JP3819987B2 - 集積型光学ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的に情報を記録あるいは再生を行う光学的情報記録再生装置に用いられる集積型光学ユニットであって、更に詳しくは厚みの異なるカバーガラスの光ディスクに対する球面収差を補正する平行平板ガラスや開口絞りなどを光路内に挿脱させる集積型光学ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置においては、半導体レーザ等の光源から光ビームを光学式情報記録媒体（以下、光ディスクと記す）に集光させ、情報の記録・再生を行うが、例えばコンパクトディスク（以下、ＣＤと記す）の場合は光ディスクのカバーガラスの厚みは1.2ｍｍであり、またデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の場合の光ディスクのカバーガラスの厚みは0.6ｍｍとなっており、従来の光ディスク装置の集光光学系ではカバーガラスの厚みが変わると互換性を保つことができない。
【０００３】
つまり、例えば光ディスクのカバーガラスの厚みが1.2ｍｍに対応した集光光学系を備えた光学ヘッドの場合、カバーガラスの厚みが0.6ｍｍの光ディスクに対しては、負の球面収差が発生し十分な集光性能が得られず、逆に光ディスクのカバーガラスの厚みが0.6ｍｍに対応した集光光学系を備えた光学ヘッドの場合、カバーガラスの厚みが1.2ｍｍの光ディスクに対しては、正の球面収差が発生しやはり十分な集光性能を得ることができないといった問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−２４０９５号公報において、光源と集光光学系の間に平行平板ガラスを配置し、この平行平板ガラスの厚みを調整することで収差の補正を行う光学ヘッドが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−２４０９５号公報においては、平行平板ガラスを本体部にどのようにして組み込むのか具体的な開示は何等なされておらず、単に平行平板ガラスを光軸に対して直角に移動させることで平行平板ガラスの厚みを調整するとしているが、平行平板ガラスの移動を光学系が要求する精度、例えば非点収差を抑えるために平行平板ガラスを光軸に対して傾けることなく、かつ近年の光学ヘッドの集積化に対応した状態で小型に構成することが難しく、実質的に集積型の光学ヘッドでは上記問題を解決することができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、球面収差を補正する精度を有し、かつ小型に構成し集積化に対応することのできる集積型光学ユニットを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の集積型光学ユニットは、
１．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性を変化させる光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子を前記光ビームの光軸上に対して挿脱させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる。
【０００８】
また、
２．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる。
【０００９】
また、
３．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部と前記可動部を保持する保持部とを調整部材を介して結合した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は光学ヘッドの概念構成を示す概念構成図、図２は図１の集積型光学ユニットの具体的な構成を示す構成図、図３は図２の移動板の構成を示す構成図、図４は図２の集積型光学ユニットから照射される光ビームと光ディスクのトラックとの関係を説明する説明図、図５は図２の光検出器によるトラッキング回路の構成を示す構成図、図６は図２の光検出器の配置を説明する説明図、図７は図２の集積型光学ユニットの変形例の要部の構成を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、光ビームの往復路に球面収差の補正する平行平板ガラス９ａあるいは９ｂを介在させる光学ヘッド１は、半導体レーザ２及び光検出器３を備えた本実施の形態の集積型光学ユニット４と、この集積型光学ユニット４から発散した光ビームを平行光にするコリメータレンズ５と、コリメータレンズ５からの平行光を光ディスク６に集光させる対物レンズ７とを備えて構成される。
【００１３】
集積型光学ユニット４は、半導体レーザ２からの光ビームを、反射プリズム８の反射面によりその光軸を直角に曲げ対物レンズ７の光軸上に位置させ、ロータ上に取付られた球面収差を補正する補正する厚さの異なる２枚の平行平板ガラス９ａ、９ｂのうち９ａを透過させ、光分割素子１０を介してコリメータレンズ５に出射するようになっている。
【００１４】
半導体レーザ２からの光ビームは、光分割素子１０によりメインビームと２つのサブビームに分離されてディスク６に照射され、その戻り光は、再び対物レンズ７及びコリメータレンズ５により集積型光学ユニット４に導かれる。集積型光学ユニット４では、戻り光は、光分割素子１０及びロータ９上の平行平板ガラス９ａを介して光検出器３により検出されるようになっている。
【００１５】
図１の構成では、ロータ９により光ビームの光ディスク６への往路のみならず、光ディスク６からの戻り光の復路においても球面収差の補正を行っており、確実な情報の記録・再生を可能としている。
【００１６】
次に、具体的な集積型光学ユニット４の構成を図２を用いて説明する。図２に示すように、集積型光学ユニット４は、光検出器３を形成し半導体レーザ２をマウントしたシリコン基板１１と中央に圧入固定された樹脂または金属からなる支軸１２とを備えた樹脂または金属からなる円盤状の本体部１３に、平行平板ガラス９ａ、９ｂを備えた円盤状のロータ９の中央に設けられた止めネジ１４により支軸１２の一端に形成されたネジ部に回転自在に固定されており、ロータ９の内径部と止めネジ１４の円筒部は嵌合により支軸１２の中心軸を中心に回転自在になっている。なお、半導体レーザ２の近傍には半導体レーザ２からの出力をモニタするモニタ用光検出器３ａが形成されている。
【００１７】
検出器３及び半導体レーザ２は、本体部１３の一方の側（図中右側）に設けられており、ロータ９の該一方側には平行平板ガラス９ａ、９ｂが配置されている。また、該一方側の反対側には駆動コイル１５が絶縁シート１６を介して設けられていて、その対向するロータ９の面にはロータ９の厚み方向に磁化された永久磁石１７が接着剤等により強固に固定されている。そして、駆動コイル１５に電流を流しロータ９の厚み方向に磁界を発生させることで、永久磁石１７を移動させ、ロータ９を支軸１２の中心軸を中心に回転駆動するようになっている。
【００１８】
なお、止めネジ１４には、後述するように切り欠き部が設けられており、この切り欠き部の面とストッパピン１８とが当接することによりロータ９の回転が規制されるようになっている。
【００１９】
また、本体部１３は、円盤状の第１のパッケージ１９に収納されており、この第１のパッケージ１９の外周には上蓋された円筒状の第２のパッケージ２０の側壁が嵌合する溝部２１が設けられており、この溝部２１と第２のパッケージ２０の側壁を嵌合させることで第１のパッケージ１９と第２のパッケージ２０が一体的に構成されている。第２のパッケージ２０の上蓋部２２における検出器３及び半導体レーザ２が設けられている側（図中右側）には開口部２３が設けられていて、その開口部２３をふさぐように光分割素子１０が取り付けられている。この光分割素子１０の内側にはグレーティング２４が設けられ、その反対側すなわち外側にはホログラム２５が設けられている。
【００２０】
前述したように、半導体レーザ２からの光ビームは、反射プリズム８によりその光軸を直角に曲げ対物レンズ７の光軸上に位置され、球面収差を補正する平行平板ガラス９ａあるいは９ｂを透過させ、光分割素子１０に出射される。そして、光ビームは光分割素子１０により、図３（ａ）に示すように、メインビーム３１と２つのサブビーム３２、３３となって光ディスク６に照射される。
【００２１】
図３（ａ）はＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）におけるメインビーム３１及び２つのサブビーム３２、３３とトラック３４との関係を示しており、メインビーム３１及び２つのサブビーム３２、３３を結ぶ直線とトラック３４のとの交差角θは所定の角度に固定されている。ＣＤのトラックピッチは1.6μであって、サブビーム３２、３３をトラック境界に位置させた場合にメインビーム３１をトラック中央に位置させることができ、従って、サブビーム３２、３３によりトラッキング制御が可能になっている。ところが、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）では、図３（ｂ）に示すように、トラックピッチが0.74μであるため、サブビーム３２、３３をトラック境界に位置させることができず、トラッキング制御が不安定になる。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、図４に示すように、検出器３に４つの光検出部を設けている。つまり、光ディスク６からの戻り光を光分割素子１０のホログラム２５により、±１次光に分割し、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）に対しては、４分割光検出部３５でメインビームの＋１次光によりＲＦ信号及びフォーカスエラー信号（非点収差法あるいはビームサイズ法）を得、光検出部３６、３７で２つのサブビーム３２、３３の＋１次光を受光し３ビーム法によりトラッキングエラー信号を得る。また、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）に対しては、４分割光検出部３５でメインビームの＋１次光によりＲＦ信号及びフォーカスエラー信号を得、４分割光検出部３８でメインビームの−１次光を受光し位相差法やプッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得る。
【００２３】
そして、トラッキング制御信号に関しては、例えば情報の再生等により光ディスクの種類を判別するディスク判別部３９からの判別信号に基づきコントローラ４０がスイッチ４１を制御し、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合は光検出部３６、３７を入力とした差動増幅器４２を選択し、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合は４分割光検出部３８の交差した受光部の出力を入力とした差動増幅器４３を選択するようになっている。スイッチ４１により選択されたトラック制御信号は、コントローラ４０により制御されるゲイン制御回路４４により増幅され、位相補償回路４５により位相補償がなされ、ドライバ４６によりトラッキングコイル４７を駆動制御しトラッキング制御は行われるようになっている。なお、ＲＦ信号及びフォーカス制御信号に関しては公知であるので、説明は省略する。
【００２４】
ロータ９は、図２の支軸１２の中心軸上方より見た図５に示すように、中心角４５度に離されて平行平板ガラス９ａ、９ｂが配置されており、平行平板ガラス９ａは厚さが1.8ｍｍであって高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合に光ビームの光軸上に位置し、平行平板ガラス９ｂは厚さが0.13ｍｍであってＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合に光ビームの光軸上に位置するようになっている。
【００２５】
永久磁石１７は、ロータ９の底面の半周にわたり複数、例えば中心角が４５度の略扇形の４つに分割され配置されており、分割されたそれぞれは上述したようにロータ９の厚さ方向に磁化されているが、磁化の向きが交互になっている。また、駆動コイル１５は、４５度離された中心角が４５度の略扇型の２つのコイルからなり、駆動コイル１５に電流を流しロータ９の厚さ方向に磁界を発生させることで、電磁作用によりロータ９を回転駆動するようになっている。つまり、駆動コイル１５に流す電流の向きにより発生磁界の向きを変え、永久磁石１７の４つに分解された交互に磁化の向きの異なる磁石部分に対する斥力と吸引力とによりロータ９を回転移動させるようになっている。なお、駆動コイル１５に流す電流はコントローラ４０により制御されている。
【００２６】
また、支軸１２に回転自在に固定されている止めネジ１４には、切り欠き部１４ａが設けられており、この切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制されるようになっている。
【００２７】
なお、図６は光検出器３の４分割光検出部３５、光検出部３６、３７及び４分割光検出部３８の具体的な配置を示している。
【００２８】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００２９】
まず、光学ヘッド１を有する光ディスク装置（図示せず）に光ディスク６が挿入されると、ディスク判別部３９により光ディスク６の種類が判別され、コントローラ４０は、光ディスク６が高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合、平行平板ガラス９ａが光ビームの光軸上に位置するように電流を駆動コイル１５に流す。この結果、駆動コイル１５の発生磁界と永久磁石１７の磁化との相互作用によりロータ９が回転移動し、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制される。そして、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接しロータ９が停止した後は、駆動コイル１５に通電し続け、平行平板ガラス９ａを光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００３０】
また、コントローラ４０は、光ディスク６がＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合、平行平板ガラス９ｂが光ビームの光軸上に位置するように高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合とは逆向きの電流を駆動コイル１５に流す。この結果、駆動コイル１５の発生磁界と永久磁石１７の磁化との相互作用によりロータ９が回転移動し、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制される。そして、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合と同様に、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接しロータ９が停止した後は、駆動コイル１５に通電し続け、平行平板ガラス９ｂを光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００３１】
このように本実施の形態の集積型光学ユニット４では、球面収差を補正する厚さの異なる２枚の平行平板ガラス９ａ、９ｂを備えたロータ９を、駆動コイル１５と永久磁石１７との電磁作用により回転移動させ、光ディスク６の種類に応じて平行平板ガラス９ａ、９ｂを選択的に光ビームの光軸上に位置させると共に、止めネジ１４を支軸１２に回転自在に固定しロータ９と本体部１３を一体構造とし、さらに、本体部１３上を介して、反射プリズム８と半導体レーザ２をマウントしたシリコン基板１１と一体構造としているため、光学系が要求する精度で集積型光学ユニット４を組み立てることができ、また、球面収差を補正する平行平板ガラス９ａ、９ｂの移動を駆動コイル１５と永久磁石１７により行っているので、小型に構成することができる。
【００３２】
なお、駆動コイル１５に通電した状態を維持すると第１のパッケージ１９及び第２のパッケージ２０からなる一体構造の内部の温度が上昇し、シリコン基板１１と第２のパッケージ２０に熱が伝わり、光分割素子１０や反射プリズム８等の光学素子に位置ずれが生じ、シリコン基板１１上の光検出器３からの出力信号の劣化につながる恐れがある。そこで、駆動コイル１５から発生する熱を効率的に放熱するために本体部１３を金属性の材質とし、また、本体部１３とシリコン基板１１を分離し、シリコン基板１１を直接第１のパッケージ１９に固着するとなおよい。
【００３３】
また、上記の実施の形態では、ロータ９にＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）用の平行平板ガラスと、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）用の平行平板ガラスとをそれぞれ設けるとしたが、例えばＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）に対して球面収差が生じないように光学設計を行うことで、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）用の平行平板ガラスを設けず単なる開口とし、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）用の平行平板ガラスのみを設けるようにしてもよい。さらに平行平板ガラスの代わりに絞りを用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、光ビームの往復路に球面収差の補正する平行平板ガラスを介在させるとしたが、少なくとも光ビームの往路に球面収差の補正する平行平板ガラスを介在させればよく、例えば図７に示すように、半導体レーザ２のフランジ部を本体部１３に嵌合させ、ロータ９、グレーティング２４、偏光ビームスプリッタ４８、コリメータレンズ５及び１／４波長板４９を介して対物レンズ７により光ビームを光ディスク６に照射し、戻り光を対物レンズ７、１／４波長板４９及びコリメータレンズ５を介して偏光ビームスプリッタ４８に導き、偏光ビームスプリッタ４８で反射され光検出器３で受光されるようにしてもよい。このとき、グレーティング２４、偏光ビームスプリッタ４８、コリメータレンズ５、１／４波長板４９、対物レンズ７及び光検出器３は所定の光学精度を有して第２の本体部５０に組み込まれており、一方、本体部１３のロータ９と接触する部分１３ａと半導体レーザ２の嵌合部との直角度を３０分以内としている。そして第２の本体部５０を本体部１３に結合ピン５１により結合することで、光学系が要求する精度で、上記の各光学素子を小型に組み込むことができる。なお、光学系が要求する精度とは、例えば半導体レーザから照射される発散光束中に平行平板ガラスや絞り（開口）を位置させる際に、光ディスク上で非点収差などの発生や対物レンズの瞳上での光強度分布のアンバランスを抑制できる程度の精度である。
【００３５】
図８及び図９は本発明の第２の実施の形態に係わり、図８は集積型光学ユニットの構成を示す構成図、図９は図８の駆動コイルの構成を示す構成図である。
【００３６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３７】
図８（ｂ）に示すように、本実施の形態の集積型光学ユニット６１では、図示はしないが、グレーティング２４及びホログラム２５を備えた光分割素子１０、半導体レーザ２、光検出器３及び反射プリズム８からなるホログラムユニット６２のフランジ部が、ＳＵＳ３０４またはアルミニウム合金の材質からなる円筒状の保持部材６３の内面に嵌合され、圧入あるいは紫外線硬化型の接着剤で固定・保持され、この保持部材６３は図示しないネジ類により円筒状の調整部材６４に固定されている。また、非球面ガラスで焦点距離ｆ、作動距離ＷＤのコリメータレンズ６５を接合した円筒上の鏡枠６６の外面が、円筒状の本体部材６７の内面に光軸方向に移動可能に嵌合され、コリメータレンズ６５の前側の焦点位置がホログラムユニット６２の半導体レーザ２（図示せず）の発光点と一致するように、本体部材６７に設けられた鏡枠止めネジ６８により鏡枠６６が本体部材６７に固定されている。
【００３８】
図８（ｂ）のＡ−Ａ線断面である図８（ａ）に示すように、本体部材６７には結合ピン６９が圧入されて設けられており、調整部材６４に設けられた図示しない結合孔に結合ピン６９を嵌合させることで、調整部材６４と本体部材６７とを結合している。また、本体部材６７の底部には移動板７０が設けられており、移動板７０は長手側面側が切り欠きされ略Ｓ字形状になっている。
【００３９】
そして、本体部材６７には略Ｓ字形状の移動板７０が光軸に直角な一方向に移動を規制するための移動板７０の厚さよりやや深い凹形状の段差部７１が第２の本体部６７の底部に形成され、この段差部７１に移動板７０を移動可能に収納し、段差部７１の内側側面７１ａと移動板７０の側面とを摺動させることで、移動板７０の移動方向を規制している。また、移動板７０には移動量を規制するための長孔７２が設けられ、この長孔７２を介してガイドピン７３を本体部材６７に嵌合させることで、ガイドピン７３と長孔７２との当接により移動板７０の移動量を規制している。
【００４０】
ホログラムユニット側の移動板７０には、光学中心がδだけ離れて厚みが1.8ｍｍの第１の平板ガラス部７４と厚みが0.13ｍｍの第２の平板ガラス部７５とが一体となって平行平板ガラス７６を形成し、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５の中心からδだけ離れた位置に厚さ方向に磁化された永久磁石７７が接着剤により固定され設けられている。
【００４１】
図８（ｂ）に戻り、調整部材６４の永久磁石７７側上面には図示しない絶縁シートを介して駆動コイル７８が接着剤により固定して設けられており、図９に示すように、この駆動コイル７８は渦巻き状に形成されていて、通電により永久磁石７７の磁化方向に磁界を発生させるようになっている。
【００４２】
また、移動板７０の上面と本体部材６７の底面にはピン７９、８０がそれぞれ設けられていて、ピン７９、８０には引っ張りバネ８１の両端が引っかけられており、移動板７０の図中左側への移動を付勢している。つまり、駆動コイル７８の通電により永久磁石７７との電磁作用の斥力により移動板７０は図中右側に移動し、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５の光学中心が光ビームの光軸中心に位置するが、駆動コイル７８への通電を停止すると、引っ張りバネ８１の付勢力により移動板７０は図中左側に移動し、平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４の光学中心が光ビームの光軸中心に位置する（図８（ａ）参照）。
【００４３】
この移動は、上述したように段差部７１の内側側面７１ａと移動板７０の側面の摺動により方向が規制され、長孔７２とガイドピン７３により移動量が規制されている。
【００４４】
また、上述したように、駆動コイル７８への通電が行われていない状態、すなわち、移動板７０が図中左側に位置しているときは（初期位置）、平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４が光軸上に位置し、駆動コイル７８への通電により移動板７０が図中右側に位置しているときは平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５が光軸上に位置するようになっている。
【００４５】
なお、駆動コイル７８への通電による熱を放熱するために、移動板７０との底面と駆動コイル７８の表面には0.5ｍｍ程度の隙間が設けられ、さらに空冷のための窓部８２が設けられている。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４６】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００４７】
ディスク判別部３９により光ディスク６の種類が判別され、コントローラ４０は、光ディスク６が高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合、初期状態では平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４が光軸上に位置しているので、駆動コイル７８への通電は行わず光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００４８】
また、コントローラ４０は、光ディスク６がＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５が光ビームの光軸上に位置するように電流を駆動コイル７８に流す。この結果、駆動コイル７８の発生磁界と永久磁石７７の磁化との相互作用により移動板７０が移動し、長孔７２とガイドピン７３により移動量が規制され、駆動コイル７８に通電し続け、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５を光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００４９】
なお、半導体レーザ２の光ビーム発光点に対して、移動板７０を案内する本体部材６７の段差部７１の内側側面７１ａの倒れを規制するために、調整部材６４を介在させ、該調整部材６４の端面をキサゲ加工処理などの２次加工処理を施することで調整部材としている。
【００５０】
光ビームを発光する半導体レーザやホログラムユニットの基準面に対して、内側側面７１ａの傾きをオートコリメータなどの測定器により容易に測定できる。
【００５１】
このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、半導体レーザ２からの発散光束内に平行平板ガラス９ａ、９ｂを配置させるために、本体部材６７を調整部材６４を介して保持部材６３に取り付ける際に、ディスク６上での非点収差の発生が抑制でき、光学系が要求する精度で集積型光学ユニット６１を組み立てることができ、また、球面収差の補正する平行平板ガラスの移動を駆動コイル７８と永久磁石７７により行っているので、小型に構成することができる。
【００５２】
なお、集積型光学ユニットは移動板７０の代わりに第１の実施の形態のロータ９を用いて構成してもよい。
【００５３】
図１０ないし図１２は本発明の第３の実施の形態に係わり、図１０は集積型光学ユニットの構成を示す構成図、図１１は図１０の集積型光学ユニットの第１の変形例の光学系の構成を示す構成図、図１２は図１０の集積型光学ユニットの第２の変形例の光学系の構成を示す構成図である。
【００５４】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５５】
上記の第１及び第２の実施の形態では、無限光学系における集積型光学ユニットについて説明したが、本実施の形態では有限光学系における集積型光学ユニットについて説明する。
【００５６】
図１０に示すように、本実施の形態の集積型光学ユニット９１は、グレーティング２４及びホログラム２５を備えた光分割素子１０と、半導体レーザ２及び光検出器３からなるレーザ光学系９２とからなるホログラムユニット９３のフランジ部が円筒状の第１の本体部９４の内面に嵌合され、圧入あるいは紫外線硬化型の接着剤で固定・保持され、この第１の本体部９４は結合ピン９５により円筒状の第２の本体部９６に固定されている。また、第１の本体部９４の内側側面９４ａには、必要に応じて機械的な２次加工が施されており、第１の実施の形態のロータ９が止めネジ１４により回転自在に固定され、駆動コイル１７及び永久磁石１５の空冷等のため窓部９７が設けられている。
【００５７】
なお、図示された状態を駆動コイル１７に電流を流さないで保持するために、図示はしないが、駆動コイル１７の周辺の第１の本体部９４の所定に位置に磁性材を埋め込み、永久磁石１５との吸引力により、常に初期位置に復元するように構成してもよい。
【００５８】
ここで、有限光学系ではロータ９に設けられている平行平板ガラス９ａ、９ｂの厚さは第１の実施の形態の無限光学系に比べやや厚くなっている。また、ロータ９の第１の本体部９４への取り付けの際は、例えばディスク６上で発生する非点収差を抑制するために平行平板ガラス９ａ、９ｂの傾きを３０分以内にしている。そのため、ホログラムユニット９３のフランジ部と嵌合する第１の本体部９４の内面に対して、第１の本体部９４におけるロータ９と接触する面９４ａとの直角度の精度は３０分以内に加工されている（なお、ロータ９の材質の反り及びロータ９に平行平板ガラス９ａ、９ｂを接合する際の傾きも含む）。
【００５９】
一方、第２の本体部９６には、光ビームを貫通させる貫通孔９８が形成され、光ディスク６に光ビームを集光させる対物レンズ９９を備えフォーカス及びトラッキング制御のために対物レンズ９９を駆動する対物レンズ駆動装置１００が上面に設けられ、この対物レンズ駆動装置１００は、光ディスク６に対して傾きを調整する圧縮バネ１０１を介してスキュー補正ネジ１０２により球面部１０３が貫通孔９８の開口部に面接触で支持されている。
【００６０】
なお、集積型光学ユニット９１をより薄型にするためにロータ９（平行平板ガラス９ａ，９ｂ）と対物レンズ９９との間に反射ミラー１０５を設けてもよく、この場合は、図１１に示すように、反射ミラー１０５によりホログラムユニット９３からの光軸を対物レンズ９９の光軸に曲げることにより、集積型光学ユニット９１を薄型にすることが可能となる。
【００６１】
このように有限光学系に適用した本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態の無限光学系と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
なお、ディスク６が記録可能な媒体（例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ）の場合、図１２に示すように、例えば反射ミラー１０５からの戻り光を１／４波長板１０６を介して偏光ビームスプリッタ１０７により光軸を直角に曲げハーフミラー１０８により、絞り１０９を介した４分割光検出部３５と、光検出部３６、３７及び４分割光検出部３８とで分離して検出するようにしてもよい。
【００６３】
また、ハーフミラー１０５により反射された戻り光による検出を行う４分割光検出部３８に代え、６分割光検出器（図示せず）によりプッシュプル法によるトラッキングエラー検出及びビームサイズ法によるフォーカスエラー検出を行う。
【００６４】
さらに、図１２における実施の形態を、例えば開口数の異なる１対の対物レンズを切り換えることのできる２レンズアクチュエータや、対物レンズの入射面にホログラムを形成した２焦点対物レンズ等に置き換えても同様な効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の集積型光学ユニットによれば、駆動コイルにより永久磁石に対して電磁作用により斥力を生じさせ、可動部を光軸に対して直角に移動させて光学素子の１つを選択的に光ビームの光軸上に位置させると共に、半導体レーザ部と駆動コイルを同一部材で結合しているので、球面収差の補正する精度を有し、かつ小型に構成し集積化に対応することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学ヘッドの概念構成を示す概念構成図
【図２】図１の集積型光学ユニットの具体的な構成を示す構成図
【図３】図２の集積型光学ユニットから照射される光ビームと光ディスクのトラックとの関係を説明する説明図
【図４】図２の光検出器によるトラッキング回路の構成を示す構成図
【図５】図２の移動板の構成を示す構成図
【図６】図２の光検出器の配置を説明する説明図
【図７】図２の集積型光学ユニットの変形例の要部の構成を示す構成図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る集積型光学ユニットの構成を示す構成図
【図９】図８の駆動コイルの構成を示す構成図
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る集積型光学ユニットの構成を示す構成図
【図１１】図１０の集積型光学ユニットの第１の変形例の光学系の構成を示す構成図
【図１２】図１０の集積型光学ユニットの第２の変形例の光学系の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…光学ヘッド
２…半導体レーザ
３…光検出器
４…集積型光学ユニット
５…コリメータレンズ
６…光ディスク
７…対物レンズ
８…反射プリズム
９…ロータ
９ａ、９ｂ…平行平板ガラス
１０…回折格子
１１…シリコン基板
１２…支軸
１３…本体部
１４…止めネジ
１５…駆動コイル
１６…絶縁シート
１７…永久磁石
１８…ストッパピン
１９…第１のパッケージ
２０…第２のパッケージ
２１…溝部
２２…上蓋部
２３…開口部
２４…グレーティング
２５…ホログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的に情報を記録あるいは再生を行う光学的情報記録再生装置に用いられる集積型光学ユニットであって、更に詳しくは厚みの異なるカバーガラスの光ディスクに対する球面収差を補正する平行平板ガラスや開口絞りなどを光路内に挿脱させる集積型光学ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置においては、半導体レーザ等の光源から光ビームを光学式情報記録媒体（以下、光ディスクと記す）に集光させ、情報の記録・再生を行うが、例えばコンパクトディスク（以下、ＣＤと記す）の場合は光ディスクのカバーガラスの厚みは1.2ｍｍであり、またデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の場合の光ディスクのカバーガラスの厚みは0.6ｍｍとなっており、従来の光ディスク装置の集光光学系ではカバーガラスの厚みが変わると互換性を保つことができない。
【０００３】
つまり、例えば光ディスクのカバーガラスの厚みが1.2ｍｍに対応した集光光学系を備えた光学ヘッドの場合、カバーガラスの厚みが0.6ｍｍの光ディスクに対しては、負の球面収差が発生し十分な集光性能が得られず、逆に光ディスクのカバーガラスの厚みが0.6ｍｍに対応した集光光学系を備えた光学ヘッドの場合、カバーガラスの厚みが1.2ｍｍの光ディスクに対しては、正の球面収差が発生しやはり十分な集光性能を得ることができないといった問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−２４０９５号公報において、光源と集光光学系の間に平行平板ガラスを配置し、この平行平板ガラスの厚みを調整することで収差の補正を行う光学ヘッドが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−２４０９５号公報においては、平行平板ガラスを本体部にどのようにして組み込むのか具体的な開示は何等なされておらず、単に平行平板ガラスを光軸に対して直角に移動させることで平行平板ガラスの厚みを調整するとしているが、平行平板ガラスの移動を光学系が要求する精度、例えば非点収差を抑えるために平行平板ガラスを光軸に対して傾けることなく、かつ近年の光学ヘッドの集積化に対応した状態で小型に構成することが難しく、実質的に集積型の光学ヘッドでは上記問題を解決することができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、球面収差を補正する精度を有し、かつ小型に構成し集積化に対応することのできる集積型光学ユニットを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の集積型光学ユニットは、
１．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性を変化させる光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子を前記光ビームの光軸上に対して挿脱させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる。
【０００８】
また、
２．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる。
【０００９】
また、
３．光ビームを照射する半導体レーザ部と、前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルとを備え、前記半導体レーザ部を保持する保持部と前記可動部を保持する保持部とを調整部材を介して結合した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は光学ヘッドの概念構成を示す概念構成図、図２は図１の集積型光学ユニットの具体的な構成を示す構成図、図３は図２の移動板の構成を示す構成図、図４は図２の集積型光学ユニットから照射される光ビームと光ディスクのトラックとの関係を説明する説明図、図５は図２の光検出器によるトラッキング回路の構成を示す構成図、図６は図２の光検出器の配置を説明する説明図、図７は図２の集積型光学ユニットの変形例の要部の構成を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、光ビームの往復路に球面収差の補正する平行平板ガラス９ａあるいは９ｂを介在させる光学ヘッド１は、半導体レーザ２及び光検出器３を備えた本実施の形態の集積型光学ユニット４と、この集積型光学ユニット４から発散した光ビームを平行光にするコリメータレンズ５と、コリメータレンズ５からの平行光を光ディスク６に集光させる対物レンズ７とを備えて構成される。
【００１３】
集積型光学ユニット４は、半導体レーザ２からの光ビームを、反射プリズム８の反射面によりその光軸を直角に曲げ対物レンズ７の光軸上に位置させ、ロータ上に取付られた球面収差を補正する補正する厚さの異なる２枚の平行平板ガラス９ａ、９ｂのうち９ａを透過させ、光分割素子１０を介してコリメータレンズ５に出射するようになっている。
【００１４】
半導体レーザ２からの光ビームは、光分割素子１０によりメインビームと２つのサブビームに分離されてディスク６に照射され、その戻り光は、再び対物レンズ７及びコリメータレンズ５により集積型光学ユニット４に導かれる。集積型光学ユニット４では、戻り光は、光分割素子１０及びロータ９上の平行平板ガラス９ａを介して光検出器３により検出されるようになっている。
【００１５】
図１の構成では、ロータ９により光ビームの光ディスク６への往路のみならず、光ディスク６からの戻り光の復路においても球面収差の補正を行っており、確実な情報の記録・再生を可能としている。
【００１６】
次に、具体的な集積型光学ユニット４の構成を図２を用いて説明する。図２に示すように、集積型光学ユニット４は、光検出器３を形成し半導体レーザ２をマウントしたシリコン基板１１と中央に圧入固定された樹脂または金属からなる支軸１２とを備えた樹脂または金属からなる円盤状の本体部１３に、平行平板ガラス９ａ、９ｂを備えた円盤状のロータ９の中央に設けられた止めネジ１４により支軸１２の一端に形成されたネジ部に回転自在に固定されており、ロータ９の内径部と止めネジ１４の円筒部は嵌合により支軸１２の中心軸を中心に回転自在になっている。なお、半導体レーザ２の近傍には半導体レーザ２からの出力をモニタするモニタ用光検出器３ａが形成されている。
【００１７】
検出器３及び半導体レーザ２は、本体部１３の一方の側（図中右側）に設けられており、ロータ９の該一方側には平行平板ガラス９ａ、９ｂが配置されている。また、該一方側の反対側には駆動コイル１５が絶縁シート１６を介して設けられていて、その対向するロータ９の面にはロータ９の厚み方向に磁化された永久磁石１７が接着剤等により強固に固定されている。そして、駆動コイル１５に電流を流しロータ９の厚み方向に磁界を発生させることで、永久磁石１７を移動させ、ロータ９を支軸１２の中心軸を中心に回転駆動するようになっている。
【００１８】
なお、止めネジ１４には、後述するように切り欠き部が設けられており、この切り欠き部の面とストッパピン１８とが当接することによりロータ９の回転が規制されるようになっている。
【００１９】
また、本体部１３は、円盤状の第１のパッケージ１９に収納されており、この第１のパッケージ１９の外周には上蓋された円筒状の第２のパッケージ２０の側壁が嵌合する溝部２１が設けられており、この溝部２１と第２のパッケージ２０の側壁を嵌合させることで第１のパッケージ１９と第２のパッケージ２０が一体的に構成されている。第２のパッケージ２０の上蓋部２２における検出器３及び半導体レーザ２が設けられている側（図中右側）には開口部２３が設けられていて、その開口部２３をふさぐように光分割素子１０が取り付けられている。この光分割素子１０の内側にはグレーティング２４が設けられ、その反対側すなわち外側にはホログラム２５が設けられている。
【００２０】
前述したように、半導体レーザ２からの光ビームは、反射プリズム８によりその光軸を直角に曲げ対物レンズ７の光軸上に位置され、球面収差を補正する平行平板ガラス９ａあるいは９ｂを透過させ、光分割素子１０に出射される。そして、光ビームは光分割素子１０により、図３（ａ）に示すように、メインビーム３１と２つのサブビーム３２、３３となって光ディスク６に照射される。
【００２１】
図３（ａ）はＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）におけるメインビーム３１及び２つのサブビーム３２、３３とトラック３４との関係を示しており、メインビーム３１及び２つのサブビーム３２、３３を結ぶ直線とトラック３４のとの交差角θは所定の角度に固定されている。ＣＤのトラックピッチは1.6μであって、サブビーム３２、３３をトラック境界に位置させた場合にメインビーム３１をトラック中央に位置させることができ、従って、サブビーム３２、３３によりトラッキング制御が可能になっている。ところが、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）では、図３（ｂ）に示すように、トラックピッチが0.74μであるため、サブビーム３２、３３をトラック境界に位置させることができず、トラッキング制御が不安定になる。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、図４に示すように、検出器３に４つの光検出部を設けている。つまり、光ディスク６からの戻り光を光分割素子１０のホログラム２５により、±１次光に分割し、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）に対しては、４分割光検出部３５でメインビームの＋１次光によりＲＦ信号及びフォーカスエラー信号（非点収差法あるいはビームサイズ法）を得、光検出部３６、３７で２つのサブビーム３２、３３の＋１次光を受光し３ビーム法によりトラッキングエラー信号を得る。また、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）に対しては、４分割光検出部３５でメインビームの＋１次光によりＲＦ信号及びフォーカスエラー信号を得、４分割光検出部３８でメインビームの−１次光を受光し位相差法やプッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得る。
【００２３】
そして、トラッキング制御信号に関しては、例えば情報の再生等により光ディスクの種類を判別するディスク判別部３９からの判別信号に基づきコントローラ４０がスイッチ４１を制御し、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合は光検出部３６、３７を入力とした差動増幅器４２を選択し、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合は４分割光検出部３８の交差した受光部の出力を入力とした差動増幅器４３を選択するようになっている。スイッチ４１により選択されたトラック制御信号は、コントローラ４０により制御されるゲイン制御回路４４により増幅され、位相補償回路４５により位相補償がなされ、ドライバ４６によりトラッキングコイル４７を駆動制御しトラッキング制御は行われるようになっている。なお、ＲＦ信号及びフォーカス制御信号に関しては公知であるので、説明は省略する。
【００２４】
ロータ９は、図２の支軸１２の中心軸上方より見た図５に示すように、中心角４５度に離されて平行平板ガラス９ａ、９ｂが配置されており、平行平板ガラス９ａは厚さが1.8ｍｍであって高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合に光ビームの光軸上に位置し、平行平板ガラス９ｂは厚さが0.13ｍｍであってＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合に光ビームの光軸上に位置するようになっている。
【００２５】
永久磁石１７は、ロータ９の底面の半周にわたり複数、例えば中心角が４５度の略扇形の４つに分割され配置されており、分割されたそれぞれは上述したようにロータ９の厚さ方向に磁化されているが、磁化の向きが交互になっている。また、駆動コイル１５は、４５度離された中心角が４５度の略扇型の２つのコイルからなり、駆動コイル１５に電流を流しロータ９の厚さ方向に磁界を発生させることで、電磁作用によりロータ９を回転駆動するようになっている。つまり、駆動コイル１５に流す電流の向きにより発生磁界の向きを変え、永久磁石１７の４つに分解された交互に磁化の向きの異なる磁石部分に対する斥力と吸引力とによりロータ９を回転移動させるようになっている。なお、駆動コイル１５に流す電流はコントローラ４０により制御されている。
【００２６】
また、支軸１２に回転自在に固定されている止めネジ１４には、切り欠き部１４ａが設けられており、この切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制されるようになっている。
【００２７】
なお、図６は光検出器３の４分割光検出部３５、光検出部３６、３７及び４分割光検出部３８の具体的な配置を示している。
【００２８】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００２９】
まず、光学ヘッド１を有する光ディスク装置（図示せず）に光ディスク６が挿入されると、ディスク判別部３９により光ディスク６の種類が判別され、コントローラ４０は、光ディスク６が高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合、平行平板ガラス９ａが光ビームの光軸上に位置するように電流を駆動コイル１５に流す。この結果、駆動コイル１５の発生磁界と永久磁石１７の磁化との相互作用によりロータ９が回転移動し、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制される。そして、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接しロータ９が停止した後は、駆動コイル１５に通電し続け、平行平板ガラス９ａを光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００３０】
また、コントローラ４０は、光ディスク６がＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合、平行平板ガラス９ｂが光ビームの光軸上に位置するように高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合とは逆向きの電流を駆動コイル１５に流す。この結果、駆動コイル１５の発生磁界と永久磁石１７の磁化との相互作用によりロータ９が回転移動し、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接することによりロータ９の回転が規制される。そして、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合と同様に、切り欠き部１４ａの切り欠き面１４ｂにストッパピン１８が当接しロータ９が停止した後は、駆動コイル１５に通電し続け、平行平板ガラス９ｂを光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００３１】
このように本実施の形態の集積型光学ユニット４では、球面収差を補正する厚さの異なる２枚の平行平板ガラス９ａ、９ｂを備えたロータ９を、駆動コイル１５と永久磁石１７との電磁作用により回転移動させ、光ディスク６の種類に応じて平行平板ガラス９ａ、９ｂを選択的に光ビームの光軸上に位置させると共に、止めネジ１４を支軸１２に回転自在に固定しロータ９と本体部１３を一体構造とし、さらに、本体部１３上を介して、反射プリズム８と半導体レーザ２をマウントしたシリコン基板１１と一体構造としているため、光学系が要求する精度で集積型光学ユニット４を組み立てることができ、また、球面収差を補正する平行平板ガラス９ａ、９ｂの移動を駆動コイル１５と永久磁石１７により行っているので、小型に構成することができる。
【００３２】
なお、駆動コイル１５に通電した状態を維持すると第１のパッケージ１９及び第２のパッケージ２０からなる一体構造の内部の温度が上昇し、シリコン基板１１と第２のパッケージ２０に熱が伝わり、光分割素子１０や反射プリズム８等の光学素子に位置ずれが生じ、シリコン基板１１上の光検出器３からの出力信号の劣化につながる恐れがある。そこで、駆動コイル１５から発生する熱を効率的に放熱するために本体部１３を金属性の材質とし、また、本体部１３とシリコン基板１１を分離し、シリコン基板１１を直接第１のパッケージ１９に固着するとなおよい。
【００３３】
また、上記の実施の形態では、ロータ９にＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）用の平行平板ガラスと、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）用の平行平板ガラスとをそれぞれ設けるとしたが、例えばＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）に対して球面収差が生じないように光学設計を行うことで、ＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）用の平行平板ガラスを設けず単なる開口とし、高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）用の平行平板ガラスのみを設けるようにしてもよい。さらに平行平板ガラスの代わりに絞りを用いてもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、光ビームの往復路に球面収差の補正する平行平板ガラスを介在させるとしたが、少なくとも光ビームの往路に球面収差の補正する平行平板ガラスを介在させればよく、例えば図７に示すように、半導体レーザ２のフランジ部を本体部１３に嵌合させ、ロータ９、グレーティング２４、偏光ビームスプリッタ４８、コリメータレンズ５及び１／４波長板４９を介して対物レンズ７により光ビームを光ディスク６に照射し、戻り光を対物レンズ７、１／４波長板４９及びコリメータレンズ５を介して偏光ビームスプリッタ４８に導き、偏光ビームスプリッタ４８で反射され光検出器３で受光されるようにしてもよい。このとき、グレーティング２４、偏光ビームスプリッタ４８、コリメータレンズ５、１／４波長板４９、対物レンズ７及び光検出器３は所定の光学精度を有して第２の本体部５０に組み込まれており、一方、本体部１３のロータ９と接触する部分１３ａと半導体レーザ２の嵌合部との直角度を３０分以内としている。そして第２の本体部５０を本体部１３に結合ピン５１により結合することで、光学系が要求する精度で、上記の各光学素子を小型に組み込むことができる。なお、光学系が要求する精度とは、例えば半導体レーザから照射される発散光束中に平行平板ガラスや絞り（開口）を位置させる際に、光ディスク上で非点収差などの発生や対物レンズの瞳上での光強度分布のアンバランスを抑制できる程度の精度である。
【００３５】
図８及び図９は本発明の第２の実施の形態に係わり、図８は集積型光学ユニットの構成を示す構成図、図９は図８の駆動コイルの構成を示す構成図である。
【００３６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３７】
図８（ｂ）に示すように、本実施の形態の集積型光学ユニット６１では、図示はしないが、グレーティング２４及びホログラム２５を備えた光分割素子１０、半導体レーザ２、光検出器３及び反射プリズム８からなるホログラムユニット６２のフランジ部が、ＳＵＳ３０４またはアルミニウム合金の材質からなる円筒状の保持部材６３の内面に嵌合され、圧入あるいは紫外線硬化型の接着剤で固定・保持され、この保持部材６３は図示しないネジ類により円筒状の調整部材６４に固定されている。また、非球面ガラスで焦点距離ｆ、作動距離ＷＤのコリメータレンズ６５を接合した円筒上の鏡枠６６の外面が、円筒状の本体部材６７の内面に光軸方向に移動可能に嵌合され、コリメータレンズ６５の前側の焦点位置がホログラムユニット６２の半導体レーザ２（図示せず）の発光点と一致するように、本体部材６７に設けられた鏡枠止めネジ６８により鏡枠６６が本体部材６７に固定されている。
【００３８】
図８（ｂ）のＡ−Ａ線断面である図８（ａ）に示すように、本体部材６７には結合ピン６９が圧入されて設けられており、調整部材６４に設けられた図示しない結合孔に結合ピン６９を嵌合させることで、調整部材６４と本体部材６７とを結合している。また、本体部材６７の底部には移動板７０が設けられており、移動板７０は長手側面側が切り欠きされ略Ｓ字形状になっている。
【００３９】
そして、本体部材６７には略Ｓ字形状の移動板７０が光軸に直角な一方向に移動を規制するための移動板７０の厚さよりやや深い凹形状の段差部７１が第２の本体部６７の底部に形成され、この段差部７１に移動板７０を移動可能に収納し、段差部７１の内側側面７１ａと移動板７０の側面とを摺動させることで、移動板７０の移動方向を規制している。また、移動板７０には移動量を規制するための長孔７２が設けられ、この長孔７２を介してガイドピン７３を本体部材６７に嵌合させることで、ガイドピン７３と長孔７２との当接により移動板７０の移動量を規制している。
【００４０】
ホログラムユニット側の移動板７０には、光学中心がδだけ離れて厚みが1.8ｍｍの第１の平板ガラス部７４と厚みが0.13ｍｍの第２の平板ガラス部７５とが一体となって平行平板ガラス７６を形成し、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５の中心からδだけ離れた位置に厚さ方向に磁化された永久磁石７７が接着剤により固定され設けられている。
【００４１】
図８（ｂ）に戻り、調整部材６４の永久磁石７７側上面には図示しない絶縁シートを介して駆動コイル７８が接着剤により固定して設けられており、図９に示すように、この駆動コイル７８は渦巻き状に形成されていて、通電により永久磁石７７の磁化方向に磁界を発生させるようになっている。
【００４２】
また、移動板７０の上面と本体部材６７の底面にはピン７９、８０がそれぞれ設けられていて、ピン７９、８０には引っ張りバネ８１の両端が引っかけられており、移動板７０の図中左側への移動を付勢している。つまり、駆動コイル７８の通電により永久磁石７７との電磁作用の斥力により移動板７０は図中右側に移動し、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５の光学中心が光ビームの光軸中心に位置するが、駆動コイル７８への通電を停止すると、引っ張りバネ８１の付勢力により移動板７０は図中左側に移動し、平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４の光学中心が光ビームの光軸中心に位置する（図８（ａ）参照）。
【００４３】
この移動は、上述したように段差部７１の内側側面７１ａと移動板７０の側面の摺動により方向が規制され、長孔７２とガイドピン７３により移動量が規制されている。
【００４４】
また、上述したように、駆動コイル７８への通電が行われていない状態、すなわち、移動板７０が図中左側に位置しているときは（初期位置）、平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４が光軸上に位置し、駆動コイル７８への通電により移動板７０が図中右側に位置しているときは平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５が光軸上に位置するようになっている。
【００４５】
なお、駆動コイル７８への通電による熱を放熱するために、移動板７０との底面と駆動コイル７８の表面には0.5ｍｍ程度の隙間が設けられ、さらに空冷のための窓部８２が設けられている。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４６】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００４７】
ディスク判別部３９により光ディスク６の種類が判別され、コントローラ４０は、光ディスク６が高密度記録用の光ディスク（基板厚0.6ｍｍ）の場合、初期状態では平行平板ガラス７６の第１の平板ガラス部７４が光軸上に位置しているので、駆動コイル７８への通電は行わず光ディスク６に対して記録再生を行う。
【００４８】
また、コントローラ４０は、光ディスク６がＣＤ等の光ディスク（基板厚1.2ｍｍ）の場合、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５が光ビームの光軸上に位置するように電流を駆動コイル７８に流す。この結果、駆動コイル７８の発生磁界と永久磁石７７の磁化との相互作用により移動板７０が移動し、長孔７２とガイドピン７３により移動量が規制され、駆動コイル７８に通電し続け、平行平板ガラス７６の第２の平板ガラス部７５を光ビームの光軸上に保持し光ディスク６に対して記録再生を行う。その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００４９】
なお、半導体レーザ２の光ビーム発光点に対して、移動板７０を案内する本体部材６７の段差部７１の内側側面７１ａの倒れを規制するために、調整部材６４を介在させ、該調整部材６４の端面をキサゲ加工処理などの２次加工処理を施することで調整部材としている。
【００５０】
光ビームを発光する半導体レーザやホログラムユニットの基準面に対して、内側側面７１ａの傾きをオートコリメータなどの測定器により容易に測定できる。
【００５１】
このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、半導体レーザ２からの発散光束内に平行平板ガラス９ａ、９ｂを配置させるために、本体部材６７を調整部材６４を介して保持部材６３に取り付ける際に、ディスク６上での非点収差の発生が抑制でき、光学系が要求する精度で集積型光学ユニット６１を組み立てることができ、また、球面収差の補正する平行平板ガラスの移動を駆動コイル７８と永久磁石７７により行っているので、小型に構成することができる。
【００５２】
なお、集積型光学ユニットは移動板７０の代わりに第１の実施の形態のロータ９を用いて構成してもよい。
【００５３】
図１０ないし図１２は本発明の第３の実施の形態に係わり、図１０は集積型光学ユニットの構成を示す構成図、図１１は図１０の集積型光学ユニットの第１の変形例の光学系の構成を示す構成図、図１２は図１０の集積型光学ユニットの第２の変形例の光学系の構成を示す構成図である。
【００５４】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５５】
上記の第１及び第２の実施の形態では、無限光学系における集積型光学ユニットについて説明したが、本実施の形態では有限光学系における集積型光学ユニットについて説明する。
【００５６】
図１０に示すように、本実施の形態の集積型光学ユニット９１は、グレーティング２４及びホログラム２５を備えた光分割素子１０と、半導体レーザ２及び光検出器３からなるレーザ光学系９２とからなるホログラムユニット９３のフランジ部が円筒状の第１の本体部９４の内面に嵌合され、圧入あるいは紫外線硬化型の接着剤で固定・保持され、この第１の本体部９４は結合ピン９５により円筒状の第２の本体部９６に固定されている。また、第１の本体部９４の内側側面９４ａには、必要に応じて機械的な２次加工が施されており、第１の実施の形態のロータ９が止めネジ１４により回転自在に固定され、駆動コイル１７及び永久磁石１５の空冷等のため窓部９７が設けられている。
【００５７】
なお、図示された状態を駆動コイル１７に電流を流さないで保持するために、図示はしないが、駆動コイル１７の周辺の第１の本体部９４の所定に位置に磁性材を埋め込み、永久磁石１５との吸引力により、常に初期位置に復元するように構成してもよい。
【００５８】
ここで、有限光学系ではロータ９に設けられている平行平板ガラス９ａ、９ｂの厚さは第１の実施の形態の無限光学系に比べやや厚くなっている。また、ロータ９の第１の本体部９４への取り付けの際は、例えばディスク６上で発生する非点収差を抑制するために平行平板ガラス９ａ、９ｂの傾きを３０分以内にしている。そのため、ホログラムユニット９３のフランジ部と嵌合する第１の本体部９４の内面に対して、第１の本体部９４におけるロータ９と接触する面９４ａとの直角度の精度は３０分以内に加工されている（なお、ロータ９の材質の反り及びロータ９に平行平板ガラス９ａ、９ｂを接合する際の傾きも含む）。
【００５９】
一方、第２の本体部９６には、光ビームを貫通させる貫通孔９８が形成され、光ディスク６に光ビームを集光させる対物レンズ９９を備えフォーカス及びトラッキング制御のために対物レンズ９９を駆動する対物レンズ駆動装置１００が上面に設けられ、この対物レンズ駆動装置１００は、光ディスク６に対して傾きを調整する圧縮バネ１０１を介してスキュー補正ネジ１０２により球面部１０３が貫通孔９８の開口部に面接触で支持されている。
【００６０】
なお、集積型光学ユニット９１をより薄型にするためにロータ９（平行平板ガラス９ａ，９ｂ）と対物レンズ９９との間に反射ミラー１０５を設けてもよく、この場合は、図１１に示すように、反射ミラー１０５によりホログラムユニット９３からの光軸を対物レンズ９９の光軸に曲げることにより、集積型光学ユニット９１を薄型にすることが可能となる。
【００６１】
このように有限光学系に適用した本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態の無限光学系と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
なお、ディスク６が記録可能な媒体（例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ）の場合、図１２に示すように、例えば反射ミラー１０５からの戻り光を１／４波長板１０６を介して偏光ビームスプリッタ１０７により光軸を直角に曲げハーフミラー１０８により、絞り１０９を介した４分割光検出部３５と、光検出部３６、３７及び４分割光検出部３８とで分離して検出するようにしてもよい。
【００６３】
また、ハーフミラー１０５により反射された戻り光による検出を行う４分割光検出部３８に代え、６分割光検出器（図示せず）によりプッシュプル法によるトラッキングエラー検出及びビームサイズ法によるフォーカスエラー検出を行う。
【００６４】
さらに、図１２における実施の形態を、例えば開口数の異なる１対の対物レンズを切り換えることのできる２レンズアクチュエータや、対物レンズの入射面にホログラムを形成した２焦点対物レンズ等に置き換えても同様な効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の集積型光学ユニットによれば、駆動コイルにより永久磁石に対して電磁作用により斥力を生じさせ、可動部を光軸に対して直角に移動させて光学素子の１つを選択的に光ビームの光軸上に位置させると共に、半導体レーザ部と駆動コイルを同一部材で結合しているので、球面収差の補正する精度を有し、かつ小型に構成し集積化に対応することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学ヘッドの概念構成を示す概念構成図
【図２】図１の集積型光学ユニットの具体的な構成を示す構成図
【図３】図２の集積型光学ユニットから照射される光ビームと光ディスクのトラックとの関係を説明する説明図
【図４】図２の光検出器によるトラッキング回路の構成を示す構成図
【図５】図２の移動板の構成を示す構成図
【図６】図２の光検出器の配置を説明する説明図
【図７】図２の集積型光学ユニットの変形例の要部の構成を示す構成図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る集積型光学ユニットの構成を示す構成図
【図９】図８の駆動コイルの構成を示す構成図
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る集積型光学ユニットの構成を示す構成図
【図１１】図１０の集積型光学ユニットの第１の変形例の光学系の構成を示す構成図
【図１２】図１０の集積型光学ユニットの第２の変形例の光学系の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…光学ヘッド
２…半導体レーザ
３…光検出器
４…集積型光学ユニット
５…コリメータレンズ
６…光ディスク
７…対物レンズ
８…反射プリズム
９…ロータ
９ａ、９ｂ…平行平板ガラス
１０…回折格子
１１…シリコン基板
１２…支軸
１３…本体部
１４…止めネジ
１５…駆動コイル
１６…絶縁シート
１７…永久磁石
１８…ストッパピン
１９…第１のパッケージ
２０…第２のパッケージ
２１…溝部
２２…上蓋部
２３…開口部
２４…グレーティング
２５…ホログラム
Claims (3)
- 光ビームを照射する半導体レーザ部と、
前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性を変化させる光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、
前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子を前記光ビームの光軸上に対して挿脱させる駆動コイルと
を備え、
前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、
前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる
ことを特徴とする集積型光学ユニット。 - 光ビームを照射する半導体レーザ部と、
前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、
前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルと
を備え、
前記半導体レーザ部を保持する保持部分と、前記可動部と接触する接触面とを同一部材に形成し、
前記駆動コイルを固設する本体部と前記可動部との間にバネの両端を掛止し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記可動部を前記バネの付勢力にて初期位置へ復元させ、或いは前記本体部に磁性材を配設し前記駆動コイルに対する通電が停止されたとき前記永久磁石と前記磁性材との吸引力にて初期位置へ復元させる
ことを特徴とする集積型光学ユニット。 - 光ビームを照射する半導体レーザ部と、
前記光ビームの光軸に対して平行に磁化された永久磁石及び光学特性の異なる複数の光学素子を有し、前記光ビームの光軸に対して直交する方向に移動可能な可動部と、
前記永久磁石に対して電磁作用による吸引力あるいは反発力を生じさせ、前記可動部を前記光軸に対して直交する方向に移動させて前記光学素子の１つを選択的に前記光ビームの光軸上に位置させる駆動コイルと
を備え、
前記半導体レーザ部を保持する保持部と前記可動部を保持する保持部とを調整部材を介して結合した
ことを特徴とする集積型光学ユニット。
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