JP5152582B2 - 光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置に関し、特に光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。また、別の例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録及び／又は再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり１５〜２５ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

また、現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録及び／又は再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることが多い実情をふまえると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を実現する事が重要である。

ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。

また、高密度の光ディスクのうちＢＤでは、０．１ｍｍ程度と薄い保護層（ここで、「保護層」とは光ディスクの情報記録面に対し光束が入射する側に設けられた透明層をいい、透明基板ともいう）を用いている。これは、対物レンズが高開口数化されることにより光ディスクのそりや傾きによって大きく生じるコマ収差を抑えるためである。ところが、これによりＣＤやＤＶＤと大きく保護層の厚さが異なってしまうので、少なくとも共通の対物レンズを用いることにより、コストを大幅に増大させることなく、これらの様々な規格の光ディスクの間の互換性をとることが要求される。その場合、いずれの種類の光ディスクを使用する際にも、光ディスクをドライブ装置に装填してから、記録／再生可能な状態になるまでの待ち時間が、できるだけ短いほど製品の魅力が上がる。よって光ピックアップ装置にも高速な互換対応性能が望まれる。

更に、同一光束入射面側から保護層と情報記録層とを交互に２層積層した構造とすることで、記憶容量を２倍程度に高めた、いわゆる２層記録ＤＶＤが知られている。特に、次世代の光ディスクシステムでは、ＤＶＤよりも高開口数の対物レンズを使用するので、このような２層記録型の光ディスクを記録／再生しようとすると、情報記録層間のフォーカスジャンプの際に光束入射面からそれぞれの情報記録層までの厚さの違いによって球面収差が大きく発生してしまう。従って、次世代の光ディスクシステムでは、情報記録層間のフォーカスジャンプの際は、対物レンズのフォーカシングを行うと同時に球面収差の補正も行わなければならない。

また別な問題として、光ディスクの保護層の厚み誤差により生じる球面収差により適切な情報の記録及び／又は再生を妨げられるということもある。この球面収差は対物レンズの開口数の４乗に比例して発生する。開口数が比較的小さい従来のＣＤやＤＶＤの場合には保護層の厚さの誤差による球面収差の発生量は十分小さいので、特別に球面収差を補正する必要はなかった。これに対し、対物レンズの開口数が大きくなった場合、例えば開口数を０．８５とした場合には、保護層の厚み誤差の許容値は数μｍ程度と厳しく、光ピックアップ装置の残留球面収差や光ディスク媒体の量産性を考えると、光ピックアップ装置には球面収差補正機能を有することが望ましいといえる。また、リアルタイムで光ディスクの保護層の厚み誤差による球面収差を補正する必要がある場合には、球面収差を補正する手段には高い応答性が要求される。

加えて、温度により屈折率変化が生じる対物レンズを用いて対物レンズを形成した場合、温度変化に応じて球面収差の劣化が生じるので、その補正を行う必要もある。異なる種類の光ディスクに対して、それぞれ情報の記録及び／又は再生を互換可能に行う光ピックアップ装置においては、上記のような問題を解決し、且つコンパクトで低コストであることが要求される。

これらの問題を解決するために、正レンズと負レンズとからなり、そのうち少なくとも一方を光軸に沿って移動可能としたビームエキスパンダを有する集光光学系が提案されている。しかるに、非常に狭い空間内に配置されることが多い光ピックアップ装置において、どのような駆動手段でビームエキスパンダの構成要素であるレンズを駆動するかが問題となる。以下の特許文献１には、圧電素子を用いてコリメートレンズを光軸方向に駆動する構成が開示されている。
特開２００５−３０２１１８号公報

ここで、光軸方向に駆動可能なコリメートレンズを光ピックアップ装置に組み込んでも、所望の性能が得られない場合があることが判明した。即ち、レンズメーカーがいくら高性能で高精度なレンズを供給しても、且つ、アクチュエータメーカーがいくら高性能で高精度な駆動ユニットを供給しても、これらを光ピックアップ装置メーカーが光ピックアップ装置に組み込んだときに、信号の誤検出が生じる場合があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、高精度かつ高速に収差補正が可能な収差補正手段を備え、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、２つの光学面を備えたカップリングレンズと、前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダと、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に案内する２本のガイド軸と、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットを有し、前記アクチュエータによって、前記カップリングレンズホルダが光軸方向に移動され、通過する光束の発散角が変えられることにより、球面収差を補正するようにした光ピックアップ装置の製造方法であって、
前記カップリングレンズの少なくとも１つの前記光学面はセンターマークを有し、
前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、前記カップリングレンズの光学面に付与されたセンターマークが、前記基準台の前記基準面に対して所定の関係となるように、前記カップリングレンズホルダに前記カップリングレンズを配置する工程と、
前記カップリングレンズが配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定する工程と、を有することを特徴とする。

光ピックアップ装置は、少なくとも駆動ユニットと、駆動ユニットに組み込まれる光学素子を有する。駆動ユニットは、光学素子を保持する光学素子ホルダと、光学素子ホルダを光軸方向に案内する２本のガイド軸と、光学素子ホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、ガイド軸及びアクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する。「直接的又は間接的に保持する」とは、基準台が、他の部材を介することなくガイド軸及び／又はアクチュエータを保持してもよいし、他の部材を介してガイド軸及び／又はアクチュエータを保持してもよいことを意味する。

駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することによって、光ピックアップ装置内での駆動ユニットの位置決めがなされる。

本発明者は、鋭意研究の結果、光学素子ホルダにより保持した光学素子の光軸が、光ピックアップ装置の光軸に一致しないために、所望の光学特性を発揮できないことを見出した。そこで、かかる知見に基づく対策として、本発明がなされたのである。より具体的には、光学素子の少なくとも１つの光学面にセンターマークを付与し、光学素子の光学面に付与されたセンターマークが、駆動ユニットの基準台の基準面に対して所定の関係となるように、光学素子ホルダに光学素子を配置し、光学素子が配置された駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することにより、光ピックアップ装置の光軸に光学素子の光軸を一致させた状態で駆動ユニットを光ピックアップ装置に容易に位置決めでき、光学素子の駆動を安定して行うことができる。

ここでいう「光学素子の光学面に付与されたセンターマークが、基準台の基準面に対して所定の関係となる」とは、好ましくは、駆動ユニットの基準台の基準面とセンターマークのガイド軸直交方向での距離が、予め定められた所定距離となっていることをいう。この所定距離とは、光学素子の光軸と光ピックアップ装置の光源から出射される主光線の光軸とが一致するように定められた距離である。なお、光学素子ホルダをガイド軸に沿って移動させたときに、どの位置においても、駆動ユニットの基準台の基準面とセンターマークのガイド軸直交方向での距離が、一定の所定距離となっていることが好ましい。

なお、駆動ユニットの基準台の基準面は平面であり、光ピックアップ装置の基準面も平面である。光ピックアップ装置の基準面に、基準台の基準面を当接させて固定する。これによって、光ピックアップ装置の基準面とセンターマークとのガイド軸直交方向の距離も、予め定められた所定距離とする事ができる。

センターマークは、光学素子の光学面の中心（光学素子の光軸）に設けられた視認で識別可能なマークである。センターマークは、光学面の完全な中心に設けられていなくてもよいが、センターマークと光学素子の光軸との距離は常に一定である必要がある。尚、センターマークは、光学性能に影響を与えない程度の大きさであることが好ましく、染料や顔料を用いて形成できるが、成形時に凹部や凸部を形成することでも良い。

本発明において光学素子はカップリングレンズ（コリメータレンズを含む）である。光学素子が、カップリングレンズである場合、センターマークを設けることにより光学性能に与える影響が小さいため好ましい。また、カップリングレンズは、２つの光学面が共に屈折面であるノーマルレンズであっても、回折構造などの光路差付与構造を少なくとも１つの光学面に有するレンズであってもよいが、センターマークの識別性が良好であるという観点から、ノーマルレンズであることが好ましい。

カップリングレンズホルダは、カップリングレンズを保持できるものであれば材質、形状は特に問われないが、軽量化の観点から、プラスチック素材で内側に光学素子を保持するような円筒状形状のものであることが好ましい。

請求項２に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第１の面と第２の面とを含み、前記センターマークの前記第１の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第２の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記カップリングレンズホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする。

これによって、カップリングレンズの光軸のふらつきを抑制しながらカップリングレンズの駆動を行うことが可能となる。

なお、基準台の基準面の第１の面と第２の面は直交していることが好ましい。また、光ピックアップ装置の基準面も、互いに交差する第１の面と第２の面を有し、基準台の第１の面と光ピックアップ装置の第１の面を当接させ、基準台の第２の面と光ピックアップ装置の第２の面を当接させることが好ましい。光ピックアップ装置の第１の面と第２の面が交差する角度と、基準台の第１の面と第２の面が交差する角度が等しい事が好ましい。

請求項３に記載の光ピックアップ装置の製造方法は、請求項１又は２に記載の発明において、前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記カップリングレンズホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする。

なお、本発明で用いられるアクチュエータは、圧電アクチュエータなどの電気機械変換素子が好ましく用いられるが、ボイスコイルモータなどのモータであってもよい。

請求項５に記載の光ピックアップ装置は、２つの光学面を備えたカップリングレンズと、前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダと、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に案内する２本のガイド軸と、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットを有し、
前記アクチュエータによって、前記カップリングレンズホルダが光軸方向に移動され、通過する光束の発散角が変えられることにより、球面収差を補正し、
前記カップリングレンズの少なくとも１つの前記光学面にセンターマークが付与されており、
前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、
前記カップリングレンズの光学面に付与されたセンターマークが、前記基準台の前記基準面に対して所定の関係となるように、前記カップリングレンズホルダに前記カップリングレンズが配置され、
前記カップリングレンズが配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定していることを特徴とする。

本発明によれば、カップリングレンズの少なくとも１つの光学面にセンターマークを付与し、カップリングレンズホルダをガイド軸に沿って移動させたとき、カップリングレンズの光学面に付与されたセンターマークが、駆動ユニットの基準台の基準面に対して所定の関係となるように、カップリングレンズホルダにカップリングレンズを配置し、カップリングレンズが配置された駆動ユニットの基準台の基準面を、光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定することにより、光ピックアップ装置の光軸にカップリングレンズの光軸を一致させた状態で駆動ユニットを光ピックアップ装置に容易に位置決めでき、カップリングレンズの駆動を安定して行える。

請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明において、前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第１の面と第２の面とを含み、前記センターマークの前記第１の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第２の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記カップリングレンズホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする。

請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項５又は６の記載の発明において、前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記カップリングレンズホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする。

本発明によれば、高精度かつ高速に収差補正が可能な収差補正手段を備え、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置の製造方法及び光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、保護層の厚さが異なる光情報記録媒体であるＢＤ又はＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す上面図である。図２は、本実施の形態を矢印II方向から見た側面図である。本実施の形態においては、集光光学系として対物レンズＯＢＪ及びコリメータ光学系ＣＯＬを含む。又、本実施の形態では、第２の光源である第２半導体レーザＬＤ２と、第３の光源である第３半導体レーザＬＤ３とを、同一のパッケージに収容した或いは同一のヒートシンクに固定した、いわゆる２レーザ１パッケージを使用しているが、半導体レーザを個別に配置しても良い。なお、本実施の形態では、コリメータレンズが本発明の光学素子に該当する。

第１の光ディスクＯＤ１（例えばＢＤ又はＨＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図１の光ピックアップ装置において、光源波長３５０〜４５０ｎｍの半導体レーザＬＤ１（第１の光源）から出射された光束は、ビーム整形素子ＢＳで光束形状を整形され、更に第１回折素子Ｄ１を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離された後、ダイクロイックビームスプリッタＤＢＳで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、コリメータ光学系ＣＯＬを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーＭに入射する。尚、発散度変更手段であるコリメータ光学系ＣＯＬの動作については後述する。

図２において、立ち上げミラーＭに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズＭＬを通過して、レーザパワーモニタＬＰＭに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーＭに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、対物レンズＯＢＪ（本実施の形態では２枚の素子からなるが１枚でも良い）に入射して、ここから光ディスクＯＤ１の情報記録面Ｒ１（保護層の厚さ０．１ｍｍ又は０．６ｍｍ）に集光される。

情報記録面Ｒ１で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、コリメータ光学系ＣＯＬを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過してセンサレンズＳＬによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。光検出器ＰＤの出力信号を用いて、光ディスクＯＤ１に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ＡＣＴのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第１半導体レーザＬＤ１からの光束を光ディスクＯＤ１の情報記録面Ｒ１上に適切に結像するように、対物レンズＯＢＪを光学素子ホルダＬＨＤと一体で移動させるようになっている。

第２の光ディスクＯＤ２（例えばＤＶＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図１の光ピックアップ装置において、光源波長６００〜７００ｎｍの半導体レーザＬＤ２から出射された光束は、２レーザ１パッケージから外部へと出た後、第２回折素子Ｄ２を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離され、カップリングレンズＣＰＬで発散角を調整され、λ／２波長板ＨＷＰ、ダイクロイックビームスプリッタＤＢＳを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、コリメータ光学系ＣＯＬを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーＭに入射する。

図２において、立ち上げミラーＭに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズＭＬを通過して、レーザパワーモニタＬＰＭに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーＭに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、対物レンズＯＢＪに入射して、ここから光ディスクＯＤ２の情報記録面Ｒ２（保護層の厚さ０．６ｍｍ）に集光される。

情報記録面Ｒ２で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、コリメータ光学系ＣＯＬを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過してセンサレンズＳＬによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。光検出器ＰＤの出力信号を用いて、光ディスクＯＤ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ＡＣＴのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第２半導体レーザＬＤ２からの光束を光ディスクＯＤ２の情報記録面Ｒ２上に適切に結像するように、対物レンズＯＢＪを光学素子ホルダＬＨＤと一体で移動させるようになっている。

第３の光ディスクＯＤ３（例えばＣＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図１の光ピックアップ装置において、光源波長７５０〜８５０ｎｍの半導体レーザＬＤ３から出射された光束は、２レーザ１パッケージから外部へと出た後、第２回折素子Ｄ２を通過することで、記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離され、カップリングレンズＣＰＬで発散角を調整され、λ／２波長板ＨＷＰ、ダイクロイックビームスプリッタＤＢＳを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、コリメータ光学系ＣＯＬを通過して平行光束に変換された後、立ち上げミラーＭに入射する。

図２において、立ち上げミラーＭに入射した光束の一部は、それを透過した後モニタレンズＭＬを通過して、レーザパワーモニタＬＰＭに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。一方、立ち上げミラーＭに入射した光束の残りは、そこで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、対物レンズＯＢＪに入射して、ここから光ディスクＯＤ３の情報記録面Ｒ３（保護層の厚さ１．２ｍｍ）に集光される。

情報記録面Ｒ３で情報ピットにより光強度が変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、コリメータ光学系ＣＯＬを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過してセンサレンズＳＬによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。光検出器ＰＤの出力信号を用いて、光ディスクＯＤ３に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、フォーカス検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構ＡＣＴのフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータが、第３半導体レーザＬＤ３からの光束を光ディスクＯＤ３の情報記録面Ｒ３上に適切に結像するように、対物レンズＯＢＪを光学素子ホルダＬＨＤと一体で移動させるようになっている。

図３は、コリメータ光学系ＣＯＬを駆動する駆動ユニットＣＵの斜視図である。図３において、ベース（基準台）Ｂは両端から上方に延在した壁Ｗ１，Ｗ２を有する。壁Ｗ１，Ｗ２（切り欠いて図示）の上端近傍を連結するようにしてガイド軸ＧＳが延在している。壁Ｗ１，Ｗ２にはそれぞれ光束が通過する開孔ＨＬが形成されている。

レンズＬ１、Ｌ２は、光学素子ホルダＬＨＤ１により外周を保持され、壁Ｗ１の開孔ＨＬを覆うようにしてビス止めされる。尚、レンズＬ１、Ｌ２の組み付けに当たっては、オートコリメータなどを用いて、光ピックアップ装置の光軸（基準軸）に対しシフトやチルトを極力抑えることが望ましい。

一方、光学素子としてのコリメータレンズであるレンズＬ３は、光学素子ホルダＬＨＤ２により外周を保持されている。可動部材も兼ねる光学素子ホルダＬＨＤ２は、ガイド軸ＧＳに係合する係合部ＨＤａと、駆動力を受ける連結部ＨＤｂとを有している。レンズＬ３の一方の光学面の中心には、センターマークＣＭが形成されている。

連結部ＨＤｂはガイド軸を兼ねる駆動軸ＤＳと接する溝を設けてあり、上面に板ばねＳＧを取り付けている。連結部ＨＤｂと板ばねＳＧとの間には、駆動部材である駆動軸ＤＳが配置され、板ばねＳＧの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸ＤＳの壁Ｗ１側にはスキマが設けられており、他方の端部は、壁Ｗ２を貫通し、電気機械変換素子である圧電アクチュエータＰＺに連結されている。圧電アクチュエータＰＺは、固定部Ｂｈを有し、Ｗ２の外方でベースＢに接着などにより固定されている。

ベースＢ上には、連結部ＨＤｂの移動量を磁気的に（又は光学的に）検出する不図示のエンコーダ（位置検出手段であり、例えばガイド軸ＧＳに磁気情報を配置し、係合部ＨＤａに読み取りヘッドなどを設けることができる）から信号を受けて、圧電アクチュエータＰＺを駆動制御するために、配線Ｈを介して電圧を印加する外部の駆動回路（不図示）が配置されている。圧電アクチュエータＰＺと、駆動軸ＤＳと、連結部ＨＤｂと、板ばねＳＧとで駆動手段を構成する。尚、駆動回路は、ベースＢ上に配置して、配線により連結しても良い。

圧電アクチュエータＰＺは、ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）などで形成された圧電セラミックスを積層してなる。圧電セラミックスは、その結晶格子内の正電荷の重心と負電荷の重心とが一致しておらず、それ自体分極していて、その分極方向に電圧を印加すると伸びる性質を有している。しかし、圧電セラミックスのこの方向への歪みは微小であり、この歪み量により被駆動部材を駆動することは困難であるため、図４に示すように、複数の圧電セラミックスＰＥを積み重ねてその間に電極Ｃを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータＰＺが実用可能なものとして提供されている。本実施の形態では、この積層型圧電アクチュエータＰＺを駆動源として用いている。

次に、この光学系ユニットＣＵによるレンズＬ３の駆動方法について説明する。一般に、積層型圧電アクチュエータＰＺは、電圧印加時の変位量は小さいが、発生力は大でその応答性も鋭い。したがって、図５（ａ）に示すように立ち上がりが鋭く立ち下がりがゆっくりとした略鋸歯状波形のパルス電圧を印加すると、圧電アクチュエータＰＺは、パルスの立ち上がり時に急激に伸び、立ち下がり時にそれよりもゆっくりと縮む。したがって、圧電アクチュエータＰＺの伸長時には、その衝撃力で駆動軸ＤＳが図３の奥側（壁Ｗ１側）へ押し出されるが、レンズＬ３を保持した光学素子ホルダＬＨＤ２の連結部ＨＤｂと板ばねＳＧは、その慣性により、駆動軸ＤＳと一緒には移動せず、駆動軸ＤＳとの間で滑りを生じてその位置に留まる（わずかに移動する場合もある）。一方、パルスの立ち下がり時には立ち上がり時に比較して駆動軸ＤＳがゆっくりと戻るので、連結部ＨＤｂと板ばねＳＧが駆動軸ＤＳに対して滑らずに、駆動軸ＤＳと一体的に図３の手前側（壁Ｗ２側）へ移動する。即ち、周波数が数百から数万ヘルツに設定されたパルスを印加することにより、光学素子ホルダＬＨＤ２を所望の速度で連続的に移動させることができる。尚、以上より明らかであるが、図５（ｂ）に示すように電圧の立ち上がりがゆっくりで、立ち下がりが鋭いパルスを印加すれば、光学素子ホルダＬＨＤ２を逆の方向へ移動させることができる。特に、ガイド軸ＧＳがまっすぐであれば、光学素子ホルダＬＨＤ２は光軸方向に精度良く移動することとなり、駆動により光軸ずれが生じる場合に比べ、収差劣化を効果的に抑制できる。

本実施の形態の光ピックアップ装置においては、高密度ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの異なる種類の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うことができる。ここで、光ディスクにおける保護層の厚さが異なることに起因して、情報記録面に集光される球面収差が発生する。そこで、本実施の形態においては、使用する光ディスクに応じて、コリメータ光学系ＣＯＬのレンズＬ３を光軸方向に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び／又は再生を行うようになっている。更に、本実施の形態の駆動手段は、比較的低コストで、小型の構造であるため、光ピックアップ装置の低コスト化、小型化に貢献する。

又、ある種の光ディスクにおいては、情報記録面を２層設けている。このような光ディスクの情報記録面は、保護層の厚さが異なっているので、それに起因して、情報記録面に集光される光束において球面収差が発生する。かかる場合、本実施の形態によれば、情報の記録及び／又は再生を行う情報記録面に応じて、コリメータ光学系ＣＯＬのレンズＬ３を光軸方向に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び／又は再生を行うようになっている。本実施の形態の駆動手段は、高い応答速度を有するので、例えばパソコンに搭載した光ピックアップ装置において、２層構造のＤＶＤなどに対して両層にランダムアクセスするような場合にも十分対応できる。更に、光ディスクの１回転当たりの保護増の厚みムラに起因して生じる球面収差も、高い応答速度でレンズＬ３を駆動することで適切に補正することもできる。

更に、対物レンズＯＢＪを、温度変化に対する屈折率変化が比較的大きいプラスチック素材から形成した場合、雰囲気温度が変化することによって、光ディスクの情報記録面に集光される光束において球面収差が発生する。そのような場合には、不図示の温度センサからの信号に基づいて、コリメータ光学系ＣＯＬのレンズＬ３を光軸に移動させ、通過する光束の発散角を変えることで、かかる球面収差を補正した状態で、情報の記録及び／又は再生を行うことができる。

尚、以上の収差補正においては、ＣＰＵなどのＣＮ検出手段（不図示）が、光ディスクの情報記録面からの反射光を受光する光検出器ＰＤからの信号に基づいてＣＮを算出し、ＣＮの劣化具合から収差を検出し、その収差を小さくする方向に、駆動回路（不図示）に指示を送って圧電アクチュエータＰＺを駆動制御することもできる。

次に、駆動ユニットＣＵの組み付け方法（光ピックアップ装置の製造方法）について説明する。ベース（基準台）Ｂは、ガイド軸に平行な基準面を有する。具体的には、ハッチングで示された第１の面Ｐ１と、ベースの裏側である第２の面Ｐ２とがベースの基準面である。第１の面Ｐ１と第２の面Ｐ２とは直交している。まず、前工程においてコリメータ光学系ＣＯＬのレンズＬ３にセンターマークＣＭを付与し、これを光学素子ホルダＬＨＤ２に嵌め込んで接着する。ここで、光学素子ホルダＬＨＤ２の内径は、レンズＬ３の外径よりわずかに大きいと好ましい。これにより、光学素子ホルダＬＨＤ２にレンズＬ３を組み付けやすくなる一方、光学素子の光軸と光源の光軸とにずれが生じやすくなるが、後述するようにしてセンターマークＣＭを基準にレンズＬ３を駆動ユニットＣＵに組み付けるため、光学素子ホルダＬＨＤ２とレンズＬ３とにズレが生じやすくなっても問題はない。

ここで、レンズＬ３に付与したセンターマークＣＭが、第１の基準面Ｐ１から予め定められたΔｘＦの距離にあり、第２の基準面Ｐ２から予め定められたΔｙＦの距離にあるときに、レンズを光ピックアップ装置に組み込んだ際に、センターマークと第１の光軸方向位置（図３に実線で示す位置）とが一致するものとする。そして、実際には、レンズＬ３に付与したセンターマークＣＭが、第１の基準面Ｐ１から予め定められたΔｘの距離にあり、第２の基準面Ｐ２からΔｙの距離にある。尚、センターマークＣＭの基準面に対する位置は、ＣＣＤ等を用いて光学的に検出できる。

ここで、Δｘ＝ΔｘＦ、及びΔｙ＝ΔｙＦとなるように、光学素子ホルダ内でのレンズの位置を調整して接着する。万一、光学素子ホルダ内のレンズの位置調整のみでは、Δｘ＝ΔｘＦ、及びΔｙ＝ΔｙＦを満たさない場合、光学素子ホルダの位置を調整して、Δｘ＝ΔｘＦ、及びΔｙ＝ΔｙＦを満たすようにしてもよい。

また、Δｘ≠ΔｘＦ又はΔｙ≠ΔｙＦとなる場合、コリメータ光学系ＣＯＬのレンズＬ３は、光軸方向に駆動することでふらつき（光軸直交方向のシフト）が生じているものと判断できる。そこで、（Δｘ−ΔｘＦ）又は（Δｙ−ΔｙＦ）に相当する量だけ、ガイド軸ＧＳ及び駆動軸ＤＳを、第１の基準面Ｐ１又は第２の基準面Ｐ２に対して変位させるようにする。再度測定を行い、Δｘ≠ΔｘＦ又はΔｙ≠ΔｙＦとなる場合には、同様にして再調整を行う。これを繰り返して、Δｘ＝ΔｘＦ及びΔｙ＝ΔｙＦとなった時点で、ガイド軸及び駆動軸を固定するような工程を加えてもよい。これにより、レンズＬ３の光軸方向位置に関わらず、光軸のふらつきがなくなり、所望の光学特性を得ることができる。

このように調整された光学素子を有する駆動ユニットの第１基準面Ｐ１と第２基準面Ｐ２とを、光ピックアップ装置の互いに直交する第１基準面と第２基準面に突き当てて、固定する事により、容易に、光源の光軸とレンズの光軸とが一致した光ピックアップ装置を製造する事が可能となる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を概略的に示す上面図である。 図１の構成を矢印II方向に見た図である。 コリメータ光学系ＣＯＬを駆動する駆動ユニットＣＵの斜視図である。 複数の圧電セラミックスＰＥを積み重ねてその間に電極Ｃを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータＰＺを示す斜視図である。 圧電アクチュエータＰＺに印加される電圧パルスの波形を示す図である。

符号の説明

ＡＣＴ 対物レンズアクチュエータ機構
Ｂ ベース
ＢＳ ビーム整形素子
ＣＯＬ コリメータ光学系
ＣＰＬ カップリングレンズ
ＣＵ 駆動ユニット
Ｄ１ 回折素子
Ｄ２ 回折素子
ＤＢＳ ダイクロイックビームスプリッタ
ＤＣ 駆動回路
ＤＳ 駆動軸
ＧＳ ガイド軸
ＬＨＤ 光学素子ホルダ
ＬＨＤ１ 光学素子ホルダ
ＬＨＤ２ 光学素子ホルダ
ＨＬ 開孔
ＨＷＰ λ／２波長板
Ｌ レンズ
Ｌ１ レンズ
Ｌ２ レンズ
Ｌ３ レンズ
ＬＤ１ 半導体レーザ
ＬＤ２ 半導体レーザ
ＬＤ３ 半導体レーザ
ＬＰＭ レーザパワーモニタ
Ｍ ミラー
ＭＬ モニタレンズ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＯＤ１ 光ディスク
ＯＤ２ 光ディスク
ＯＤ３ 光ディスク
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＥ 圧電セラミックス
ＰＳ ポジションセンサ
ＰＺ 圧電アクチュエータ
ＱＷＰ λ／４波長板
ＳＬ センサレンズ
Ｗ１，Ｗ２ 壁

Claims (8)

1. ２つの光学面を備えたカップリングレンズと、前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダと、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に案内する２本のガイド軸と、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットを有し、前記アクチュエータによって、前記カップリングレンズホルダが光軸方向に移動され、通過する光束の発散角が変えられることにより、球面収差を補正するようにした光ピックアップ装置の製造方法であって、
   前記カップリングレンズの少なくとも１つの前記光学面はセンターマークを有し、
   前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、前記カップリングレンズの光学面に付与されたセンターマークが、前記基準台の前記基準面に対して所定の関係となるように、前記カップリングレンズホルダに前記カップリングレンズを配置する工程と、
   前記カップリングレンズが配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定する工程と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置の製造方法。
2. 前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第１の面と第２の面とを含み、前記センターマークの前記第１の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第２の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記カップリングレンズホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
3. 前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記カップリングレンズホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
4. 前記カップリングレンズは、コリメータレンズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
5. ２つの光学面を備えたカップリングレンズと、前記カップリングレンズを保持するカップリングレンズホルダと、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に案内する２本のガイド軸と、前記カップリングレンズホルダを光軸方向に駆動するアクチュエータと、前記ガイド軸及び前記アクチュエータを直接的又は間接的に保持する基準台とを有する駆動ユニットを有し、
   前記カップリングレンズの少なくとも１つの前記光学面にセンターマークが付与されており、
   前記アクチュエータによって、前記カップリングレンズホルダが光軸方向に移動され、通過する光束の発散角が変えられることにより、球面収差を補正し、
   前記基準台は、前記ガイド軸に平行な基準面を有し、
   前記カップリングレンズの光学面に付与されたセンターマークが、前記基準台の前記基準面に対して所定の関係となるように、前記カップリングレンズホルダに前記カップリングレンズが配置され、
   前記カップリングレンズが配置された前記駆動ユニットの前記基準台の前記基準面を、前記光ピックアップ装置の基準面に当接させて固定していることを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 前記基準台の前記基準面は、前記ガイド軸に平行で且つ互いに交差する第１の面と第２の面とを含み、前記センターマークの前記第１の面からのガイド軸直交方向の距離と、前記第２の面からのガイド軸直交方向の距離とは、前記カップリングレンズホルダの位置に関わらず不変であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記駆動ユニットは、電気機械変換素子である前記アクチュエータと、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記カップリングレンズホルダに連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、を有し、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記カップリングレンズは、コリメータレンズであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

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