JP2004039068A

JP2004039068A - 光ヘッド

Info

Publication number: JP2004039068A
Application number: JP2002193049A
Authority: JP
Inventors: Osamu Mizuno; 水野　修; Hideki Aiko; 愛甲　秀樹; Toru Nakamura; 中村　徹
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】光記録媒体の大容量化に際し、光ヘッドにはカバー層の厚さムラに対する球面収差の補正手段が必要になっている。
【解決手段】レーザ光源３と対物レンズ５の間に収差補正レンズ４を配置し、レンズホルダ１０を摩擦保持体８を介して駆動軸７に摩擦結合し、駆動軸７をＡとＢの方向で加速度を異ならせて振動させ収差補正レンズ４を任意の方向に摺動移動させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体のカバー層、すなわち記録媒体の光入射面側において、表面層から記録層までの材料の厚さの変化による記録層における光スポットの球面収差を補正する系を有する光ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の光ディスクの高密度化に伴い、記録再生に使用される光ヘッドはレーザ光の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化が図られて来た。しかしＮＡが大きい系は、記録媒体である光ディスクのカバー層の厚さ誤差の球面収差への影響が非常に敏感になるという課題がある。
【０００３】
上記の課題に対し、球面収差を補正する手段を光ヘッドに搭載したものが考案されている。こうした球面収差補正系を有する光ヘッドの従来例の一つが例えば日本国特開平１１−１１０７６８号公報に示されている。この例は対物レンズを２群化し、両者の相対位置を圧電素子で変化させて記録媒体のカバー層の厚さ誤差の影響を吸収し、球面収差の低減を図るものである。
【０００４】
図２に上記従来例の要部を示す。１は記録媒体で、２は基板、２ａはカバー層である。カバー層２ａは基板２の厚さに比べ比較的薄い構成で、ＮＡの大きな高密度記録に好適に形成されている。３１はカバー層２ａに近い側の対物レンズで先玉レンズと称する。３２は遠い側の対物レンズであって後玉レンズと称する。先玉レンズ３１と後玉レンズ３２は圧電素子３９を介して相互に結合されている。圧電素子３９に付与する電圧を制御することで圧電素子３９の長さを変化させ、先玉レンズ３１と後玉レンズ３２の相対距離を変え、カバー層２ａの厚さ誤差による球面収差の補正を行う。
【０００５】
記録媒体１の面振れや偏芯に対しては、通常は電磁的な手段によりこれら圧電素子３９と先玉レンズ３１、後玉レンズ３２を含む系全体を２次元的に移動させていわゆるフォーカシングやトラッキング動作を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光ヘッドでは以下のような課題を有していた。
【０００７】
即ち、先玉レンズ３１と後玉レンズ３２の相対距離は圧電素子３９により制御されるのであるが、変位が微少のため実質的な相対変位を行わせるには大きな電圧を要し、これが大きな電力消費のもととなっていた。
【０００８】
更に、いわゆる記録面が２層以上存在する記録媒体は既にＤＶＤ等で一般的であるが、それらの層間距離はクロストーク等の低減のため数十μｍ程度離れている。そういった距離の基板厚さの相異に対する補正には先玉レンズ３１と後玉レンズ３２の相対変位を大きくとる必要があり、圧電素子の可動範囲としてはかなり困難な対象であり、記録媒体の多層化による大容量化が困難であった。また、２個のレンズに圧電素子を加えて成る対物レンズアクチュエータの可動部質量はかなり大きなものとなる。このため、機器の高速化等に際し、高周波で大きな加速度が必要なフォーカシング、トラッキング動作の帯域を上げるのが困難となっていた。また光ヘッドの大型化、電力の増大の原因となり、ひいては機器の大型化、電力の増大に繋がっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッドは、レーザ光源と、収差補正レンズと、対物レンズとがこの順に配置された光ヘッドにおいて、その軸方向が前記収差補正レンズに入射する前記レーザ光源からのレーザ光の光軸方向に略平行となるように設けた移動する駆動軸と、前記収差補正レンズを固定する固定手段と、前記駆動軸が前記光源からのレーザ光の光軸方向と略平行方向に移動するように前記駆動軸を駆動する駆動手段と、前記駆動軸に沿って摺動するように前記固定手段および前記駆動軸を結合する結合手段とを備え、前記駆動手段は、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えず、かつ収差が小さくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作と、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えるような慣性力が前記結合手段に与えるような前記収差が大きくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作とを交互に繰り返すことにより前記収差補正レンズを前記光軸方向に略平行に移動させることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の光ヘッドは、駆動手段は圧電素子により駆動されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光ヘッドの要部を示すものである。
【００１３】
図１で、従来例と同じく１は記録媒体、２は基板で、２ａはカバー層である。カバー層２ａと基板２の間にある記録層は図示していないが、相変化材料でも光磁気材料でもその他の記録材料であっても本発明は適用しうる。
【００１４】
３はレーザ光源で、レーザ光３ａを出射する。４は収差補正レンズ、５は対物レンズである。６は駆動手段に対応する圧電素子で、電圧をかけることで図示のＡ方向へ微少に伸長する。７は収差補正レンズ４に入射するレーザ光３ａの光軸に（略）平行に配置され、圧電素子の一端に固定された円筒状の駆動軸である。
【００１５】
本実施の形態では駆動軸７に加速度を与え、移動させる手段として圧電素子６を使用している。
【００１６】
圧電素子６の駆動軸７の反対側である他端は光ヘッドの一部に固定されている。９は補助ガイド軸であって、光軸に（略）平行に配置され、両端が光学ヘッドに固定されている。１０は収差補正レンズ４を固定する固定手段であるレンズホルダである。レンズホルダ１０の駆動軸７の側には結合手段である摩擦保持体８が固定され、摩擦保持体８は駆動軸７と摩擦結合している。
【００１７】
レンズホルダ１０にはガイド穴１０ａが設けられ、補助ガイド軸９はガイド穴１０ａを貫通するように配置している。本実施の形態では、駆動軸７と対向するような位置に補助ガイド軸９が位置するような構成を示しているが、駆動軸７と対向しないような位置にガイド軸が位置するような構成としてもかまわない。
【００１８】
ガイド穴１０ａとガイド軸９の間の摩擦力は摩擦保持体８と駆動軸７の間の摩擦力に比べ十分小さい。
【００１９】
収差補正レンズ４とレンズホルダ１０、摩擦保持体８は摩擦力で駆動軸７に固定されている以外は光軸方向に摺動可能であり、可動部１００を構成する。便宜上光軸方向のうち記録媒体１に接近する側をＡの向き、離れる側をＢの向きと呼ぶ。
【００２０】
可動部１００は駆動軸７、補助ガイド軸９の２本の相互に平行な軸で支持されているため、回転することなく光軸方向に（略）平行に移動することができる。
【００２１】
以上のように構成された実施の形態１について、以下その動作を説明する。
【００２２】
レーザ光源３から出射されたレーザ光３ａは収差補正レンズ４を経て対物レンズ５、カバー層２ａを通過して記録層で結像する。記録媒体１に面振れや偏芯が生じた場合、対物レンズ５が２次元に移動して追従する。
【００２３】
圧電素子６に電圧を徐々にかけるとＡの向きに伸長する。すると駆動軸７はＡの向きに徐々に移動し、駆動軸７と摩擦結合した摩擦保持体８も駆動軸７とともにＡの向きに移動する。ここで、補助ガイド軸９とガイド穴１０ａの間の摩擦力は十分小さいので、摩擦保持体８を含む可動部１００は徐々にＡの向きに移動し、結果として収差補正レンズ４はＡの向きに移動する。
【００２４】
この状態から圧電素子６にかけた電圧を急に除くと圧電素子６はＢの向きに急激に短縮し、駆動軸７も同じく急激にＢの向きに移動する。ところが、可動部１００はＢ方向に加速しようとすると可動部１００の質量に応じた慣性力が作用する。摩擦保持体８は駆動軸７と摩擦結合しているので、その静止摩擦力を慣性力が上回ると、摩擦保持体８は駆動軸７を滑って比較的力の小さい動摩擦領域に移行し、結果として収差補正レンズ４を含む可動部１００は駆動軸７のＢの向きへの変位に関わらずほぼその場に留まる。
【００２５】
この１サイクルの結果、収差補正レンズ４は圧電素子６の伸長分だけＡの向きに移動したことになる。圧電素子６の伸長量は微少であるため１サイクルあたりの収差補正レンズ４の移動量は微少であるが、このサイクルを繰り返すことで収差補正レンズ４を任意の量（収差を補正すべき量）だけＡの向きに移動させることができる。
【００２６】
また、収差補正レンズ４を任意の量だけ移動した後には、摩擦保持体８より駆動軸７に固定されるため、従来のように圧電素子に電圧を与え続けるといったことがなく、省電力化に寄与する。
【００２７】
収差補正レンズ４をＢの向きに動かす場合は、圧電素子６への駆動電圧を急激に上げ、徐々に下げる。すると駆動軸７がＡの向きに急速に移動するが可動部１００は動かず、駆動軸７がＢの向きに徐々に移動することで可動部１００もＢの向きに移動する。結果として収差補正レンズ４はＢの向きに移動する。
【００２８】
カバー層２ａに厚さムラ等があって球面収差が生じる場合は上記の方法で球面収差が小さくなる方向へ収差補正レンズ４を移動させることで収差補正が実現する。
【００２９】
記録媒体１が多層の記録層を有し、収差補正レンズ４を大きく動かす必要がある場合でも、本実施の形態によれば駆動軸７の長さだけ収差補正レンズ４を移動させることができるため容易に実現できる。従来例のように圧電素子自体の変位量に制限されることはない。
【００３０】
また、従来例のように対物レンズ５の重量が増えないので、消費電力の低減を図ることができる。
【００３１】
本実施の形態のように、収差補正レンズの移動に摩擦による移動系を用いることで、一般的なステッピングモータと機構系で同様の機能を実現する場合に比べ、はるかに小型軽量の光ヘッドが実現する。このためには駆動軸７の移動手段として本実施の形態で用いた圧電素子６は適当である。もっとも、他の適切な手段、例えば電磁的なプランジャ等で同様の駆動を行っても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、レーザ光源と、収差補正レンズと、対物レンズとがこの順に配置された光ヘッドにおいて、その軸方向が前記収差補正レンズに入射する前記レーザ光源からのレーザ光の光軸方向に略平行となるように設けた移動する駆動軸と、前記収差補正レンズを固定する固定手段と、前記駆動軸が前記光源からのレーザ光の光軸方向と略平行方向に移動するように前記駆動軸を駆動する駆動手段と、前記駆動軸に沿って摺動するように前記固定手段および前記駆動軸を結合する結合手段とを備え、前記駆動手段は、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えず、かつ収差が小さくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作と、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えるような慣性力が前記結合手段に与えるような前記収差が大きくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作とを交互に繰り返すことにより前記収差補正レンズを前記光軸方向に略平行に移動させるので、駆動軸の任意の位置で収差補正レンズを駆動手段より常時駆動力を供給することなく固定ができるため、光ヘッドの省電力化が実現する。
【００３３】
また駆動軸上を摺動させながら結合手段を徐々に移動させることにより収差補正レンズを徐々に移動させるため、駆動手段により１度に移動させられる範囲（変位量）に関係なく、多層記録媒体等で収差補正レンズを大きく動かす必要が有る場合でも容易に実現する。更に、駆動手段として圧電素子を用いると、連続振動させることで収差補正レンズの移動が非常に小型の機構で実現するなど、数々の優れた特徴を有する光ヘッドを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光ヘッドの要部を示す図
【図２】従来の技術における光ヘッドを示す図
【符号の説明】
１　記録媒体
２ａ　カバー層
３　レーザ光源
３ａ　レーザ光
４　収差補正レンズ
５　対物レンズ
６　圧電素子
７　駆動軸
８　摩擦保持体
９　補助ガイド軸
１０　レンズホルダ
１０ａ　ガイド穴

Claims

レーザ光源と、
収差補正レンズと、
対物レンズとがこの順に配置された光ヘッドにおいて、
その軸方向が前記収差補正レンズに入射する前記レーザ光源からのレーザ光の光軸方向に略平行となるように設けた移動する駆動軸と、
前記収差補正レンズを固定する固定手段と、
前記駆動軸が前記光源からのレーザ光の光軸方向と略平行方向に移動するように前記駆動軸を駆動する駆動手段と、
前記駆動軸に沿って摺動するように前記固定手段および前記駆動軸を結合する結合手段とを備え、
前記駆動手段は、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えず、かつ収差が小さくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作と、前記結合手段と前記駆動軸との静摩擦力を超えるような慣性力が前記結合手段に与えるような前記収差が大きくなる向きの駆動力を前記駆動軸に与える動作とを交互に繰り返すことにより前記収差補正レンズを前記光軸方向に略平行に移動させることを特徴とする光ヘッド。
駆動手段は圧電素子により駆動される請求項１記載の光ヘッド。