JP2007080451A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光束分離手段を取付ける際の変形や、光束分離手段を取付け後の設置場所や設置環境などでの大幅な温度変化に対して、光束分離手段を安定した状態で保持しておくことができる、換言すれば、取付けの際の形状信頼性及び取付け後の位置信頼性を高めることができる光束分離手段を備えた光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】受光光学系βの光路のうち受光素子に至る後半部分の光路を投光光学系αから分離する、略矩形板状を呈するハーフプレート２３を備えた光ピックアップ装置において、ハーフプレート２３は、オプトベースの床面２Ａに対して、投光光学系αの光束反射面及び受光光学系の光束入射面と受光光学系の光束透過面とは垂直な下面を所定硬度の第１接着剤４１で、及びこの下面とは反対の上面を、オプトベースの床面２Ａに対して起立させた起立壁面２Ｂの支持突起２Ｃ上面に第１接着剤４１よりも硬度の低い所定硬度の第２接着剤４２で固着してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ディスクでの光学的な情報の記録及び／再生（以下、記録再生という）を行う光ピックアップ装置に関する。

従来、ＣＤやＤＶＤなどのような光ディスクでの光学的な記録再生を行うため、光ピックアップ装置が各種開発されている。この光ピックアップ装置は、対物レンズを用いて、光源からの光を光ディスクに投光するとともに、この光ディスクからの反射光を受光素子に導き、光ディスクに記録された各種情報を読取っているが、光源と受光素子との間に光束分離手段（例えば、ビームスプリッタやハーフプレートミラー）を設け、投光光学系と受光光学系の光路を分離するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、この光ピックアップ装置は、図８に示すように、光源１０１から光ディスクＤに至るまでの光路の中間付近に、ハーフプレートミラー（以下、「ハーフプレート」と略す）１０２などの光束分離手段を設けてある。なお、同図中、符号１０３はコリメートレンズ、１０４は立ち上げミラー、１０５は対物レンズ、１０６は平行平板、１０７は受光素子を示すものである。
特開２００２−１２３９６９号公報

ところが、従来の光ピックアップ装置においては、光束分離手段を筐体（例えばオプトベースなど）の床面に適宜の接着剤などで固着する場合、接着剤が硬化するときの収縮や接着力などにより、歪みやねじれなどの物理的な変形が発生する場合があり、この変形に伴い、コマ収差や非点収差或いは球面収差などの各種の収差を発生し、記録再生特性が大幅に劣化するおそれがある。また、例えば車載用の機器に用いられた場合など、周囲温度が大きく変化するおそれがある。この場合、光束分離手段が、硬化後の接着剤の熱的な変性や劣化などにより安定した取付け状態を保持できず、光束分離手段の位置がずれて、受光光学系での光学距離などに変動をもたらすため、記録再生特性が大幅に劣化することもある。このため、大きな温度変化に対して常時安定した位置確保と変形防止とを図ることが要請されている。

このように、光束分離手段は、取付けの際の変形や取付け後の位置の変動などが、記録再生特性などに大きな影響を及ぼす要因となっている。このため、光束分離手段を所定の位置に物理的な変形のない正しい姿勢で固着させて取付けるとともに、長期間に亙り大きな温度変化に対して安定した状態でその位置を正確に保持できるようにすることが重要な課題となっている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光束分離手段を取付ける際の物理的な変形や、光束分離手段を取付け後の大幅な温度変化に対して、光束分離手段を安定した状態で保持しておくことができる、換言すれば、取付けの際の形状信頼性及び取付け後の位置信頼性を高めることができる光束分離手段を備えた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明の光ピックアップ装置は、光源から出射された光束を情報の記録又は再生を行う光ディスクへ投光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ集光して結像させる受光光学系と、前記受光光学系を進行する光束と投光光学系を進行する光束とを分離する平行平板形状の光束分離手段とを筐体に備えた光ピックアップ装置において、前記光束分離手段は、互いに対向する２面のそれぞれ少なくとも各２箇所を、前記筐体の床面側及びこれに垂直な壁面側に設けた取付部に対して、それぞれ、硬化後の硬度が異なる２種類の接着剤で固着するとともに、前記光束分離手段の一方の面を前記筐体の床面側に固着する接着剤は、前記光束分離手段の他方の面を前記床面に垂直な壁面側に固着する接着剤よりも、硬化後の硬度が高いものである。

また、前記光束分離手段は、底面が、前記筐体を構成するオプトベースの床面に２箇所設けた突出部に、第１接着剤で固着してあるとともに、上面が、前記オプトベースの床面から垂直に起立する壁面の、前記受光光学系の光束が通過する開口部を挟んでその両側に設けた略柱状の支持突起の上面に、前記第１接着剤よりも硬化後の硬度が低い所定の硬度を有する第２接着剤で固着してあるものである。

また、前記支持突起は、前記光束分離手段の前記受光光学系の光束が出射する背面と対向する支持面の下部に、光束分離手段の前記底面を支持する段部を有するとともに、前記支持面の、前記光束分離手段の背面下端と対向する部分に、切欠き溝を有するものである。

また、前記第１接着剤にはショアＤが７０以上の硬度のものを用いるとともに、前記第２接着剤にはショアＤが４０以下の硬度のものを用いるものである。

本発明によれば、光束分離手段を取付けるときに変形が発生するのを防止できるとともに、光束分離手段を取付けた後、設置する場所や環境の変化などによらず、光束分離手段を長期間に亙り常時安定した状態で定位置に保持することができ、換言すれば取付けの際の形状信頼性及び取付け後の位置信頼性を高めることができる光束分離手段を備えた光ピックアップ装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる光ディスク装置の光ピックアップ装置１を示すものであり、この光ピックアップ装置１は、この筐体部分を構成するオプトベース２と、このオプトベース２に対して電磁力で変位可能に連結された対物レンズアクチュエータ３とを備える。なお、図１は、内部の光学素子の配置について正確な記載が難しいので、複数の方向から見たときの様子を便宜上同一平面上に記載してある。

このうち、オプトベース２は、後述する対物レンズ３１及び絞り部を除く主要な光学系を備えるものであり、半導体レーザを用いた光源２１と、回折格子２２と、往路と復路とで光路を分離させるための光束分離手段であるハーフプレート２３と、平行光を形成するコリメータ２４と、光源２１からのレーザ光を光ディスクＤへ投光させる投光光学系用の光路及び光ディスクＤで反射して戻る受光光学系用の光路を方向転換させるための立ち上げミラー２５と、光ディスクＤで反射して戻る反射光の受光光学系での（ハーフプレート２３を透過後の）光路上に配置する反射ミラー２６及びＡＳ（Astigmatism；非点収差）補正板２７と、受光素子２８などを配置している。

光源２１には、光ディスクＤでの読取又は書き込みのために所定波長のレーザ光を出射する半導体レーザを用いている。回折格子２２は、読取用及びサーボ用となる０次光及び±１次光の回折光を生成するようになっている。ハーフプレート２３は、光源２１側から入射するレーザ光を反射させて光路を９０度折り曲げるとともに、光ディスクＤで反射するレーザ光を透過させ受光光学系の光路を投光光学系の光路から分離させるようになっている。ＡＳ補正板２７は、トラッキング方向及びフォーカス方向での良好なサーボ制御を行うために、ハーフプレート２３で発生する非点収差の角度を補正するものであり、本実施形態では、非点収差の方向が受光素子２８の受光面に設けた分割線に対して４５度ずれた角度となるように、光軸に対して６０度回転させている。なお、このＡＳ補正番２７は、この厚さ及びこれに入射するレーザ光の入射角と、発生する非点収差（ＡＳ）の角度とについて一定の関係があり、この関係式を利用して光路に対して６０度回転させてあるが、この関係式については説明を省略する。受光素子２８には、光電変換素子として、例えばＰＩＮフォトダイオードなどを用いている。

一方、対物レンズアクチュエータ３０は、情報の記録読取を行う光ディスクＤのトラック（ピット）へレーザ光を集光するための対物レンズ３１および図示外の絞り部などを設けている。また、本実施形態の対物レンズアクチュエータ３０は、図示しないが、トラッキングサーボをかけるために光ディスクＤのラジアル（Ｒ）方向に変位可能であるとともにフォーカシングサーボをかけるために光ディスクＤの厚さ方向に変位可能な可動部と、この可動部を支持するヨーク部とを備えている。
以上のような構成を有することで、トラッキング制御の際には、光源（半導体レーザ）２１からの光束を光ディスクＤのトラックに追従させるため対物レンズアクチュエータ３（対物レンズ３１）の微動を図示外のサーボ機構で行い、サーボ機構で追従しきれない所定距離以上の移動動作が必要な場合は、図示外のトラバース機構を利用してオプトベース２を移動させる。

なお、本実施形態では、投光光学系は、光源２１と、回折格子２２と、コリメータ２４と、立ち上げミラー２５と、対物レンズ３１および絞り部などで構成している（但し、ハーフプレート２３は、投光光学系から除く）。一方、受光光学系は、対物レンズ３１および絞り部と、立ち上げミラー２５と、コリメータ２４と、反射ミラー２６及びＡＳ補正板２７と、受光素子２８などで構成している（但し、ハーフプレート２３は、受光光学系から除く）。また、本実施形態では、光ディスクＤの読取光又は書込光としてコヒーレント光を用いているので、ハーフプレート２３の替わりに、偏光板と偏光ビームスプリッタなどを組み合わせて使用し、偏光によって投光光学系の光路αと受光光学系の光路βを分離させるように構成してもよい。

次に、図２から図５を用いて、本発明の実施形態に係るハーフプレート２３のオプトベース２への固定方法について説明する。
初めに、本実施形態のオプトベース２について説明する。このオプトベース２には、図２、図４に示すように、受光光学系の光路βを確保するため、開口部２Ｅを確保するため所要の幅Ｗのスペースだけ離間して、床面２Ａから起立状態で設けた左右一対の起立壁面２Ｂと、この起立壁面２Ｂの互いに対向する端部に並設した略柱状を有する１対の支持突起２Ｃと、床面２Ａの各支持突起２Ｃと対応する部位に設けた１対の突出部２Ｄとを有している。

このうち、支持突起２Ｃは、図３に示すように、床面から天井面までの高さがハーフプレート２３の高さと同じかそれより若干高めに形成されている。また、支持突起２Ｃには、ハーフプレート２３の底面の縁部側を支持する段部２Ｆが支持突起２Ｃの基部に突設されているとともに、ハーフプレート２３下部の側縁部２３Ａ（図３参照）と対向する部位に切欠き溝２Ｇを設けている。

この切欠き溝２Ｇは、ハーフプレート２３下部の側縁部２３Ａを加工するような場合に、この側縁部２３Ａが直角にならずに微視的に見て極く僅かな突起などが形成されることがあるので、これを考慮したものである。即ち、この切欠き溝２Ｇを設けることにより、側縁部２３Ａが僅かに突出していても、オプトベース２の床面２Ａに対して精度の高い取付け状態が確保できるようになっている。

突出部２Ｄは、オプトベース２の床面２Ａから段部２Ｆまでの高さと同一量だけ床面２Ａから突出しており、ハーフプレート２３の底面を固着させるようになっている。突出部２Ｄは、本実施形態では断面真円形状を有しているが、特にこの断面形状には限定されない。

次に、ハーフプレート２３について説明する。このハーフプレート２３は、本実施形態の場合、薄板形状を有するガラスなどにより平行平板状に形成されており、投光光学系でのレーザ光を反射させるとともに、受光光学系でのレーザ光を屈折、透過させるために、表面部分に誘電体多層膜などをコーティングしている。

次に、ハーフプレート２３のオプトベース２への固着方法について、図２から図５を参照しながら説明する。
（１）初めに、図４に示すように、オプトベース２の床面２Ａ側に設けた１対の突出部２Ｄの上面の斜線で示すような領域に、第１接着剤４１を塗布する。そして、この突出部２Ｄと段部２Ｆとにオプトベース２を支承させるような状態で、かつ、オプトベース２の背面が支持突起２Ｃに当接するような状態で、オプトベース２を床面側にしっかりと搭載させて固定する。
（２）次に、オプトベース２の上面と支持突起２Ｃの上面（この上面と垂直に交わる支持面２Ｈの一部も含む）とに亙るような状態で、第２接着剤４２を塗布する。ここで、ハーフプレート２３をオプトベース２へ固着させるために使用する第１、第２接着剤４１、４２については、下記の表１に示すものが好ましい。

ここで、第１、第２接着剤４１、４２として、各種硬度の接着剤を使用し、ハーフプレート２３をオプトベース２へ固着させたときに発生する変動角度を調べる実験を行ってみた。但し、ここで、実線はＲａｄ変動、破線はＴａｎ変動を示す。Ｒａｄ変動とは、図５（Ａ）に示したＲａｄ方向の角度変化成分で定義される変動であり、Ｔａｎ変動とは図３に示したＴａｎ方向の角度変化成分で定義される変動である。

この図６（Ａ）が示すように、接着剤の硬度が増大するにつれて、Ｒａｄ方向及びＴａｎ方向のいずれの方向の変動も変動角度が低くなり、変動角度は接着剤硬度に依存することが判明した。この変動角度としては、１分以下に変動を抑えることが好ましいことが知られている。従って、硬度（ショアＤ）７０以上であればこれを十分に満たすことができるとの知見が得られた。ここで、ショアＤとは、デュロメータ タイプＤでの硬度を指すものであり、例えば硬度が５０度の場合、一般にＤ５０と表記する。

しかしながら、この第１、第２接着剤４１、４２の硬化後硬度を高めると、このハーフプレート２３によってもたらされる収差（つまり、コマ収差、球面収差、非点収差などの各種収差）が却って増大する。従って、第１、第２接着剤４１、４２の硬化後硬度がともに高いものを用いてハーフプレート２３を接着させたものを記録再生装置に使用したときに、記録再生特性が大幅に低下するおそれがあるので、好ましくない。なお、これらの収差については、２５（ｒｍｓ）以下、好ましくは５（ｒｍｓ）以下であることが好ましいことが知られている。ここで、ｒｍｓ（Root Mean Square）は、次式で定義される。

そこで、本発明に係る発明者が長年の経験に基づき、各種の実験と解析などを繰り返し行い、ハーフプレート２３の下部の固着に使用する接着剤（第１接着剤４１）には、前述した硬度（ショアＤ）７０以上のものを使用する一方で、上部に使用する接着剤（第２接着剤４２）には、硬度の低いもので固着させてみた。すると、変動角度と収差の双方を所要の値以下に抑えることができることが判明した。次に、この第２接着剤４２の硬度と収差との関係について、以下に説明する。

即ち、ハーフプレート２３をオプトベース２へ接着させる際に、第２接着剤４２のみ硬度が異なる各種のものを用いて、ハーフプレート２３をオプトベース２へ接着させた場合に、収差の発生する量を調べる実験を行ってみた。但し、これらの実験では、第１接着剤４１には、硬度（ショアＤ）７０を使用している。
その結果、次の図６（Ｂ）に示すような結果が得られた。
即ち、この実験によれば、第２接着剤４２の硬度が高くなるほど、収差の発生量が増大していることがわかる。これにより、ハーフプレート２３上面を第２接着剤４２の硬化後硬度が高いもので接着すると、ショアＤが４０を越えるところから収差が大幅に増大して好ましくない。従って、収差を抑えるためには、少なくとも、ハーフプレート２３上面を第２接着剤４２で固着する際に、硬度（ショアＤ）が４０以下の硬度のものを使用するのが好ましいことが判明した。

次に、本発明に係る接着方法でオプトベース２へ接着させた本実施形態に係るハーフプレート２３について、熱衝撃試験を行い、Ｒａｄ方向及びＴａｎ方向の変動量の様子を調べてみた。但し、ここでハーフプレート２３の上面には硬度（ショアＤ）が２５の低硬度の接着剤を、同じく底面には硬度（ショアＤ）が９０の高硬度の接着剤を使用した。なお、横軸に示すヒートショックとは、一定時間間隔で所定の温度変化を与えるものであり、具体的には、＋８５℃で０．５時間加熱した後、−４０℃で０．５時間冷却させることを１サイクルとして定義とする。

その結果、図７に示すような結果が得られた。即ち、この実験によれば、Ｒａｄ方向及びＴａｎ方向の何れについても、ヒートショックをゼロから６００［ｃｓ］までの範囲で行ったときの変動ΔＸ［ｄｅｇ］、ΔＹ［ｄｅｇ］は、いずれもゼロから０．０５［ｄｅｇ］以下であった。なお、図７において、ａ〜ｃにグラフは、同一性能の３台の試験機で実験を行ったときの結果を示す。
これにより、本実施形態に係るハーフプレート２３を用いると、ヒートショックの激しい環境であっても、Ｒａｄ方向及びＴａｎ方向の何れの変動量も０．０５［ｄｅｇ］未満に抑えることができることが確認できた。従って、温度環境が激しく変化する環境下であっても変動量を抑えることができ、高い信頼度でオプトベース２へ固着することができるハーフプレート２３が実現可能になる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の光ピックアップ装置は、設置する場所や環境などでの大幅な温度変化に対して、光束分離手段の変形及び位置的な変化を抑えることができる、換言すれば位置信頼性を高めることができる効果を有し、特に振動や温度変化の激しい車載用の電子機器に搭載する光ピックアップ装置等に有用である。

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学素子を示す構成図。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置のオプトベースに固着するハーフプレートを示す斜視図。 本発明の実施形態に係るハーフプレートのオプトベースへの取付け状態を示す断面図。 本発明の実施形態に係るハーフプレートのオプトベースへの取付け状態を示す説明図。 （Ａ）本発明の実施形態に係るハーフプレートのオプトベースへの取付け状態を示す平面図。 （Ｂ）本発明の実施形態に係るハーフプレートのオプトベースへの取付け状態を示す底面図。 （Ａ）本発明の実施形態に係るハーフプレートの変動角度と接着硬度の相関性を示すグラフ。 （Ｂ）本発明の実施形態に係るオプトベース上部の固定に用いる上部接着剤の硬度と収差の相関性を示すグラフ。 （Ａ）本発明の実施形態に係るハーフプレートの熱衝撃試験でのＲａｄ方向の変動量を示すグラフ。 （Ｂ）本発明の実施形態に係るハーフプレートの熱衝撃試験でのＴａｎ方向の変動量を示すグラフ。 従来の一般的な光ピックアップ装置の光学素子を示す構成図。

符号の説明

１ ピックアップ装置
２ オプトベース
２Ａ 床面
２Ｂ 起立壁面
２Ｃ 支持突起（取付部）
２Ｄ 突出部（取付部）
２Ｆ 段部
２Ｇ 切欠き溝
２Ｈ 支持面（取付部）
２３Ａ 側縁部
３ 対物レンズアクチュエータ
２１ 半導体レーザを用いた光源
２２ 回折格子
２３ ハーフプレート（光束分離手段）
２４ コリメータ
２５ 立ち上げミラー
２６ 反射ミラー
２７ ＡＳ補正板
２８ 受光素子
３ 対物レンズアクチュエータ
３１ 対物レンズ
４１ 第１接着剤
４２ 第２接着剤

Claims (4)

1. 光源から出射された光束を情報の記録又は再生を行う光ディスクへ投光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ集光して結像させる受光光学系と、前記受光光学系を進行する光束と投光光学系を進行する光束とを分離する平行平板形状の光束分離手段とを筐体に備えた光ピックアップ装置において、
   前記光束分離手段は、互いに対向する２面のそれぞれ少なくとも各２箇所を、前記筐体の床面側及びこれに垂直な壁面側に設けた取付部に対して、それぞれ、硬化後の硬度が異なる２種類の接着剤で固着するとともに、
   前記光束分離手段の一方の面を前記筐体の床面側に固着する接着剤は、前記光束分離手段の他方の面を前記床面に垂直な壁面側に固着する接着剤よりも、硬化後の硬度が高い光ピックアップ装置。
2. 前記光束分離手段は、
   底面が、前記筐体を構成するオプトベースの床面に２箇所設けた突出部に、第１接着剤で固着してあるとともに、
   上面が、前記オプトベースの床面から垂直に起立する壁面の、前記受光光学系の光束が通過する開口部を挟んでその両側に設けた略柱状の支持突起の上面に、前記第１接着剤よりも硬化後の硬度が低い所定の硬度を有する第２接着剤で固着してある請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記支持突起は、
   前記光束分離手段の前記受光光学系の光束が出射する背面と対向する支持面の下部に、光束分離手段の前記底面を支持する段部を有するとともに、
   前記支持面の、前記光束分離手段の背面下端と対向する部分に、切欠き溝を有する請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１接着剤にはショアＤが７０以上の硬度のものを用いるとともに、
   前記第２接着剤にはショアＤが４０以下の硬度のものを用いる請求項２又は３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

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