JP2005148656A - レンズ、光ピックアップ、及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジ部を外側に広げることなく、光軸方向のスペースを有効利用したコンパクトな形状で、十分な非軸対称性による有効な非点収差補正を行なう。
【解決手段】 プラスチック射出成形によってレンズ本体部１００とフランジ部１１０とを一体に成形される非点収差補正用のレンズにおいて、フランジ部１１０の側面に光軸方向に突出した突起部１２０を形成し、この突起部１２０によって樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部１００の非軸対称性を得る。突起部１２０は、例えばレンズを保護するためのレンズプロテクタを兼用する構造を有し、例えば非点収差を光軸回り方向に９０°補正する突起部として、レンズの光軸を挟んで両側に対称形の円弧状に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種の光学装置において光の非点収差補正を行なうための非軸対称性を有するレンズと、このレンズを光学系に用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。

従来より、例えば光ディスク装置の光学系、例えば対物レンズやコリメータレンズ等の光学素子において、レーザ光源から出射されるスポット光等に含まれる非点収差を除去するために、このスポット光を逆に非点収差を発生させる補正用のレンズを透過させることにより、適正なスポット光に変換することが行なわれており、このような非点収差を発生させるレンズは、例えばレンズの光学面自体を非軸対称に加工することにより実現できるものである。
しかしながら、プラスチック製レンズで光学面自体を非軸対称に加工するには、射出成形用の金型の光学面形成領域の形状を高精度に非軸対称形状に加工するには高度な加工技術が必要となり、種々の困難が伴うことになる。例えば、加工対象である金型を回転させながら、レンズの半径方向に加工する際に、１回転に２周期の速度で工具を変位させる必要があるため、特殊な加工機が必要となる。また、仮に特殊な加工機を実現できたとしても、型加工プロセスの問題点として、切削加工で工具を回転させない場合に、工具を変位させる追従性に限界があるため、金型の高速回転が困難となり、相対速度の低下によって面粗度が低下し、良好な光学面が得られないといった問題が生じる。また、切削加工で工具を回転させる場合に、継続加工となり、工具自体の摩耗や破壊が発生しやすく、量産性に欠ける問題がある。
また、研削加工の場合には、切削加工と異なり、金型と工具の相対速度はコントロール可能であるが、工具自体の摩耗を考えると量産性に欠ける問題がある。

そこで従来は、レンズの光学面自体に非軸対称性を加工する代わりに、レンズの外周に設けられるフランジ部の形状を工夫することにより、成形時における樹脂の挙動を制御し、光学面の非軸対称性を得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、この特許文献１（以下、従来例という）においては、フランジ部の対称位置に小径部を形成することにより、非軸対称性を有するレンズを形成し、非点収差を生じるような構成となっている。
特開平１１−９５００６号公報

しかしながら、上述した従来例では、フランジ部の対称位置に小径部を形成するために、フランジ部の外周部が半径方向に凹凸を有するものとなり、十分な非軸対称性を得ようとすると、半径方向に十分広いフランジ部を設け、半径方向の凹凸を大きくする必要があり、レンズの横幅が広くなって、光学径内に配置することが困難になる。
一方、レンズの光軸方向については、焦点距離等の条件に基づいて隣接する光学素子に対して所定の間隔を設ける必要があるため、フランジ部の光軸方向の空間は十分なスペースを有することが一般的であるが、上記従来例のレンズでは、この光軸方向のスペースが行かされていないという課題がある。
そこで本発明は、フランジ部を外側に広げることなく、光軸方向のスペースを有効利用したコンパクトな形状で、十分な非軸対称性による有効な非点収差補正を行なうことができるレンズ、並びに、このレンズを光学系に搭載した光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のレンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。 また、本発明のレンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。

また、本発明の光ピックアップは、光記録媒体にレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光記録媒体に対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。
また、本発明の光ピックアップは、光軸方向に対光記録媒体にレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光記録媒体に対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。

また、本発明の光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光ディスクに対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。
また、本発明の光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光ディスクに対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得ることを特徴とする。

本発明にかかるレンズ、光ピックアップ、及び光ディスク装置によれば、光の非点収差補正を行なうレンズのフランジ部に、光軸方向に突出し、レンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成された突起部、または、レンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成された突起部を設け、この突起部によって、レンズの樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得るようにしたことから、フランジ部を外側に広げることなく、光軸方向のスペースを有効利用したコンパクトな形状で、十分な非軸対称性による有効な非点収差補正を行なうことができる。したがって、特殊な加工機や加工方法を用いてレンズの光学面自体を軸非対称形に直接加工することなく、容易に軸非対称性を得ることができ、光学系の各種光学特性の改善等に寄与できる効果がある。

本実施の形態では、プラスチック射出成形によってレンズ本体部とフランジ部とを一体に成形される非点収差補正用のレンズにおいて、フランジ部の側面に光軸方向に突出した突起部を形成し、この突起部によって樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得るようにしたものである。
この突起部は、例えばレンズを保護するためのレンズプロテクタを兼用する構造を有し、例えば非点収差を光軸回り方向に９０°補正する突起部として、レンズの光軸を挟んで両側に対称形の円弧状に形成されている。そして、突起部の半径方向の断面積Ｓ、この突起部と隣接するレンズ本体部の光学面部分の断面積ＳＳ、レンズ外径Ｄ（Ｌｅｎｓ）、レンズ本体部の非球面または球面の有効径Ａｐｅ（ａｓｐ）、非球面または球面の中の光学有効径Ａｐｅ（ｏｐｔ）、非球面または球面の有効径Ａｐｅ（ａｓｐ）から突起部の内周縁部までの間隔ｄ１、１つの突起部が形成されている領域の角度α、２つの突起部の間欠領域の角度β、突起部の体積Ｖが下記の式１で表される関係を満たすように形成される。

なお、突起部の形状としては、種々変形が可能であり、例えば、レンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成されたものであってもよく、必要とする非点収差補正の特性に応じて適宜採用できるものとする。

図１は本発明の実施例によるレンズの形状を示す斜視図であり、図２は図１のレンズを一部破断して示す斜視図である。
また、図３は図１に示すレンズの寸法条件を示す説明図であり、図４はレンズの寸法条件と非点収差補正効果との相関関係を示す説明図である。
さらに、図５は図１に示すレンズによる非点収差補正光の波面の変化を示す説明図である。

図１に示すように、本実施例のレンズは、プラスチックの射出成形加工により、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部１００と、このレンズ本体部１００の外周に沿って形成されたフランジ部１１０と、このフランジ部１１０の光軸方向の一方の側面に突出して形成された一対の突起部１２０とが一体形成されたものである。
突起部１２０は、レンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的な円弧状に形成され、光軸を挟んで対称形に設けられている。このような突起部１２０を設けることにより、樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得るようになっている。すなわち、レンズ本体部１００の光学面において、突起部１２０を設けた部分と、設けていない部分とで、溶融樹脂の流れに差異が生じ、収縮、硬化後の曲面が微妙に変化することになり、非軸対称形状によって非点収差の補正作用を得ることができる。
なお、図１に示す例では、フランジ部１１０の片方の面だけに突起部１２０を設けているが、両面に設けてもよいし、さらに、他のレンズプロテクタが設けられていてもよいものとする。
また、図１の例では、レンズ本体部１００の両側の光学面１００Ａ、１００Ｂが凸レンズである例を示しているが、凹レンズの場合であっても同様に適用し得るものである。

このような突起部の寸法は、例えば図３に示す式１に基づいて決定することが可能である。この場合、例えば図４に示すように、レンズの光学面（球面または非球面）の有効径外周と突起部（レンズプロテクタ）の内周との間の距離ｄ１を小さくすれば、それだけ補正される非点収差量が大きくなる。なお、図４は突起部の大きさを一定とした場合の測定例であり、横軸が距離ｄ１（ｍｍ）、縦軸が非点収差量（λｒｍｓ）を示している。そこで、突起部の大きさや位置を設計することにより、所望とする非点収差補正量を得ることが可能となる。
なお、本例のように光軸に対称形状で一対の突起部を設けた場合には、光軸回りに９０°回転方向の非点収差を発生させる作用を得ることができ、例えば、図５に示すように、９０°回転方向の非点収差を有する入射光２００を本実施例のレンズ２１０を透すことにより、非点収差のない出射光（補正光）２２０を得ることが可能となる。
なお、本例では、一対の突起部によって光軸回りに９０°回転方向の非点収差を発生させる作用を得る場合について説明しているが、例えば４５°回転方向の非点収差を発生させる作用を得る場合には、例えば４つの突起部を設けることで可能となり、突起部の具体的形状については、必要に応じて適宜に採用できるものとする。
また、本実施例では、互いに分離した複数の突起部をフランジ部に設けた例を示しているが、例えば円環状の突起部で、部分的に高さを変えたり、厚みを変えるといった不均一な断面形状を設けることで、本実施例の突起部と同様の作用効果を得ることができるものである。

最後に、上述のような非収差補正用のレンズを設ける光ピックアップ及び光ディスク装置の構成例について説明する。なお、本例のレンズは種々の光学機器に広く応用可能であり、また、光ピックアップ及び光ディスク装置についても多種多様であり、以下に説明する構成が本発明を限定するものでないことはもちろんである。
図６は本実施例の光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。
図示のように、この光ディスク装置は、光ディスク３００を回転駆動するスピンドルモータ３１０と、光ディスク３００に対して信号の記録や再生を行なう光ピックアップ３２０と、スピンドルモータ３１０や光ピックアップ３２０の駆動制御を行なうサーボ制御部３３０と、記録信号や再生信号、並びに各種サーボ制御用信号の処理を行なう信号処理部３４０と、本光ディスク装置のシステム全体の制御を行なうシステム制御部３５０とを有する。
このような構成の光ディスク装置において、例えば光ピックアップの対物レンズやコリメータレンズ等で必要となる非点収差補正を上述した図１〜図３に示すレンズを用いて補正することにより、適正な信号の再生や記録を行なうことが可能となる。

本発明の実施例によるレンズの形状を示す斜視図である。 図１のレンズを一部破断して示す斜視図である。 図１に示すレンズの寸法条件を示す説明図である。 レンズの寸法条件と非点収差補正効果との相関関係を示す説明図である。 図１に示すレンズによる非点収差補正光の波面の変化を示す説明図である。 本発明の実施例の光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００……レンズ本体部、１１０……フランジ部、１２０……突起部。

Claims (14)

1. 光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
   前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
   ことを特徴とするレンズ。
2. 前記突起部はレンズ本体の両側に一対、互いに軸対称形状で設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ。
3. 前記突起部の半径方向の断面積Ｓ、前記突起部と隣接するレンズ本体部の光学面部分の断面積ＳＳ、レンズ外径Ｄ（Ｌｅｎｓ）、レンズ本体部の非球面または球面の有効径Ａｐｅ（ａｓｐ）、前記非球面または球面の中の光学有効径Ａｐｅ（ｏｐｔ）、前記非球面または球面の有効径Ａｐｅ（ａｓｐ）から前記突起部の内周縁部までの間隔ｄ１、１つの突起部が形成されている領域の角度α、２つの突起部の間欠領域の角度β、突起部の体積Ｖが下記の式１で表される関係を満たすことを特徴とする請求項２記載のレンズ。
   

   
4. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項１記載のレンズ。
5. 光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
   前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
   ことを特徴とするレンズ。
6. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項１記載のレンズ。
7. 光記録媒体にレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光記録媒体に対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、
   前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
   前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
   ことを特徴とする光ピックアップ。
8. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
9. 光軸方向に対光記録媒体にレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光記録媒体に対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、
   前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
   前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
   ことを特徴とする光ピックアップ。
10. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
11. 光ディスクにレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光ディスクに対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、
    前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
    前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って所定の間隔おきに間欠的に複数形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
    ことを特徴とする光ディスク装置。
12. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
13. 光ディスクにレーザ光を照射し、その戻り光を検出することにより、前記光ディスクに対する情報の記録または再生を行なう光学系内に光の非点収差補正を行なうレンズを有し、
    前記レンズは、光軸方向に対して両側面に光学面を有するレンズ本体部と、前記レンズ本体部の外周に沿って形成されたフランジ部と、前記フランジ部の少なくとも光軸方向の一方の側面に光軸方向に突出して形成された突起部とが樹脂成形によって一体形成され、
    前記突起部はレンズ本体部の外周に沿って不均一な断面形状を有する円環状に形成され、前記樹脂成形時に成形型内における樹脂収縮の挙動を制御してレンズ本体部の非軸対称性を得る、
    ことを特徴とする光ディスク装置。
14. 前記突起部はレンズ本体の保護を行なうレンズプロテクタの少なくとも一部を兼用していることを特徴とする請求項１３記載の光ディスク装置。

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