JPH09320099A - 光学ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストが低く位置決め精度の高い平行光変換
手段を備えた光学ピックアップ及びその光学ピックアッ
プを備えた光ディスク装置を提供すること。 【解決手段】 光ビームを出射する光源２１と、前記光
源から出射された光ビームを光ディスク１１の信号記録
面上に集束させる光集束手段２６と、平凸レンズで構成
されて前記光源と光集束手段との間に配置され、前記光
源から出射された光ビームを平行光に変換する平行光変
換手段２４とを備えた光学ピックアップ２０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ミニディスク
（ＭＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、コンパクトディス
ク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ等（以下、「光ディスク」と
いう）の信号を記録及び／又は再生する光学ピックアッ
プ及びその光学ピックアップを備えた光ディスク装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１及び図１２は、従来の光ディスク
用の光学ピックアップの光学系の一例を示す側面図及び
平面図である。この光学ピックアップ１の光学系は、半
導体レーザ素子２から出射された光ビ−ムの光路中に順
次に配設された非点収差補正板３ａ、グレーティング３
ｂ、ビームスプリッタ４、コリメータレンズ５、プリズ
ムミラー６及び対物レンズ７と、ビームスプリッタ４で
反射された光ディスクＤからの戻り光ビ−ムの分離光路
中に順次に配設されたウォラストンプリズム４ａ、マル
チレンズ４ｂ及びフォトディテクタ８とから構成されて
いる。

【０００３】このような構成の光学ピックアップ１の光
学系では、半導体レーザ素子２からの光ビームは、非点
収差補正板３ａ、グレーティング３ｂ、ビームスプリッ
タ４を順次透過し、コリメータレンズ５によって平行光
ビ−ムに変換される。そして、平行光ビ−ムは、プリズ
ムミラー６によって光ディスクＤの方向に光路を折曲げ
られ、対物レンズ７によって光ディスクＤの信号記録面
に照射される。そして、この信号記録面で反射された戻
り光ビ−ムは、フォトディテクタ８の受光面で受光さ
れ、記録信号が検出されるようになっている。

【０００４】そして、半導体レーザ素子２からの光ビー
ムが、光ディスクＤの信号記録面の正しい位置にスポッ
トを形成して正確な記録信号の再生を可能とするため
に、対物レンズ７を所定のサーボ信号に基づいて微動さ
せるようにしている。この対物レンズ７のサーボとして
は、光ディスクＤの記録トラックに対して、径方向に沿
って対物レンズ７を微動させるトラッキングサーボと、
光軸に沿って光ディスクＤの信号記録面に接近，離間さ
せる方向に対物レンズ７を微動させるフォーカシングサ
ーボとが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ピ
ックアップ１においては、半導体レーザ素子２からの光
ビームを平行光ビ−ムに変換するためのコリメータレン
ズ５は、図１３に示すように、両面が凸面である、いわ
ゆる両凸レンズが使用されている。図示の場合、コリメ
ータレンズ５は、２枚のレンズ、即ち両凸レンズである
第１レンズ５ａと、一面が第１レンズ５ａの一面と整合
する凹面で、他面が凸面である凹凸レンズである第２レ
ンズ５ｂとから成る貼り合わせレンズである。各レンズ
５ａ、５ｂの両面、即ち４面は、それぞれ所定の曲率半
径となるように研磨加工されるため、レンズ加工作業が
多く、加工時間がかかることから、コスト高になるとい
う問題があった。

【０００６】さらに、コリメータレンズ５は、光学ピッ
クアップ１の光学ベース等への取付の際に、図１４に示
すように、その周面を基準として位置決めされるように
なっている。このため、特に、コリメータレンズ５が貼
り合わせレンズである場合には、個々のレンズ５ａ、５
ｂの周面を高精度に加工すると共に、貼り合わせの際に
個々のレンズ５ａ、５ｂ相互の芯出しを高精度で行なう
必要があり、コスト高になるという問題がある。また、
コリメータレンズ５の位置決めのための基準点のスパン
は、最大でもコリメータレンズ５の厚さ分となり、比較
的小さなスパンであることから、位置決めの際に僅かな
角度ずれが発生することがあるという問題もあった。

【０００７】この発明は、以上の点に鑑み、コストが低
く位置決め精度の高い平行光変換手段を備えた光学ピッ
クアップ及びその光学ピックアップを備えた光ディスク
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射
された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集束させ
る光集束手段と、前記光源と光集束手段との間に配置さ
れ、前記光源から出射された光ビームを平行光に変換す
る平行光変換手段とを備えた光学ピックアップにおい
て、前記平行光変換手段を、平凸レンズで構成すること
により達成される。

【０００９】上記構成によれば、平行光変換手段の一面
が平坦であることから、加工が容易となるので、コスト
を低減させることができ、またその平面を位置決めの基
準とすることができるので、位置決め精度を高めること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述
べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの形態に限られるもので
はない。

【００１１】図１は、この発明の光ディスク装置の実施
形態を示すブロック構成図である。この光ディスク装置
１０は、光ディスク１１を回転駆動する駆動手段として
のスピンドルモータ１２、回転する光ディスク１１の信
号記録面に対して光ビ−ムを照射して信号を記録し、こ
の信号記録面からの戻り光ビ−ムにより記録信号を再生
する光学ピックアップ２０及びこれらを制御する制御部
１３を備えている。ここで、制御部１３は、光ディスク
ドライブコントローラ１４、信号復調器１５、誤り訂正
回路１６、インターフェイス１７、ヘッドアクセス制御
部１８及びサーボ回路１９を備えている。

【００１２】光ディスクドライブコントローラ１４は、
スピンドルモータ１２を所定の回転数で駆動制御する。
信号復調器１５は、光学ピックアップ２０からの記録信
号を復調して誤り訂正回路１６に送出する。誤り訂正回
路１６は、信号復調器１５からの記録信号を誤り訂正
し、インターフェイス１７を介して外部コンピュータ等
に送出する。これにより、外部コンピュータ等は、光デ
ィスク１１に記録された信号を再生信号として受け取る
ことができるようになっている。

【００１３】ヘッドアクセス制御部１８は、光学ピック
アップ２０を例えば光ディスク１１上の所定の記録トラ
ックまでトラックジャンプ等により移動させる。サーボ
回路１９は、この移動された所定位置において、光学ピ
ックアップ１３の２軸アクチュエータに保持されている
対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向
に移動させる。

【００１４】図２及び図３は、この発明の光学ピックア
ップの実施形態を示す平面図及び背面から見た平面図で
ある。この光学ピックアップ２０は、光源としての半導
体レーザ素子２１から出射された光ビ−ムの光路中に順
次に配設された非点収差補正手段としての非点収差補正
板２２ａ、光分割手段としてのグレーティング２２ｂ、
光分離手段としてのビームスプリッタ２３、平行光変換
手段としてのコリメータレンズ２４、光路折曲げ手段と
してのプリズムミラー２５及び光集束手段としての対物
レンズ２６並びにビームスプリッタ２３で反射された光
ディスク１１からの戻り光ビ−ムの分離光路中に順次に
配設された光分割手段としてのウォラストンプリズム２
７、光集束手段としてのマルチレンズ２８及び光検出手
段としてのフォトディテクタ２９を有する光学系と、対
物レンズ２６を保持して２軸方向に移動させるための２
軸アクチュエータ３０とを、光学ピックアップ２０に設
けられたガイド２０ａに沿って光ディスク１１の半径方
向に移動可能に支持された図４に示すような光学ベ−ス
２０ｂ内に固定保持している。

【００１５】図５及び図６は、光学系の一例を示す側面
図及び平面図である。半導体レーザ素子２１は、半導体
の再結合発光を利用した発光素子であり、所定のレ−ザ
光を出射する。非点収差補正板２２ａは、光軸に対して
所定角度だけ傾いて配設された平行平板であり、半導体
レーザ素子２１から出射される光ビームの非点収差を補
正する。

【００１６】グレーティング２２ｂは、入射光を回折さ
せる回折格子であり、半導体レーザ素子２１から非点収
差補正板２２ａを介して入射した光ビームを、０次回折
光から成る主ビーム及び±１次回折光から成るサイドビ
ームの少なくとも３本の光ビームに分割する。従って、
少なくとも３本の光ビームを分割生成できれば、ホログ
ラム素子等の他の分割素子を用いても良い。

【００１７】ビームスプリッタ２３は、その偏光分離膜
２３ａが光軸に対して４５度傾斜した状態で配設された
偏光ビームスプリッタであり、グレーティング２２ｂか
らの光ビームと光ディスク１１の信号記録面からの戻り
光ビ−ムを偏光分離する。即ち、半導体レーザ素子２１
からの光ビームの一部は、ビームスプリッタ２３の偏光
分離膜２３ａを透過し、戻り光ビ−ムの一部は、ビーム
スプリッタ２３の偏光分離膜２３ａで反射される。

【００１８】コリメータレンズ２４は、凸レンズと凹レ
ンズを組み合わせた貼り合わせレンズであり、ビームス
プリッタ２３からの光ビームを平行光ビ−ムに変換す
る。プリズムミラー２５は、三角柱状のミラーであり、
コリメータレンズ２４からの平行光ビ−ムを鉛直方向に
９０度反射させると共に、光ディスク１１からの戻り光
ビ−ムを水平方向に９０度反射させる。対物レンズ２６
は、凸レンズであり、コリメータレンズ２５からの平行
光ビ−ムを回転駆動している光ディスク１１の信号記録
面の所望のトラック上に集束させる。ここで、対物レン
ズ２６は、軸摺回動型の２軸アクチュエータ３０によ
り、２軸方向、即ちフォーカシング方向及びトラッキン
グ方向に移動可能に支持されている。

【００１９】ウォラストンプリズム２７は、四角柱状の
プリズムであり、光ディスク１１からの戻り光ビ−ムに
基づいて偏光分離を行なうことにより、複数の光ビーム
を出射する。マルチレンズ２８は、シリンドリカルレン
ズ及び凹レンズであり、戻り光ビ−ムに対してフォーカ
スエラー信号の検出のために非点収差を付与して光路長
を調整する。フォトディテクタ２９は、光検出器であ
り、ビームスプリッタ２３を透過した戻り光ビームを受
光する。

【００２０】図７は、２軸アクチュエータの一例を示す
平面図である。この２軸アクチュエータ３０は、光学ピ
ックアップ２０の光学ベース２０ｂにＸＹ方向に移動調
整可能に取り付けられたＸＹベース３１と、可動部保持
体３２によりＸＹベース３１に対して光軸方向に移動可
能に、かつ揺動軸の周りに揺動可能に支持されたレンズ
ホルダ３３と、レンズホルダ３３に対して光軸が揺動軸
に平行に保持された対物レンズ２６と、後述する対物レ
ンズ２６の駆動手段とを備えている。

【００２１】可動部保持体３２は、全体が例えばゴム様
のポリエステルエラストマ等の樹脂から構成されてお
り、可動部側３２ａがレンズホルダ３３に取り付けられ
ていると共に、固定部側３２ｂがＸＹベース３１に対し
て固定されている。さらに、可動部保持体３２は、可動
部側３２ａが、図示矢印Ｆｃｓに示す垂直方向（フォー
カシング方向）に移動可能なように、縦断面がほぼ平行
四辺形状のリンクを構成しており、さらに図示矢印Ｔｒ
ｋに示す水平方向（トラッキング方向）に移動可能なよ
うに、垂直に延びる一対のヒンジ３２ｃ、３２ｄを備え
ている。

【００２２】対物レンズの駆動手段は、レンズホルダ３
３に設けられたフォーカス用コイル３４及びトラッキン
グ用コイル３５と、ＸＹベース３１に固定配置されたヨ
ーク３６及びそれに取り付けられたマグネット３７とか
ら構成されている。そして、これらフォーカス用コイル
３４及びトラッキング用コイル３５にそれぞれ通電する
ことにより、各コイル３４、３５に発生する磁束が、ヨ
ーク３６及びマグネット３７による磁束と相互に作用し
て、レンズホルダ３３及び対物レンズ２６を、フォーカ
ス方向及びトラッキング方向に駆動制御するようになっ
ている。

【００２３】この実施形態による光学ピックアップ２０
を組み込んだ光ディスク装置１０は、以上のように構成
されており、次のように動作する。先づ、スピンドルモ
ータ１２が回転して、光ディスク１１を回転駆動する。
そして、光学ピックアップ２０が、ガイド２０ａに沿っ
て光ディスク１１の半径方向に移動して、対物レンズ２
６の光軸を光ディスク１１の所望のトラック位置まで移
動させる。

【００２４】この状態にて、半導体レーザ素子２１から
の光ビームは、グレーティング２２ｂにより３本の光ビ
ームに分割された後、ビームスプリッタ２３を透過し、
コリメータレンズ２４により平行光ビ−ムに変換され
る。そして、プリズムミラー２５で光ディスク１１に向
かって反射され、対物レンズ２６を介して光ディスク１
１の信号記録面に集束される。光ディスク１１からの戻
り光ビ−ムは、再び対物レンズ２６、プリズムミラー２
５及びコリメータレンズ２４を介してビームスプリッタ
２３に入射する。そして、ビームスプリッタ２３の反射
面２３ａで反射され、ウォラストンプリズム２７及びマ
ルチレンズ２８を介してフォトディテクタ２９に集束さ
れる。そして、フォトディテクタ２９の検出信号に基づ
いて、光ディスク１１の記録信号が再生される。

【００２５】その際、信号復調器１５は、フォトディテ
クタ２９からの検出信号によりトラッキングエラー信号
を検出すると共に、非点収差法によりフォーカシングエ
ラー信号を検出する。そして、サーボ回路１９は、光デ
ィスクドライブコントローラ１４を介して、フォーカス
用コイル３４及びトラッキング用コイル３５への駆動電
流をサーボ制御する。即ち、フォーカス用コイル３５に
発生する磁界が、マグネット３７及びコイル３６による
磁界と作用することにより、レンズホルダ３３がフォー
カシング方向に移動調整されてフォーカシングが行なわ
れる。また、トラッキング用コイル３５に発生する磁界
が、マグネット３７及びヨーク３６による磁界と作用す
ることにより、レンズホルダ３３がトラッキング方向に
移動調整されてトラッキングが行なわれる。

【００２６】以上の構成の光学ピックアップ２０を組み
込んだ光ディスク装置１０において特徴的なコリメータ
レンズ２４は、図８に示すように、平凸レンズ、即ち両
面が凸面として形成された両凸レンズである第１レンズ
２４ａと、一面が第１レンズ２４ａの一面と同じ曲率の
凹面であって、他面が平面である平凹レンズである第２
レンズ２４ｂとから成る貼り合わせレンズとして構成さ
れている。そして、第２レンズ２４ｂが、第１レンズ２
４ａより大径に形成されている。

【００２７】ここで、コリメータレンズ２４としての光
学作用を得るためには、第１レンズ及び第２レンズの屈
折率をｎ１、ｎ２、アッベ数をνｄ１、νｄ２とする
と、数１及び数２なる条件が必要となる。

【数１】

【数２】 従来は、第１レンズ５ａ及び第２レンズ５ｂの材料とし
て、ｎ１＝１．６８７，νｄ１＝４８．５の硝材及びｎ
２＝１．８２５，νｄ２＝２３．８なる硝材を選定する
ことにより、上記条件を満たすようにしている。これに
対して、この実施形態によれば、第１レンズ２４ａ及び
第２レンズ２４ｂの材料として、ｎ１＝１．６８７，ν
ｄ１＝４８．５，の硝材及びｎ２＝１．７４４，νｄ２
＝２６．６の硝材を選定している。即ち、第２レンズ２
４ｂの材料として、比較的高い屈折率の硝材を使用する
ことによって、平凸レンズのコリメータレンズ２４を実
現することができる。

【００２８】また、コリメータレンズ２４は、その第２
レンズ２４ｂの一面が平面として形成され、かつ第２レ
ンズ２４ｂが第１レンズ２４ａより大径に形成されてい
るので、光学ベース３０ｂに対してその平面及び周面を
基準として位置決めすることができる。即ち、光学ベー
ス２０ｂのコリメータレンズ２４の取付部分には、図４
に示すように、コリメータレンズ２４の第２レンズ２４
ｂの平面の周縁に、光軸方向から当接すべき光軸方向の
第１の位置決め面３８と、第２レンズ２４ｂの周面に対
して、４５度の傾斜した面で当接する光軸に垂直な方向
の第２の位置決め面３９が形成されている。これによ
り、コリメータレンズ２４は、図９に示すように、その
第２レンズ２４ｂの平面の周縁が第１の位置決め面３８
に当接するので、この平面を基準として光軸方向に位置
決めされると共に、その第２レンズ２４ｂの周面が第２
の位置決め面３９に当接するので、光軸に垂直な面内で
位置決めされることになる。

【００２９】従って、コリメータレンズ２４が、第２レ
ンズ２４ｂの平面及び周面にて位置決めされる場合に
は、この第２レンズ２４ｂの平面及び周面を高精度に加
工すれば、第１レンズ２４ａの周面の精度をあまり高く
する必要がないので、加工コストを低減することができ
ると共に、レンズ相互の芯出し精度もあまり高くする必
要がないので、組立コストを低減することができる。ま
た、図１０に示すように、第２レンズ２４ｂの平面にお
ける位置決めのための基準点のスパンを比較的大きく取
ることができるので、位置決めの際の角度ずれが小さく
抑制されることになり、取付精度を向上させることがで
きる。

【００３０】尚、上記実施形態による光ディスク装置１
０及び光学ピックアップ２０においては、２軸アクチュ
エータ３０として、可動部保持体３２を備えた構成のも
のが示されているが、これに限らず、サスペンションバ
ネ式あるいは軸摺回動式の２軸アクチュエータであって
も良い。また、光磁気ディスク再生用の偏光光学ピック
アップの構成が示されているが、これに限らず、コンパ
クトディスク（ＣＤ）やＣＤ−ＲＯＭのための無偏光光
学ピックアップ及び光ディスク装置に対してもこの発明
を適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
平行光変換手段のコストを大幅に低減することができる
と共に、位置決め精度を大幅に向上させることができ、
極めて優れた光学ピックアップ及び光ディスク装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光ディスク装置の実施形態を示すブ
ロック構成図。

【図２】この発明の光学ピックアップの実施形態を示す
平面図。

【図３】図２の光学ピックアップの実施形態を示す背面
から見た平面図。

【図４】図２の光学ピックアップにおける光学ベースの
斜視図。

【図５】図２の光学ピックアップにおける光学系を示す
側面図。

【図６】図２の光学ピックアップにおける光学系を示す
平面図。

【図７】図２の光学ピックアップにおける２軸アクチュ
エータの平面図。

【図８】図２の光学ピックアップにおけるコリメータレ
ンズの拡大側面図。

【図９】図８のコリメータレンズの光学ベースへの取付
状態を示す部分拡大平面図、側面図及び横断面図。

【図１０】図８のコリメータレンズの位置決め基準を示
す概略図。

【図１１】従来の光学ピックアップの光学系の一例を示
す側面図。

【図１２】図１１の光学ピックアップの光学系の一例を
示す平面図。

【図１３】図１１の光学ピックアップにおけるコリメー
タレンズの拡大側面図。

【図１４】図１３のコリメータレンズの位置決め基準を
示す概略図。

【符号の説明】

１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１
２・・・スピンドルモータ、１３・・・光学ピックアッ
プ、１４・・・光ディスクトライブコントローラ、１５
・・・信号復調器、１６・・・誤り訂正回路、１７・・
・インターフェイス、１８・・・ヘッドアクセス制御
部、２０・・・光学ピックアップ、２０ａ・・・ガイ
ド、２０ｂ・・・光学ベース、２１・・・半導体レーザ
素子、２２ａ・・・非点収差補正板、２２ｂ・・・グレ
ーティング、２３・・・ビームスプリッタ、２４・・・
コリメータレンズ、２５・・・プリズムミラー、２６・
・・対物レンズ、２７・・・ウォラストンプリズム、２
８・・・マルチレンズ、２９・・・フォトディテクタ、
３０・・・２軸アクチュエータ、３１・・・ＸＹベー
ス、３２・・・可動部保持体、３３・・・レンズホル
ダ、３４・・・フォーカス用コイル、３５・・・トラッ
キング用コイル、３６・・・ヨーク、３７・・・マグネ
ット、３８・・・第１の位置決め面（光軸方向）、３９
・・・第２の位置決め面（光軸に垂直方向）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを出射する光源と、 前記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記
   録面上に集束させる光集束手段と、 前記光源と光集束手段との間に配置され、前記光源から
   出射された光ビームを平行光に変換する平行光変換手段
   とを備えた光学ピックアップにおいて、 前記平行光変換手段が、平凸レンズで構成されているこ
   とを特徴とする光学ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記平行光変換手段が、平凸レンズの平
   面部を基準として、光軸方向に関して位置決めされる請
   求項１に記載の光学ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記平行光変換手段が、両凸レンズ及び
   平凹レンズから成る貼り合わせレンズであって、前記両
   凸レンズが屈折率１．６８７の硝材で、前記平凹レンズ
   が屈折率１．７４４の硝材で構成されている請求項１に
   記載の光学ピックアップ。
4. 【請求項４】 前記平行光変換手段が、両凸レンズ及び
   平凹レンズから成る貼り合わせレンズであって、前記平
   凹レンズが前記両凸レンズより大径に形成されている請
   求項１に記載の光学ピックアップ。
5. 【請求項５】 光源から出射された光ビームを、平行光
   変換手段により平行光に変換して、光集束手段を介して
   光ディスクの信号記録面上に集束し、信号を記録及び／
   又は再生する光ディスク装置において、 前記平行光変換手段が、平凸レンズで構成されているこ
   とを特徴とする光ディスク装置。