CN101144894B - 用于物镜的倾斜调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种倾斜调节机构，其调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使所述多个物镜具有相同的倾斜状态。该倾斜调节机构包括：孔径构件，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上；以及透镜保持器，该孔径构件从可滑动状态固定到该透镜保持器上以进行倾斜调节。设置有一滑动表面，作为该孔径构件相对于该透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为该物镜的主点或主点的相邻点；并且在与该滑动表面接触的三个突起处进行该滑动运动。本发明能够减小多个物镜的相对倾斜量并进行正确的光束控制。

Description

用于物镜的倾斜调节机构
技术领域
本发明涉及用于物镜的倾斜调节机构。例如，本发明涉及在光学拾取装置(其具有多个物镜和用于驱动所述物镜的致动器)中进行物镜的相对倾斜调节的倾斜调节机构。
背景技术
在具有多个物镜的光学拾取装置中，如果由于物镜的相对倾斜，发生具有不同的发生方向和发生数量的慧形像差(coma aberration)，则光学拾取装置的光学性能将会下降。为了解决这个问题，在JP-A-2006-19001、JP-A-H11-120602、JP-A-H10-11765等中提出一种用于进行多个物镜的相对倾斜调节的技术。在JP-A-2006-19001或JP-A-H11-120602中描述的倾斜调节机构具有以下结构，在该结构中，物镜的附着面直接设置有锥形表面、弯曲表面等，以能够进行物镜的倾斜调节。此外，在JP-A-H10-11765中描述的倾斜调节机构具有以下结构：在该结构中，使固定物镜的倾斜保持器倾斜，以相对于透镜保持器进行调节。
然而，在上述三个专利文献中描述的倾斜调节机构并不考虑孔径光阑(aperture stop)相对于调节了倾斜的物镜的倾斜。构成孔径光阑的孔径构件通常设置在透镜保持器上。因此，如果倾斜调节导致物镜相对于孔径发生倾斜，则可能会失去光学系统相对于光路的对称性。这将成为最终导致光学性能恶化的因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倾斜调节机构，其能够减小多个物镜的相对倾斜量及进行正确的光束控制，并且提供一种用于驱动装备有倾斜调节机构的物镜的致动器，以及一种光学拾取装置。
在本发明的一个方案中，倾斜调节机构调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使所述多个物镜具有相同的倾斜状态。倾斜调节机构包括：孔径构件，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上；以及透镜保持器，该孔径构件从可滑动状态固定到该透镜保持器上，以进行倾斜调节。设置有滑动表面，作为孔径构件相对于透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为物镜的主点或主点的相邻点；并在与该滑动表面接触的三个突起处进行滑动运动。
在本发明的另一个方案中，提供一种用于驱动物镜的致动器，包括：倾斜调节机构，调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使多个物镜具有相同倾斜状态；以及驱动源，用于移动物镜，倾斜调节机构由孔径构件和透镜保持器构成，作为倾斜调节目标的物镜固定到孔径构件上，孔径构件从可滑动状态固定到透镜保持器上以进行倾斜调节；设置有一滑动表面，作为孔径构件相对于透镜保持器滑动运动的表面，滑动表面是球面的一部分，球面的中心为物镜的主点或主点的相邻点；并且在与滑动表面接触的三个突起处进行滑动运动。
在本发明的又一个方案中，提供一种光学拾取装置，装备有用于驱动物镜的致动器，致动器包括：倾斜调节机构，调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使多个物镜具有相同倾斜状态；及驱动源，用于移动物镜；倾斜调节机构由孔径构件和透镜保持器构成，作为倾斜调节目标的物镜固定到孔径构件上，孔径构件从可滑动状态固定到透镜保持器上以进行倾斜调节；设置有一滑动表面，作为孔径构件相对于透镜保持器滑动运动的表面，滑动表面是球面的一部分，球面的中心为物镜的主点或主点的相邻点；并且在与滑动表面接触的三个突起处进行滑动运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的倾斜调节机构能够减小多个物镜的相对倾斜量并进行正确的光束控制。
附图说明
图1示出了具有倾斜调节机构的致动器的实施例的局部剖视图；
图2为构成图1中所示的倾斜调节机构的孔径构件的内部结构的剖视图；
图3为图1中所示的致动器的外观的立体图；
图4为图1中所示的致动器的大体结构的俯视图；
图5为沿图4中所示的线V-V′剖开的剖视图；
图6为示出了光学拾取装置的光学构造的第一实例的示意图；
图7为示出了光学拾取装置的光学构造的第二实例的示意图；以及
图8A-图8H为示出了倾斜调节机构的滑动结构的实例的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明的用于物镜的倾斜调节机构、致动器和光学拾取装置的实施例等。然而，根据本发明的倾斜调节机构的应用不限于光学拾取装置。本发明可以应用于具有多个物镜及其透镜保持器和孔径构件的其它光学装置中。注意，各个结构中相同的部件或相应的部件通过相同的附图标记来表示，以使得必要时可以省略重复的说明。
图1示出了具有倾斜调节机构的致动器9的实施例的局部剖视图。此外，图2示出了孔径构件3的内部结构；以及，图3示出了致动器9的外观。而且，图4和图5以简化方式示出了致动器9的外观和内部结构。在此，图4为致动器9的平面图，并且图5为沿图4中所示的线V-V′剖开的剖视图。图6和图7中分别示出了装备有致动器9的光学拾取装置的光学构造的第一实例和第二实例。注意，在附图中省略了具有四分之一波长板等、用于往复光路的偏振分离结构。
在图6所示的光学拾取装置10A中，从半导体激光器11a发射出的蓝色激光束(例如，波长为405nm)依次通过偏振光束分光器12和13反射，并且随后通过准直透镜15成为平行的光线。另一方面，从半导体激光器11b发射出的红色激光束(例如，波长为650nm)穿过偏振光束分光器12，并通过偏振光束分光器13反射，并且随后通过准直透镜15成为平行的光线。从准直透镜15穿出的激光束通过竖立的反射镜16反射，并且通过第一物镜1或第二物镜2聚光以到达光盘17的记录表面。
第一物镜1和第二物镜2之间的切换通过使透镜保持器4围绕轴7A旋转来进行，如图3和图4所示。线圈5A连接到透镜保持器4的两个位置，并且透镜保持器4通过线圈5A和设置在透镜保持器4周围的四个磁体5B之间的相互作用而被驱动旋转。透镜保持器4的这种旋转动作能够实现将第一物镜1和第二物镜2的其中之一插入光路并使另一个物镜从光路中离开(pull out)的切换动作。
通过光盘17(参见图6)的记录表面反射的激光束在穿过第一物镜1或第二物镜2之后通过竖立的反射镜16反射。接着，该激光束穿过准直透镜15并穿过偏振光束分光器13从而到达光电探测器14。光电探测器14传递相应于所接收的激光束的光信息的电信号。注意，半导体激光器11a和11b的振荡波长不限于上述的值。此外，待使用的半导体激光器的数量和物镜的数量根据待支承的光盘的类型设定。
在图7中示出的光学拾取装置10B中，从半导体激光器11a发射出的蓝色激光束(例如，波长为405nm)依次通过偏振光束分光器12和13反射，并且随后通过准直透镜15成为平行的光线。另一方面，从半导体激光器11b发射出的红色激光束(例如，波长为650nm)穿过偏振光束分光器12，并通过偏振光束分光器13反射，并且随后通过准直透镜15成为平行的光线。从准直透镜15穿出的蓝色激光束通过分色镜(dichroic mirror)16a反射，并且随后通过第一物镜1聚光以到达光盘17的记录表面。另一方面，从准直透镜15穿出的红色激光束穿过分色镜16a，并且通过竖立的反射镜16b反射，并且随后通过第二物镜2聚光以到达光盘17的记录表面。
图7中示出的光学拾取装置10B具有如下结构，在该结构中，分色镜16a使光路产生分支，所以，光学拾取装置10B不通过透镜保持器4的旋转动作在第一物镜1和第二物镜2之间进行切换。换言之，不存在用于旋转透镜保持器4的结构(如图4中所示)，并且装备到光学拾取装置10B上的致动器9的其它结构与装备到光学拾取装置10A上的致动器9的其它结构相同。因此，将在后描述的倾斜调节机构8(参见图5)，以用于装备到光学拾取装置10A中的致动器9中的相同的方式，装备到光学拾取装置10B上的致动器9中。
从光盘17的记录表面反射的蓝色激光束(参见图7)在穿过第一物镜1之后通过分色镜16a反射。通过光盘17的记录表面反射的红色激光束穿过第二物镜2，随后通过竖立的反射镜16反射并穿过分色镜16a。从分色镜16a穿出的激光束依次穿过准直透镜15和偏振光束分光器13，并且随后到达光电探测器14。光电探测器14产生相应于所接收的激光束的光信息的电信号。注意，半导体激光器11a和11b的振荡波长不限于上述的值。此外，待使用的半导体激光器的数量和物镜的数量根据待支承的光盘的类型设定。
如果上述光学拾取装置10A和10B的第一物镜1和第二物镜2之间相对倾斜，则由于这种相对倾斜可能导致光学拾取装置10A和10B的光学性能恶化，因此可能发生具有不同的发生方向和发生数量的慧形像差。为了解决这种问题，光学拾取装置10A和10B装备有倾斜调节机构8，倾斜调节机构8在第一物镜1和第二物镜2之间进行相对倾斜调节。所述倾斜调节机构8具有调节第二物镜2的倾斜的功能，从而使第一物镜1和第二物镜2都变为具有相同的倾斜状态，并且倾斜调节机构8安装在用于驱动物镜的致动器9上，如图1和图5所示。
致动器9是移动第一物镜1和第二物镜2以聚焦或跟踪的装置，并且致动器9由孔径构件3(参见图1-图5)、透镜保持器4(参见图1和图3-图5)、基座7(参见图4和图5)等构成。如图5所示，线圈6A和磁体6B设置在基座7上，以作为用于沿聚焦方向移动第一物镜1和第二物镜2的驱动源。此外，当第一物镜1和第二物镜2为了聚焦而移动，以接近光盘17并靠紧光盘17时，为了减轻对光盘的损坏，在第一物镜1的面向光盘17的一侧设置有缓冲构件(cushioning member)1B(参见图1和图3)。优选的是，利用比光盘17的保护膜更软的树脂(例如，聚醛(polyacetal)树脂或聚氨酯(polyurethane)树脂)作为缓冲构件1B的材料。
透镜保持器4设置有光路孔4a(参见图5)和光路孔4b(参见图1和图5)，第一物镜1位于光路孔4a上，第二物镜2位于光路孔4b上。光路孔4a和光路孔4b都是具有圆形开口的圆柱形通孔。第一物镜1固定到光路孔4a的一侧(即面向光盘17的一侧)，而孔径构件1A固定到光路孔4a的另一侧。此外，其上固定第二物镜2的孔径构件3设置在光路孔4b的面向光盘17的一侧。孔径构件1A和孔径构件3在它们的输出侧(outgoing side)分别限制第一物镜1和第二物镜2的数值孔径(numerical aperture)。注意，使用粘合剂等来将第一物镜1和孔径构件1A固定到透镜保持器4上，并且将第二物镜2固定到孔径构件3上。
如图1和图5所示，倾斜调节机构8由孔径构件3和透镜保持器4构成，第二物镜2作为倾斜调节的目标固定到孔径构件3上，孔径构件3从可滑动状态固定到透镜保持器4上以用于倾斜调节。此外，孔径构件3具有滑动表面3S，作为孔径构件3相对于透镜保持器4滑动运动的表面，滑动表面3S是球面的一部分(如图2中所示，具有半径R的球面)，该球面的中心为第二物镜2的主点2H(或主点的相邻点)。用于倾斜调节的滑动动作在透镜保持器4中具有圆形开口的光路孔4b的边缘4E处进行。换言之，在滑动表面3S接触透镜保持器4的光路孔4b的边缘4E的状态下，孔径构件3为了倾斜调节第二物镜2而旋转。
在进行第二物镜2的倾斜调节之后，孔径构件3通过使用粘合剂(例如，紫外线固化粘合剂)在几个点上固定到透镜保持器4。这样，在第一物镜1和第二物镜2之间不存在相对倾斜的状态下，第一物镜1和第二物镜2与透镜保持器4形成一体。由于第一物镜1和第二物镜2通过倾斜调节具有彼此平行的光轴，所以在第一物镜1和第二物镜2之间不存在具有不同发生方向和发生数量的慧形像差。然而，第一物镜1和第二物镜2相对于光盘17的记录表面的倾斜可以相同。对这种相对于光盘17的记录表面倾斜的倾斜调节可以通过调节如图5中所示的整个致动器9的倾斜而进行。即使在第一物镜1和第二物镜2中均发生慧形像差，由于两个慧形像差之间的发生方向和发生数量相等，因此通过整个致动器9的倾斜调节能够使得两个慧形像差都得到校正。
上述的倾斜调节机构8具有滑动表面3S，滑动表面3S是球面的一部分，该球面的中心是第二物镜2的主点2H(或主点的相邻点)，所述滑动表面3S作为孔径构件3相对于透镜保持器4的滑动运动的表面。因此，即使调节作为调节目标的第二物镜2的倾斜，第二物镜2也不会相对于孔径构件3的孔径3A倾斜(参见图1和图5)。因此，不会失去光学系统相对于第二物镜2的光路的对称性，从而可以避免由于倾斜调节导致的光学性能的恶化。因此，能够减小第一物镜1和第二物镜2之间的相对倾斜量，从而进行正确的光路控制。而且，由于倾斜调节机构8用在用于驱动光学拾取装置10A和10B的物镜的致动器9中，因此对第一物镜1和第二物镜2中的每一个物镜而言，都能够获得较高的光学性能。
由于上述的倾斜调节机构8具有如下结构，在该结构中，孔径构件3具有滑动表面3S，因此只要待调节的第二物镜2的孔径构件3能够以高精度最后加工就足够了。因此，透镜保持器4上的精度要求可以降低。因此，可以容易地将光学拾取装置10A和10B改进为具有较高的性能。换言之，由于透镜保持器4设置有圆柱形光路孔4b，圆柱形光路孔4b具有圆形开口，并且滑动运动在光路孔4b的边缘4E处进行，因此高性能的光学拾取装置10A和10B可以通过简单的结构实现。
由于在上述的倾斜调节机构8中光路孔4b是圆柱形，因此具有圆形开口的光路孔4b的边缘4E的截面形状具有直角，如图8A所示。因此，用于倾斜调节的滑动运动通过边缘4E和滑动表面3S之间的环形线接触而进行。通过线接触的滑动运动可能会导致在孔径构件3的滑动表面3S上产生裂纹，从而导致倾斜调节难以平稳地进行。为了解决这个问题，优选的是将光路孔4b的边缘4E形成为凸面4R，如图8B中所示。边缘4E的凸面4R能够平稳地进行倾斜调节。
如图8C中所示，可以将光路孔4b的边缘4E形成为与滑动表面3S具有相同形状的凹面4C，或者可以将光路孔4b的边缘4E形成为与滑动表面3S相比具有较浅凹入形状的凹面4C′(以虚线示出)。为了通过更稳定的滑动运动来进行倾斜调节，优选的是将光路孔4b的边缘4E形成为凹面4C或4C′，凹面4C或4C′与滑动表面3S的凹面的形状相近。以类似的观点，可以将光路孔4b的边缘4E形成为如图8D中所示的锥形表面4T。
与图8A和8B中示出的结构相反，可以采用如图8E和8F中示出的其它结构，其中，光路孔4b的边缘4E设置有滑动表面4S。更具体地，作为孔径构件3相对于透镜保持器4滑动运动的表面，透镜保持器4可以具有滑动表面4S，滑动表面4S是球面的一部分(如图2中所示，具有半径R的球面)，该球面的中心为第二物镜2的主点2H(或主点的相邻点)。如果光路孔4b的边缘4E具有滑动表面4S，则可以精确地进行相对于与第一物镜1一侧的孔径构件1A的相对定位。此外，如果采用如图8F中示出的其它结构(其中，滑动运动通过孔径构件3的凸出表面3R进行)，则可以与图8B的情况相同的方式平稳地进行倾斜调节。
可以采用如图8G中所示的其它结构，其中，设置有与滑动表面3S接触的三个突起4P，以使得所述三个突起4P进行滑动运动。还可以采用如图8H中所示的其它结构，其中设置有与滑动表面4S接触的三个突起3P，以使得所述三个突起3P进行滑动运动。在这种结构中，滑动表面3S或4S通过突起4P或3P被支承在三个点上，因此能够进行稳定的滑动运动。
正如通过以上的说明所理解的，上述实施例包括以下结构。所述实施例包括倾斜调节机构的结构，倾斜调节机构调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，从而使得所述多个物镜具有相同的倾斜状态。倾斜调节机构包括：孔径构件，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上，以及透镜保持器。为了进行倾斜调节，孔径构件从可滑动的状态固定到该透镜保持器上。设置有一滑动表面，作为孔径构件相对于透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为物镜的主点或主点的相邻点。
根据这种结构，由于所设置的作为孔径构件相对于透镜保持器滑动运动的表面的滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为物镜的主点或主点的相邻点，因此即使调节作为调节目标的物镜的倾斜，物镜也不会相对于孔径相应地倾斜。因此，不会失去光学系统相对于物镜的光路的对称性，因此可以避免由于倾斜调节导致的光学性能的恶化。因此，能够减小多个物镜之间的相对倾斜量，从而进行正确的光路控制。而且，如果根据本发明的倾斜调节机构用于致动器中，以驱动光学拾取装置的物镜，则对所述多个物镜中的每一个物镜而言，都能够获得较高的光学性能。
根据孔径构件具有滑动表面的上述结构，只要作为调节目标的物镜的孔径构件能够以高精度最后加工就足够了。因此，可以容易地将光学拾取装置改进为具有较高的性能。例如，透镜保持器设置有光路孔，例如，圆柱形通孔，该光路孔具有圆形开口，并且滑动运动在光路孔的边缘进行。由此，可以通过简单的结构将光学拾取装置改进为具有较高的性能。采用光路孔的边缘设置有滑动表面的其它结构，可以高精度地进行其它物镜的其它孔径构件的相对定位。此外，采用与滑动表面接触的三个突起来进行滑动运动的其它结构可以实现稳定的滑动运动。

Claims (17)

1.一种倾斜调节机构，其调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使所述多个物镜具有相同的倾斜状态，该倾斜调节机构包括：
孔径构件，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上；以及
透镜保持器，该孔径构件从可滑动状态固定到该透镜保持器上，以进行倾斜调节，其中，
设置有一滑动表面，作为该孔径构件相对于该透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为该物镜的主点或主点的相邻点；并且
在与该滑动表面接触的三个突起处进行该滑动运动。
2.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中，该孔径构件具有该滑动表面。
3.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中，该透镜保持器设置有具有圆形开口的光路孔，并且在该光路孔的边缘进行该滑动运动。
4.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中，该透镜保持器设置行具有圆形开口的光路孔，并且该光路孔的边缘具有该滑动表面。
5.根据权利要求1所述的倾斜调节机构，其中，该孔径构件形成用于所述物镜的孔径光阑，以限制输出侧的物镜的数值孔径。
6.一种用于驱动物镜的致动器，包括：
倾斜调节机构，其调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使所述多个物镜具有相同的倾斜状态；以及
驱动源，用于移动所述物镜，其中，
该倾斜调节机构由孔径构件和透镜保持器构成，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上，该孔径构件从可滑动状态固定到该透镜保持器上，以进行倾斜调节；
设置有一滑动表面，作为该孔径构件相对于该透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为该物镜的主点或主点的相邻点；并且
在与该滑动表面接触的三个突起处进行该滑动运动。
7.根据权利要求6所述的致动器，其中，该孔径构件具有该滑动表面。
8.根据权利要求6所述的致动器，其中，该透镜保持器设置有具有圆形开口的光路孔，并且在该光路孔的边缘进行该滑动运动。
9.根据权利要求6所述的致动器，其中，该透镜保持器设置有具有圆形开口的光路孔，并且该光路孔的边缘具有该滑动表面。
10.根据权利要求6所述的致动器，其中，该孔径构件形成用于所述物镜的孔径光阑，以限制输出侧的物镜的数值孔径。
11.一种光学拾取装置，装备有用于驱动物镜的致动器，其中：
该致动器包括：倾斜调节机构，其调节多个物镜中的至少一个物镜的倾斜，以使所述多个物镜具有相同的倾斜状态；以及驱动源，用于移动所述物镜；
该倾斜调节机构由孔径构件和透镜保持器构成，作为倾斜调节目标的物镜固定到该孔径构件上，该孔径构件从可滑动状态固定到该透镜保持器上，以进行倾斜调节；
设置有一滑动表面，作为该孔径构件相对于该透镜保持器滑动运动的表面，该滑动表面是球面的一部分，该球面的中心为该物镜的主点或主点的相邻点；并且
在与该滑动表面接触的三个突起处进行该滑动运动。
12.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中，该孔径构件具有该滑动表面。
13.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中，该透镜保持器设置有具有圆形开口的光路孔，并且在该光路孔的边缘进行该滑动运动。
14.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中，该透镜保持器设置有具有圆形开口的光路孔，并且该光路孔的边缘具有该滑动表面。
15.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中，该孔径构件形成用于所述物镜的孔径光阑，以限制输出侧的物镜的数值孔径。
16.根据权利要求11所述的光学拾取装置，其中，所述多个物镜由第一物镜和第二物镜构成，并且该倾斜调节机构调节该第二物镜的倾斜，从而使得该第一物镜和该第二物镜具有相同的倾斜状态。
17.根据权利要求16所述的光学拾取装置，其中，该透镜保持器具有圆柱形光路孔，并且在该光路孔的边缘进行该滑动运动。
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