JP2553508B2 - 対物レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学ヘッドおよび光ディスク用対物レンズに
関するものである。

従来の技術 光ディスクシステムの実用化の時期を迎え、光ディス
ク装置の小型化・薄型化に対する要求が高まりつつあ
る。なかでも、光学ヘッド及び移送系まわりの薄型化の
効果は大きく、その要求には厳しいものがある。特に光
学ヘッドにおいては、光学系の小型化・薄型化と同時
に、対物レンズを駆動してフォーカシング，トラッキン
グを行うアクチュエータの薄型化に対する要望が大き
く、現在いくつかのタイプの高性能薄型アクチュエータ
が提案されている。

例えば、第７図に示した様な摺回動型アクチュエータ
は、基台１に固定された支持軸２に対して、対物レンズ
３を保持する可動体４が、その軸受部５を介してトラッ
キングとフォーカシングの２軸に駆動されるもので、従
来のアクチュエータに対して小型・薄型化が図られてい
るものである。その作用は以下に述べる通りである。可
動体４に設けられたトラッキングコイル６と第１のヨー
ク7,第１のマグネット８の間に発生する電磁力によって
支持軸まわりの回動を生じ、トラッキング制御がなされ
る。また、可動体４に設けられたフォーカシングコイル
９と第２のヨーク10,第２のマグネット11の間に発生す
る電磁力によって支持軸長手方向の摺動が生じ、フォー
カシング制御がなされる。

アクチュエータにおいて駆動される質量は、可動体4,
駆動用コイル6,9及び対物レンズ３である。可動体４と
コイル6,9は一般に支持軸に対して対象な構成をとる
が、対物レンズ３を支持軸２から偏心した位置に配置す
るため動バランスの調整を特別に行う必要が生じて来
る。従来用いられていた対物レンズは、作動距離が小さ
い、あるいは重心位置がディスク側に近い等の問題を有
しており、第７図に示す様に、可動体４からディスク側
に突き出した構成をとらざるを得ず、動バランス調整に
は特別な工夫を必要としていた。以下その詳細について
説明する。

動バランスをとる手段として第７図のように、カウン
タウェイト12a,12bを２ヶ所に配置し、コイル電磁力に
よる駆動力が可動体重心に加えられるような構成がとら
れていた。この構成では、可動体４の重量増加という駆
動特性の劣化要因をも含むことになるので、効果的とは
言えない。

次に、第８図に示すように対物レンズ３の取付位置を
可動体４の内部に移動することにより、カウンタウェイ
ト14bの重量増加を最小限に抑え、動バランスを調整す
る手段が考えられるが、以下に述べる制約を受ける。

可動体４を支持している支持軸２は、可動体４の上下
運動に対応するため、いくぶん可動体４よりもディスク
側に突き出している。ディスクローディング時の接触、
またはディスク回転時の面ブレによる接触等の事故を防
ぐために、ディスクと支持軸２の先端との間隔を適度に
保つ必要があり、薄型化のために無制限にアクチュエー
タをディスク側に近づけて配置することはできない。一
方、対物レンズ３の作動距離は取付位置を可動体内部へ
移動する目的と、上記の接触事故を防ぐ目的から見て、
なるべく大きい方が望ましい。しかるに、レンズ設計上
の制約があり、作動距離を自由に大きくすることはでき
ない。従って、対物レンズ３をディスクから遠ざけて無
制限に光源側に寄せることはできない。以上の理由によ
り、アクチュエータの可動体４及び対物レンズ３のディ
スクとの相対配置には制約があり、実際には、対物レン
ズ３がディスク側に突き出した構成をとらざるを得な
い。従って、対物レンズ３の取付位置を光源側に移動す
る方法には限界があり、カウンタバランスによる調整が
必要となる。

発明が解決しようとする問題点 上記のように、アクチュエータと対物レンズの受ける
制約の中で、動バランスをとるために発生する重量増
加、及びこれに伴う駆動特性劣化が問題となっている。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて成されたもの
で、対物レンズ駆動装置の駆動特性を向上できる対物レ
ンズを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は基台に支持軸を取付け、この支持軸に回動自
在、かつ上下動自在に可動体を取付け、この可動体にト
ラッキングコイル，フォーカスコイルおよび対物レンズ
を取付け、前記トラッキングコイルおよび前記フォーカ
スコイルにそれぞれ対向してヨークを設け、前記支持軸
を中心にして前記対物レンズと対称な位置にカウンタウ
ェイトを設け、前記対物レンズの重心を前記カウンタウ
ェイトを設けた部分の重心と釣り合うように設定した光
学ヘッドである。また、両凸レンズと、この両凸レンズ
に隣接して設けられ、ディスク側に凸面を向けた負のメ
ニスカスレンズと、この負のメニスカスレンズから離れ
て設けられ、ディスク側に凹面を向けた正のメニスカス
レンズとを設け、前記負のメニスカスレンズの凸面の曲
率半径をr₃、前記正のメニスカスレンズ凸面の曲率半径
をr₅、前記正のメニスカスレンズと前記負のメニスカス
レンズ間の距離をd₄、前記正のメニスカスレンズの中心
肉厚をd₅、系全体の焦点距離を ｆとし、 を満足するようにした光ディスク用対物レンズである。

作 用 可動体に取付けた対物レンズの重心を下方に移動させ
て、カウンタバランスを設けた部分とバランスを取るこ
とができ、また対物レンズが受ける制約の中で動バラン
スをとるために発生する重量増加及びこれに伴う駆動特
性の劣化をなくした対物レンズを得ることができる。

実施例 以下本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第３図と同一物については同一番号を付して説明す
る。基台１に支持軸２を取付け、この支持軸２に回転自
在、かつ上下動自在に軸受部５で可動体４を取付け、こ
の可動体４にトラッキングコイル6,フォーカシングコイ
ル９および対物レンズ13を取付ける。トラッキングコイ
ル６およびフォーカシングコイル９にはそれぞれマグネ
ット8,11が対向して設けられている。トラッキングコイ
ル６の上部にカウンタウェイト12bを設け、動バランス
をとる。このとき、対物レンズ13の重心を従来の位置Ｇ
からＧ′にカウンタウェイト12bとトラッキングコイル
６とが構成する系の重心の高さに釣り合わせて移動させ
る。

対物レンズ13の構成は、第２図に示すようにディスク
14が対向する側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ15
と、この正のメニスカスレンズ15の下方に存在する前記
ディスク14側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ16と
この負のメニスカスレンズ16に近接して設けられた両凸
レンズとによって構成されている。そしてr₁,r₂,r₃,r₄,
r₅,r₆を光源側から見た各レンズ球面と曲率半径、d₁,
d₂,d₃,d₄,d₅を各レンズ球面間の中心間隔、n₁,n₂,n₃を
レンズ17,16,15の波長830nmに対する硝材屈折率、ν₁,
ν₂,ν_３を同アッベ数、を全系の焦点距離、WDを作動
距離、NAを開口数、ｔをディスクのカバーガラスの肉
厚、n_tをこのカバーガラスの屈折率とする。

r₃,r₅,d₄,d₅,との関係は下記のように設定する。

前記条件（１）と（２）は光学的収差の補正に寄与す
るものである。いずれの条件も、その範囲外では球面収
差が大きく発生し収差補正が困難となる。また、条件
（１），（２）の下限値は、作動距離を十分に確保する
と同時に加工球面曲率をゆるやかにすることによって製
造性を良好に保ちための値である。条件（３）の下限値
は、重心移動の効果を十分に得るための値である。この
値を下回ると、重心がディスク側に寄る。あるいは各レ
ンズの肉厚が厚くなって重量が増加する等の現象が発生
し、十分な重心移動効果が得られない。条件（３）の上
限値は作動距離を十分に保つための値である。d₄の値が
大きくするにつれて重心移動効果が大きくなるが、この
上限値を越えると十分な作動距離が得られなくなる。

条件（４）は、第３レンズの肉厚d₅に制限を与えるも
ので、その上限値は作動距離と重心移動効果を良好に得
るための値である。d₅の値を大きくすると作動距離が小
さくなると同時に、第３レンズの重量が増加する。これ
らはいずれもレンズ系の重心がディスク側に寄ることに
なるため好ましくない。従って、上限値を越えないよう
にd₅の値を選ぶのが好ましい。一方、条件（４）の下限
値は、製造性を良好に保つための値である。第３レンズ
のような正のメニスカスレンズでは、周辺肉厚を保ち、
安定したチャッキングを可能とすることが、製造性向上
のための必要条件であり、この下限値を下回らないよう
にd₅の値を選ぶのが望ましい。

次に具体的な実施例を説明する。

実施例１ r₁＝2.952 d₁＝0.288 n₁＝1.821563 ν_１＝23.8 r₂＝−3.681 d₂＝0.045 r₃＝−1.915 d₃＝0.271 n₂＝1.510196 ν_２＝64.2 r₄＝−6.845 d₄＝0.271 r₅＝0.655 d₅＝0.324 n₃＝1.821563 ν_２＝23.8 r₆＝1.468 ＝１ W.D＝0.402 NA＝0.50 ｔ＝0.267 n_t＝1.580 実施例２ r₁＝2.740 d₁＝0.289 n₁＝1.821563 ν_１＝23.8 r₂＝−3.381 d₂＝0.047 r₃＝−1.719 d₃＝0.260 n₂＝1.570729 ν_２＝40.9 r₄＝−6.815 d₄＝0.457 r₅＝0.714 d₅＝0.291 n₃＝1.821563 ν_３＝23.8 r₆＝2.808 ＝１ W.D＝0.400 NA＝0.50 ｔ＝0.266 n_t＝1.580 実施例３ r₁＝2.781 d₁＝0.288 n₁＝1.821563 ν_１＝23.8 r₂＝−3.368 d₂＝0.447 r₃＝−1.658 d₃＝0.271 n₂＝1.570729 ν_２＝40.9 r₄＝−6.817 d₄＝0.271 r₅＝0.752 d₅＝0.324 n₃＝1.821563 ν_３＝23.8 r₆＝2.856 ＝１ W.D＝0.439 NA＝0.50 ｔ＝0.266 n_t＝1.580 第３図、第４図、第５図はそれぞれ前記実施例１、
２、３に対応する対物レンズの収差線図である。

なお、上記実施例では光ディスクを例にとり説明した
が、本発明は光ディスクに限定されるものではない。

発明の効果 以上のように本発明によれば重心を光源側に移した対
物レンズを用いることにより可動体の動バランスを最小
限のカウンタバランスを付加することにより調整するこ
とができる。また、高NAで軽量な対物レンズを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学ヘッドの断正面
図、第２図は同光ディスク用対物レンズの原理図、第３
図、第４図、第５図はそれぞれ導体物レンズの収差線
図、第６図は従来例における光学ヘッドの断正面図、第
７図は同光ディスク用対物レンズの原理図である。 １……基台、２……支持軸、３……対物レンズ、４……
可動体、５……軸受部、６……トラッキングコイル、７
……第１のヨーク、８……第１のマグネット、９……フ
ォーカシングコイル、10……第２のヨーク、11……第２
のマグネット、12a……カウンタウェイト。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 昇 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−160832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−45512（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−100717（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−31512（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両凸レンズと、この両凸レンズに隣接して
   設けられ、ディスク側に凸面を向けた負のメニスカスレ
   ンズと、この負のメニスカスレンズから離れて設けら
   れ、ディスク側に凹面を向けた正のメニスカスレンズと
   を設け、前記負のメニスカスレンズの凹面を曲率半径を
   r₃、前記正のメニスカスレンズの凸面の曲率半径をr₅、
   前記正のメニスカスレンズと前記負のメニスカスレンズ
   間の距離をd₄、前記正のメニスカスレンズの中心肉厚を
   d₅、系全体の焦点距離をｆとし、 を満足するようにした対物レンズ駆動装置に用いる対物
   レンズ。