JP2008041166A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、収差を迅速かつ容易に調整し得る光ピックアップを実現する。
【解決手段】コリメータレンズ１４を出射ビームの光軸に対して傾けることにより非点収差を発生させて光ピックアップ７全体の収差を調整する際、コリメータレンズ１４を回動支持する回転軸１４Ｘを、当該コリメータレンズ１４の物体側主平面１４Ｐ２上に設けることにより、コリメータレンズ１４を傾けることで生じる光軸倒れを最小限に留めて、対物レンズ９から出射される出射光ビームの光軸の移動を低減し、収差測定器と光ピックアップ７とのアライメント再調整を行うことなく光ピックアップ７の収差調整を行えるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、光ピックアップによるビームの集光特性の向上に適用して好適なものである。

近年、光ディスクの高記録密度化が進んでおり、これに応じて光ディスク装置の光学特性についても高品質化が必要とされている。特に、光ディスクの記録面上におけるビームの集光特性（いわゆるスポット品質）は、信号の記録・再生に大きく影響することが知られており、かかる集光特性の向上が求められている。

集光特性を向上するためには、まず第１に光学収差を抑える必要がある。光ピックアップの基本特性に影響する収差は３次収差（非点収差、コマ収差、球面収差）であるが、特に非対称収差である非点収差を抑えることが重要である。非点収差と光学特性の関係については、次のようなことが判明している。

すなわち、非点収差が大きいと、ジッター値の合焦点ずれ特性であるデフォーカストレランスのカーブの対称性が崩れるばかりか、許容マージン幅も減少する。また、非点収差はアドレス信号（ＬＰＰ信号やウォブル信号）のＳ／Ｎにも大きく影響し、サーボ特性の不安定の要因ともなる。

光ピックアップの収差は、その光学系を構成する光学部品の製造誤差や光学部品の配置誤差によって発生する。従って、光学部品をただ単純に配置しただけでは、各光学部品の単品収差及び実装収差を合わせた形で収差が発生することとなる。

従って、光ピックアップ全体での収差を抑えるために、その製造時において光学収差が小さくなるように光学部品の配置を調整することが考えられる。そして、光ピックアップの非点収差の調整方法として、コリメータレンズをレーザ光の光軸に対して傾けて配置することにより非点収差を発生させ、このコリメータレンズの傾斜配置による非点収差を用いて、光ピックアップ全体での収差を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、光ピックアップの収差を測定器で測定しながらコリメータレンズの角度を変化させていき、当該収差が最も小さくなる状態でコリメータレンズを位置決めすればよい。
特開平８−１４７７４７号公報

従来、光ピックアップの収差測定方法としては光干渉計を用いた強度干渉法が広く用いられている。

しかしながら強度干渉法では、光ピックアップ及び光干渉計の光軸のアライメントを正確に行う必要がある。そして、光ピックアップの収差を調整するためにコリメータレンズの角度を変化させた場合、これによって光ピックアップの光軸が変化してしまうため、光ピックアップ及び光干渉計のアライメントを再調整しなければならない。

このように、光学部品の位置を変化させることによって光ピックアップの収差を調整するには煩雑な操作が必要になるという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で、収差を迅速かつ容易に調整し得る光ピックアップ及び光ディスク装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の光ピックアップにおいては、光ビームを出射する光源と、光ビームを発散光から平行光へと変換するコリメータレンズと、コリメータレンズによって並行光に変換された光ビームを集光する対物レンズと、コリメータレンズを、その物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持するレンズ支持手段とを光ピックアップに設けるようにした。

コリメータレンズを傾斜配置して光ピックアップ全体の収差を調整する際、当該コリメータレンズをその物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持することにより、コリメータレンズの傾斜配置によって生じる光ビームの光軸倒れを最小限に留めて、対物レンズから出射される光ビームの光軸移動を低減することができる。これにより、収差測定器と光ピックアップとのアライメントを再調整することなく、コリメータレンズの角度を変化させながら収差を測定して、光ピックアップ全体の収差を迅速かつ容易に調整することができる。

また、本発明の光ディスク装置においては、光ビームを出射する光源と、光ビームを発散光から平行光へと変換するコリメータレンズと、コリメータレンズによって並行光に変換された光ビームを集光する対物レンズと、コリメータレンズを、その物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持するレンズ支持手段とを設けるようにした。

コリメータレンズを傾斜配置して光ピックアップ全体の収差を調整する際、当該コリメータレンズをその物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持することにより、コリメータレンズの傾斜配置によって生じる光ビームの光軸倒れを最小限に留めて、対物レンズから出射される光ビームの光軸移動を低減することができる。これにより、収差測定器と光ピックアップとのアライメントを再調整することなく、コリメータレンズの角度を変化させながら収差を測定して、光ピックアップ全体の収差を迅速かつ容易に調整することができる。

本発明によれば、光ビームを出射する光源と、光ビームを発散光から平行光へと変換するコリメータレンズと、コリメータレンズによって並行光に変換された光ビームを集光する対物レンズと、コリメータレンズを、その物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持するレンズ支持手段とを設けるようにしたことにより、コリメータレンズの傾斜配置によって生じる光ビームの光軸倒れを最小限に留めて、対物レンズから出射される光ビームの光軸移動を低減することができる。これにより、収差測定器と光ピックアップとのアライメントを再調整することなく、コリメータレンズの角度を変化させながら収差を測定して、収差を迅速かつ容易に調整し得る光ピックアップ及び光ディスク装置を実現することができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）光ディスク装置の全体構成
図１において、１は本発明を適用した光ディスク装置を示し、制御部２によって全体を統括制御するようになされている。そして光ディスク装置１は、光ディスク１００が装填された状態において図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部２から駆動部３及び信号処理部４を制御することにより、光ディスク１００に記録された情報を読み出すようになされている。

実際上、駆動部３は、制御部２の制御に基づき、スピンドルモータ５により光ディスク１００を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ６により光ピックアップ７を光ディスク１００の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに２軸アクチュエータ８により対物レンズ９を光ディスク１００に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の２方向へそれぞれ細かく移動させる。

これと並行して信号処理部４は、光ピックアップ７により対物レンズ９から所定の出射光ビームを光ディスク１００の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部２を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。

すなわち光ピックアップ７は、装着された光ディスクの種別に応じた波長の出射光ビームを対物レンズで集光し、当該光ディスク１００の記録層に焦点を合致させて照射するとともに、当該合焦記録層で反射された反射光ビームを対物レンズ９で受光して光電変換し、各種検出信号を生成して信号処理部４に供給する。

駆動部３は、信号処理部４から供給されるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて２軸アクチュエータ８を駆動する。また信号処理部４は、光ピックアップ７から供給される再生信号に対して所定の信号処理を施した後、制御部２を介して外部に出力する。

（２）光ピックアップの構成
図２は光ピックアップ７の構成を示し、光源としてのレーザダイオード１１から出射された出射ビームを回折素子１２によって回折させ、０次光でなるメインビーム及び±１次光でなる２本のサイドビームを生成し、これら計３本の光ビームでなる出射光ビームをビームスプリッタ１３に入射させる。

ビームスプリッタ１３は、入射した出射光ビームの偏光方向に基づいて、その大部分を反射してコリメータレンズ１４に入射させる一方、残りを透過してレーザパワー制御用のフロントフォトディテクタ１６に入射させる。

このコリメータレンズ１４は、例えば開口数０．１２、焦点距離１７．８７５[mm]でなり、発散光でなる出射光ビーム（メインビーム及び２本のサイドビーム）をそれぞれ平行光に変換し、立上ミラー１５を介して対物レンズ９に入射する。この対物レンズ９は、例えば例えば開口数０．６５、焦点距離２．７５[mm]でなり、出射光ビームを集光して、メインビーム及び２本のサイドビームを光ディスクの記録面に所定間隔で照射する。

さらに光ピックアップ７は、メインビーム及び２本のサイドビームがそれぞれ光ディスクの記録面で反射されてなる反射光ビーム（反射メインビーム及び２本の反射サイドビーム）を対物レンズ９で受光し、立上ミラー１５及びコリメータレンズ１４を介してビームスプリッタ１３に入射する。

ビームスプリッタ１３は、反射光ビームをその偏光方向に基づいて透過することによって出射光ビームと反射光ビームとを分離し、当該反射ビームのみ非点発生レンズ１７を介して受光素子１８に入射させる。そして受光素子１８は、受光した反射光ビーム（反射メインビーム及び２本の反射サイドビーム）の光量に基づいて各種検出信号を生成し、信号処理部４(図１）に供給する。

（３）本発明による収差の補正方法
かかる構成に加えてこの光ピックアップ７では、コリメータレンズ１４の光軸を出射ビームの光軸に対して傾けて配置することにより非点収差を発生させ、当該コリメータレンズ１３の傾斜配置によって発生する非点収差を用いて、光ピックアップ７全体の収差を補正するようになされている。

図３は本発明によるコリメータレンズ１４の構成を示し、レンズホルダ１４Ａの内側にコリメータレンズ１４が取り付けられ、さらに当該レンズホルダ１４Ａの両端にはそれぞれ円筒状の支持軸部１４Ｂが設けられている。

支持軸部１４Ｃの回転軸１４Ｘは、コリメータレンズ１４の光軸に対して直角に交差するように位置決めされている。そしてこの支持軸部１４Ｃは、光ピックアップ７のベースに設けられた軸受（図示せず）によって回動自在に支持されており、これによりコリメータレンズ１４は、その光軸を、当該コリメータレンズ１４に入射する出射光ビームの光軸に対して自在に傾け得るようになされている。そしてコリメータレンズ１４は、当該コリメータレンズ１４を傾けていない状態において、その光軸と当該コリメータレンズ１４に入射する出射光ビームの光軸とが合致するように位置決めされている。

図４は、コリメータレンズ１４を傾き角θ[deg]だけ傾けた際に、当該コリメータレンズ１４が生じる各種収差を示し、傾き角θ[deg]の増大に従って非点収差が増大しているのに対し、コマ収差及び球面収差がほとんど発生しておらず、これによりコリメータレンズ１４を傾けることで任意の非点収差を発生し得ることがわかる。

ところがコリメータレンズ１４を傾けた場合、非点収差が発生すると共に、当該コリメータレンズ１４からの出射光の光軸が入射光の光軸に対して傾いてしまい（すなわち光軸倒れ）、これにより対物レンズ９で集光されて出射される出射光ビームの光軸に位置ずれが生じる。従って、光ピックアップ７全体の収差を低減するためにコリメータレンズ１４の角度を調整する場合、その都度、収差測定器と光ピックアップ７との光軸のアライメントを再調整する必要が生じる。

これに加えて、この光軸倒れによって対物レンズ９に入射する出射光ビームが斜め入射することにより、当該対物レンズ９で集光される出射光ビームに望ましくない収差が発生してしまう。すなわち図５は、対物レンズ９に対する出射光ビームの入射角を変化させた場合における、当該対物レンズ９で集光された出射光ビームに生じる各種収差を示しており、入射角が増大するにつれ、非点収差と共に望ましくないコマ収差が増大していることがわかる。

ところが一般に、図６に示すレンズ１００を入射光の光軸に対して傾ける際、その第２主平面１００Ｐ２を通る軸線で当該レンズ１００を傾けると、出射光の光軸倒れが極めて小さくなることが知られている。

このため本発明の光ピックアップ７では、コリメータレンズ１４と支持軸部１４Ｃの回転軸１４Ｘとの位置関係を最適化して、当該コリメータレンズ１４を傾けた際の光軸倒れを最小限に抑えるようにした。

すなわち本発明の光ピックアップ７では、図７に示すように、支持軸部１４Ｃの回転軸１４Ｘを、コリメータレンズ１４におけるレーザダイオード１１側の第２主平面（これを物体側主平面１４Ｐ２と呼ぶ）上に位置するようにレンズホルダ１４Ａを形成した。これによりコリメータレンズ１４は、その物体側主平面１４Ｐ２を回動中心として回動する。

このようにコリメータレンズ１４をその物体側主平面１４Ｐ２を回動中心として回動させることにより、当該コリメータレンズ１４から出射される出射光ビームの光軸倒れを最小限にすることができる。

そして、このように構成した本発明の光ピックアップ７では、全体の収差を調整するためにコリメータレンズ１４の傾きを変えたとしても、対物レンズ９から出射される出射光ビームの光軸はほとんど移動しないことから、収差測定器と光ピックアップ７との光軸のアライメントを再調整することなく収差調整を行うことができる。

図８は、光ピックアップ７の収差調整を行う際の装置構成を示し、収差測定用の波面測定器５０を、光ピックアップ７の対物レンズ９に対向するように配置し、当該波面測定器５０の光軸と対物レンズ９の光軸とが合致するように、波面測定器５０と光ピックアップとのアライメントを調整する。

そして、コリメータレンズ１４の角度を適宜変更しながら、光ピックアップ７から出射される出射光ビームの非点収差を波面測定器５０で測定し、当該収差が最も少なくなる状態、若しくは所定の基準値以下になる状態でコリメータレンズ１４の角度を固定する。上述したように、本発明の光ピックアップ７ではコリメータレンズ１４の傾きを変えても対物レンズ９から出射される出射光ビームの光軸はほとんど移動しないことから、かかる収差調整中に波面測定器５０と光ピックアップ７のアライメントを再調整する必要は生じない。

（４）動作及び効果
以上の構成において、この光ピックアップ７では、コリメータレンズ１４を出射ビームの光軸に対して傾けることにより非点収差を発生させ、この非点収差を用いて、光ピックアップ７全体の収差を調整する。

これに加えて光ピックアップ７では、コリメータレンズ１４を回動支持する回転軸１４Ｘを、当該コリメータレンズ１４の物体側主平面１４Ｐ２上に設けて、コリメータレンズ１４を傾けることによって生じる光軸倒れを最小限に留めた。

このため光ピックアップ７は、収差調整のためにコリメータレンズ１４の角度を変化させても、対物レンズ９から出射される出射光ビームの光軸はほとんど移動せず、これにより、収差測定用の波面測定器５０と光ピックアップ７のアライメントを再調整することなく、光ピックアップ７の収差調整を行うことができる。

以上の構成によれば、コリメータレンズ１４をその物体側主平面１４Ｐ２上で回転させて収差調整を行うようにしたことにより、簡易な構成で、光ピックアップ７の収差を迅速かつ容易に調整することができる。

（５）他の実施の形態
なお上述した実施の形態においては、光ディスク装置１の光ピックアップ７に本発明を適用した場合について述べたが、これに限らず、他の種々の構成の光ピックアップに本発明を適用しても良い。すなわち、光ピックアップ７は光ディスク装置１に組み込まれるもの以外でも良い。

本発明は、多層光ディスクを使用する光ディスク装置に広く適用することができる。

光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。 光ピックアップの構成を示す略線図である。 本発明によるコリメータレンズの構成を示す略線図である。 コリメータレンズの傾き角と収差との関係を示す特性曲線図である。 対物レンズに対する入射角と収差との関係を示す特性曲線図である。 レンズと主平面の説明に供する略線図である。 コリメータレンズと回転軸との位置関係の説明に供する略線図である。 光ピックアップの収差調整の説明に供する略線図である。

符号の説明

１……光ディスク装置、２……制御部、３……駆動部、４……信号処理部、５……スピンドルモータ、６……スレッドモータ、７……光ピックアップ、８……２軸アクチュエータ、９……対物レンズ、１１……レーザダイオード、１２……回折格子、１３……ビームスプリッタ、１４……コリメータレンズ、１４Ａ……レンズホルダ、１４Ｂ……支持軸部、１４Ｘ……回転軸、１５……立上ミラー、１６……フロントフォトディテクタ、１７……非点発生レンズ、１８……受光素子。

Claims (3)

1. 光ビームを出射する光源と、
   上記光ビームを発散光から平行光へと変換するコリメータレンズと、
   上記コリメータレンズによって並行光に変換された上記光ビームを集光する対物レンズと、
   上記コリメータレンズを、その物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持するレンズ支持手段と
   を具えることを特徴とする光ピックアップ。
2. 上記レンズ支持手段は、上記対物レンズで集光された上記光ビームの収差が所定値以下になる角度で上記コリメータレンズを支持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 光ビームを出射する光源と、
   上記光ビームを発散光から平行光へと変換するコリメータレンズと、
   上記コリメータレンズによって並行光に変換された上記光ビームを集光する対物レンズと、
   上記コリメータレンズを、その物体側主平面上に位置する回転軸を中心に回動した状態で支持するレンズ支持手段と
   を具えることを特徴とする光ディスク装置。

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