JP4302581B2 - 光学ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、光学的に情報の記録／再生を行う光ディスクドライブ装置に設けられる光学ヘッドに関するものである。

光学式記録再生装置は、波長７８０ｎｍのレーザを使用したＣＤから波長６６０ｎｍのレーザを使用したＤＶＤ、さらに波長４０５ｎｍのレーザを使用したディスクの採用と、波長を短くすることによる高密度化が進められている。ＮＡについても、ＣＤの０．４５からＤＶＤの０．６、さらに大きくすることによる高密度化が進められている。

このように、波長を短く、ＮＡを大きくしていくと、各種光学特性に対する許容量が減少し、記録媒体にレーザ光を集光する対物レンズへの要求も厳しいものとなる。例えば、レーザとしては、半導体レーザが用いられるが、その波長変動による色収差の発生が許容できなくなり、色収差を打ち消すために、対物レンズを１枚構成でなく、正負複数枚で構成する必要が生じる。

ところが、対物レンズを複数枚で構成すると、それらの光軸合わせが必要になるなど、組立性が悪化する。また、部品点数が増えるため、コスト的にも不利となりやすい。

このような不具合を解消するものとして、対物レンズとして光軸に関して回転対称な通常のレンズを用いるのでなく、回転非対称な曲面を持ついわゆる自由曲面レンズを用いることで、短波長、高ＮＡであっても、枚数を減らすことができるようにした対物レンズを用いた光学ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、特許文献１に開示された光学ヘッドの対物レンズの構成を示すもので、特許文献１の図１をわかりやすくするために、１８０度回転し、座標を再定義して示したものである。この対物レンズ１０１は、図示しない光学ブロックからのレーザ光を入射して記録媒体１０２に射出し、スポットを形成するもので、入射光の光軸１０３は記録媒体１０２の垂直方向１０６に対して角度１０４を持っており、射出する光の光軸１０５は記録媒体１０２に垂直となっている。

対物レンズ１０１は、記録媒体１０２に正しく焦点を合わすために、フォーカス方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。また、記録媒体１０２からの反射光を検出するため、図示しない光学ブロック内には、フォトディテクタが設けられている。
特開２００２−２１４５３１号公報

特許文献１に開示の光学ヘッドにおいては、対物レンズ１０１がＺ方向に移動しても、対物レンズ１０１の射出光の光軸１０５は記録媒体１０２に垂直で、Ｚ方向の移動方向と一致しているので、記録媒体１０２上のスポットは動かない。

しかしながら、対物レンズ１０１に入射する光、すなわち、記録媒体１０２での反射光が光学ブロックへ戻る光の光軸１０３は、Ｚ方向の移動方向に対して角度１０４を持っている。このため、図１２に示すように、対物レンズ１０１がＺ方向にΔｚ移動すると、光学ブロックへ戻る光の光軸１０３は記録媒体１０２への射出光の光軸１０５に対して垂直方向に△ｙ移動し、それに伴って光学ブロックのフォトディテクタ上に形成される記録媒体からの反射光のスポットも△ｙだけ移動することになる。その結果、光学ブロックでは、実際には記録媒体上のスポットがＹ方向に移動していないにも拘わらず、△ｙ移動したと検出することとなって、記録媒体上のスポットの動きを正しくつかめなくなり、対物レンズを移動する制御を正しく行えなくなったり、再生信号の品質が劣化したりして、性能が低下することが懸念される。

したがって、上記の事情に鑑みてなされた本発明の目的は、記録媒体上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る光学ヘッドの発明は、記録媒体に集光するための１個の対物レンズと、前記対物レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを記録媒体面に対してほぼ直線状に移動可能に支持すると共に、その直線移動方向とほぼ平行な軸線を中心に回動可能に支持する支持手段と、前記レンズホルダを直線駆動および回動駆動する駆動手段と、前記対物レンズに入射させる光を出射する光源と、前記記録媒体で反射される戻り光を受光する光検出器とを有し、
前記光源から前記対物レンズに入射させる光の光軸を記録媒体面に垂直でない第１の方向とし、前記レンズホルダの前記直線移動方向を記録媒体面に垂直でない第２の方向として、これら第１の方向と第２の方向とをほぼ平行にしたことを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学ヘッドにおいて、前記支持手段は、前記第２の方向に延在する支持軸を有し、該支持軸に前記レンズホルダを回動可能でかつ軸方向に摺動可能に支持し、
前記駆動手段は、前記レンズホルダに設けた直線駆動用の第１コイルおよび回動駆動用の第２コイルと、固定部に設けた磁石と、前記磁石からの磁束が前記第１コイルおよび前記第２のコイルに鎖交するように前記第２コイル内に延在して前記固定部に取り付けたヨークとを有し、
前記支持軸を前記ヨークに取り付けて、該ヨークを介して前記支持軸を前記固定部に保持したことを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の光学ヘッドにおいて、前記光源から青色光を出射させ、前記対物レンズの入射面には、前記青色光に対する反射防止膜を設けたことを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の光学ヘッドにおいて、前記光源は、第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザと、前記第１の光よりも波長の長い第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザとを有し、
前記光検出器は、前記記録媒体で反射される前記第１の光の戻り光を受光する第１の光検出器と、前記記録媒体で反射される前記第２の光の戻り光を受光する第２の光検出器とを有し、
前記第１の半導体レーザおよび前記第１の光検出器は第１のパッケージに収容し、
前記第２の半導体レーザおよび前記第２の光検出器は第２のパッケージに収容し、
前記第１のパッケージおよび前記第２のパッケージと前記対物レンズとの間に、前記第１の光は透過または反射させ、前記第２の光は反射または透過させる波長選択素子を配置したことを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光学ヘッドにおいて、前記第１のパッケージと前記波長選択素子との間に第１のコリメータレンズを配置し、
前記第２のパッケージと前記波長選択素子との間に第２のコリメータレンズを配置し、
前記第１のコリメータレンズと前記波長選択素子との間に前記第１の光による前記対物レンズの球面収差を補正する球面収差補正手段を配置したことを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１または２に記載の光学ヘッドにおいて、前記光源は、第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザと、前記第１の光よりも波長の長い第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザとを有し、
前記光検出器は、前記記録媒体で反射される前記第１の光の戻り光を受光する第１の光検出器と、前記記録媒体で反射される前記第２の光の戻り光を受光する第２の光検出器とを有し、
前記第１の半導体レーザおよび前記第２の半導体レーザは同一のパッケージに収容し、
前記パッケージと前記対物レンズとの間には、前記対物レンズに入射する往路の光路と前記戻り光の復路の光路とを分離する往復光路分離素子を配置し、
前記往復光路分離素子と前記第１の光検出器および前記第２の光検出器との間には、前記第１の光の戻り光は透過または反射させて前記第１の光検出器に導き、前記第２の光の戻り光は反射または透過させて前記第２の光検出器に導く波長選択素子を配置したことを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の光学ヘッドにおいて、前記往復光路分離素子と前記対物レンズとの間にコリメータレンズを配置し、
前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に前記第１の光による前記対物レンズの球面収差を補正する球面収差補正手段を配置したことを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項４〜７のいずれか一項に記載の光学ヘッドにおいて、前記第１の光は青色光とし、前記対物レンズの入射面には、前記青色光に対する反射防止膜を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、記録媒体に集光する対物レンズを記録媒体面にほぼ垂直に動かすことによる光検出器上での光ビームの位置ずれを防止あるいは抑制できるので、記録媒体上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

以下、本発明による光学ヘッドの実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１〜図５は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１はレンズアクチュエータの要部断面図、図２は図１の部分断面平面図、図３は図１のトラッキングコイル、磁性材、外ヨークおよび磁石の位置関係を示す図、図４は図１の外ヨークおよび磁石を示す斜視図、図５は図１のフォーカスコイルを示す斜視図、図６は光学系の構成を示す図である。

本実施の形態は、基板厚の異なるディスク状の記録媒体、例えば基板厚が１．２ｍｍ、０．６ｍｍあるいは０．１ｍｍの記録媒体に対して記録あるいは再生を行うもので、記録あるいは再生用の光を集光するための対物レンズ１は、液晶ポリマーなどの合成樹脂で作られたホルダ２のＹ（−）端部に紫外線硬化型接着剤により接着されている。レンズホルダ（以下、ホルダと略称する）２には、対物レンズ１が取り付けられる部分まで貫通する穴２ａが形成されており、この穴２ａから紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させることにより、対物レンズ１をホルダ２に接着するようになっている。また、ホルダ２のＹ（＋）端部には、フォーカスコイル３、およびトラッキングコイル４ａ、４ｂが接着されている。

対物レンズ１は、いわゆる自由曲面レンズからなり、対物レンズ１に入射する光の光路１１は、対物レンズ１の入射面である第１面１２で屈折して光路１３を進み、次に、反射面である第２面１４で反射して光路１６を進み、さらに、反射面である第３面１７で反射して光路１８を進み、最後に、射出面である第４面１９から光路１０を進んで、ディスク状の記録媒体２０にスポットを形成する。

ここで、対物レンズ１の入射面１２、反射面１４、１７、射出面１９は回転対称でない自由曲面となっている。また、光路１１は、記録媒体２０に垂直なＺ方向に平行ではなく、Ｚ方向に平行な線２１に対して角度２２を持っており、光路１８と光路１０とは、Ｚ方向に平行な同一直線上にあり、光路１８からの光は、射出面１９に垂直に入射して屈折することなく透過して、記録媒体２０に垂直な光路１０を進むようになっている。

なお、本実施の形態では、後述するように、記録媒体２０の種類に応じて波長４０５ｎｍの青色光（第１の光）あるいは波長６５０ｎｍの赤色光（第２の光）を用いるため、対物レンズ１の入射面１２に、第１の光の反射を防止する、例えばＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２−ＳｉＯ_２の３層薄膜からなる反射防止膜２３が設けられている。

フォーカスコイル３は、ボビンに巻かれたコイルではなく、図５に示すように、断面四角形状の空芯コイルで、ホルダ２のＹ（＋）端部に、ほぼＺ方向に貫通して形成された取り付け穴部に、外周面の全面または一部が接着剤で固定されている。このフォーカスコイル３は、その巻き線の軸が記録媒体２０にほぼ垂直で、光路１０または光路１１とほぼ平行になっており、後述する磁石２５および内ヨーク２６の立ち上がり部２６ａと対向する面３ａも、記録媒体２０にほぼ垂直で、光路１０または光路１１とほぼ平行となっている。

トラッキングコイル４ａ、４ｂは、図３に示すように、それぞれロの字形状の空芯コイルで、図１および図２に示すように、ホルダ２のＹ（＋）端面にＸ方向に離間して接着固定されており、各巻き線の軸は記録媒体２０にほぼ平行で、光路１０または光路１１にほぼ垂直となっている。

また、ホルダ２のＹ（＋）端面の中央部には、図１〜図３に示すように、十字状または矩形状の磁性材２７が埋設されている。

図１に示すように、ホルダ２は、対物レンズ１の保持部と、フォーカスコイル３およびトラッキングコイル４ａ、４ｂの保持部との間で、支持軸３０に回動可能でかつ軸方向に摺動可能に支持されている。

支持軸３０は、ホルダ２の重心位置Ｇを通って、光路１１と平行にホルダ２を貫通して延在しており、その両端部は、ベリリウム銅や合成樹脂等の非磁性体からなる支え部材３１ａ，３１ｂの一端部に固定されている。支え部材３１ａ，３１ｂは、記録媒体２０とほぼ平行となるように、下側の支え部材３１ａの他端部が、非磁性体からなるベース３３のＹ（＋）側端部の立ち上げ部３３ａと、この立ち上げ部３３ａに位置決め固定される非磁性体からなる受け部３４とに挟持されて接着固定されており、上側の支え部材３１ｂの他端部は、受け部３４の上端面に接着固定されている。

これにより、支持軸３０は、支え部材３１ａ，３１ｂを介して固定部であるベース３３および受け部３４に保持されて、ホルダ２を回動可能でかつ軸方向に摺動可能に支持しており、このホルダ２の支持状態において、支持軸３０の下端がベース３３に圧接している。なお、図１では、構成を明瞭とするために、支持軸３０の上端面および上側の支え部材３１ｂを、対物レンズ１よりも記録媒体２０側に突出して示しているが、実際には、対物レンズ１の射出面１９が記録媒体１側に突出している。

ベース３３には、ホルダ２のフォーカスコイル３内に進入して内ヨーク２６が固定されている。内ヨーク２６は、フォーカスコイル３内に進入する立ち上がり部２６ａとベース３３への固定部３３ｂとを有するＬ字状に形成され、固定部３３ｂの底部に形成された凸部２６ｃを、ベース３３に形成された凹部３３ｂに嵌合することにより、ベース３３に位置決め固定されるようになっている。

また、受け部３４には、図４に示すような外ヨーク３６が埋設され、その外ヨーク３６の中央部に磁石２５が取り付けられている。磁石２５は、Ｙ方向に着磁されており、そのＸ方向の幅は、図２および図３に示すように、ホルダ２に装着されたトラッキングコイル４ａ，４ｂの隣接する２つのコイル辺を覆う寸法となっている。また、外ヨーク３６のＸ方向両端部には、トラッキングコイル４ａ，４ｂの外側のコイル辺と対向するように、図２〜図４に示すように凸部３６ａ，３６ｂが形成されて、各トラッキングコイル４ａ，４ｂのＸ方向に対向するコイル辺に反対方向の磁界が作用し、これによりトラッキングの駆動感度向上が図られている。このようにすると、内ヨーク２６を省くこともできる。また、トラッキング駆動時における暴走時に、ホルダ２のトラッキングコイル４ａ，４ｂを装着した端面の突起部２ｃが磁石２５の側面に当たり、回動を規制することができる。

さらに、ベース３３の底部には、ベース３３を記録媒体２０の径方向に移動可能なキャリッジ（図示せず）に取り付ける際に、対物レンズ１の出射光軸（光路１０の光軸）の傾きを調整するためのテーパ面３３ｃが形成されている。

以上、ベース３３上に組み立てられた対物レンズ１を動かすための機構をレンズアクチュエータと呼ぶ。

上記のレンズアクチュエータは、ベース３３のテーパ面３３ｃを、図示されていないキャリッジに形成された開口部あるいは凹状のテーパ面に摺動させることにより、対物レンズ１の出射光軸が記録媒体２０に正しく垂直になるように傾き調整されて、キャリッジに固定される。

キャリッジは、記録媒体２０の最内周（コントロールトラックが形成されている領域よりもさらに内周側でガイドトラックが形成されていない領域）に移動したときに、記録媒体２０を回転させるスピンドルモータ（図示せず）に干渉しないように、内周側端部が円弧状に形成されている。

このキャリッジには、上記のレンズアクチュエータに搭載された対物レンズ１の他に、反射ミラー３８および図６に示すような光学部品が搭載されて光学ヘッドが構成される。

以下、図６を参照して、本実施の形態の光学ヘッドにおける光学系の構成について説明する。

本実施の形態の光学ヘッドは、波長４０５ｎｍの第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザ４１、第１の光検出器４２、第１の偏光ホログラム４３、第１のコリメータレンズ４４、球面収差補正手段４５、波長選択素子であるダイクロイックプリズム４６、１／４波長板４７、反射ミラー３８、対物レンズ１、波長６５０ｎｍの第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザ５１、第２の光検出器５２、第２の偏光ホログラム５３、第２のコリメータレンズ５４を有している。

第１の半導体レーザ４１および第１の光検出器４２は、第１の偏光ホログラム４３とともに第１のパッケージである第１のホログラムユニット４０に収容されており、第２の半導体レーザ５１および第２の光検出器５２は、第２の偏光ホログラム５３とともに第２のパッケージである第２のホログラムユニット５０に収容されている。また、ダイクロイックプリズム４６は、波長４０５ｎｍの第１の光は、Ｐ偏光およびＳ偏光を１００％透過し、波長６５０ｎｍの第２の光は、Ｐ偏光およびＳ偏光を１００％反射するように構成されており、１／４波長板４７はダイクロイックプリズム４６に接合されている。

球面収差補正手段４５は、凸のレンズ４５ａおよび凹のレンズ４５ｂからなるリレーレンズ系を有し、レンズ４５ａ，４５ｂのいずれか一方または双方を光軸方向に移動して、例えば基板厚０．１ｍｍの記録媒体２０のカバー層に厚み誤差がある場合に発生する球面収差を補正するもので、本実施の形態では、第１のホログラムユニット４０側のレンズ４５ｂを固定し、対物レンズ１側のレンズ４５ａを、レンズ駆動ユニット４５ｃにより光軸方向に駆動して球面収差を補正するようになっている。なお、球面収差補正手段４５は、第２の半導体レーザ５１が駆動されているときは、レンズ４５ａが中立（ニュートラル）位置に位置するように、レンズ駆動ユニット４５ｃによりフィードフォワード制御したり、あるいはレンズ駆動ユニット４５ｃへの電源をオフとすることで、板ばね等によりレンズ４５ａを中立（ニュートラル）位置に機械的に支持したりするようになっている。

図６において、第１の半導体レーザ４１から出射された直線偏光の第１の光は、第１の偏光ホログラム４３を経て第１のコリメータレンズ４４により平行光とされた後、球面収差補正手段４５を経てダイクロイックプリズム４６に、例えばＰ偏光で入射して、該ダイクロイックプリズム４６を透過し、さらに１／４波長板４７を透過して円偏光に変換されて、光路４８から反射ミラー３８に入射する。反射ミラー３８に入射した第１の光は、その表面３８ａで反射されて光路１１から反射防止膜２３を経て対物レンズ１に入射し、第１の光に対応する基板厚の記録媒体２０に集光されて、情報の記録または再生が行われる。

また、記録媒体２０で反射される第１の光の戻り光は、逆の経路を辿って第１の偏光ホログラム４３に入射する。この第１の偏光ホログラム４３に入射する第１の光の戻り光は、往路と復路とで１／４波長板４７を２回透過することから、往路とは偏光方向が直交するので、第１の偏光ホログラム４３で回折されて第１の光検出器４２で受光され、その出力に基づいて公知の方法、例えばダブルナイフエッジ法や非点収差法によるフォーカスエラー、デファレンシャルプッシュプル法や位相差法によるトラッキングエラー、および記録信号が検出されると共に、球面収差が検出される。

一方、第２の半導体レーザ５１から出射された直線偏光の第２の光は、第２の偏光ホログラム５３を経て第２のコリメータレンズ５４により平行光とされた後、ダイクロイックプリズム４６に、例えばＰ偏光で入射して、該ダイクロイックプリズム４６で反射され、さらに１／４波長板４７を透過して円偏光に変換されて光路５５から反射ミラー３８に入射する。反射ミラー３８に入射した第２の光は、その表面３８ａを屈折透過した後、裏面３８ｂで反射され、さらに表面３８ａを屈折透過して、光路１１から反射防止膜２３を経て対物レンズ１に入射し、第２の光に対応する基板厚の記録媒体２０に集光されて、情報の記録または再生が行われる。

また、記録媒体２０で反射される第２の光の戻り光は、逆の経路を辿って第２の偏光ホログラム５３に入射する。この第２の偏光ホログラム５３に入射する第２の光の戻り光は、第１の光の戻り光と同様に、往路とは偏光方向が直交するので、第２の偏光ホログラム５３で回折されて第２の光検出器５２で受光され、その出力に基づいて同様に公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号が検出される。

ここで、反射ミラー３８に入射する第１の光の光路４８および第２の光の光路５５は、記録媒体２０と平行となっている。また、対物レンズ１への入射光路１１は、図１に示したように記録媒体２０に垂直な線２１に対して角度２２を持っている。したがって、図１に示すように、反射ミラー３８は、その表面３８ａと、記録媒体２０に平行な仮想直線とのなす角４９が、４５度よりも小さくなっている。なお、この反射ミラー３８は、対物レンズ１のほぼ下方のキャリッジ上に配置するため、反射ミラー３８を配置する近傍のレンズアクチュエータのベース３３は、開口させてある。

次に、上記構成からなる本実施の形態の動作について説明する。

フォーカスコイル３およびトラッキングコイル４ａ，４ｂに電流を供給しない無給電状態では、ホルダ２は、Ｙ（＋）端部に埋設された磁性材２７が磁石２５に吸引されて、支持軸３０に沿ってＺ（＋）方向に浮上し、磁性材２７が磁石２５と対向する中立（ニュートラル）位置にある。

この状態において、第１の光検出器４２あるいは第２の光検出器５２の出力に基づいてフォーカスエラーが検出され、そのフォーカスエラーに応じた電流がフォーカスコイル３に供給されると、その供給電流に応じて、ホルダ２はフォーカスコイル３と磁石２５との電磁作用により支持軸３０に沿って移動する。また、第１の光検出器４２あるいは第２の光検出器５２の出力に基づいてトラッキングエラーが検出され、そのトラッキングエラーに応じた電流がトラッキングコイル４ａ，４ｂ供給されると、その供給電流に応じて、ホルダ２はトラッキングコイル４ａ，４ｂと磁石２５との電磁作用により支持軸３０を中心回動する。さらに、異なるトラックにアクセスする場合は、図示していない送りねじおよび直流モータまたはパルスモータを有する駆動手段によってキャリッジとともにホルダ２が記録媒体２０の半径方向に駆動される。このようにして、ホルダ２およびそれに固定された対物レンズ１はフォーカス制御、トラッキング制御、アクセス制御される。

なお、第１の光による記録または再生において、第１の光検出器４２の出力に基づいて球面収差が検出された場合は、その検出された球面収差に応じてレンズ駆動ユニット４５ｃによりレンズ４５ａが光軸方向に駆動されて球面収差が補正される。

本実施の形態によれば、フォーカス制御によりホルダ２は支持軸３０に沿って光路１１と平行に動くので、この移動によって第１の光検出器４２あるいは第２の光検出器５２に戻るスポットの位置が動くことがない。したがって、記録媒体２０上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

また、レンズアクチュエータは、ホルダ２に、対物レンズ１、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４ａ，４ｂ、磁性材２７を搭載すると共に、支持軸３０を貫通させてその両端部に支え部材３１ａ，３１ｂの一端部を固定した状態で、支え部材３１ａ，３１ｂの他端部を、外ヨーク３６および磁石２５を設けた受け部３４を介して、内ヨーク２６を搭載したベース３３に固定することにより組み付けることができるので、簡単に組み立てることができる。

なお、本実施の形態では、支持軸３０を支え部材３１ａ，３１ｂおよび受け部３４を介してベース３３に保持するようにしたが、この支持軸３０は、図１に２点鎖線で示すようにベース３３に圧入して接着固定することもできる。このようにすれば、支え部材３１ａ，３１ｂを省略できるので、構造をより簡略化でき、組み立てもより容易にできる。

また、支え部材３１ａ，３１ｂを板ばねで構成すると共に、支え部材３１ａ，３１ｂとホルダ２との間の支持軸３０にスペーサを介在させて、ホルダ２と支持軸３０とを支え部材３１ａ，３１ｂを介してフォーカス方向に一体に移動させるようにすることもできる。この場合、ホルダ２のフォーカス方向の下限位置は、支持軸３０の下端面がベース３３に当接する位置となる。

さらに、本実施の形態では、反射ミラー３８に入射する第１の光の光路４８および第２の光の光路５５を記録媒体２０と平行として、反射ミラー３８の表面３８ａと、記録媒体２０に平行な仮想直線とのなす角４９を４５度よりも小さくしたが、この角４９は、光学部品の配置によっては４５度あるいは４５度以上として、光路４８，５５を記録媒体２０と非平行としてもよい。

（第２実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部断面図である。なお、第１実施の形態と同様の素子には同一参照符号を付してある。

本実施の形態において、対物レンズ１を保持したホルダ２は、反射ミラー３８や他の光学部品が搭載されるキャリッジ６１に、フォーカス方向およびトラッキング方向に変位可能に直接搭載されている。すなわち、ホルダ２をフォーカス方向およびトラッキング方向に変位可能に支持する支持軸３０は、その下端部が内ヨーク２６の固定部２６ｂに嵌合固定されており、内ヨーク２６は固定部２６ｂの底部に形成された凸部２６ｃが、磁性体からなるキャリッジ６１に形成された凹部６１ａに嵌合されて、キャリッジ６１に位置決め固定されている。なお、支持軸３０には、その下端部にホルダ２の落下防止用のスペーサ３０ａが装着されており、上端部にはホルダ２の抜け防止用の例えばＥリング止めからなるストッパ６２が装着されている。

また、外ヨーク３６は、磁石２５を装着する立ち上がり部３６ｃと、キャリッジ６１への固定部３６ｄとを有するＬ字状に形成されており、その固定部３６ｄの底部に形成された凸部３６ｅをキャリッジ６１に形成された凹部６１ｂに嵌合することにより、キャリッジ６１に位置決め固定されている。

ここで、支持軸３０、内ヨーク２６の立ち上がり部２６ａ、外ヨーク３６の立ち上がり部３６ｃは、光路１１とほぼ平行となっている。

また、本実施の形態において、ホルダ２を磁石２５と協働して支持軸３０に沿って磁気的に浮上させるための磁性材２７は、ホルダ２のＹ（＋）端部の外側端面ではなく、フォーカスコイル３を装着した内側端面に埋設してある。

さらに、ホルダ２の対物レンズ１を保持する部分の上部には、光路１０が通過するようにカバー６３が設けられている。このカバー６３は、対物レンズ１の反射面１４と対向する内面が、ランダムな凹凸形状の粗め地となっており、この粗め地により反射面１４を不所望に屈折透過した光を散乱させるようになっている。

また、ホルダ２の対物レンズ１を接着固定する部分のＸ方向両側面には、対物レンズ１が一部露出するように窓部２ｂが形成されており、この窓部２ｂから紫外線を照射して対物レンズ１を紫外線硬化型接着剤によりホルダ２に接着固定するようになっている。

その他の構成および動作は、第１実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様に、フォーカス制御によりホルダ２は支持軸３０に沿って光路１１と平行に動くので、記録媒体２０上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

また、対物レンズ１を保持したホルダ２を、レンズアクチュエータ用のベース部材を用いることなく、反射ミラー３８や他の光学部品が搭載されるキャリッジ６１に直接搭載するので、部品点数を削減でき、コストダウンが図れると共に、組み立ても容易にできる。

さらに、対物レンズ１の反射面１４を不所望に屈折透過した光は、カバー６３の内面で散乱されるので、情報の記録／再生や、フォーカスエラー、トラッキングエラーの検出に何ら悪影響を及ぼすこともない。

また、ホルダ２の対物レンズ１を接着固定する部分のＸ方向両側面に窓部２ｂを形成して、この窓部２ｂから紫外線を照射して対物レンズ１を紫外線硬化型接着剤によりホルダ２に接着固定するようにしたので、対物レンズ１を容易に、しかも迅速かつ確実にホルダ２に接着固定することができ、組立性を向上することができる。なお、ホルダ２の重心位置Ｇに対してＺ方向に一対のフォーカスコイル３とトラッキングコイル４ａ，４ｂとを配置し、キャリッジ６１上で対向する位置に図４に示した磁石２５、外ヨーク３６を配置することもできる。この場合、内ヨーク２６を省くこともでき、レンズアクチュエータのＹ方向の小型化が実現できる。

（第３実施の形態）
図８および図９は本発明の第３実施の形態を示すもので、図８はレンズアクチュエータの要部断面図、図９は図８の部分斜視図である。なお、第１実施の形態および第２実施の形態と同様の素子には同一参照符号を付してある。

本実施の形態では、支え部材３１ａ，３１ｂを板ばねとして、それらの一端部を、ホルダ２を上下から挟み込むように支持軸３０の両端部に固定し、他端部を外ヨーク３６に接着固定して、フォーカス制御においては、ホルダ２と支持軸３０とを支え部材３１ａ，３１ｂを介して光路１１と平行な方向に一体に移動させるようにし、トラッキング制御においては、ホルダ２を支持軸３０の回りに回動させるようにしている。

下側の支え部材３１ａには、図９に示すように、フォーカスコイル３内に進入する内ヨーク２６の立ち上がり部２６ａが通る開口が形成されている。上側の支え部材３１ｂも、好ましくは下側の支え部材３１ａと同様な形状とし、それらの板厚はばね定数がほぼ等しくなるように適宜設定する。なお、支持軸３０は、光路１１とほぼ平行となっており、内ヨーク２６の立ち上がり部２６ａおよび外ヨーク３６は記録媒体２０にほぼ垂直となっている。

また、トラッキングコイル４ａ，４ｂ（４ａは図示せず）は、フォーカスコイル３の内側に接着してある。

さらに、外ヨーク３６は、その下端部が下側の支え部材３１ａの他端部を介して内ヨーク２６の固定部２６に接着固定され、上端部には上側の支え部材３１ｂの他端部が接着固定されている。内ヨーク２６は、その固定部２６ｂの底部に形成された２つの凸部２６ｃが、ベース３３に形成された２つの凹部３３ｂにそれぞれ嵌合されて、ベース３３に位置決め固定されている。

その他の構成および動作は、第１実施の形態および第２実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態によれば、フォーカス制御によりホルダ２は支え部材３１ａ，３１ｂを介して光路１１と平行に動くので、第１実施の形態および第２実施の形態と同様に、記録媒体２０上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

また、本実施の形態においては、ホルダ２に、対物レンズ１、フォーカスコイル３、トラッキングコイル４ａ，４ｂ、磁性材２７を搭載すると共に、支持軸３０を貫通させてその両端部に支え部材３１ａ，３１ｂの一端部を固定し、これら支え部材３１ａ，３１ｂの他端部を、内ヨーク２６および磁石２５を装着した外ヨーク３６に固定した状態で、内ヨーク２６をベース３３に位置決め固定すればよいので、組立性を向上することができる。

（第４実施の形態）
図１０は、本発明の第４実施の形態に係る光学ヘッドの光学系の構成を示す図である。

本実施の形態の光学ヘッドは、波長４０５ｎｍの第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザ７１、波長６５０ｎｍの第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザ７２、偏光ビームスプリッタ７３、コリメータレンズ７４、球面収差補正手段７５、１／４波長板７６、反射ミラー３８、対物レンズ１、波長選択素子であるダイクロイックプリズム７７、第１の光検出器７８、第２の光検出器７９を有している。

第１の半導体レーザ７１および第２の半導体レーザ７２は、同一のパッケージ７０に収容されており、偏光ビームスプリッタ７３はＰ偏光を１００％透過し、Ｓ偏光を１００％反射するように構成されており、ダイクロイックプリズム７７は、第１の光は反射し、第２の光は透過するように構成されている。

また、球面収差補正手段７５は、図６に示した球面収差補正手段４５と同様に、凸のレンズ７５ａおよび凹のレンズ７５ｂからなるリレーレンズ系を有し、レンズ７５ａ，７５ｂのいずれか一方または双方を光軸方向に移動して、例えば基板厚０．１ｍｍの記録媒体２０のカバー層に厚み誤差がある場合に発生する球面収差を補正するもので、本実施の形態においては、コリメータレンズ７４側のレンズ７５ｂを固定し、対物レンズ１側のレンズ７５ａを、レンズ駆動ユニット７５ｃにより光軸方向に駆動して球面収差を補正するようになっている。なお、球面収差補正手段７５は、第１実施の形態と同様に、第２の半導体レーザ７２が駆動されているときは、レンズ７５ａがニュートラル位置に位置するように、レンズ駆動ユニット７５ｃによりフィードフォワード制御したり、あるいはレンズ駆動ユニット７５ｃへの電源をオフとすることで、板ばね等によりレンズ７５ａをニュートラル位置に機械的に支持したりするようになっている。

図１０において、第１の半導体レーザ７１から出射された直線偏光の第１の光は、偏光ビームスプリッタ７３をＰ偏光で透過してコリメータレンズ７４により平行光とされた後、球面収差補正手段７５および１／４波長板７６を透過して円偏光に変換されて、記録媒体２０とほぼ平行な光路８０から反射ミラー３８に入射する。反射ミラー３８に入射した第１の光は、その表面３８ａで反射されて光路１１から反射防止膜２３を経て対物レンズ１に入射し、第１の光に対応する基板厚の記録媒体２０に集光されて、情報の記録または再生が行われる。

また、記録媒体２０で反射される第１の光の戻り光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ７３に入射する。この偏光ビームスプリッタ７３に入射する第１の光の戻り光は、往路と復路とで１／４波長板７６を２回透過することから、往路とは偏光方向が直交するＳ偏光となっているので、偏光ビームスプリッタ７３で反射され、さらにダイクロイックプリズム７７で反射されて第１の光検出器７８で受光され、その出力に基づいて第１実施の形態と同様に、公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラー、および記録信号が検出されると共に、球面収差が検出される。

一方、第２の半導体レーザ７２から出射された直線偏光の第２の光は、第１の光と同様に、偏光ビームスプリッタ７３をＰ偏光で透過してコリメータレンズ７４により平行光とされた後、球面収差補正手段７５および１／４波長板７６を経て、第１の光とほぼ同じ光路８０から反射ミラー３８に入射し、その表面３８ａで反射されてほぼ同じ光路１１から反射防止膜２３を経て対物レンズ１に入射して、第２の光に対応する基板厚の記録媒体２０に集光されて情報の記録または再生が行われる。

また、記録媒体２０で反射される第２の光の戻り光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ７３に入射し、ここで反射された後、ダイクロイックプリズム７７を透過して第２の光検出器７９で受光され、その出力に基づいて第１実施の形態と同様に、公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラー、および記録信号が検出される。

なお、フォーカスエラー、トラッキングエラーおよび球面収差が検出された場合の動作は、第１実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、光源として第１の半導体レーザ７１および第２の半導体レーザ７２が収容されたパッケージ７０を用いるので、光学系の構成が簡単になると共に、光軸調整等の光学系の調整も簡単にできる利点がある。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、本発明は、波長の異なる第１の光および第２の光を選択的に使用する光学ヘッドに限らず、波長の異なる３つ以上の光を選択的に使用する光学ヘッドや、１つの波長の光のみを使用する光学ヘッドにも有効に適用することができる。

本発明の第１実施の形態に係る光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部断面図である。 図１の部分断面平面図である。 図１のトラッキングコイル、磁性材、外ヨークおよび磁石の位置関係を示す図である。 図１の外ヨークおよび磁石を示す斜視図である。 図１のフォーカスコイルを示す斜視図である。 第１実施の形態に係る光学ヘッドの光学系の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部断面図である。 本発明の第３実施の形態に係る光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部断面図である。 図８の部分斜視図である。 本発明の第４実施の形態に係る光学ヘッドの光学系の構成を示す図である。 従来の光学ヘッドにおける対物レンズの構成を示す図である。 図１１の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ ホルダ
２ａ 穴
２ｂ 窓部
３ フォーカスコイル
４ａ，４ｂ トラッキングコイル
１０，１１，１３，１６，１８ 光路
１２ 入射面
１４，１７ 反射面
１９ 射出面
２０ 記録媒体
２３ 反射防止膜
２５ 磁石
２６ 内ヨーク
２７ 磁性材
３０ 支持軸
３１ａ，３１ｂ 支え部材
３３ ベース
３４ 受け部
３６ 外ヨーク
３８ 反射ミラー
４０ 第１のホログラムユニット
４１ 第１の半導体レーザ
４２ 第１の光検出器
４３ 第１の偏光ホログラム
４４ 第１のコリメータレンズ
４５ 球面収差補正手段
４６ ダイクロイックプリズム
４７ １／４波長板
４８，５５ 光路
５０ 第２のホログラムユニット
５１ 第２の半導体レーザ
５２ 第２の光検出器
５３ 第２の偏光ホログラム
５４ 第２のコリメータレンズ
６１ キャリッジ
６２ ストッパ
６３ カバー
７１ 第１の半導体レーザ
７２ 第２の半導体レーザ
７３ 偏光ビームスプリッタ
７４ コリメータレンズ
７５ 球面収差補正手段
７６ １／４波長板
７７ ダイクロイックプリズム
７８ 第１の光検出器
７９ 第２の光検出器
８０ 光路

Claims (8)

1. 記録媒体に集光するための１個の対物レンズと、前記対物レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを記録媒体面に対してほぼ直線状に移動可能に支持すると共に、その直線移動方向とほぼ平行な軸線を中心に回動可能に支持する支持手段と、前記レンズホルダを直線駆動および回動駆動する駆動手段と、前記対物レンズに入射させる光を出射する光源と、前記記録媒体で反射される戻り光を受光する光検出器とを有し、
   前記光源から前記対物レンズに入射させる光の光軸を記録媒体面に垂直でない第１の方向とし、前記レンズホルダの前記直線移動方向を記録媒体面に垂直でない第２の方向として、これら第１の方向と第２の方向とをほぼ平行にしたことを特徴とする光学ヘッド。
2. 前記支持手段は、前記第２の方向に延在する支持軸を有し、該支持軸に前記レンズホルダを回動可能でかつ軸方向に摺動可能に支持し、
   前記駆動手段は、前記レンズホルダに設けた直線駆動用の第１コイルおよび回動駆動用の第２コイルと、固定部に設けた磁石と、前記磁石からの磁束が前記第１コイルおよび前記第２のコイルに鎖交するように前記第２コイル内に延在して前記固定部に取り付けたヨークとを有し、
   前記支持軸を前記ヨークに取り付けて、該ヨークを介して前記支持軸を前記固定部に保持したことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
3. 前記光源から青色光を出射させ、前記対物レンズの入射面には、前記青色光に対する反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光学ヘッド。
4. 前記光源は、第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザと、前記第１の光よりも波長の長い第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザとを有し、
   前記光検出器は、前記記録媒体で反射される前記第１の光の戻り光を受光する第１の光検出器と、前記記録媒体で反射される前記第２の光の戻り光を受光する第２の光検出器とを有し、
   前記第１の半導体レーザおよび前記第１の光検出器は第１のパッケージに収容し、
   前記第２の半導体レーザおよび前記第２の光検出器は第２のパッケージに収容し、
   前記第１のパッケージおよび前記第２のパッケージと前記対物レンズとの間に、前記第１の光は透過または反射させ、前記第２の光は反射または透過させる波長選択素子を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の光学ヘッド。
5. 前記第１のパッケージと前記波長選択素子との間に第１のコリメータレンズを配置し、
   前記第２のパッケージと前記波長選択素子との間に第２のコリメータレンズを配置し、
   前記第１のコリメータレンズと前記波長選択素子との間に前記第１の光による前記対物レンズの球面収差を補正する球面収差補正手段を配置したことを特徴とする請求項４に記載の光学ヘッド。
6. 前記光源は、第１の光を選択的に出射する第１の半導体レーザと、前記第１の光よりも波長の長い第２の光を選択的に出射する第２の半導体レーザとを有し、
   前記光検出器は、前記記録媒体で反射される前記第１の光の戻り光を受光する第１の光検出器と、前記記録媒体で反射される前記第２の光の戻り光を受光する第２の光検出器とを有し、
   前記第１の半導体レーザおよび前記第２の半導体レーザは同一のパッケージに収容し、
   前記パッケージと前記対物レンズとの間には、前記対物レンズに入射する往路の光路と前記戻り光の復路の光路とを分離する往復光路分離素子を配置し、
   前記往復光路分離素子と前記第１の光検出器および前記第２の光検出器との間には、前記第１の光の戻り光は透過または反射させて前記第１の光検出器に導き、前記第２の光の戻り光は反射または透過させて前記第２の光検出器に導く波長選択素子を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の光学ヘッド。
7. 前記往復光路分離素子と前記対物レンズとの間にコリメータレンズを配置し、
   前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に前記第１の光による前記対物レンズの球面収差を補正する球面収差補正手段を配置したことを特徴とする請求項６に記載の光学ヘッド。
8. 前記第１の光は青色光とし、前記対物レンズの入射面には、前記青色光に対する反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の光学ヘッド。

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