズを取り付けた場合、この場合、光軸に対して角度θ３やθ４などの適当な角度をもった取り付けになってしまう。このような角度を持った光ピックアップレンズは、光軸とずれが生じていることを意味しており、このずれを発生させたまま、光ピックアップレンズでレンズ傾きによって本来は発生するコマ収差をなくす必要がある。光ピックアップレンズを設計する時にこのような傾きを持つことは想定しないため、実際の製造でこの傾きを発生させたままレンズ性能を良好にさせた場合は、光ピックアップレンズに歪を生じさせていることになる。

ＤＶＤでは、ＮＡが０．６０で、波長が６５０ｎｍであり、これに対して、ＢＤではＮＡが０．８５で、波長が４０５ｎｍなったことから、波面収差はλｒｍｓ換算で感度が大幅に大きくなっている。つまり、先述した手法での光ピックアップレンズの面径と、その外側から外径にかけてのコバ面を別々な金型で作製する手法は、ＢＤでは用いることは、光ピックアップレンズを正常に取り付けることに対してむかないと言える。

ＢＤのような高ＮＡの光ピックアップレンズにおいて、この光ピックアップレンズの光軸と、読み取り、または、書き込み用レーザーの光軸方向をそろえるような、光ピックに対しての取り付けを容易に行う方法を本発明の第一の態様から第八の態様に示した。
ただし、本発明の第一の態様から第八の態様に記載の鏡面とは、測定波長において干渉縞が４本見られる程度以下の平滑度である。さらに、２本見られる程度以下の平滑度であることが望ましい。つまり、干渉縞が２本見られるためには、干渉縞間の高低差がλ／２必要であり、例えば、４０５ｎｍの波長で測定しているなら、４０５／２＝２０２．５ｎｍの高低差のうねりが存在する鏡面である。

また、別々な金型の繋ぎ目には成形バリが発生するため容易に金型の繋ぎ目を判断することも可能である。

本発明の第一の態様を、図７を用いて説明する。図７は光ピックアップレンズの光軸に対して平行な面での断面図である。光ピックアップレンズ２７は、レーザー入射面側のレンズ面２８と、レンズ面より外側のコバに設けられた鏡面３８を有している。これらレンズ面２８と鏡面３８は同一の金型で作製されている。レンズ面２８と鏡面３８の開始位置２９は任意の曲面でつながれていてもよいが、鏡面３８の開始位置３０と終了位置３１は鏡面であり平滑である。ディスク面側のレンズ面３２とそれより外側のコバに設けられた鏡面３７は別の金型で作製されている。光ヘッドへの光ピックアップレンズ２７の取り付けはレーザー入射面側の鏡面３６で行う。

本発明の第一の態様において、レーザーの入射面側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、レーザーの入射面側のレンズ面を一つの金型によって作製されていることを特徴とする光ピックアップレンズを作製することも示す。これは、レーザーの入射面側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、レーザーの入射面側のレンズ面を一つの金型によって作製することから、レーザーの入射面側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、レーザーの入射面側のレンズ面の傾きを一致させることができる。

このことは次のことも意味する。レンズの性能の一つである波面収差を測定にあたり、レーザー入射面側のレンズ面より外側に形成された鏡面で並行出し、つまり、傾きがない状態として、波面収差の測定を行った場合、レーザー入射面側のレンズ面より外側に形成された鏡面をもって、光ヘッドに取り付けるため、波面収差測定で得られた結果を、光ヘッドにただ取り付けるだけで光ピックアップレンズの性能を光ヘッドに反映しやすくなる。ここで、ディスク面側のレンズ面より外側から外径部に鏡面を設けることで、この鏡面にピックアップレンズの傾き角を調整するためにレーザーをあてることで、レンズの傾きを把握し、さらに、レンズの傾きを調整してもよい。

ここで、レンズ面とレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を同時に作製することの重要性を追記する。レンズ面はレンズ中心に対して点対称であることから、切削や研削において、金型を削る工具を固定し、金型を回転させて作製する。レンズ面の作製が終了し、そのまま、レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を作製した場合、この鏡面もまたレンズ中心に対して点対称となる。ここで、レンズ面が終了の後、鏡面を作製するにあたり任意の曲面でつないでもよい。

この方法で作製された場合、図９、１０、１１のような３通りのレンズ断面が考えられる。図９は、レーザー入射面側レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面５０と光ピックアップレンズの光軸４９が垂直な例である。図１０は、レーザー入射面側レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面５２と光ピックアップレンズの光軸５１がθ５の角度をもち、言うならコバ面の鏡面５２が光軸５１に対して線対称の傘のような構造となっている例である。図１１は、レーザー入射面側レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面５４と光ピックアップレンズの光軸５３がθ６の角度をもち、言うならコバ面の鏡面５４が光軸５３に対して線対称のすり鉢のような構造となっている例である。

図９、図１０においては、もし、光ヘッドのレンズ取り付け面が平らであるなら、レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を光ヘッドのレンズ取り付け面に乗せるだけで、光ヘッドのレンズ取り付け面の傾きとレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を一致させることができる。つまり、光ピックアップレンズの波面収差の測定結果を容易に光ヘッドに反映できる。

これに対して、レンズ面と、レンズ面より外側に設けられたコバ面が別々な金型で作製された場合、図１２のように、レンズの光軸５５とレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面５６がθ７及びθ８の角度のように鏡面円周内で様々な傾きをもってしまう。このような形態のレンズの不具合については先述したように、このような角度をもった鏡面となった場合、鏡面でレンズを取り付けた場合、この場合、光軸５５に対して角度θ７及びθ８をもった取り付けになってしまう。このような角度を持った光ピックアップレンズは、光軸とずれが生じていることを意味しており、このずれを発生させたまま、光ピックアップレンズでレンズ傾きによって本来は発生するコマ収差をなくす必要がある。光ピックアップレンズを設計する上このような傾きを持つことは想定しないため、実際の製造でこの傾きを発生させたままレンズ性能を良好にすることは光ピックアップレンズに歪を生じさせていることになる。

さて、図７において、レーザーの入射面のレンズ面２８とディスク面側のレンズ面３２より外径部の両方を鏡面とすることで、互いの鏡面３６と鏡面３７の位置関係の確認を容易にすることが可能となることを意味している。つまり、ディスク面側の鏡面３７より、レーザー変位計などを用いた測定などを可能とする。光ヘッドにレーザー入射面側の鏡面３６を取り付けた場合の光スポットなどの光ヘッドでの性能を取り付けを変更して改良したい場合、光ピックアップレンズの取り付けて角度の微調整をこのディスク側の鏡面３７にチルト調整用のレーザーを照射することで、光ピックアップレンズの取り付け角度を把握することができ可能となる。しかし、本発明の第一の態様においては、ディスク面側のレンズ面３２とそれより外側に設けられた鏡面３７が異なる金型であることから、成形におけるそれぞれの金型のズレなどもあり、一定とならないため、ピックアップレンズの取り付け角度を把握は目安程度である。

本発明の第ニの態様は、本発明の第一の態様において、ディスク面側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、ディスク面側のレンズ面を一つの金型によって作製されていることを特徴とする光ピックアップレンズを作製することを示す。このことを図８をもって説明する。

図８は光ピックアップレンズの光軸に対して平行な面での断面図である。光ピックアップレンズ３８は、レーザー入射面側のレンズ面３９と、レンズ面より外側のコバに設けられた鏡面４７を有している。これらレンズ面３９と鏡面４７は同一の金型で作製されている。レンズ面３９と鏡面４７の開始位置４１は任意の曲面でつながれていてもよいが、鏡面４７の開始位置４１と終了位置４２は鏡面であり平滑である。ディスク面側のレンズ面４３とそれより外側のコバに設けられた鏡面４８は同一の金型で作製されている。レンズ面４３と鏡面４８の開始位置４５は任意の曲面でつながれていてもよいが、鏡面４８の開始位置４５と終了位置４６は鏡面であり平滑である。光ヘッドへの光ピックアップレンズ３８の取り付けはレーザー入射面側の鏡面４７で行う。

図８において、ディスク側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、ディスク面側のレンズ面を一つの金型によって作製することから、ディスク側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、ディスク側のレンズ面の傾きを一致させることができることを意味し、より精度のよい光ヘッドへの取り付け時に、光ピックアップレンズの傾き調整を容易とすることができる。特に、次のような有効性が発現する。一般的に、光ピックアップレンズの取り付けは、ディスク面側のレンズ面より外径に向かって形成された鏡面にレーザー光などを照射することによって、レンズの傾きを把握し、それを頼りに光ピックアップレンズを光ヘッドに取り付けることとなる。

つまり、ディスク側のレンズ面より外に形成された鏡面を頼りに光ヘッドに取り付けを行えば、ディスク側のレンズ面の傾きと一致させることができ、本発明の第二の態様に従えば、効率よく、レンズ性能の一つである波面収差を光ピックアップレンズに対して行っている場合、波面収差の結果を、この鏡面を頼りに反映しやすくなる。

本発明の第二の態様をもってして作製された光ピックアップレンズは、波面収差を測定するにあたり、レーザー入射面側のレンズ面より外径に形成された鏡面を傾きがない状態として波面収差測定を行った後に、この光ピックアップレンズを光ヘッドに、特になにもせずに取り付けた場合、このレーザー入射面側のレンズ面より外径に形成された鏡面を傾きがない状態として波面収差測定された結果が反映された状態で光ピックアップレンズが取り付けられることになる。ここで、ディスク面側の光ピックアップレンズ面と、それより外側から外径に形成された鏡面は同一金型で作製されていることから、この部分にレンズチルト調整用レーザーを照射することで光ピックアップレンズの傾きを把握することが容易となる。これは、本発明の第一の態様と異なり、ディスク面側のレンズ面と鏡面が同一金型で作製されていることから、成形によって、ディスク面側のレンズ面と鏡面の位置関係が変わることがなく、光ピックアップレンズの傾きを把握することができる。

図１７をもって、レンズチルトの把握方法を説明する。レーザー入射面側のレンズ面より外径に形成された鏡面に対して、レンズチルト調整用レーザー装置８３からレーザー８４を照射する。この時、レンズチルト調整用レーザー装置８３は、光軸８５、及び、光ピックアップに入射するレーザー８６と水平な関係に設置している。この状態で、ディスク面側に照射されたレーザー８４の様子を観察しつつ、光ヘッドに光ピックアップレンズを取り付けを行う。このことにより、ただ単純に、光ヘッドにレーザー面側に形成された光ピックアップレンズの鏡面を取り付けるよりも、ディスク面側の光ピックアップレンズに形成された鏡面によって光ピックアップレンズの傾きを調整することにより、最も効果的に、光ヘッドへの取り付け時に、光ピックアップレンズの傾き調整を容易とすることができる。

ここで、本発明の第一の態様と同様に、レンズ面とレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を同時に作製することの重要性を追記する。レンズ面は光軸に対して線対称であることから、切削や研削において、金型を削る工具を固定し、金型を回転させて作製する。レンズ面の作製が終了し、そのまま、レンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を作製した場合、この鏡面もまた光軸に対して線対称となる。つまり、この方法で作製された場合、図９、１０、１１のような３通りのレンズ断面が考えられる。図９、図１０においては、本発明の第一の態様で説明したように、もし、光ヘッドのレンズ取り付け面が平らであるなら、レーザーの入射面のレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を光ヘッドのレンズ取り付け面に乗せるだけで、光ヘッドのレンズ取り付け面の傾きとレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を一致させることができ、レンズの性能を波面収差で測定することで測っていたなら、それを容易に光ヘッドに反映できる。

しかし、ただ単に置いただけでは、正しく置けているか管理が難しい。そこで、ディスク面側のレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面にレンズチルト調整用のレーザーを照射することの有用性は先述したとおりである。また、レーザーの入射面のレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面の形状が図１１のような場合でも、本発明の第二の態様は有用である。図１１のような形状になっていた場合、レーザーの入射面のレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面を光ヘッドのレンズ取り付け部分に乗せた場合、不安定である。そこで光ピックアップレンズの傾きをディスク面側のレンズ面より外側に設けられたコバ面の鏡面にレンズチルト調整用のレーザーを照射することで、正しいレンズ傾き位置修正することができる。

本発明の第三の態様は、本発明の態様の材質が、光ピックアップレンズに使用できる材質であれば全て適応可能であることを示しており、代表的にプラスチックをあげている。

本発明の第四の態様は、本発明の態様が、代表的に開口径ＮＡを既定している。開口が低いＤＶＤなどでは、光ピックアップレンズの光ヘッドに対する取り付けの傾き誤差については許容が技術的な進歩により現在では広いと言える。しかし、ＢＤの光ピックアップレンズなどのように、開口径ＮＡが高い光ピックアップレンズについては、光ヘッドに対する取り付けを容易に行うということでは、本特許が有用となってくる。このため、開口径ＮＡをＢＤの光ピックアップレンズの仕様である０．８４以上と限定した。

本発明の第五の態様は、本発明の第五の態様と同様に、ＢＤの光ピックアップレンズの仕様である波長４０５ｎｍの光を限定するために設けた態様であるが、市販されているＢＤの光ピックアップに搭載されているレーザー波長は、バラツキが大きく波長は４１５ｎｍ以下と範囲が広い。本特許は、これらの波長においても、十分に性能が発揮できるように考えられた発明であるため、このような限定を設けた。

本発明の第六の態様は、実際に本発明が活用される製品を示している。これは、本発明の光ピックアップレンズは光ディスクの読み出し装置および記録装置に搭載されることで初めて効果を発揮されるものである。そのため規定を行った。

光ヘッド及び光ディスク装置に使用されている光ピックアップレンズの取り付けにあたり、光ピックアップレンズの性能評価の一つである波面収差測定の結果が良好な光ピックアップレンズを光ヘッドに良好な光スポットを容易に得ることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

光ピックアップレンズの金型を切削または研削を用いて作製を行った。金型の母材は本特許には影響を及ぼすことなく、母材を直接研削によりレンズ面や鏡面を作製してもよい。また、光ピックアップレンズの形状に近い形状を作製し、次にニッケルメッキ等を施した後に切削加工によりレンズ面や鏡面を作製してもよい。両手法とも、レンズ面や鏡面を作製後に表面の耐久性向上のための加工を施してもよい。

光ピックアップレンズを成型するための材料としては、透明な材質、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等に代表される樹脂やガラス等を用いる。ただし、波長４０５ｎｍのＢＤディスクの読み取り、書き込みを行うにあたり、この波長前後、３９５ｎｍから４１５ｎｍ程度での透過率が重要であるため、取り扱いの容易な樹脂としては、シクロオレフィンポリマーや、環状オレフィンコポリマーなどの波長４０５ｎｍで良好な透過率を示す透明樹脂材料を用いることが好ましい。また、樹脂は単体でもよいが、耐光性を向上させるための添加剤を加えられていてもよい。

光ピックアップレンズは、これら透明樹脂材料を射出成形して製造することができるが、この製造方法に限らず、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）法により製造してもよく、また、ある特定の波長で硬化する樹脂、例えば、紫外線硬化樹脂を用いて光ピックアップレンズの型に流しこんだ後に紫外線を照射して硬化させてもよい。また、エポキシなどの樹脂材料を光ピックアップレンズの型に流しみ混合させて硬化させ、レンズ形状を成形する方法や、特定の温度をかけることで硬化する樹脂を用いて、光ピックアップレンズの型に流しみ混合させて硬化させ、レンズ形状を成形してもよい。光ピックアップレンズの材料として、光学ガラスを用いてもよく研磨、または成形などを用いてもよい。

光ピックアップレンズのレンズ面は、レーザー入射面側、または、ディスク面側のレンズ面を形成するにあたり、それぞれの面に最適化した一つの非球面、または、球面、平面を設ける。また、光ピックアップレンズのレーザー入射面側、または、ディスク面側のレンズ面上には構造体が存在してもよい。例えば、レンズ面上に、ある一定の幅と深さをもった輪帯が同心円状にまたはスパイラル状に形成されていてもよい。この輪帯の溝の形成方向は、レンズ面が外径にむかった時に、サグが深くなる方向で段差が形成されてもよく、また、この段差が、浅くなる方向で形成されていてもよい。また、この段差が浅くなる輪帯の外側で深くなるような形状、また、その逆で深くなる段差形状の外側で浅くなるような形状でもよい。この輪帯の段差は、各輪帯での光の屈折を利用して集光するタイプの光ピックアップレンズ、また、各輪帯の段差を境に、隣接する輪帯での光の干渉効果を利用して増幅された光で集光するタイプの光ピックアップレンズ、そして、これらを全て包括するような光ピックアップレンズの、どのタイプでもよい。そして、このような、レンズ面上に構造を形成する場合、それぞれの輪帯の段差を境にして、同一の非球面を設けてもよいが、段差を境にして、異なる非球面を設けてもよい。

レンズ面の上に、反射防止膜・反射膜のような、透過率を制御する膜を設けてもよい。この薄膜は、希望とする光ピックアップレンズの透過率性能を具現化できるような膜厚や材料を選定できる。この膜の構成は、単層膜でも、複数膜つまり、二層、三層、四層、五層、六層、七層膜などの膜構成でもよい。複数膜を用いる場合、同一の材料を異なる膜を挟んで繰り返して成膜してもよい。薄膜の材料としては、AlF₃、AlN、Al₂O₃、BaF₂、BeO、Bi₂O₃、BiF3、CaF₂、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、CsI、Cr₂O₃、DyF₂、Fe₂O₃、GaAs、GdF₃、Gd₂O₃、Ge、HfO₂、HoF₃、In₂O₃、ITO、LaF₃、La₂O₃、LiF、MgF₂、MgO、NaF、Na₃AlF₆、Na₅、Al₃F₁₄、Nb₂O₅、NdF₃、Nd₂O₃、PbCl₂、PbCl₂、PbF₂、PbTe、PbO、PbS、Pr₆O₁₁、Sb₂S₃、Sb₂O₃、Sc₂O₃Si、Si₃N₄、SiO、Si₂O₃、SiO₂、SnO₂、SrO₂、SrF₂、Ta₂O₅、Te、Ti、TiN、TiNxWv、TiO₂、TlCl、ThF4、ThO₂、V₂O₅、WO₃、YF₃、Y₂O₃、YbF₃、Yb₂O₃、ZnO、ZnS、ZnSe、ZrO₂などがあげられる。

以下に本発明の効果を具体的に示すために、図面を用いて具体的に説明する。実施例ではスポット測定器を利用して本発明の優位性を示しているが、実際に光ピックアップレンズが搭載される光学ドライブなどの光学機器でも、光ディスクの良好に記録および再生を行うためには、光ピックアップレンズによって形成される光スポットが良好な形状となる必要があり、本実施例で説明ができると思われる。なお、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の実施の態様はこれにより限定されるものではない。また、波面収差の測定はフィゾー法、マッハチェンダー法、シャック-ハルトマン方式など、どの方式を用いてもよい。

本発明のレーザー入射面側の鏡面は、波面収差を測定するにあたり、レンズの波面収差を測定する時にレンズチルトを調整するだけの面積の鏡面があればよく、一度、レーザー入射面側に形成した鏡面のうちある一部分を荒らしてもよい。荒らす方法としては、金型で荒らしてもよいが、成形レンズにおいて荒らしてもよい。このように本来鏡面になる部分を故意に荒らす理由としては、光ヘッドに光ピックアップレンズを取り付けるにあたり、ディスク面側の鏡面に光ピックアップレンズのレンズチルト調整用のレーザーを照射した場合、このレーザーがディスク面側の鏡面を半透過し、レーザー入射面側の鏡面に反射し、それぞれの鏡面で戻り光がある場合、それぞれの戻り光が干渉してしまい、光ピックアップレンズのレンズチルト調整用レーザーが本来の機能を果たさない場合がある。このような場合、不必要な戻り光となってしまう、レーザー入射面側の鏡面を荒らすことようなことが考えられる。

外径φ３．５０ｍｍのシクロオレフィンポリマーを用いたプラスチックレンズを射出成形により作製した。入射面側のレンズ面部と、ディスク面側のレンズ面部に表１のような非球面係数を用いられるようなレンズ面を設けた。さらに、レーザーの入射面側、及び、ディスク面側のレンズ面より外側から外径方向に鏡面部を設けた。概要図は、図７に示す。

レーザーの入射面側のレンズ面２８とその外側に設けた鏡面部３６は同一の金型で作製した。この時、金型を作製するにあたりレンズ面を切削で加工する時に連続して鏡面まで作製した。

ディスク面側のレンズ面３２とその外側に設けた鏡面部３７は別々な金型で作製した。

このように作製されたピックアップレンズ２７の波面収差測定を次のように行った。まず、レーザー入射面側の鏡面でピックアップレンズ２７を支えられるようなレンズ固定部分を設けた収差測定用のフォルダーを作製した。次に、波面収差測定装置に、このフォルダーのレンズ固定部分を波面収差測定装置のレーザー６２の入射方向に対して垂直になるように図１３のように設置した。このように調整したフォルダー５７のレンズ固定部分５８に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面の外側に設けた鏡面部５９をのせた。この状態で波面収差の測定を行った。波面収差の測定開口径は、表１に示した。また、波面収差の測定は２６℃の室温にて、収差測定用レーザーの波長は４０７ｎｍを用い、また、レンズの球面収差が小さくなるようにディスク厚に相当する平行平板ガラス６０をディスク面側のレーザーの出射面側に入れて行った。このように波面収差の測定を行い、光ピックアップレンズの全ての波面収差の合計が４５ｍλｒｍｓ以下になっていることを確認した。次に、このまま、光ピックアップレンズが収差測定ジグにのっている状態で、この収差測定ジグを傾けて光ピックアップレンズを傾けて、３次コマ収差が最小となる値を探した。この時の３次コマ収差を表８に示す。次に、この光ピックアップレンズの光スポット測定を行い、図１４に示す。光スポット測定を行うにあたり、収差測定装置と同様に、光スポット測定装置のフォルダー６６のレンズ固定部分６７を光スポット測定装置のレーザー６５の入射方向に対して垂直になるように図１４のように設置した。このように調整したフォルダーのレンズ固定部分６７に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面の外側に設けた鏡面部６８をのせた。この状態をレンズチルトの原点とし、レンズチルト０°とし表８に示す。

測定は２６℃の室温にて、収差測定用レーザーの波長は４０７ｎｍを用い、また、レンズの球面収差が小さくなるようにディスク厚に相当する平行平板ガラスをディスク面側のレーザーの出射面側に入れる必要があるが、より精度よく光スポットを測定するために光スポット測定装置の対物レンズ６３の光ピックアップレンズと向き合う面にこの平行平板ガラス６９貼り付けて、光スポットの測定を行った。使用するレーザー６５はリム強度が８０％以上のレーザーを用いた。ここで、光スポット測定の開口径は、表１に示した。この状態で光スポット径を測定し、さらに、図１４において、光スポット径が良好となるように光ピックアップレンズを傾ける。その測定結果を表８に示した。ここで光スポット径が良好とは、０次光のスポット状態を見て判断する。一般的には、使用するレーザー楕円であることが多く、光スポットの光量最大位置を光スポットの中心すると、その中心を含むように使用しているレーザーの楕円光の長い方向を軸とした場合、線対称となるようなスポット径とした場合を良好なスポットとした。

外径φ３．５０ｍｍのシクロオレフィンポリマーを用いたプラスチックレンズを射出成形により作製した。入射面側のレンズ面部と、ディスク面側のレンズ面部に表１のような非球面係数を用いられるようなレンズ面を設けた。さらに、レーザーの入射面側、及び、ディスク面側のレンズ面より外側から外径方向に鏡面部を設けた。概要図は、図８に示す。レーザーの入射面側のレンズ面３９とその外側に設けた鏡面部４７は同一の金型で作製した。この時、金型を作製するにあたりレンズ面を切削で加工する時に連続して鏡面まで作製した。同様に、ディスク面側のレンズ面４３とその外側に設けた鏡面部４８は同一の金型で作製した。この時、金型を作製するにあたりレンズ面を切削で加工する時に連続して鏡面まで作製した。

このように作製されたピックアップレンズ３８の波面収差測定を次のように行った。まず、レーザー入射面側の鏡面でピックアップレンズ３８を支えられるようなレンズ固定部分を設けた収差測定用のフォルダーを作製した。次に、波面収差測定装置に、このフォルダーのレンズ固定部分を波面収差測定装置のレーザーの入射方向に対して垂直になるように図１５のように設置した。このように調整したフォルダー７０のレンズ固定部分７１に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面の外側に設けた鏡面部７２をのせた。この状態で波面収差の測定を行った。また、波面収差の測定は２６℃の室温にて、収差測定用レーザーの波長は４０７ｎｍを用い、また、レンズの球面収差が小さくなるようにディスク厚に相当する平行平板ガラス７３をディスク面側のレーザーの出射面側に入れて行った。ここで、波面収差の測定開口径は、表１に示した。このように波面収差の測定を行い、全ての波面収差が４５ｍλｒｍｓ以下の光ピックアップレンズを作製した。

次に、このまま、光ピックアップレンズが収差測定ジグにのっている状態で、この収差測定ジグを傾けて光ピックアップレンズを傾けて、３次コマ収差が最小となる値を探した。この時の３次コマ収差を表８に示す。次に、この光ピックアップレンズの光スポット測定を行い、図１６に示す。光スポット測定を行うにあたり、収差測定装置と同様に、光スポット測定装置のフォルダー７６のレンズ固定部分７７を光スポット測定装置のレーザー８０の入射方向に対して垂直になるように図１６のように設置した。このように調整したフォルダーのレンズ固定部分７７に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面の外側に設けた鏡面部７８をのせた。この状態をレンズチルトの原点とし、レンズチルト０°とし表８に示した。使用するレーザー８０はリム強度が８０％以上のレーザーを用いた。ここで、光スポット測定の開口径は、表１に示した。この状態で実施例１のような光スポット測定を行い測定結果を表８に示した。

実施例３は実施例２と同一製法で作製された光ピックアップレンズを用いるが、光スポット測定方法が異なる。

まず、実施例２と同様の手順を踏むこととする。レーザー入射面側の鏡面でピックアップレンズを支えられるようなレンズ固定部分を設けた収差測定用のフォルダーを作製した。次に、波面収差測定装置に、このフォルダーのレンズ固定部分を波面収差測定装置のレーザーの入射方向に対して垂直になるように図１５のように設置した。このように調整したフォルダー５７のレンズ固定部分５８に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面の外側に設けた鏡面部５９をのせた。この状態で波面収差の測定を行った。また、波面収差の測定にあたり、波面収差の測定は２６℃の室温にて、収差測定用レーザーの波長は４０５ｎｍを用い、また、レンズの球面収差が小さくなるようにディスク厚に相当する平行平板ガラス６０をディスク面側のレーザーの出射面側に入れて行った。このように波面収差の測定を行い、全ての波面収差が４５ｍλｒｍｓ以下の光ピックアップレンズを作製した。

次に、このまま、光ピックアップレンズが収差測定ジグにのっている状態で、この収差測定ジグを傾けて光ピックアップレンズを傾けて、３次コマ収差が最小となる値を探した。この時の３次コマ収差を表８に示す。次に、この光ピックアップレンズの光スポット測定を行った。光スポット測定を行うにあたり、収差測定装置と同様に、光スポット測定装置のフォルダーのレンズ固定部分を光スポット測定装置のレーザーの入射方向に対して垂直になるように図１６のように設置した。このように調整したフォルダーのレンズ固定部分に光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレンズ面とその外側に設けた鏡面部をのせた。

ここから実施例２と異なる。図１７のようにディスク面側の鏡面に角度調整用のレーザー装置８３からレーザー光８４をあてて、鏡面に照射されているレーザーのスポットを観察し、スポットが極小で且つ真円になるように、光スポット測定治具を調整した。この時、この角度調整用レーザー８４の入射角度は、光スポット測定装置のレーザーの入射方向８８に対して水平になるように設置した。この状態をレンズチルトの原点とし、レンズチルト０°とし表８に示す。次に、実施例２と同様の光スポット測定を行い、測定結果を表８に示した。

表２に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。

表３に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。

表４に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。

表５に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。

表６に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。

表６に示したレンズを用いている以外は、実施例１乃至実施例３と変わりはない。
（比較例１）

外径φ３．５０ｍｍのシクロオレフィンポリマーを用いたプラスチックレンズを射出成形により作製した。入射面側のレンズ面部と、ディスク面側のレンズに表７に示したレンズのような非球面係数を用いられるようなレンズ面を設けた。さらに、レーザーの入射面側、及び、ディスク面側のレンズ面より外側から外径方向に鏡面部を設けた。

レーザーの入射面側のレンズ面とその外側に設けた鏡面部は別々な金型で作製した。

ディスク面側のレンズ面とその外側に設けた鏡面部は別々な金型で作製した。
このように作製されたピックアップレンズの光スポットの測定を実施例１と同様の評価を行った。測定結果を表８に示した。
（比較例２）

比較例１のように作製されたレンズを、実施例３と同様の評価を行った。測定結果を表８に示した。

実施例１乃至実施例１８、及び、比較例１乃至比較例２の結果を表８に示す。

実施例１乃至実施例１８では、光スポット測定で原点とした角度から、良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズを傾けた角度が小さいことがわかる。特に、実施例３及び実施例６、実施例９、実施例１２、実施例１５、実施例１８が良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズを傾けた角度が小さいことがわかる。これらの実施例は、ディスク側の鏡面と面径が同一の金型で作製されており、この鏡面にレンズチルト調整用のレーザーをあてることで、より精度よくレンズを傾けることができ、その結果、良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズを傾けた角度がより小さくなったことが分かる。これに対して、比較例１及び比較例２は、良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズを傾けた角度が小さいことがわかる。この結果から、レーザー入射面側の鏡面または取り付け面が、レンズ面と別な金型であった場合、ただ単に光ヘッドに取り付けた場合だけでは、良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズを大きく傾けなくてはいけなく、光ピックアップレンズの性能を容易に反映しているとは言いがたい。

また、比較例２は、ディスク面側の鏡面で、傾きを把握してレンズを傾けて調整を行っているが、良好な光スポット径をえられるまでにフォルダーとともに光ピックアップレンズの傾け角は、比較例１よりは小さいが、本特許の実施例１乃至実施例１８よりは大きい。比較例２は、ディスク面側の鏡面とレンズ面が別金型であることから、鏡面にレンズチルト調整用のレーザーをあてても、調整が不十分であることを示している。

一般的なピックアップレンズの断面図である。一般的なピックアップレンズの断面図である。一般的なピックアップレンズの想定断面図である。一般的なピックアップレンズの想定断面図である。一般的なピックアップレンズの想定断面図である。一般的なピックアップレンズの想定断面図である。本発明の光ピックアップレンズの断面図である。本発明の光ピックアップレンズの断面図である。本発明の光ピックアップレンズの想定断面図例である。本発明の光ピックアップレンズの想定断面図例である。本発明の光ピックアップレンズの想定断面図例である。本発明ではない光ピックアップレンズの想定断面図例である。本発明の光ピックアップレンズの波面収差測定測定方法図である。本発明の光ピックアップレンズの光スポット測定測定方法図である。本発明の光ピックアップレンズの波面収差測定測定方法図である。本発明の光ピックアップレンズの光スポット測定測定方法図である。本発明の光スポット測定の前段階としてのレンズチルト調整方法図である。図１のレンズ成形のための金型分割概要図図２のレンズ成形のための金型分割概要図図７のレンズ成形のための金型分割概要図図８のレンズ成形のための金型分割概要図

符号の説明

１一般的なピックアップレンズ
２レーザー入射面側の光ピックアップレンズのレンズ面
３ディスク面側の光ピックアップレンズのレンズ面
４レーザー入射面側鏡面内径
５レーザー入射面側鏡面外径
６レーザー入射面側鏡面領域
７レーザー入射面側鏡面、及び、光ヘッド取り付け面
８ディスク面側鏡面
９光軸
１０光ピックアップヘッドレーザー
１１一般的なピックアップレンズ
１２レーザー入射面側の光ピックアップレンズのレンズ面
１３ディスク面側の光ピックアップレンズのレンズ面
１４レーザー入射面側鏡面内径
１５レーザー入射面側鏡面外径
１６レーザー入射面側鏡面領域
１７ディスク面側鏡面
１８光ピックアップヘッドレーザー
１９光軸
２０光軸
２１光軸
２２光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
２３光軸
２４光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
２５光軸
２６レーザー入射面側鏡面
２７光ピックアップレンズ
２８レーザー入射面側の光ピックアップレンズのレンズ面
２９レーザー入射面側鏡面領域
３０レーザー入射面側鏡面内径
３１レーザー入射面側鏡面外径
３２ディスク面側の光ピックアップレンズのレンズ面
３３ディスク面側鏡面領域
３４ディスク面側鏡面内径
３５ディスク面側鏡面外径
３６レーザー入射面側鏡面、及び、光ヘッド取り付け面
３７ディスク面側鏡面
３８光ピックアップレンズ
３９レーザー入射面側の光ピックアップレンズのレンズ面
４０レーザー入射面側鏡面領域
４１レーザー入射面側鏡面内径
４２レーザー入射面側鏡面外径
４３ディスク面側の光ピックアップレンズのレンズ面
４４ディスク面側鏡面領域
４５ディスク面側鏡面内径
４６ディスク面側鏡面外径
４７レーザー入射面側鏡面、及び、光ヘッド取り付け面
４８ディスク面側鏡面
４９光軸
５０光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
５１光軸
５２光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
５３光軸
５４光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
５５光軸
５６光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面
５７波面収差測定用のフォルダー
５８レンズ固定部分
５９鏡面部
６０平行平板ガラス
６１光軸
６２波面収差測定装置のレーザー
６３光スポット測定装置の対物レンズ
６４光軸
６５光スポット測定装置のレーザー
６６光スポット測定装置のフォルダー
６７レンズ固定部分
６８鏡面部
６９平行平板ガラス
７０波面収差測定用のフォルダー
７１レンズ固定部分
７２鏡面部
７３平行平板ガラス
７４光軸
７５波面収差測定装置のレーザー
７６光スポット測定装置のフォルダー
７７レンズ固定部分
７８鏡面部
７９平行平板ガラス
８０光スポット測定装置のレーザー
８１光スポット測定装置の対物レンズ
８２光軸
８３角度調整用のレーザー装置
８４角度調整用レーザー
８５光軸
８６波面収差測定装置のレーザー
８７図１のレンズのディスク面側レンズ面金型
８８図１のレンズのレーザー入射面側レンズ面金型
８９図１のレンズのディスク面側コバ面金型
９０図１のレンズのレーザー入射面側コバ面金型
９１図１のレンズ成形のための金型の胴型
９２図２のレンズのディスク面側レンズ面金型
９３図２のレンズのレーザー入射面側レンズ面金型
９４図２のレンズのディスク面側コバ面金型
９５図２のレンズのレーザー入射面側コバ面金型
９６図２のレンズ成形のための金型の胴型
９７図７のレンズのディスク面側レンズ面金型
９８図７のレンズのレーザー入射面側レンズ面金型
９９図７のレンズのディスク面側コバ面金型
１００図７のレンズのレーザー入射面側コバ面金型
１０１図７のレンズ成形のための金型の胴型
１０２図８のレンズのディスク面側レンズ面金型
１０３図８のレンズのレーザー入射面側レンズ面金型
１０４図８のレンズのディスク面側コバ面金型
１０５図８のレンズのレーザー入射面側コバ面金型
１０６図８のレンズ成形のための金型の胴型
２０１光ピックアップレンズレーザー入射面側鏡面兼光ヘッド取り付け面

Claims

所定の記録再生波長のレーザー光を集光する光ピックアップレンズであって、
光ピックアップレンズのレーザーの入射面側のレーザーの光路の有効径外のコバ面、及び、ディスク面側のレーザーの光路の有効径外のコバ面の両方が鏡面とされ、
レーザーの入射面側の鏡面は、レーザーの入射面側のレンズ面より外径に向かって形成されるとともに光ヘッドに対する取り付け面とされ、
レーザーの入射面側のレンズ面より外径に向かって形成されている鏡面と、レーザーの入射面側のレンズ面とが一つの金型によって作製され、
レーザーの入射面側の鏡面と、ディスク面側の鏡面とが光軸方向に重なって配置されていることを特徴とする光ピックアップレンズ。
ディスク面側の鏡面は、ディスク面側のレンズ面より外径に向かって形成され、ディスク面側の鏡面と、ディスク面側のレンズ面が一つの金型によって作製されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップレンズ。
レーザーの入射面側の鏡面と、ディスク面側の鏡面はいずれも、前記所定の記録再生波長のレーザー光を照射した際に干渉縞が４本以下観測される程度の平滑度であることを徴とする請求項１又は２記載の光ピックアップレンズ。
レーザーの入射面側の鏡面と、ディスク面側の鏡面はいずれも、前記所定の記録再生波長のレーザー光を照射した際に干渉縞が２本以下観測される程度の平滑度であることを徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ピックアップレンズ。
材質がプラスチックであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ピックアップレンズ。
開口径ＮＡが０．８４以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ピックアップレンズ。
記録再生波長として４１５ｎｍ以下の光を用いることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ピックアップレンズ。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ピックアップレンズを用いることを特徴とする光ヘッド及び光ディスク装置。