JP2006114117A

JP2006114117A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2006114117A
Application number: JP2004300260A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nagatsuka; 修長塚
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】本発明は、小型で組立性の優れた、精度のよい可動レンズを搭載した光ピックアップ装置を安価に提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置１００は、ガイド軸２２ａ、２２ｂで可動側レンズ群１１を保持する可動側レンズホルダ２０と固定側レンズ群１２を保持する固定レンズホルダ２１を貫通固定化し１ユニット化し光学ベース１７に設置したコリメータレンズユニット１３と、可動レンズホルダ２１を駆動モータ２３及び球面収差補正素子駆動部材２４により光軸方向に移動させて光ディスク１５の厚み誤差による球面収差を補正する球面収差補正素子駆動機構１９を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に情報を記録し或いは記録情報を再生する光ピックアップ装置、特に、光学ベース上に可動な光学素子を備えた光ピックアップ装置に関するものである。

近年、光ディスク装置においては、高密度化を図るために、光源の短波長化、対物レンズの高ＮＡ化に対応した技術が盛んに研究されてきた。そして、一部で、４０５ｎｍ帯半導体レーザとＮＡ＝０．８５の対物レンズを用いた装置が製品化され始めている。

短波長光源、高ＮＡの対物レンズを採用する場合、以下の基本的な課題がある。

（１）．ディスクのチルトに弱くなる。

（２）．透明基板の厚み誤差に弱くなる。

（３）．光源の波長跳びに弱くなる。

このうち、上記（１）の課題に関しては、透明基板の厚みを薄くすることで解決している。例えば、透明基板厚≒１００μmとしている。

上記（２）、（３）の課題に関しては、光学系の工夫により解決が試みられている。

例えば、上記（３）の光源の波長跳びに対しては、対物レンズで発生する色収差を相殺する色収差を生じさせる色収差補正レンズを追加して解決する、というようなことがなされている。

上記（２）の課題に関しては、透明基板の厚みに誤差が生じた場合発生する球面収差を、例えば、
１．ビームエクスパンダを追加採用して、そのレンズ間隔を変えることにより球面収差を発生させて透明基板の厚みに誤差による球面収差を相殺する。

２．コリメータの位置を光軸方向に変えることにより球面収差を発生させて、透明基板の厚みの誤差による球面収差を相殺する。
等の方法が検討されている。そのような技術が、例えば、特許文献１に開示されている。

簡単に説明すると、ビームエクスパンダを用いる場合、図７（ａ）に示すように、対物レンズ３５の入射側の平行光束中に、負のパワーを持つレンズ３１と正のパワーを持つレンズ３２からなるエクスパンダ３３を設け、透明基板の厚みの誤差に応じ、レンズ３１とレンズ３２間の間隔を変え、球面収差を発生させている。

また、コリメータの位置を変える場合は、図７（ｂ）に示すような系で、透明基板の厚みの誤差に応じ、コリメータレンズ３４を光軸に沿って移動させて、球面収差を発生させている。

また、球面収差補正用のビームエクスパンダを採用した場合の例が、特許文献２に開示されている。ビームエクスパンダを構成する固定の凸レンズとステッピングモータを駆動源として光軸方向に駆動される凹レンズが設けられている。
特開２００２−２３６２５２号公報（［０２２５］［０２９６］［３００］、図２３図４７図４８）特開２００３−９１８４７号公報（［００２０］［００２３］〜［００３１］［００４０］［００４１］、図１図６）

ところが特許文献１のような場合、以下のような問題がある。

ビームエクスパンダを追加採用する場合、光学素子を追加付加することになるので、光ピックアップ装置の大型化に繋がる恐れがある。

また、特許文献２のような場合、以下のような問題がある。

ビームエクスパンダを構成する２つのレンズを光学ベースに対し、各々独立に設けているので、２つのレンズの相対的な光軸ズレ、傾きなどが発生し、光学性能を悪化させる恐れがある。さらに各々を光学ベースに対して精度良く組み付けるために個々の精度を厳しく設定しなくてはならないばかりでなく、組立工数も大きくなってしまうという恐れがある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、小型で組立性の優れた、精度のよい可動レンズを搭載した光ピックアップ装置を安価に提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光源からの出射光を対物レンズに導き、該対物レンズにより光学的情報記録媒体の記録面に集光して情報の記録再生を行うための光ピックアップ装置において、少なくとも固定レンズホルダに支持される固定レンズ群と可動レンズホルダに支持される可動レンズ群と、前記固定レンズホルダと一体的に設けられ、前記可動レンズホルダを可動レンズ群の光軸方向に案内するガイド部とを備え、前記光源と前記対物レンズとの間に配置されたレンズユニットと、該ガイド部が取り付けられた光学ベースと、前記可動レンズホルダを前記ガイド部に沿った前記光軸方向に駆動する駆動手段と、を有し、前記レンズユニットは前記光学ベースに対し、前記ガイド部を基準に位置決めされてなる光ピックアップ装置であることを特徴とする。

本発明によれば、間隔が可変の２つのレンズ群を１つのユニットに構成することにより、２群間の光軸の相対的な精度が向上し、光学性能を保って組立性のよい小型の光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明によれば、間隔が可変の２つのレンズ群を簡単な構造で１つのユニットに構成したので、２つのレンズ群の相対位置精度が向上し、安価で性能のよい光ピックアップ装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１に本発明に係る光ピックアップ装置１００の光学系の構成を例示する。

半導体レーザ１からの出射ビームは、３ビーム法のトラッキングエラー信号検出原理のため、回折格子２でメインビームと２つのサブビームに分離させられる。このサブビームは、メインビームの前後の光ディスク１５のピットを走査し、トラッキング制御のＤＰＰ（ディファレンシャルプッシュプル）用のサーボ用信号生成に利用される。

回折格子２からのビームは、一部ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３で反射させられ集光レンズ４によりモニタ用ＰＤ（フォトダイオード）５に集光する。このモニタＰＤ出力は、半導体レーザ１からの出射パワーのコントロールに使用される。

ＰＢＳ３を透過したビームは、λ／４板６を介してコリメートレンズユニット１３で平行光束とされ、対物レンズ１４により光ディスク１５の透明基板を通して情報記録面に結像させられる。ここで、光ディスク１５は、透明基板と情報記録面から形成されている。また、平行光束とは、実質的に平行とみなせる光束も含む。

光ディスク１５で反射したビームは、対物レンズ１４で集光され、コリメートレンズユニット１３、λ／４板６を介して行き帰りで偏光面が合計９０度回転し、ＰＢＳ３で反射させられ、センサーレンズ１６によりＲＦサーボＰＤ１７上に集光させられる。このＲＦサーボＰＤ１７からの出力により、情報信号、サーボ用信号が得られる。

ここで、半導体レーザ１の波長は、情報再生時は、約４０７ｎｍであり、対物レンズ１４のＮＡは０．８５、焦点距離は１．１７６５ｍｍである。

コリメートレンズユニット１３は、球面レンズのみからなっており、製造も容易で安価な光学素子となっている。

コリメータレンズユニット１３は、２つのレンズ群で１つのコリメータの働きをする。レンズ群は第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２の２つである。また、レンズ群は２枚のレンズから構成される。第１のレンズ群１１は、レンズ７とレンズ８から構成される。第２のレンズ群１２は、レンズ９とレンズ１０から構成される。

ここで、光ディスク１５の透明基板に厚み誤差が生じた場合について述べる。

透明基板に厚み誤差が生じた場合、周知のように、球面収差が発生する。そして、短波長、高ＮＡ対物レンズ使用の場合、その影響は大きい。

そこで、本実施形態では、コリメートレンズユニット１３の２つのコリメータレンズである第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２との間隔を変えることにより、発生した球面収差を補正する。

例えば本発明の実施形態は、第１のレンズ群１１を移動した場合（第２のレンズ群１２は固定）である。透明基板厚誤差１μmあたりの移動量は約２８μｍである。

また、第２のレンズ群１２を移動した場合では、透明基板厚誤差１μｍあたりの移動量は、約２０μmである。

例えば、従来例のように、コリメートレンズユニット１３全体を移動させる場合は、光ディスク１５の透明基板厚誤差１μｍあたりの移動量は約５０μｍ程度である。

本発明においては、第１のレンズ群１１を移動させる場合は、光学系の全長に変化は無く、第２のレンズ群１２を移動する場合でも、移動のために確保すべき領域は、従来例に比較して半分程度と十分に短く、光学系をコンパクトに形成出来ている。

更に、第１のレンズ群１１はレンズ群としては負のパワーを持つレンズ（焦点距離約−１０．３ｍｍ）となっていて、第２のレンズ群１２は、レンズ群としては正のパワーを持つレンズ（焦点距離７．０ｍｍ）となっていて、この結果、コリメートレンズユニット１３は望遠系となり、半導体レーザ１からコリメートレンズユニット１３までの距離の短縮が図られ、光学系のコンパクト化が出来ている。

これにより、ビームエクスパンダをコリメータと別に設ける場合に比べ、球面収差補正素子とコリメータを兼用にしているので、光学ベースを小さく構成することが可能になり、光ピックアップ装置を小型化及び薄型化し、安価に提供することができる。

次に、本発明の光学系を実際の光ピックアップ装置１００に搭載した形態について図面を参照して詳細に説明する。

図２は本発明の光ピックアップ装置１００の一実施形態を示す平面透視図である。図３は図２のＡ−Ａ′方向から光ピックアップ１６を見た断面図を示す。また、図４は光ピックアップ装置１００の分解斜視図、図５はコリメートレンズユニット１３の２方向から見た斜視図を示す。

まず、図２、図３に示す光ピックアップ装置１００には基台となる光学ベース１７に光源である半導体レーザ１（不図示）が搭載されている。つまり、例えば、図２、図３のピックアップ装置１００の右側の不図示の部分に搭載されている。半導体レーザ１からの出射ビームは光ディスク１５のディスク面と平行に回折格子２（不図示）、ＰＢＳ３、λ/4板６を通過後、コリメートレンズユニット１３で平行光束とされ、更にミラー１８により光ディスク１５に対して垂直方向に反射される。その後、対物レンズ１４を通り光ディスク１５の記録面に集光される。ミラー１８で反射された光は平行光であり、また、対物レンズ１４と光ディスク１５との間隔は所定のワーキングディスタンスで決められている。そのため、対物レンズ１４とミラー１８の距離は光ピックアップ装置１００及び光ディスク装置の薄型化のためにはできるだけ短くすることが望まれる。

また、光ピックアップ装置１００にはコリメートレンズユニット１３の第１のレンズ群１１即ち球面収差補正用の可動側レンズ群１１を保持する可動レンズホルダ２０を駆動する球面収差補正素子駆動機構１９が搭載されている。なお図示されていないが上述の対物レンズ１４にはフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動するための２軸アクチュエータが設けられている。

図１に示したコリメートレンズユニット１３の第１のレンズ群１１は、図２から図５までに示される可動レンズホルダ２０に保持されており、また、第２のレンズ群１２即ち固定側レンズ群は固定レンズホルダ２１に保持されている。固定レンズホルダ２１には可動レンズホルダ２０の光軸方向の移動をガイドするガイド軸２２ａ、２２ｂが２本固定されている。ガイド軸２２ａ、２２ｂの両端は、固定レンズホルダ２１の両側に突き出すように固定されている。可動レンズホルダ２０にはガイド軸２２ａ、２２ｂと嵌合する案内孔２０ａおよび案内溝２０ｂが示す設けられ（図２に上側から点線で示す）、固定レンズホルダ２１に対し摺動可能にしている。固定レンズホルダ２１にはガイド軸２２ａ、２２ｂが貫通固定されるガイド軸固定穴２１ａ、２１ｂが２箇所ずつ設けられている（図２に上側から点線で示す）。

可動レンズホルダ２０、および固定レンズホルダ２１のレンズ保持部はどちらもガイド軸２２ａの貫通する案内穴２０ａおよび穴２１ａを基準に設計されており、第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２の相対的な光軸ズレは精度良く確保することが可能である。固定レンズ群と可動レンズ群を前記光軸方向に平行に貫通したガイド軸を設けたので、２つのレンズ群の相対的な位置精度を確保し、少ない部品点数でユニット化することができる。

球面収差補正素子駆動機構１９は図２、図４に示すように光学ベース１７に駆動モータ２３と光学ベース１６の側面に球面収差補正素子駆動部材２４を備えている。また、駆動モータ２３の先端側にはウォームギア２５が設けられ、このウォームギア２５は球面収差補正素子駆動部材２４に設けられたハス歯ギア２４ａと噛み合っている。球面収差補正素子駆動部材２４は光学ベース１７に設けられた軸受け部２６に回転可能に支持されている。
また、可動レンズホルダ２０にはラック部２６が設けられており、球面収差補正素子駆動部材２４に設けられたウォームギア２４ｂと噛み合っている。

また、光学ベース１７には図４に示すように、コリメートレンズユニット位置決め用溝２７ａ、２７ｂが設けられ、ガイド軸２２ａ、２２ｂの固定レンズホルダ２１から突き出した部分４箇所が位置決め用溝４箇所に対応して取付けられる。位置決め用溝２７ａは断面がＶ字形状をしており、ガイド軸２２ａの高さと位置を決定する。一方位置決め用溝２７ｂはガイド軸２２ｂを平面で受け、ガイド軸２２ｂの高さを決定することができる。

これにより、コリメータレンズユニット１３のガイド軸２２ａ、２２ｂを光学ベース１７への位置決めとして使うことができるので、光学ベース１７に対するコリメータレンズユニット１３及びコリメータの２群のレンズの位置精度を容易に精度良く実現することができる。

次に、コリメートレンズユニット１３の組立について説明する。本発明の光学系の構成では、コリメートレンズユニット１３と半導体レーザ１の調整を同時に行う。半導体レーザ１は不図示のレーザホルダを介して光学ベース１７に調整接着される。半導体レーザ１は光学ベース１７に対して光軸方向は突き当てられ調整することができないが、光軸と垂直な方向、即ち、コリメータレンズユニット１３の光軸への位置合わせが行われる。コリメートレンズユニット１３は、後述するが、光学ベース１７に対して位置決めされており光軸に垂直な方向への移動はできない。このとき、まず、コリメートレンズユニット１３の第１のレンズ群１１と第２のレンズ群１２は光ディスク１６のカバー層厚みの設計中心値に対応する間隔に固定し、その間隔を保ったままの状態で、光学ベース１７に取付けられ、半導体レーザ１から出射した光束が平行になるように光軸方向に移動させコリメートレンズユニット１３の位置を調整する。光学ベース１７に設けられた位置決め用の溝は、コリメートレンズユニット１３の光軸方向の調整代を考慮して、ガイド軸２２ａ、２２ｂより長く設定されている。この位置で半導体レーザ１、及びコリメータレンズユニット１３が光学ベースに対して位置が確定し、接着剤などで固定される。

次に、本実施形態の球面収差補正素子駆動機構１９の動作について説明する。まず、球面収差補正素子駆動機構１９は光ディスク１５のカバー層の厚み誤差で発生する球面収差を補正するために使用するものである。即ち、可動側レンズ群１１を光軸方向に移動可能とし、対物レンズ１４へ入射する光束をカバー層の厚み誤差によらず光ディスクの記録層に光ビームの焦点が形成されるように補正する。その制御方法は、可動側レンズ群１１を基準位置から所定距離移動させ、移動している間に情報再生信号の振幅を検出し、再生信号振幅が最大となる点を可動側レンズ群１１の補正位置とする。

具体的に説明すると、駆動源である駆動モータ２３を回転させると、その回転力が球面収差補正素子駆動部材２４に伝達される。球面収差補正素子駆動部材２４の回転は可動レンズホルダ２０のラック部２６に伝達され、可動レンズホルダ２０はガイド軸２２ａ、２２ｂをガイドに可動側レンズ群１１の光軸方向に移動する。この時、可動レンズホルダ２０はガイド軸２２ａに対し案内穴２０ａと案内溝２０ｂで嵌合しており、レンズホルダ２１の移動により可動側レンズ群１１の光軸が傾いたり、中心位置がずれたりすることはない。

駆動モータ２３としてはステッピングモータが用いられ、図示しない制御回路の制御に基づいてモータドライブ回路（図示せず）では基準位置からパルスをカウントしながら所定パルスを駆動モータ２３に供給する。その移動の間に光ディスク１５の所定情報が図示しない再生回路で再生され、情報再生信号の振幅が図示しない検出回路で検出される。上述の制御回路では再生信号振幅を監視しており、再生信号振幅が最大になる位置まで駆動モータ２３を逆回転させる。このようにして可動側レンズ群１１を再生信号振幅が最大となる最適位置に移動させることで、光ディスク１５の厚み誤差に起因する球面収差を補正する。本実施の形態では、カバー層の厚みが設計中心値より厚い場合には可動側レンズ群１１と固定側レンズ群１２の間隔が狭くなるように可動側レンズ群１１が駆動モータ２３により移動される。

なお、このような球面収差補正素子機構１９による球面収差の補正は電源投入時や光ディスク１５の交換時等に行う。

次ぎに、光ピックアップ装置１００を使用した光ディスク記録再生装置２００を例示する。図６は光ディスク記録再生装置２００の平面図である。図６において、光ディスク２０１を載置するターンテーブル２０２は装置の機構部の基板となるシャーシ２０３に設置されたスピンドールモータ２０４の先端側に設けられている。光ピックアップ装置１００は、シャーシ２０３に設けられたガイド軸支持部材２０６ａ、２０６ｂに支持されたガイド軸２０７と、リードスクリュー支持部材２０８ａ、２０８ｂに回動可能に支持されたリードスクリュー２０９とを案内手段として摺動して、光ディスク２０１の記録面に沿って半径方向（図中Ｘ方向）に移動可能となっている。この光ピックアップ装置１００の駆動は、光ピックアップ装置１００の裏面に半径方向と直角方向に伸びるように取り付けたラックギア２１０とリードスクリュー２０９を噛合わせ、トラバースモータ２１１を駆動し、減速ギア２１２ａ〜２１２ｄを駆動し、リードスクリュー２０９を回動する送り駆動機構によって実現する。光ピックアップ装置１００の一端には一部不図示の「コ」の字状の突き出し部が設けられ、この突き出し部がガイド軸２０７と係合して摺動可能となっている。

なお、本発明は上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。

本発明は、光ピックアップ装置、光ディスク装置、光ディスク技術を用いるものに関して適用できる。

本発明の光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本発明の光ピックアップ装置の平面図である。図２のＡ−Ａ’断面図である。光ピックアップ装置の分解斜視図である。コリメータレンズユニットの２方向からの斜視図である。本発明の光ディスク記録再生装置の平面図である。従来例を示す図である。

符号の説明

１半導体レーザ
２回折格子
３ＰＢＳ
４集光レンズ
５モニタ用ＰＤ
６ λ/４板
７、８、９、１０レンズ
１１第一のレンズ群（可動側レンズ群）
１２第二のレンズ群（固定側レンズ群）
１３コリメータレンズユニット
１４対物レンズ
１５光ディスク
１６光ピックアップ
１７光学ベース
１８ミラー
１９球面収差補正素子駆動機構
２０可動レンズホルダ
２０ａ案内穴
２０ｂ案内溝
２１固定レンズホルダ
２１ａ、２１ｂガイド軸固定穴
２２ａ、２２ｂガイド軸
２３駆動モータ
２４球面収差補正素子駆動部材
２４ａハス歯ギア
２４ｂウォームギア
２４ｃ軸端
２５ウォームギア
２６ラック部
２７ａ、２７ｂコリメータユニット位置決め用溝
３１負のパワーを持つレンズ
３２正のパワーを持つレンズ
３３エクスパンダー
３４コリメータレンズ
３５対物レンズ
３６光ディスク
１００光ピックアップ装置
２００光ディスク記録再生装置２００
２０１光ディスク２０１
２０２ターンテーブル２０２
２０３シャーシ２０３
２０４スピンドールモータ
２０６ａ、２０６ｂガイド軸支持部材
２０７ガイド軸
２０８ａ、２０８ｂリードスクリュー支持部材
２０９リードスクリュー
２１０ラックギア
２１１トラバースモータ
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ減速ギア

Claims

光源からの出射光を対物レンズに導き、該対物レンズにより光学的情報記録媒体の記録面に集光して情報の記録再生を行うための光ピックアップ装置において、
少なくとも固定レンズホルダに支持される固定レンズ群と可動レンズホルダに支持される可動レンズ群と、前記固定レンズホルダと一体的に設けられ、前記可動レンズホルダを可動レンズ群の光軸方向に案内するガイド部とを備え、前記光源と前記対物レンズとの間に配置されたレンズユニットと、
該ガイド部が取り付けられた光学ベースと、
前記可動レンズホルダを前記ガイド部に沿った前記光軸方向に駆動する駆動手段と、
を有し、
前記レンズユニットは前記光学ベースに対し、前記ガイド部を基準に位置決めされてなる光ピックアップ装置。
前記ガイド部は前記固定レンズホルダと前記可動レンズホルダを前記光軸方向に平行に貫通した複数のガイド軸であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記レンズユニットは前記光源からの出射光を略平行光束にするコリメータであり、球面収差を補正することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を備えた光ディスク記録再生装置。