JP2007059000A - 対物レンズユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減する対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得る。
【解決手段】 レーザ光を情報記録媒体である光ディスクへ照射及び集光する対物レンズと、対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、対物レンズはフランジ部が形成され、鏡枠はフランジ部の光源側の面で対物レンズを保持し、鏡枠の少なくとも光ディスクの回転中心に近い側は、フランジ部の外周が露呈している対物レンズユニットとする。
【選択図】 図4
【解決手段】 レーザ光を情報記録媒体である光ディスクへ照射及び集光する対物レンズと、対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、対物レンズはフランジ部が形成され、鏡枠はフランジ部の光源側の面で対物レンズを保持し、鏡枠の少なくとも光ディスクの回転中心に近い側は、フランジ部の外周が露呈している対物レンズユニットとする。
【選択図】 図4
Description
本発明は、光学式情報記録媒体である光ディスクへの、情報の再生と記録の少なくとも一方が可能な光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置に用いられる対物レンズユニットに関するものである。
従来より、光情報記録媒体として光ディスクが知られており、コンパクトディスク(以下、CDとも称す)、デジタルバーサタイルディスク(以下、DVDとも称す)等が普及している。また、開口数(NA)が0.8以上の対物レンズを用いる高密度光ディスク(以下、次世代DVDとも称す)も市販されるようになっている。これらの光ディスクは、それぞれの規格により、ディスク表面から情報記録面までの距離、使用するレーザ光の波長、対物レンズに必要とされるNA等が異なるものであり、これら複数種類の光ディスクに対しアクセス可能とした光ピックアップ装置も市販されている。
光ピックアップ装置に備えられた対物レンズは、光ディスクの記録面に対するフォーカシングのために記録面に対して直交する方向に移動可能となされ、更に、光ディスクのトラッキングのために半径方向に移動可能に構成されている。
このような、光ピックアップ装置に関し、挿入された光ディスクがいずれの規格のディスクであるかを判別する際に、対物レンズの開口数を最小の開口数にして光ディスクからの反射光を検出し、この検出結果に基づいて光ディスクの種類を判別することで、対物レンズがディスク面と衝突することを低減させる光ピックアップ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、ワイヤーサスペンションに支持された光ヘッド部を光ディスクから所定間隔離隔させた状態に選択的に位置固定させ、外部衝撃による光ヘッド部と光ディスク面の衝突を防止しようとする光ピックアップ装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−311004号公報
特開2005−93070号公報
図7は、光ディスクDの厚み方向の概略断面を示す図である。なお、同図はCDを例にとって模式的に示したものであるが、実寸法及び縮尺割合とは異なっている。
同図において、光ディスクDは、直径120mmの円盤状であり、基材として透明のポリカーボネート樹脂等で射出成形により形成されている。1は情報読み取り側の面であり、3は情報記録面上に形成されたアルミニウム膜からなる反射膜、4は反射膜3上に設けられた保護膜、5は印刷面、6はスタックリング、Hはセンターホールである。また、中心Cから同心円状に半径13mm〜16.5mmの領域はクランプ領域である。
同図に示すように、光ディスクDには、複数枚を積み重ねた際に情報読み取り面に傷が付くのを防止するためスタックリング(スタックリムとも呼ばれる)6が形成されている。スタックリング6は、光ディスクDの中心Cから半径16.5〜22mmの間で、光ディスクDと同心円状で、情報読み取り側の面1から突出した凸部で形成されている。また、光ディスクDの中心Cから半径23mmの位置から外側が情報の記録される領域として設定されている。
このような外形形状の光ディスクDに対し、情報記録領域として設定された中心Cから半径23mmの位置まで可能な限り近接して情報を記録し、より多くの情報を記録しようとする場合、鏡枠を含む対物レンズユニットと情報読み取り側の面1から突出したスタックリング6とが干渉する危険度が高くなる問題がある。
この問題は、光ディスク表面と対物レンズ最終面との距離もしくは光ディスク表面と対物レンズのフランジ面との距離であるワーキングディスタンス(WD)が短い場合には、より深刻なものとなる。
また、複数種の光ディスクに対応した互換性を有する対物レンズの場合は、情報読み取り側の表面から情報記録面までの厚みが厚い規格のディスクに対応する際に、対物レンズユニットが情報読み取り側の表面に、より接近することになり、スタックリングと干渉する危険度が高くなる
上記特許文献に記載の光ピックアップ装置は、情報読み取り側の面との衝突に関するものであり、スタックリングと対物レンズユニットの干渉の問題に関しては、上記特許文献の光ピックアップ装置で解消することはできない。
上記特許文献に記載の光ピックアップ装置は、情報読み取り側の面との衝突に関するものであり、スタックリングと対物レンズユニットの干渉の問題に関しては、上記特許文献の光ピックアップ装置で解消することはできない。
本発明は上記問題に鑑み、ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減する対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得ることを目的とするものである。
上記の目的は、以下の構成により解決される。
1) 光源から発せられるレーザ光を情報記録媒体である光ディスクへ照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、前記対物レンズはフランジ部が形成され、前記鏡枠は前記フランジ部の光源側の面で前記対物レンズを保持し、前記鏡枠の少なくとも前記光ディスクの回転中心に近い側は、前記フランジ部の外周が露呈していることを特徴とする対物レンズユニット。
2) 前記フランジ部の光源側の面に、光軸直交方向の位置決めを行うための前記鏡枠との嵌合部を形成した1)の対物レンズユニット。
3) 前記対物レンズユニットは2つの光学素子で構成され、前記鏡枠は、前記光学素子の一方と一体で形成されている1)又は2)の対物レンズユニット。
4) 1)〜3)のいずれかの対物レンズユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
本発明によれば、ワーキングディスタンスが短くても、スタックリングの近傍位置に移動した際に、スタックリングとの干渉を低減した対物レンズユニット及び光ピックアップ装置を得ることが可能となる。
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の一例を模式的に示す構成図である。同図において、図中の下部に配置された11は第1の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第1の半導体レーザ11aと、その両側に第1の光検出器11bが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第1のホログラム11cが配置されている。第1の半導体レーザ11aは、λ1=405nmの波長の光ビーム21a(実線で示す)を、図中の上方に射出する。
また、第1の半導体レーザモジュール11の、右上方に配置された12は第2の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第2の半導体レーザ12aと、その両側に第2の光検出器12bが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第2のホログラム12cが配置されている。第2の半導体レーザ12aは、λ2=650nmの波長の光ビーム21b(破線で示す)を、図中の左方に射出する。
更に、第2の半導体レーザモジュール12の、右上方に配置された13は第3の半導体レーザモジュールであり、有底箱状の筐体底部中央に第3の半導体レーザ13aと、その両側に第3の光検出器13bが配設されている。また、モジュールの表面には蓋状に第3のホログラム13cが配置されている。第3の半導体レーザ13aは、λ3=780nmの波長の光ビーム21c(一点鎖線で示す)を、図中の左方に射出する。なお、本実施形態では、レーザ,検出器,及びホログラムをモジュール化しているが、これに限定されるものではなく、各部品をそれぞれ別個に配置した構成としても良い。
第1の半導体レーザ11aから射出された光ビーム21a、及び第2の半導体レーザ12aから射出された光ビーム21bは、その各光路が交わる位置に配置された略立方体状のビームスプリッタ14により光路が共通となり、記録媒体へ向かって延びる光軸Xを共通に持つ。さらに、第3の半導体レーザ12aから射出された光ビーム21bは、その光路が前記光ビーム21a,21bの光路と交わる位置に配置された略立方体状のビームスプリッタ15により光路が共通となり、前記光軸Xを共通に持つ。
各光ビームは上方に配置されたコリメートレンズ16で平行光とされ、更に上方に配置された円板状の回折光学素子17と結像機能を有する光学素子である対物レンズ18により集束される。対物レンズ18は、図中の下方(記録媒体と反対側)に大きく膨らんだ凸の形状をしている。なお、ビームスプリッタ14,15は、波長選択性の干渉膜により光ビームを分離,合成する光学素子である。
第1の半導体レーザ11aから射出された波長λ1の光ビーム21aは、第1の記録媒体19aの情報記録面に結像する。また、第2の半導体レーザ12aから射出された波長λ2の光ビーム21bは、第2の記録媒体19bの情報記録面に結像する。さらに、第3の半導体レーザ13aから射出された波長λ3の光ビーム21cは、第3の記録媒体19cの情報記録面に結像する。
ここで、第1の記録媒体19aは次世代DVDであり、表面から記録面まで(カバー層)の厚みが0.1mmである。また、第2の記録媒体19bは従来のDVDであり、表面から記録面までの厚みが0.6mmである。さらに、第3の記録媒体19cはCDであり、表面から記録面までの厚みが1.2mmである。同図では各記録媒体の前記厚み分のみ図示している。なお、図示の便宜上、記録媒体19a,19b,及び19cが一緒に描いてあるが、実際は別々に使用されることは言うまでもない。
第1の記録媒体19aで反射された波長λ1の光ビーム21aは、光路を逆にたどって第1の半導体レーザモジュール11に戻り、第1のホログラム11cで光路を曲げられ、第1の光検出器11bに入射して、ここで光信号が検出される。また、第2の記録媒体19bで反射された波長λ2の光ビーム21bは、光路を逆にたどって第2の半導体レーザモジュール12に戻り、第2のホログラム12cで光路を曲げられ、第2の光検出器12bに入射して、ここで光信号が検出される。さらに、第3の記録媒体19cで反射された波長λ3の光ビーム21cは、光路を逆にたどって第3の半導体レーザモジュール13に戻り、第3のホログラム13cで光路を曲げられ、第3の光検出器13bに入射して、こ
こで光信号が検出される。
こで光信号が検出される。
回折光学素子17は単一の素子であって、入射側に第1の回折面17aを有し、射出側に第2の回折面17bを有する。第1の回折面17aでは、波長λ1の光ビーム21a及び波長λ3の光ビーム21cは回折されずに直進し、波長λ2の光ビーム21bが回折される。また、第2の回折面17bでは、波長λ1の光ビーム21a及び波長λ2の光ビーム21bは回折されずに直進し、波長λ3の光ビーム21cが回折される。
対物レンズ18は、波長λ1の光ビーム21aを平行光で入射させたときに、厚み0.1mmの第1の記録媒体19aに結像するように設計されている。波長λ1の光ビームは、回折光学素子17で回折されずに直進し、波面は影響を受けないため、対物レンズ18により、第1の記録媒体19aに結像する。
波長λ2の光ビーム21bは回折光学素子17の第1の回折面17aで回折されることで球面収差を発生し、さらに、回折された光が発散光となるようにし、その発散光が対物レンズ18に入射することでも球面収差を発生するようにしている。そして、これらの球面収差により、記録媒体の厚みの差と波長の差により発生する球面収差を打ち消し、厚み0.6mmの第2の記録媒体19bに結像するよう構成されている。
波長λ3の光ビーム21cは回折光学素子17の第2の回折面17bで回折されることで球面収差を発生し、さらに、回折された光が発散光となるようにし、その発散光が対物レンズ18に入射することでも球面収差を発生するようにしている。そして、これらの球面収差により、記録媒体の厚みの差と波長の差により発生する球面収差を打ち消し、厚み1.2mmの第3の記録媒体19cに結像するよう構成されている。
即ち、本例は単一の回折光学素子17と対物レンズ18により、CD、DVD、次世代DVDに対し互換性を有するようにした光ピックアップ装置の例である。
図2は、本実施の形態に係る回折光学素子17と対物レンズ18の例を模式的に示した断面図である。
同図に示すように、対物レンズ18は、コリメートレンズ16側に大きくふくらんだ凸面のレンズ面18aを有している。なおディスク側のレンズ面18bも凸面であっても良いが、レンズ面18aが主たる屈折力を負担するようになっている。
回折光学素子17のコリメートレンズ側の回折面17aには、断面が階段形状の格子部17cが同心円状に形成されている。対物レンズ18側の回折面17bには、格子部17dが同心円状に配設されている。格子部17cは4段の階段形状が繰り返す構成であり、格子部17dは1段の階段形状が繰り返す構成である。なお、回折面17aと回折面17bの配置は逆であってもよい。
このような、回折光学素子17と対物レンズ18は、鏡枠に保持されて対物レンズユニットを形成している。
図3は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光ヘッド部の一例を示す模式図である。以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部品には同符号を付与して説明する。
同図において、Xを光軸とする、不図示の回折光学素子と対物レンズ18を保持する鏡枠30で構成された対物レンズユニット100は、対物レンズ支持部材22に支持接着されている。対物レンズ支持部材22は支持ホルダ27から延びる4本の可撓性のワイヤ26により支持され、ワイヤ26をサスペンションとして、対物レンズ支持部材22は光軸方向であるフォーカシング方向及び光軸に直交する方向のトラッキング方向ヘの所定範囲の揺動が可能とされている。
対物レンズ支持部材22の外周には、フォーカス駆動用コイル33が巻き回され、外ヨーク24、内ヨーク25、マグネット23で構成される磁気回路中にトラッキング駆動用コイル34(図示せず)が配置されている。アクチュエータである、これらのコイルに給電することにより対物レンズ支持部材22は、光軸Xの方向とこの光軸に直交する方向の2方向に揺動可能となっている。またこれらのコイルはワイヤ26を介して電源が供給されるようになっている。
更に、この光ヘッド部は、不図示のトラッキング機構により、光ディスクの情報記録領域にわたり、半径方向(図示矢印方向)に移動可能となされている。同図においては、図示A側に光ディスクの回転中心がある。
以下に、本発明に係る対物レンズユニット100の形状を、図4〜図6を用いて、より詳しく説明する。なお以下の図においては、回折光学素子17の格子部の図示は省略してある。
図4は、本実施の形態に係る対物レンズユニット100の形状の一例を示した図である。同図(a)は対物レンズユニット100をディスク側から見た正面図であり、同図(b)は同図(a)に示すF−F線で切断した断面図である。
同図に示すように、対物レンズユニット100は、回折光学素子17及び対物レンズ18を保持する鏡枠30とで構成されている。対物レンズ18には、フランジ部18fが形成されており、このフランジ部18fの光源側の面である回折光学素子17側の面と鏡枠30が当接され、予め鏡枠30に固着された回折光学素子17に対し調芯された後、接着剤等で固着され保持されている。更に、図示の如く、対物レンズユニット100は、フランジ部18fの外周側縁部が露呈している。
また、同図に示す鏡枠30の径d1と対物レンズ18の径d2の関係については、適用する光ディスクとのワーキングディスタンスをWDとし、露呈しているフランジ部の厚みをtとしたとき、(WD+t)がスタックリングの突出高さより充分大きい場合には、同図に示すように、d1>d2であってもよいが、(WD+t)がスタックリングの突出高さに近い場合には、d1≦d2と設定されることが望ましい。また、(WD+t)がスタックリングの突出高さより小さい場合には、d1≦d2に設定される。
このように、対物レンズユニット100をフランジ部18fの光源側の面で対物レンズ18を保持して、フランジ部18fの外周側縁部を露呈するように形成することで、対物レンズ18のみを光ヘッド部から突出させることができ、対物レンズ18以外の要素がスタックリングに近接することが無くなり、スタックリングの近傍位置に移動した際にも、干渉を避けることができ、光ディスクの設定された情報記録領域の回転中心に近い側まで近接することが可能となる。これによりワーキングディスタンス(WD)の短い対物レンズユニットでも、スタックリングとの干渉を避け、より多くの情報を記録できる対物レンズユニットとすることができる。
なお、図示では、対物レンズ18のフランジ部18f全周が露呈する例で説明したが、これに限らず、フランジ部18fの外周のうち、光ディスクの回転中心に近い側(図3に示すAの方向)のみが露呈するようになっていてもよいのは勿論である。
図5は、本実施の形態に係る対物レンズユニット100の形状の他の例を示した図である。同図(a)は対物レンズユニット100をディスク側から見た正面図であり、同図(b)は同図(a)に示すF−F線で切断した断面図である。
同図に示すように、対物レンズ18のフランジ部18fの光源側の面である回折光学素子17側の面には、段差部18dが外周と同心円状に形成されており、鏡枠30の内周面と嵌合して組み付けられ、鏡枠30に対し対物レンズ18の光軸直交方向の位置決めがなされ接着剤等で固着される。
なお、同図では鏡枠30の径と対物レンズ18の径が等しいもので図示したが、本例も鏡枠30の径と対物レンズ18の径の関係は、図4での説明と同様である。
このようにすることで、調芯する必要が無くなり、工数を削減でき低コスト化できると共に、対物レンズ18のみを光ヘッド部から突出させることができ、光ディスクの情報読み取り側の面から突出したスタックリングとの干渉を避けることができ、光ディスクの設定された情報記録領域の回転中心に近い側まで近接することが可能となる。これによりワーキングディスタンス(WD)の短い対物レンズユニットでも、スタックリングとの干渉を避け、より多くの情報を記録できる対物レンズユニットとすることができる。
図6は、本実施の形態に係る対物レンズユニット100の形状の他の例を示した図である。同図は、図4に示した対物レンズユニットの回折光学素子17と鏡枠30を一体で形成したものの断面図である。
同図に示すように、回折光学素子17と鏡枠を一体で形成することで、回折光学素子17と鏡枠の位置決め及び組み立て工数が不要となり、対物レンズユニットを低コストで得ることができる。なお、図5で説明した対物レンズユニットにおいても、回折光学素子17と鏡枠30を一体で形成することが可能なのはいうまでもない。また、対物レンズ18と鏡枠30を一体で形成し、回折光学素子17を組み付けるよう構成してもよいのは勿論である。
なお図4〜図6に示した回折光学素子17は、光軸Xに対しθ(2〜3度程度)だけ傾けて鏡枠30に保持されているが、表面反射を不要な方向に反射させるためのものであり、回折光学素子17が凹面等の曲面に形成されている場合には、θ≒0度で保持される。
なお、上記の実施の形態においては、対物レンズ群が回折光学素子及び凸レンズで構成された対物レンズユニットを例にとって説明したが、これに限るものでなく、単レンズであってもよいし、複数枚のレンズで構成された対物レンズ群であってもよいのは勿論である。また、複数種の光ディスクに対応した対物レンズユニットを用いて説明したが、これに限るものでなく、単一の光ディスクに対応した対物レンズユニットにも適用可能であるのはいうまでもない。
11 第1の半導体レーザモジュール
12 第2の半導体レーザモジュール
13 第3の半導体レーザモジュール
14 ビームスプリッタ
15 ビームスプリッタ
16 コリメートレンズ
17 回折光学素子
18 対物レンズ
19 光ディスク
30 鏡枠
100 対物レンズユニット
12 第2の半導体レーザモジュール
13 第3の半導体レーザモジュール
14 ビームスプリッタ
15 ビームスプリッタ
16 コリメートレンズ
17 回折光学素子
18 対物レンズ
19 光ディスク
30 鏡枠
100 対物レンズユニット
Claims (4)
- 光源から発せられるレーザ光を情報記録媒体である光ディスクへ照射及び集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する鏡枠と、を有し、
前記対物レンズはフランジ部が形成され、前記鏡枠は前記フランジ部の光源側の面で前記対物レンズを保持し、前記鏡枠の少なくとも前記光ディスクの回転中心に近い側は、前記フランジ部の外周が露呈していることを特徴とする対物レンズユニット。 - 前記フランジ部の光源側の面に、光軸直交方向の位置決めを行うための前記鏡枠との嵌合部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の対物レンズユニット。
- 前記対物レンズユニットは2つの光学素子で構成され、前記鏡枠は、前記光学素子の一方と一体で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の対物レンズユニット。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の対物レンズユニットを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
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- 2005-08-25 JP JP2005244222A patent/JP2007059000A/ja active Pending
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