JP2007058924A - 対物レンズユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減する対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得る。
【解決手段】 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、鏡枠は、光ディスクの回転中心に近い側の外周部の少なくとも一部を角落しした対物レンズユニットとする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光学式情報記録媒体である光ディスクへの、情報の再生と記録の少なくとも一方が可能な光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置に用いられる対物レンズユニットに関するものである。

従来より、光情報記録媒体として光ディスクが知られており、コンパクトディスク（以下、ＣＤとも称す）、デジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤとも称す）等が普及している。また、開口数（ＮＡ）が０．８以上の対物レンズを用いる高密度光ディスク（以下、次世代ＤＶＤとも称す）も市販されるようになっている。これらの光ディスクは、それぞれの規格により、ディスク表面から情報記録面までの距離、使用するレーザ光の波長、対物レンズに必要とされるＮＡ等が異なるものであり、これら複数種類の光ディスクに対しアクセス可能とした光ピックアップ装置も市販されている。

光ピックアップ装置に備えられた対物レンズは、光ディスクの記録面に対するフォーカシングのために記録面に対して直交する方向に移動可能となされ、更に、光ディスクのトラッキングのために半径方向に移動可能に構成されている。

このような、光ピックアップ装置に関し、挿入された光ディスクがいずれの規格のディスクであるかを判別する際に、対物レンズの開口数を最小の開口数にして光ディスクからの反射光を検出し、この検出結果に基づいて光ディスクの種類を判別することで、対物レンズがディスク面と衝突することを低減させる光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ワイヤーサスペンションに支持された光ヘッド部を光ディスクから所定間隔離隔させた状態に選択的に位置固定させ、外部衝撃による光ヘッド部と光ディスク面の衝突を防止しようとする光ピックアップ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３１１００４号公報 特開２００５−９３０７０号公報

図９は、光ディスクＤの厚み方向の概略断面を示す図である。なお、同図はＣＤを例にとって模式的に示したものであるが、実寸法及び縮尺割合とは異なっている。

同図において、光ディスクＤは、直径１２０ｍｍの円盤状であり、基材として透明のポリカーボネート樹脂等で射出成形により形成されている。１は情報読み取り側の面であり、３は情報記録面上に形成されたアルミニウム膜からなる反射膜、４は反射膜３上に設けられた保護膜、５は印刷面、６はスタックリング、Ｈはセンターホールである。また、中心Ｃから同心円状に半径１３ｍｍ〜１６．５ｍｍの領域はクランプ領域である。

同図に示すように、光ディスクＤには、複数枚を積み重ねた際に情報読み取り面に傷が付くのを防止するためスタックリング（スタックリムとも呼ばれる）６が形成されている。スタックリング６は、光ディスクＤの中心Ｃから半径１６．５〜２２ｍｍの間で、光ディスクＤと同心円状で、情報読み取り側の面１から突出した凸部で形成されている。また、光ディスクＤの中心Ｃから半径２３ｍｍの位置から外側が情報の記録される領域として設定されている。

このような外形形状の光ディスクＤに対し、情報記録領域として設定された中心Ｃから半径２３ｍｍの位置まで可能な限り近接して情報を記録し、より多くの情報を記録しようとする場合、鏡枠を含む対物レンズユニットと情報読み取り側の面１から突出したスタックリング６とが干渉する危険度が高くなる問題がある。

この問題は、対物レンズの焦点距離が短く設定されている場合にはワーキングディスタンス（ＷＤ）が短いため、より深刻なものとなる。

また、複数種の光ディスクに対応した互換性を有する対物レンズの場合は、情報読み取り側の表面から情報記録面までの厚みが厚い規格のディスクに対応する際に対物レンズユニットが情報読み取り側の表面に、より接近することになり、スタックリングと干渉する危険度が高くなる
上記特許文献に記載の光ピックアップ装置は、情報読み取り側の面との衝突に関するものであり、スタックリングと対物レンズユニットの干渉の問題に関しては、上記特許文献の光ピックアップ装置で解消することはできない。

本発明は上記問題に鑑み、ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減する対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、以下の構成により達成される。

１） 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心に近い側の外周部の少なくとも一部を角落しされていることを特徴とする対物レンズユニット。

２） 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心に近い側が薄肉で形成されていることを特徴とする対物レンズユニット。

３） 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心方向を除いて、前記対物レンズの光軸と直交する方向の位置決めを行うための突起部が形成されていることを特徴とする対物レンズユニット。

４） 前記対物レンズユニットは２つの光学素子を備え、前記鏡枠は、前記光学素子の一方と一体で形成されている１）〜３）のいずれかの対物レンズユニット。

５） １）〜４）のいずれかの対物レンズユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。

本発明によれば、ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減した対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の一例を模式的に示す構成図である。同図において、図中の下部に配置された１１は第１の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第１の半導体レーザ１１ａと、その両側に第１の光検出器１１ｂが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第１のホログラム１１ｃが配置されている。第１の半導体レーザ１１ａは、λ１＝４０５ｎｍの波長の光ビーム２１ａ（実線で示す）を、図中の上方に射出する。

また、第１の半導体レーザモジュール１１の、右上方に配置された１２は第２の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第２の半導体レーザ１２ａと、その両側に第２の光検出器１２ｂが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第２のホログラム１２ｃが配置されている。第２の半導体レーザ１２ａは、λ２＝６５０ｎｍの波長の光ビーム２１ｂ（破線で示す）を、図中の左方に射出する。

更に、第２の半導体レーザモジュール１２の、右上方に配置された１３は第３の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第３の半導体レーザ１３ａと、その両側に第３の光検出器１３ｂが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第３のホログラム１３ｃが配置されている。第３の半導体レーザ１３ａは、λ３＝７８０ｎｍの波長の光ビーム２１ｃ（一点鎖線で示す）を、図中の左方に射出する。なお、本実施形態では、レーザ，検出器，及びホログラムをモジュール化しているが、これに限定されるものではなく、各部品をそれぞれ別個に配置した構成としても良い。

第１の半導体レーザ１１ａから射出された光ビーム２１ａ、及び第２の半導体レーザ１２ａから射出された光ビーム２１ｂは、その各光路が交わる位置に配置された略立方体状のビームスプリッタ１４により光路が共通となり、記録媒体へ向かって延びる光軸Ｘを共通に持つ。さらに、第３の半導体レーザ１２ａから射出された光ビーム２１ｂは、その光路が前記光ビーム２１ａ，２１ｂの光路と交わる位置に配置された略立方体状のビームスプリッタ１５により光路が共通となり、前記光軸Ｘを共通に持つ。

各光ビームは上方に配置されたコリメートレンズ１６で平行光とされ、更に上方に配置された円板状の回折光学素子１７と結像機能を有する光学素子である対物レンズ１８により集束される。対物レンズ１８は、図中の下方（記録媒体と反対側）に大きく膨らんだ凸の形状をしている。なお、ビームスプリッタ１４，１５は、波長選択性の干渉膜により光ビームを分離，合成する光学素子である。

第１の半導体レーザ１１ａから射出された波長λ１の光ビーム２１ａは、第１の記録媒体１９ａの情報記録面に結像する。また、第２の半導体レーザ１２ａから射出された波長λ２の光ビーム２１ｂは、第２の記録媒体１９ｂの情報記録面に結像する。さらに、第３の半導体レーザ１３ａから射出された波長λ３の光ビーム２１ｃは、第３の記録媒体１９ｃの情報記録面に結像する。

ここで、第１の記録媒体１９ａは次世代ＤＶＤであり、表面から記録面まで（カバー層）の厚みが０．１ｍｍである。また、第２の記録媒体１９ｂは従来のＤＶＤであり、表面から記録面までの厚みが０．６ｍｍである。さらに、第３の記録媒体１９ｃはＣＤであり、表面から記録面までの厚みが１．２ｍｍである。同図では各記録媒体の前記厚み分のみ図示している。なお、図示の便宜上、記録媒体１９ａ，１９ｂ，及び１９ｃが一緒に描いてあるが、実際は別々に使用されることは言うまでもない。

第１の記録媒体１９ａで反射された波長λ１の光ビーム２１ａは、光路を逆にたどって第１の半導体レーザモジュール１１に戻り、第１のホログラム１１ｃで光路を曲げられ、第１の光検出器１１ｂに入射して、ここで光信号が検出される。また、第２の記録媒体１９ｂで反射された波長λ２の光ビーム２１ｂは、光路を逆にたどって第２の半導体レーザモジュール１２に戻り、第２のホログラム１２ｃで光路を曲げられ、第２の光検出器１２ｂに入射して、ここで光信号が検出される。さらに、第３の記録媒体１９ｃで反射された波長λ３の光ビーム２１ｃは、光路を逆にたどって第３の半導体レーザモジュール１３に戻り、第３のホログラム１３ｃで光路を曲げられ、第３の光検出器１３ｂに入射して、こ
こで光信号が検出される。

回折光学素子１７は単一の素子であって、入射側に第１の回折面１７ａを有し、射出側に第２の回折面１７ｂを有する。第１の回折面１７ａでは、波長λ１の光ビーム２１ａ及び波長λ３の光ビーム２１ｃは回折されずに直進し、波長λ２の光ビーム２１ｂが回折される。また、第２の回折面１７ｂでは、波長λ１の光ビーム２１ａ及び波長λ２の光ビーム２１ｂは回折されずに直進し、波長λ３の光ビーム２１ｃが回折される。

対物レンズ１８は、波長λ１の光ビーム２１ａを平行光で入射させたときに、厚み０．１ｍｍの第１の記録媒体１９ａに結像するように設計されている。波長λ１の光ビームは、回折光学素子１７で回折されずに直進し、波面は影響を受けないため、対物レンズ１８により、第１の記録媒体１９ａに結像する。

波長λ２の光ビーム２１ｂは回折光学素子１７の第１の回折面１７ａで回折されることで球面収差を発生し、さらに、回折された光が発散光となるようにし、その発散光が対物レンズ１８に入射することでも球面収差を発生するようにしている。そして、これらの球面収差により、記録媒体の厚みの差と波長の差により発生する球面収差を打ち消し、厚み０．６ｍｍの第２の記録媒体１９ｂに結像するよう構成されている。

波長λ３の光ビーム２１ｃは回折光学素子１７の第２の回折面１７ｂで回折されることで球面収差を発生し、さらに、回折された光が発散光となるようにし、その発散光が対物レンズ１８に入射することでも球面収差を発生するようにしている。そして、これらの球面収差により、記録媒体の厚みの差と波長の差により発生する球面収差を打ち消し、厚み１．２ｍｍの第３の記録媒体１９ｃに結像するよう構成されている。

即ち、本例は単一の回折光学素子１７と対物レンズ１８により、ＣＤ、ＤＶＤ、次世代ＤＶＤに対し互換性を有するようにした光ピックアップ装置の例である。

図２は、本実施の形態に係る回折光学素子１７と対物レンズ１８の例を模式的に示した断面図である。

同図に示すように、対物レンズ１８は、コリメートレンズ１６側に大きくふくらんだ凸面のレンズ面１８ａを有している。なおディスク側のレンズ面１８ｂも凸面であっても良いが、レンズ面１８ａが主たる屈折力を負担するようになっている。

回折光学素子１７のコリメートレンズ側の回折面１７ａには、断面が階段形状の格子部１７ｃが同心円状に形成されている。対物レンズ１８側の回折面１７ｂには、格子部１７ｄが同心円状に配設されている。格子部１７ｃは４段の階段形状が繰り返す構成であり、格子部１７ｄは１段の階段形状が繰り返す構成である。なお、回折面１７ａと回折面１７ｂの配置は逆であってもよい。

図３は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光ヘッド部の一例を示す模式図である。以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部品には同符号を付与して説明する。

同図において、Ｘを光軸とする不図示の回折光学素子と対物レンズ１８を保持する鏡枠３０で構成された対物レンズユニット１００は、対物レンズ支持部材２２に支持接着されている。対物レンズ支持部材２２は支持ホルダ２７から延びる４本の可撓性のワイヤ２６により支持され、ワイヤ２６をサスペンションとして、対物レンズ支持部材２２は光軸方向であるフォーカシング方向及び光軸に直交する方向のトラッキング方向ヘの所定範囲の揺動が可能とされている。

対物レンズ支持部材２２の外周には、フォーカス駆動用コイル３３が巻き回され、外ヨーク２４、内ヨーク２５、マグネット２３で構成される磁気回路中にトラッキング駆動用コイル３４（図示せず）が配置されている。アクチュエータである、これらのコイルに給電することにより対物レンズ支持部材２２は、光軸Ｘの方向とこの光軸に直交する方向の２方向に揺動可能となっている。またこれらのコイルはワイヤ２６を介して電源が供給されるようになっている。

更に、この光ヘッド部は、不図示のトラッキング機構により、光ディスクの情報記録領域にわたり、半径方向（図示矢印方向）に移動可能となされている。同図においては、図示Ａ側に光ディスクの回転中心がある。

以下に、本発明に係る対物レンズユニット１００の形状について、より詳しく説明する。なお以下の図においては、回折光学素子１７の格子部の図示は省略してある。

まず、図４〜図５を用いて、鏡枠の光ディスクの回転中心に近い側の外周部の少なくとも一部を角落しした対物レンズユニットの例を説明する。

図４は、本実施の形態に係る対物レンズユニット１００の形状の一例を示した図である。同図（ａ）は対物レンズユニット１００をディスク側から見た正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図である。

対物レンズユニット１００は、鏡枠３０により回折光学素子１７及び対物レンズ１８が保持されている。同図（ｂ）内に、Ｃで示したように、鏡枠３０は光ディスクの回転中心のある方向（図示矢印Ａ方向）に近い側の外周部が面取りされている。

このようにすることで、対物レンズユニット１００の鏡枠３０と情報読み取り側の面から突出したスタックリングとの干渉を避けることができ、光ディスクの設定された情報記録領域の回転中心に近い側まで近接することが可能となる。これによりワーキングディスタンス（ＷＤ）の短い対物レンズユニットでも、スタックリングとの干渉を避け、より多くの情報を記録できる対物レンズユニットとすることができる。

なお、同図において回折光学素子１７は、光軸Ｘに対しθ（２〜３度程度）だけ傾けて鏡枠３０に保持されているが、表面反射を不要な方向に反射させるためのものであり、回折光学素子１７が凹面等の曲面に形成されている場合には、θ≒０度で組み付けられる。

図５は、本実施の形態に係る対物レンズユニット１００の形状の他の例を示した図である。同図（ａ）は対物レンズユニット１００をディスク側から見た正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図である。

同図は、鏡枠３０の光ディスク側外周部を全周にわたって面取りしたものである。樹脂成形で鏡枠３０を形成する場合には、成形バランスのよい精度の安定した鏡枠３０を得ることができ、また対物レンズユニットの質量バランスも崩れることがなく、ワイヤーサスペンションによる揺動を滑らかにすることができる。

なお、上記における「角落し」や「面取り」は、それらの形状に成形により形成されることがコスト的には好ましいが、一旦製造された鏡枠に対し後加工で形成しても良いのは勿論である。要は、できあがりの形状として、例えば「角落し」では、角落ししたような形状となっていればよいということである。以下に説明する、他の形状においても同様であり、最終的な形状としてそのような形状であればよいということである。

次に、鏡枠の光ディスクの回転中心に近い側が薄肉で形成されている対物レンズユニットの例について説明する。

図６は、本実施の形態に係る対物レンズユニット１００の形状の他の例を示した図である。同図（ａ）は対物レンズユニット１００をディスク側から見た正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図である。

同図に示すように、鏡枠３０は光ディスクの回転中心のある方向（図示矢印Ａ方向）に近い側の円弧部が削られ、遠い側に対して（この例では近い側以外に対して）薄肉に形成されている。このような形状でも上記と同様の効果を得ることができる。

また、図４、図６、に示した対物レンズユニットにおいて、光ディスクに近い側（図示Ａ方向）と１８０度反対側（図４（ｂ）、図６（ｂ）に示す断面図の左側）の位置に、異なる形状又は異なる寸法の、面取りや段差等の角落とし又は薄肉部を形成してもよい。このようにすることで、対物レンズユニットの質量バランスの崩れを最小限に抑えることができ、ワイヤーサスペンションによる揺動を滑らかにすることができる。また、回折光学素子の取り付けの傾き方向を、回折光学素子側を見ることなく確認できるようになる。

次いで、光ディスクの回転中心方向を除いて、鏡枠に対物レンズの光軸と直交する方向の位置決めを行うための突起部が形成されている対物レンズユニットの例について説明する。

図７は、本実施の形態に係る対物レンズユニット１００の形状の他の例を示した図である。同図（ａ）は対物レンズユニット１００をディスク側から見た正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図である。

同図に示すように、鏡枠３０には、対物レンズ１８の光軸と直交する方向の位置決めを行うための突起部４１が略１２０度間隔で３箇所形成されている。突起部４１は、光ディスクの回転中心のある方向（図示矢印Ａ方向）を避けて形成されている。このようにしても上記と同様の効果を得ることができる。具体的には、光ディスクの回転中心に最も近い対物レンズユニットの端部よりも、突起部４１が光ディスクの回転中心方向において突出しない位置に、突起部４１を位置させる。

なお、本例では、突起部を３箇所に形成した例で説明したがこれに限るものでなく、光ディスクの回転中心の方向（図示矢印Ａ方向）を避けた位置で、対物レンズの光軸直交方向の位置決めを行うものであればよい。

図８は、本実施の形態に係る対物レンズユニット１００の形状の他の例を示した図である。同図は、図７に示した対物レンズユニットの回折光学素子１７と鏡枠３０を一体で形成したものの断面図である。

同図に示すように、回折光学素子１７と鏡枠を一体で形成することで、回折光学素子１７と鏡枠の位置決め及び組み立て工数が不要となり、対物レンズユニットを低コストで得ることができる。なお、図４〜図６で説明した対物レンズユニットにおいても、回折光学素子１７と鏡枠３０を一体で形成することが可能なのはいうまでもない。また、対物レンズ１８と鏡枠３０を一体で形成し、回折光学素子１７を組み付けるよう構成してもよいのは勿論である。

なお、上記の実施の形態においては、対物レンズ群が回折光学素子及び凸レンズで構成された対物レンズユニットを例にとって説明したが、これに限るものでなく、単レンズであってもよいし、複数枚のレンズで構成された対物レンズ群であってもよいのは勿論である。また、複数種の光ディスクに対応した対物レンズユニットを用いて説明したが、これに限るものでなく、単一の光ディスクに対応した対物レンズユニットにも適用可能であるのはいうまでもない。

本実施の形態に係る光ピックアップ装置の一例を模式的に示す構成図である。 本実施の形態に係る回折光学素子と対物レンズの例を模式的に示した断面図である。 本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光ヘッド部の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る対物レンズユニットの形状の一例を示した図である。 本実施の形態に係る対物レンズユニットの形状の他の例を示した図である。 本実施の形態に係る対物レンズユニットの形状の他の例を示した図である。 本実施の形態に係る対物レンズユニットの形状の他の例を示した図である。 本実施の形態に係る対物レンズユニットの形状の他の例を示した図である。 光ディスクの厚み方向の概略断面を示す図である。

符号の説明

１１ 第１の半導体レーザモジュール
１２ 第２の半導体レーザモジュール
１３ 第３の半導体レーザモジュール
１４ ビームスプリッタ
１５ ビームスプリッタ
１６ コリメートレンズ
１７ 回折光学素子
１８ 対物レンズ
１９ 光ディスク
３０ 鏡枠
１００ 対物レンズユニット

Claims (5)

1. 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、
   前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心に近い側の外周部の少なくとも一部を角落しされていることを特徴とする対物レンズユニット。
2. 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、
   前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心に近い側が薄肉で形成されていることを特徴とする対物レンズユニット。
3. 情報記録媒体である光ディスクへレーザ光を照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、
   前記鏡枠は、前記光ディスクの回転中心方向を除いて、前記対物レンズの光軸と直交する方向の位置決めを行うための突起部が形成されていることを特徴とする対物レンズユニット。
4. 前記対物レンズユニットは２つの光学素子を備え、前記鏡枠は、前記光学素子の一方と一体で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の対物レンズユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の対物レンズユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。

Images