JPWO2008099571A1 - 複合光学素子、光ピックアップ装置、及び複合光学素子の成型方法 - Google Patents

Abstract

構成要素である複数の対物レンズの要求精度に応じて、各対物レンズの配置を適切に設定することによって高精度な複合光学素子を提供するために、第１及び第２対物レンズ１２、１３と、第１及び第２対物レンズ１２、１３を支持する外枠部１１とを一体成型した光ピックアップ装置用の複合光学素子１０であって、第１及び第２対物レンズ１２、１３のうち、最も小さいスポット径を形成するための（あるいは開口数が最も大きい）第１対物レンズ１２を、他の第２対物レンズ１３よりも複合光学素子１０全体の重心ＣＧに最も近い位置に配置する。

Description

本発明は、光情報記録媒体に対して情報の再生等を行うための複合光学素子及び光ピックアップ装置、並びに複合光学素子の成型方法に関する。

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。係る光ピックアップ装置に組み込まれる対物レンズ系として、複数のレンズ素子を合体して一体成型した複合光学素子が存在し、この場合、複数の対物レンズが一体成型によって小型化され組立工程も簡単なものとなる（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−６３０８３号公報

上述の複合光学素子は、ＣＤ用やＤＶＤ用等の製造難易度（スポット径の大きさや開口数の大きさ等）が異なる対物レンズが並列に並べられた構成となっている。この場合、射出成型において金型に注入された樹脂は徐々に冷却されるが、その際、樹脂の熱は周辺の金型部分から奪われるため、光学素子で言えば、その周辺側から徐々に冷却されていくことになる。この際、上述の複合光学素子において、より製造難易度の高い、例えばＤＶＤ用の対物レンズが複合光学素子の中心部に位置していない場合、ＤＶＤ用の対物レンズは光軸に関して非対称に収縮することになるため、光学面が非均一に変形することとなり主にコマ収差性能が悪くなるという問題がある。特に、この問題は、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザが用いられるような、ＨＤ ＤＶＤ（以下、単にＨＤという）に対する情報の再生、記録に使用されるＨＤ用の対物レンズ、さらにＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、単にＢＤという）に対する情報の再生、記録に使用されるＢＤ用の対物レンズになるほどより顕著となる。

そこで、本発明は、構成要素である複数の対物レンズの要求精度に応じて、各対物レンズの配置を適切に設定することによって、高精度な複合光学素子を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記複合光学素子の成型方法、及び上記複合光学素子を組み込んだ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、本発明に係る第１の複合光学素子は、略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、複数の対物レンズを支持する外枠部とを一体成型した光ピックアップ装置用の複合光学素子であって、複数の対物レンズのうち、最も小さいスポット径を形成する第１対物レンズを、他の対物レンズよりも複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置している。なお、複数のスポット径に対応した互換型の対物レンズについては、実現される最も小さなスポット径を基準としてスポット径の大小を判断する。また、第１対物レンズの中心と複合光学素子全体の重心とが一致することが好ましい。

上記第１の複合光学素子において、第１対物レンズは、複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置されているため、相対的に中央寄りに位置することになる。よって、第１対物レンズは、略光軸を中心とする均一な収縮傾向が高まるので、収差性能が悪化することを防ぐことができ、目的とするスポット径を比較的容易に達成できる。

本発明の具体的な態様又は側面によれば、複数の対物レンズのうち、第１対物レンズの次に小さいスポット径を形成する第２対物レンズは、射出成型の際に樹脂を注入するゲートと第１対物レンズとを結ぶ直線上に配置される。この場合、ゲートからの樹脂の流れが一様になるので、第２対物レンズの収差性能の悪化を防ぐことができる。

本発明の別の態様によれば、複数の対物レンズから第１対物レンズを除いたもののうち、より小さいスポット径を形成する上位対物レンズは、外枠部内に配置される複数の対物レンズの分布密度が低い位置に配置され、より大きいスポット径を形成する下位対物レンズは、外枠部内に配置される複数の対物レンズの分布密度が高い位置に配置される。この場合、第１対物レンズ以外のレンズは、スポット径が小さい順に、外枠部上の対物レンズの分布密度が低い位置すなわち相互に干渉しにくい位置から密度分布が高い位置すなわち相互に干渉しやすい位置へ配置される。これにより、スポット径がより小さい上位対物レンズの収差性能を優先した高性能の複合光学素子を提供できる。

本発明のさらに別の態様によれば、複数の対物レンズから第１対物レンズを除いたもののうち、より小さいスポット径を形成する上位対物レンズは、複合光学素子全体の重心により近い位置に配置され、より大きいスポット径を形成する下位対物レンズは、複合光学素子全体の重心からより離れた位置に配置される。この場合、第１対物レンズ以外のレンズは、スポット径の大きさに応じて各対物レンズの光学性能が劣化しにくい位置に順次配置される。

また、本発明に係る第２の複合光学素子は、略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、複数の対物レンズを支持する外枠部とを一体成型した光ピックアップ装置用の複合光学素子であって、複数の対物レンズのうち、開口数が最も大きい第１対物レンズを、他の対物レンズよりも複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置している。なお、複数の開口数に対応した互換型の対物レンズについては、実現される最も大きな開口数を基準として開口数の大小を判断する。

上記第２の複合光学素子において、第１対物レンズは、複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置されているため、相対的に中央寄りに位置することになる。よって、第１対物レンズは、略光軸を中心とする均一な収縮傾向が高まるので、収差性能が悪化することを防ぐことができ、目的とする開口数を比較的容易に達成できる。

本発明の別の態様によれば、複数の対物レンズのうち、第１対物レンズの次に開口数が大きい第２対物レンズは、射出成型の際に樹脂を注入するゲートと第１対物レンズとを結ぶ直線上に配置される。この場合、ゲートからの樹脂の流れが一様になるので、第２対物レンズの収差性能の悪化を防ぐことができる。

本発明のさらに別の態様によれば、複数の対物レンズから第１対物レンズを除いたもののうち、開口数がより大きい上位対物レンズは、外枠部内に配置される複数の対物レンズの分布密度が低い位置に配置され、開口数がより小さい下位対物レンズは、外枠部内に配置される複数の対物レンズの分布密度が高い位置に配置される。この場合、第１対物レンズ以外のレンズは、開口数が大きい順に、外枠部上の対物レンズの分布密度が低い位置すなわち相互に干渉しにくい位置から密度分布が高い位置すなわち相互に干渉しやすい位置へ配置される。これにより、開口数がより大きい上位対物レンズの収差性能を優先した高性能の複合光学素子を提供できる。

本発明のさらに別の態様によれば、複数の対物レンズから第１対物レンズを除いたもののうち、開口数がより大きい上位対物レンズは、複合光学素子全体の重心により近い位置に配置され、開口数がより小さい下位対物レンズは、複合光学素子全体の重心からより離れた位置に配置される。この場合、第１対物レンズ以外のレンズは、開口数の大きさに応じて各対物レンズの光学性能が劣化しにくい位置に順次配置される。

本発明のさらに別の態様によれば、複数の対物レンズは、外枠部の縁から所定距離だけ離れて配置される。この場合、各対物レンズが成型に際して収縮が大きな外枠部の縁部分より中心側にあることで、各対物レンズの収差性能が悪化するのを抑えることができる。

本発明のさらに別の態様によれば、複数の対物レンズは、互いに離間して配置されている。この場合、各対物レンズが互いに独立して存在するため、製造時の干渉によって対物レンズの形状に影響を与えることを防止する。また、使用時に一方の対物レンズに入射する光が他の対物レンズに入射して動作に影響を与えること等を防止する。これにより、各対物レンズ間の光学特性の影響を防ぐことができる。

また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光情報記録媒体に対して情報の読み取り又は書き込みを行うための光源と、上述の複合光学素子とを備える。

上記光ピックアップ装置によれば、上述の複合光学素子を用いることにより、各対物レンズで異なるスポット径等を実現することができる。そのため、情報記録面におけるスポット径の規格が異なる２種以上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。

また、本発明に係る複合光学素子の成型方法は、略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、複数の対物レンズを支持する外枠部とを備える複合光学素子の成型方法であって、最も難易度の高い第１対物レンズは、外枠部を成型する金型の内側輪郭の中心に最も近い位置に成型される。

上記成型方法によれば、第１対物レンズは、型の内側輪郭の中心に最も近い位置に配置されているため、複合光学素子において相対的に中央寄りに位置することとなる。よって、第１対物レンズは、略光軸を中心とする均一な収縮傾向が高まるので、収差性能が悪化することを防ぐことができ、第１対物レンズを比較的容易に高精度なレンズにすることができる。

図１（Ａ）は、第１実施形態の複合光学素子の平面図であり、図１（Ｂ）は、複合光学素子の側面図である。 図１に示す複合光学素子の変形例を示す平面図である。 図１に示す複合光学素子を備えるレンズ組立体の平面図である。 図３に示すレンズ組立体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実施形態の複合光学素子の構成を示す平面図である。 図５に示す複合光学素子の変形例を示す平面図である。 第３実施形態の複合光学素子の構成を示す平面図である。 図７に示す複合光学素子の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１０、２０、１１０、１２０、２１０、２２０…複合光学素子
１１、２１、１２１、１１１、２１１、２２１…外枠部、
１２、２２、１１２、１２２、２１２、２２２…第１対物レンズ
１３、２３、１１３、１２３、２１３、２２３…第２対物レンズ
２１５、２２５…第３対物レンズ
１４０…レンズ組立体

〔第１実施形態〕
（１）複合光学素子
本発明の第１実施形態の複合光学素子について、図面を参照しつつ説明する。なお、図１（Ａ）は、第１タイプの複合光学素子を説明する平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の側面図である。

図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示す複合光学素子１０は、コリメートされた状態で入射する光束を比較的小径のスポットとして集光する第１対物レンズ１２と、コリメートされた状態で入射する光束を比較的大径のスポットとして集光する第２対物レンズ１３と、第１及び第２対物レンズ１２、１３を周囲から支持する外枠部１１とを有する。複合光学素子１０は、例えばプラスチック材料から一括して成型された単一の部品であり、第１及び第２対物レンズ１２、１３と外枠部１１とが一体化されている。ここで、第１及び第２対物レンズ１２、１３は平面視において円形の輪郭を有し、外枠部１１は第１及び第２対物レンズ１２、１３の周囲を囲んだ円形の輪郭を有する。第１及び第２対物レンズ１２、１３は、略同一平面内に配置され、各自の光軸ＯＡ１、ＯＡ２は、互いに略平行に揃えられている。

本実施形態の複合光学素子１０は、情報の再生、若しくは記録に用いられるものであって、第１及び第２対物レンズ１２、１３のうち、最も小さいスポット径を形成するための第１対物レンズ１２が、複合光学素子１０全体の重心ＣＧに最も近い位置に配置されている。特にこの場合、第１対物レンズ１２は、第１対物レンズ１２の中心と射出成型時の複合光学素子１０全体の重心ＣＧとが略等しい位置となるように配置される。この際、複合光学素子１０全体の重心ＣＧは、第１対物レンズ１２が射出成型の際に外枠部１１を成型する金型の内側輪郭の略中心にあることになり、第１対物レンズ１２を重心ＣＧを中心として略均一に収縮させることができる。よって、第１対物レンズ１２の収差性能が悪化することを防ぐことができ、スポット径が最も小さく高性能が要求される対物レンズを容易に実現できる。

第２対物レンズ１３は、射出成型時において樹脂を注入するゲートの一部であるゲート部分ＧＡと、第１対物レンズ１２とを結ぶ直線ＣＬ上に配置され第１対物レンズ１２よりもス大きなポット径が形成される。第２対物レンズ１３を直線ＣＬ上に配置することにより、ゲート部分ＧＡからの樹脂の流れが一様になるので、第２対物レンズ１３の収差性能の悪化を防ぐことができる。

第２対物レンズ１３は、第１対物レンズ１２と比べて非均一の収縮となる傾向が生じるが、要求される光学性能がもともと低く、変形してもその影響が小さいので問題とならない可能性が高い。また、光学性能への影響が問題となる場合でも、その影響の程度が比較的低いので事前に変形を見込んで光学面金型を製作するという対策が可能である。

第１及び第２対物レンズ１２、１３の外周は、外枠部１１の縁ＥＧから所定距離だけ離れて配置されている。これにより、各対物レンズ１２、１３が外枠部１１の縁ＥＧ側より中心側にあることで、各対物レンズ１２、１３の収差性能が悪化するのを防ぐことができる。両対物レンズ１２、１３の外周を縁ＥＧから離す距離は、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、具体的には０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である。

また、第１及び第２対物レンズ１２、１３は、少なくとも各対物レンズ１２、１３の光学特性が互いに影響しない程度の所定間隔を有して配置されている。これにより、各対物レンズ１２、１３が互いに独立して存在するため、各対物レンズ１２、１３間の光学特性の影響等を防ぐことができる。

本実施形態の複合光学素子１０の場合、第１対物レンズ１２と第２対物レンズ１３の光学面の形状が異なっており、各対物レンズ１２、１３の焦点位置が異なる。つまり、両対物レンズ１２、１３は、以下に詳述するように開口数が異なるものとなっている。

以上説明した複合光学素子１０は、複数種の光ディスク（不図示）のいずれの光ディスクに対して情報の再生、記録を行うかによって、複数の対物レンズのうち、それに対応する対物レンズが選択使用される複合対物レンズとなっている。すなわち、第１対物レンズ１２によって、入射光を比較的小さいスポット径で不図示の光情報記録媒体である光ディスク中に設けられた情報記録面に集光することができ、第２対物レンズ１３によって、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することができる。

以下、第１及び第２対物レンズ１２、１３の機能について説明する。第１対物レンズ１２は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍ或いは４０８ｎｍ程度のレーザ光を対象として設計されている。つまり、図１（Ｂ）に示すように、第１対物レンズ１２の光源側の光学面である下面１２ａ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対物レンズ１２の光ディスク側の光学面である上面１２ｂ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（不図示のＢＤの情報記録面上）に集光し、ここに比較的小さな集光スポットを形成する。

一方、第２対物レンズ１３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（Ｂ）に示すように、第２対物レンズ１３の下面１３ａ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対物レンズ１３の上面１３ｂ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（不図示のＤＶＤの情報記録面上）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対物レンズ１３の下面１３ａ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対物レンズ１３の上面１３ｂ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（不図示のＣＤの情報記録面上）に集光し、ここにＤＶＤの集光スポットよりもさらに大きい集光スポットを形成する。

本実施形態において、対物レンズ１２、１３によって形成されるスポット径の大きさではなく、開口数の大きさに着眼して対物レンズ１２、１３の難易度を考えることもできる。この場合、本実施形態の複合光学素子１０は、第１及び第２対物レンズ１２、１３のうち、最も開口数が大きい第１対物レンズ１２が、複合光学素子１０全体の重心ＣＧに最も近い位置に配置されている。特にこの場合、第１対物レンズ１２は、第１対物レンズ１２の中心と射出成型時の複合光学素子１０全体の重心ＣＧとが略等しい位置となるように配置される。この際、複合光学素子１０全体の重心ＣＧは、第１対物レンズ１２が射出成型の際に外枠部１１を成型する金型の内側輪郭の略中心にあることになる。一方、第２対物レンズ１３は、複合光学素子１０全体の重心ＣＧ或いは射出成型の際に外枠部１１を成型する金型の内側の中心から第１対物レンズ１２よりも離れた位置に配置されている。

なお、各対物レンズ１２、１３は、それぞれの開口数のみが異なる場合に限らず、各対物レンズ１２、１３の用途に応じて開口数とともにレンズ径及び光学面形状の少なくとも１つが異なるものとできる。

また、各対物レンズ１２、１３を支持する外枠部１１の輪郭形状は、円形に限らない。すなわち、複合光学素子１０の外枠部１１の輪郭形状は、後述する光ピックアップ装置に複合光学素子１０を組み込むべきホルダに設けた取り付け部位の形状に一致するように、任意の形状に形成することができる。例えば、図２のように、矩形に近い形状の外枠部２１に成型することもできる。

（２）レンズ組立体
図３は、図１に示す複合光学素子１０をホルダへ組み込んだレンズ組立体１４０の構造を説明する平面図である。レンズ組立体１４０は、図１に示す複合光学素子１０と、この複合光学素子１０を支持して複合光学素子１０とともに変位するホルダ部材４０と、コイル等からなりホルダ部材４０の側面等に固定される２つのアクチュエータ部７１とを備える。

ホルダ部材４０は、プラスチック材料等から成型された部品であり、上面４０ａの凹部４２に複合光学素子１０を支持している。ホルダ部材４０は、凹部４２の中央に開口４１を有しており、開口４１の縁部分すなわち凹部４２の段差で複合光学素子１０の外枠部１１をアライメントしつつ支持している。開口４１の縁部分と、複合光学素子１０の外枠部１１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４０に対して複合光学素子１０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４１の形状は、外枠部１１の支持を妨げず第１及び第２対物レンズ１２、１３の下面１２ａ、１３ａと干渉せず、下面１２ａ、１３ａへの入射光を遮光しない範囲で自在に設計することができる。

アクチュエータ部７１は、ホルダ部材４０に固定され或いはホルダ部材４０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（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４０を高速で微小変位させることができる。また、アクチュエータ部７１は、不図示の上記アクチュエータ部との相互作用によって、ホルダ部材４０を第１及び第２対物レンズ１２、１３とともに両対物レンズ１２、１３が並ぶ面内のＡＢ方向に大きく移動させることができ、両対物レンズ１２、１３の位置を光ピックアップ装置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。

このレンズ組立体１４０において、ホルダ部材４０の位置制御によって第１対物レンズ１２を単一光路上の動作位置に配置した状態で、第１対物レンズ１２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対物レンズ１２を経たレーザ光は、ＢＤの情報記録面（図１（Ｂ）の焦点位置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、このレンズ組立体１４０において、ホルダ部材４０の位置制御によって第２対物レンズ１３を単一光路上の動作位置に配置した状態で、この第２対物レンズ１３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対物レンズ１３を経たレーザ光は、ＤＶＤの情報記録面（図１（Ｂ）の焦点位置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対物レンズ１３を光路上に配置した状態で、第２対物レンズ１３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対物レンズ１３を経たレーザ光は、ＣＤの情報記録面（図１（Ｂ）の焦点位置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。

以上から明らかなように、本実施形態の複合光学素子１０やこれを組み込んだレンズ組立体１４０では、仕様が異なる第１対物レンズ１２と第２対物レンズ１３とを隣接配置しているので、第１及び第２対物レンズ１２、１３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対物レンズ１２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対物レンズ１３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。また、以上説明した複合光学素子１０では、外枠部１１によって両対物レンズ１２、１３を支持させているので、第１対物レンズ１２と第２対物レンズ１３との近接配置が可能であり、いずれかの対物レンズ１２、１３を光路上に切り替えて配置するレンズ切り替えが簡単になり、かつ、複合光学素子１０を小型化することができる。これにより、複数の対物レンズの組み込みが容易で、省電力かつ高精度の光ピックアップ装置を提供することができる。

（３）光ピックアップ装置
図４は、図１に示す複合光学素子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、共用の複合光学素子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、共用の複合光学素子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、６３Ｄ、６３Ｃ、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に対して情報の再生、記録を行うための光学装置として機能する。

ここで、第１光ディスクＤＢに対して情報の再生を行う際には、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（実線の位置）にある複合光学素子１０の第１対物レンズ１２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２光ディスクＤＣに対して情報の再生を行う際には、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（一点鎖線の位置）にある複合光学素子１０の第２対物レンズ１３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。また、第３光ディスクＤＣに対して情報の再生を行う際には、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の動作位置にある複合光学素子１０の第２対物レンズ１３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、発光動作させる光源を第１半導体レーザ６１Ｂから第２、第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により複合光学素子１０すなわちレンズ組立体１４０をスライド移動（一点鎖線の位置）させて、第１対物レンズ１２の代わりに第２対物レンズ１３を光路上に配置する。

以下、図４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、複合光学素子１０のうち対応する第１対物レンズ１２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された光束は、再び第１対物レンズ１２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、複合光学素子１０すなわち第１対物レンズ１２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対物レンズ１２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、レンズ組立体１４０のホルダ部材４０側に取り付けられた第１のアクチュエータ部７１と、ホルダ部材４０や複合光学素子１０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、複合光学素子１０のうち対応する第２対物レンズ１３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された光束は、再び第２対物レンズ１３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上へ入射し、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、つまり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、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、複合光学素子１０すなわち第２対物レンズ１３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、複合光学素子１０のうち対応する第２対物レンズ１３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された光束は、再び第２対物レンズ１３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上へ入射し、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、つまり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、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光学素子１０すなわち第２対物レンズ１３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。

（４）複合光学素子の成型方法
以下、本実施形態における複合光学素子１０の成型方法について説明する。本発明に係る複合光学素子１０は、射出成型によって形成され、その金型は、図示を省略するが、キャビティとして、第１及び第２対物レンズ１２、１３に対応する部分と、外枠部１１に対応する部分とを備える。さらに、複合光学素子１０を成型するための金型において、外枠部１１側面側の１箇所にゲート部分ＧＡに対応するゲートが設けられる。最も難易度の高い対物レンズとなる第１対物レンズ１２は、金型のキャビティの輪郭のうち外枠部１１に対応する部分の重心に最も近い位置に成型される。

複合光学素子１０は、射出成型時において、ゲートから樹脂を一定方向に流し成型する。この場合、樹脂注入後の冷却時の樹脂の収縮は、肉厚が厚い部分が最後に固まるため、
複合光学素子１０全体の重心すなわち第１対物レンズ１２の中心付近が最後に固まる。

上記成型方法によれば、第１対物レンズ１２の位置を複合光学素子１０全体の重心ＣＧに配置することにより、第１対物レンズ１２が略光軸ＯＡを中心として均一に収縮し、収差性能が悪化することを防ぐことができる。これにより、第１対物レンズ１２を最も高精度なレンズにすることができる。

本実施形態において、第１対物レンズ１２の中心と複合光学素子全体１０の重心とが一致することがより好ましい。また、第１対物レンズ１２は、射出成型直後の成型品においてゲートを除いたゲートよりも先の成型部分全体の重心に対して、その重心に最も近い位置に配置された状態で成型されることがより好ましい。

なお、樹脂の射出成型により形成された対物レンズ等の光学素子の最終製品においては、ゲートの一部が残存する形態や、ゲートを含めてその先の部分も一部除去された形態等主種の形態が存在するが、ゲートを必要以上に残存させることは取り扱いが難しくなったり、組み付け時の邪魔にもなったりすること、また、ゲートより先の部分を大きく削除することは、材料の損失になることから、一般的にそれらの部分は、最終製品である複合光学素子１０全体の比重に対して非常に小さいことが多く、また、それらの部分による対物レンズ１２、１３の光学特性や性能への影響も比較的小さいので、射出成型直後の成型品においてゲートを除いたゲートよりも先の成型部分全体の重心は、最終製品である複合光学素子全体１０の重心と略一致するとみなすこともできる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る複合光学素子について説明する。なお、第２実施形態に係る複合光学素子１１０は、第１実施形態の複合光学素子１０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、本実施形態の複合光学素子１１０の平面図である。図示の複合光学素子１１０において、コリメートされた状態で入射する光束を比較的小径のスポットとして集光する第１対物レンズ１１２と、コリメートされた状態で入射する光束を比較的大径のスポットとして集光する第２対物レンズ１１３と、コリメートされた状態で入射する光束を第２対物レンズ１１３と同じかさらに大径のスポットとして集光する第３対物レンズ１１４と、第１、第２及び第３対物レンズ１１２、１１３、１１４を周囲から支持する外枠部１１１とを有する。ここで、第１、第２及び第３対物レンズ１１２、１１３、１１４は、円形となっており、外枠部１１１は、第１、第２及び第３対物レンズ１１２、１１３、１１４の周囲を囲んだ円形の輪郭を有する。

以下、本実施形態におけるレンズ組立体とその駆動方法とについて説明する。図５で示した複合光学素子１１０は、図３と同様の構造を有するホルダに固定することができる。

また、複合光学素子１１０の光路切り替え方法は、ドラムや円盤上のホルダ部材に複合光学素子１１０を取り付け、ドラムや円盤の中心軸を中心にして回転させる方法を用いることもできる。

本実施形態の場合、第１対物レンズ１１２は略重心の位置に配置されているので、難易度が最も高く、開口数が最も大きくなる。また、図の下部をゲート位置とした場合、ゲート、第１対物レンズ１１２及び第２対物レンズ１１３が直線上に配置されるので、第１対物レンズ１１２と第２対物レンズ１１３とには注入圧が均一に加わる。一方、第３対物レンズ１１４においては注入圧が右部と左部とで不均一になる。従って、第２対物レンズ１１３は第３対物レンズ１１４より難易度が高く、第３対物レンズ１１４より開口数が大きくなる。そのため、各対物レンズ１１２、１１３、１１４の用途は、それぞれ、難易度の高い方から例えばＢＤ用、ＨＤ用、ＤＶＤ用、ＣＤ用の順で、このうち３つを選択して組み合せることができる。

なお、図５の複合光学素子１１０における外枠部１１１の形状は、第１実施形態同様、光ピックアップ装置に複合光学素子１１０を組み込むべきホルダの取り付け部位の形状に一致するようなものとできる。つまり、複合光学素子１１０における外枠部１１１の平面形状は、図示のようなものの他、例えば、図６の複合光学素子１２０における外枠部１２１のようにすることもできる。

図６の複合光学素子１２０においては、第１対物レンズ１２２は略重心の位置に配置されているので、難易度が最も高く、開口数が最も大きくなる。一方、複合光学素子１２０の下部をゲート位置にした場合、ゲート、第１対物レンズ１２２、第２対物レンズ１２３及び第３対物レンズ１２４が直線上に配置される。また、複合光学素子１２０の重心に対して第２対物レンズ１２３及び第３対物レンズ１２４は等距離にある。しかし、ゲートに樹脂を注入した際に、第３対物レンズ１２４には第２対物レンズ１２３より大きな圧力がかかり、離型変形が生じ易い。依って、第１対物レンズ１２２、第２対物レンズ１２３及び第３対物レンズ１２４の順で難易度が高く、開口数が大きくなる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る複合光学素子について説明する。なお、第３実施形態に係る複合光学素子２１０は、第１及び第２実施形態の複合光学素子１０等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及び第２実施形態と同様であるものとする。

図７は、本実施形態の複合光学素子２１０の平面図である。図示の複合光学素子２１０において、コリメートされた状態で入射する光束を最も小径のスポットとして集光する第１対物レンズ２１２と、コリメートされた状態で入射する光束を第１対物レンズ２１２より比較的大径のスポットとして集光する第２対物レンズ２１３と、コリメートされた状態で入射する光束を第１対物レンズ２１３より更に比較的大径のスポットとして集光する第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１５と、第１、第２、第３及び第４対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５とを周囲から支持する外枠部２１１とを有する。ここで、第１、第２、第３及び第４対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５は、円形となっており、外枠部２１１は、第１、第２、第３及び第４対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５の周囲を囲んだ円形の輪郭を有する。

図７の複合光学素子２１０においては、第１対物レンズ２１２は略重心の位置に配置されているので、スポット径が最も小さくなる。一方、複合光学素子２１０の下部をゲート位置にした場合、ゲート、第１対物レンズ２１２、第２対物レンズ２１３が直線上に配置される。一方、第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１5は前記直線から外れた位置にあるが、重心に対しては対称の位置にある。
依って、複合光学素子１１０と同様の理由で、スポット径が小さい順は第１対物レンズ２１２、第２対物レンズ２１３、第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１５となり、第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１５に関しては同等である。

また、各対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５によって形成されるスポット径の大きさではなく、開口数の大きさに着眼して各対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５の難易度を考えると、開口数が大きい順に第１対物レンズ２１２、第２対物レンズ２１３、第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１５となり、第３対物レンズ２１４及び第４対物レンズ２１５に関しては同等である。

なお、図７の複合光学素子２１０における外枠部２１１の形状は、第１実施形態同様、光ピックアップ装置に複合光学素子２１０を組み込むべきホルダの取り付け部位の形状に一致するようなものとできる。つまり、複合光学素子２１０における外枠部２１１の平面形状は、図示のようなものの他、例えば、図８の複合光学素子２２０における外枠部２２１のようにすることもできる。

この複合光学素子２２０の場合、全対物レンズ２２２、２２３、２２４、２２５から第１対物レンズ２２２を除いた残りのうち、第２対物レンズ２２３は、対物レンズの密度分布が相対的に低い位置に配置され、第３及び第４対物レンズ２２４、２２５は、対物レンズの密度分布が相対的に高い位置に配置される。さらに、第３対物レンズ２２４は、複合光学素子２２０全体の重心ＣＧにより近い位置に配置され、第４対物レンズ２２５は、複合光学素子２２０全体の重心ＣＧにより遠い位置に配置される。従って、第１対物レンズ２２２以外の対物レンズ２２３、２２４、２２５は、スポット径の大きさに応じて各対物レンズ２２２、２２３、２２４、２２５の光学性能が劣化しにくい位置に順次配置される。

また、上述と同様に、第１物レンズ２２２以外の対物レンズ２２３、２２４、２２５は、開口数の大きさに応じて各対物レンズ２２２、２２３、２２４、２２５の光学性能が劣化しにくい位置に順次配置されていることになる。

本実施形態の場合、複合光学素子２１０において、各対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５の難易度の高さは、スポット径や開口数の説明からも明らかなように、第１対物レンズ２１２から第４対物レンズ２１５の順で低くなるべきと考えられる。そのため、各対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５の用途は、それぞれ、例えばＢＤ用、ＨＤ用、ＤＶＤ用、ＣＤ用となる。

なお、各対物レンズ２１３、２１４、２１５を配置する順番の判断基準について、対物レンズの密度分布、或いは重心からの距離のいずれを優先するかは、設計条件等も考慮して決定する。例えば、図７において、各対物レンズ２１２、２１３、２１４、２１５を成型する際の樹脂の均一な収縮を考慮すると、第１対物レンズ２１２以外の対物レンズ２１３、２１４、２１５を第１対物レンズ２１２の周りに均等に配置した方が望ましい場合もある。

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対物レンズ１２によりＢＤに対する情報の再生、記録を行い、第２対物レンズ１３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対物レンズ１２によりＢＤに対する情報の再生、記録を行い、第２対物レンズ１３によりＨＤ、ＤＶＤ又はＣＤに対する情報の再生、記録を行う実施形態とすることもできる。また、第１対物レンズ１２でＢＤに対しての情報の再生、記録を行い、第２対物レンズ１３でＨＤ、ＤＶＤ、及びＣＤの３種類の光ディスクに対して情報の再生、記録を行える実施形態とすることもできるなお、以下において、規格が異なる複数の光ディスクに対する情報の再生、記録に使用される互換型の対物レンズに係る表記は、例えばＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤのように記載する場合がある。さらに、第１対物レンズ１２によりＨＤに対する情報の再生、記録を行い、第２対物レンズ１３によりＤＶＤやＣＤに対する情報の再生、記録を行う実施形態とすることもできる。さらに、第１対物レンズ１２によりＤＶＤに対する情報の再生、記録を行い、第２対物レンズ１３によりＣＤに対する情報の再生、記録を行う実施形態とすることもできる。

なお、対物レンズの難易度が最も高いグループに、ＢＤ用、ＢＤ／ＤＶＤ用、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用がある。また、２番目に難易度が高いグループとして、ＨＤ用、ＨＤ／ＤＶＤ用、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用がある。さらに、３番目に難易度が高いグループとして、ＤＶＤ用、ＤＶＤ／ＣＤ用がある。また、最も難易度が低い対物レンズは、ＣＤ用となる。また、最も難易度の高いグループに、上記の他にＢＤ／ＨＤ用、ＢＤ／ＨＤ／ＤＶＤ用、ＢＤ／ＨＤ／ＣＤ用を含ませることもできる。以上の対物レンズの難易度順において、各対物レンズの用途に応じて組み合せを選ぶことができる。ただし、複数用途のある互換型の対物レンズについては、そのうち最も難易度が高いものを配置の基準とするとともに、他の対物レンズに用途が重ならないように選ぶことが望ましい。対物レンズの難易度が同じになる場合は、用途に応じて上述の各グループから、例えば第２グループからＤＶＤ用、第３グループからＣＤ用というように適宜選択する。

上記実施形態では、光ピックアップ装置において、複合光学素子１０等をアクチュエータ７３等で光軸に垂直な方向に移動させて、使用する対物レンズの切り替えを行っているが、複合光学素子１０等を移動させることなく対物レンズの切り替えを行うこともできる。この場合、複合光学素子１０等を構成する各対物レンズに個別にレーザ光を導くための光学系を設けたり、複合光学素子１０等に至る光路上にミラー等の光路切り替え手段を設けたりすることができる。

また、上記実施形態では、対物レンズにコリメートされた平行光束を入射させる例を示したが、複数の対物レンズの全部又は一部の対物レンズに対して、発散光束若しくは収束光束を入射させる対物レンズを用いることもできる。また、互換型の対物レンズにおいては、複数種類のうちの一部のみを有限光入射で用いるような対物レンズとすることもできる。

Claims (12)

1. 略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、前記複数の対物レンズを支持する外枠部とを一体成型した光ピックアップ装置用の複合光学素子であって、
   前記複数の対物レンズのうち、最も小さいスポット径を形成する第１対物レンズを、他の対物レンズよりも複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置したことを特徴とする複合光学素子。
2. 前記複数の対物レンズのうち、前記第１対物レンズの次に小さいスポット径を形成する第２対物レンズは、射出成型の際に樹脂を注入するゲートと前記第１対物レンズとを結ぶ直線上に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の複合光学素子。
3. 前記複数の対物レンズから前記第１対物レンズを除いたもののうち、より小さいスポット径を形成する上位対物レンズは、前記外枠部内に配置される前記複数の対物レンズの分布密度が低い位置に配置され、より大きいスポット径を形成する下位対物レンズは、前記外枠部内に配置される前記複数の対物レンズの分布密度が高い位置に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の複合光学素子。
4. 前記複数の対物レンズから前記第１対物レンズを除いたもののうち、より小さいスポット径を形成する上位対物レンズは、前記複合光学素子全体の重心により近い位置に配置され、より大きいスポット径を形成する下位対物レンズは、前記複合光学素子全体の重心からより離れた位置に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の複合光学素子。
5. 略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、前記複数の対物レンズを支持する外枠部とを一体成型した光ピックアップ装置用の複合光学素子であって、
   前記複数の対物レンズのうち、開口数が最も大きい第１対物レンズを、他の対物レンズよりも複合光学素子全体の重心に最も近い位置に配置したことを特徴とする複合光学素子。
6. 前記複数の対物レンズのうち、前記第１対物レンズの次に開口数が大きい第２対物レンズは、射出成型の際に樹脂を注入するゲートと前記第１対物レンズとを結ぶ直線上に配置されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の複合光学素子。
7. 前記複数の対物レンズから前記第１対物レンズを除いたもののうち、開口数がより大きい上位対物レンズは、前記外枠部内に配置される前記複数の対物レンズの分布密度が低い位置に配置され、開口数がより小さい下位対物レンズは、前記外枠部内に配置される前記複数の対物レンズの分布密度が高い位置に配置されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の複合光学素子。
8. 前記複数の対物レンズから前記第１対物レンズを除いたもののうち、開口数がより大きい上位対物レンズは、前記複合光学素子全体の重心により近い位置に配置され、開口数がより小さい下位対物レンズは、前記複合光学素子全体の重心からより離れた位置に配置されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の複合光学素子。
9. 前記複数の対物レンズは、前記外枠部の縁から所定距離だけ離れて配置されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の複合光学素子。
10. 前記複数の対物レンズは、互いに離間して配置されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載の複合光学素子。
11. 光情報記録媒体に対して情報の読み取り又は書き込みを行うための光源と、
    請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項に記載の複合光学素子と、
    を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 略同一平面上に配列される複数の対物レンズと、前記複数の対物レンズを支持する外枠部とを備える複合光学素子の成型方法であって、
    最も難易度の高い対物レンズは、前記外枠部を成型する金型の内側輪郭の中心に最も近い位置に成型されることを特徴とする複合光学素子の成型方法。