JP2711167B2 - 分離型光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固定光学系および移動光学系を介して光情
報記録媒体に情報の記録・再生を行なうとともに、光情
報記憶媒体からの反射光を用いてフォーカスサーボやト
ラッキングサーボを行なうようにした分離型光ピックア
ップ装置に関する。

［従来の技術］ 光ディスクの情報記録再生に用いられる光ピックアッ
プ装置においては、光ディスク面上への光スポットの位
置決めを行なうため、すなわちトラッキング動作を行な
わせるためにトラッキング装置が設けられている。この
トラッキング装置は、半導体レーザーから出る光ビーム
をトラッキングミラーにより偏向して光路調整を行なわ
せながら焦点光学ヘッドを通すことで光ビームを光ディ
スク面上にスポットとして精密に位置決めするものであ
る。

また一般の光ピックアップ装置においては、高速のア
クセス動作を行なわせるために例えば特開昭56−187869
号公報に記載されているように、粗位置決め機構と上記
トラッキング装置を利用する精密位置決め機構とからな
る２段位置決め機構がしばしば採用されている。このよ
うな２段位置決め装置では、２つの位置決め機構間に力
学的な干渉があると位置決め動作を妨げる外乱となり、
またトラッキング動作に用いられるトラッキングミラー
の回転軸回りに重量アンバランスがあると、粗位置決め
機構による移動動作によって軸回りの回転モーメントが
発生し、トラッキングミラーがそれにより振られてしま
うこととなる。

そこで特開昭60−163235号公報では、トラッキングミ
ラーの回転軸が粗位置決め機構の移動方向とほぼ平行に
配置されるとともに、トラッキングミラーからの光の偏
向方向を90度回転させる光学系がトラッキングミラーと
焦点光学系との間に配置されることが行なわれている。

すなわち第９図に示されているように、光ピックアッ
プ本体１上には、半導体レーザ２、複数個の反射ミラー
３、ガルバノミラー４、対物レンズ５等が搭載されてい
る。この場合、半導体レーザ２により照射された光が対
物レンズ５により集光され光ディスク６面上に照射され
る。その光スポットの位置の調整（トラッキングサー
ボ）方法としては、ローラー７上に取付けられた光ピッ
クアップ本体１をシーク方向Ｓに移動させることによっ
て、そのとラック位置の粗調整を行ない、またシーク方
向Ｓに回転軸をもつガルバノミラー４を回転させること
によって、その光ディスク６に形成されたトラック８の
位置の微調整を行なっている。

したがってこのようにガルバノミラー４の回転軸をシ
ーク方向Ｓと平行となるように設定することによって、
粗位置決め機構と精密位置決め機構との間に生じる力学
的干渉をなくし、常に安定した光スポットの照射を行な
うことができる。また光ピックアップの移動とトラッキ
ングミラーの回転との力学的干渉を除去し、トラッキン
グミラーの回転軸回りの重量アンバランスの影響をなく
して安定したスポット位置決めの制御を可能とするのみ
ならず、トラックアクセス時の光ピックアップ移動によ
るトラッキングミラーの振動をなくしてアクセス時間を
短縮化することができるようにしている。

しかしながらこのような従来装置では、光ピックアッ
プの全体が光ディスクの半径方向に移動される構成にな
されているため、可動部の重量が大きくなされており、
そのため十分高速なアクセス動作ができなくなってい
る。その上、偏向方向を90度回転させる光学系が必要と
なっているため光学部品の点数が増大されており、可動
部重量が増加されてしまい、アクセス時間の短縮化を完
全に達成するには至っていない。

これを解消するためトラッキングミラーを固定部に設
置して可動部の移動による力学的干渉をなくすととも
に、可動部の軽量化を図ってアクセス時間を短縮化する
装置が、特開昭63−227842号において本願出願人により
提案されている。この提案装置においては、第10図に示
されるように、固定光学系Ｂの半導体レーザー10から出
射された光束が、光束出射系を構成するカップリングレ
ンズ12により平行化され偏光ビームスプリッター13およ
び1/4波長板14を介した後に、偏向プリズム15により偏
向され、その偏向光がトラッキングミラー16により再度
偏向されて移動光学系Ａへと出射されるようになってい
る。

移動光学系Ａは、光ディスク23の半径方向（シーク方
向Ｓ）に往復移動されるものであり、上記光ディスク23
は図示を省略した回転軸に固定されているターンテーブ
ル上に載置されている。この移動光学系Ａのキャリッジ
ベース18は、シーク方向Ｓに配設されたガイドレール22
上にコロ18aを介して往復移動可能に設置されていると
ともに、このキャリッジベース18には偏向プリズム21お
よび対物レンズ20が装架されている。そして前記固定光
学系Ｂから入射された光束は、偏向プリズム21によって
偏向された後、対物レンズ20によって光ディスク23の光
情報記録媒体上に微小なスポットを形成するように集光
される。対物レンズ20は、簡略して示したフォーカスア
クチュエーター19によってフォーカシング制御されてい
る。

一方前記光ディスク23からの反射光は、対物レンズ20
および偏向プリズム21を介して固定光学系Ｂに出射さ
れ、トラッキングミラー16、偏向プリズム15、1/4波長
板14を順次通過した後、偏光ビームスプリッター13によ
り偏向されて集光レンズ25、シリンドリカルレンズ26を
通して非点収差が与えられた状態で４分割素子27に入射
されていき、これにより所定の情報信号が検知されると
ともに、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信
号が検出され、さらには情報信号の再生などが行なわれ
るようになっている。そして上記フォーカスエラー信号
に基づいてフォーカスアクチュエーター19が作動されて
対物レンズ20が光軸方向に移動制御されるとともに、ト
ラックエラー信号に基づいて前記トラッキングミラー16
がトラッキングを行なうように回動される。

このようにトラッキングサーボを行なうトラッキング
ミラー16を含む機構が固定光学系Ｂ内に設けられている
ため、可動部となる移動光学系Ａの重量は著しく軽量化
され、これによりアクセス時間の大幅な短縮を図ること
ができるとともに、移動光学系Ａの移動にともなう固定
光学系Ｂへの力学的干渉をなくすことができるようにな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこの装置では、偏向プリズム15をトラッ
キングミラー16の上方あるいは下方などに対向するよう
に配置し、偏向プリズム15からトラッキングミラー16に
至る光路ａを上記光束出射系における光路とは別個に設
ける必要性がある。このため固定光学系Ｂの光軸を全て
同列に設けることはできず、光ピックアップ装置の薄型
化を図ることが困難になっている。すなわち偏向プリズ
ム15からトラッキングミラー16に至る光路ａは、光ディ
スク23の面に対して垂直な方向に設定されており、固定
光学系Ｂと移動光学系Ａとを結ぶ光路ｂに対して直交す
る方向に設定されている。光ピックアップ装置の高さ方
向Ｈのスペースが大きくなっている。

そこで本発明は、固定光学系Ｂの光軸を全て同一平面
内に設けることができ、薄型化を可能とすることができ
るようにした分離型光ピックアップ装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため請求項の１に記載されている
発明は、光束出射系を備える固定光学系と、この固定光
学系から出射される光束を光ディスク上に照射させる移
動光学系とを備えてなる分離型光ピックアップ装置にお
いて、上記固定光学系には、光束出射系から出射される
光束を偏向して移動光学系に出射させる偏向部材が備え
られてなり、上記偏向部材は、トラッキング動作を行う
ように光束出射系から入射される光束の光軸と平行な軸
の回りに回転可能に支持される構成を採用している。

また請求項の２に記載されている発明は、請求項の１
に記載されている分離型光ピックアッツ装置において、
偏向部材が、光束出射系から入射される光束の光軸に一
致する所定の回動軸回りに回動されるように少なくとも
一対の板ばねにより支持される構成を採用している。

さらに請求項の３に記載されている発明は、光束出射
系と信号検出系を有する固定光学系と、対物レンズ偏向
プリズムを有する移動光学系とを備え、移動光学系を光
ディスクの半径方向に移動することにより光ディスクの
任意のトラックに微小な光スポットを形成し、情報の記
録／再生を行う分離型光ピックアップ装置において、固
定光学系には、光ディスクに垂直な軸の回りに回転可能
で、光束出射系から出射される光束を偏向して移動光学
系に出射させる第一偏向部材を設け、移動光学系には、
固定光学系からの出射光を光ディスクに平行な面内で90
゜偏向させる第二偏向部材を設けた構成を採用してい
る。

［作用］ 請求項の１に記載されている構成を備える手段におい
ては、固定光学系の光束出射系から出射される光束が偏
向部材を介して直ちに移動光学系に出射され、偏向部材
を固定光学系からの出射光束の光軸と平行な軸の回りに
回動させることによってトラッキング動作を行なうよう
になされている。したがって固定光学系の偏向部材と移
動光学系との間部分には固定光学系の光束出射系におけ
る光路とは別個の光路を設ける必要性がなくなり、固定
光学系の光軸が全て同列に設けられるようになってい
る。

また請求項の２に記載されている構成を備える手段に
おいては、トラッキング動作に伴う偏向部材の回動動作
が固定光学系からの出射光束の光軸と位置ずれが生じな
いように行なわれることとなり、このため偏向部材に必
要とされる受光面積および回動スペースは最小限に抑え
られるようになっている。

さらに請求項の３に記載されている構成を備える手段
においては、固定光学系内において、光束出射系から出
射される光束が第一偏向部材により反射されるまでの光
路と、第一偏向部材を介して固定光学系から外部に向け
て出射された光が移動光学系に導かれるまでの間の光路
とが光情報記録媒体の面に平行な平面内に配設されるた
め、光ピックアップ装置の高さ方向（光情報記録媒体の
面に垂直な方向）のスペースの省略化が行なわれるもの
である。

［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示されるように、移動光学系Ａと固定光学系
Ｂとが図示を省略したベースフレーム上に設置されてい
る。固定光学系Ｂにおいて半導体レーザー31から出射さ
れる光束は、光束出射系を構成するカップリングレンズ
32、偏光ビームスプリッター33および1/4波長板34を介
した後に偏向プリズム35に入射され、ここで偏向された
上で移動光学系Ａへ出射される。すなわちこの固定光学
系Ｂの光束出射系から偏向プリズム35に至る光束の光軸
は全て同列に設けられるようになっている。

前記移動光学系Ａは、破線で示される光ディスク43の
半径方向に往復移動されるものであり、上記光ディスク
43は、図示を省略した回転軸に固定されているターンテ
ーブル上に載置されている。この移動光学系Ａにおいて
は、ガイドレール42上にキャリッジベース38が上記光デ
ィスク43の半径方向に往復移動可能に設置されており、
上記キャリッジベース38には偏向プリズム41および対物
レンズ40が設けられている。そして前記固定光学系Ｂか
ら出射された光束は、偏向プリズム41によって偏向され
た後、対物レンズ40によって光ディスク43の光情報記録
媒体上に微小なスポットを形成するように集光される。
このとき対物レンズ40は、図示を省略したフォーカスア
クチュエーターによってフォーカシング制御されてい
る。

また光ディスク43からの反射光は対物レンズ40および
偏向プリズム41を介して固定光学系Ｂに再び出射され
る。固定光学系Ｂに戻された光束は、偏向プリズム35を
介して1/4波長板34、偏向ビームスプリッター33により
偏向され、集光レンズ45、シリンドリカルレンズ46を通
して４分割素子47に入射されていき、これにより情報信
号が検知されるとともに、フォーカスエラー信号および
トラックエラー信号が検出されるようになっている。そ
して上記フォーカスエラー信号に基づいて前記フォーカ
スアクチュエーターが作動され対物レンズ40が光軸方向
に移動制御されるとともに、トラックエラー信号に基づ
いて前記偏向プリズム35の駆動機構が作動されて偏向プ
リズム35が半導体レーザー31の出射光軸を中心にして所
定角度にわたって回動されるようになっている。

さらに第２図（ａ）および（ｂ）において前記偏向プ
リズム35の支持系の実施例が示されている。第２図
（ａ）および（ｂ）に示されるように、偏向プリズム35
は一対の板ばね48,48を介して本体側に支持されてい
る。これらの各板ばね48は、本体側固定端から前記半導
体レーザー31の出射光軸Ｘに対し垂直に交わる方向に延
在されているとともに、半導体レーザー31の出射光軸Ｘ
に垂直に交わる面内において上記本体側固定端を中心に
して屈曲可能に設置されている。そしてこれによって偏
向プリズム35が、半導体レーザー31の出射光軸Ｘを中心
にトラッキングに必要な回転角の範囲において回動され
るようになっている。このとき上記両板バネ48,48の配
置関係により規定される偏向プリズム45の回動軸は、各
板ばね48の偏向プリズム35側固定端縁部分からの延長線
48a,48aどうしが交差される位置に形成されることとな
る。そして上記両延長線48a,48aの交差位置すなわち偏
向プリズム35の回動軸は、前記半導体レーザー31の出射
光軸Ｘに一致されるように構成されている。

このような実施例における偏向プリズム35のトラッキ
ング動作を第３図により説明する。まず第３図（ａ）に
おいて下側が半導体レーザー31側であり、右側が移動光
学系Ａ側である。また第３図（ｂ）および（ｃ）は半導
体レーザー31側から見た図である。いまトラッキング動
作を行なうべく固定光学系Ｂからの出射光をトラッキン
グ方向にθだけ傾ける必要がある場合には、第３図
（ｃ）に示されるように、半導体レーザー31の出射光の
光軸Ｘを中心に偏向プリズム35をθだけ回動させる。こ
れにより固定光学系Ｂからの出射光はトラッキング方向
にθだけ傾けられることとなる。

さらにこれと比較するために第４図には、偏向プリズ
ム35の回動軸を半導体レーザー31の出射光の光軸Ｘと一
致させることなく配置し、半導体レーザー31の出射光の
光軸Ｘと平行な任意の軸Ｙを中心にして偏向プリズム35
を回動させる場合が表わされている。第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は、上記第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）
にそれぞれ対応する図である。この第４図に示される比
較例において、トラッキング動作を行なうべく半導体レ
ーザー31の出射光の光軸Ｘと平行な任意の軸Ｙを中心に
して偏向プリズム35をθだけ回動させると、第３図の場
合と同様に固定光学系Ｂからの出射光はトラッキング方
向にθだけ傾けられることとなるが、この場合には第４
図（ｃ）に示されるように、回動された偏向プリズム35
の反射面に対して半導体レーザー31の出射光束に位置ず
れが生じ半導体レーザー31からの出射光束が偏向プリズ
ム35の反射面から外れてしまうことが考えられる。

このため第４図に示される場合における偏向プリズム
35の反射面は第３図の場合より広い面積を必要とすると
ともに、偏向プリズム35の回動に伴う移動スペースは、
第３図の場合と第４図の場合とでは同じ角度の回動動作
に対して第４図における方が大きくなってしまい、駆動
系および支持系の設計の障害となってしまう。以上のこ
とから、偏向プリズム35の回動軸は半導体レーザー31の
出射光軸Ｘと一致させることが好ましこととなる。

上述したような支持構成は、偏向プリズム35を直接的
に支持することなく偏向プリズム35をホルダー部材に固
定した上でそのホルダー部材を支持する場合においても
同様に有効である。また上記板ばね48を複数の対に構成
した場合でも同様な作用・効果を得ることができ、各板
ばね48の設置角度も図示した場合に限られるものではな
い。

第５図（ａ）および（ｂ）には、偏向プリズム35を半
導体レーザー31の出射光軸Ｘに一致させるための支持系
の他の実施例が表わされている。この第５図（ａ）およ
び（ｂ）に示される実施例においては、偏向プリズム35
は３枚の板ばね49によって支持されている。それぞれの
板ばね49は、半導体レーザー31の出射光軸Ｘに対し平行
な方向に延出されているとともに、半導体レーザー31の
出射光軸Ｘを中心とした同心円上に配置されており、上
記同心円の接線方向に本体側固定端を中心にして屈曲可
能に配置されている。また上記各板ばね49の板幅方向の
延長線は半導体レーザー31の出射光軸Ｘ上で交差される
ように支持されている。これにより偏向プリズム35の回
動軸が前記半導体レーザー31の出射光軸Ｘに一致される
構成になされ、半導体レーザー31の出射光軸Ｘを中心に
トラッキングに必要な回転角の範囲において偏向プリズ
ム35が回動されるようになっている。このような実施例
においても上記実施例と同様な作用・効果を得ることが
できる。

この第５図に表わされている支持方式も上記実施例と
同様に偏向プリズム35を直接的に支持するものではなく
偏向プリズム35をホルダー部材に固定した上でそのホル
ダー部材を支持する場合においても同様に有効であり、
また上記板ばね49の枚数および板ばねの設置角度も図示
したものに限られるものではない。

さらに以上の実施例においては、半導体レーザー31の
出射光軸Ｘに対して少なくとも平行な回転軸を有する偏
向部材として偏向プリズムを使用することとしている
が、その他例えば平板状の偏向ミラーなども同様に使用
することができ、この場合にも同様な作用・効果を得る
ことができるものである。

つぎに第６図に示される実施例においては、固定光学
系Ｂ内において、半導体レーザー50から出射された光
が、偏光ビームスプリッタ52を介して外部に向けて出射
される光の光路上に、光ディスク62の面に垂直な方向の
軸を中心にして回転自在な第一偏光部材としてのトラッ
キングミラー68が配設されている。また移動光学系Ａ内
において、前記トラッキングミラー68により偏向され、
固定光学系Ｂから出射され移動光学系Ａ内に入射された
光が、偏向プリズム60に導かれる間の光路上に、光ディ
スク62に平行な平面内で入射した光を90゜偏向させる第
二偏向部材としての偏向プリズム69が配設されている。

このような構成において、半導体レーザー50から出射
された光は、カップリングレンズ51、偏光ビームスプリ
ッタ52、1/4波長板53を順次通過した後、トラッキング
ミラー68により反射されて、固定光学系Ｂから出射され
た移動光学系Ａ内に導かれる。そしてその移動光学系Ａ
内に入射した光は、偏向プリズム69により反射された
後、さらに偏向プリズム69により光ディスク62の面と垂
直な方向に反射され、対物レンズ61により集光されて光
ディスク62面に照射される。また光ディスク62により反
射された光は、対物レンズ60、偏向プリズム60,69を順
次介して再び固定光学系Ｂ内に入射され、トラッキング
ミラー68、偏光ビームスプリッタ52により順次反射され
て信号検出部63内に導かれ、これによりフォーカスエラ
ー信号やトラックエラー信号等の検出が行なわれる。

この場合第７図および第８図に示されているように、
トラッキングミラー68を光ディスク62の面と垂直な方向
の軸を中心に回転させることにより、このトラッキング
ミラー68により偏向された光は、トラック70の形成され
た光ディスク62の面と平行な平面内で偏向角が変わり、
その偏向角の変えられた光は、偏向プリズム69により90
゜偏向され、さらに偏向プリズム60により反射されて光
ディスク62面上に照射される。この偏向プリズム69を設
けたことにより、トラック70を横切る方向に光を偏向さ
せることができる。したがってこれにより信号検出部63
内において検出されたトラックエラー信号をもとにトラ
ッキングミラー68を回転させることによってトラッキン
グサーボを行なうことができる。なおフォーカスサーボ
を行なわせる機構は、従来と同様に、非点収差法により
行なうことができる。

上述したように、固定光学系Ｂ内に光ディスク62の面
に垂直な軸の回りの平面内で回転可能なトラッキングミ
ラー68を設けることにより、固定光学系Ｂ内の光学部品
を全て同一平面内に配設することが可能となり、これに
より分離型光ピックアップの高さ方向（光ディスク面に
垂直な方向）の厚さを従来に比べて一段と薄くすること
ができる。

［発明の効果］ 以上述べたように請求項の１に記載されている発明
は、固定光学系の光束出射系における光路とは別個の光
路を固定光学系と移動光学系との間部分に設ける必要性
をなくするように、固定光学系の光束出射系からの光束
を偏向させながら移動光学系に出射させる偏向部材を設
け、この偏向部材を固定光学系からの出射光束の光軸と
平行な軸の回りに回動させてトラッキング動作を行なわ
せる構成を採用したから、固定光学系の光軸を全て同列
に設定することができ、これによって光ピックアップ装
置の薄型化を図ることができる。また固定光学系の光束
出射系における光路とは別個の光路を設ける必要がなく
なる分、部品点数を減少させることができ、これによっ
て装置の軽量化を図ることもできる。

また請求項の２に記載されている発明は、トラッキン
グ動作に伴う偏向部材の回動動作が固定光学系からの出
射光束の光軸と位置ずれが生じないように行なわれるよ
うに、光束出射系から入射される光束の光軸に一致する
所定の回動軸回りに偏向部材を回動させる構成を採用し
たから、上記請求項の１に記載されている効果に加え
て、偏向部材に必要とされる受光面積および回動スペー
スを最小限に抑えることができ、これによって光ピック
アップ装置の薄型化・軽量化をより一層図ることができ
る。

さらに第３項に記載されている発明は、固定光学系の
光路上に光情報記録媒体の面に垂直な軸を中心に回転子
自在な第一偏向部材を配設し、この第一偏向部材により
偏向され固定光学系から出射され移動光学系内に入射さ
れた光が偏向プリズムに導かれる間の光路上に光情報記
録媒体に平行な平面内で90゜偏向させる第二偏向部材を
配設したので、第一偏向部材を光情報記録媒体と平行な
平面内で回転させることによりトラッキングサーボを行
なうことができ、これにより固定光学系内の光学部品を
全て同一平面内に配設することができるため、光ピック
アップ装置の高さ方向（光情報記録媒体の面に垂直な方
向）のスペースの省力化を図ることができ、装置全体の
構成を従来に比べて一段とコンパクト化することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光ピックアップ装置
を表わした模式的平面説明図、第２図（ａ）および
（ｂ）は第１図に示されている実施例中の偏向部材の支
持構造を表わした平面説明図および背面説明図、第３図
（ａ），（ｂ），（ｃ）および第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ）は偏向部材のトラッキング動作を表わした偏向部
材の拡大説明図、第５図（ａ）および（ｂ）は本発明の
他の実施例における偏向部材の支持構造を表わした平面
説明図および背面説明図、第６図は本発明の他の実施例
を示す構成図、第７図および第８図は第６図に示されて
いる実施例中のトラッキングミラーによる光路変換の様
子を示す光路図およびその斜視図、第９図は従来におけ
る光ピックアップ装置を示す構成図、第10図は従来の提
案例における光ピックアップ装置を表わした模式的側面
説明図である。 Ａ……移動光学系、Ｂ……固定光学系、31,50……半導
体レーザー、35,41……偏向プリズム、40,61……対物レ
ンズ、47……受光素子、68……第一偏向部材、69……第
二偏向部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光束出射系を備える固定光学系と、この固
   定光学系から出射される光束を光ディスク上に照射させ
   る移動光学系とを備えてなる分離型光ピックアップ装置
   において、 上記固定光学系には、光束出射系から出射される光束を
   偏向して移動光学系に出射させる偏向部材が備えられて
   なり、 上記偏向部材は、トラッキング動作を行うように光束出
   射系から入射される光束の光軸と平行な軸の回りに回転
   可能に支持されていることを特徴とする分離型光ピック
   アップ装置。
2. 【請求項２】請求項の１に記載されている分離型光ピッ
   クアップ装置において、 偏向部材は、光束出射系から入射される光束の光軸に一
   致する所定の回動軸回りに回動されるように少なくとも
   一対の板ばねにより支持されていることを特徴とする分
   離型光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】光束出射系と信号検出系を有する固定光学
   系と、対物レンズ偏向プリズムを有する移動光学系とを
   備え、移動光学系を光ディスクの半径方向に移動するこ
   とにより光ディスクの任意のトラックに微小な光スポッ
   トを形成し、情報の記録／再生を行う分離型光ピックア
   ップ装置において、 固定光学系には、光ディスクに垂直な軸の回りに回転可
   能で、光束出射系から出射される光束を偏向して移動光
   学系に出射させる第一偏向部材を設け、 移動光学系には、固定光学系からの出射光を光ディスク
   に平行な面内で90゜偏向させる第二偏向部材を設けたこ
   とを特徴とする分離型光ピックアップ装置。