(57)【要約】【課題】集光光学系を使用する光学装置の小型化および低価格化が図れる集光光学素子を提供する。【解決手段】少なくとも入射面１６および射出面１９を含む複数の光学作用面を有し、入射面１６から入射した光を射出面１９から集光して射出する集光光学素子１０において、光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、重心２５が射出光１５の光軸上または射出光１５の光軸の延長線上、あるいはその近傍にある。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、上記入射面から入射した光を上記射出面から集光して射出する集光光学素子において、
上記光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、重心が射出光の光軸上または射出光の光軸の延長線上にあることを特徴とする集光光学素子。
【請求項２】
少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、上記入射面から入射した光を上記射出面から集光して射出する集光光学素子において、
上記光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、重心が射出光の光軸または射出光の光軸の延長線を中心とする半径１ｍｍの円内にあることを特徴とする集光光学素子。
【請求項３】
上記光学作用面以外の領域に、質量バランスをとるための凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の集光光学素子。
【請求項４】
射出光の光軸に関して非対称に、他部材への固定部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の集光光学素子。
【請求項５】
上記光学作用面として、上記入射面および上記射出面の他に、少なくとも１つの反射面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の集光光学素子。
【請求項６】
上記反射面が、回転非対称な曲面であることを特徴とする請求項５に記載の集光光学素子。
【請求項７】
上記入射面から上記射出面に至る光路を交差させたことを特徴とする請求項５または６に記載の集光光学素子。
【請求項８】
射出光の光軸を通る平面で２つ領域に分けたとき、上記入射面と、上記少なくとも１つの反射面とが異なる領域にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の集光光学素子。
【請求項９】
上記入射面は、パワーを持たない面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の集光光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光光学素子、例えば光学的に情報の記録／再生を行う光ディスクドライブ装置に設けられる光ピックアップに使用する集光光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式記録再生装置は、波長７８０ｎｍのレーザを使用したＣＤから波長６６０ｎｍのレーザを使用したＤＶＤ、さらに波長４０５ｎｍのレーザを使用したディスクの採用と、波長を短くすることによる高密度化が進められている。ＮＡについても、ＣＤの０．４５からＤＶＤの０．６、さらに大きくすることによる高密度化が進められている。
【０００３】
このように、波長を短く、ＮＡを大きくしていくと、各種光学特性に対する許容量が減少し、記録媒体にレーザ光を集光する集光光学素子である対物レンズへの要求も厳しいものとなる。例えば、レーザとしては、半導体レーザが用いられるが、その波長変動による色収差の発生が許容できなくなり、色収差を打ち消すために、対物レンズを１枚構成でなく、正負複数枚で構成する必要が生じる。
【０００４】
ところが、対物レンズを複数枚で構成すると、それらの光軸合わせが必要になるなど、組立性が悪化する。また、部品点数が増えるため、コスト的にも不利となりやすい。
【０００５】
このような不具合を回避あるいは低減するものとして、対物レンズとして光軸に関して回転対称な通常のレンズを用いるのでなく、図１１に示すように、回転非対称な曲面を持ついわゆる自由曲面レンズからなる対物レンズ１０１を用いることで、短波長、高ＮＡであっても、枚数を減らすことができるようにした光ピックアップが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、図１１では、他の図と方向を合わせるために、特許文献１に示された図を１８０度回転させ、記録媒体１０２が上になるように示している。
【０００６】
この対物レンズ１０１は、入射光１０３を面１０５で屈折させた後、面１０６および面１０７で順次反射させ、さらに面１０８で再び屈折させて、射出光１０４を記録媒体１０２に集光させるもので、面１０５〜１０８は、回転非対称な曲面とされている。
【特許文献１】特開２００２−２１４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に開示の対物レンズ１０１においては、その重心が中心付近１０９にあり、一般的な共軸系のレンズと異なり、射出光１０４の光軸とは一致しない。
【０００８】
一方、対物レンズ１０１は、記録媒体１０２の面振れや、記録トラックの振れに追従させるため、レンズアクチュエータと呼ばれる機構に搭載され、このレンズアクチュエータにおいて、対物レンズ１０１はホルダに固定され、ホルダは記録媒体の面振れ方向、トラックを横切る方向に移動可能にワイヤバネなどで弾性支持されることが多い。
【０００９】
ところが、弾性支持されたホルダの系では、ホルダが回転するような共振が問題となることがある。この共振は、重心を通る軸付近を中心に回転するような動きとなる。厳密には、支持点にも影響されるが、支持に使用するワイヤバネなどの固有値は小さいため、支持点の影響が少なく、回転中心は支持点よりも重心に近い位置となる。
【００１０】
このため、対物レンズの射出光と重心との距離が大きいと、てこの原理で射出光の動きが大きくなり、より共振の影響が大きくなってしまう。したがって、この共振の影響を少なくするためには、重心と射出光との光軸を合わせることが望ましく、レンズアクチュエータでは、射出光の方向（Ｚ方向）から見て、ホルダの中心に対物レンズを保持して、ホルダの系の重心と射出光の中心とを一致させることが多い。また、共振を防止するには、駆動点を重心に一致させるのが望ましく、そのため駆動力を発生する磁気回路などを対物レンズの射出光を中心に対称に配置することが多い。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示の対物レンズ１０１では、射出光１０４の光軸およびその延長線上に対物レンズ１０１の重心が位置していない。このため、射出光１０４の位置をホルダの系の重心とするには、対物レンズ１０１以外に質量バランスをとるためのバランサが必要となって、部品点数の増加によるコストアップや、装置の大型化を招くことが懸念される。
【００１２】
なお、レンズアクチュエータのバリエーションとして、対物レンズをホルダの中心でなく記録媒体のトラック方向、Ｙ方向の端に保持したものもある。しかし、この場合でも、Ｘ方向（トラックを横切る方向）に関しては、射出光と重心との位置を合わせるのが一般的であることから、中心に配置する場合と同様に、対物レンズ１０１以外に質量バランスをとるためのバランサが必要となって、部品点数の増加によるコストアップや、装置の大型化を招くことが懸念される。
【００１３】
したがって、上記の事情に鑑みてなされた本発明の目的は、集光光学系を使用する光学装置の小型化および低価格化が図れるように適切に構成した集光光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、上記入射面から入射した光を上記射出面から集光して射出する集光光学素子において、
上記光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、重心が射出光の光軸上または射出光の光軸の延長線上にあることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２に係る発明は、少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、上記入射面から入射した光を上記射出面から集光して射出する集光光学素子において、
上記光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、重心が射出光の光軸または射出光の光軸の延長線を中心とする半径１ｍｍの円内にあることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の集光光学素子において、
上記光学作用面以外の領域に、質量バランスをとるための凸部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の集光光学素子において、
射出光の光軸に関して非対称に、他部材への固定部を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の集光光学素子において、
上記光学作用面として、上記入射面および上記射出面の他に、少なくとも１つの反射面を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の集光光学素子において、
上記反射面が、回転非対称な曲面であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項５または６に記載の集光光学素子において、
上記入射面から上記射出面に至る光路を交差させたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の集光光学素子において、
射出光の光軸を通る平面で２つ領域に分けたとき、上記入射面と、上記少なくとも１つの反射面とが異なる領域にあることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の集光光学素子において、
上記入射面は、パワーを持たない面であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、いわゆる自由曲面レンズを用いた集光光学素子において、その重心を射出光の光軸上または射出光の光軸の延長線上、あるいはその近傍とすることで、集光光学系を使用する光学装置の小型化および低価格化が図れる集光光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による集光光学素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施の形態）
図１乃至図８は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１および図２は集光光学素子を備える光ピックアップの斜視図、図３は同じく上面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５は分解斜視図、図６および図７は集光光学素子である対物レンズの斜視図、図８はホルダの上面図である。
【００２６】
図１〜図５において、液晶ポリマーなどの合成樹脂で作られたホルダ３０には、集光光学素子である対物レンズ１０、フォーカスコイル１ａ〜１ｄ、トラッキングコイル２ａ、２ｂが接着されている。
【００２７】
対物レンズ１０は、いわゆる自由曲面レンズである。図４に示すように、対物レンズ１０には、光路１１から光が入射し、その入射光は、入射面１６で屈折して、光路１２を進み、次に、反射面１７で反射して、光路１３を進み、さらに、反射面１８で反射して、光路１４を進み、最後に、射出面１９で屈折して、光路１５を進んで、記録媒体２０にスポットを形成する。なお、光路１１〜１５は、それぞれ中心の光軸を示している。また、射出面１９については、光路１４の光軸が垂直に入射し屈折しないため、図４では光路１４と光路１５とを一直線で示しているが、光軸以外では、射出面１９に角度を持って入射するので、屈折している。
【００２８】
ここで、入射面１６、反射面１７、反射面１８、射出面１９の各光学作用面は、回転対称でない曲面で、自由曲面となっている。また、光路１１〜１５の中心である光軸は、同一のＺＸ平面内にあり、入射面１６、反射面１７、１８、射出面１９は、回転対称でない曲面であるが、光軸を通るＺＸ平面に関しては、面対称な形状となっている。
【００２９】
図４、図６および図７に示すように、対物レンズ１０のＸ−方向端には、大きく張り出すような形で固定部２３が設けられている。この固定部２３はバランサの役割を果たすもので、これにより対物レンズ１０の重心２５を、図３および図４に示すように射出光の光路１５の光軸延長線上に位置させている。
【００３０】
対物レンズ１０は、固定部２３において接着剤によりホルダ３０に取り付けられている。ホルダ３０には、対物レンズ１０の固定部２３のＸＹ平面と平行な面２１ａ〜２１ｃを受けるために、図８に示すように受け部３６ａ〜３６ｃが設けられており、これら受け部３６ａ〜３６ｃにおいて、対物レンズ１０はホルダ３０に固定され、Ｚ方向の位置も決められている。また、ホルダ３０に対する対物レンズ１０のＸＹ平面内での位置は、ホルダ３０の壁３５ａ〜３５ｃと対向する固定部２３の端２２ａ〜２２ｃで決められている。さらに、対物レンズ１０のＸ方向の位置は、固定部２３の端２２ｂをホルダ３０の壁３５ｂに当てつけることで位置決めされており、Ｙ方向の位置は、ホルダ３０の壁３５ａと壁３５ｃとの距離が、対物レンズ１０の端２２ａと端２２ｃとの距離よりわずかに大きくなっており、ホルダ３０の壁３５ａ、３５ｃ間に、対物レンズ１０の端２２ａ、２２ｃを嵌め合わせることで位置決めされている。
【００３１】
さらに、図４に示すように、対物レンズ１０が固定部２３で片持ち梁のように振動するのを防止するために、対物レンズ１０のＸ＋端も、接着剤３８によりホルダ３０に固定されている。
【００３２】
図３および図４に示すように、ホルダ３０には、対物レンズ１０の固定部２３が形成されていない側に、カバー４０が設けられている。カバー４０は、対物レンズ１０と同様に、受け部３６ａ、３６ｃおよび壁３５ａ、３５ｃ、３５ｄで位置決めされてホルダ３０に固定されている。また、カバー４０がない側は、対物レンズ１０の射出面１９以外の部分を粗面としている。これにより、対物レンズ１０へのＺ＋側からの不要な光の入射および対物レンズ１０からＺ＋側への不要な光の出射を防いでいる。すなわち、カバー４０側にある反射面１７は光学作用面で、粗面とすることができないので、カバー４０を設けて不要な光の入出射を防止している。
【００３３】
対物レンズ１０が固定されたホルダ３０のＺ−端の底部には、図４および図８に示すように、入射光１１を制限する開口制限の役割を果たすしぼり３７が設けられている。
【００３４】
フォーカスコイル１ａ〜１ｄは、ホルダ３０に設けられた突起３１ａ、３１ｂと突起３４ａ〜３４ｄで挟むように接着されており、接着後の剛性が高くなるようになっている。トラッキングコイル２ａ、２ｂは、それらの中央の穴４ａ、４ｂがホルダ３０の突起３１ａ、３１ｂに入るように、フォーカスコイル１ａ〜１ｄの表面に接着されている。このため、特に突起３１ａ、３１ｂのＺ方向寸法は、穴４ａ、４ｂの寸法より僅かに小さくなっており、これら突起３１ａ、３１ｂによりトラッキングコイル２ａ、２ｂが位置決めされるようになっている。
【００３５】
ホルダ３０には、Ｘ方向両端にも突起３２ａ、３２ｂが設けられている。突起３２ａ、３２ｂには、穴３３ａ〜３３ｃ、３３ｄ〜３３ｆが設けられ、ここに、ベリリウム銅製の６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆが挿入され、接着されている。ワイヤバネ６ａ〜６ｆの断面形状は円であり、６本同一寸法のバネである。ホルダ３０には、基板５ａ、５ｂも接着されており、これら基板５ａ、５ｂに６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆおよびフォーカスコイル１ａ〜１ｄ、トラッキングコイル２ａ、２ｂが半田付けされている。すなわち、２本のワイヤバネに、直列に接続されたトラッキングコイル２ａ、２ｂの両端が接続され、他の２本のワイヤバネに、直列に接続されたフォーカスコイル１ａ、１ｃの両端が接続され、更に他の２本のワイヤバネに、直列に接続されたフォーカスコイル１ｂ、１ｄの両端が接続されており、公知の４本ワイヤ支持の場合と異なり、フォーカスコイルについては、２組に分けられている。
【００３６】
６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆのＹ＋方向端は、バネウケ７に固定され、さらに基板４１の穴４３ａ〜４３ｆに挿入されて半田付けされている。バネウケ７には、凹部８ａ、８ｂが形成されており、その部分にシリコーンゲルが充填され、ワイヤバネ６ａ〜６ｆをダンピングしている。なお、図示していないが、凹部８ａ、８ｂの底（Ｙ＋方向）にあたる部分にも、ホルダ３０および基板４１と同様に、ワイヤバネ６ａ〜６ｆを通す穴部が形成されている。基板４１は、穴部４２をバネクケ７に設けた円形状の凸部９に嵌合して、位置決めされている。
【００３７】
以上により、ホルダ３０は、６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆによって、記録媒体２０にほぼ垂直な方向（Ｚ方向）および記録媒体２０のトラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動可能にバネウケ７に支持されていることになる。また、基板４１は、外部の電気回路と接続され、これによりフォーカスコイル１ａ〜１ｄ、トラッキングコイル２ａ、２ｂは、６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆを介して外部の電気回路に接続されている。
【００３８】
ここで、対物レンズ１０の重心２５は、先に述べたように、射出光の光路１５の光軸とＸＹ平面で一致しているが、ホルダ３０に固定された可動部分全体の重心も、ＸＹ平面内で重心２５の位置と一致している。このため、Ｙ方向については、基板５ａ、５ｂを除いて、各部品の形状はＺＸ平面に関して対称となっている。なお、基板５ａ、５ｂの分は、ホルダ３０に肉抜きなどを設けて質量バランスがとられている。また、Ｘ方向については、ＹＺ平面に関して対物レンズ１０は対称な形状ではないが、既に述べたように重心２５は射出光の光路１５の光軸延長線上に位置している。さらに、カバー４０については、Ｘ＋側にしか存在せず、その分、Ｘ＋側の質量が大きくなるが、これについてもホルダ３０に肉抜きなどを設けて質量バランスがとられている。対物レンズ１０を取り付けるホルダ３０のＸ方向両端２８ａ、２８ｂの肉厚が異なっているのは、カバー４０の分のバランスどりの一つである。その他の部品については、ＹＺ平面に関して対称な形状となっている。
【００３９】
バネウケ７は、鉄製のベース４４に固定されている。ベース４４には、立ち上げ部４５ｃ、４５ｄが形成され、これら立ち上げ部４５ｃ、４５ｄでバネウケ７のＸ方向およびＹ方向が位置決めされ、バネウケ７のＺ方向はベース４４の底面（ＸＹ方向に延びる面）で位置決めがなされている。
【００４０】
ベース４４には、立ち上げ部４５ｃ、４５ｄと同様の形状の立ち上げ部４５ａ、４５ｂも形成され、これら立ち上げ部４５ａ〜４５ｄには、磁石４７ａ〜４７ｄが接着されている。さらに、ベース４４には、磁石４７ａ〜４７ｄと対向する部分に、立ち上げ部４６ａ〜４６ｄが形成されている。なお、ベース４４はプレス加工により製作されるが、立ち上げ部４６ａ〜４６ｄはプレス加工時に板厚のまま曲げるのでなく、少し潰すことにより曲げる前より長さを長く加工される。このように加工することで、立ち上げ部４６ａ、４６ｃの距離および立ち上げ部４６ｂ、４６ｄの距離は狭いが、立ち上げ部４６ａ〜４６ｄの高さ（Ｚ寸法）を確保できる。このため、立ち上げ部４６ａ〜４６ｄの厚さ（Ｙ寸法）は、板厚のまま曲げる立ち上げ部４５ａ〜４５ｄの厚さ（Ｙ寸法）より小さくなっている。
【００４１】
磁石４７ａ〜４７ｄは、例えば図３に示す極性となっており、トラッキングコイル２ａの対向する辺３ａ、３ｂ（図５参照）では、矢印で示すように磁界の向きが逆となっている。しかし、辺３ａ、３ｂでは電流の向きも逆になるので、磁界から受ける力の向きは同一となる。これによりトラッキングコイル２ａは、トラッキング方向（Ｘ方向）の駆動力を発生する。しかも、トラッキングコイル２ａの２つの辺３ａ、３ｂで駆動力を発生するので、その力を大きくでき、コイルに流す電流の大きさに対して駆動力を高められる。トラッキングコイル２ｂの辺３ｃ、３ｄについても同様である。なお、フォーカスコイル１ａ、１ｂに及ぶ磁界の向きも逆になるが、独立したコイルであるので、同一の方向に駆動力が発生するように電流を流してやれば良く、特に問題はない。フォーカスコイル１ｃ、１ｄについても同じである。
【００４２】
フォーカスコイル１ａ〜１ｄ、トラッキングコイル２ａ、２ｂ、磁石４７ａ〜４７ｄ、ベース４４の磁気回路形成部は、射出光の光路１５の光軸を通るＹＺ平面およびＺＸ平面に関して対称となっており、フォーカス方向およびトラッキング方向の駆動点は、ＸＹ平面内で射出光の光軸、すなわち重心２５と一致している。
【００４３】
ところで、先に述べたように、フォーカスコイル１ａ〜１ｄは、フォーカスコイル１ａ、１ｃが直列接続され、フォーカスコイル１ｂ、１ｄが直列接続されて、それぞれ独立して電流を流せるようになっている。したがって、フォーカスコイル１ａ、１ｃとフォーカスコイル１ｂ、１ｄとが同じ駆動力を発生するように電流を流すと、ホルダ３０はフォーカス方向（Ｚ方向）に駆動力を受けて移動する。また、フォーカスコイル１ａ、１ｃが発生する駆動力とフォーカスコイル１ｂ、１ｄが発生する駆動力とに差をつけると、駆動力の大きい方が大きく移動し、ホルダ３０は、Ｙ軸回りに回転する。これを利用して、対物レンズ１０の傾きを調整する動きをさせることもできる。したがって、フォーカスコイル１ａ、１ｃとフォーカスコイル１ｂ、１ｄとに発生させる駆動力は、場合によっては逆向きになることもあり得る。
【００４４】
以上のように構成された対物レンズ１０の駆動機構をレンズアクチュエータと呼ぶ。レンズアクチュエータは図示していないが、光源であるレーザダイオード、フォトディテクタ、プリズムなどからなる光学系を備えた光ピックアップ本体に固定される。
【００４５】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
【００４６】
図示しない光学系のレーザダイオードより発せられたレーザ光は、いくつかのプリズムなどを経由したあと、光路１１を通り、ホルダ３０に形成されたしぼり３７で不要な光が除去されて対物レンズ１０に入射し、光路１５から射出して記録媒体２０にスポットを形成する。記録媒体２０での反射光は、再び対物レンズ１０を通り、図示しない光学系に戻り、いくつかのプリズムなどを経由した後、フォトディテクタで受光されて、フォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号の検出が行われる。また、記録媒体２０に対する対物レンズ１０のＹ軸回りの傾き検出も行われる。
【００４７】
フォーカスエラーが検出された場合は、フォーカスコイル１ａ〜１ｄに電流を流すことによってホルダ３０を記録媒体２０に垂直な方向に駆動する。また、トラッキングエラーが検出された場合は、トラッキングコイル２ａ、２ｂに電流を流すことでホルダ３０を記録媒体２０のトラックを横切る方向、記録媒体２０が円形のディスクである場合は半径方向に駆動することになる。異なるトラックにアクセスする場合は、図示していない駆動手段によってレンズアクチュエータを備えた本体ごとホルダ３０を記録媒体２０のトラックを横切る方向に駆動する。以上のようにして、ホルダ３０およびそれに固定された対物レンズ１０は、フォーカス制御、トラッキング制御、アクセス制御される。
【００４８】
さらに、記録媒体２０の撓みなどにより、対物レンズ１０から光路１５に射出する光が記録媒体２０に垂直でなくなり、それによるＹ軸回りの傾きが検出されたときには、先に述べたように、フォーカスコイル１ａ、１ｃとフォーカスコイル１ｂ、１ｄとに流す電流を調整することにより、ホルダ３０をＹ軸回りに回転させて、光路１５が記録媒体２０に垂直になるように調整する。ここで、傾き調整はＹ軸回りの方向しかないが、記録媒体２０が円形ディスク状の場合、中心側から外周側に向かう方向へのＹ軸回りの撓みが主であるので問題ない。
【００４９】
ここで、先に述べたように、光路１５の方向から見て、ホルダ３０上に固定された可動部全体の重心２５と駆動点とが一致しているので、上記の制御のときにホルダ３０が回転するような不要な共振が生じることがない。また、部品の公差や、組立誤差により若干のずれが生じて、小さな共振が生じても、光路１５の光軸と重心２５とが一致しており、そこを中心にホルダ３０が回転するので、共振によって射出光が大きく動くことが妨げられ、共振の影響を小さくすることができる。
【００５０】
本実施の形態では、対物レンズ１０として、その重心２５を射出光の光軸延長線上に位置させたので、この対物レンズ１０を用いることで、ホルダ３０上に固定された可動部全体の重心を射出光の光軸延長線上に容易に一致させることができる。したがって、バランスを取るために、ホルダ３０を大きくしたり、別にバランサを設けたりする必要がなく、光ピックアップの小型化および低価格化を図ることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、対物レンズ１０の重心２５を、必ずしも射出光の光軸延長線上に完全に一致させる必要がなく、若干のずれがあっても良い。例えば、図３において、光路１５の光軸を中心とする半径１ｍｍの円２４の範囲内に対物レンズ１０の重心２５を位置させるようにしても、その範囲内に重心２５がない場合に比べて、バランス取りは遥かに楽であり、バランサも小型で済むので、装置の小型化および低価格化を十分に図ることができる。なお、対物レンズ１０の重心２５が光路１５の光軸を中心とする半径１ｍｍの円２４から外れると、バランス取りが難しくなり、バランサも大きくなって、装置の小型化および低価格化が図れなくなる。
【００５２】
同様に、ホルダ３０上に固定された可動部全体の重心と駆動点とについても、完全に一致させなくとも、共振が使用上問題ないレベルに抑えられる程度に近づいていれば良いことは言うまでもない。
【００５３】
（第２実施の形態）
図９は、本発明の第２実施の形態に係る対物レンズの断面図である。
【００５４】
この対物レンズ５０も、第１実施の形態と同様に、いわゆる自由曲面レンズである。対物レンズ５０には、光路５１から光が入射し、その入射光は、入射面５７で屈折して、光路５２を進み、次に、反射面５８で反射して、光路５３を進み、さらに、反射面５９で反射して、光路５４を進み、さらに、反射面６０で反射して、光路５５を進み、最後に、射出面６１で屈折して、光路５６を進んで、記録媒体２０にスポットを形成する。なお、光路５１〜５６は、それぞれ中心の光軸を示している。
【００５５】
ここで、入射面５７、反射面５８、反射面５９、反射面６０、射出面６１の各光学作用面は、回転対称でない曲面で、自由曲面となっている。また、光路５１〜５６の中心である光軸は、同一のＺＸ平面内にあり、入射面５７、反射面５８〜６０、射出面６１は、回転対称でない曲面であるが、光軸を通るＺＸ平面に関しては、面対称な形状となっている。さらに、対物レンズ５０の重心６３は、射出光の光軸延長線６２上にある。
【００５６】
この対物レンズ５０は、例えば第１実施の形態と同様にホルダに保持されて、レンズアクチュエータに搭載される。この場合、ホルダには、第１実施の形態と同様に、対物レンズ５０の外形に沿うような形状の支持部を形成して、この支持部において対物レンズ５０を保持するようにする。その他の構成および動作については、第１実施の形態とほぼ同じである。
【００５７】
本実施の形態では、光路５１〜５６は、ＺＸ平面内にあるが、対物レンズ５０内で光路５３と光路５５とを交差させている。ここで、同一平面内にある光路を交差させない場合には、対物レンズの端に入射した光を、反射等を繰り返しながら他の端から射出する形となるが、本実施の形態のように光路５３と光路５５とを交差させれば、射出する場所を対物レンズ５０のＸ方向端でなく、Ｘ方向の中央付近とすることができるので、対物レンズ５０の重心６３を光路５６の中心線上、すなわち射出光の光軸延長線６２上に容易に一致させることができる。これにより、質量バランスを取るための凸部を設ける必要がなくなったり、またバランス用の凸部を設ける場合でも、小さい凸部で済むようになったりできるので、対物レンズ５０の小型、軽量化を図ることができる。
【００５８】
また、光路５６の光軸を通るＹＺ平面で対物レンズ５０を２つの領域に分けたとき、入射面５７はＸ＋方向の領域にあり、入射面５７のないＸ−方向の領域には反射面５９があるので、この点からも対物レンズ５０の重心６３を射出光の光軸延長線６２上に容易に一致させることが可能となる。これにより、質量バランスを取るための凸部を設ける必要がなくなったり、またバランス用の凸部を設ける場合でも、小さい凸部で済むようになったりできるので、対物レンズ５０の小型、軽量化を図ることができる。
【００５９】
したがって、この対物レンズ５０を光ピックアップ等に用いれば、装置の小型化および低価格化が図れる。
【００６０】
（第３実施の形態）
図１０は、本発明の第３実施の形態に係る対物レンズの断面図である。
【００６１】
この対物レンズ７０も、第１実施の形態と同様に、いわゆる自由曲面レンズである。対物レンズ７０には、光路７１から入射面７５に光が入射する。ここで、入射面７５は、平面となっており、パワーを有していない。また、入射光７１は、入射面７５に垂直に入射して、屈折することなく、そのまま同一の光路７１を進む。
【００６２】
対物レンズ７０内で、光路７１を進む光は、次に、反射面７６で反射して、光路７２を進み、さらに、反射面７７で反射して、光路７３を進み、最後に、射出面７８で屈折して、光路７４を進んで、記録媒体２０にスポットを形成する。なお、光路７１〜７４は、それぞれ中心の光軸を示している。
【００６３】
ここで、対物レンズ７０の入射面７５を除く、反射面７６、７７および射出面７８は、回転対称でない曲面で、自由曲面となっている。また、光路７１〜７４の中心である光軸は、同一のＺＸ平面内にあり、反射面７６、７７および射出面７８は、回転対称でない曲面であるが、光軸を通るＺＸ平面に関しては、面対称な形状となっている。さらに、対物レンズ７０の重心８０は、射出光の光軸延長線７９上にある。
【００６４】
この対物レンズ７０は、例えば第１実施の形態と同様にホルダに保持されて、レンズアクチュエータに搭載される。この場合、ホルダには、第１実施の形態と同様に、対物レンズ７０の外形に沿うような形状の支持部を形成して、この支持部において対物レンズ７０を保持するようにする。その他の構成および動作については、第１実施の形態とほぼ同じである。
【００６５】
本実施の形態においても、第２実施の形態同様に、光路７１と光路７３とを対物レンズ７０内で交差させている。また、射出光の光軸を通るＹＺ平面で対物レンズ７０を２つの領域に分けたとき、入射面７５はＸ＋方向の領域にあり、入射面７５のないＸ−方向の領域には反射面７６があるので、対物レンズ７０の重心８０を射出光の光軸延長線７９上に容易に一致させるのが可能となる。これにより、質量バランスを取るための凸部を設ける必要がなくなったり、またバランス用の凸部を設ける場合でも、小さい凸部で済むようになったりできるので、対物レンズ７０の小型、軽量化を図ることができる。
【００６６】
また、入射面７５をパワーの持たない面としているので、入射面７５の位置を矢印８１の方向に移動しても、光学特性には影響しない。したがって、反射面７５の位置を、質量バランスを取るために調整することで、対物レンズ７０の重心８０を射出光の光軸延長線７９上に容易に一致させることができる。
【００６７】
したがって、この対物レンズ７０を光ピックアップ等に用いれば、装置の小型化および低価格化が図れる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、集光光学素子である対物レンズは、上記以外にもの種々の形状も考えられ、例えば平面対称でない形状することもできる。また、反射面の数も任意に設定することができる。さらに、対物レンズの曲面の光学作用面は、すべて回転非対称な曲面に限らず、回転対称な曲面が含まれても良い。さらに、光学作用面に回折格子が形成されていても良い。
【００６９】
また、上記実施の形態では、対物レンズ内で全ての光路の光軸が同一平面内にあるとしたが、同一平面内になくても良い。この場合、第２実施の形態や第３実施の形態で示した光路の交差は、光軸が交差しておらず、光束が交差していても良い。
【００７０】
さらに、対物レンズの重心を射出光軸上またはその延長線上に一致またはほぼ一致させるために、光学作用面以外に種々の凸部を設けても良く、また、その凸部が第１実施の形態のように、ホルダへの固定部を兼ねていなくても良い。
【００７１】
また、本発明に係る集光光学素子は、光ピックアップに限らず、種々の光学機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る集光光学素子を備える光ピックアップの斜視図である。
【図２】同じく、光ピックアップの斜視図である。
【図３】同じく、光ピックアップの上面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】光ピックアップの分解斜視図である。
【図６】集光光学素子である対物レンズの斜視図である。
【図７】同じく、対物レンズの斜視図である。
【図８】ホルダの上面図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る対物レンズの断面図である。
【図１０】同じく、第３実施の形態に係る対物レンズの断面図である。
【図１１】従来の対物レンズを示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  対物レンズ
１１〜１５  光路
１６  入射面
１７、１８  反射面
１９  射出面
２０  記録媒体
２５  重心
５０  対物レンズ
５１〜５６  光路
５７  入射面
５８〜６０  反射面
６１  射出面
６２  光軸延長線
６３  重心
７０  対物レンズ
７１〜７４  光路
７５  入射面
７６、７７  反射面
７８  射出面
７９  光軸延長線
８０  重心
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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