JPH1114918A - 焦点制御装置およびこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライブ装置の薄型化の実現により、光ディ
スク装置全体の薄型化と小型化を図る。 【解決手段】 焦点制御装置２０が光源３と対物レンズ
１０の間に配置されて、前記対物レンズの焦点位置を変
化させるようにその反射面を変形させる反射ミラー２６
を備える。光ディスク装置は、半導体レーザ３、情報記
録面を備えるディスク１を回転駆動するモータ２と、半
導体レーザ３と情報記録面との間に設けられて半導体レ
ーザ３からの光を集束させて前記情報記録面に光スポッ
トを形成する対物レンズ１０と、半導体レーザ３と対物
レンズ１０との間に配置されて、対物レンズ１０の焦点
位置を変化させるようにその反射面を変形させる反射ミ
ラー２６を備える焦点制御装置２０と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を所望の
位置に集束させるための焦点制御装置、およびこの焦点
制御装置を用いて対物レンズの出射光の集光角度を変化
させて焦点位置調整を行なう光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンパクトディスク（ＣＤ―Comp
act Disk―）やレーザディスク（ＬＤ―Laser Disk―）
に代表されるように、レーザ光を用いて情報の再生を行
なう光ディスク装置が広く普及している。また、最近の
光ディスク装置はコンピュータの記録装置としても利用
されている。また、携帯性等を考慮して光ディスク装置
の小型化が求められ、特にドライブ装置の薄型化が要求
されている。このような光ディスク装置の小型化，薄型
化の要請に伴い、光ディスクの情報記録面に光スポット
を集束させる際の焦点を制御する焦点制御装置の小型
化，高精度化も求められている。

【０００３】従来の焦点制御装置を用いた光ディスク装
置の一例を図１６，図１７を用いて説明する。光学ヘッ
ドを模式的に示す図１７において、情報の記録再生に用
いられる光ディスク，光磁気ディスク等のディスク１
は、図示されないベースに固定されたスピンドルモータ
に対してマグネットチャック等のチャッキング手段によ
り保持されており、記録再生時にはスピンドルモータに
よって安定に回転駆動される。

【０００４】ディスク１に照射するためのレーザ光を生
成する半導体レーザ３は、フォトディテクタ４とホログ
ラム光学素子（以下ＨＯＥ―Holographic Optical Elem
ent―と略記する）５などと共に光学ユニット６を構成
しており、この光学ユニット６は図示されない光学ヘッ
ドに固定されている。半導体レーザ３より発せられたレ
ーザ光は、ガラス面に形成されたＨＯＥ５を通過し、光
学ヘッドに接合された立ち上げミラー９で９０°向きを
変え、光学ヘッドの上部に配置された対物レンズ１０に
導かれる。そして、この対物レンズ１０よりディスク１
の情報記録トラック上にレーザ光を集光させ焦点を形成
する。また、ディスク１からの反射光は対物レンズ１０
に戻り、立ち上げミラー９を経由し、ＨＯＥ５で向きを
変えてフォトディテクタ４に戻される。

【０００５】上記焦点の形成には、図１６，図１７に示
されるような光ピックアップ装置が用いられて、光ディ
スク装置におけるフォーカスおよびトラッキング制御が
行なわれている。この焦点制御を行なう光ピックアップ
装置においては、フォトディテクタ４に取り込まれた反
射光から記録情報信号，フォーカスオフセット信号，ト
ラックオフセット信号等が生成される。フォーカスオフ
セット信号を用いることにより対物レンズ１０のフォー
カス方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを補正す
るようにフォーカスコイル１１ａに電流を流す制御動作
を行なう。またトラッキング方向の補正は、トラッキン
グコイル１１ｂにより行われている。

【０００６】対物レンズ１０は、樹脂等で形成された対
物レンズホルダ１２に保持されている。また、対物レン
ズホルダ１２にはヒンジ材１３の一端が固定され、ヒン
ジ材１３の他端は光学ヘッドの固定部１４に固定される
ことにより、対物レンズホルダ１２をトラッキング方向
と、フォーカス方向に移動可能に支持している。

【０００７】光学ヘッドには、永久磁石１５、ヨーク１
６からなる磁気回路１７が固定されており、対物レンズ
ホルダ１２に固定されたフォーカスコイル１１ａに流れ
る電流と、磁気回路１７の電磁作用により発生する駆動
力によって、対物レンズホルダ１２はフォーカス方向に
駆動される。対物レンズホルダ１２は、ディスク１と反
対側に立ち上げミラー９を配置する必要がある。そこ
で、対物レンズホルダ１２と立ち上げミラー９が干渉し
ないように、対物レンズ１０を保持する対物レンズホル
ダ１２の板状の保持部１２ａの下側が削り取られてい
る。

【０００８】従来の焦点制御装置は、このように対物レ
ンズ１０と、フォーカスコイル１１ａと、磁気回路１７
と、対物レンズホルダ１２と、ヒンジ材１３と、固定部
１４等から形成されていた。光ディスク装置の構成にお
いて、板状部１２ａが所定の厚さを有し、立ち上げミラ
ー９が所定の高さを有することは、図１７に示すよう
に、不可欠なものであるが、ドライブ装置を薄型化する
という要求により、板状部１２ａの板厚ｔを薄くする必
要があった。

【０００９】板状部１２ａの板厚ｔを薄くすると、フォ
ーカスコイル１１ａに高周波の駆動力を発生させて、対
物レンズ１０を高い周波数でフォーカス方向に駆動しよ
うとしても、板状部１２ａが変形して、対物レンズ１０
に力を伝えることができず、結果として、対物レンズ１
０の運動によって制御される光スポットのフォーカス制
御が不安定になるという懸念があった。換言すると、板
状の保持部１２ａを薄くすることができず、ドライブ装
置の薄型化を実現する妨げとなっていた。

【００１０】本発明に係る焦点制御装置を用いた光ディ
スク装置は、ドライブ装置の薄型化を実現して装置全体
の薄型化と小型化を図ることを目的とする。

【００１１】

【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１に係る焦点制御装置は、光源と対物レンズ
の間に配置されて、前記対物レンズの焦点位置を変化さ
せるようにその反射面を変形させる反射ミラーを備える
ことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２に係る焦点制御装置は、請
求項１に記載のものにおいて、前記反射ミラーが、絶縁
膜を介して電極が設けられた固定部に支持部を介して支
持された変形板に形成され、前記電極に印加された電圧
により発生する静電気力により前記反射面を変形させて
前記焦点位置を変化させることを特徴としている。

【００１３】また、請求項３に係る焦点制御装置は、請
求項２に記載のものにおいて、前記電極が、２つに分割
されて別々に電圧が印加されるように構成されているこ
とを特徴としている。

【００１４】また、請求項４に係る焦点制御装置は、請
求項１に記載のものにおいて、前記反射ミラーが、周囲
を支持部により支持されると共に、中心部に設けられた
電極に印加される電圧により発生する静電気力により中
央部が湾曲するように変形する変形板に形成されて前記
焦点位置を変化させることを特徴としている。

【００１５】また、請求項５に係る焦点制御装置は、請
求項１に記載のものにおいて、前記反射ミラーが、前記
光源からの光を前記対物レンズに反射する反射面が形成
されると共に、前記光の光軸方向に往復動する往復動板
に設けられ、この往復動板は、少なくとも一対の弾性体
により電極を備える固定部に支持され、前記電極に印加
された電圧により発生する静電力で往復動して前記対物
レンズの焦点位置を調整することを特徴としている。

【００１６】上記目的を達成するため請求項６に係る光
ディスク装置は、半導体レーザと、情報記録面を備える
ディスクを回転駆動するモータと、前記半導体レーザと
前記情報記録面との間に設けられて半導体レーザからの
光を集束させて前記情報記録面に光スポットを形成する
対物レンズと、前記半導体レーザと対物レンズとの間に
配置されて、前記対物レンズの焦点位置を変化させるよ
うにその反射面を変形させる反射ミラーを有する焦点制
御装置と、を備えることを特徴としている。

【００１７】以上のように構成された本発明によれば、
対物レンズをフォーカス方向に駆動するアクチュエータ
の剛性不足により、対物レンズがフォーカス方向に正確
に制御できなくても、光源とこの対物レンズのあいだに
反射ミラーを設置し、これを変形させてフォーカス位置
を移動させることができるので、正確なフォーカス制御
が可能になるとともに、アクチュエータが高剛性である
必要が無くなるので、アクチュエータの薄型化が可能に
なる。

【００１８】また、反射ミラーの中央部を支持部により
固定しているので、例えばダイヤフラムのように反射ミ
ラーに相当する物体の外周部を固定したものに対して、
中央部から外周部に至るまで、傾きが一方向に発生し、
いわゆる変極点が存在しないため、反射ミラーを小さく
形成することができる。

【００１９】また、反射ミラーもしくは反射ミラーを貼
り付けた変形体を薄膜で形成することにより薄くしたの
で、低電圧でも動作が可能なようになる。

【００２０】また、前記焦点制御装置は、光ディスク装
置の対物レンズと合わせて使用することにより、焦点を
光軸方向に移動させるが、この焦点制御装置の光学的な
中立位置を、前記電極に所定の電圧をかけた状態とし、
この状態から、電圧を下げることにより焦点を、対物レ
ンズから遠ざけ、電圧を上げることにより近づける構成
となる。

【００２１】この際、光ディスクのフォーカス制御にお
けるゲイン交点周波数よりも、反射ミラーもしくは反射
ミラーを貼り付けた変形体が傘状に変形する固有振動モ
ードの周波数を高くすると、前記電圧に対して前記焦点
を遠ざけたり近づけたりするときに、反射ミラーの動き
に位相遅れが無くなるので、クーロン力による引力だけ
でフォーカス制御を行なうことができるようになり、反
射ミラーの反対側に電極を用意して、これによるクーロ
ン力で、ミラーを反射側に引きつける必要がない。した
がって、簡単な構造により焦点位置制御を行なうことが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る焦点制御装置およびこれを用いたディスク装置の実施
形態について説明する。

【００２３】まず、図１から図６を用いて本発明の第１
実施形態に係る焦点制御装置とこれを搭載した光ディス
ク装置について説明する。まず、図５，図６を参照しな
がら第１実施形態に係る焦点制御装置が搭載される光デ
ィスク装置を説明する。なお図５，図６においては、説
明の便宜のためＸ，Ｙ，Ｚ軸を付記している。

【００２４】図５において、情報の記録再生に用いられ
る光ディスク、光磁気ディスク等のディスク１は、ベー
ス１８に固定されたスピンドルモータ２に対してマグネ
ットチャック等のチャッキング手段１９により保持され
ており、記録再生時にはこのスピンドルモータ２によっ
て安定に回転駆動される。

【００２５】ディスク１に照射するためのレーザ光を生
成する半導体レーザ３と、後述する本発明に係る焦点制
御装置２０と、偏光ビームスプリッタ７と、立ち上げミ
ラー９と、対物レンズアクチュエータ８と、集光レンズ
３１と、フォトディテク４とＨＯＥ５からなる集積光学
装置３２とは、光ディスク１のトラッキング方向に移動
可能に支持された光学ヘッド３０に固定されている。

【００２６】半導体レーザ３より図中Ｚ方向で下向きに
発せられたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ７により
９０°向きを変えられて図中のＸ方向で、かつ、焦点制
御装置２０の方向に進行する。

【００２７】焦点制御装置２０は、図１に示すように、
半導体基板等により形成されたベース２１と、このベー
ス２１上の一角に設けられた電極２２と、ベース２１の
電極２２以外の部分に積層された絶縁膜２３と、絶縁膜
２３上に設けられた電極２４と、電極２４の上方に所定
の間隙を画して設けられた変形板２５と、を備えてい
る。変形板２５の表面には、金属薄膜や誘電体多層膜等
を蒸着することにより形成されて半導体レーザ３からの
レーザ光を反射するミラー面２６が形成されている。

【００２８】ベース２１には、図２に示すように、中央
に穴２１ａが穿設されており、この孔２１ａに対応して
絶縁膜２３，電極２４にも穴２３ａ，２４ａがそれぞれ
穿設されている。一方、変形板２５のミラー面２６が形
成された表面に対する裏面の中心には前記孔２１ａに嵌
合する突起状の支持部２７が形成されている。

【００２９】図５に戻り、前記レーザ光は、ミラー面２
６で１８０°反射するとともに、変形板２５の変形によ
りミラー面２６が変形し、後述するように、図中Ｘ軸に
対する光の反射角度（開口角度）が変えられる。このレ
ーザ光は、さらに、偏光ビームスプリッタ７を通過し、
立ち上げミラー９で図中Ｚ方向に９０°向きを変えて、
対物レンズ１０に導かれる。そして、この対物レンズ１
０よりディスク１の記録トラック上にレーザ光を集光さ
せ焦点を形成する。

【００３０】またディスク１からの反射光は、対物レン
ズ１０に戻り、立ち上げミラー９で図中Ｘ方向に９０°
向きを変え、さらに偏光ビームスプリッタ７で図中Ｚ方
向に向きを変えて、集光レンズ３１で集光され、ＨＯＥ
５でさらに向きを変えて、フォトディテクタ４により検
知される。フォトディテクタ４に取り込まれた反射光か
ら、記録情報信号、フォーカスオフセット信号、トラッ
クオフセット信号等が生成され、焦点制御が行なわれ
る。

【００３１】この焦点制御は、図５に示すように、粗ア
クチュエータとしての対物レンズアクチュエータ８と、
精アクチュエータとしての焦点制御装置２０とにより行
なわれる。端子３３より供給されるフォーカスエラー信
号は、精アクチュエータ制御回路を構成する高域周波数
濾波回路（以下ＨＰＦ―High-Pass Filter―と略記す
る）３５に入力され、オフセット回路３５，低域周波数
濾波回路（以下ＬＰＦ―Low-Pass Filter ―と略記す
る）３６を経て、位相補償と増幅とを行なう増幅回路３
７からの制御信号により焦点制御装置２０を制御する。
また、端子３３より入力されたフォーカスエラー信号は
粗アクチュエータ制御回路を構成するＬＰＦ３８を経て
位相補償と増幅とを行なう増幅回路３９からの制御信号
により対物レンズアクチュエータ８を制御している。

【００３２】対物レンズアクチュエータ８においては、
図６に示すように、対物レンズ１０は、樹脂等で形成さ
れた対物レンズホルダ１２に保持されている。この対物
レンズホルダ１２は、ディスク１と反対側に、立ち上げ
ミラー９を配置する必要があるので、対物レンズホルダ
１２と立ち上げミラー９が干渉しないように、対物レン
ズ２０を接合した対物レンズホルダ１２の板状部１２ａ
の下を削っている。また、対物レンズホルダ１２は、一
端が対物レンズホルダ１２に固定され他端が固定部１４
に固定されたヒンジ材１３により、板状の部位１２ａに
取り付けられた対物レンズ１０が光ディスクのフォーカ
ス方向、トラッキング方向に移動可能になるように、対
物レンズホルダ１２が、図中Ｚ方向、また図中Ｚ軸回り
に回転可能に支持されている。固定部１４は光学ヘッド
３０に固定されている。

【００３３】光学ヘッド３０には、永久磁石１５，ヨー
ク１６からなる磁気回路１７が固定されており、対物レ
ンズホルダ１２に固定されたフォーカスコイル１１ａに
流れる電流と、磁気回路１７の電磁作用により発生する
駆動力によって、対物レンズホルダ１２は、図中Ｚ方向
に駆動され、板状部１２ａに取り付けられた対物レンズ
１０が、光ディスク１のフォーカス方向に駆動される。

【００３４】また、対物レンズホルダ１２に固定された
トラッキングコイル１１ｂに流れる電流と、磁気回路１
７の電磁作用により発生する駆動力によって、対物レン
ズホルダ１２は、図中Ｚ軸回りに回転駆動されるととも
に、ディスク１のトラッキング方向に移動可能に支持さ
れた光ヘッド３０を駆動する駆動モータに電流を流すこ
とによって、板状の部位１２ａに取り付けられた対物レ
ンズ１０が、光ディスク１のトラッキング方向に駆動さ
れる。

【００３５】前記フォーカスオフセット信号を用いるこ
とにより、ディスク１の再生もしくは記録・再生面に対
する焦点の位置ズレが検出され、フォーカスコイル１１
ａに通電し、焦点制御装置２０を動作させて、この位置
ズレを補正する。また、同様にトラックオフセット信号
を用いることにより対物レンズ１０のトラック方向の位
置ズレが検出され、この位置ずれを補正するようにトラ
ッキングコイル１１ｂと前記駆動モータに通電すること
により、制御動作を行なう。このようにしてディスク１
の記録トラックに対して情報の記録再生が行なわれる。

【００３６】次に、本発明の第１実施形態に係る焦点制
御装置２０の製造方法について説明する。半導体もしく
は金属等の導体で形成されたベース２１上には、絶縁膜
２３が形成され、絶縁膜には穴部２３ａと切り欠き部２
３ｂが形成されている。半導体もしくは金属などの導体
で形成された変形板２５は、支持部２７を介してベース
２１に接合されている。変形板２５は、例えば、スパッ
タ装置等により薄膜として形成されるが、支持部２７を
ベース２１上に所定の高さだけ形成した後、もしくはベ
ース２１をエッチングして支持部２７を形成した後に、
絶縁膜２３，電極２２，２４を形成し、ポリイミド等の
犠牲層をコーティングし、これを支持部２７が露出する
まで研磨して、その後に変形板２５を形成し、さらに犠
牲層をエッチングして溶かし出し、図１の形状を形成す
る。

【００３７】電極２２と変形板２５はベース２１、支持
部２７を介して電気的に接合され、常に変形板２５の電
位を接地レベルに保っている。また、電極２２と電極２
４は電気的に絶縁されている。

【００３８】なお、変形板２５は、電極２２と対向する
面に、支持部２７を中心とする円周状の溝を有するよう
に構成してもよい。さらに、周状の溝に加えて支持部２
７を中心とする放射状の溝を有するように構成してもよ
い。このように構成することにより、変形板２５が傘状
に変形する固有振動モードの周波数が、例えば変形板２
５の中央部を通る直線状の節を有するような他の形状に
変形する固有振動モードの共振周波数よりも低くなる。

【００３９】また、変形板２５の周囲に複数の質量負荷
を形成してもかまわない。また、変形板２５をウェハか
ら形成してもよい。さらに、変形板２５を形成する際
に、スパッタ装置の温度制御を高温で行なうなどして、
常温において、変形板２５が予め傘状に変形しているよ
うに形成してもよい。また、ベース２１をガラスで形成
し、ベース２１上で電極２２と電極２４の互いの電極パ
ターンが重ならないように形成することにより両電極を
絶縁するようにしてもよい。

【００４０】また、反射ミラー２６と変形板２５の形状
は異なっていてもかまわない。さらに、電極２２の上に
絶縁膜を形成してもかまわないし、変形板２５を電極２
４よりも大きくしてもよい。また、ストッパを設けて変
形板２５と電極２２とが接触しないようにしてよい。

【００４１】次に、本発明の第１実施形態に係る焦点制
御装置の動作について図４を参照しながら説明する。レ
ーザ光は変形板２５に貼り付けられたミラー面２６に反
射するが、電極２２，２４に電圧が印加されていない状
態においては、図４（ａ）に示すように、変形板２５は
のベース２１の上面と平行状態を保っている。変形板２
５の電位は、電極２２により接地レベルであるので、電
極２４に電圧を印加すると、図４（ｂ），（ｃ）のよう
に、変形板２５は傘状に変形する。

【００４２】変形板２５が傘状に変形すると、これに貼
り付けられた反射ミラー２６も同様に変形するので、図
５において、焦点制御装置２０に反射した光は、図中Ｘ
軸に平行な光軸に対して拡開するように反射角度が変化
し、その結果対物レンズ１０により結ばれる焦点の位置
が、Ｚ方向にずれる。具体的には、図５の上方に移動す
る。

【００４３】電極２４に印加される電圧と変形板２５の
変形との関係は、制御電圧の最大値を加えたときに、例
えば図４（ｃ）に示すように、変形板２５と電極２４が
接触しない程度に最も大きく変形し、制御電圧が最大値
の１／２になったときに、変形板２５は、図４（ｂ）に
示すように、図４（ａ）と図４（ｃ）の中間の変形状態
となるように、制御電圧，電極２４と変形部２５の間の
距離ｄ，変形部２５の大きさ，厚み，ヤング率等が設定
されている。

【００４４】電極２４への印加電圧に対する変形板２５
の変形は、光ディスクのフォーカス制御の制御帯域を決
めるゲイン交点周波数（ゲインが１になる周波数）まで
追従できれば充分であるが、変形板２５は電極２４との
間に作用するクーロン力（静電気力）による引力のみに
より変形されており、その駆動力は変形板２５に対して
一方の方向にしか作用しない。

【００４５】ここで、変形板２５が図４のように変形す
る際の共振周波数をゲイン交点周波数よりも高く設定し
ておくと、変形板２５がそれ自身のばね力により図４
（ａ）の状態に戻る速度が速くなる。したがって、クー
ロン力による力を下げるだけで変形板２５が図４（ｃ）
の状態から図４（ａ）の状態へと高速で変形するので、
制御電圧を変えるだけで変形板２５の変形量は制御でき
る。

【００４６】具体的には、図５に示すように、端子３３
を介して入力されたフォーカスエラー信号が、ＨＰＦ３
４とＬＰＦ３８にそれぞれ入力される。このＨＰＦ３４
とＬＰＦ３８とにより、対物レンズアクチュエータ８
と、焦点制御装置２０の帯域分割がなされる。ＬＰＦ３
８の出力は、増幅器３９により位相補償処理された後増
幅され、フォーカスコイル１１ａに入力され、前述のよ
うに対物レンズ１０のフォーカス動作が行なわれる。ま
た、ＨＰＦ３４の出力は、オフセット回路３５により変
形板２５が、図４（ｃ）に示すように変形するように、
駆動信号に電圧オフセットが重畳される。

【００４７】さらに、変形板２５が図４のように変形す
る共振周波数において、フォーカス制御系が不安定にな
らないように、オフセット回路３５の出力を、光ディス
ク１のフォーカス制御のゲイン交点周波数以上で動作す
るＬＰＦ３６に入力し、このＬＰＦ３６の出力を増幅器
３７により位相補償処理した後増幅して、焦点制御装置
２０に入力する。したがって、フォーカスエラー信号に
上記の処理を施し、対物レンズアクチュエータ８と、焦
点制御装置２０に入力することにより、光ディスク１の
低周波の振動に対しては、対物レンズアクチュエータ８
が動作し、高周波の振動に対しては、焦点制御装置２０
が動作するようになる。

【００４８】その結果、フォーカスコイル１１ａに高周
波の駆動力を発生させて、高い周波数で対物レンズ１０
をフォーカス方向に駆動しようとしたとき、板状部１２
ａが変形して、対物レンズ１０に力を伝えることができ
なくても、高い周波数では焦点制御装置２０が作動する
ので、結果として、安定した光ディスク１のフォーカス
制御を実現することができる。換言すると、板状部１２
ａの剛性が低くてもかまわないので、板状部１２ａの厚
さを薄くすることができ、ドライブ装置の薄型化を実現
することができる。

【００４９】また、変形板２５は薄膜形成装置により形
成することにより薄くすることができ、電極２２，２４
に印加される電圧が低くても変形板２５が変形して変形
部２５に貼り付けられた反射ミラー２６が変形するの
で、焦点制御が電圧で行なうことができるようになる。

【００５０】この第１実施形態においては、変形板２５
を変形させるのに静電気によるクーロン力を用いている
が、例えば、ベース２１に対向する変形板２５の裏面
に、磁性体を貼り付けて、ベース２１に固定した薄膜コ
イルが発生する力により変形板２５を変形させてもよ
い。

【００５１】上記第１実施形態においては、説明の便宜
上、図５に示すように、半導体レーザ３と集積光学装置
２０を図中Ｚ方向に配置しているが、光学ヘッド３０の
厚みを低減させるために、半導体レーザ３を図中Ｘ軸回
りに９０°回転させて配置してもかまわない。なお、第
１実施形態のように、焦点制御装置２０を光ディスク装
置に用いる場合、変形板２５を予め上方に反らさない限
り、光を集光させることができないので、対物レンズ１
０の存在は不可欠である。

【００５２】次に、本発明の第２実施形態に係る焦点制
御装置を説明する。なお、以下の各実施形態の説明にお
いては、前記第１実施形態と同一構成要素には同一符号
を付して重複する説明を省略する。図７は本発明の第２
実施形態に係るダイヤフラム型の焦点制御装置の動作状
態を示す断面図である。この第２実施形態の焦点制御装
置４０が第１実施例と異なる点は、図７に示すような外
周部を固定したダイヤフラム状の変形部４１を用いてい
る点である。

【００５３】ダイヤフラム状で円形の変形板４１は、絶
縁膜４２と、変形板４１の形状に対応する円形の穴を有
するスペーサ４３とを介してベース４４に固定され、こ
のベース４４には電極４５が形成され、変形板４１にも
電極４６が形成されている。変形板４１の中心の底面に
は変形板４１に重量を与えるための錘り４７が設けられ
ると共に、この錘り４７により変形板４１の中央部は変
曲点４１ａから下方へ垂れ下がっている。

【００５４】この第２実施形態において、電極４５と電
極４６の間に電圧を加えても、変形板４１は図７のよう
に変形して第１実施形態と同様の効果が得られる。ただ
し、電極４５，４６に印加される電位差を大きくすれば
するほど、対物レンズ１０が形成する焦点は図５の下方
に移動することになるので、制御電圧に対する焦点の移
動方向は異なる。

【００５５】また、変形板４１の変形において、外周側
の支持点と中央部の間に図７に示すような変曲点４１ａ
が存在するので、第１実施形態の焦点制御装置２０の方
が、この第２実施形態の焦点制御装置４０よりも、その
大きさを小さくすることができる。

【００５６】また、第２実施形態においては、図７に示
すように、変形板４１のほぼ中央部に質量を与えるため
の錘り４７を変形板４１の裏面に直接固着させていた
が、本発明はこのような構成に限定されず、変形板４１
の厚みを中央部の一部のみ厚くして重量を増加させるよ
うにしてもよい。

【００５７】また、この第２実施形態では、焦点制御装
置により反射光を集光することができるが、光ディスク
の再生もしくは記録・再生のために用いる対物レンズの
開口数（ＮＡ）は、通常０．４以上であり、これによる
と、焦点位置での光の集光角度は光軸に対して片側２３
°以上であるため、ディスク１の再生もしくは記録・再
生面上に焦点を形成し、その反射光から情報を再生する
ためには、この焦点制御装置だけでは実質的に不可能で
あり、対物レンズが不可欠である。

【００５８】次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図８は本発明の第３実施形態に係る焦点制御装置の斜視
図であり、図９は焦点制御装置のベースの構造を示す斜
視図である。この第３実施形態に係る焦点制御装置５０
は、図８中に示すＸ，Ｙ，Ｚ軸が、図１，図５，図６に
示すＸ，Ｙ，Ｚ軸と一致するように、光学ヘッド３０に
対して配置されている。

【００５９】本第３実施形態が第１実施形態と異なるの
は、第１実施形態では１枚の板状に形成されていた電極
２４を２つの部分からなる電極５１ａ，５１ｂに分離し
たことである。また、電極５１ａ，５１ｂには、それぞ
れ端子５２ａ，５２ｂが設けられている。これにより、
電極５１ａと電極５１ｂの電圧を独立に制御することが
できるため、変形板２５は電極５１ａ、電極５１ｂの電
圧により傘状に変形させられるとともに、端子５２ａ，
５２ｂを介して供給される電極５１ａと電極５１ｂの電
圧に差をもたせることにより、変形板２５を傾けること
もできる。

【００６０】以上の構成により、光ビームは図中Ｙ軸を
中心に回転させることができ、光ビームが立ち上げミラ
ー９で反射して、対物レンズ１０で光ディスク１の上方
記録面上で焦点を形成したときに、第１実施形態のよう
に焦点位置を制御するだけでなく、ディスク１のトラッ
キング方向の制御も同時に行なうことができる。

【００６１】次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図１０は本発明の第４実施形態に係る焦点制御装置と対
物レンズアクチュエータの断面図である。本第４実施形
態が第１実施形態と異なるのは、第１実施例で立ち上げ
ミラー９が設置されていた位置に、本第４実施形態の焦
点制御装置５４を配置した点である。

【００６２】図１０において、焦点制御装置５４は、ベ
ース２１に設けられた変形板５５に形成された反射ミラ
ー５６上において、光は９０°に曲げられるので、反射
ミラー５６の形状は楕円形状になっている。変形体５５
または反射ミラー５６の駆動方法は、第１実施形態と同
じであり、このような構造の焦点制御装置であっても前
記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００６３】次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１１は本発明の第５実施形態に係る光学ヘッドの断面
図である。なお、図１１には説明の便宜のためにＸ，
Ｙ，Ｚ軸が示されている。この第５実施形態に係る光デ
ィスク装置６０が第１実施形態と異なるのは、ディスク
６１が２つの層６２，６３を有し、光学ヘッド３０Ａが
異なる特性のレーザ光を発振する複数の半導体レーザ３
Ａ，３Ｂを備え、ディスク６１の各層の情報記録面６１
ａ，６１ｂに対してそれぞれの特性のレーザ光により情
報の記録再生を行なう点である。

【００６４】図１１において光学ヘッド３０Ａに設けら
れた２個の半導体レーザ３Ａ，３Ｂは、偏光方向が異な
るか、９０°角度を変えて設置されるか、波長が異なる
か等の異なる特性をそれぞれ有している。ここでは、異
なる特性の一例として半導体レーザ３Ａと半導体レーザ
３Ｂが異なる波長を有する場合について説明する。

【００６５】光学ユニット６４は、半導体レーザ３Ａ，
３Ｂ，ＨＯＥ６５Ａ，６５Ｂおよび図示されないフォト
ディテクタを備えている。また、光学ヘッド３０Ａは、
光学ユニット６４の他に、コリメートレンズ６６Ａ，６
６Ｂと、ダイクロックプリズム６７と、偏光ビームスプ
リッタ６８と、ＨＯＥ５，フォトディテクタ４，集光レ
ンズ３１を有する集積光学装置３２と、焦点制御装置２
０と、立ち上げミラー９と、対物レンズアクチュエータ
８と、を備えている。

【００６６】半導体レーザー３Ａを出光した光は、コリ
メートレンズ６６Ａで平行光とされてからダイクロック
プリズム６７で図中Ｘ方向に曲げられ、さらに立上げミ
ラー９で図中Ｚ方向に折り曲げられ、対物レンズ１０に
より光ディスク６１の情報記録面６１ａに焦点を結んで
いる。

【００６７】情報記録面６１ａからの反射光は、立上げ
ミラー９で図中Ｘ方向に折り曲げられ、ダイクロックプ
リズム６７で図中Ｚ方向に折り曲げられて、コリメート
レンズ６６Ａで集光され、ＨＯＥ６５Ａで向きを変えら
れ、図示されないフォトディテクタに戻される。フォト
ディテクタに取り込まれた反射光から、情報記録面６１
ａの記録情報信号、フォーカスオフセット信号、トラッ
クオフセット信号等が生成される。

【００６８】また、半導体レーザー３Ｂを出光した光
は、コリメートレンズ６８で平行光とされ、偏光ビーム
スプリッタ６８により９０°向きを変えられ、焦点制御
装置２０の方向（図中Ｘ方向）に進行する。焦点制御装
置２０の構成、動作は第１実施形態と同じである。

【００６９】前記レーザ光は、焦点制御装置２０のミラ
ー面２６で１８０°反射するとともに、変形体２５の変
形によりミラー面２６が変形し、図中Ｘ軸に対する光の
反射角度（開口角度）が変えられる。このレーザ光は、
さらに、偏光ビームスプリッター７Ｂを通過し、立上げ
ミラー９で図中Ｚ方向に９０°向きを変えて、対物レン
ズ１０に導かれる。そして、この対物レンズ１０よりデ
ィスク６１の情報記録面６１ｂにレーザ光を集光させ焦
点を形成する。

【００７０】また、情報記録面６１ｂからの反射光は対
物レンズ１０に戻り、立上げミラー９で図中Ｘ方向に９
０°向きを変え、さらに偏光ビームスプリッター７８で
図中Ｚ方向に向きを変えて、集光レンズ６６Ｂで集光さ
れ、ＨＯＥ素子６５Ｂでさらに向きを変えて、半導体レ
ーザ３Ｂ側の第２のフォトディテクタに戻される。第２
のフォトディテクタに取り込まれた反射光から、記録情
報信号、フォーカスオフセット信号、トラックオフセッ
ト信号等が生成される。

【００７１】半導体レーザ３Ａ側と３Ｂ側の第１および
第２のフォトディテクタのそれぞれのフォーカスオフセ
ット信号から、対物レンズアクチュエータ８と焦点制御
装置２０を制御して、半導体レーザ３Ａと半導体レーザ
３Ｂが発生するレーザ光をそれぞれ情報記録面６１ａと
６１ｂに正確に集光させることができる。

【００７２】また、焦点制御装置２０を第３実施形態に
示す焦点制御装置５０とすると、第１のフォトディテク
タと第２のフォトディテクタのそれぞれのフォーカスオ
フセット信号から、対物レンズアクチュエータ８と駆動
モータ、焦点制御装置５０を制御して、複数層の層間の
フォーカスずれのみでなく、トラックずれをも補正する
ことができる。なお、対物レンズアクチュエータ８の動
作は、第１実施形態と同じなので、詳述しない。

【００７３】この第５実施形態では、焦点制御装置を片
側のみに使用したが、複数層の記録再生もしくは記録・
再生を行なう場合、そのすべてに焦点制御装置を使用し
てもかまわない。また、半導体レーザは必ずしも層の数
だけ用いる必要はなく、ハーフミラー等により光を分光
して用いても良い。

【００７４】複数の再生もしくは記録・再生層を有する
ディスクは、製造する際に必ず層間の距離のバラツキが
発生するので、このように、本発明の焦点制御装置を、
このような複数層の情報記録面を有する光ディスクを用
いる光ディスク装置に使用すると、焦点制御装置２０が
作動して、複数の焦点の相対位置や絶対位置を移動させ
ることができるので、１つの対物レンズでありながら、
複数層を同時に再生もしくは記録・再生することができ
ると共に、少なくとも、複数の情報記録層を切り替える
ときの時間を短縮することができる。

【００７５】次に、本発明の第６実施形態を説明する。
図１２は本発明の第６実施形態に係る光学ヘッドの斜視
図である。この第６実施形態が第１実施形態と異なる点
は、第６実施形態の光学ヘッド７０は、回転型光学ヘッ
ドである点であり、対物レンズ１０は光ディスク１のト
ラッキング方向（Ｘ方向）に、図１２の軸７０ａを中心
とした弧を描くように、回転移動が可能なように、図示
しないベースに支持されている。

【００７６】また、対物レンズ１０を支持する対物レン
ズホルダ９１は、光学ヘッド９０に取り付けられたトラ
ッキングコイル７２と図示しない磁気回路により生成さ
れた駆動力によりディスク１の半径方向に駆動され、こ
の駆動力はフォーカス板バネ７３を介して伝達される。
これにより対物レンズ１０は、ディスク１の半径方向に
回転駆動される。フォーカス板バネ７３は、その一端が
対物レンズホルダ７１に固定され、他端が回転式光学ヘ
ッド９０に接合されている。

【００７７】さらに、第１実施形態と異なる点は、この
第６実施形態による光学ヘッド７０では、対物レンズ１
０が磁気ディスク装置に用いるような浮上型の対物レン
ズホルダ７１に支持されている点である。ディスク１の
回転により周囲の空気がディスクに追従することにより
発生する風力により、対物レンズホルダ７１はディスク
１から離れる方向に浮上させられ、フォーカス板バネ７
３の反力によりディスク１に近接させられるため、ディ
スク１上での対物レンズ１０の位置によるディスク１と
対物レンズ１０の相対速度に対して、対物レンズ１０の
フォーカス方向の位置は一意に定まる。

【００７８】回転式光学ヘッドは図示しない窓から、レ
ーザー光を立ち上げミラ７４の方向に出光し、対物レン
ズ２０によりディスク１上に集光する。立ち上げミラー
７４は支持材７５により回転式光学ヘッド７０に固定さ
れている。ディスク１からの反射光は第１実施形態と同
様な方法により検出され、記録情報信号、フォーカスオ
フセット信号、トラックオフセット信号等が生成され
る。

【００７９】このような浮上型の対物レンズホルダを有
する装置に、本発明の焦点制御装置を組み合わせると、
浮上型の対物レンズホルダーによりディスク１の透明な
透過層の表面に対して対物レンズ１０が位置決めされ、
さらにディスク１の透明な透過層の厚みのバラツキを本
発明の焦点制御装置において取り去ることができ、簡単
な構成で、レーザ光の焦点を、ディスク１の情報記録面
に正確に集光させることができる。

【００８０】次に、本発明の第７実施形態に係る焦点制
御装置について、図１３〜図１５を参照しながら説明す
る。図１３に示すように、この第７実施形態に係る焦点
制御装置８０は、その表面に反射ミラーが形成されると
共に反射光の光軸方向に往復動する往復動板を備え、第
１実施形態の変形板に代えて往復動板の往復動により情
報記録面に結ばれる焦点位置を光軸方向に調整している
点である。

【００８１】具体的に説明すると、図１３において、半
導体等により形成された基板８１上には、第１，第２の
プレート８４Ａ，８４Ｂが積層されている。図１４に示
すように、基板８１は略正方形状にダイシングされてお
り中央に円形の穴８２が形成されている。穴８２には電
極８３が設けられており、穴８３に形成された外湾曲部
８２ａには端子８３ａが位置している。

【００８２】図１３に戻り、第１のプレート８４Ａと第
２のプレート８４Ｂは、略同一形状に形成した２枚の正
方形状のウェハの底面を張り合わせたような形状に形成
されている。詳しい形状は、正方形の中心に円形の往復
動板８５Ａ，８５Ｂが形成され、往復動板８５Ａの表面
には反射ミラー８６が形成されている。表面側の往復動
板８５Ａは、表面側で４本の弾性部８７により光軸方向
に往復動可能なように支持されており、下側の往復動板
８５Ｂも往復動板８５Ａに面対称に底面側でも４本の弾
性部８７により支持されている。換言すると、往復動体
８５Ａ，８５Ｂは弾性部８７以外は溝８８によりその外
周側の部分と離されている。第１のプレート８４Ａの表
面には、電極８９が設けられている。

【００８３】この第７実施形態に係る焦点制御装置の基
本的な構成は、往復動板８５Ａ，８５Ｂを接合した可動
部８５と、この可動部８５を弾性部８７により往復動自
在に支持する固定部９０と、固定部９０に設けられた２
つの電極８３ａ，８９に電圧を印加して両電極間に働く
クーロン力（静電気力）により可動部８５を往復動させ
る。この可動部の往復動により対物レンズと半導体レー
ザとの距離が変わるために、ディスク上の情報記録面に
結ばれる焦点の位置が移動する。このようにして、情報
記録面に形成される焦点の位置を調整することができ
る。

【００８４】上記第７実施形態においては、基板８１に
は電極８３を１つ設けるものとして説明したが、本発明
はこれに限定されず、図８，図９に示した第３実施形態
のように、分割された２つの電極により不均一なクーロ
ン力を可動部８５に与えて往復動に加えてミラー面８６
に所望の傾斜を与えるようにしてもよい。

【００８５】なお、本発明は上述した各実施形態および
その変形例に限定されるものではなく、本発明の主旨を
逸脱しない範囲で種々の変形変更を加えてして実施でき
ることは言うまでもない。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成で低電圧でも焦点位置制御を行なうことができ
る焦点制御装置を実現すると共に、この焦点制御装置を
用いれば、薄型の光ディスク装置が実現できる。また、
光ディスクのトラッキング方向の位置決めにも用いるこ
とも可能であり、さらに、１つの対物レンズで、複数層
のディスクを同時に再生もしくは記録・再生を行なうこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る焦点制御装置を示
す斜視図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る焦点制御装置の基
板の構造を示す斜視図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る変形体と支持部を
基板側から示す斜視図。

【図４】本発明の第１実施形態に係る焦点制御装置の動
作 (a)(b)(c)を図１のIV−IV線で切断して示す断面図。

【図５】本発明の第１実施形態に係る焦点制御装置が取
り付けられる光学ヘッドを示す断面図。

【図６】図５の光学ヘッドに設けられる対物レンズアク
チュエータを示す斜視図。

【図７】本発明の第２実施形態に係るダイヤフラム型の
焦点制御装置の動作状態を示す断面図。

【図８】本発明の第３実施形態に係る焦点制御装置を示
す斜視図。

【図９】本発明の第３実施形態に係る焦点制御装置の基
板の構造を示す斜視図。

【図１０】本発明の第４実施形態に係る焦点制御装置と
対物レンズアクチュエータを示す断面図。

【図１１】本発明の第５実施形態に係る光学ヘッドを示
す断面図。

【図１２】本発明の第６実施形態に係る光学ヘッドを示
す斜視図。

【図１３】本発明の第７実施形態に係る焦点制御装置を
示す斜視図。

【図１４】本発明の第７実施形態に係る焦点制御装置の
基板の構造を示す斜視図。

【図１５】本発明の第７実施形態に係る焦点制御装置を
示す平面図。

【図１６】従来の光ディスク装置に設けられる対物レン
ズアクチュエータの斜視図。

【図１７】従来の光学ヘッドを模式的に示す断面図。

【符号の説明】

１ ディスク ３ 半導体レーザ ９ 立ち上げミラー ２０ 焦点制御装置 ２１ 基板 ２２，２４ 電極 ２３ 絶縁膜 ２５ 変形板 ２６ 反射ミラー ２７ 弾性部 ５０ 焦点制御装置 ５１ａ，５１ｂ 電極 ８０ 焦点制御装置 ８１ 基板 ８４Ａ 第１のプレート ８４Ｂ 第２のプレート ８５ 可動部 ８５Ａ，８５Ｂ 往復動体 ８６ 反射ミラー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 7/135 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と対物レンズの間に配置されて、前記
   対物レンズの焦点位置を変化させるようにその反射面を
   変形させる反射ミラーを備えることを特徴とする焦点制
   御装置。
2. 【請求項２】前記反射ミラーは、絶縁膜を介して電極が
   設けられた固定部に支持部を介して支持された変形板に
   形成され、前記電極に印加された電圧により発生する静
   電気力により前記反射面を変形させて前記焦点位置を変
   化させることを特徴とする請求項１に記載の焦点制御装
   置。
3. 【請求項３】前記電極は、２つに分割されて別々に電圧
   が印加されるように構成されていることを特徴とする請
   求項２に記載の焦点制御装置。
4. 【請求項４】前記反射ミラーは、周囲を支持部により支
   持されると共に、中心部に設けられた電極に印加される
   電圧により発生する静電気力により中央部が湾曲するよ
   うに変形する変形板に形成されて前記焦点位置を変化さ
   せることを特徴とする請求項１に記載の焦点制御装置。
5. 【請求項５】前記反射ミラーは、前記光源からの光を前
   記対物レンズに反射する反射面が形成されると共に、前
   記光の光軸方向に往復動する往復動板に設けられ、この
   往復動板は、少なくとも一対の弾性体により電極を備え
   る固定部に支持され、前記電極に印加された電圧により
   発生する静電力で往復動して前記対物レンズの焦点位置
   を調整することを特徴とする請求項１に記載の焦点制御
   装置。
6. 【請求項６】半導体レーザと、 情報記録面を備えるディスクを回転駆動するモータと、 前記半導体レーザと前記情報記録面との間に設けられて
   半導体レーザからの光を集束させて前記情報記録面に光
   スポットを形成する対物レンズと、 前記半導体レーザと対物レンズとの間に配置されて、前
   記対物レンズの焦点位置を変化させるようにその反射面
   を変形させる反射ミラーを有する焦点制御装置と、 を備えることを特徴とする光ディスク装置。