(57)【要約】【課題】  ３つの光学素子で構成された互換型の光ヘッド用光学ユニットに要求される各光学素子相互の位置決めを、部品精度以上の精度で容易に行うことのできる光ヘッド用光学ユニットを得る。【解決手段】  光源側より順に第１の光学素子、第２の光学素子、第３の光学素子、の３つの光学素子を有し、３つの光学素子のうち、少なくとも１つの樹脂材料で形成された光学素子の光学有効面以外の部位に枠部を形成し、この枠部に、他の光学素子を光軸と直交する方向に摺動可能とする間隙を形成した光ヘッド用光学ユニットとする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側より順に第１の光学素子、第２の光学素子、第３の光学素子、の３つの光学素子を有し、
前記３つの光学素子のうち、少なくとも１つの樹脂材料で形成された光学素子の光学有効面以外の部位に枠部を形成し、前記枠部に、他の光学素子を光軸と直交する方向に摺動可能とする間隙を形成したことを特徴とする光ヘッド用光学ユニット。
【請求項２】
前記第３の光学素子は遮光性の材料で形成された鏡枠に固着され、前記枠部と前記鏡枠とで光軸と直交する方向に摺動可能な間隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド用光学ユニット。
【請求項３】
前記第１の光学素子の外周縁部は、対応する前記枠部の周縁部より突出するよう形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ヘッド用光学ユニット。
【請求項４】
前記第１の光学素子の外周縁部に対応する前記枠部の周縁部は、少なくとも３箇所で前記第１の光学素子の外周縁部より突出した突起部を有し、前記突起部以外の位置では前記第１の光学素子の外周縁部が前記鏡枠の周縁部より突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ヘッド用光学ユニット。
【請求項５】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子は、表面に段差が形成された構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ヘッド用光学ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ヘッド用光学ユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ヘッド装置、特に光ディスク等の光記録媒体用の記録装置や再生装置の光ピックアップ装置に用られる光ヘッド用光学ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、青紫色レーザ光源を使用し記録密度を高めた高密度光ディスク、赤色レーザ光源を使用したＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、赤外レーザ光源を使用したＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）に対し、互換性を有する光ヘッド装置が知られている。
【０００３】
これら互換型の光ヘッドに用いられる光学ユニットとして、対物レンズの前方に２つの位相補正器を配置して、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ  ＤｅｎｓｉｔｙーＤＶＤ）、ＤＶＤ、ＣＤの３種のディスクに対応しようとするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、対物レンズと位相制御素子とを備えた、ＣＤとＤＶＤとの互換型の光ヘッド装置で、対物レンズと位相制御素子に位置決めマークを形成し、この位置決めマークにより光軸と直交する方向の位置決め（光軸合わせ）を行った後、１つのホルダーに固定した光ヘッド装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、色収差補正光学素子と２枚の凸レンズで構成され、こののいずれかに、光軸方向に傾斜した支持面を設け、この支持面に沿って組み込みを行い、接合し固定する光ヘッド用対物レンズが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０７７１４号公報
【特許文献２】特開２００１−６２０３号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された光ヘッドに用いられる光学ユニットは、同特許文献の図５に示されているように３種類の異なる波長の光を厚さの相異なる光ディスクに適用できるものであるが、同図に示されるような結像特性を得るには、対物レンズ及び２つの位相補正器の相互の正確な光軸合わせが必要とされる。しかし、上記特許文献１の３つの光学素子間の相互の光軸合わせについては記載されていない。
【０００７】
また、特許文献２に記載された光ヘッド装置は、同特許文献の図１に示されているようなホルダー、位相制御素子、対物レンズの形状では、位置決めマークを用いた位置決めに際し、位置決めマークを確認するための顕微鏡を接近させつつ、位相制御素子、対物レンズのいずれか一方に位置決め治具を接触させて光軸と直交する方向に移動させるための、ホルダー、位相制御素子、対物レンズの相互の具体的形状が不明である。
【０００８】
更に、３つの光学素子を位置決めマークを用いて位置決めする場合には、ホルダー及び３つの光学素子のそれぞれに、位置決めを可能とするための形状が必要である。また、位置決めマークを確認するための顕微鏡の対物レンズも接近して配置されるため、この顕微鏡の対物レンズとも干渉せずに、位置決め可能とできる形状が必要となる。
【０００９】
また、特許文献３に記載された光ヘッド用対物レンズは、支持面に沿って組み込みを行うことで自動的に位置決めが行えるものである。しかし、位置決めの精度は、個々の部品精度に依存し、各部品の部品精度を越える位置決めを行うことは困難である。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、３つの光学素子で構成された互換型の光ヘッド用光学ユニットに要求される各光学素子相互の位置決めを、部品精度以上の精度で容易に行うことのできる光ヘッド用光学ユニットを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的は、以下の構成により解決される。
【００１２】
１）光源側より順に第１の光学素子、第２の光学素子、第３の光学素子、の３つの光学素子を有し、前記３つの光学素子のうち、少なくとも１つの樹脂材料で形成された光学素子の光学有効面以外の部位に枠部を形成し、前記枠部に、他の光学素子を光軸と直交する方向に摺動可能とする間隙を形成したことを特徴とする光ヘッド用光学ユニット。
【００１３】
２）前記第３の光学素子は遮光性の材料で形成された鏡枠に固着され、前記枠部と前記鏡枠とで光軸と直交する方向に摺動可能な間隙が形成されている１）の光ヘッド用光学ユニット。
【００１４】
３）前記第１の光学素子の外周縁部は、対応する前記枠部の周縁部より突出するよう形成されている１）又は２）の光ヘッド用光学ユニット。
【００１５】
４）前記第１の光学素子の外周縁部に対応する前記枠部の周縁部は、少なくとも３箇所で前記第１の光学素子の外周縁部より突出した突起部を有し、前記突起部以外の位置では前記第１の光学素子の外周縁部が前記鏡枠の周縁部より突出している１）又は２）の光ヘッド用光学ユニット。
【００１６】
５）前記第１の光学素子と前記第２の光学素子は、表面に段差が形成された構造を有する光学素子である１）〜４）のいずれかの光ヘッド用光学ユニット。
【００１７】
６）１）〜５）のいずれかの光ヘッド用光学ユニットを備えた光ピックアップ装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、樹脂材料で形成された光学素子の光学有効面以外の部位に枠部を形成し、この枠部に、他の光学素子を光軸と直交する方向に摺動可能とする間隙を形成することにより、光学素子と鏡枠を兼用でき、部品点数及び工程数の削減によるコストダウンを可能としつつ、３つの光学素子で構成された互換型の光ヘッド用光学ユニットに要求される各光学素子相互の正確な位置決めを、容易に行うことのできる光ヘッド用光学ユニットを得ることができる。
【００１９】
また、第１の光学素子の外周縁部を、対応する枠部の周縁部より突出させることで、光学素子に接触させ位置決めを行う治具を光軸直交方向に配置できると共に、位置決めの状態を確認する顕微鏡の対物レンズを光学素子の光軸方向に近接して配置でき、位置決めのための各部材と干渉することのない配置が可能となる。
【００２０】
加えて、第１の光学素子の外周縁部に対応する枠部の周縁部は、少なくとも３箇所で第１の光学素子の外周縁部より突出した突起部を有するようにすることで、光ヘッド用光学ユニットを下向きに載置することができ、完成後に光学素子への擦り傷がつくのを防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明に係る光ヘッド用光学ユニットを備えた互換型光ピックアップ装置１００の光学的な概略構成を示した図である。
【００２３】
同図において、互換型光ピックアップ装置１００は、青紫色レーザ光源を使用し記録密度を高めた高密度光ディスク１９ａの記録再生に適合する青紫色半導体レーザ１１と、高密度光ディスク１９ａから反射された光を受光して検出する光検出器１５と、ＤＶＤ１９ｂの記録再生に適合する波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザと光検出器が一体化された第１光モジュール１７と、ＣＤ１９ｃの記録再生に適合する波長７８０ｎｍの赤外線半導体レーザと光検出器が一体化された第２光モジュール１８と、上記３種のレーザ光をコリメータレンズ１４へ導くと共に、ディスクからの反射光をそれぞれ受光する光検出器へ導くためのビームスプリッタ１２、１３、１６と、コリメータレンズ１４によりコリメートされたレーザ光束を上記各ディスクに適合した状態で結像させる、本発明に係る光ヘッド用光学ユニット５０を含んで構成されている。
【００２４】
高密度光ディスク１９ａが、例えばＨＤ−ＤＶＤの場合には、青紫色半導体レーザ１１は波長４００ｎｍ近傍のものが使用される。
【００２５】
なお、図１に示す互換型光ピックアップ装置は一例であり、各種の変形が可能である。
【００２６】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明に係る光ヘッド用光学ユニット５０の第１の実施の形態について説明する。
【００２７】
図２は、本発明に係る光ヘッド用光学ユニット５０の一例を示す概略断面図である。
【００２８】
同図において、光ヘッド用光学ユニット５０は、レーザ光源側から順に、第１の光学素子２１、第２の光学素子２２、第３の光学素子２３が配置されている。また、第２の光学素子２２の光学有効面以外の部位には、枠部２２ｗが一体に形成されており、第１の光学素子２１と第３の光学素子２３を保持するように構成されている。
【００２９】
第１の光学素子２１は、主に青紫色と赤外線の互換を行う機能をつかさどる光学素子であり、透明のガラス平板上の光源側でない面に、紫外線硬化型の樹脂を用い光軸方向から見た形状が環状で断面形状が階段状の段差を有する輪帯構造を形成して回折面としたハイブリッド構成とすることが好ましい。このように外観に露出しない面に回折面を形成することで、回折面が傷つくのを防止できる。第２の光学素子２２は、樹脂材料の射出成形により作製され、光源側の面に回折面が形成されており、主に青紫色と赤色の互換を行う機能をつかさどる光学素子である。
【００３０】
この第１の光学素子２１と第２の光学素子２２によって、高密度光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの３種のディスクの互換を可能としている。
【００３１】
第３の光学素子２３は、結像性能を有するレンズであり、温度変化に対し変化の少ないガラス成形レンズ（ガラスモールドレンズとも言う）とすることが好ましい。これは、ガラスの母材を所望の形状に対応した面形状を有する金型を用いて精密成形することにより作製されるものである。
【００３２】
なお、上述の３種の光学素子の機能構成は一例であって、これに限るものでなく、その他の変形例でもよい。また、第１の光学素子２１は樹脂材料で一体に形成したものでもよいし、第３の光学素子２３も樹脂材料で形成したものであってもよい。
【００３３】
樹脂材料で形成された第２の光学素子２２の枠部２２ｗは、成形により一体的に形成されている。この枠部２２ｗは、図示のごとく、第１の光学素子２１と第３の光学素子２３が、それぞれ光軸と直交する方向に摺動可能なように、径方向で間隙が形成されている。
【００３４】
以上のような光学素子と鏡枠を用いた光ヘッド用光学ユニット５０の内部構造と光学素子相互の位置決めについて、組み立て順に従い説明する。
【００３５】
図３は、第２の光学素子２２に形成された枠部２２ｗと第３の光学素子２３を組み付ける状態を示す図である。
【００３６】
同図に示すように、第３の光学素子２３を図示しない治具に固定した後、第２の光学素子２２の枠部２２ｗを第３の光学素子２３のフランジ部２３ｆ上に載置する。この時、第３の光学素子２３の外径をＤ2とし、枠部２２ｗの第３の光学素子２３が組み付けられる部位の内径をＷ2とした時、Ｗ2＞Ｄ2であって、第３の光学素子２３が光軸Ｏに直交する方向に、摺動できる間隙（隙間）を有するように、枠部２２ｗの内径が形成されている。この間隙（Ｗ2−Ｄ2）の値は、０．０５〜０．４ｍｍ程度が好ましい。
【００３７】
次いで、第３の光学素子２３を固定した状態で、光軸回りに略１２０°間隔で３方向に配置された３つの爪形の位置決め治具３１を、図示のように第２の光学素子２２に形成された枠部２２ｗに接触させ、既に固定された第３の光学素子２３に対して、フランジ部２３ｆ上で、枠部２２ｗ、即ち第２の光学素子２２を光軸Ｏに直交する方向に、摺動させて位置決めが行われる。この後、図示しないが、枠部２２ｗと第３の光学素子２３は接着により固定される。なお、３２は位置決めマーク等を確認するための顕微鏡の対物レンズである。
【００３８】
この位置決めの方法は、特開２００１−６２０３号公報に記載の、双方の光学素子に形成されたマークを、顕微鏡等で確認しつつ合わせるものが適用可能であるが、第３の光学素子２３の焦点位置と第２の光学素子２２に形成されたマークを確認しつつ合わせるものでもよい。
【００３９】
図４は、図３で示した工程の後の、第１の光学素子２１を、位置決めする状態を示す図である。
【００４０】
同図に示すように、第２の光学素子２２に形成された枠部２２ｗで、第２の光学素子２２と第３の光学素子２３が位置決めされて固定された後、枠部２２ｗの他方の面に第１の光学素子２１が載置される。
【００４１】
この時、図示のように、枠部２２ｗの内径をＷ1とし、第１の光学素子２１の外径をＤ1とした時、Ｗ1＞Ｄ1であって、第１の光学素子２１が光軸Ｏに直交する方向に、摺動できる間隙（隙間）を有するように、枠部２２ｗの内径が形成されている。この間隙（Ｗ1−Ｄ1）の値は、０．０５〜０．４ｍｍ程度が好ましい。また、枠部２２ｗの第１の光学素子２１が組み付けられる部位の周縁部の高さは、第１の光学素子２１の周縁部が突出するように、低く形成されている。この、高さの差は０．３〜０．８ｍｍ程度が好ましい。
【００４２】
この後、図示のように位置決め治具３１を第１の光学素子２１の外周縁部の角部に接触させ、第２の光学素子２２に対して、光軸Ｏに直交する方向に、摺動させ、位置決めが行われる。この後、図示しないが、第１の光学素子２１は接着により枠部２２ｗに固定される。
【００４３】
このように、光学素子と一体的に形成された枠部に、他の光学素子を光軸と直交する方向に摺動可能とする間隙を形成することにより、３つの光学素子で構成された光ヘッド用光学ユニットの各光学素子相互の位置決めを、部品精度以上の精度で容易に行うことが可能になる。加えて、光学素子を保持していた鏡枠を廃止でき部品点数の削減によるコストダウンもできる。
【００４４】
また、第１の光学素子２１の外周縁部が突出するように、対応する枠部を形成し、これにより突出した第１の光学素子２１の外周縁部に接触する位置決め治具３１により摺動させるようにすることにより、位置決め治具３１を光軸直交方向に配置できると共に、位置決め治具３１を枠部と干渉させることなく、第１の光学素子２１の位置決めを行うことができるようになり、位置決めマーク等を確認するための顕微鏡の対物レンズ３２が接近するスペースを第１の光学素子２１近傍の光軸Ｏ上に確保することができる。
【００４５】
更に、第１の光学素子２１、第２の光学素子２２、第３の光学素子２３の光軸方向の間隔は、第２の光学素子２２に一体的に形成された枠部のみの部品精度で管理することができるようになり、間隔精度を安定化させることができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
以下、本発明に係る光ヘッド用光学ユニット５０の第２の実施の形態について説明する。
【００４７】
図５は、第２の実施の形態に係る光ヘッド用光学ユニット５０の別の例の概略断面図である。同図については、図２に示す光ヘッド用光学ユニットと同じ部材には同符号を付与し、説明の重複を避け、異なる部分についてのみ説明する。
【００４８】
同図において、第３の光学素子２３は、遮光性の材料で形成された鏡枠２４に嵌合して組み込まれ、接着固定により保持されている。第２の光学素子２２に一体的に形成された枠部２２ｗは、この鏡枠２４と第１の光学素子２１を、光軸Ｏと直交する方向にそれぞれ摺動可能とする間隙が形成されている。
【００４９】
同図に示したように、枠部２２ｗに対応する鏡枠２４の部分の外径をＤ2、枠部２２ｗの内径をＷ2とした時、Ｗ2＞Ｄ2であって、第２の光学素子２２と一体の枠部２２ｗが第３の光学素子２３の光軸Ｏと直交する方向に、摺動できる間隙（隙間）を有するように、対応する枠部２２ｗの内径が形成されている。この間隙（Ｗ2−Ｄ2）の値は、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に設定されることが好ましい。また、第１の光学素子２１の外径をＤ1とし、枠部２２ｗの第１の光学素子２１が組み付けられる部位の内径をＷ1とした時、Ｗ1＞Ｄ1であって、第１の光学素子２１が光軸Ｏに直交する方向に、摺動できる間隙（隙間）を有するように、枠部２２ｗが形成されている。この間隙（隙間）は、０．０５〜０．４ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【００５０】
また、枠部２２ｗの第１の光学素子２１が組み付けられる部位の周縁部の高さは、第１の光学素子２１の周縁部が突出するように、低く形成されている。この、高さの差は、０．３〜０．８ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【００５１】
このような構成の光ヘッド用光学ユニット５０は、以下のようにして組み立てられる。
【００５２】
まず、第３の光学素子２３を保持する鏡枠２４を固定した状態で、枠部２２ｗと一体の第２の光学素子２２を載置し、略１２０°間隔で３方向に配置された３つの爪形の位置決め治具を、枠部２２ｗの外周縁部に接触させ、既に固定されている第３の光学素子２３に対して、鏡枠２４に形成された面２４ｆ上で、枠部２２ｗと一体の第２の光学素子２２を、第３の光学素子２３の光軸Ｏに直交する方向に、摺動させて位置決めが行われ、枠部２２ｗ、即ち第２の光学素子２２は接着により鏡枠２４に固定される。
【００５３】
次いで、枠部２２ｗに第１の光学素子２１が載置され、図４で説明したように、位置決め治具を第１の光学素子２１の外周縁部の角部に接触させ、第２の光学素子２２に対して、光軸Ｏに直交する方向に、摺動させ、位置決めが行われる。この後、図示しないが、第１の光学素子２１は接着により枠部２２ｗに固定され、光ヘッド用光学ユニット５０が完成する。
【００５４】
このようにして、３つの光学素子で構成された光ヘッド用光学ユニットの各光学素子相互の位置決めを、部品精度以上の精度で容易に行うことが可能になる。加えて、光学素子を保持していた鏡枠の一部を兼用でき部品点数の削減によるコストダウンができる。
【００５５】
また、第１の光学素子２１の外周縁部が突出するように、対応する枠部を形成し、これにより突出した第１の光学素子２１の外周縁部に接触する位置決め治具により摺動させるようにすることにより、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、上述の第１及び第２の実施の形態における第１の光学素子２１を保持する枠部２２ｗの形状は以下のようにすることが望ましい。
【００５７】
図６は、枠部２２ｗの第１の光学素子２１に対応する部分の形状を示す図である。
【００５８】
同図に示すように、枠部２２ｗの周縁部の３箇所で、第１の光学素子２１の外周縁部より突出した突起部Ｔを有している。この突起部Ｔは、上述の略１２０°間隔で３方向に配置された位置決め治具と干渉しない位置に形成される。この突起部Ｔ以外の位置では第１の光学素子２１の外周縁部が枠部２２ｗより突出するように形成されている。
【００５９】
このように枠部２２ｗに突起部Ｔを形成することにより、完成した光ヘッド用光学ユニット５０を突起部Ｔを下にして載置することができるようになり、完成後に光学素子への擦り傷がつくのを防止することができる。
【００６０】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態では、第３の光学素子２３又は、これを保持する鏡枠２４を固定し、この第３の光学素子２３に対して第２の光学素子２２を位置決めするもので説明したが、これに限らず、第２の光学素子２２を固定して、第３の光学素子２３又は、第３の光学素子２３を保持する鏡枠２４を摺動させて位置決めするようにしてもよいのは勿論である。
【００６１】
また、枠部を第２の光学素子に形成した例で説明したが、これに限らず、第１或いは第３の光学素子に一体的に枠部を形成したものでもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る光ヘッド用光学ユニットを備えた互換型光ピックアップ装置１００の光学的な概略構成を示した図である。
【図２】本発明に係る光ヘッド用光学ユニット５０の一例を示す概略断面図である。
【図３】第２の光学素子に形成された枠部と第３の光学素子を組み付ける状態を示す図である。
【図４】図３で示した工程の後の、第１の光学素子を、位置決めする状態を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光ヘッド用光学ユニット５０の別の例の概略断面図である。
【図６】枠部の第１の光学素子に対応する部分の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  青紫色半導体レーザ
１２  ビームスプリッタ
１３  ビームスプリッタ
１４  コリメータレンズ
１５  光検出器
１６  ビームスプリッタ
１７  第１光モジュール
１８  第２光モジュール
２１  第１の光学素子
２２  第２の光学素子
２３  第３の光学素子
２４  鏡枠（第２の実施の形態）
３１  位置決め治具
３２  顕微鏡の対物レンズ
５０  光ヘッド用光学ユニット
１００  互換型光ピックアップ装置
【図１】
2006053986.tif 000003
【図２】
2006053986.tif 000004
【図３】
2006053986.tif 000005
【図４】
2006053986.tif 000006
【図５】
2006053986.tif 000007
【図６】
2006053986.tif 000008