JP2004110895A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】小型・軽量で、しかも高速回転する光ディスクに対するトラッキング精度を向上させることができる光ピックアップを提供する。
【解決手段】レーザ素子２４と、レーザ光を反射させるトラッキング用反射ミラー部３０と、トラッキング用反射ミラー部で反射されたレーザ光を光ディスクの記録面に集光させる対物レンズ３２とを有する光ピックアップにおいて、トラッキング用反射ミラー部は、ミラー本体４０と、ミラー本体の外周に沿って設けられると共にその両端でミラー本体を支持するための板状の細長い支持体４２と、支持体の外周に沿って設けられると共に支持体を保持する固定枠部４４と、支持体の所定の分割領域に設けられて電圧制御により伸縮変形することにより支持体を凹凸に反り変形させてミラー本体を任意の方向に傾斜させる駆動手段４６ａ〜４６ｄと、を備える。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型・軽量で、しかも高速回転する光ディスクに対するトラッキング精度を向上させた光ピックアップに関する。尚、本願で、記録再生という場合は、記録する場合、再生する場合、記録しながら再生する場合を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスクの記録再生装置に用いられる光ピックアップにおいて、光スポットの位置を光ディスク上でラジアル方向（半径方向）に移動させる方式、すなわちトラッキング方式としては、光ディスク上に光を集光する対物レンズをラジアル方向に移動させる方式と、可動ミラーにより光の反射角度を変える方式とがある。現在、多く用いられている方式は、対物レンズを移動させる方式である。対物レンズの移動は、フィード送りや、板バネ、ワイヤ等で支持された対物レンズを磁気的に駆動してシフトすることにより行う。これに対して、ミラーにより光の反射角度を変える方式では、可動ミラーとしてガルバノミラーやミラー偏向器が用いられており、このミラーの角度を変えるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３２０４４１号公報（第２−３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ピックアップに要求されることは、小型、軽量で調整がし易い等の特性である。対物レンズを移動させる方式は、トラッキングをとるためのムービングコイル等を設けてあることから、重量がある程度大きく、光学系を搭載する光ピックアップの高速移動や高速トラッキング応答に限界がある。
光ピックアップの高速移動の要求に対して高ピックアップの質量をできるだけ小さくする方式として、光ピックアップを移動光学系と固定光学系とに分離し、光源や光検出器は移動する光学ヘッド（移動光学系）に搭載せず、光ディスクに光を集光する対物レンズと対物レンズに光を反射するミラーのみを光学ヘッドに搭載して移動させる、分離光学式が採用されている。そして、トラッキングは移動しない固定光学系に設けられたガルバノミラーで光の反射角度を変えて行う。図６に従来の分離光学型の光ピックアップの一例を示す。
【０００５】
図６において、光ピックアップは、光ディスクＤの半径方向へ移動できる光学ヘッドとしての移動光学系２と、固定状態となる固定光学系４とに分離されている。固定光学系４は、レーザ光Ｌを出射するレーザ素子６、平行光を形成するコリメータレンズ８、ハーフミラー１０、傾斜角度が可変になされたガルバノミラー１２、光ディスクＤ側からの反射光を集光するシリンドリカルレンズ１４及び例えば４分割フォトディテクターよりなる光検出器１６により構成される。
また、移動光学系２は、上記ガルバノミラー１２に対向して配置される反射ミラー１８及びこの反射ミラー１８からのレーザ光を光ディスクＤの記録面に集光させる対物レンズ２０とにより構成される。
【０００６】
ここで従来のガルバノミラー１２は、図示されないがレーザ光を反射する反射ミラー部と、この反射ミラー部を固定する揺動体と、この揺動体を固定部に対して支持する支持体からなっている。固定部はヨークと磁石から構成され、揺動体の側面に固定されたコイルに対して磁界を発生させることにより、反射ミラー部を支持体の回りに揺動させるようになっており、これにより上記したようにレーザ光の反射方向を変え得るようになっている。
このような分離光学型の光ピックアップでは、移動光学ヘッド２とガルバノミラー１２との間の距離が長くなり、トラッキングのためにガルバノミラー１２の角度を変えると光軸も変わり、トラッキングオフセット等の問題が生じてしまう。また、従来のガルバノミラー１２は、経年変化や温度変化により徐々に傾いてしまう場合もあり、この影響は、ガルバノミラー１２と対物レンズ２０との間の光学距離が長いほど大きくなってしまう。
【０００７】
よって、ガルバノミラー１２と対物レンズ２０とを移動光学系２に搭載し、ガルバノミラー１２と対物レンズ２０との間の光学距離を小さくし、且つ固定することが望ましい。しかし、従来のガルバノミラー１２は、上述のようにヨークや磁石、コイルを備えているため質量が大きく、移動光学系２である光学ヘッドに搭載すると高速移動が阻害されてしまう。
また、携帯用の光ディスク装置等が普及してきており、光ピックアップの薄型・小型化の要求が大きくなり、光束径が２ｍｍを切るような光ピックアップも要求されるようになってきた。このように薄型・小型化が進むと、光ピックアップの組み立て精度も厳しくなり、組み立て後にビーム位置や角度の調整が容易に行える部品に対する要求も大きくなってきた。
【０００８】
また、回転数を所定の転送レートの回転数の複数倍にした高速回転で記録再生する要求が高まり、高速応答トラッキングを可能とすることも望まれるようになってきた。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、小型・軽量で、しかも高速回転する光ディスクに対するトラッキング精度を向上させることができる光ピックアップを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、レーザ光を出射するレーザ素子と、前記レーザ光を反射させるトラッキング用反射ミラー部と、前記トラッキング用反射ミラー部で反射されたレーザ光を光ディスクの記録面に集光させる対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器とを有する光ピックアップにおいて、前記トラッキング用反射ミラー部は、ミラー本体と、前記ミラー本体の外周に沿って設けられると共にその両端で前記ミラー本体を支持するための板状の細長い支持体と、前記支持体の外周に沿って設けられると共に前記支持体を保持する固定枠部と、前記支持体の所定の分割領域に設けられて電圧制御により伸縮変形することにより前記支持体を凹凸に反り変形させて前記ミラー本体を任意の方向に傾斜させる駆動手段と、を備えたことを特徴とする光ピックアップである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る光ピックアップの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る光ピックアップを示す構成図、図２は図１に示す光ピックアップに用いるトラッキング用反射ミラー部を示す斜視図である。
この光ピックアップ２２は、一体光学型の光ピックアップを示しており、この全体が光学ヘッドに搭載されて移動できるようになっている。この光ピックアップ２２は、レーザ光Ｌを出射するレーザ素子２４、このレーザ光Ｌを平行光にするコリメータレンズ２６、レーザ光Ｌを半分透過して半分反射するハーフミラー２８、ハーフミラー２８を透過したレーザ光Ｌを９０度反射させるトラッキング用反射ミラー部３０、このトラッキング用反射ミラー部３０にて反射したレーザ光Ｌを光ディスクＤの記録面上に集光させる対物レンズ３２、上記光ディスクＤからの反射光が、上記対物レンズ３２を通過し、トラッキング用反射ミラー部３０及びハーフミラー２８にてそれぞれ反射されることによって通過してきた光を通して集光させるシリンドリカルレンズ３４、このシリンドリカルレンズ３４を通過した光を受ける例えば４分割フォトディテクターよりなる光検出器３６とにより構成されている。
【００１１】
次に、上記トラッキング用反射ミラー部３０の構成について図２を参照して説明する。
このトラッキング用反射ミラー部３０は、本出願人が、特願２００１−３６６３８号において開示した光偏光器と同様に構成されており、ある程度の範囲内において任意の方向に自由に光の反射方向を変えることが可能になされている。すなわち、このトラッキング用反射ミラー部３０は、ミラー本体４０と、上記ミラー本体４０の外周に沿って設けられると共にその両端で上記ミラー本体４０を支持するための板状のリング状の支持体４２と、上記支持体４２の外周に沿って設けられると共に上記支持体４２を保持する固定枠部４４と、上記支持体４２の所定の分割領域に設けられて電圧制御により伸縮変形することにより上記支持体４２を凹凸に反り変形させて上記ミラー本体４０を任意の方向に傾斜させる駆動手段４６ａ〜４６ｄとにより構成されている。
【００１２】
具体的には、上記ミラー本体４０は円板状に形成され、この外周に沿って板状の細長い支持体４２が配置されている。この支持体４２は、円形リングの一部を切り欠いたような形状となっている。
この支持体４２はミラー本体４０と同一平面内であって、その外縁に沿って周囲（図２では１周）して備えられ、その一端をミラー本体４０の端部４０ａにおいて接続してこれを支持するとともに、他端を固定枠部４４の接続部４４ａにおいて接続して保持されている。
【００１３】
また、ミラー本体４０の中心Ｏとミラー本体４０の端部４０ａと結ぶ方向をＸ軸、中心Ｏを通りミラー本体４０ａの面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸としたとき、Ｘ軸及びＹ軸がミラー本体４０の面を４分割して得られる第１象限に対応した支持体４２の表面領域４５ａには駆動手段４６ａが、第２象限に対応した支持体４２の表面領域４５ｂには駆動手段４６ｂが、第３象限に対応した支持体４２の表面領域４５ｃには駆動手段４６ｃが、また、第４象限に対応した支持体４２の表面領域４５ｄには駆動手段４６ｄがそれぞれ備えられている。なお、ミラー本体４０の法線方向がＺ軸となる。
【００１４】
ここで、各駆動手段４６ａ〜４６ｄは、正負の電界の印加によって伸縮する圧電薄膜を表裏面から２つの電極で挟持した構成を有しており、略同一の変形特性を呈するものである。また、駆動手段４６ａ〜４６ｄに制御電圧を供給する図示しない配線は、支持体４２の表面に沿って備えられている。
上記構成によりこのトラッキング用反射ミラー部３０は、駆動手段４６ａ〜４６ｄを適当に制御することにより、支持体４２の所定領域にミラー本体４０の法線方向への反り変形を生成させて、ミラー本体４０に傾斜を生じさせるようにしたものである。
すなわち、各駆動手段４６ａ〜４６ｄの反り変形量を制御してミラー本体４０を任意の方向に傾斜させることにより２次元走査のミラー装置となる。また、各駆動手段４６ａ〜４６ｄの反り変形量を同じ方向に同一量となるように制御すると、ミラー本体４０はミラー本体４０の法線方向に垂直移動（前後移動）させることができる。
【００１５】
ミラー本体４０の回動や垂直移動は、ミラー本体４０を保持する１本の支持体４２の反り変形によって生じる当該支持体４２の傾きと一体的に発生するものであるために、ミラー本体４０に体しては何ら応力が加わることがない。それ故、ミラー本体４０が回動や垂直移動してもミラー本体４０の平面性を損なうことがない。よって、良好で、且つ安定した光路変更及び光軸変更が可能となり、高性能なトラッキング用反射ミラー部となっている。
【００１６】
具体的には、支持体４２及びミラー本体４０の材質は例えば１０μｍ厚の単結晶シリコンよりなり、ミラー本体４０の径は２５００μｍで、上面には反射膜としてＣｏＺｒＮｂスパッタ膜を形成しており、支持体４２の幅は３５０μｍである。また、各駆動手段４６ａ〜４６ｄとして２μｍ厚のＺｎＯ圧電膜をスパッタにより形成している。この圧電膜の表裏面には前述のように電極膜を形成している。この圧電膜への印加電圧が±６０Ｖのとき、ミラー傾斜角として±２°（光偏向角±４°）が得られている。このときの一次共振点は約５００Ｈｚである。上記のようなトラッキング用反射ミラー部３０は、シリコン基板上に各薄膜を形成し、ミラー本体４０のパターンを露光、エッチングして形成している。よって、機械的に組み立てた従来のガルバノミラー等に比べて小型、軽量化が可能となる。
【００１７】
また、ここで用いているトラッキング用反射ミラー部３０では、反射方向を１方向のみでなく任意の方向で反射角度を変えることができる。さらに、ミラー本体４０を反射角度を変えずに前後に移動することもできる。よって、組み立て精度のずれから通常のガルバノミラーを用いた場合には、対物レンズに入射するレーザ光の光束中心が光軸とずれたり入射角度がずれた場合でも、このミラー本体４０を前後に移動したり、トラッキングのために反射角度を変える方向と直角の方向で反射角度を変えることで、対物レンズの中心にレーザ光が入射するように、或いは入射角度のずれが小さくなるように、使用時に調整することが可能となる。
【００１８】
このトラッキング用反射ミラー部３０は、光束の方向を約９０度変えるように反射して用いる。そして、光束は一般的に略円形である。ところで、９０度向きを変えるように反射する場合、反射ミラーの入射角と反射ミラーからの反射角は、４５度であるが、円形な光束が９０度曲げられたときの反射ミラー面上での光束形状は楕円になる。この場合、反射ミラーで反射する前後の光束の光軸を含む面と反射ミラー面が交わった交線方向の長さは、光束径の［１／ｃｏｓ４５°］倍になる。すなわち、反射ミラーで反射する前後の光束の光軸を含む面に垂直な方向の長さと、反射面が反射ミラーで反射する前後の光束の光軸を含む面と交わった交線の長さとの比は、約１：１．４１４になる。従って、反射ミラーの形状も、短辺：長辺が約１：１．４１４の長方形或いは、短軸：長軸が約１：１．４１４の楕円形であれば良いことになる。この場合、面積で約７０％となり、トラッキング用反射ミラー部３０の製造時の歩留り向上や、トラッキングミラーとして使用する時の周波数特性の向上を図ることができる。
図３（Ａ）は、上記寸法比の長方形のミラー本体４０を示す。図３（Ｂ）は、上記寸法比の楕円のミラー本体４０を示す。これ以外にも多角形のミラー本体の形状を採用してもよい。
【００１９】
次に、この光ピックアップの動作について説明すると、レーザ素子２４から出射したレーザ光Ｌは、コリメートレンズ２６で平行光になり、ハーフミラー２８を透過後、トラッキング用反射ミラー部３０で約９０度進行方向を変え、対物レンズ３２に入射する。光束中心が対物レンズ３２の中心からずれているときは、トラッキング用反射ミラー部３０のミラー本体４０を前後に移動したり、トラッキングのために反射角度を変える方向と直角の方向で反射角度を変えることで、対物レンズ３２の中心にレーザ光Ｌが入射するように、或いは、入射角度のずれが小さくなるように、使用時に調整する。この調整で、トラッキング許容範囲が増大する。また、対物レンズ３２の収差が減少する。
【００２０】
続いて、対物レンズ３２で光ディスクＤの記録面にレーザ光Ｌを集光する。フォーカスサーボは、対物レンズに取り付けたよく知られたムービングコイル（図示せず）により行う。光ディスクＤから反射したレーザ光Ｌは、対物レンズ３２で平行光になり、トラッキング用反射ミラー部３０で進行方向を約９０度曲げ、ハーフミラー２８で反射する。このハーフミラー２８で反射したレーザ光Ｌは、直交する２つのシリンドリカルレンズ３４で４分割フォトディテクターよりなる光検出器３６の近辺に集光する。フォーカスサーボ信号検出はよく知られた非点収差法、トラッキングサーボ信号検出もよく知られたプッシュプル法或いはディファレンシャルプッシュプル法を用いて行う。
【００２１】
トラッキング用反射ミラー部３０は、図１で紙面に垂直な方向の長さを１とすると、紙面に沿った方向の長さは１．４１４である。
上記実施例では一体光学型の光ピックアップについて説明したが、これに限定されず、図４に示すように分離光学型の光ピックアップについても本発明を適用することができる。尚、図１に示す構成と同一部分については同一符号を付してある。
ここでは、光ピックアップは、光学ヘッドを形成する移動光学系２とそれ以外の光学系を有する固定光学系４とに分離されている。そして、移動光学系２には、対物レンズ３２とトラッキング用反射ミラー部３０が搭載されている。この実施例では、移動光学系２よりなる光学ヘッドを、図１に示した場合よりさらに軽くし、高速移動を可能にしている。分離光学型の光ピックアップの場合は、組み立て精度が一体光学型の光ピックアップの場合よりもさらに厳しくなり、移動光学系２の移動方向とトラッキング用ミラー部３０に入射する光束の光軸とがずれていると、対物レンズ３２の中心に光が入射しなくなり、オフセットや収差の原因になる。しかし、このトラッキング用反射ミラー部３０を用いると、上記ずれをある程度補正することができる。
【００２２】
また、上記各実施例において、支持体４２のシリコンの厚みを厚くしたり支持体４２の幅を大きくすると、共振点を高くすることができる。一次共振点を数ｋＨｚに設定し、フィード送りや対物レンズシフト等により粗くトラッキングをとり、周波数の高い部分のトラッキングをトラッキング用反射ミラー部３０でとる方法と組み合わせて用いると、回転スピードを上げて記録再生する場合にも、精度の高いトラッキング可能となる。尚、上記各実施例において、トラッキングのために、フィード送りや対物レンズシフト等より粗く対物レンズをディスク半径方向へ移動する手段が設けられているのは勿論である。
【００２３】
また、上記実施例におけるトラッキング用反射ミラー部３０では、円形リングの一部を切り欠いた構造の１つの支持体４２でミラー本体４０を支持させるようしたが、これに限定されず、複数の支持体でミラー本体４０を支持させるようにしてもよい。
図５は複数の支持体でミラー本体を支持する構造のトラッキング用反射ミラー部を示す斜視図である。図５（Ａ）に示すトラッキング用反射ミラー部は、支持体４２を略半円弧状に２分割して２つの支持体４２を形成し、ミラー本体４０をその直径方向の２点で支持する場合を示している。
図５（Ｂ）に示すトラッキング用反射ミラー部は、支持体４２を略１／４円弧状に４分割して４つの支持体４２を形成し、ミラー本体４０をその直交する２つの直径方向の４点で支持する場合を示している。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型・軽量で、しかも高速回転する光ディスクに対するトラッキング精度を向上させることができる光ピックアップを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップを示す構成図である。
【図２】図１に示す光ピックアップに用いるトラッキング用反射ミラー部を示す斜視図である。
【図３】ミラー本体の変形例を示す平面図である。
【図４】分離光学型の光ピックアップを示す構成図である。
【図５】複数の支持体でミラー本体を支持する構造のトラッキング用反射ミラー部を示す斜視図である。
【図６】従来の分離光学型の光ピックアップの一例を示す。
【符号の説明】
２…移動光学系、４…固定光学系、２２…光ピックアップ、２４…レーザ素子、３０…トラッキング用反射ミラー部、３２…対物レンズ、３６…光検出器、４０…ミラー本体、４２…支持体、４４…固定枠部、４６ａ〜４６ｄ…駆動手段、Ｄ…光ディスク、Ｌ…レーザ光。

Claims (1)

1. レーザ光を出射するレーザ素子と、
   前記レーザ光を反射させるトラッキング用反射ミラー部と、
   前記トラッキング用反射ミラー部で反射されたレーザ光を光ディスクの記録面に集光させる対物レンズと、
   前記光ディスクからの反射光を検出する光検出器とを有する光ピックアップにおいて、
   前記トラッキング用反射ミラー部は、
   ミラー本体と、
   前記ミラー本体の外周に沿って設けられると共にその両端で前記ミラー本体を支持するための板状の細長い支持体と、
   前記支持体の外周に沿って設けられると共に前記支持体を保持する固定枠部と、
   前記支持体の所定の分割領域に設けられて電圧制御により伸縮変形することにより前記支持体を凹凸に反り変形させて前記ミラー本体を任意の方向に傾斜させる駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする光ピックアップ。

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