JPWO2006035950A1 - 光ピックアップ、光ディスク装置及び光ピックアップの製造方法 - Google Patents

Abstract

簡易な構成で、光ピックアップの非点収差を小さく抑える。レーザダイオード１１から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズ１６と、コリメートレンズ１６によって平行光に変換された光ビームを集光して光ディスク５０に照射する対物レンズ１８とを光ピックアップ６に設け、コリメートレンズ１６の非点収差と対物レンズ１８の非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ１６及び対物レンズ１８の設置角度を調整するようにした。これにより、収差を補正するための手段を別途設けることなく、簡易な構成で光ピックアップ６の非点収差を小さく抑えることができる。

Description

本発明は光ピックアップ、光ディスク装置及び光ピックアップの製造方法に関し、光ディスクに対して光ビームを照射してアクセスを行う光ディスク装置に適用して好適なものである。

光ディスク装置の光ピックアップにおいては、対物レンズの出射側スポットの非点収差が大きいと、光ディスクへの記録再生特性が悪化するという問題がある。
かかる非点収差を補正する手法として、コリメートレンズと対物レンズとの間にアナモルフィックプリズムを設け、当該アナモルフィックプリズムによってコリメーションを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照・第２頁左上欄第１行〜右上欄第２行参照）。
特開昭６４−７６０１１号公報。
しかしながら、上述したアナモルフィックプリズムによる非点収差の補正方法では、当該アナモルフィックプリズムの分だけ、光ピックアップが複雑化・大型化してしまうという問題がある。
また、光ビームを光ディスクに対して垂直に立ち上げるための立ち上げミラーの角度を微調整することによっても、上述した非点収差を補正することができるが、この場合、当該立ち上げミラーの角度を可変するための調整機構が必要であり、このため薄型の光ピックアップには適用することはできないという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で、非点収差を小さく抑え得る光ピックアップ、光ディスク装置及び光ピックアップの製造方法を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の光ピックアップにおいては、光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、コリメートレンズによって平行光に変換された光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズとを光ピックアップに設け、コリメートレンズの非点収差と対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整するようにした。
コリメートレンズ及び対物レンズそれぞれの非点収差を測定しておき、コリメートレンズの非点収差と対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整することにより、収差を補正するための手段を設けることなく、簡易な構成で光ピックアップの非点収差を小さく抑えることができる。
また本発明の光ディスク装置においては、光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、コリメートレンズによって平行光に変換された光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズとを光ディスク装置に設け、コリメートレンズの非点収差と対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整するようにした。
コリメートレンズ及び対物レンズそれぞれの非点収差を測定しておき、コリメートレンズの非点収差と対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整することにより、収差を補正するための手段を設けることなく、簡易な構成で光ディスク装置の非点収差を小さく抑えることができる。
また本発明の光ピックアップの製造方法においては、光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズの非点収差と、コリメートレンズによって平行光に変換された光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズの非点収差とを測定し、コリメートレンズ及び対物レンズを光ピックアップに設置する際、測定したコリメートレンズ及び対物レンズそれぞれの非点収差に基づいて、当該コリメートレンズ及び対物レンズ単体の非点収差が相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整するようにした。
コリメートレンズ及び対物レンズそれぞれの非点収差を測定しておき、コリメートレンズの非点収差と対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整することにより、収差を補正するための手段を用いることなく、簡易な構成で光ピックアップの非点収差を小さく抑えることができる。
本発明によれば、収差を補正するための手段を別途設けることなく、簡易な構成で光ピックアップの非点収差を小さく抑えることができる。

図１は、光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
図２は、光ピックアップの構成を示すブロック図である。
図３は、光ピックアップの非点収差を示す特性曲線図である。
図４は、コリメートレンズの外形を示す略線図である。
図５は、対物レンズの外形を示す略線図である。
図６は、対物レンズ及びコリメートレンズの非点収差の関係を示す特性曲線図である。
図７は、光ピックアップの製造手順を示すフローチャートである。
図８は、非点収差による影響の説明に供する特性曲線図である。
図９は、本発明の非点収差調整方法による非点収差の改善状態を示す表である。

符号の説明

１……光ディスク装置、２……制御部、３……サーボ回路、４……スピンドルモータ、５……送りモータ、６……光ピックアップ、７……信号処理部、１１……レーザダイオード、１２……グレーティング、１３……偏光ビームスプリッタ、１４……ビームスプリッタ、１５……波長板、１６……コリメートレンズ、１７……立ち上げミラー、１８……対物レンズ、１９……集光レンズ、２０……フォトディテクタ、５０……光ディスク

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
（１）光ディスク装置の全体構成
図１において、１は全体として光ディスク装置を示し、制御部２が光ディスク装置１の各部を制御するようになされている。
すなわち制御部２は、サーボ回路３を介してスピンドルモータ４を回転させ、ターンテーブル（図示せず）に載置された光ディスク５０を回転駆動する。また制御部２は、サーボ回路３を介して送りモータ５を回転させ、光ピックアップ６を光ディスク５０の半径方向に移動させる。さらに制御部２は信号処理部７を制御し、光ディスク５０に対するデータの読出及び書込を実行させる。
これに加えて制御部２は光ピックアップ６のレンズ駆動装置を制御し、当該光ピックアップ６の対物レンズをトラッキング方向及びフォーカス方向に駆動する。
図２は光ピックアップ６の構成を示し、レーザダイオード１１は信号処理部７（図１）から供給される駆動電流に応じて光ビームを発光し、グレーティング１２、偏光ビームスプリッタ１３、ビームスプリッタ１４及び波長板１５を介してコリメートレンズ１６に入射させる。
コリメートレンズ１６は光ビームを平行光に変換し、立ち上げミラー１７を介して対物レンズ１８に入射する。そして対物レンズ１８は光ビームを集光し出射光ビームとして光ディスク５０に照射する。
また対物レンズ１８は、光ディスク５０によって反射された反射光ビームを受光し、立ち上げミラー１７、コリメートレンズ１６、波長板１５、ビームスプリッタ１４、偏光ビームスプリッタ１３及び集光レンズ１９を順次介してフォトディテクタ２０に入射させる。フォトディテクタ２０は反射光ビームを光電変換して各種信号を生成し、信号処理部７（図１）に供給する。
（２）光ピックアップの非点収差調整
次に、本発明による光ピックアップ６の非点収差の調整方法について説明する。光ピックアップ６の非点収差は、図３に示すように、光ディスク５０のラジアル、タンジェンシャル方向に垂直な方向についての０°方向非点収差成分（以下、０°ＡＳと呼ぶ）と、ラジアル、タンジェンシャル方向に対して４５°傾いた方向についての４５°方向非点収差成分（以下、４５°ＡＳと呼ぶ）とに分解することができる。０°ＡＳ及び４５°ＡＳは互いの位相が４５°ずれた正弦波でなり、次式を用いて表すことができる。
０°ＡＳ＝ａ×Ｓｉｎ（２θ）
４５°ＡＳ＝ａ×Ｃｏｓ（２θ） ……（１）
０°ＡＳは主としてＲＦ信号のジッタ方向に影響を及ぼすのに対し、４５°ＡＳは主としてウォブル方向に影響を及ぼす。
すなわち図８（Ａ）は、４５°ＡＳを０［λｒｍｓ］に固定した状態で０°ＡＳを変化させた場合のＲＦ信号のジッタを示し、０°ＡＳが増えるにつれてジッタが増加していることがわかる。ジッタはデフォーカス量が多くなるほど増加するものであるから、０°ＡＳが増加するとデフォーカスに対するジッタのマージンが減少する。
一方図８（Ｂ）は、０°ＡＳを０．００３［λｒｍｓ］に固定した状態で４５°ＡＳを変化させた場合のウォブルＣ／Ｎを示し、４５°ＡＳが増えるにつれてウォブルＣ／Ｎが劣化していることがわかる。この場合も、４５°ＡＳが増加するとデフォーカスに対するウォブルＣ／Ｎのマージンが減少する。
一般に、光ピックアップにおける非点収差は対物レンズ及びコリメートレンズに起因するものが支配的である。図４及び図５は光ピックアップ６のコリメートレンズ１６及び対物レンズ１８を示し、これらはいずれもポリカーボネート等の樹脂を射出成形して形成されている。そして、射出成形によるレンズは、光学ガラスを研磨して製造するレンズに比べ、非点収差を小さくすることが困難である。このため本発明の光ピックアップ６では、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６を、それぞれの０°方向及び４５°方向の非点収差が相殺するように配置することにより（すなわち逆極性）、光ピックアップ６全体での非点収差が小さくなるようにした。
対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の非点収差も、それぞれ上述した０°ＡＳ及び４５°ＡＳに分解することができる。レンズを回転させた時の回転角をθ’とすると、レンズの非点収差は次式を用いて表すことができる。
０°ＡＳ＝ａ×Ｓｉｎ（２（θ＋θ’））
４５°ＡＳ＝ａ×Ｃｏｓ（２（θ＋θ’）） ……（２）
そして図６に示すように、対物レンズ１８の０°ＡＳが０、４５°ＡＳがａの時に、コリメートレンズ１６の０°ＡＳが０、４５°ＡＳが−ａとなるように対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６それぞれの回転角θ’を設定すれば、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の０°ＡＳ及び０、４５°ＡＳの非点収差がそれぞれ互いに相殺しあい、これにより光ピックアップ６全体の非点収差を小さくすることができる。
上述したようにコリメートレンズ１６及び対物レンズ１８は射出成形によって形成されており、それぞれ樹脂注入用のゲート１６Ａ（図４）及びゲート１８Ａ（図５）を有している。そして、当該ゲート１６Ａ及び１８Ａを回転角θ’の設定基準位置とすることができる。
（３）光ピックアップの製造方法
次に、光ピックアップ６の製造方法を、上述した対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の回転角θ’設定を中心に、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
光ピックアップ６の製造においては、製造処理手順ルーチンＲＴ１の開始ステップから入ってステップＳＰ１に移り、まず対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６それぞれの非点収差（０°ＡＳ及び４５°ＡＳ）を測定し、次のステップＳＰ２に移る。
ステップＳＰ２において、測定した対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の非点収差の値に基づいて、光ピックアップ６全体での０°ＡＳ及び０、４５°ＡＳの非点収差が共に極小になるような対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の回転角θ’をそれぞれ算出し、次のステップＳＰ３に移る。
ステップＳＰ３において、光ピックアップ６の各部品をベース（図示せず）に組み付ける。この際、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６を先に算出した回転角θ’でそれぞれ組み付け、次のステップＳＰ４に移って製造処理手順を終了する。
（４）動作及び効果
以上の構成において、この光ピックアップ６では、その非点収差の主要因となる対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６それぞれの非点収差を測定しておく。そして光ピックアップ６の製造時、測定したそれぞれの非点収差の値に基づいて、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の０°ＡＳ及び０、４５°ＡＳの非点収差が共に相殺するように（すなわち逆極性）、当該対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６を組み付けるようにした。
これによりこの光ピックアップ６では、当該光ピックアップ６全体としての非点収差を最小に調整することができる。ここで、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６を光ピックアップ６に組み付ける際は、対物レンズ１８又はコリメートレンズ１６のいずれか一方のレンズを先に固定した後、他方のレンズの設置角度を調整して両者の非点収差が相殺するようにすれば良い。
図９は、本発明の非点収差調整方法を用いて非点収差を相殺した場合における非点収差の平均値及び標準偏差と、非点収差を相殺しなかった場合における非点収差の平均値及び標準偏差のシミュレーション値を示し、非点収差を相殺した場合では非点収差の平均値が０［λｒｍｓ］に抑えられているとともに、非点収差の標準偏差についても減少していることがわかる。
上述したように、射出成形によるレンズは非点収差を小さくすることは困難である。しかしながら本発明の光ピックアップ６では、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の非点収差を互いに相殺するようにすることにより、これらのレンズの非点収差を小さく造り込む必要が無くなる。
そして、光ピックアップ６全体での非点収差が小さくなれば良いわけであるから、あえて対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６それぞれの非点収差が同じ値になるように造り込むようにすることができ、レンズ製造上非常に有利である。
以上の構成によれば、光ピックアップ６の対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６を、それぞれの非点収差が互いに相殺するように設置することにより、簡易な構成で、光ピックアップ６の非点収差を小さく抑えることができる。
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、光ピックアップ６の対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６をそれぞれの非点収差が互いに相殺するように設置して、光ピックアップ６全体での非点収差を小さく抑えるようにしたが、本発明はこれに限らず、光ピックアップ６全体の非点収差を任意の値に調整するようにしてもよい。
実際上光ディスク装置においては、若干の非点収差があるほうが記録再生時のマージンが向上することがある。このような場合、対物レンズ１８及びコリメートレンズ１６の設置角度を調整することで、光ピックアップ６全体の非点収差を所望の値に造り込むことができる。

本発明は、光ディスクに対して記録や再生を行う種々の光ディスクに適用することができる。

Claims (4)

1. 光ディスクに対して光ビームを照射する光ピックアップにおいて、
   光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、
   上記コリメートレンズによって平行光に変換された上記光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと
   を具え、
   上記コリメートレンズの非点収差と上記対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整した
   ことを特徴とする光ピックアップ。
2. 上記コリメートレンズの０°方向非点収差と上記対物レンズの０°方向非点収差とが相殺するとともに、当該コリメートレンズの４５°方向非点収差と当該対物レンズの４５°方向非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整した
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 光ディスクに対してアクセスを行う光ディスク装置において、
   光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、
   上記コリメートレンズによって平行光に変換された上記光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと
   を具え、
   上記コリメートレンズの非点収差と上記対物レンズの非点収差とが相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整した
   ことを特徴とする光ディスク装置。
4. 光ディスクに対して光ビームを照射する光ピックアップの製造方法において、
   光源から照射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズの非点収差と、上記コリメートレンズによって平行光に変換された上記光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズの非点収差とを測定し、
   上記コリメートレンズ及び対物レンズを上記光ピックアップに設置する際、上記測定したコリメートレンズ及び対物レンズそれぞれの非点収差に基づいて、当該コリメートレンズ及び対物レンズ単体の非点収差が相殺するように、当該コリメートレンズ及び対物レンズの設置角度を調整する
   ことを特徴とする光ピックアップの製造方法。

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