JP4306652B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

この発明は光ピックアップ装置に関し、特に、半導体レーザ素子を用いた光ディスク用の光ピックアップ装置に関する。

従来より、光ディスクの信号記録／再生装置として、半導体レーザ素子を使用した光ピックアップ装置が用いられている。この光ピックアップ装置では、半導体レーザ素子から出射されたレーザ拡散光がコリメートレンズによって平行光に変換され、対物レンズによって光ディスク上に集光される。

しかし、従来の光ピックアップ装置では、半導体レーザ素子の非点隔差に起因して光ディスク上の光スポットに非点収差が発生し、良好な光スポットを得ることができないという問題があった。

そこで、コリメートレンズを光軸と直交する方向に対して所定の角度だけ傾斜させて配置し、コリメートレンズの傾斜配置により生ずる非点収差によって半導体レーザ素子の非点隔差による非点収差を補償する方法が提案された（たとえば特許文献１参照）。
特開平８−１４７７４７号公報

しかし、従来の方法では、コリメートレンズの傾斜角度が固定されていたので、装置間でばらつく非点収差を正確に補償することができず、良好な光スポットを得ることができないという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、良好な光スポットを得ることが可能な光ピックアップ装置を提供することである。

この発明に係る光ピックアップ装置は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ拡散光を平行光に変換するコリメートレンズを備え、該コリメートレンズを光軸と直交する方向に対して傾斜させて配置し、傾斜配置により生ずる非点収差により半導体レーザ素子の非点隔差を補正する光ピックアップ装置において、光軸と直交する直線を回転中心としてコリメートレンズを揺動可能に支持する支持部材を備えたものである。この支持部材は、コリメートレンズを挿入するための溝が形成されるとともに、溝の底の中央部に光軸を通す貫通孔が開口され、該貫通孔の周辺部でコリメートレンズの周縁部を受ける光学ベースを含む。光軸と直交する上記直線は溝の底面を通って溝と直交し、溝の上記直線よりも上流側の底には基準面が形成されるとともに下流側の底には基準面と所定の角度で交差する傾斜面が形成される。溝の底の貫通孔の上流側には、コリメートレンズの外周面が当接され、コリメートレンズの中心を光軸に位置させるための突起部が形成される。この光ピックアップ装置は、さらに、コリメートレンズの光軸と直交する方向に対する傾斜角度を調整するレンズ角度調整手段を備える。このレンズ角度調整手段は、光軸と直交する上記直線と直交する方向に配置されて基準面側の端部が固定され、コリメートレンズを溝の底に付勢する板バネと、板バネとコリメートレンズの基準面側の端部および傾斜面側の端部との間にそれぞれ設けられた第１および第２のスペーサと、板バネの傾斜面側の端部の光軸の方向の位置を調整し、コリメートレンズの傾斜角度を調整する位置調整器とを含む。

この発明に係る光ピックアップ装置では、板バネの傾斜面側端部の位置を位置調整器で調整することにより、コリメートレンズの傾斜角度を調整することができる。したがって、装置間で非点収差にバラツキがある場合でも、各装置毎にコリメートレンズの傾斜角度を調整することにより、非点収差を正確に補償することができ、良好な光スポットを得ることができる。

図１はこの発明の一実施の形態による光ピックアップ装置の全体構成を示す図であり、図２はその要部を示す図である。図１および図２において、この光ピックアップ装置は、電源１に接続されたレーザダイオードのような半導体レーザ素子２を備えている。半導体レーザ素子２から出射されたレーザ拡散光αはコリメートレンズ３によって平行光に変換される。

ここで、半導体レーザ素子２は、その特性上必ず非点隔差を有しており、これに起因してレーザ光のフォーカス面上には必ず非点収差が発生してしまう。図３は、半導体レーザ素子２の非点隔差を説明するための図である。半導体レーザ素子２のレーザ拡散光αを発生する活性層２ａは、わずかな厚みを有し、かつ長方形状に形成されているので、レーザ拡散光αの焦点位置は活性層２ａに対して垂直方向と水平方向とで光軸上において異なってしまう。図３においては活性層２ａに平行な方向のレーザ光に対する焦点はＦ１として表され、垂直な方向のレーザ光に対する焦点がＦ２として表され、これら２つの焦点Ｆ１，Ｆ２間の距離Δｌは非点隔差となる。

そこで、この光ピックアップ装置では図２に示すように、半導体レーザ素子２の非点隔差に起因して発生する非点収差を補償するように、コリメートレンズ３を光軸１０と直交する方向に対して所定の角度θだけ傾斜させて配置する。

すなわち図４に示すように、コリメートレンズ３の傾斜角度θが増大すると非点収差も増大する。このようなコリメートレンズ３の傾斜配置によって半導体レーザ素子２に起因する非点収差と逆方向の非点収差を発生させ、半導体レーザ素子２に起因する非点収差を補償する。たとえば半導体レーザ素子２の活性層２ａに対して垂直方向の焦点位置が水平方向の焦点位置よりも光軸上において遠くなるような非点収差を示す場合には、この非点収差を補償するために、垂直方向の焦点位置が水平方向の焦点位置よりも光軸上において近くなるような非点収差を呈すようにコリメートレンズ３を傾斜させて配置する。

図１に戻って、コリメートレンズ３を通過したレーザ光は、さらに偏光ビームスプリッタ４および１／４波長板５を通過して対物レンズ６へ導入され、ここで平行レーザ光は絞られて光ディスク７の表面上に焦点を結んで光スポットを形成する。光ディスク７の表面に照射されたレーザ光は、ディスク情報にて変調されて反射し、この反射光は偏光ビームスプリッタ４にて図中９０度方向に反射された後に、検出用光学デバイス８を経てフォトダイオード９に入射され、フォトダイオード９によってデータ信号やエラー信号に変換される。

次に、この光ピックアップ装置の特徴となるレンズ角度調整機構について説明する。図５（ａ）（ｂ）はコリメートレンズ３および光学ベース１１の構成を示す斜視図であり、図６（ａ）は光学ベース１１の構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図である。

コリメートレンズ３は、レンズ部３ａと、レンズ部３ａの外周部に設けられた円筒状のフランジ部３ｂとを有する。光学ベース１１の所定位置にはコリメートレンズ３を挿入するための溝１２が形成され、溝１２の中央部の幅はコリメートレンズ３の直径と略同じ寸法に設定されている。溝１２の底の中央には、光軸１０を通すための貫通孔１３が開口されている。貫通孔１３の直径は、コリメートレンズ３のレンズ部３ａの直径と略同じ寸法に設定されている。したがって、コリメートレンズ３の周縁部であるフランジ部３ｂの下側端面は、貫通孔１３の周辺部に支持される。

貫通孔１３の中心線（すなわち光軸１０）と直交し、かつ溝１２の底面と直交する直線Ｌ１よりも上流側（図６（ａ）中の左側）において溝１２の底に基準面１４が形成され、直線Ｌ１よりも下流側（図６（ａ）中の右側）において溝１２の底に傾斜面１５が形成されている。傾斜面１５は、上流側よりも下流側の方が低くなっている。換言すると、基準面１４と傾斜面１５は所定の角度で交差し、直線Ｌ１は基準面１４と傾斜面１５の交差線を含む。基準面１４は光軸１０に対して略垂直に配置される。基準面１４と傾斜面１５の角度は、コリメートレンズ３の傾斜角度θの想定される最大値よりも大きな角度に設定されている。コリメートレンズ３は、貫通孔１３の両側に存在する基準面１４と傾斜面１５の交差部のエッジ（すなわち直線Ｌ１）を回転中心として、所定の角度範囲で揺動可能に支持される。

貫通孔１３の上流側の中央部には、コリメートレンズ３の中心を貫通孔１３の中心（すなわち光軸１０）に位置させるための突起部１６が設けられている。突起部１６には、コリメートレンズ３の外周面が当接される。溝１２に挿入されたコリメートレンズ３は、溝１２の両側の内壁と突起部１６の３点で位置決めされる。

また図７に示すように、コリメートレンズ３の上方に板ばね２０が配置される。板バネ２０は、溝１２の長さ方向（すなわち直線Ｌ１と直交する方向）に配置され、コリメートレンズ３を溝１２の底に付勢する。板バネ２０の所定位置には、光軸１０を通すための孔２０ａが開口されている。板バネ２０の基準面１４側の端部は固定される。板バネ２０の下面には、スペーサ２１，２２が接着されている。スペーサ２１，２２は、板バネ２０によってコリメートレンズ３に傷が付くことを防止するため、たとえばテフロン（登録商標）で形成されている。スペーサ２１は板状に形成され、スペーサ２２は断面直角三角形状に形成されている。スペーサ２１の下面端部はコリメートレンズ３の基準面１４側端部に押圧され、スペーサ２２の斜面はコリメートレンズ３の傾斜面１５側端部の角に押圧される。これにより、直線Ｌ１を回転中心としてコリメートレンズ３を傾斜面１５側に傾斜させる力が発生する。

板バネ２０の傾斜面１５側端部の下面には、位置調整器２３の可動部２３ａが固定されている。位置調整器２３の位置調整つまみ２３ｂを回すことにより、可動部２３ａすなわち板バネ２０の傾斜面１５側端部の上下方向の位置を微調整することが可能になっている。板バネ２０の傾斜面１５側端部の上下方向の位置を変えると、コリメートレンズ３の傾斜角度θが変化する。図８（ａ）に示すように、コリメートレンズ３のフランジ部３ｂの下面が基準面１４に当接している場合は、コリメートレンズ３の傾斜角度θは略０度である。図８（ｂ）に示すように、板バネ２０の傾斜面１５側端部を下方に移動させる程、コリメートレンズ３の傾斜角度θが大きくなる。板バネ２０の傾斜面１５側端部の位置は、光ディスク７表面の光スポットの非点収差が最小になるように調整される。

この実施の形態では、コリメートレンズ３の傾斜角度θを調整することができるので、装置間で非点収差がばらついている場合でも、非点収差を正確に補償することができ、良好な光スポットを得ることができる。

また、溝１２の底に基準面１４と傾斜面１５を設け、溝１２に挿入したコリメートレンズ３を板バネ２０によって溝１２の底に付勢し、板バネ２０の一方端部の位置を位置調整器２３によって調整することによってコリメートレンズ３の傾斜角度θを調整するので、小型かつ簡単な構成で、非点収差を容易かつ迅速に補償することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態による光ピックアップ装置の全体構成を示す図である。 図１に示した光ピックアップ装置の要部を示す図である。 図１に示した半導体レーザ素子の非点隔差を説明するための図である。 図１および図２に示したコリメートレンズの傾斜角度と非点収差の関係を示す図である。 図１および図２に示したコリメートレンズを支持する光学ベースの構成を示す斜視図である。 図５に示した光学ベースの構成を示す平面図である。 図１および図２に示したコリメートレンズの傾斜角度を調整する板バネおよび位置調整器の構成を示す図である。 図１および図２に示したコリメートレンズの傾斜角度調整方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 電源、２ 半導体レーザ素子、２ａ 活性層、Ｆ１，Ｆ２ 焦点、Δｌ 非点隔差、α レーザ拡散光、３ コリメートレンズ、３ａ レンズ部、３ｂ フランジ部、４ 偏光ビームスプリッタ４、５ １／４波長板、６ 対物レンズ、７ 光ディスク、８ 検出用光学デバイス、９ フォトダイオード、１０ 光軸、１１ 光学ベース、１２ 溝、１３ 貫通孔、１４ 基準面、１５ 傾斜面、１６ 突起部、Ｌ１ 直線、２０ 板バネ、２０ａ 孔、２１，２２ スペーサ、２３ 位置調整器、２３ａ 可動部、２３ｂ 位置調整つまみ。

Claims (3)

1. 半導体レーザ素子から出射されたレーザ拡散光を平行光に変換するコリメートレンズを備え、該コリメートレンズを光軸と直交する方向に対して傾斜させて配置し、傾斜配置により生ずる非点収差により前記半導体レーザ素子の非点隔差を補正する光ピックアップ装置において、
   前記光軸と直交する直線を回転中心として前記コリメートレンズを揺動可能に支持する支持部材を備え、該支持部材は、前記コリメートレンズを挿入するための溝が形成されるとともに、該溝の底の中央部に前記光軸を通す貫通孔が開口され、該貫通孔の周辺部で前記コリメートレンズの周縁部を受ける光学ベースを含み、
   前記光軸と直交する前記直線は前記溝の底面を通って前記溝と直交し、前記溝の前記直線よりも上流側の底には基準面が形成されるとともに下流側の底には前記基準面と所定の角度で交差する傾斜面が形成され、
   前記溝の底の前記貫通孔の上流側には、前記コリメートレンズの外周面が当接され、前記コリメートレンズの中心を前記光軸に位置させるための突起部が形成され、
   さらに、前記コリメートレンズの前記光軸と直交する方向に対する傾斜角度を調整するレンズ角度調整手段を備え、該レンズ角度調整手段は、
   前記光軸と直交する前記直線と直交する方向に配置されて前記基準面側の端部が固定され、前記コリメートレンズを前記溝の底に付勢する板バネと、
   前記板バネと前記コリメートレンズの前記基準面側の端部および前記傾斜面側の端部との間にそれぞれ設けられた第１および第２のスペーサと、
   前記板バネの前記傾斜面側の端部の前記光軸の方向の位置を調整し、前記コリメートレンズの傾斜角度を調整する位置調整器とを含む、光ピックアップ装置。
2. 半導体レーザ素子から出射されたレーザ拡散光を平行光に変換するコリメートレンズを備え、該コリメートレンズを光軸と直交する方向に対して傾斜させて配置し、傾斜配置により生ずる非点収差により前記半導体レーザ素子の非点隔差を補正する光ピックアップ装置において、
   前記光軸と直交する直線を回転中心として前記コリメートレンズを揺動可能に支持する支持部材と、
   前記コリメートレンズの前記光軸と直交する方向に対する傾斜角度を調整するレンズ角度調整手段とを備え、
   前記支持部材は、前記光軸を通す貫通孔が開口され、該貫通孔の周辺部で前記コリメートレンズの周縁部を受ける光学ベースを含み、
   前記貫通孔の周辺部には、所定の角度で交差する第１および第２の平面が形成され、
   前記光軸と直交する前記直線は前記第１および第２の平面の交差線を含み、
   前記レンズ角度調整手段は、
   前記第１および第２の平面の交差線と直交する方向に配置されて前記第１の平面側の端部が固定され、前記コリメートレンズを前記光学ベースに付勢する板バネと、
   前記板バネの前記第２の平面側の端部の前記光軸の方向の位置を調整し、前記コリメートレンズの傾斜角度を調整する位置調整器とを含むことを特徴とする、光ピックアップ装置。
3. 前記レンズ角度調整手段は、さらに、前記板バネと前記コリメートレンズの前記第１の平面側の端部および前記第２の平面側の端部との間にそれぞれ設けられた第１および第２のスペーサを含む、請求項２に記載の光ピックアップ装置。

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