JP4285588B2 - 光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置に関し、特に光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置に関する。
近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録及び/又は再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。また、別の例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録及び/又は再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜25GBの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。
また、現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録及び/又は再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることが多い実情をふまえると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を実現する事が重要である。
ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。
また、高密度の光ディスクのうちBDでは、0.1mm程度と薄いの保護層(ここで、「保護層」とは光ディスクの情報記録面に対し光束が入射する側に設けられた透明層をいい、透明基板ともいう)を用いている。これは、対物レンズが高開口数化されることにより光ディスクのそりや傾きによって大きく生じるコマ収差を抑えるためである。ところが、これによりCDやDVDと大きく保護層の厚さが異なってしまうので、少なくとも共通の対物レンズを用いることにより、コストを大幅に増大させることなく、これらの様々な規格の光ディスクの間の互換性をとることが要求される。その場合、いずれの種類の光ディスクを使用する際にも、光ディスクをドライブ装置に装填してから、記録/再生可能な状態になるまでの待ち時間が、できるだけ短いほど製品の魅力が上がる。よって光ピックアップ装置にも高速な互換対応性能が望まれる。
更に、同一光束入射面側から保護層と情報記録層とを交互に2層積層した構造とすることで、記憶容量を2倍程度に高めた、いわゆる2層記録DVDが知られている。特に、次世代の光ディスクシステムでは、DVDよりも高開口数の対物レンズを使用するので、このような2層記録型の光ディスクを記録/再生しようとすると、情報記録層間のフォーカスジャンプの際に光束入射面からそれぞれの情報記録層までの厚さの違いによって球面収差が大きく発生してしまう。従って、次世代の光ディスクシステムでは、情報記録層間のフォーカスジャンプの際は、対物レンズのフォーカシングを行うと同時に球面収差の補正も行わなければならない。
また別な問題として、光ディスクの保護層の厚み誤差により生じる球面収差により適切な情報の記録及び/又は再生を妨げられるということもある。この球面収差は対物レンズの開口数の4乗に比例して発生する。開口数が比較的小さい従来のCDやDVDの場合には保護層の厚さの誤差による球面収差の発生量は十分小さいので、特別に球面収差を補正する必要はなかった。これに対し、対物レンズの開口数が大きくなった場合、例えば開口数を0.85とした場合には、保護層の厚み誤差の許容値は数μm程度と厳しく、光ピックアップ装置の残留球面収差や光ディスク媒体の量産性を考えると、光ピックアップ装置には球面収差補正機能を有することが望ましいといえる。また、リアルタイムで光ディスクの保護層の厚み誤差による球面収差を補正する必要がある場合には、球面収差を補正する手段には高い応答性が要求される。
加えて、温度により屈折率変化が生じる対物レンズを用いて対物レンズを形成した場合、温度変化に応じて球面収差の劣化が生じるので、その補正を行う必要もある。異なる種類の光ディスクに対して、それぞれ情報の記録及び/又は再生を互換可能に行う光ピックアップ装置においては、上記のような問題を解決し、且つコンパクトで低コストであることが要求される。
これらの問題を解決するために、正レンズと負レンズとからなり、そのうち少なくとも一方を光軸に沿って移動可能としたビームエキスパンダを有する集光光学系が提案されている。しかるに、非常に狭い空間内に配置されることが多い光ピックアップ装置において、どのような駆動手段でビームエキスパンダの構成要素であるレンズを駆動するかが問題となる。以下の特許文献1には、圧電素子を用いてコリメートレンズを光軸方向に駆動する構成が開示されている。
特開2005−302118号公報
ここで、光軸方向に駆動可能なコリメートレンズを光ピックアップ装置に組み込んでも、所望の性能が得られない場合があることが判明した。即ち、レンズメーカーがいくら高性能で高精度なレンズを供給しても、且つ、アクチュエータメーカーがいくら高性能で高精度な駆動ユニットを供給しても、これらを光ピックアップ装置メーカーが光ピックアップ装置に組み込んだときに、信号の誤検出が生じる場合があった。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、高精度かつ高速に収差補正が可能な収差補正手段を備え、適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、2つの光学面を備えた光学素子と、前記光学素子を保持する光学素子ホルダと、前記光学素子ホルダを光軸方向に案内する2本のガイド軸と、前記光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットと、を有する光ピックアップ装置の製造方法であって、
前記光学素子の少なくとも1つの前記光学面はセンターマークを有し、
前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、
前記光学素子ホルダを前記ガイド軸に沿って移動させたとき、前記光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、前記基準台の前記基準面の前記ガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、前記光学素子ホルダに前記光学素子を配置する工程と、
前記光学素子が配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定する工程とを有することを特徴とする。
光ピックアップ装置は、少なくとも駆動ユニットと、駆動ユニットに組み込まれる光学素子を有する。駆動ユニットは、光学素子を保持する光学素子ホルダと、光学素子ホルダを光軸方向に案内する2本のガイド軸と、光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、ガイド軸及びアクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する。「直接的又は間接的に保持する」とは、基準台が、他の部材を介することなくガイド軸及び/又はアクチュエータを保持してもよいし、他の部材を介してガイド軸及び/又はアクチュエータを保持してもよいことを意味する。
駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することによって、光ピックアップ装置内での駆動ユニットの位置決めがなされる。
本発明者は、鋭意研究の結果、光学素子ホルダにより保持した光学素子の光軸が、光ピックアップ装置の光軸に一致しないために、所望の光学性能を発揮できないことを見出した。そこで、かかる知見に基づく対策として、本発明がなされたのである。より具体的には、光学素子の少なくとも1つの光学面にセンターマークを付与し、光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、駆動ユニットの基準台の基準面のガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、光学素子ホルダに光学素子を配置し、光学素子が配置された駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することにより、光ピックアップ装置の光軸に光学素子の光軸を一致させた状態で駆動ユニットを光ピックアップ装置に容易に位置決めでき、光学素子の駆動を安定して行うことができる。
ここでいう「所定距離」とは、光学素子の光軸と光ピックアップ装置の光源から出射される主光線の光軸とが一致するように定められた距離である。なお、光学素子ホルダをガイド軸に沿って移動させたときに、どの位置においても、駆動ユニットの基準台の基準面とセンターマークのガイド軸直交方向での距離が、一定の所定距離となっていることが好ましい。
なお、駆動ユニットの基準台の基準面は平面であり、光ピックアップ装置の基準面も平面である。光ピックアップ装置の基準面に、基準台の基準面を当接させて固定する。これによって、光ピックアップ装置の基準面とセンターマークとのガイド軸直交方向の距離も、予め定められた所定距離とする事ができる。
センターマークは、光学素子の光学面の中心(光学素子の光軸)に設けられた視認で識別可能なマークである。センターマークは、光学面の完全な中心に設けられていなくてもよいが、センターマークと光学素子の光軸との距離は常に一定である必要がある。尚、センターマークは、光学性能に影響を与えない程度の大きさであることが好ましく、染料や顔料を用いて形成できるが、成形時に凹部や凸部を形成することでも良い。
本発明の光学素子はカップリングレンズ(コリメータレンズを含む)であると好ましいが、対物レンズであってもよい。光学素子が、カップリングレンズである場合、センターマークを設けることにより光学性能に与える影響が小さいため好ましい。また、光学素子は、2つの光学面が共に屈折面であるノーマルレンズであっても、回折構造などの光路差付与構造を少なくとも1つの光学面に有するレンズであってもよいが、センターマークの識別性が良好であるという観点から、ノーマルレンズであることが好ましい。
光学素子ホルダは、光学素子を保持できるものであれば材質、形状は特に問われないが、軽量化の観点から、プラスチック素材で内側に光学素子を保持するような円筒状形状のものであることが好ましい。
請求の範囲第2項に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、請求の範囲第1項に記載の発明において、前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第1の面と第2の面とを含み、前記センターマークの前記第1の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第2の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記光学素子ホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする。
これによって、光学素子の光軸のふらつきを抑制しながら光学素子の駆動を行うことが可能となる。
なお、基準台の基準面の第1の面と第2の面は直交していることが好ましい。また、光ピックアップ装置の基準面も、互いに交差する第1の面と第2の面を有し、基準台の第1の面と光ピックアップ装置の第1の面を当接させ、基準台の第2の面と光ピックアップ装置の第2の面を当接させることが好ましい。光ピックアップ装置の第1の面と第2の面が交差する角度と、基準台の第1の面と第2の面が交差する角度が等しい事が好ましい。
請求項3に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、請求項1又は2に記載の発明において、前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記光学素子ホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっており、
前記駆動部材は前記2本のガイド軸のうち1本のガイド軸であることを特徴とする。
なお、本発明で用いられるアクチュエータは、圧電アクチュエータなどの電気機械変換素子が好ましく用いられるが、ボイスコイルモータなどのモータであってもよい。
請求項4に記載の光ピックアップ装置は、2つの光学面を備えた光学素子と、前記光学素子を保持する光学素子ホルダと、前記光学素子ホルダを光軸方向に案内する2本のガイド軸と、前記光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットと、を有し、
前記光学素子の少なくとも1つの前記光学面にセンターマークが付与されており、
前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、
前記光学素子ホルダを前記ガイド軸に沿って移動させたとき、前記光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、前記基準台の前記基準面の前記ガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、前記光学素子ホルダに前記光学素子が配置され、
前記光学素子が配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定していることを特徴とする。
本発明によれば、光学素子の少なくとも1つの光学面にセンターマークを付与し、光学素子ホルダをガイド軸に沿って移動させたとき、光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、駆動ユニットの基準台の基準面のガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、光学素子ホルダに光学素子を配置し、光学素子が配置された駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することにより、光ピックアップ装置の光軸に光学素子の光軸を一致させた状態で駆動ユニットを光ピックアップ装置に容易に位置決めでき、光学素子の駆動を安定して行える。
請求の範囲第5項に記載の光ピックアップ装置は、請求の範囲第4項に記載の発明において、前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第1の面と第2の面とを含み、前記センターマークの前記第1の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第2の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記光学素子ホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする。
請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項4又は5の記載の発明において、前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記光学素子ホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっており、
前記駆動部材は前記2本のガイド軸のうち1本のガイド軸であることを特徴とする。
本発明によれば、高精度かつ高速に収差補正が可能な収差補正手段を備え、適切に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置を提供することができる。
第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す上面図である。 図1の構成を矢印II方向に見た図である。 コリメータ光学系COLを駆動する駆動ユニットCUの斜視図である。 複数の圧電セラミックスPEを積み重ねてその間に電極Cを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータPZを示す斜視図である。 圧電アクチュエータPZに印加される電圧パルスの波形を示す図である。
符号の説明
ACT 対物レンズアクチュエータ機構
B ベース
BS ビーム整形素子
COL コリメータ光学系
CPL カップリングレンズ
CU 駆動ユニット
D1 回折素子
D2 回折素子
DBS ダイクロイックビームスプリッタ
DC 駆動回路
DS 駆動軸
GS ガイド軸
LHD 光学素子ホルダ
LHD1 光学素子ホルダ
LHD2 光学素子ホルダ
HL 開孔
HWP λ/2波長板
L レンズ
L1 レンズ
L2 レンズ
L3 レンズ
LD1 半導体レーザ
LD2 半導体レーザ
LD3 半導体レーザ
LPM レーザパワーモニタ
M ミラー
ML モニタレンズ
OBJ 対物レンズ
OD1 光ディスク
OD2 光ディスク
OD3 光ディスク
PBS 偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器
PE 圧電セラミックス
PS ポジションセンサ
PZ 圧電アクチュエータ
QWP λ/4波長板
SL センサレンズ
W1,W2 壁
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、保護層の厚さが異なる光情報記録媒体であるBD又はHD、DVD及びCDに対して適切に情報の記録/再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す上面図である。図2は、本実施の形態を矢印II方向から見た側面図である。本実施の形態においては、集光光学系として対物レンズOBJ及びコリメータ光学系COLを含む。又、本実施の形態では、第2の光源である第2半導体レーザLD2と、第3の光源である第3半導体レーザLD3とを、同一のパッケージに収容した或いは同一のヒートシンクに固定した、いわゆる2レーザ1パッケージを使用しているが、半導体レーザを個別に配置しても良い。なお、本実施の形態では、コリメータレンズが本発明の光学素子に該当する。
第1の光ディスクOD1(例えばBD又はHD)に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、図1の光ピックアップ装置において、光源波長350〜450nmの半導体レーザLD1(第1の光源)から出射された光束は、ビーム整形素子BSで光束形状を整形され、更に第1回折素子D1を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離された後、ダイクロイックビームスプリッタDBSで反射され、偏光ビームスプリッタPBSで反射されて、コリメータ光学系COLを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーMに入射する。尚、発散度変更手段であるコリメータ光学系COLの動作については後述する。
図2において、立ち上げミラーMに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズMLを通過して、レーザパワーモニタLPMに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーMに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ/4波長板QWPを通過した後、対物レンズOBJ(本実施の形態では2枚の素子からなるが1枚でも良い)に入射して、ここから光ディスクOD1の情報記録面R1(保護層の厚さ0.1mm又は0.6mm)に集光される。
情報記録面R1で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズOBJ、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMで反射された後、コリメータ光学系COLを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBSを通過してセンサレンズSLによって、光検出器PDの受光面に集光されるようになっている。光検出器PDの出力信号を用いて、光ディスクOD1に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ACTのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第1半導体レーザLD1からの光束を光ディスクOD1の情報記録面R1上に適切に結像するように、対物レンズOBJを光学素子ホルダLHDと一体で移動させるようになっている。
第2の光ディスクOD2(例えばDVD)に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、図1の光ピックアップ装置において、光源波長600〜700nmの半導体レーザLD2から出射された光束は、2レーザ1パッケージから外部へと出た後、第2回折素子D2を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離され、カップリングレンズCPLで発散角を調整され、λ/2波長板HWP、ダイクロイックビームスプリッタDBSを通過し、偏光ビームスプリッタPBSで反射されて、コリメータ光学系COLを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーMに入射する。
図2において、立ち上げミラーMに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズMLを通過して、レーザパワーモニタLPMに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーMに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ/4波長板QWPを通過した後、対物レンズOBJに入射して、ここから光ディスクOD2の情報記録面R2(保護層の厚さ0.6mm)に集光される。
情報記録面R2で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズOBJ、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMで反射された後、コリメータ光学系COLを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBSを通過してセンサレンズSLによって、光検出器PDの受光面に集光されるようになっている。光検出器PDの出力信号を用いて、光ディスクOD2に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ACTのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第2半導体レーザLD2からの光束を光ディスクOD2の情報記録面R2上に適切に結像するように、対物レンズOBJを光学素子ホルダLHDと一体で移動させるようになっている。
第3の光ディスクOD3(例えばCD)に対して情報の記録及び/又は再生を行う場合、図1の光ピックアップ装置において、光源波長750〜850nmの半導体レーザLD3から出射された光束は、2レーザ1パッケージから外部へと出た後、第2回折素子D2を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離され、カップリングレンズCPLで発散角を調整され、λ/2波長板HWP、ダイクロイックビームスプリッタDBSを通過し、偏光ビームスプリッタPBSで反射されて、コリメータ光学系COLを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーMに入射する。
図2において、立ち上げミラーMに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズMLを通過して、レーザパワーモニタLPMに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーMに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ/4波長板QWPを通過した後、対物レンズOBJに入射して、ここから光ディスクOD3の情報記録面R3(保護層の厚さ1.2mm)に集光される。
情報記録面R3で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズOBJ、λ/4波長板QWPを通過し、立ち上げミラーMで反射された後、コリメータ光学系COLを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBSを通過してセンサレンズSLによって、光検出器PDの受光面に集光されるようになっている。光検出器PDの出力信号を用いて、光ディスクOD3に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ACTのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第3半導体レーザLD3からの光束を光ディスクOD3の情報記録面R3上に適切に結像するように、対物レンズOBJを光学素子ホルダLHDと一体で移動させるようになっている。
図3は、コリメータ光学系COLを駆動する駆動ユニットCUの斜視図である。図3において、ベース(基準台)Bは両端から上方に延在した壁W1,W2を有する。壁W1,W2(切り欠いて図示)の上端近傍を連結するようにしてガイド軸GSが延在している。壁W1,W2にはそれぞれ光束が通過する開孔HLが形成されている。
レンズL1、L2は、光学素子ホルダLHD1により外周を保持され、壁W1の開孔HLを覆うようにしてビス止めされる。尚、レンズL1、L2の組み付けに当たっては、オートコリメータなどを用いて、光ピックアップ装置の光軸(基準軸)に対しシフトやチルトを極力抑えることが望ましい。
一方、光学素子としてのコリメータレンズであるレンズL3は、光学素子ホルダLHD2により外周を保持されている。可動部材も兼ねる光学素子ホルダLHD2は、ガイド軸GSに係合する係合部HDaと、駆動力を受ける連結部HDbとを有している。レンズL3の一方の光学面の中心には、センターマークCMが形成されている。
連結部HDbはガイド軸を兼ねる駆動軸DSと接する溝を設けてあり、上面に板ばねSGを取り付けている。連結部HDbと板ばねSGとの間には、駆動部材である駆動軸DSが配置され、板ばねSGの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸DSの壁W1側にはスキマが設けられており、他方の端部は、壁W2を貫通し、電気機械変換素子である圧電アクチュエータPZに連結されている。圧電アクチュエータPZは、固定部Bhを有し、W2の外方でベースBに接着などにより固定されている。
ベースB上には、連結部HDbの移動量を磁気的に(又は光学的に)検出する不図示のエンコーダ(位置検出手段であり、例えばガイド軸GSに磁気情報を配置し、係合部HDaに読み取りヘッドなどを設けることができる)から信号を受けて、圧電アクチュエータPZを駆動制御するために、配線Hを介して電圧を印加する外部の駆動回路(不図示)が配置されている。圧電アクチュエータPZと、駆動軸DSと、連結部HDbと、板ばねSGとで駆動手段を構成する。尚、駆動回路は、ベースB上に配置して、配線により連結しても良い。
圧電アクチュエータPZは、PZT(ジルコン・チタン酸鉛)などで形成された圧電セラミックスを積層してなる。圧電セラミックスは、その結晶格子内の正電荷の重心と負電荷の重心とが一致しておらず、それ自体分極していて、その分極方向に電圧を印加すると伸びる性質を有している。しかし、圧電セラミックスのこの方向への歪みは微小であり、この歪み量により被駆動部材を駆動することは困難であるため、図4に示すように、複数の圧電セラミックスPEを積み重ねてその間に電極Cを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータPZが実用可能なものとして提供されている。本実施の形態では、この積層型圧電アクチュエータPZを駆動源として用いている。
次に、この光学系ユニットCUによるレンズL3の駆動方法について説明する。一般に、積層型圧電アクチュエータPZは、電圧印加時の変位量は小さいが、発生力は大でその応答性も鋭い。したがって、図5(a)に示すように立ち上がりが鋭く立ち下がりがゆっくりとした略鋸歯状波形のパルス電圧を印加すると、圧電アクチュエータPZは、パルスの立ち上がり時に急激に伸び、立ち下がり時にそれよりもゆっくりと縮む。したがって、圧電アクチュエータPZの伸長時には、その衝撃力で駆動軸DSが図3の奥側(壁W1側)へ押し出されるが、レンズL3を保持した光学素子ホルダLHD2の連結部HDbと板ばねSGは、その慣性により、駆動軸DSと一緒には移動せず、駆動軸DSとの間で滑りを生じてその位置に留まる(わずかに移動する場合もある)。一方、パルスの立ち下がり時には立ち上がり時に比較して駆動軸DSがゆっくりと戻るので、連結部HDbと板ばねSGが駆動軸DSに対して滑らずに、駆動軸DSと一体的に図3の手前側(壁W2側)へ移動する。即ち、周波数が数百から数万ヘルツに設定されたパルスを印加することにより、光学素子ホルダLHD2を所望の速度で連続的に移動させることができる。尚、以上より明らかであるが、図5(b)に示すように電圧の立ち上がりがゆっくりで、立ち下がりが鋭いパルスを印加すれば、光学素子ホルダLHD2を逆の方向へ移動させることができる。特に、ガイド軸GSがまっすぐであれば、光学素子ホルダLHD2は光軸方向に精度良く移動することとなり、駆動により光軸ずれが生じる場合に比べ、収差劣化を効果的に抑制できる。
本実施の形態の光ピックアップ装置においては、高密度DVD、DVD、CDの3つの異なる種類の光ディスクに対して情報の記録及び/又は再生を行うことができる。ここで、光ディスクにおける保護層の厚さが異なることに起因して、情報記録面に集光される球面収差が発生する。そこで、本実施の形態においては、使用する光ディスクに応じて、コリメータ光学系COLのレンズL3を光軸方向に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び/又は再生を行うようになっている。更に、本実施の形態の駆動手段は、比較的低コストで、小型の構造であるため、光ピックアップ装置の低コスト化、小型化に貢献する。
又、ある種の光ディスクにおいては、情報記録面を2層設けている。このような光ディスクの情報記録面は、保護層の厚さが異なっているので、それに起因して、情報記録面に集光される光束において球面収差が発生する。かかる場合、本実施の形態によれば、情報の記録及び/又は再生を行う情報記録面に応じて、コリメータ光学系COLのレンズL3を光軸方向に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び/又は再生を行うようになっている。本実施の形態の駆動手段は、高い応答速度を有するので、例えばパソコンに搭載した光ピックアップ装置において、2層構造のDVDなどに対して両層にランダムアクセスするような場合にも十分対応できる。更に、光ディスクの1回転当たりの保護増の厚みムラに起因して生じる球面収差も、高い応答速度でレンズL3を駆動することで適切に補正することもできる。
更に、対物レンズOBJを、温度変化に対する屈折率変化が比較的大きいプラスチック素材から形成した場合、雰囲気温度が変化することによって、光ディスクの情報記録面に集光される光束において球面収差が発生する。そのような場合には、不図示の温度センサからの信号に基づいて、コリメータ光学系COLのレンズL3を光軸に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び/又は再生を行うことができる。
尚、以上の収差補正においては、CPUなどのCN検出手段(不図示)が、光ディスクの情報記録面からの反射光を受光する光検出器PDからの信号に基づいてCNを算出し、CNの劣化具合から収差を検出し、その収差を小さくする方向に、駆動回路(不図示)に指示を送って圧電アクチュエータPZを駆動制御することもできる。
次に、駆動ユニットCUの組み付け方法(光ピックアップ装置の製造方法)について説明する。ベース(基準台)Bは、ガイド軸に平行な基準面を有する。具体的には、ハッチングで示された第1の面P1と、ベースの裏側である第2の面P2とがベースの基準面である。第1の面P1と第2の面P2とは直交している。まず、前工程においてコリメータ光学系COLのレンズL3にセンターマークCMを付与し、これを光学素子ホルダLHD2に嵌め込んで接着する。ここで、光学素子ホルダLHD2の内径は、レンズL3の外径よりわずかに大きいと好ましい。これにより、光学素子ホルダLHD2にレンズL3を組み付けやすくなる一方、光学素子の光軸と光源の光軸とにずれが生じやすくなるが、後述するようにしてセンターマークCMを基準にレンズL3を駆動ユニットCUに組み付けるため、光学素子ホルダLHD2とレンズL3とにズレが生じやすくなっても問題はない。
ここで、レンズL3に付与したセンターマークCMが、第1の基準面P1から予め定められたΔxFの距離にあり、第2の基準面P2から予め定められたΔyFの距離にあるときに、レンズを光ピックアップ装置に組み込んだ際に、センターマークと第1の光軸方向位置(図3に実線で示す位置)とが一致するものとする。そして、実際には、レンズL3に付与したセンターマークCMが、第1の基準面P1から予め定められたΔxの距離にあり、第2の基準面P2からΔyの距離にある。尚、センターマークCMの基準面に対する位置は、CCD等を用いて光学的に検出できる。
ここで、Δx=ΔxF、及びΔy=ΔyFとなるように、光学素子ホルダ内でのレンズの位置を調整して接着する。万一、光学素子ホルダ内のレンズの位置調整のみでは、Δx=ΔxF、及びΔy=ΔyFを満たさない場合、光学素子ホルダの位置を調整して、Δx=ΔxF、及びΔy=ΔyFを満たすようにしてもよい。
また、Δx≠ΔxF又はΔy≠ΔyFとなる場合、コリメータ光学系COLのレンズL3は、光軸方向に駆動することでふらつき(光軸直交方向のシフト)が生じているものと判断できる。そこで、(Δx−ΔxF)又は(Δy−ΔyF)に相当する量だけ、ガイド軸GS及び駆動軸DSを、第1の基準面P1又は第2の基準面P2に対して変位させるようにする。再度測定を行い、Δx≠ΔxF又はΔy≠ΔyFとなる場合には、同様にして再調整を行う。これを繰り返して、Δx=ΔxF及びΔy=ΔyFとなった時点で、ガイド軸及び駆動軸を固定するような工程を加えてもよい。これにより、レンズL3の光軸方向位置に関わらず、光軸のふらつきがなくなり、所望の光学特性を得ることができる。
このように調整された光学素子を有する駆動ユニットの第1基準面P1と第2基準面P2とを、光ピックアップ装置の互いに直交する第1基準面と第2基準面に突き当てて、固定する事により、容易に、光源の光軸とレンズの光軸とが一致した光ピックアップ装置を製造する事が可能となる。
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

Claims (6)

  1. 2つの光学面を備えた光学素子と、前記光学素子を保持する光学素子ホルダと、前記光学素子ホルダを光軸方向に案内する2本のガイド軸と、前記光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットと、
    を有する光ピックアップ装置の製造方法であって、
    前記光学素子の少なくとも1つの前記光学面はセンターマークを有し、
    前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、前記光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、前記基準台の前記基準面の前記ガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、前記光学素子ホルダに前記光学素子を配置する工程と、
    前記光学素子が配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定する工程とを有することを特徴とする光ピックアップ装置の製造方法。
  2. 前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第1の面と第2の面とを含み、前記センターマークの前記第1の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第2の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記光学素子ホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
  3. 前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記光学素子ホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっており、
    前記駆動部材は前記2本のガイド軸のうち1本のガイド軸であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
  4. 2つの光学面を備えた光学素子と、前記光学素子を保持する光学素子ホルダと、前記光学素子ホルダを光軸方向に案内する2本のガイド軸と、前記光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットと、を有し、
    前記光学素子の少なくとも1つの前記光学面にセンターマークが付与されており、
    前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、
    前記光学素子の光学面に付与されたセンターマーク、前記基準台の前記基準面の前記ガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となるように、前記光学素子ホルダに前記光学素子が配置され、
    前記光学素子が配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定していることを特徴とする光ピックアップ装置。
  5. 前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第1の面と第2の面とを含み、前記センターマークの前記第1の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第2の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記光学素子ホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ装置。
  6. 前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記光学素子ホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっており、
    前記駆動部材は前記2本のガイド軸のうち1本のガイド軸であることを特徴とする請求項4又は5に記載の光ピックアップ装置。
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