JP3608333B2 - 光学ピックアップ及び光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2群レンズを備えて、光ディスク、光磁気ディスク或いは光カ−ド等の光学記録媒体に対して情報信号を書き込み又は読み出しする光学ピックアップ、及び2群レンズを組み立てる光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、情報信号の記録媒体として、いわゆる光ディスク、光磁気ディスク、或いは光カ−ドの如き種々の光学記録媒体が提案されている。そして、この光学記録媒体上に光源よりの光を照射してこの光学記録媒体に対する情報信号の書き込みや読み出しを行う光学ピックアップが提案されている。
【0003】
上記光学ピックアップにおいて、対物レンズは開口数(NA)を大きくすることによって、この光学記録媒体上に集光された光のビ−ムスポット径を小さくすることができ、光学記録媒体の信号記録密度を向上させることができる。例えば、従来において、開口数は、0.6程度が限界であった。
【0004】
開口数を大きくする手段としては、図28に示すように、絞り部100で絞られた光源からの光束101が入射される第1のレンズ102と、第1のレンズ102より出射された光束を光学記録媒体103の信号記録面103a上に集束させる第2のレンズ104とからなる2群レンズ105による手段が提案されている。
【0005】
上記2群レンズ105は、詳しくは、光源から入射された光束101が入射される第1の面106及び第1の面106から入射された光束を第2のレンズ104に対して出射する第2の面107からなる第1のレンズ102と、この第1のレンズ102の第2の面107から出射された光束が入射される第3の面108及び第3の面108から入射された光束を対向して配設された光学記録媒体103に出射する第4の面109からなる第2のレンズ104とから構成されている。このように構成された2群レンズ105は、開口数を0.8以上にすることを可能にしている。
【0006】
例えば、2群レンズ105は、第1のレンズ102に関してはその厚さとなる第1の面106と第2の面107との間隔L1が、また第2のレンズ104に関してはその厚さである第3の面108と第4の面109との間隔L2が、それぞれ最適に設計されている。そして、第1のレンズ102及び第2のレンズ104は、金型を用いたガラスモ−ルドによって作製されている。
【0007】
また、2群レンズ105は、一枚のレンズに構成される対物レンズと異なり、レンズの組み立て、例えば第1のレンズ102と第2のレンズ104との精密な位置決めが必要になる。これは、位置決め如何によって、収差が許容範囲以上になることがあるからである。
【0008】
上記位置決めは、例えば、第1の面106、第2の面107、第3の面108、第4の面109のどれか2面を選択して行われている。そして、従来は、レンズ厚さ誤差に関わらず、例えばスペ−サによって第1のレンズ102の第2の面107と第2のレンズ104の第3の面108の間隔L3を基準として位置決めされ、光学ピックアップ内に組み込まれていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、2群レンズ105において、収差をできるだけ小さくするには、第1のレンズ102のレンズ厚さL1、第2のレンズ104のレンズ厚さL2或いは第1のレンズ102と第2のレンズ104との間隔L3における誤差を数μm以内に収める必要がある。
【0010】
しかし、第1のレンズ102及び第2のレンズ104のレンズ厚さについては、ガラスモ−ルドに使用するガラス硝材の重量によって管理されているため、その誤差を数μm以下に抑えることは現在の技術では困難を要する。通常、上記ガラスモ−ルドによって製造されるレンズの厚み誤差は、±10μm程度生じてしまう。
【0011】
そして、第1のレンズ102又は第2のレンズ104のレンズの厚さに上述のような誤差が生じたまま第2の面107と第3の面108の間隔L3を基準にして組み立てられてしまうと、2群レンズ105の全長、すなわち第1の面106と第4の面109の間隔が誤差分変化してしまう。このまま使用されると2群レンズ105の収差が許容範囲を越えてしまう場合があった。
【0012】
なお、第1のレンズ102と第2のレンズ104の位置決めに関しては、その誤差を数μm以内に収めることは可能である。
【0013】
一方、図29(A)及び図29(B)に示すように、第1のレンズ102に対して、第2のレンズ104が倒れθ及び偏芯dを生じてしまうと大きな屈折力のために、2群レンズ105が容易に許容できない収差を発生させてしまう。
【0014】
また、2群レンズ105に対して特殊なデバイスを付加することも考えられるが、高コストになってしまう。
【0015】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであって、2群レンズにレンズ厚み誤差が生じても、特殊なデバイスを組み込むことなく収差を許容範囲に収めることができる光学ピックアップ及び光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法の提供を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学ピックアップは、上述の課題を解決するために、2群レンズの第1の面の取り付け基準面と2群レンズの第4の面の取り付け基準面の間の設計長が基準値とされたレンズ鏡筒を備える。よって、光学ピックアップにおいて、2群レンズは、第1の面と第4の面の間隔が基準値をなす。
【0017】
また、本発明に係る光学ピックアップは、上述の課題を解決するために、2群レンズの第2の面の取り付け基準面と2群レンズの第4の面の取り付け基準面の間の設計長が基準値とされたレンズ鏡筒を備える。よって、光学ピックアップにおいて、2群レンズは、第2の面と第4の面の間隔が基準値をなす。
【0018】
さらに、本発明に係る光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法は、上述の課題を解決するために、第1の面と第4の面の間隔が基準値となるように2群レンズを組み立てる。
【0019】
そして、本発明に係る光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法は、上述の課題を解決するために、第2の面と第4の面の間隔が基準値となるように2群レンズを組み立てる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態をいくつかの図面を参照しながら説明する。
【0021】
先ず、第1の実施の形態は、半導体レ−ザからのレ−ザ光を、第1のレンズ及び第2のレンズからなる2群レンズによって、光ディスクの信号記録面上に集光させる光学ピックアップである。すなわち、光学ピックアップにおいて、2群レンズは対物レンズを構成する。
【0022】
上記2群レンズは、図2に示すように、半導体レ−ザから入射されたレ−ザ光が入射される第1の面15及び第1の面15から入射されたレ−ザ光を第2のレ−ザ14に対して出射する第2の面16からなる第1のレンズ13と、第2の面16から出射された光束が入射される第3の面17及び第3の面17から入射された光束を対向して配設された光ディスクに出射する第4の面18からなる第2のレンズ14とから構成されている。
【0023】
そして、2群レンズ3は、第1の面15と第4の面18の間隔が基準値をなすように、光学ピックアップ内において組み立てられている。
【0024】
上記光ディスクは、図1に示すように、光が入射される面となる厚さ0.1mmの透明基板51aを備えている。また、光ディスク51は、透明基板51aの強度を増すために1.2mmのガラス板51bを備えている。そして、光ディスク51には、透明基板51aとガラス板51bとの間に信号記録層51cが形成され、2群レンズ3によってこの信号記録面51c上に半導体レ−ザ2よりの光が集束される。
【0025】
上記光学ピックアップは、図1に示すように、レ−ザ光を発射する半導体レ−ザ2と、半導体レーザ2と光軸が一致されて、光ディスク51の信号記録面51cにレ−ザ光を集束させる2群レンズ3とを備えている。そして、光学ピックアップ1は、2群レンズ3を支持する2軸アクチュエ−タ−4を備えている。
【0026】
また、光学ピックアップ1は、半導体レ−ザ2と2群レンズ3の間であって光軸に一致させてコリメ−タレンズ5と、回折格子6と、偏光ビ−ムスプリッタ7と、λ/4波長板8とを半導体レ−ザ2側から順に備えている。
【0027】
さらに、光学ピックアップ1は、偏光ビ−ムスプリッタ7の反射面7aで反射された光ディスク51よりの反射光が入射される位置に、集束レンズ9と、マルチレンズ10と、光検出器11とを備えている。
【0028】
上記半導体レ−ザ2は、波長が635nmのレ−ザ光を発射する。このレ−ザ光は、コリメ−タレンズ5に入射される。
【0029】
上記コリメ−タレンズ5は、入射されたレ−ザ光を平行な光束にして、回折格子6に向けて出射する。
【0030】
上記回折格子板6は、一主面部に回折格子面が形成された平行平面板であり、入射された光束を、少なくとも、0次光及び±1次光の3本の光束に分岐する。この回折格子板6により分岐された各光束は、トラッキングエラ−信号の検出方法であるいわゆる3ビ−ム法を実行する際の、メインビ−ム及びサブビ−ムとなる。この回折格子板6によって分岐された光束は、偏光ビ−ムスプリッタ7に入射される。
【0031】
上記偏光ビ−ムスプリッタ7は、回折格子6よりの光束を透過するように形成された反射面7aを備えている。反射面7aは、後述するように、光ディスク51よりの反射光を反射する光学特性を有している。よって、回折格子6よりの光束は、偏光ビ−ムスプリッタ7の反射面7aで反射されることなくλ/4波長板8に向けて透過される。
【0032】
上記λ/4波長板8は、略平板上に形成され、偏光ビ−ムスプリッタ7よりの光束を透過する。なお、λ/4波長板8は、後述するように、光ディスク51の信号記録面51c上で反射された反射光を90°偏光させる光学特性を有している。このλ/4波長板8を透過した光束は、2群レンズ3に入射される。
【0033】
上記2群レンズ3は、図1及び図2に示すように、非球面レンズとされた第1のレンズ13及び第2のレンズ14を、一定の間隔を設けて組み立てられている。
【0034】
上記第1のレンズ13は、λ/4波長板8よりの光束が入射される第1の面15と、第1の面15から入射された光束を出射する第2の面16とから構成されている。この第1のレンズ13において、第1の面15は、λ/4波長板8に向って凸となるように非球面に形成され、その外周部15aが平面に形成されている。また、第2の面16は、光の出射方向に対して凹となるように非球面に形成され、その外周部16aが平面に形成されている。すなわち、第1のレンズ13は、両面が非球面に形成され、その外周が平板状に形成されている。
【0035】
上記第2のレンズ14は、第1のレンズ13の第2の面16よりの光束が入射される第3の面17と、第3の面17から入射された光束を対向される光ディスク51に出射する第4の面18とから構成されている。この第2のレンズ14において、第3の面17は、対向する第1のレンズ13側に凸となるように非球面に形成され、その外周部17aが平面に形成されている。また、第4の面18は、上述したように光ディスク51に対向する面であって、平面に形成されている。
【0036】
上記2群レンズ3は、第1のレンズ13の第1の面15と第2のレンズ14の第4の面18との間隔L14が基準値とされて設計され、第1のレンズ13に対して第2のレンズ14が離間されている。
【0037】
ここで、表1及び表2に、第1のレンズ13と第2のレンズ14の設計デ−タを示す。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
上記表1及び表2に示すように、第1のレンズ13には、屈折率及びアッベ数が1.493009及び86.1の光学特性を有する光学レンズを用いている。また、第2のレンズ14には、屈折率及びアッベ数が1.187007及び61.3の光学特性を有する光学レンズを用いている。例えば、第1のレンズ13には、ホーヤ株式会社製の「FCD1」(商品名)を用いることができ、第2のレンズ14には、ホーヤ株式会社製の「BACD5」(商品名)を用いることができる。
【0041】
また、表1には、第1の面、第2の面、第3の面、第4の面のそれぞれの曲率半径(RDY)及び厚さ(THI)を示している。
【0042】
そして、表1において、Kは円錐係数を示している。さらに、A,B,C,D,E,Fは、それぞれ4次,6次,8次,10次,12次,14次の非球面係数を示している。
【0043】
上述の値をもとに、(1)式の非球面式によって、第1の面、第2の面、第3の面及び第4の面の形状が導き出せる。
【0044】
なお、Xは面頂点からの深さ、Yは光軸からの高さ、Rは近軸曲率を示す。
【0045】
また、表1には、透明基板51aの光入射面(CG:カバーガラス)、信号記録面51c及び像面(IMG)の曲率半径及び厚さを示している。また、表2に示すように、入射瞳径(EPD)、レーザ光の波長(WL)は、それぞれ、4.500mm、635nmである。
【0046】
そして、表1では、物点(OBJ)が無限遠方にあることを示し、図2に示す絞り部(STO)22aの端部が第1の面15の直前にあることを示している。
【0047】
以上のように構成された光学系において、2群レンズ3は、開口数が0.7〜0.95になる。また、2群レンズ3による収差は図3乃至図5に示すようになる。
【0048】
先ず図3(A)乃至図3(C)は、2群レンズ3の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【0049】
上記2群レンズ3の球面収差は、図3(A)に示すように、光軸から高さに関わらず小さく略一定の値を示している。
【0050】
また、図3(B)に示すように、入射角度に関わらず、非点収差であるタンジェンシャル方向の収差とサジタル方向と収差との開きは小さい。
【0051】
さらに、2群レンズ3の歪曲収差については、図3(C)に示すように、入射角度を0.50°まで変化させても、発生を確認することはできない。
【0052】
そして、コマ収差については、図4(A)及び図4(B)に示すように、光軸からの高さ0.00、入射角度0°の条件下で、入射高さを変化させてもタンジェンシャル方向及びサジタル方向共に、小さな値を示している。
【0053】
また、図5(A)に示すように、光軸からの高さ1.00、入射角度0.5゜の条件下のタンジェンシャル方向のコマ収差は、入射高さとともに増加する。そして、光軸からの高さ1.00、入射角度0.5゜の条件下のサジタル方向のコマ収差は、図5(B)に示すように、入射高さの変化に対して若干の変化に留まる。
【0054】
上記2群レンズ3は、上述したように、第1の面15と第4の面18とが一定の間隔L14になるように、第1のレンズ13に対して第2のレンズ14が離間されている。ところで、2群レンズ3は、第1のレンズ13と第2のレンズ14の間に空気で構成された一枚の屈折レンズ(第3のレンズ)を有しているといえる。
【0055】
よって、2群レンズ3において、第1レンズ13或いは第2レンズ14にレンズ厚み誤差が存在すると、上記第3のレンズは、その誤差と絶対値が同じ分だけ、厚みが逆に強制的に調整される。
例えば、第1のレンズ13或いは第2のレンズ14は、そのレンズ厚み誤差によって収差を発生させる。しかし、第3のレンズは、第1のレンズ13或いは第2のレンズ14のレンズ厚み誤差によって生じた収差とは逆極性の収差をそのレンズ厚み誤差によって発生させる。
【0056】
すなわち、2群レンズ3は、第1レンズ13或いは第2レンズ14にレンズ厚み誤差が生じても、上記第3のレンズに逆の厚み誤差が生じるため、全体として収差を補正することができる。
【0057】
よって、2群レンズ3は、第1の面15と第4の面18の間隔L14が常に基準値とされた設計値になるように組み立てられることで、レンズ厚み誤差による収差の発生を防止することができる。
【0058】
したがって、2群レンズ3は、ガラスモールドによって作製されても、その作製精度上のレンズ厚み誤差によって生じる収差を防止することができる。
そして、光学ピックアップ1において、図6に示すように、第1のレンズ13及び第2のレンズ14がレンズ鏡筒21に取り付けられて、2群レンズ3は構成されている。
【0059】
上記レンズ鏡筒21は、第1のレンズ13が載置されるレンズ載置部22と、円筒状に形成されて、第2のレンズ14が収納されるレンズ収納部23とから構成されている。そして、レンズ鏡筒21は、レンズ収納部23に第1の取り付け基準面23a及び第2のレンズ基準面23bを設けている。この第1の取り付け基準面23a及び第2の取り付け基準面23bは、その間隔が基準値とされ、2群レンズ3の第1のレンズ13及び第2のレンズ14の位置決め面となる。
【0060】
上記レンズ鏡筒21のレンズ載置部22は、円筒状に形成されている。そして、レンズ載置部22には、内面に入射される光束を絞る絞り部22aと、端面に第1のレンズ13の第1の面15が載置される載置面22bとが設けられている。第1のレンズ13は、第1の面15の外周部15aを載置面22b上に当接して載置されている。すなわち、レンズ載置部22は、載置面22b上に載置された第1のレンズ13に入射される光束を絞り部22aにおいて絞っている。
【0061】
上記レンズ鏡筒21のレンズ収納部23は、一端にレンズ載置部22の載置面22bに当接される第1の取り付け基準面23aと、他端に第2の取り付け基準面23bとを設けている。
【0062】
また、レンズ収納部23は、一端部に第1のレンズ13の外周面13aを覆うように形成された第1の収納部23cと、他端部に第2のレンズ14を収納する第2の収納部23dとを設けている。
上記第2のレンズ14は、第4の面18が第2の取り付け基準面23bと同一面になるように第2の収納部23dに収納されている。そして、第2のレンズ14は、第2の収納部23dの内面に接着材24によって接着されている。
【0063】
上記レンズ収納部23は、第1のレンズ13を第1の収納部23aに収納した状態で、第1の取り付け基準面23aがレンズ載置部22の載置面22bに当接されている。そして、レンズ収納部23は、接着材25によってレンズ載置部22と接着されている。
【0064】
よって、2群レンズ3は、第1の面15がレンズ載置部22の載置面22bと同一面となるように取り付けられ、第4の面18がレンズ収納部23の第2の取り付け基準面23bと同一面をなすように取り付けられることで、第1の面15と第4の面17の間隔L14が基準値に設定される。
【0065】
また、2群レンズ3は、レンズ鏡筒21に対して固定されているので、第1のレンズ13に対する第2のレンズ14の傾き及び偏芯を防止することができる。そして、2群レンズ3は、図1に示すように、レンズ鏡筒21を介して2軸アクチュエータ4によって支持されている。
【0066】
上記2軸アクチュエータ4は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号をもとに、2群レンズ3をフォーカス方向及びトラッキング方向に移動操作する。
【0067】
上記2軸アクチュエータ4に支持された2群レンズ3は、光ディスク51の信号記録面51c上に光を集束させる。集束された光は、信号記録面上51c上で反射され、反射光となって、2群レンズ3の第4の面18に入射される。
【0068】
上記2群レンズ3は、反射光を透過し、λ/4波長板8に向けて出射する。λ/4波長板8は、入射された反射光を90゜偏光させ、偏光ビームスプリッタ7に向けて出射する。
【0069】
上記偏光ビームスプリッタ7は、λ/4波長板8で偏光された反射光を反射面7aにおいて反射する。この反射面7aにおいて反射された光束は、集束レンズ9に向けて出射される。
【0070】
上記集光レンズ9は、偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで反射された反射光を集束させ、マルチレンズ10に向けて出射する。
【0071】
上記マルチレンズ10は、シリンドリカルレンズ10aと凹レンズ10bとが一体に形成されている。このマルチレンズ10は、入射される反射光に非点収差を生じさせるとともに、この反射光を光検出器11上に集束させる。
【0072】
上記光検出器11は、6枚の受光面を有している。この光検出器11は、マルチレンズ10によって集束された光束を受光面で受光して、その光の強度に基づいて電気信号を出力する。
【0073】
光学ピックアップ1は、光検出器11よりの電気信号に基づいて、非点収差法を適用して構成されたフォーカスエラー検出回路によってフォーカスエラー信号を検出して、3ビーム方を適用して構成されたトラッキングエラー検出回路によってトラッキングエラー信号を検出する。そして、光学ピックアップ1は、検出したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、2軸アクチュエータ4により2群レンズ3を移動操作してサーボ処理を行う。また、光学ピックアップ1は、光ディスク51の信号記録面51cに対して情報信号の書き込み又は読み出しを行う。
【0074】
よって、光学ピックアップ1は、第1の面15と第4の面18の間隔L14が基準値となるように組み立てられた2群レンズ3を備えることで、2群レンズのレンズ厚み誤差により収差を発生することがなくなる。すなわち、光学ピックアップ1は、2群レンズ3にレンズ厚み誤差があっても、光ディスク51の信号記録面51cに対して劣化の少ない情報信号を書き込み又は読み出しすることができる。
【0075】
以下、第1のレンズ13又は第2のレンズ14にレンズ厚み誤差が生じているときに発生する波面収差について、従来の2群レンズと比較した結果を示す。
【0076】
先ず、第2のレンズに+10μmのレンズ厚み誤差が生じている場合について示す。
【0077】
図7に示すように、第1の面15と第4の面18との間隔L14が基準値とされた場合、2群レンズ3によって生じた波面収差及び波面収差のRMS値は、図8に示すようになる。図8において、波面収差は、一波長スケールと対比されている。波面収差のRMS値は、0.017rmsとなり、許容範囲に十分に収まる。
【0078】
そして、比較例は、図9に示すように、第2の面65と第3の面66の間隔L23を一定として組み立てられた2群レンズ61である。この比較例では、第1の面64と第4の面67の間隔が図7に示す間隔L14よりも10μm長くなる。この比較例となる2群レンズ61によって生じた波面収差は、図10に示すように図8に示す波面収差より大きくなっている。また、波面収差のRMS値は、0.064rmsとなり、許容範囲の略上限になっている。
【0079】
よって、第2のレンズに+10μmのレンズ厚み誤差が生じた場合、明らかに、第1の面15と第4の面18の間隔L14を基準値とした方が、波面収差は低減される。
【0080】
次に、第2のレンズに−10μmのレンズ厚み誤差が生じている場合について示す。
図11に示すように、第1の面15と第4の面18の間隔L14が基準値とされた場合、2群レンズ3によって生じた波面収差及び波面収差のRMS値は、図12に示すようになる。また、波面収差のRMS値は、0.021rmsとなり、許容範囲に十分に収まる。
【0081】
そして、比較例は、図13に示すように、第2の面65と第3の面66の間隔L23を一定として組み立てられた2群レンズ61である。この比較例では、第1の面64と第4の面67の間隔が図11に示す間隔L14よりも10μm短くなる。この比較例となる2群レンズ61によって生じた波面収差は、図14に示すように図12に示す波面収差より大きくなっている。また、波面収差のRMS値は、0.064rmsとなり、許容範囲の略上限になっている。
【0082】
よって、第2のレンズに−10μmのレンズ厚み誤差が生じた場合、明らかに、第1の面15と第4の面18の間隔L14を基準値とした方が、波面収差は低減される。
図15は、第2のレンズのレンズ厚み誤差と波面収差のRMS値との関係を示す。ここで、●印は、第1の面15と第4の面18の間隔L14が基準値となるように組み立てられた2群レンズ3の波面収差のRMS値であり、○印は、第2の面65と第3の面66の間隔L23が一定の値となるように組み立てられた2群レンズ61の波面収差のRMS値である。
【0083】
第2のレンズのレンズ厚み誤差が−20μm〜+20μmの領域において、明らかに第1の面15と第4の面18の間隔L14を基準値として組み立てた2群レンズ3の方が、波面収差のRMS値は小さくなっている。
【0084】
次に、第1のレンズに+10μmのレンズ厚み誤差が生じている場合について示す。
図16に示すように、第1の面15と第4の面18との間隔L14が基準値とされた場合、2群レンズ3によって生じた波面収差及び波面収差のRMS値は、図17に示すようになる。また、波面収差のRMS値は、0.017rmsとなり、許容範囲に十分に収まる。
【0085】
そして、比較例は、図18に示すように、第2の面65と第3の面66と間隔L23を一定として組み立てられた2群レンズ61である。この比較例では、第1の面64と第4の面67の間隔が図16に示す間隔L14よりも10μm長くなる。この比較例となる2群レンズ61によって生じた波面収差は、図19に示すように図17に示す波面収差より大きくなっている。また、波面収差のRMS値は、0.023rmsとなる。
【0086】
よって、第1のレンズに+10μmのレンズ厚み誤差が生じた場合、明らかに、第1の面15と第4の面18と間隔L14を基準値にした方が、波面収差は低減される。
【0087】
図20は、第1のレンズ13のレンズ厚み誤差と波面収差との関係を示す。ここで、●印は、第1の面15と第4の面18の間隔L14が基準値となるように組み立てられた2群レンズ3の波面収差のRMS値であり、○印は、第2の面65と第3の面66の間隔L23が一定の値となるように組み立てられた2群レンズ61の波面収差のRMS値である。
【0088】
第1のレンズ13のレンズ厚み誤差が−30μm〜+30μmの領域において、明らかに第1の面15と第4の面18の間隔を基準値として組み立てた2群レンズ3の方が、波面収差のRMS値は小さくなる。
【0089】
また、図21に示すように、2群レンズ3において、第1のレンズ13及び第2のレンズ14に各々+10μmのレンズ厚み誤差が生じる場合も考えられる。しかし、第1の面15と第4の面18の間隔L14が基準値とされた場合、2群レンズ3によって生じた波面収差は、図22に示すように、ほとんど発生していない。また、波面収差のRMS値は、図22に示すように、0.013rmsとなり、許容範囲に十分に収まる。
【0090】
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は、第1の実施の形態と同様に、半導体レーザからのレーザ光を、第1のレンズ及び第2のレンズからなる2群レンズによって、光ディスクの信号記録面上に集光させる光学ピックアップである。
【0091】
上記2群レンズは、図24に示すように、半導体レーザから入射されたレーザ光が入射される第1の面15及び第1の面15より入射されたレーザ光を第2のレンズ13に対して出射する第2の面16からなる第1のレンズ14と、第1のレンズ13の第2の面16から出射された光束が入射される第3の面17及び第3の面17より入射された光を対向して配設された光ディスクに出射する第4の面18からなる第2のレンズ14とから構成されている。
【0092】
そして、2群レンズ30は、第2の面16と第4の面18の間隔L 23 が基準値をなすように、光学ピックアップ29内に組み立てられている。
【0093】
第2の実施の形態となる光学ピックアップ29において、第1の実施の形態とされた光学ピックアップ1と同一の構成部分については、同一の部品番号を付して、説明を省略する。
【0094】
上記光学ピックアップ29は、図23に示すように、レーザ光を発射する半導体レーザ2と、半導体レーザ2の光軸と一致されて、光ディスク51の信号記録面51cにレーザ光を集束させる2群レンズ30とを備えている。そして、光学ピックアップ29は、2群レンズ30を支持する2軸アクチュエータ4を備えている。
【0095】
さらに、光学ピックアップ29は、半導体レーザ2と2群レンズ30の間であって光軸を一致させて、コリメータレンズ5と、回折格子6と、偏光ビームスプリッタ7と、λ/4波長板8とを半導体レーザ2側から順に備えている。
【0096】
また、光学ピックアップ29は、偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで反射された光ディスク51よりの反射光が入射される位置に、集束レンズ9と、マルチレンズ10と、光検出器11とを備えている。
【0097】
上記2群レンズ30は、第1のレンズ13及び第2のレンズ14が、上述の第1の実施の形態と同形状に形成されている。
【0098】
上記2群レンズ30は、第2の面16と第4の面18とが一定の間隔L 23 になるように、第1のレンズ13に対して第2のレンズ14が離間されている。また、2群レンズ30は、第1のレンズ13と第2のレンズ14との間に空気で構成された一枚の屈折レンズ(第3のレンズ)を有しているといえる。なお、第2のレンズ14での光束の開口数の方が、第1のレンズ13での光束の開口数よりも大きいので、肉厚トランスについては、第2のレンズ14の方が第1レンズ13よりも小さい。したがって、第2のレンズ14の厚み誤差のみを補正すれば収差を十分に抑えることができる。
【0099】
2群レンズ30において、第2レンズ14にレンズ厚み誤差が存在すると、上記第3のレンズは、その誤差と絶対値が同じ分だけ、厚みが逆に強制的に調整される。
【0100】
例えば、第2のレンズ14は、そのレンズ厚み誤差によって収差を発生する。しかし、上記第3のレンズは、第2のレンズ14のレンズ厚み誤差によって生じた収差とは逆極性の収差をそのレンズ厚み誤差によって発生させる。すなわち、2群レンズ30は、第2レンズ14にレンズ厚み誤差が生じても、上記第3のレンズに逆の厚み誤差が生じるために、全体として収差を補正することができる。
よって、2群レンズ30は、第2の面16と第4の面18の間隔L23が常に基準値とされた設計値になるように組み立てられることで、レンズ厚み誤差により収差の発生を防止することができる。
【0101】
したがって、2群レンズ30は、ガラスモールドによって作製されても、その作製精度上のレンズ厚み誤差によって生じる収差を防止することができる。
【0102】
そして、光学ピックアップ1において、図25に示すように、第1のレンズ13及び第2のレンズ14がレンズ鏡筒31に取り付けられて、2群レンズ30は構成されている。
【0103】
上記レンズ鏡筒31は、第1のレンズ13が載置されるレンズ載置部32と、第2のレンズ14が収納されるレンズ収納部33とから構成されている。そして、レンズ鏡筒21は、レンズ収納部33に第1の取り付け基準面33a及び第2のレンズ基準面33bを設けている。この第1の取り付け基準面33a及び第2の取り付け基準面33bは、その間隔が基準値とされ、2群レンズ3の第1のレンズ13及び第2のレンズ14の位置決め面となる。
【0104】
上記レンズ鏡筒31のレンズ載置部32は、略円筒状に形成されている。そして、レンズ載置部32には、内面に入射される光束を絞る絞り部32aと、端面に第1のレンズ13が載置されるレンズ載置面32bとが設けられている。第1のレンズ13は、第1の面15の外周部15aをレンズ載置面32b上に当接して載置されている。すなわち、レンズ載置部32は、レンズ載置面32aに載置された第1のレンズ13に対して入射される光束を絞り部32aにおいて絞っている。
【0105】
上記レンズ鏡筒31のレンズ収納部33は、第1のレンズ13の外径よりやや大とされた内径を有し、略筒状に形成されている。
【0106】
このレンズ収納部33は、一端に第1のレンズ13に当接する第1の取り付け基準面33aと、他端に第2の取り付け基準面33bとを設けている。そして、レンズ収納部33は、第2のレンズ14の外径と略同径の内径に形成されたレンズ取り付け部32cを設けている。
【0107】
第2のレンズ14は、第2の取り付け基準面33bに第4の面18が一致されてレンズ取り付け部33cに収納されている。そして、第2のレンズ14は、レンズ収納部33に接着材3によって接着されている。
【0108】
上記レンズ収納部33は、第1のレンズ13の第2の面16の外周部16aに第1の取り付け面33aを当接して載置されている。なお、第1のレンズ13は、レンズ載置面32bに接着材35によって接着されている。
【0109】
よって、2群レンズ30は、第4の面18が第2の取り付け基準面33bと同一面になるように取り付けられ、第2の面16上にレンズ収納部33の第1の取り付け基準面33aが取り付けられることで、第2の面16と第4の面18の間隔L23が基準面に設定される。
【0110】
上記光学ピックアップ29は、上述のようにして第2の面16と第4の面18の間隔L 23 が基準値となるように組み立てられた2群レンズ30を備えることで、波面収差を減少させることができる。すなわち、光学ピックアップ29は、2群レンズ30にレンズ厚み誤差があっても、光ディスクの信号記録面に対して劣化することなく情報信号を書き込み又は読み出しすることができる。
【0111】
上記2群レンズ30において、第1のレンズ13及び第2のレンズ14にレンズ厚み誤差が生じているときの波面収差の値を示す。条件は、図26に示すように、第1のレンズ13及び第2のレンズ14に各々+10μmのレンズ厚み誤差が生じている場合である。この場合、第2の面16と第4の面18の間隔L24が基準値とされているために、2群レンズ30によって生じた波面収差は、図27に示すようになる。まて、波面収差のRMS値は、0.048rmsとなり、許容範囲に十分に収まる。
【0112】
なお、上述の第1の実施の形態及び第2の実施の形態となる光学ピックアップは、2群レンズの第1のレンズに入射される光束が平行光束である場合について説明したが、第1のレンズに有限系の光束が入射される2群レンズを用いることもできる。
【0113】
【発明の効果】
本発明に係る光学ピックアップは、基準面とされた間隔で第1の面及び第4の面の取り付け基準面が設けられた鏡筒に取り付けた2群レンズを備えることで、2群レンズにレンズ厚み誤差が生じても、特殊なデバイスを組み込むことなく収差を許容範囲に収めることができる。
【0114】
また、本発明に係る光学ピックアップは、基準値とされた間隔で第2の面及び第4の面の取り付け基準面が設けられた鏡筒に取り付けた2群レンズを備えることで、2群レンズにレンズ厚み誤差が生じても、特殊なデバイスを組み込むことなく収差を許容範囲に収めることができる。
【0115】
さらに、本発明に係る光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法は、2群レンズを第1の面と第4の面の間隔が基準値となるように組み立てることで、2群レンズにレンズ厚み誤差が生じても、特殊なデバイスを組み込むことなく収差を許容範囲に収めることができる。
【0116】
そして、本発明に係る光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法は、2群レンズを第2の面と第4の面の間隔が基準値となるように組み立てることで、2群レンズにレンズ厚み誤差が生じても、特殊なデバイスを組み込むことなく収差を許容範囲に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態となる光学ピックアップの構成図である。
【図2】上記第1の実施の形態となる光学ピックアップの備える2群レンズの正面図である。
【図3】上記2群レンズの球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す光学特性図である。
【図4】軸上、入射角度0.000°の条件下の、タンジェンシャル方向及びサジタル方向のコマ収差を示す光学特性図である。
【図5】入射角度0.500°の条件下の、タンジェンシャル方向及びサジタル方向のコマ収差を示す光学特性図である。
【図6】上記2群レンズが収納されるレンズ鏡筒の断面図である。
【図7】上記2群レンズの第2のレンズにレンズ厚み誤差+10μmがあるときの正面図である。
【図8】上記2群レンズの第2のレンズにレンズ厚み誤差+10μmが生じた場合の波面収差を示す光学特性図である。
【図9】第2のレンズにレンズ厚み誤差+10μmを生じた比較例となる2群レンズの正面図である。
【図10】第2のレンズにレンズ厚み誤差+10μmを生じた上記比較例となる2群レンズの波面収差を示す光学特性図である。
【図11】上記2群レンズの第2のレンズにレンズ厚み誤差−10μmがあるときの正面図である。
【図12】上記2群レンズの第2のレンズにレンズ厚み誤差−10μmが生じた場合の波面収差を示す光学特性図である。
【図13】第2のレンズにレンズ厚み誤差−10μmを生じた比較例となる2群レンズの正面図である。
【図14】第2のレンズにレンズ厚み誤差−10μmを生じた上記比較例となる2群レンズの波面収差を示す光学特性図である。
【図15】上記第2のレンズのレンズ厚み誤差と波面収差のRMS値との関係を示す光学特性図である。
【図16】上記2群レンズの第1のレンズにレンズ厚み誤差+10μmがあるときの正面図である。
【図17】上記2群レンズの第1のレンズにレンズ厚み誤差+10μmが生じた場合の波面収差を示す光学特性図である。
【図18】第1のレンズにレンズ厚み誤差+10μmを生じた比較例となる2群レンズの正面図である。
【図19】第1のレンズにレンズ厚み誤差+10μmを生じた上記比較例となる2群レンズの波面収差を示す光学特性図である。
【図20】上記第1のレンズのレンズ厚み誤差と波面収差のRMS値との関係を示す光学特性図である。
【図21】上記2群レンズの第1のレンズ及び第2のレンズに各々レンズ厚み誤差+10μmがあるときの正面図である。
【図22】上記2群レンズの第1のレンズ及び第2のレンズに各々レンズ厚み誤差+10μmが生じた場合の波面収差を示す光学特性図である。
【図23】本発明の第2の実施の形態となる光学ピックアップの構成図である。
【図24】上記第2の実施の形態となる光学ピックアップの備える2群レンズの正面図である。
【図25】上記2群レンズが収納されるレンズ鏡筒の断面図である。
【図26】上記第2の実施の形態となる光学ピックアップの備える2群レンズであって、第1のレンズ及び第2のレンズに各々レンズ厚み誤差+10μmがあるときの正面図である。
【図27】上記第2の実施の形態となる光学ピックアップの備える2群レンズであって、第1のレンズ及び第2のレンズに各々レンズ厚み誤差+10μmが生じた場合の波面収差を示す光学特性図である。
【図28】従来の2群レンズの説明に用いた2群レンズの正面図である。
【図29】第1のレンズに対して第2のレンズが倒れ又は偏芯を生じた2群レンズの正面図である。
【符号の説明】
1 光学ピックアップ、3 2群レンズ、13 第1レンズ、14 第2のレンズ、15 第1の面、16 第2の面、17 第3の面、18 第4の面、21 レンズ鏡筒、23a 第1の取り付け基準面、23b 第2の取り付け基準面、29 光学ピックアップ、30 2群レンズ、31 レンズ鏡筒、33a 第1の取り付け基準面、33b 第2の取り付け基準面
Claims (8)
- 少なくとも1つの面が非球面である2群レンズを有する光学ピックアップにおいて、
上記2群レンズの第1の面の取り付け基準面と上記2群レンズの第4の面の取り付け基準面の間の設計長が基準値とされたレンズ鏡筒を備えること
を特徴とする光学ピックアップ。 - 少なくとも1つの面が非球面である2群レンズを有する光学ピックアップにおいて、
上記2群レンズの第2の面の取り付け基準面と上記2群レンズの第4の面の取り付け基準面の間の設計長が基準値とされたレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学ピックアップ。 - 上記第4の面は、光学記録媒体に対向していることを特徴とする請求項2記載の光学ピックアップ。
- 少なくとも1つの面が非球面である光学ピックアップ用の2群レンズを組み立てる光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法において、
第1の面と第4の面の間隔が基準値となるように、上記2群レンズを組み立てること
を特徴とする光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法。 - 上記基準値と等距離の取り付け基準面が設けられたレンズ鏡筒を備え、取り付け基準面と同一面に上記第1の面及び上記第4の面がそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項4記載の光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法。
- 少なくとも1つの面が非球面である光学ピックアップ用の2群レンズを組み立てる光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法において、
第2の面と第4の面の間隔が基準値となるように、上記2群レンズを組み立てること
を特徴とする光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法。 - 上記基準面と等距離の取り付け基準面が設けられたレンズ鏡筒を備え、取り付け基準面と同一面に上記第2の面及び上記第4の面がそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項6記載の光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法。
- 上記第4の面は、光学記録媒体に対向していることを特徴とする請求項6記載の光学ピックアップ用対物レンズの組み立て方法。
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