JP2008084503A - 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光ディスクに対する対物レンズの衝突防止とが可能な光ピックアップ装置を提供。
【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が同じ傾き状態となるように第2の対物レンズの傾角を調整する、レンズ保持筒3とプロテクタ部材4で構成されたチルト調整機構8を有する。レンズ保持筒は、プロテクタ部材に対するレンズ保持筒の摺動が行われる面として、第2の対物レンズの主点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。プロテクタ部材4が円形状に開口した光路孔4Bを有し、その光路孔4Bの内周部のテーパー面4Tで摺動が行われる。プロテクタ部材は、第2の対物レンズと光ディスクとの衝突を防止するために、光ディスク側に突出した突出部4Qを有する。
【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。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。また、1つの対物レンズの傾角調整を行う技術としては、特許文献4〜6等に記載のものが知られている。
特開2006−19001号公報 特開平11−120602号公報 特開平10−11765号公報 特開平5−101429号公報 特開平6−258560号公報 特開平9−35322号公報
複数の対物レンズを有する光ピックアップ装置では、ワーキングディスタンスの短い対物レンズが光ディスクに衝突しないように、対物レンズ駆動用のアクチュエータに光ディスクとの衝突を防止する機構が必要になる。しかし、アクチュエータに衝突防止機構を搭載すると、アクチュエータの構造が複雑化してしまう。その結果、対物レンズの相対的な傾角調整を行うためにチルト調整機構を搭載することが困難になる。特許文献1〜6記載のチルト調整機構では、この点が考慮されていない。したがって、特許文献1〜6記載のチルト調整機構をアクチュエータに用いると、光ディスクと対物レンズとの衝突を防止する機能を持たせることが困難になる。
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光ディスクに対する対物レンズの衝突防止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、光ディスクに対向するように配置された第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レンズ保持筒と、そのレンズ保持筒が前記調整のために摺動可能な状態から固定されるプロテクタ部材と、で前記チルト調整機構が構成されており、前記プロテクタ部材に対する前記レンズ保持筒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レンズ保持筒が有し、前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部で前記摺動が行われ、前記第2の対物レンズと前記光ディスクとの衝突を防止するために、前記プロテクタ部材が光ディスク側に突出した部分を有することを特徴とする。
第2の発明のチルト調整機構は、光ディスクに対向するように配置された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レンズ保持筒と、そのレンズ保持筒が前記調整のために摺動可能な状態から固定されるプロテクタ部材と、で構成されており、前記プロテクタ部材に対する前記レンズ保持筒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し、前記対物レンズと前記光ディスクとの衝突を防止するために、前記プロテクタ部材が光ディスク側に突出した部分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、前記レンズ保持筒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、前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部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、前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部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、プロテクタ部材に対するレンズ保持筒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、複数の対物レンズの相対チルト量を低減するとともに、光ディスクに対する対物レンズの衝突を防止することが可能である。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。
前記摺動面をレンズ保持筒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レンズ保持筒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、プロテクタ部材に円形状に開口した光路孔(例えば円錐台形状の貫通孔)を設け、その光路孔の内周部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。光路孔の内周部に前記摺動面を有する構成にすれば、プロテクタ部材のみを精度良く加工すればよいので、レンズ保持筒の構造を複雑化しなくても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。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光学対象に対向するように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に第1,第2の対物レンズ1,2;レンズ保持筒3及びプロテクタ部材4の配置を示し、図3にチルト調整機構8等の内部構造を示す。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1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4Aの回転により行われる。レンズホルダー4A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4A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4Aの回転駆動が行われる。このレンズホルダー4A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4A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4A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、光ディスク17に対向するように配置された第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3,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、レンズ保持筒3(図1〜図3,図5),プロテクタ部材4(図1〜図5),レンズホルダー4A(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。
第1,第2の対物レンズ1,2と光ディスク17との衝突を防止するために、第2の対物レンズ2の光ディスク17側にはプロテクタ部材4(図1〜図5)が設けられており、そのプロテクタ部材4の光ディスク17側には、4つの突出部4Q(図1〜図5)が形成されている。光ディスク17側に突出した各突出部4Qは、丸みを帯びた形状を有しているため、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に近接し衝突したとしても、その衝突により光ディスク17が受ける損傷は軽減される。このプロテクタ部材4としては、光ディスク17の保護膜よりも柔らかく摩耗しやすい樹脂(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。これにより、光ディスク17が受ける損傷を更に効果的に軽減することが可能となる。
レンズホルダー4A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3,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4bの光ディスク17側にはプロテクタ部材4が固定されている。プロテクタ部材4には、円形状に開口した光路孔4Bが設けられており、その光路孔4Bの内周部4E(図3)にはテーパー面4Tが形成されている。そして、第2の対物レンズ2が固定されたレンズ保持筒3が、プロテクタ部材4のテーパー面4Tに接触するように配置される。光路孔4a,4bにはアパーチャを設けてもよく、光路孔4bについてはレンズ保持筒3にアパーチャの機能を持たせてもよい。なお、レンズホルダー4Aに対する第1の対物レンズ1及びプロテクタ部材4の固定、並びにレンズ保持筒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3,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が固定されるレンズ保持筒3と、そのレンズ保持筒3が傾角調整のために摺動可能な状態から固定されるプロテクタ部材4と、で構成されている。そして、プロテクタ部材4に対するレンズ保持筒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3中の半径Rの球面)の一部から成る摺動面3Sを、レンズ保持筒3が有している。傾角調整のための摺動は、プロテクタ部材4の内周部4Eから成るテーパー面4Tで行われる。つまり、プロテクタ部材4のテーパー面4Tに摺動面3Sを接触させながら、所定のジグでレンズ保持筒3を回転させることにより(図3中の矢印mR)、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4Aに対してレンズ保持筒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4Aに一体化されたものとなる。第1の対物レンズ1と第2の対物レンズ2とは、傾角調整により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(つまり、記録面に対して光軸が垂直でない状態)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、プロテクタ部材4に対するレンズ保持筒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、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、光ディスク17に対する第1,第2の対物レンズ1,2の衝突を防止することが可能である。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をレンズ保持筒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側のレンズ保持筒3のみを精度良く加工すればよく、それによりプロテクタ部材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、プロテクタ部材4には円形状に開口した円錐台形状の光路孔4Bが設けられており、その光路孔4Bの内周部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が円錐台形状になっているので、プロテクタ部材4の内周部4Eから成るテーパー面4Tの断面形状は、図8(A)に示すように直線的である。これは曲線的であってもよい。つまり、図8(B)に示すように、摺動面3Sと同一形状の凹曲面4C’(点線)で光路孔4Bの内周部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で光路孔4Bの内周部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の曲面形状と同一か又は近い凹曲面4C,4C’で光路孔4Bの内周部4Eを構成することが好ましい。
図8(C)に示すように、光路孔4Bを円柱形状にして、光路孔4Bの内周部4Eの角で傾角調整のための摺動を行うようにしてもよい。その場合、内周部4Eが摺動面3Sに対して環状に線接触した状態となるので、レンズ保持筒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(D)に示すように、光路孔4Bの内周部4Eを凸曲面4Rで構成するのが好ましい。凸曲面4Rで内周部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),(D)に示すものとは逆に、図8(E),(F)に示すように光路孔4Bの内周部4Eに摺動面4Sを有する構成にしてもよい。つまり、プロテクタ部材4に対するレンズ保持筒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3中の半径Rの球面)の一部から成る摺動面4Sを、プロテクタ部材4が有する構成にしてもよい。光路孔4Bの内周部4Eに摺動面4Sを有する構成にすれば、プロテクタ部材4のみを精度良く加工すればよく、それによりレンズ保持筒3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、レンズ保持筒3の構造を複雑化しなくても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。また図8(F)に示すように、レンズ保持筒3の凸曲面3Rで摺動を行う構成にすることにより、図8(D)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プロテクタ部材及びレンズ保持筒の配置を示す部分断面図。 図1のチルト調整機構等の内部構造を示す断面図。 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
2 第2の対物レンズ
2H 主点
3 レンズ保持筒
3S 摺動面
3R 凸曲面
3P 凸部
4 プロテクタ部材
4A レンズホルダー
4B 光路孔
4E 内周部
4Q 突出部
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
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. 光ディスクに対向するように配置された第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レンズ保持筒と、そのレンズ保持筒が前記調整のために摺動可能な状態から固定されるプロテクタ部材と、で前記チルト調整機構が構成されており、前記プロテクタ部材に対する前記レンズ保持筒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レンズ保持筒が有し、前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部で前記摺動が行われ、前記第2の対物レンズと前記光ディスクとの衝突を防止するために、前記プロテクタ部材が光ディスク側に突出した部分を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 光ディスクに対向するように配置された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レンズ保持筒と、そのレンズ保持筒が前記調整のために摺動可能な状態から固定されるプロテクタ部材と、で構成されており、前記プロテクタ部材に対する前記レンズ保持筒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し、前記対物レンズと前記光ディスクとの衝突を防止するために、前記プロテクタ部材が光ディスク側に突出した部分を有することを特徴とするチルト調整機構。
  3. 前記レンズ保持筒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. 前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部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. 前記プロテクタ部材が円形状に開口した光路孔を有し、その光路孔の内周部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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