JPH03107103A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光デイスク装置等に使用される光学ヘッドのフォーカシ
ング機構に関し、 集光レンズをフォーカシング方向の移動させる必要がな
いフォーカシング機構を提供することを目的とし、 対象物に光を集光させる表面曲率が変化可能な集光レン
ズと、対象物上の光が所定の集光状態になるように集光
レンズの表面曲率を変化させて集光レンズの焦点距離を
変化させるフォーカシング手段とを備えてなる光学ヘッ
ドを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光デイスク装置等に用いられる光学ヘッドに係
わり、特に光学ヘッドのフォーカシング機構に関するも
のである。

光デイスク装置はレーザ光を記録媒体に照射してデータ
の記録再生を行うものである。レーザ光を記録媒体に照
射するために用いられる光学ヘッドは、レーザ光を記録
媒体に照射するための光学系や、記録媒体上の所望の記
録位置にレーザ光を集光するためのトラッキング機構や
フォーカシング機構などから構成されるものである。

〔従来の技術〕

光デイスク装置では様々なタイプの光学ヘッドが使用さ
れており、例えば第７図に示す光学ヘッドはその一例で
ある。

同図（ｂ）に示すように、対物レンズ９０はレンズ支持
部材９２に支持されており、レンズ支持部材９２は渦巻
板バネ９１を介してフレーム９６に移動可能に支持され
ている。また、同図（ａ）に示すようにフレーム９６に
は磁石９４及びヨーク９５が取り付けられており、レン
ズ支持部材９２にはフォーカシングコイル９３が巻き付
けられている。

対物レンズ１０を介して図示しない光ディスクに照射さ
れるビームは、光デイクス上で所定の大きさのビームス
ボ・ントになるようにトラ・ンキング制御され、また光
デイスク上の所定の記録トラ・ツクにビームスポットが
形成されるようにフォーカシング制御される。

フォーカシングは対物レンズ９０をフォーカシング方向
９９に移動させることにより行う。フォーカシングコイ
ル９３に電流を印加すると、磁石９４及びヨーク９５に
より発生する磁束により、フォーカシングコイル９３は
フォーカンジグ方向９９に力を受け、レンズ支持部材９
２及び対物レンズ９０がフォーカシング方向に移動する
。

一方トラッキングは、ビームスポットがトラッキング方
向９８に移動するようにガルバノミラ−９７の角度を変
化させることにより行う。また、ガルバノミラ−を用い
ず、対物レンズ９０をトラッキング方向に移動させるこ
とによりトラッキングを行うことも可能である。

以上は光学ヘッドの一タイプを説明したものであるが、
フォーカシグは何れのタイプの光学ヘッドにおいても、
対物レンズをフォーカシング方向に移動させることによ
り行うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

フォーカンジグを行うために、従来対物レンズを記録媒
体に近づけたり遠ざけたりすることを行っている。しか
し、対物レンズをフォーカシング方向に移動させるので
、対物レンズの移動終了時の残留振動や、対物レンズの
イナーシャなどについて考慮する必要がある。また、対
物レンズはフォーカシング方向に移動可能に支持されて
いるので、外部からの振動により対物レンズが振動して
しまうという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するために、対物レンズをフ
ォーカシング方向へ移動させる必要がない光学ヘッドを
提供することを目的とする。また、従来のフォーカシン
グ機構と異なる、新しいフォーカシング機構を備えた光
学ヘッドを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、第１図に示す如く対象物８
に光を集光させる表面曲率が変化可能な集光レンズ１と
、対象物８上の光が所定の集光状態になるように集光レ
ンズ１の表面曲率を変化させて集光レンズ１の焦点距離
を変化させるフォーカシング手段２とを備えてなる光学
ヘッドを構成する。

〔作用〕

即ち、本発明においては、対物レンズ１はフォーカシン
グ手段２により、フォーカシング方向に移動することな
く、表面曲率が変化することにより表面曲率が変化し、
焦点距離が変化する。第１図（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、集光レンズ１と対象物８の距離がｄ＋及びｄ２と
異なる場合、フォーカンジグ手段２は集光レンズ１の表
面曲率をｒｌ及びｒ２になるように変化させて、対象物
８上に光がジャストフォーカスするようにする。

〔実施例］ 第３図に本発明の一実施例構成図を示す。図中、１０は
弾性変形する対物レンズ、２１は対物レンズ１０を押圧
して弾性変形させるレンズ押圧部材２２はレンズ押圧部
に巻き付けられたフォーカシングコイル、２３は磁石、
２４はヨークである。

これらの部材は同図（ａ）に示されるように組立られる
。

対物レンズ１０は、例えば第２図に示すように透明シリ
コンゲル１１を透明なアクリル樹脂１２で被覆したもの
である。

レンズ押圧部材２１は対物レンズ１０の周辺部１９を押
圧することにより、対物レンズ１０の焦点距離を変化さ
せる。レンズ押圧部材２１は、フォーカシングコイル２
２に印加される電流と、磁石２３及びヨーク２４により
発生する磁束とによりフォーカンジグ方向に力を受け、
対物レンズ１０の復元力と釣り合う位置で停止する。

また、レンズ支持部材２５は弾性部材２６を介してレン
ズ押圧部材２１を支持するものであり、レンズ押圧部材
２１が外れないようにするものである。また、弾性部材
２６はスポンジ状の部材で構成されており、レンズ押圧
部材２１の移動を許容できるように弾性変形する。

第４図は対物レンズの弾性変形原理説明図である。対物
レンズ１０は、レンズ押圧部材２１から突出するように
設けられた円環状の部材２０１、ヨーク２４から上方に
延びた円筒状の部材２０２の端面とにより、その周縁部
が挟まれることによって弾性変形する。同図（ａ）及び
（ｂ）は、対物レンズを挟む部材２０１及び２０２の距
離が変化した場合を説明するものである。同図（ａ）に
示すように部材２０１及び２０２の距離がｄ＋のとき、
部材２０１及び２０２で挟まれる部分のシリコンゲル１
２の体積が■、であり、対物レンズ１０の表面の長さが
！、である。

この状態において、フォーカシングコイル２２に電流を
流すことによりレンズ押圧部材２１を駆動し、同図℃）
に示すように部材２０１及び２０２の距離を小さくして
ｄ２とすると、部材２０１及び２０２に挟まれる部分の
シリコンゲル１２が対物レンズ１０の中央側に流出して
部材２０１及び２０２に挟まれる部分の体積は■、より
小さいになる。同時に対物レンズ１０の中央側のシリコ
ンゲル１２の体積が増加するため、アクリル樹脂１１が
伸びて、対物レンズ１０の表面の長さが２□と長くなる
。よって、同図（ａ）の状態と比べ対物レンズの表面曲
率が太き（なり、対物レンズ１０の焦点距離が短くなる
。

一方、同図（ｂ）から同図（ａ）の状態へ変化する場合
、部材２０１及び２０２の対物レンズｌＯを挾む力を小
さくすると、アクリル樹脂１１の収縮力により、対物レ
ンズ１０の中央部のシリコンゲル１２が対物レンズ１０
の周縁部に入り込み、対物レンズ１０の表面の長さが小
さくなる。よって、対物レンズ１０の対物レンズ１０の
表面曲率が小さくなり、対物レンズの焦点距離が長くな
る。

このように、本実施例においては、対物レンズ１０をフ
ォーカシング方向に移動させることなくフォーカシング
することが可能となる。従って、フォーカシングコイル
２２を含む可動部の質量を小さくすることができ、イナ
ーシャも小さくでき応答特性を高めることが可能となる
。

第５図は対物レンズを変形させるための力と焦点距離の
関係を示すグラフである。対物レンズを弾性変形させる
力Ｆを大きくすると、対物レンズの焦点距離Ｒは短くな
る。対物レンズを弾性変形させる力が大きくすると、そ
れに追従して対物レンズの焦点距離が短くなる。しかし
、焦点距離を長くする場合は対物レンズの復元力が小さ
いと、対物レンズの表面曲率が変化する時間が太き（な
り、対物レンズの焦点距離の応答特性が悪くなる。

対物レンズの復元力は対物レンズを弾性変形させる力が
大きい程大きいので、対物レンズの復元力が所定の大き
さになるように対物レンズをある力ｆ２で弾性変形させ
、この時の対物レンズ１０の焦点距離ｒ２を基準とする
。そして、焦点距離がｒ２を中心としてｒ、〜ｒ、の間
で変化するように、対物レンズ１０を変形させる力ｒ１
〜ｆ３を加えればよい。

更に、レンズ押圧部材２１はレンズ支持部材２５及び弾
性部材２６に代えて第７図に示されるような渦巻状の板
バネでレンズ押圧部材２１の上下端をそれぞれ支持する
ようにしてもよい。しかしこの場合は仮バネの振動抑制
能力が小さいので、応答性は若干低くなる。

第６図は本発明を適用した光デイスク装置の一構成図で
ある。図中、半導体レーザ１５から出力されたビームは
ビームスプリッタＩ６及び１／４波長器１７を介し、さ
らにトラッキング用のガルバノミラ−６１、及び弾性変
形する対物レンズ１０を介して光ディスク８０に照射さ
れる。光ディスクからの反射光は再び対物レンズ１０、
ガルバノミラ−６１，１／４波長器１７を介してビーム
スプリッタ１６に入力されるが、光ディスク８０からの
反射ビームは、半導体レーザ１５からの入射ビームと偏
光角が異なるためにフォトディテクタ３０の方向に出力
される。

トラッキングエラー信号作成器３１及びフォーカシング
エラー作成信号作成器３２は、フォトディテクタ３０の
出力よりそれぞれの信号を作成する。トラッキングエラ
ー信号は所望のトラック中心からの偏位量を示す信号で
あり、フォーカシングエラー信号はジャストフォーカス
位置からの光ディスクの偏位量を示す信号であり、こら
れの信号は周知の方法及び回路で構成されるものである
。

フォーカシングエラー信号はフォーカシング制御回路４
０に入力され、ファー力シング制御回路４０はビームが
光デイスク上にジャストフォーカスするようにフォーカ
シングコイル２２に電流を印加する。フォーカシング制
御回路４０は周知のフォーカシング制御と同様に位相補
償回路４１、利得増幅器４２、電力増幅器４３等から構
成されており、電力増幅器４３はフォーカシングコイル
２２に電流を印可して、レンズ押圧部材２１をフォーカ
シング方向に駆動する。

一方、トラッキングエラー信号もトラッキング制御回路
５０に入力され、フォーカシング制御回路４０同様に位
相補償回路５１、利得増幅器５２、電力増幅器５３等か
ら構成されるトラッキング制御回路４５は、ガルバノミ
ラ−６１を制御するトラッキングアクチュエータ６０内
のトラッキングコイル６２に電流を印加してガルバノミ
ラ−６１を駆動する。トラッキングはガルバノミラ−に
よって行うものに限らず、対物レンズ１０をトラッキン
グ方向に駆動することにより行ってもよい。

また、本実施例ではレンズ周辺部を押圧することにより
レンズの表面曲率を変化させているが、レンズ周辺部を
外側に引張る、あるいは内側に縮めることによりレンズ
の表面曲率を変化させてもよい。

このようにレンズ周辺部を伸縮させるには、第２図に示
されるレンズの周辺部を圧電素子で構成されるリング状
のホルダにより接着支持し、圧電素子の半径方向への伸
縮力を利用するようにしても良い。

また、本実施例では４分割フォトディテクタ３０の出力
を用いて、対物レンズと光ディスクの距離を測定するよ
うにしたが、本発明はこれに限定されるものでなく、他
の測定手段及び測定手法（焦点と光ディスクとの距離の
測定）を用いても良いことはいうまでもない。

以上は光デイスク装置のフォーカシング機構について説
明したが、本発明はカメラやビデオカメラ等のフォーカ
シング機構にも応用できるものである。例えば、対象物
との距離を測定する距離測定器をカメラに備え、測定し
た距離に応じて対物レンズを弾性変形させてフォーカシ
ングを行うこともできる。

更に、本実施例では曲率を変化できるレンズとして透明
Ｓｔゲル１２をアクリル樹脂１１で被膜したものを用い
たが、弾性変形可能なアクリル樹脂を用い、レンズ周縁
部を押圧あるいは引張力を与えることにより、曲率を変
化させるようにしてもよい。

（効果〕 本発明は従来のフォーカシング機構とは全く異なるフォ
ーカシング機構を提供することができ、新しく提供した
フォーカシング機構は、対物レンズの表面曲率を変化さ
せて焦点距離を変化させているので、対物レンズをフォ
ーカシング方向に移動する必要がなく、対物レンズのフ
ォーカシング方向の振動が発生せず、安定したフォーカ
シング制御を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明で用いられる集光レンズの一例、第３図
は本発明の光学ヘッドの一実施例構成図、第４図は対物
レンズの弾性変形の原理説明図、第５図は対物レンズを
変化させるための力と対り装置の一実施例構成図、 第６図は従来の光学ヘッドの一構成図である。 図中、１・・・対物レンズ、 ２・・・フォーカシング手段 ２１・・・レンズ押圧部 ２２・・・フォーカシングコイル ２３・・・磁石 ２４・・・ヨーク ５ ６ ０ ０ ０ ・・・レンズ支持部材 ・・・弾性部材 ・・・フォトディテクタ ・・・トラッキング制御回路 ・・・フォーカシング制御回路 ・対象物 （の） 本発明０涌叩逸明図 ギ１０ 未定明τ用ｔ１う点る藁尤しシスの一例戸２図 （α） （ｔ）） 本発明の一貢旌例橋広部の一部食 戸３図 対物しシでの弾＋主史形原理 ￥４又 本発明の光学へ５／ドΣ用いた尤デ°イスフ荻置茅６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕対象物（８）に光を集光させる表面曲率が変化可
   能な集光レンズ（１）と、前記対象物（８）上の光が所
   定の集光状態になるように前記集光レンズ（１）の表面
   曲率を変化させて該集光レンズ（１）の焦点距離を変化
   させるフォーカシング手段（２）とを備えてなる光学ヘ
   ッド。 〔２〕前記フォーカシング手段（２）は、前記対象物（
   ８）上の光の集光状態を検出する検出手段と、検出され
   た集光状態が所定の集光状態になるように前記集光レン
   ズ（１）の表面曲率を変化させる変形手段（２）とを含
   んでなることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。 〔３〕前記フォーカシング手段（２）は、前記対象物（
   ８）と集光レンズ（１）間の距離を検出する検出手段と
   、検出された距離に従って前記集光レンズ（１）の表面
   曲率を変化させる変形手段とを含んでなることを特徴と
   する請求項１記載の光学ヘッド。