(57)【要約】【課題】短波長の光源を使用して高記憶容量をめざしたディスクの記録及び再生のための光学ユニットとして、より製造の容易な構成で、且つ使用環境温度の影響を受けない光学ユニットを得る。【解決手段】３枚以上の光学素子を固着して一体化し、光学素子の光学有効面が相対して囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路が設けられた光学ユニットにおいて囲まれた空間同士を気体が流通する気体流路を設けること、更に光学有効面以外の円周部に凸部を有し、凸部及び／又は凸部と相対する凹部で外気との間に気体が流通する気体流路を設けつつ、この凸部で円周方向の位置決めをおこなうようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３枚以上の光学素子を固着して一体化し、該光学素子の光学有効面が相対して囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路が設けられた光学ユニットにおいて、
該囲まれた空間同士を気体が流通する気体流路を設けたことを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記光学ユニットは、少なくともその一面に、光軸から離れるに従って厚みが階段状に変化する輪帯群を有する光学素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記囲まれた空間同士を気体が流通する気体流路は、光軸方向から見て、前記囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路とは異なる半径方向の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学ユニット。
【請求項４】
複数の光学素子を固着して一体化し、該光学素子の光学有効面が相対して囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路が設けられた光学ユニットにおいて、
該光学素子の少なくとも１枚は、光学有効面以外の円周部に凸部を有し、該凸部及び／又は該凸部と相対する凹部で外気との間に気体が流通する気体流路を設けたことを特徴とする光学ユニット。
【請求項５】
前記光学ユニットは、少なくともその一面に、光軸から離れるに従って厚みが階段状に変化する輪帯群を有する光学素子を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の光情報記録媒体に対し、情報の記録又は読み出しをおこなう光ピックアップに用いられる光学ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＤをはじめＤＶＤの記録、又は再生用の光ピックアップ用の光学ユニットとして、樹脂モールド単玉レンズ、ガラスモールド単玉レンズや樹脂モールドレンズ２枚で構成したものが使用されている。
【０００３】
樹脂モールドレンズはガラスモールドレンズに比べ、比重が小さくこのため軽量化が可能である。このため、レンズを駆動するアクチュエータへの負荷を軽減でき、且つ慣性モーメントが小さいため、その応答性を向上させることが容易である利点を有している。
【０００４】
本出願人は、光ピックアップ用の光学ユニットを複数の光学素子で構成したものに関し、光学素子で囲まれた空間にある空気が、使用環境温度の変化に応じ膨張や圧縮し、光学素子面に対して圧力変動を生じ光学素子面の状態を変化させる問題や、環境温度が下がった場合には、この空間内の水分が飽和状態となり有効光学面に結露する問題に対して、この空間と外気との間を同圧とし、更に気体の流通ができるように気体流路を設けたものを提案した（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
更に、光学素子の成形や金型の誤差により発生する非点収差等の光学特性の偏りが重畳しないように組み立てるため、円周方向での位置決めをおこなう規定部を有する光学素子も提案した（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
一方、近年では、従来のＤＶＤよりさらに高密度のピットで、４００ｎｍ近傍の青紫色レーザを使用する、高記憶容量をめざしたディスクの提案がされている。
【０００７】
この従来より短い波長に対して、回折効率を向上させるための輪帯状のパターンを設けた回折レンズ構造の、光ピックアップ用対物レンズも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２１６４９号公報（図１〜図６）
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−２２８９０９号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２００２−２９８４２２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１に記載の、気体流路を設けた光学ユニットは、上述の使用環境温度の変化に応じ膨張や圧縮し、光学素子面に対して圧力変動を生じ光学素子面の状態を変化させる問題や、光学素子で囲まれた空間内の水分が飽和状態となり有効光学面に結露する問題に対しては、有効な手段である。
【００１２】
一方、３枚以上の光学素子を使用して光学ユニットを構成した場合には、光学素子で囲まれた空間が連なることになり、この連なった空間の間で換気状態の相違があると、連なった空間の間で温度差を生じ光学素子の面精度に影響を与えることにもなり、好ましくない問題となる。
【００１３】
更に、上述の高記憶容量ディスクに要求される光学ユニットは、従来のＣＤやＤＶＤより大きい開口数が必要である。このため波長変化に対しその結像性能や結像位置は非常に敏感に変化するようになる。
【００１４】
この、光源波長の短波長化に対し、１枚の回折レンズ構成で対応しようとする特許文献２に記載の光ピックアップ用対物レンズは、短波長化による誤差感度の増大のため、金型製作や成形時の技術的難易度が高くなり、克服には多大な時間を要するという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題を鑑み、４００ｎｍ近傍の青紫色レーザを使用する高記憶容量をめざしたディスクの記録及び再生のための光学ユニットとして、より製造の容易な構成で、且つ使用環境温度の影響を受けない光学ユニットを得ることを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、
１）  ３枚以上の光学素子を固着して一体化し、該光学素子の光学有効面が相対して囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路が設けられた光学ユニットにおいて、該囲まれた空間同士を気体が流通する気体流路を設けたことを特徴とする光学ユニット、
とすることで、３枚以上の光学素子を用いる場合にも、その前後に光学素子で囲まれた空間がある場合も、換気の相違からおこる温度差による光学素子の面精度への影響を排除できる。
【００１７】
２）  光学ユニットは、少なくともその一面に、光軸から離れるに従って厚みが階段状に変化する輪帯群を有する光学素子を含む１）の光学ユニット、
とすることで、光源波長の変化を補正する光学素子と結像に関わる光学素子に、機能分離することで個々の金型製作や成形を容易にでき、ひいては安定的製造が可能になる。
【００１８】
３）  囲まれた空間同士を気体が流通する気体流路は、光軸方向から見て、囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路とは異なる半径方向の位置に設けられている１）又は２）の光学ユニット、
とすることで、より１）の効果を高めることができる。
【００１９】
４）  複数の光学素子を固着して一体化し、該光学素子の光学有効面が相対して囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路が設けられた光学ユニットにおいて、該光学素子の少なくとも１枚は、光学有効面以外の円周部に凸部を有し、該凸部及び／又は該凸部と相対する凹部で外気との間に気体が流通する気体流路を設けたことを特徴とする光学ユニット、
とすることで、光学素子相互の円周方向の位置決めをおこない、成形や金型の誤差により発生する非点収差等の光学特性の偏りが重畳しないように組み立てつつ、光学素子面の状態を変化させる問題や、有効光学面に結露する問題を解消することができる。
【００２０】
５）  光学ユニットは、少なくともその一面に、光軸から離れるに従って厚みが階段状に変化する輪帯群を有する光学素子を含む４）の光学ユニット、
とすることで、２）と同様に個々の金型製作や成形を容易にでき、ひいては安定的製造が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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】
（第一の実施の形態）
図１は、第一の発明に係る光学ユニットの要部構成を示す側面断面図と背面図である。図１（ａ）は側面断面図であり、図１（ｂ）は背面図である。図１（ｂ）のＰ−Ｐ断面が図１（ａ）である。
【００２３】
図示しないレーザ光源からの光束は、ビームスプリッタ透過後、コリメートレンズを介して平行光束にされ１／４波長板を透過し、図１（ａ）に示す光学素子の一つである色収差補正素子１１に入射するよう構成されている。
【００２４】
この色収差補正素子１１は、特開平６−８２７２５号公報に記載と同様の回折素子構造のものであり、光入射側端面に複数の階段状の平面が形成され、光軸を中心とした同心円上の輪帯として形成されている。なおこの図を含む以降の図も理解を容易にするため、輪帯の幅、段差を誇張して示している。
【００２５】
色収差補正素子の巨視的な形状が凹平レンズとなる場合は、一般の屈折を利用した正レンズの色収差を打ち消すことができ、光ディスク用の対物レンズと組み合わせて使用することにより、色収差を補正することができる。
【００２６】
１２、１３は光学素子であり正のパワーを持ち、この２枚で結像系が構成されている。このように、機能により色収差補正と結像に関わる部分を分離した構成とすることで個々の金型製作や成形を容易にでき、ひいては安定的製造が可能になる。なお１５は光ディスクであり、１５ａは透明保護層である。
【００２７】
色収差補正素子１１は、光学素子１２と当接する１１ａの部位の円周上の一部に、切り欠き部１１ｂが設けられており、この色収差補正素子１１と光学素子１２で囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路となっている。同様に光学素子１２にも光学素子１３と当接する１２ａの部位の円周上の一部に、切り欠き部１２ｂが設けられており、この光学素子１２と光学素子１３で囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路となっている。
【００２８】
更に、色収差補正素子１１と光学素子１３に挟まれた、光学素子１２はその光学有効面以外の部分に貫通穴１２ｃが設けられている。この貫通穴１２ｃで色収差補正素子１１と光学素子１２で囲まれた空間と、光学素子１２と光学素子１３で囲まれた空間との間で気体が流通する気体流路が形成されることになる。またこの貫通穴１２ｃの位置は、図１（ｂ）に示すように光軸方向から見て、囲まれた空間と外気との間に気体が流通する気体流路とは異なる半径方向の位置に設けられることが好ましい。これにより換気の相違からおこる温度差による光学素子の面精度への影響を排除できる。
【００２９】
図２は、第一の発明のその他の例の要部構成を示す側面断面図と背面図である。図２（ａ）は側面断面図であり、図２（ｂ）は背面図である。図２（ｂ）のＰ−Ｐ断面が図２（ａ）である。
【００３０】
図２の光学ユニットは、図１に示す切り欠き部１１ｂ及び１２ｂを１８０度間隔で２カ所設けたものである。更に、色収差補正素子１１と光学素子１３に挟まれた、光学素子１２はその光学有効面以外の部分に貫通穴１２ｃを切り欠き部と異なる半径方向の位置に２カ所設けたものである。
【００３１】
なおこの切り欠き部１１ｂ、１２ｂは、多数設けても良く例えば９０度刻み、６０度刻み或いは４５度刻み等にしても良い。また同様に貫通穴１２ｃも更に多数設けても良く例えば９０度刻み、６０度刻み或いは４５度刻み等にしても良いのは勿論であり、この貫通穴は光軸方向から見て、切り欠き部と異なる半径方向の位置に設けることが望ましい。また色収差補正素子を使用しない３枚以上の構成の光学ユニットに対しても適用可能なのは勿論である。
【００３２】
図３は、第一の発明の別の例の要部構成を示す側面断面図と背面図である。図３（ａ）は側面断面図であり、図３（ｂ）は背面図である。図３（ｂ）のＰ−Ｐ断面が図３（ａ）である。
【００３３】
図３では、色収差補正素子１１には切り欠き部１１ｂを設け、光学素子１２及び１３はその光学有効面以外の位置に貫通穴１２ｃ及び１３ｃを設けたものである。この切り欠き部１１ｂと貫通穴１３ｃにより、それぞれ外気との気体流路が形成され、貫通穴１２ｃにより色収差補正素子１１と光学素子１２で囲まれた空間と、光学素子１２と光学素子１３で囲まれた空間との間で気体が流通する気体流路としたものである。
【００３４】
なお、上記の第一の実施の形態の例では光学素子として、色収差補正素子と正のパワーを持つ２枚のレンズの３枚構成で説明したが、これに限るものでなく、３枚以上の光学素子を固着して一体化したものに適用できるのは言うまでもない。
【００３５】
（第二の実施の形態）
第二の発明について以下に実施の形態を説明する。
【００３６】
図４は、第二の発明の一例を示した図である。図４（ａ）は光軸を含む側断面図、図４（ｂ）は背面図、図４（ｃ）は側面図である。
【００３７】
図４の光学ユニットは色収差補正素子１１と光学素子１４で構成されている。
図４に示すように、色収差補正素子１１と光学素子１４は円周状の当接部１１ａで嵌合し光軸方向の間隔と光軸合わせがなされるようになっている。更に色収差補正素子１１には、対で配置された突起部１１ｄが外周上９０度間隔で配置されており、この突起部の内のあらかじめ決められた突起部１１ｄと光学素子１４に設けられた凸部１４ｈが嵌合するよう組み立てられる。この凸部１４ｈの部分は図示断面図のように当接のための形状が無く、このためこの部分と色収差補正素子１１と光学素子１４に囲まれた空間と外気との間に気体流路が形成される。
【００３８】
図５は、図４に示した光学ユニットに使用される光学素子１４の形状を示した３面図である。図５に示すように、光学素子１４は樹脂で成形され、ゲート部１４ｇとそれに続く凸部１４ｈを有した形状をなし、この凸部１４ｈは断面図に示すようにフランジ部１４ｆを一部切り欠いた形状となっている。また厚み方向では、色収差補正素子１１の突起部１１ｄに挟まれた領域で空隙ができるように段差を付けた形状となっている。このゲート部１４ｇは色収差補正素子１１と結合される前に切断面（図示）で切断され図４（ａ）に示す形状となる。
【００３９】
この突起部１１ｄと凸部１４ｈにより、光学素子相互の円周方向の位置決めをおこない、成形や金型の誤差により発生する非点収差等の光学特性の偏りが重畳しないように組み立てることができる。更に凸部１４ｈと突起部１１ｄに挟まれた面でできる空隙を気体流路として光学素子面の状態を変化させる問題や、有効光学面に結露する問題を解消することができる。
【００４０】
図６は、第二の発明のその他の例を示した図である。図６（ａ）は光軸を含む側断面図、図６（ｂ）は背面図、図６（ｃ）は側面図である。また図７は、図６に示した光学ユニットに使用される光学素子１４の形状を示した３面図である。
【００４１】
本例は図６に示すように、色収差補正素子１１の突起部１１ｄに挟まれた部位の形状を当接部１１ａと連続した面とし、ここを気体流路としたものである。
【００４２】
光学素子１４は図７に示すように、ゲート部１４ｇとそれに続く凸部１４ｈを有した形状をなし、この凸部１４ｈは断面図に示すようにフランジ部１４ｆを一部切り欠いた形状となっており、厚み方向は断面図に示すように段差なく凹部１４ｉと繋がっている。このゲート部１４ｇは色収差補正素子１１と結合される前に切断面（図示）で切断され図６（ａ）に示す形状となる。このため図４の場合と同様に空隙ができ、気体流路となる。
【００４３】
なお、上記の第二の実施の形態の例では光学素子１４のゲート部に連続して凸部を設けた例で説明したがゲート部以外に図４（ａ）に示すような凸部の断面形状を形成し同様の組み立てをおこなってもよい。また、突起部１１ｄは９０度間隔で配置したが、６０度間隔、４５度間隔等適宜必要に応じ設定すればよい。更に、色収差補正素子１１と光学素子１４の円周方向の位置決めが大凡でよい場合は、ゲート切断後に残るゲート形状そのものを回転方向の位置決めとしてもよい。
【００４４】
図８は、光学素子３枚構成の光学ユニットに上記第一の発明と第二の発明の双方を適用した図である。
【００４５】
図８において、色収差補正素子１１と光学素子１２で囲まれた空間は、凸部１２ｈでできる空隙、光学素子１２と光学素子１３で囲まれた空間は図２に示す光学素子１２の形状と凸部１３ｈとでできる空隙で外部との気体流路を形成し、更に光学素子１２はその光学有効範囲以外で貫通穴１２ｃを有し、囲まれた空間同士での気体流路が形成されている。
【００４６】
また、光学素子１３の凸部１３ｈは光学素子１２の突起部１２ｄに嵌合して回転方向の位置決めがなされ、光学素子１２の凸部１２ｈは色収差補正素子１１の突起部１１ｄ（図８では丸ピンのボス）に嵌合して位置決めがなされ、３枚の光学素子の回転方向の位置決めをすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、３枚以上の光学素子を用いる場合、その前後に光学素子で囲まれた空間があり、双方の換気の相違からおこる温度差による光学素子の面精度への影響を排除できるようになった。
【００４８】
また光学有効面以外の円周部に凸部を有し、該凸部及び／又は該凸部と相対する凹部で外気との間に気体が流通する気体流路を設け、この凸部と凹部で光学素子相互の円周方向の位置決めをおこない、成形や金型の誤差により発生する非点収差等の光学特性の偏りが重畳しないように組み立てつつ、光学素子面の状態を変化させる問題や、有効光学面に結露する問題を解消できるようになった。
【００４９】
これにより短波長の光源を使用する高記憶容量をめざしたディスクの記録及び再生のための光学ユニットとして、光源波長の変化を補正する光学素子と結像に関わる光学素子に機能分離した製造の容易な構成で、且つ使用環境温度の影響を受けない光学ユニットを得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明に係る光学ユニットの要部構成を示す側面断面図と背面図である。
【図２】第一の発明のその他の例の要部構成を示す側面断面図と背面図である。
【図３】第一の発明の別の例の要部構成を示す側面断面図と背面図である。
【図４】第二の発明の一例を示した図である。
【図５】図４に示した光学ユニットに使用される光学素子１４の形状を示した３面図である。
【図６】第二の発明のその他の例を示した図である。
【図７】図６に示した光学ユニットに使用される光学素子１４の形状を示した３面図である。
【図８】光学素子３枚構成の光学ユニットに上記第一の発明と第二の発明の双方を適用した図である。
【符号の説明】
１１  色収差補正素子
１２  光学素子
１３  光学素子
１４  光学素子
１５  光ディスク
１５ａ  透明保護層
【図１】
2004205928.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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