JPH10269599A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変焦点レンズを利用して焦点位置を調整す
る構成において、焦点位置を十分に短くする。 【解決手段】 可変焦点レンズ部１３は可変焦点レンズ
１４と固定対物レンズ１５とから構成されている。可変
焦点レンズ１４はガラスダイヤフラム２５上に圧電素子
２６が成膜され且つ内部にシリコーンオイル２８が封入
されて構成されている。そして、圧電素子２６に対する
駆動によりガラスダイヤフラム２５の曲率が変化して可
変焦点レンズ部１３の焦点距離が変化する。この場合、
半導体レーザからのレーザ光は固定対物レンズ１５に入
光することにより集光した状態で可変焦点レンズ１４に
入光する。これにより、可変焦点レンズ部１３の焦点距
離を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ或い
はＤＶＤ等の光情報記憶媒体の光情報記憶面に形成され
たピット情報を読取る光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種の光ピックアッ
プ装置の一例を図１１に示す。この図１１において、対
物レンズ１を保持するボビン２の外周にはフォーカスコ
イル３が巻回されており、そのフォーカスコイル３に図
示しない制御回路から駆動電流が供給されるようになっ
ている。ボビン２はサスペンションバネ４によってヘッ
ドベース５に弾性支持されている。また、ボビン２の側
面にはトラッキングコイル６が装着されており、そのト
ラッキングコイル６に図示しない制御回路から駆動電流
が供給されるようになっている。

【０００３】一方、ヘッドベース５にはトラッキングコ
イル６に対向して一対の永久磁石７が固定されている。
そして、フォーカスコイル３に制御回路から駆動電流が
与えられると、フォーカスコイル３と永久磁石７との磁
気作用によりボビン２がフォーカシング方向に上下動す
るので、対物レンズ１の集光位置をフォーカシング方向
に調整することができる。また、トラッキングコイル６
に制御回路から駆動電流を与えると、トラッキングコイ
ル６と永久磁石７との磁気作用によりボビン２がトラッ
キング方向に移動するので、対物レンズ１の集光位置を
トラッキング方向に調整することができる。

【０００４】しかしながら、上記構成のものは、対物レ
ンズ１の集光位置をフォーカシング方向に調整する際に
ボビン１全体を上下動させる構成であることから、その
重量が原因となってフォーカシングを調整するための応
答時間が長いという問題がある。また、ボビン２全体を
移動することから、ボビン２から外部に導出されたフォ
ーカスコイル３のリード線にストレスが印加され、フォ
ーカスコイル３の断線が懸念されるという問題がある。

【０００５】そこで、本出願人は、光学系を移動するこ
となく集光位置を調整する手段として特願平８−３４８
８３号のものを出願した。このものは、可変焦点レンズ
を組み込んだカメラ装置に関するもので、その実施例と
して、図１２に示すような円環状の圧電素子８が一体に
設けられた加圧用弾性膜９を透光性弾性膜１０の対向す
る側に配置すると共に、加圧用弾性膜９と透光性弾性膜
１０との間の空間に透明動作液を封入した構成を提案し
た。この場合、圧電素子８を圧電駆動して透光性弾性膜
１０の曲率を変化させることにより可変焦点レンズの焦
点位置を調整することができる。

【０００６】ところで、上述した特願平８−３４８８３
号のものでは、透光性弾性膜１０に膜厚分布を持たせる
ことにより光学収差を低減した可変焦点レンズを提案し
ているが、光ピックアップ装置に適用するにあたって
は、薄形化への要求から工夫すべき点が残されている。
つまり、可変焦点レンズの焦点距離はその部材である透
光性弾性膜１０の曲率によって決定されるものの、透光
性弾性膜１０の曲率を小さくするには構造上限界がある
ため、その焦点距離を実用的な距離まで短くすることは
困難であった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、可変焦点レンズを利用して焦点位置を
調整する構成において、焦点距離を十分に短くすること
ができる光ピックアップ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、可変集光手段として透光性弾性膜の曲率を変化させ
る方式を採用することにより、レンズをフォーカシング
方向に移動させることなく集光位置を調整することがで
きる。

【０００９】この場合、透光性弾性膜の形状を変化させ
るだけの構成であるので、高速応答が可能になり、焦点
ずれによる再生時の音飛び等の可能性が低減される。ま
た、従来技術において焦点調整に必要であったフォーカ
シングコイルが不要になるためフォーカシングコイルの
断線の懸念が取り除かれ、耐久性、信頼性を向上するこ
とができる。

【００１０】請求項２の発明によれば、駆動手段は透光
性弾性膜に一体に設けられた圧電素子であることから、
薄形の可変焦点レンズを容易に製作することができる。
従って、可変焦点レンズ及び固定対物レンズから薄型の
可変焦点レンズを容易に製作でき、全体の小形化、省ス
ペース化に寄与する。

【００１１】請求項３の発明によれば、透光性弾性膜は
光学収差を低減するように膜厚分布を有するように形成
されているので、集光位置の精度を高めることができ
る。

【００１２】請求項４の発明によれば、光ピックアップ
装置の光源が赤外レーザの場合は、赤外光透過率の高い
シリコンを透光性弾性膜とすることで、半導体プロセス
を用いたバッチ処理によって透光性弾性膜の製作プロセ
スが簡略化され、低コスト、大量生産が可能となる。

【００１３】請求項５の発明によれば、固定対物レンズ
を光源と可変焦点レンズとの間に配置した場合には、固
定対物レンズで集光された光が可変焦点レンズに入光す
ることになり、可変焦点レンズに対する入射角度が大き
くなる。この場合、可変焦点レンズの透光性弾性膜は屈
折率が大きなシリコンダイヤフラムであることから、可
変焦点レンズへの入射角が大きいときは、透光性弾性膜
と透光性物質との界面で全反射を生じて可変焦点レンズ
の透光性物質に光が入光しないことになる。そこで、可
変焦点レンズを光源と固定対物レンズとの間に配置する
ことにより、可変焦点レンズに光源からの光を有効に入
光させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（第１実施例）以下、本発明をＣＤ−ＲＯＭ或いはＤＶ
Ｄの光ピックアップ装置に適用した第１実施例を図１乃
至図７を参照して説明する。図２は光ピックアップ装置
を構成する集光光学部を示す斜視図であり、図３は光ピ
ックアップ装置全体の構成を示す概略図である。これら
の図２及び図３において、光ピックアップ装置は集光光
学部１１と周辺光学部１２（図３のみに示す）とから構
成されており、まず、集光光学部１１について説明する
に、従来技術と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。即ち、集光光学部１１はボビン２を主体として
構成されており、そのボビン２に可変焦点レンズ部１３
が設けられている。この可変焦点レンズ部１３は、可変
焦点レンズ１４及び固定対物レンズ１５からなり、それ
らのレンズ１４，１５はボビン２に接着等により一体固
定されている。ボビン２の側面にはトラッキングコイル
６が接着等によりボビン２に取付けられている。

【００１５】ボビン２は弾性支持バネ１６によりヘッド
ベース５から離間した状態で支持されている。この弾性
支持バネ１６は、図２に示すように中央部がボビン２に
固定されていると共に端部がヘッドベース５に固定され
ており、ボビン２のフォーカシング方向の移動を拘束し
且つトラッキング方向の移動を可能とする構造であるこ
とを特徴とする。つまり、弾性支持バネ１６は適当な幅
があるので、フォーカシング方向には変形しないが、湾
曲部がトラッキング方向に弾性変形可能となっている。
そして、ボビン２に設けられたトラッキングコイル６に
対向してヘッドベース５には一対の永久磁石７が固定さ
れている。以上の構成により、ボビン２は、ヘッドベー
ス５に固定された一対の永久磁石７間に弾性支持されて
いる。

【００１６】図３中に示す周辺光学部１２は光ディスク
の記録情報を再生するため光学系で、その構成は一般的
なものであることから、簡単に説明する。即ち、光源と
しての半導体レーザ１７はレーザ光を投光し、そのレー
ザ光はコリメータレンズ１８、回折格子１９、偏光ビー
ムスプリッタ２０等の光学部品を通過してから集光光学
部１１の可変焦点レンズ部１３に入光する。そして、可
変焦点レンズ部１３により光情報記憶媒体としての光デ
ィスク２１（図６参照）の光情報記憶面に集光された状
態で反射し、その反射光は偏光ビームスプリッタ２０を
直進して集光レンズ２２により集光された状態で光検出
部２３によって検出される。従って、光ディスク２１の
光情報記憶面での反射光強度に応じた出力信号がフォー
カシングのサーボ情報を与え、その情報に基づいて可変
焦点レンズ部１３の焦点位置が調整される。

【００１７】図１はボビン２に設けられた可変焦点レン
ズ部１３の詳細図である。この可変焦点レンズ部１３は
固定対物レンズ１５の焦点距離に対して薄形化するた
め、以下のように構成されている。即ち、円環状のシリ
コンスペーサ２４に対して透光性弾性膜としての薄膜の
ガラスダイヤフラム２５が陽極接合によって接合されて
いる。ガラスダイヤフラム２５上には、ＰＺＴ等の駆動
手段としての圧電素子２６がスパッタ等の成膜方法によ
って円環状に形成されている。また、図示はしていない
がガラスダイヤフラム２５は、中央部となるほど膜厚が
徐々に薄肉となる膜厚分布を有するように形成されてお
り、これにより可変焦点レンズ部１３の光学収差を低減
するようになっている。

【００１８】上記圧電素子２６は電圧が印加されていな
い状態では図４に示すように初期形状となっており、そ
の初期形状ではガラスダイヤフラム２５が変形すること
はない。これに対して、圧電素子２６に電圧が印加され
た状態では図５に示すように圧縮が生じて圧電素子２６
が湾曲形状に変形し、その湾曲形状に伴ってガラスダイ
ヤフラム２５も湾曲形状に変形する。

【００１９】そして、上述したシリコンスペーサ２４及
びガラスダイヤフラム２５からなる一体物が図１に示す
ように接着等の手段によって対向して貼り合わせられて
おり、これによりガラスダイヤフラム２５間に空間部が
形成されている。

【００２０】ここで、シリコンスペーサ２４の側面には
微細な貫通孔２７が２個形成されており、それらの貫通
孔２７を通じてガラスダイヤフラム２５間の空間部に透
光性物質としてのシリコーンオイル２８が封入されてい
る。つまり、一方の貫通孔２７をシリコーンオイルに浸
漬させた状態で他方の貫通孔２７から真空引きすると、
ガラスダイヤフラム２５間の空間部にシリコーンオイル
２８が導入される。そののち２個の貫通孔２７を樹脂等
で封止することにより内部にシリコーンオイル２８が封
入された可変焦点レンズ１４を形成することができる。
この場合、シリコーンオイル２８は、その屈折率がガラ
スダイヤフラム２５と略同じであるため、シリコーンオ
イル２８とガラスダイヤフラム２５との界面での反射を
避ける目的のために選択されている。さらに、ガラスダ
イヤフラム２５には、特開平８−１１４７０３号公報に
記述されているように膜厚分布を持たせることで光学収
差の低減を図っているが、同様の技術であるので、その
説明は省略する。

【００２１】固定対物レンズ１５は、レンズホルダ２９
の内周段部と保持リング３０との間に挟持された状態で
接着等の手段により固定されている。そして、上述した
可変焦点レンズ１４と固定対物レンズ１５とは接着等の
手段により外周部が互いに接合されて一体化されてい
る。この場合、可変焦点レンズ１４と固定対物レンズ１
５との配置上の上下関係は任意である。

【００２２】次に、焦点位置合わせの原理をフォーカシ
ング方向について説明する。半導体レーザ１７が駆動さ
れると、半導体レーザ１７からレーザ光が投光される。
このレーザ光はコリメータレンズ１８で平行光に変換さ
れた状態で回折格子１９を通過してから偏光ビームスプ
リッタ２０により直交方向に反射されて集光光学部１１
の可変焦点レンズ部１３に入光する。

【００２３】さて、圧電素子２６に外部電源から電圧を
印加すると、図６に示すように圧電素子２６が変形し、
それに伴って圧電素子２６と一体のガラスダイヤフラム
２５は弾性変形する。これにより、可変焦点レンズ部１
３に入射したレーザ光は、固定対物レンズ１５を通過す
ることにより当該固定対物レンズ１５の焦点位置に集光
するように可変焦点レンズ１４に入射する。そして、固
定対物レンズ１５を通過したレーザ光は可変焦点レンズ
１４によりさらに集光された状態で光ディスク２１に照
射される。

【００２４】この場合、ガラスダイヤフラム２５の曲率
の変化により可変焦点レンズ部１３の焦点距離が変化
し、それに伴って集光光学部１１の焦点距離が変化す
る。従って、光ディスク２１からの反射光を受ける光検
出部２３からのサーボ信号に基づいて光ディスク２１の
光情報記憶面に焦点を合わせることができる。

【００２５】また、図７に示すように光ディスク２１の
反りの影響により可変焦点レンズ部１３の焦点位置が光
ディスク２１の光情報記憶面から外れた場合は、光検出
部２３からのサーボ信号に基づいて可変焦点レンズ１４
を構成する圧電素子８に外部電源により大きなサーボ電
圧を印加する。これにより、圧電素子８ひいてはガラス
ダイヤフラム２５の曲率が大きくなって可変焦点レンズ
部１３の焦点距離が短くなるので、光ディスク２１の光
情報記憶面に焦点合せすることができる。この場合、圧
電素子２６に対するサーボ電圧により可変焦点レンズ１
４のガラスダイヤフラム２５の形状を変化させる構成で
あるので、可変焦点レンズ１４の焦点距離を高速で調整
することが可能になる。

【００２６】トラッキング方向については、ボビン２の
側面に設けられたトラッキングコイル６への通電時に生
じる磁場と永久磁石７が作る磁場との相互作用によりボ
ビン２全体がトラッキング方向に移動することにより調
整する。

【００２７】上記構成のものによれば、可変焦点レンズ
部１３を可変焦点レンズ１４と固定対物レンズ１５とを
組合わせて構成することにより、可変焦点レンズ部１４
が設けられているボビン２、ひいては集光光学部１１の
薄形化を図るようにしたので、可変焦点レンズ１４だけ
を使用した構成に比較して、可変焦点レンズ部１４の短
焦点距離化を図ることができる。

【００２８】また、圧電素子８をガラスダイヤフラム２
５に成膜方法により形成するようにしたので、可変焦点
レンズ部１４の薄形化が可能であると共に製品の品質が
ばらつくことなく大量生産することができる。

【００２９】（第２実施例）光ディスク２１の光情報記
憶面が２層式のＤＶＤの場合には、図８及び図９に示す
ように圧電素子８に対する駆動電圧を調整することによ
り可変焦点レンズ部１３の焦点位置を上部の光情報記憶
面と下部の光情報記憶面とに切り替えることにより対応
することが可能である。さらに、光ディスク２１の光情
報記憶面が３層式以上になっても対応することができ
る。

【００３０】（第３実施例）光ピックアップ装置に用い
る光源の光の波長が可視光ではなく赤外光の場合には、
シリコンでも光の透過、屈折が可能であるため、上述の
ようなガラスダイヤフラム２５と円環状のシリコンスペ
ーサ２４とを貼り合せる必要はなく、図１０に示すよう
に外周部を厚くした透光性弾性膜としてのシリコンダイ
ヤフラム３１上に圧電素子２６を形成したものを互いに
接着等の手段によって貼り合せて内部にシリコーンオイ
ル２８を封入する構成としてもよい。

【００３１】このような構成によれば、特開平５−１５
２１８５号公報或いは特開平６−３００９８９号公報に
記載の半導体プロセスを用いたバッチ処理によって、低
コスト、大量生産が可能になる。この場合、図１０に示
すように可変焦点レンズ３２を光源と固定対物レンズ１
５との間に配置するのが好ましい。これは、シリコンの
屈折率３．４がシリコーンオイル２８の屈折率１．５に
対してかなり大きいことによる。つまり、固定対物レン
ズ１５を光源と可変焦点レンズ１４との間に配置した場
合には、固定対物レンズ１５で屈折された光は臨界角以
上の入射角でシリコンダイヤフラム３１とシリコーンオ
イル２８の界面に入射する可能性があり、このような場
合は全反射を起してシリコーンオイル２８内に入射しな
いことが懸念されるためである。

【００３２】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。可変焦
点レンズ１４としては、片面のみに透光性弾性膜９を設
けるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における可変焦点レンズ部
を示す分解斜視図

【図２】集光光学部を示す斜視図

【図３】全体構成を示す概略図

【図４】圧電素子及びガラスダイヤフラムの初期形状を
示す模式図

【図５】圧電素子及びガラスダイヤフラムの変形形状を
示す模式図

【図６】可変焦点レンズによる焦点合せを示す模式図

【図７】光ディスクの移動に追従した状態を示す図６相
当図

【図８】本発明の第２実施例において２層式の光ディス
クの下側の光情報記憶面に対する可変焦点レンズによる
焦点合せを示す模式図

【図９】上側の光情報記憶面に対する焦点合せを示す図
８相当図

【図１０】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図１１】従来例を示す図２相当図

【図１２】可変焦点レンズを断面にして示す斜視図

【符号の説明】

２はボビン、６はトラッキングコイル、７は永久磁石、
１１は集光光学部、１２は周辺光学部、１３は可変焦点
レンズ部、１４は可変焦点レンズ、１４は固定対物レン
ズ、１７は半導体レーザ（光源）、２１は光ディスク
（光情報記憶媒体）、２５はガラスダイヤフラム（透光
性弾性膜）、２６は圧電素子（駆動手段）、２７はシリ
コーンオイル（透光性物質）、３１はシリコンダイヤフ
ラム（透光性弾性膜）、３２は可変焦点レンズである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を光情報記憶媒体に照射す
   ることにより当該光情報記憶媒体の光情報記憶面に形成
   されたピット情報を読取る光ピックアップ装置におい
   て、 前記光源の光軸上に配置され、少なくとも一方が透光性
   弾性膜からなる一対の透光性膜により閉鎖された内部空
   間に変形可能な透光性物質が封入された可変集光手段
   と、 この可変集光手段に一体に設けられ前記透光性弾性膜の
   曲率を変化させるための駆動手段と、 前記光源の光軸上に配置された固定対物レンズとを備
   え、 前記光源からの光を前記可変集光手段及び前記固定対物
   レンズを介して前記光情報記憶媒体の光情報記憶面に集
   光するように構成したことを特徴とする光ピックアップ
   装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記透光性弾性膜に一
   体に設けられた円環状の圧電素子であることを特徴とす
   る請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 前記透光性弾性膜は、光学収差を低減す
   るために膜厚分布を有するように形成されていることを
   特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装
   置。
4. 【請求項４】 前記光源は赤外線を投光し、 前記透光性弾性膜はシリコンダイヤフラムであることを
   特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光ピックア
   ップ装置。
5. 【請求項５】 前記可変焦点レンズは、前記光源と前記
   固定対物レンズとの間に配置されていることを特徴とす
   る請求項４記載の光ピックアップ装置。