JP2008071392A - 対物レンズのチルト調整機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の対物レンズの相対チルト量の低減と適正な光束規制とが可能なチルト調整機構、対物レンズ駆動用のアクチュエータ、光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置は、第１，第２の対物レンズ１，２と、その両方が同じ傾き状態となるように第２の対物レンズ２の傾角を調整するチルト調整機構８と、を対物レンズ駆動用のアクチュエータ９に有する。第２の対物レンズ２が固定されるアパーチャ３と、そのアパーチャ３が調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダー４と、でチルト調整機構８が構成されている。アパーチャ３は、レンズホルダー４に対するアパーチャ３の摺動が行われる面として、第２の対物レンズ２の主点２Ｈ又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面３Ｓを有する。レンズホルダー４は、円柱形状の光路孔４ｂを有し、その光路孔４ｂの縁４Ｅで摺動が行われる。
【選択図】図５

Description

本発明は対物レンズのチルト調整機構に関するものであり、例えば、複数の対物レンズを対物レンズ駆動用のアクチュエータに有する光ピックアップ装置において、対物レンズの相対的な傾角調整を行うチルト調整機構に関するものである。
複数の対物レンズを有する光ピックアップ装置では、対物レンズの相対チルトにより発生するコマ収差の発生方向・発生量が異なると、光ピックアップ装置の光学性能が低下してしまう。この問題を解決するため、複数の対物レンズの相対的な傾角調整(すなわちチルト調整)を行う技術が特許文献１〜３等で提案されている。特許文献１，２に記載されているチルト調整機構では、対物レンズの設置面に直接テーパー面や曲面等を設けることにより、対物レンズの傾角調整を行う構成になっている。また、特許文献３に記載されているチルト調整機構では、対物レンズが固定された傾動ホルダーをレンズホルダーに対して傾角調整する構成になっている。
特開２００６−１９００１号公報 特開平１１−１２０６０２号公報 特開平１０−１１７６５号公報
しかしながら、特許文献１〜３記載のチルト調整機構では、傾角調整される対物レンズに対する絞りの傾きが考慮されていない。絞りを構成するアパーチャは、通常レンズホルダーに設置される。このため、傾角調整により対物レンズが絞り開口に対して相対的に傾くと、その光路について光学系の対称性が崩れてしまうおそれがある。これは、結果として光学性能の低下を招く原因となる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の対物レンズの相対チルト量の低減と適正な光束規制とが可能なチルト調整機構、それを備えた対物レンズ駆動用のアクチュエータ及び光ピックアップ装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、第１の発明の光ピックアップ装置は、第１，第２の対物レンズと、その両方が同じ傾き状態となるように前記第２の対物レンズの傾角を調整するチルト調整機構と、を対物レンズ駆動用のアクチュエータに有する光ピックアップ装置であって、前記第２の対物レンズが固定されるアパーチャと、そのアパーチャが前記調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダーと、で前記チルト調整機構が構成されており、前記レンズホルダーに対する前記アパーチャの摺動が行われる面として、前記第２の対物レンズの主点又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面を前記アパーチャが有し、前記レンズホルダーが円柱形状の光路孔を有し、その光路孔の縁で前記摺動が行われることを特徴とする。
第２の発明のチルト調整機構は、複数の対物レンズが同じ傾き状態となるように、そのうちの少なくとも１つの対物レンズの傾角を調整するチルト調整機構であって、前記調整の対象となる対物レンズが固定されるアパーチャと、そのアパーチャが前記調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダーと、で構成されており、前記レンズホルダーに対する前記アパーチャの摺動が行われる面として、前記対物レンズの主点又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面を有することを特徴とする。
第３の発明のチルト調整機構は、上記第２の発明において、前記アパーチャが前記摺動面を有することを特徴とする。
第４の発明のチルト調整機構は、上記第２又は第３の発明において、前記レンズホルダーが円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の縁で前記摺動が行われることを特徴とする。
第５の発明のチルト調整機構は、上記第２〜第４のいずれか１つの発明において、前記レンズホルダーが円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の縁に前記摺動面を有することを特徴とする。
第６の発明のチルト調整機構は、上記第２〜第５のいずれか１つの発明において、前記摺動面と接する３箇所の凸部で前記摺動が行われることを特徴とする。
第７の発明の対物レンズ駆動用のアクチュエータは、上記第２〜第６のいずれか１つの発明に係るチルト調整機構と、前記対物レンズを移動させるための駆動源と、を有することを特徴とする。
第８の発明の光ピックアップ装置は、上記第７の発明に係るアクチュエータを有することを特徴とする。
本発明によれば、レンズホルダーに対するアパーチャの摺動が行われる面として、対物レンズの主点又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面を有する構成になっているので、調整の対象となる対物レンズの傾角を調整しても、対物レンズが絞り開口に対して相対的に傾くことはない。結果として、その対物レンズの光路について光学系の対称性が崩れないので、傾角調整による光学性能の低下を回避することができる。したがって、複数の対物レンズの相対チルト量を低減するとともに、適正な光束規制を行うことが可能である。そして、本発明に係るチルト調整機構を、例えば光ピックアップ装置の対物レンズ駆動用アクチュエータに用いれば、複数の対物レンズのいずれについても高い光学性能を得ることが可能である。
前記摺動面をアパーチャが有する構成にすれば、調整の対象となる対物レンズ側のアパーチャのみを精度良く加工すればよいので、光ピックアップ装置を容易に高性能化することができる。例えば、レンズホルダーに円形状に開口した光路孔(例えば円柱形状の貫通孔)を設け、その光路孔の縁で摺動を行う構成にすることにより、簡単な構造で光ピックアップ装置を高性能化することができる。光路孔の縁に前記摺動面を有する構成にすれば、他の対物レンズ側のアパーチャとの相対的な位置決めを精度良く行うことができる。また、前記摺動面と接する３箇所の凸部で摺動を行う構成にすれば、安定した摺動が可能になる。
以下、本発明に係る対物レンズのチルト調整機構，アクチュエータ及び光ピックアップ装置の実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明に係るチルト調整機構の用途は光ピックアップ装置に限らない。複数の対物レンズを有すると共に、そのレンズホルダー及びアパーチャを有する光学機器であれば適用可能である。なお、各構成例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
図１に、チルト調整機構を有するアクチュエータ９の一実施の形態を部分断面図で示す。また、図２にアパーチャ３の内部構造を示し、図３にアクチュエータ９の外観を示す。さらに、図４及び図５にアクチュエータ９の外観及び内部の構造を簡略化して示す。ただし、図４はアクチュエータ９の平面図であり、図５は図４におけるＶ−Ｖ’線断面図である。このアクチュエータ９が搭載される光ピックアップ装置の第１，第２の光学構成例を、図６，図７にそれぞれ示す。なお、光路の往復のための１／４波長板等による偏光分離構成については図示省略する。
図６に示す光ピックアップ装置１０Ａにおいて、半導体レーザ１１ａから出射した青色レーザビーム(例えば波長４０５ｎｍ)は、偏光ビームスプリッター１２，１３で順に反射された後、コリメータレンズ１５で平行光となる。一方、半導体レーザ１１ｂから出射した赤色レーザビーム(例えば波長６５０ｎｍ)は、偏光ビームスプリッター１２を透過し、偏光ビームスプリッター１３で反射された後、コリメータレンズ１５で平行光となる。コリメータレンズ１５を射出したレーザビームは、立ち上げミラー１６で反射された後、第１の対物レンズ１又は第２の対物レンズ２で集光されて光ディスク１７の記録面に到達する。
第１の対物レンズ１と第２の対物レンズ２との切り替えは、図３及び図４に示すように、軸７Ａを中心としたレンズホルダー４の回転により行われる。レンズホルダー４にはコイル５Ａが２箇所に取り付けられており、レンズホルダー４の周囲に配置された４つのマグネット５Ｂとの組み合わせにより、レンズホルダー４の回転駆動が行われる。このレンズホルダー４の回転駆動により、第１，第２の対物レンズ１，２のうちの一方を光路内に挿入し他方を光路外へ待避させる切り替えが可能となる。
光ディスク１７(図６)の記録面で反射されたレーザビームは、第１の対物レンズ１又は第２の対物レンズ２を通過した後、立ち上げミラー１６で反射される。そして、コリメータレンズ１５を透過し、偏光ビームスプリッター１３を透過した後、光検出器１４に到達する。光検出器１４は、受光したレーザビームの光情報を電気信号として出力する。なお、各半導体レーザ１１ａ，１１ｂの発振波長は上記のものに限らない。また、用いる半導体レーザの数，対物レンズの数も対応する光ディスクに応じて設定される。
図７に示す光ピックアップ装置１０Ｂにおいて、半導体レーザ１１ａから出射した青色レーザビーム(例えば波長４０５ｎｍ)は、偏光ビームスプリッター１２，１３で順に反射された後、コリメータレンズ１５で平行光となる。一方、半導体レーザ１１ｂから出射した赤色レーザビーム(例えば波長６５０ｎｍ)は、偏光ビームスプリッター１２を透過し、偏光ビームスプリッター１３で反射された後、コリメータレンズ１５で平行光となる。コリメータレンズ１５を射出した青色レーザビームは、ダイクロイックミラー１６ａで反射された後、第１の対物レンズ１で集光されて光ディスク１７の記録面に到達する。一方、コリメータレンズ１５を射出した赤色レーザビームは、ダイクロイックミラー１６ａを透過し、立ち上げミラー１６ｂで反射された後、第２の対物レンズ２で集光されて光ディスク１７の記録面に到達する。
図７に示す光ピックアップ装置１０Ｂは、ダイクロイックミラー１６ａで光路を分岐する構成になっているので、レンズホルダー４の回転駆動による第１，第２の対物レンズ１，２の切り替えは行われない。つまり、レンズホルダー４が回転する構成(図４等)になっておらず、その点を除けば、光ピックアップ装置１０Ｂ搭載のアクチュエータ９は光ディスク１０Ａ搭載のものと同様の構成になっている。したがって、光ピックアップ装置１０Ｂ搭載のアクチュエータ９には、後述するチルト調整機構８(図５等)が前記光ピックアップ装置１０Ａと同様に用いられている。
光ディスク１７(図７)の記録面で反射された青色レーザビームは、第１の対物レンズ１を通過した後、ダイクロイックミラー１６ａで反射される。光ディスク１７の記録面で反射された赤色レーザビームは、第２の対物レンズ２を通過した後、立ち上げミラー１６で反射され、ダイクロイックミラー１６ａを透過する。ダイクロイックミラー１６ａから射出したレーザビームは、コリメータレンズ１５と偏光ビームスプリッター１３を順に透過した後、光検出器１４に到達する。光検出器１４は、受光したレーザビームの光情報を電気信号として出力する。なお、各半導体レーザ１１ａ，１１ｂの発振波長は上記のものに限らない。また、用いる半導体レーザの数，対物レンズの数も対応する光ディスクに応じて設定される。
上述した光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂにおいて、第１，第２の対物レンズ１，２に相対チルトがあると、それにより発生するコマ収差の発生方向・発生量の差異が、光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂの光学性能を低下させる原因となる。この問題を解決するため、光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂは第１，第２の対物レンズ１，２の相対的な傾角調整を行うチルト調整機構８を備えている。そのチルト調整機構８は、第１，第２の対物レンズ１，２の両方が同じ傾き状態となるように、第２の対物レンズ２の傾角を調整する機能を有しており、図１，図５等に示すように、対物レンズ駆動用のアクチュエータ９に搭載されている。
アクチュエータ９は、第１，第２の対物レンズ１，２をフォーカシングやトラッキングのために移動させる装置であって、アパーチャ３(図１〜図５)，レンズホルダー４(図１，図３〜図５)，ベース７(図４，図５)等で構成されている。ベース７上には、図５に示すように、第１，第２の対物レンズ１，２をフォーカス移動させるための駆動源として、コイル６Ａ及びマグネット６Ｂが設けられている。また、第１，第２の対物レンズ１，２がフォーカス移動の際に光ディスク１７に近接しても、その衝突により光ディスク１７が受ける損傷を軽減するために、第１の対物レンズ１の光ディスク１７側には緩衝材１Ｂ(図１，図３)が設けられている。この緩衝材１Ｂとしては、光ディスク１７の保護膜よりも柔らかい樹脂(例えば、ポリアセタール，ウレタン系樹脂)から成るものを用いるのが好ましい。
レンズホルダー４には、第１の対物レンズ１が設置される光路孔４ａ(図５)と、第２の対物レンズ２が設置される光路孔４ｂ(図１，図５)と、が設けられている。光路孔４ａ，４ｂは、いずれも円柱形状の貫通孔であって円形状に開口している。そして、光路孔４ａの一方の側(つまり光ディスク１７側)には第１の対物レンズ１が固定されており、光路孔４ａの他方の側にはアパーチャ１Ａが固定されている。また、光路孔４ｂの光ディスク１７側には、第２の対物レンズ２が固定されたアパーチャ３が配置されている。アパーチャ１Ａ，３により、第１，第２の対物レンズ１，２の出射側の開口数がそれぞれ制限される。なお、レンズホルダー４に対する第１の対物レンズ１及びアパーチャ１Ａの固定、並びにアパーチャ３に対する第２の対物レンズ２の固定は、例えば接着剤で行われる。
チルト調整機構８は、図１，図５等に示すように、傾角調整の対象となる第２の対物レンズ２が固定されるアパーチャ３と、そのアパーチャ３が傾角調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダー４と、で構成されている。そして、レンズホルダー４に対するアパーチャ３の摺動が行われる面として、第２の対物レンズ２の主点２Ｈ(又はその近傍)を中心とする球面(図２中の半径Ｒの球面)の一部から成る摺動面３Ｓを、アパーチャ３が有している。傾角調整のための摺動は、レンズホルダー４において円形状に開口した光路孔４ｂの縁４Ｅで行われる。つまり、レンズホルダー４の光路孔４ｂの縁４Ｅに摺動面３Ｓを接触させながらアパーチャ３を回転させることによって、第２の対物レンズ２の傾角調整を行うことができる。
第２の対物レンズ２の傾角調整を行った後、レンズホルダー４に対してアパーチャ３を接着剤(例えば、紫外線硬化型接着剤)で数カ所固定すると、第１，第２の対物レンズ１，２は相対チルトの無い状態でレンズホルダー４に一体化されたものとなる。傾角調整により、第１の対物レンズ１と第２の対物レンズ２とは光軸が互いに平行な状態になっているので、コマ収差の発生方向・発生量に差は無い。しかし、光ディスク１７の記録面に対しては第１，第２の対物レンズ１，２が同じ傾き状態になっているおそれがある。この光ディスク１７の記録面に対するチルト調整は、図５に示すように、アクチュエータ９全体の傾角を調整することにより行うことができる。第１，第２の対物レンズ１，２で共にコマ収差が発生していても、その発生方向・発生量は同じであるため、アクチュエータ９全体のアオリ調整により共にコマ補正することが可能である。
上述したチルト調整機構８は、レンズホルダー４に対するアパーチャ３の摺動が行われる面として、第２の対物レンズ２の主点２Ｈ(又はその近傍)を中心とする球面の一部から成る摺動面３Ｓを有する構成になっているので、調整の対象となる第２の対物レンズ２の傾角を調整しても、第２の対物レンズ２がアパーチャ３の絞り開口３Ａ(図１，図５)に対して相対的に傾くことはない。結果として、第２の対物レンズ２の光路について光学系の対称性が崩れないので、傾角調整による光学性能の低下を回避することができる。したがって、第１，第２の対物レンズ１，２の相対チルト量を低減するとともに、適正な光束規制を行うことが可能である。そして、チルト調整機構８を光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂの対物レンズ駆動用アクチュエータ９に用いることにより、第１，第２の対物レンズ１，２のいずれについても高い光学性能を得ることが可能となる。
上述したチルト調整機構８では、摺動面３Ｓをアパーチャ３が有する構成になっているので、調整の対象となる第２の対物レンズ２側のアパーチャ３のみを精度良く加工すればよく、それによりレンズホルダー４にかかる精度上の負担を軽くすることができる。したがって、光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂを容易に高性能化することができる。つまり、レンズホルダー４には円形状に開口した円柱形状の光路孔４ｂが設けられており、その光路孔４ｂの縁４Ｅで摺動を行う構成になっているので、簡単な構造でありながら高性能の光ピックアップ装置１０Ａ，１０Ｂを実現することができる。
上述したチルト調整機構８では光路孔４ｂが円柱形状になっているので、円形状に開口した光路孔４ｂの縁４Ｅの断面形状は、図８(Ａ)に示すように直角である。したがって、傾角調整のための摺動は摺動面３Ｓに対して環状に線接触した状態で行われる。線接触した状態で摺動を行うと、アパーチャ３の摺動面３Ｓに傷がつきやすく、傾角調整を滑らかに行うことが難しくなる。これを解消するには、図８(Ｂ)に示すように、光路孔４ｂの縁４Ｅを凸曲面４Ｒで構成するのが好ましい。凸曲面４Ｒで縁４Ｅを構成することにより傾角調整を滑らかに行うことが可能となる。
図８(Ｃ)に示すように、摺動面３Ｓと同一形状の凹曲面４Ｃで光路孔４ｂの縁４Ｅを構成してもよく、摺動面３Ｓよりも緩い曲率の凹曲面４Ｃ’(点線)で光路孔４ｂの縁４Ｅを構成してもよい。より安定した摺動によるチルト調整を行うには、摺動面３Ｓの曲面形状に近い凹曲面４Ｃ，４Ｃ’で光路孔４ｂの縁４Ｅを構成することが好ましい。同様の観点から、図８(Ｄ)に示すように、テーパー面４Ｔで光路孔４ｂの縁４Ｅを構成してもよい。
図８(Ａ)，(Ｂ)に示すものとは逆に、図８(Ｅ)，(Ｆ)に示すように光路孔４ｂの縁４Ｅに摺動面４Ｓを有する構成にしてもよい。つまり、レンズホルダー４に対するアパーチャ３の摺動が行われる面として、第２の対物レンズ２の主点２Ｈ(又はその近傍)を中心とする球面(図２中の半径Ｒの球面)の一部から成る摺動面４Ｓを、レンズホルダー４が有する構成にしてもよい。光路孔４ｂの縁４Ｅに摺動面４Ｓを有する構成にすれば、第１の対物レンズ１側のアパーチャ１Ａとの相対的な位置決めを精度良く行うことができる。また図８(Ｆ)に示すように、アパーチャ３の凸曲面３Ｒで摺動を行う構成にすることにより、図８(Ｂ)と同様、傾角調整を滑らかに行うことが可能となる。
図８(Ｇ)に示すように摺動面３Ｓと接する凸部４Ｐを３箇所に設け、３つの凸部４Ｐで摺動を行う構成にしてもよく、図８(Ｈ)に示すように摺動面４Ｓと接する凸部３Ｐを３箇所に設け、３つの凸部３Ｐで摺動を行う構成にしてもよい。摺動面３Ｓ又は４Ｓを凸部４Ｐ又は３Ｐで３点支持する構成により、安定した摺動が可能になる。
チルト調整機構を有するアクチュエータの一実施の形態を示す部分断面図。 図１のチルト調整機構を構成するアパーチャの内部構造を示す断面図。 図１のアクチュエータの外観を示す斜視図。 図１のアクチュエータの概略構成を示す平面図。 図４のＶ−Ｖ’線断面図。 光ピックアップ装置の第１の光学構成例を示す模式図。 光ピックアップ装置の第２の光学構成例を示す模式図。 チルト調整機構の摺動構成例を示す断面図。
符号の説明
１ 第１の対物レンズ
１Ａ アパーチャ
２ 第２の対物レンズ
２Ｈ 主点
３ アパーチャ
３Ａ 絞り開口
３Ｓ 摺動面
３Ｐ 凸部
４ レンズホルダー
４Ｓ 摺動面
４Ｒ 凸曲面
４Ｃ 凹曲面
４Ｐ 凸部
４Ｔ テーパー面
４ａ，４ｂ 光路孔
４Ｅ 縁
６Ａ コイル(駆動源)
６Ｂ マグネット(駆動源)
８ チルト調整機構
９ アクチュエータ
１０Ａ，１０Ｂ 光ピックアップ装置

Claims (8)

  1. 第１，第２の対物レンズと、その両方が同じ傾き状態となるように前記第２の対物レンズの傾角を調整するチルト調整機構と、を対物レンズ駆動用のアクチュエータに有する光ピックアップ装置であって、
    前記第２の対物レンズが固定されるアパーチャと、そのアパーチャが前記調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダーと、で前記チルト調整機構が構成されており、前記レンズホルダーに対する前記アパーチャの摺動が行われる面として、前記第２の対物レンズの主点又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面を前記アパーチャが有し、前記レンズホルダーが円柱形状の光路孔を有し、その光路孔の縁で前記摺動が行われることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 複数の対物レンズが同じ傾き状態となるように、そのうちの少なくとも１つの対物レンズの傾角を調整するチルト調整機構であって、前記調整の対象となる対物レンズが固定されるアパーチャと、そのアパーチャが前記調整のために摺動可能な状態から固定されるレンズホルダーと、で構成されており、前記レンズホルダーに対する前記アパーチャの摺動が行われる面として、前記対物レンズの主点又はその近傍を中心とする球面の一部から成る摺動面を有することを特徴とするチルト調整機構。
  3. 前記アパーチャが前記摺動面を有することを特徴とする請求項２記載のチルト調整機構。
  4. 前記レンズホルダーが円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の縁で前記摺動が行われることを特徴とする請求項２又は３記載のチルト調整機構。
  5. 前記レンズホルダーが円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の縁に前記摺動面を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のチルト調整機構。
  6. 前記摺動面と接する３箇所の凸部で前記摺動が行われることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のチルト調整機構。
  7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載のチルト調整機構と、前記対物レンズを移動させるための駆動源と、を有することを特徴とする対物レンズ駆動用のアクチュエータ。
  8. 請求項７記載のアクチュエータを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
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