JPH09204678A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高ＮＡのプラスチックレンズを対物レンズと
して利用した光ピックアップ装置において、温度特性を
好適に維持できる構成を提案すること。 【解決手段】 光ピックアップ装置１００の光学系は、
カップリングレンズ４０から対物レンズ７０への入射光
が収束光である収束有限系となるように設定されてい
る。また、カップリングレンズ４０は対物レンズ７０に
一体化されてレンズホルダ１３に搭載固定されている。
対物レンズ７０への入射光を収束光とすることにより、
当該対物レンズが高ＮＡのプラスチックレンズであって
も温度特性を好適に保持できる。また、対物レンズ７０
とカップリングレンズ４０は一体化されているのでそれ
らの距離等の光学的関係を常に一定に保持できるので、
フォーカシング、トラッキング調整等によってこれらの
光学的関係にずれが発生して、結像性能が低下する等の
弊害も回避できる。

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、ＤＶＤ等の
光記録媒体に対する情報の記録・再生の双方あるいは一
方を行なうために使用する光ピックアップ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップ装置、例えば、高密度記
録が可能なＤＶＤに対する情報の記録・再生を行なうた
めの装置としては、図６に示す構成の光学系が使用され
ている。この図に示すように、光源としての半導体レー
ザ１から出射された光束は、回折格子２を介して偏光ビ
ームスプリッター３に入射される。入射した光束は、偏
光ビームスプリッター３の偏光分離膜３ａによって直角
に反射されて、コリメーターレンズ４に入射し、当該コ
リメーターレンズ４を介して平行光束となって出射す
る。出射した平行光束は、全反射ミラー５によって直角
に反射され、λ／４波長板６を経て円偏光に変換された
後に、対物レンズ７に入射する。入射平行光束は、この
対物レンズ７によって、微小な光スポットとして、光記
録媒体であるＤＶＤ８の記録面８ａの上に収束する。

【０００３】一方、ＤＶＤ８の記録面８ａからの反射光
は、対物レンズ７を経て再び平行光に戻る。次に、λ／
４波長板６を再度通過することにより、円偏光から直線
偏光に変換されるが、入射光束に対してその偏光方向が
９０度変化した状態になる。

【０００４】この結果、全反射ミラー５で反射されコリ
メーターレンズ４を経て偏光ビームスプリッター３に戻
った光は、その偏光分離膜３ａをそのまま通過して進
み、センサーレンズ９を介して光検出器１０に到る。こ
の光検出器１０において記録信号、フォーカシングエラ
ー信号等が検出される。

【０００５】このように、一般的に利用されている光ピ
ックアップ装置の光学系は、コリメーターレンズによっ
て光源からの光束が平行光束とされて対物レンズに入射
する無限系の光学系となっている。

【０００６】この構成の光学系では、その構成要素であ
るコリメーターレンズおよび対物レンズとしてはガラス
モールドレンズあるいはプラスチックモールドレンズが
使用されている。プラスチックレンズはガラスレンズに
比べて製造価格、製造効率の点で優れているので近年に
おいては広く利用されている。しかし、プラスチックレ
ンズは、ガラスレンズに比べて材料屈折率等の温度特性
が悪いという欠点がある。特に、高ＮＡのプラスチック
レンズにおいてはその影響が大きい。

【０００７】ここで、ＣＤに比べて高密度記録が可能な
ＤＶＤの記録・再生に使用する光ピックアップ装置にお
いては、微小な光スポットを形成する必要があるので、
その光学系に使用する対物レンズとしては高ＮＡのもの
が必要である。このために、ＤＶＤ用の光ピックアップ
装置の光学系においては、高ＮＡのプラスチックレンズ
を使用する関係上、特に、その温度特性が問題となって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】高ＮＡのプラスチック
レンズを対物レンズとして使用した場合における温度特
性の問題を解決するために、コリメーターレンズを介し
て平行光を対物レンズに入射する代わりに、カップリン
グレンズを介して収束光を対物レンズに入射するように
設定された収束有限光学系とすることが提案されてい
る。このように対物レンズの入射光を収束光とすれば、
換言すると、対物レンズの結像倍率が正となるように光
学系を設定すれば、高ＮＡのプラスチックレンズを対物
レンズとして使用した場合の温度特性を大幅に改善でき
る。

【０００９】しかしながら、光学系を有限収束系とした
場合には、次のような解決すべき課題がある。まず、対
物レンズは、光記録媒体の記録面に形成されている記録
トラック上に光スポットを正確に形成できるように、ト
ラッキング方向およびフォーカシング方向に移動させる
ことができるようにレンズホルダによって支持されてい
る。カップリングレンズの側から対物レンズに収束光が
入射する場合には、対物レンズがこのようにトラッキン
グ方向およびフォーカシング方向に移動すると、当該対
物レンズとカップリングレンズの距離の変動、芯ずれの
影響が光学系に大きく影響して、結像性能が大幅に劣化
するおそれがある。

【００１０】次に、対物レンズに平行光束を入射する場
合には、当該対物レンズとコリメーターレンズの距離の
長短は問題にはならないが、収束光束を対物レンズに入
射する場合には、この距離を長くすると、カップリング
レンズとして大きな径のものが必要となってしまう。ま
た、光学系が収束有限系である場合には、カップリング
レンズと対物レンズの光学的特性が限定されてしまうの
で、その配置関係等についての制約が厳しくなる。この
ために、これらの光学素子の特性を個別に設定する必要
が生じ、その標準化が困難になる等の問題が発生する。

【００１１】本発明の課題は、主として、高密度記録媒
体の記録再生を行なうために高ＮＡのプラスチックレン
ズを対物レンズとして使用する場合に適した光ピックア
ップ装置を提案することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの出
射光をカップリングレンズを介して取り出して対物レン
ズに導き、当該対物レンズによって光スポットとして光
記録媒体の記録面上に形成する光ピックアップ装置にお
いて、前記カップリングレンズおよび前記対物レンズ
を、フォーカシング方向およびトラッキング方向に一体
となって移動するように、一体化した構成を採用してい
る。

【００１３】また、前記カップリングレンズから前記対
物レンズに導かれる光束が収束光となるようにした構成
を採用している。換言すると、対物レンズの結像性能が
正となるように光学系を構成している。

【００１４】このように構成した本発明の光ピックアッ
プ装置においては、カップリングレンズと対物レンズが
一体となって移動する。したがって、フォーカシングお
よびトラッキング調整時に、これらのレンズ間の距離の
変動や芯ずれが発生しない。

【００１５】よって、フォーカシングおよびトラッキン
グ調整時に結像効率が低下することが回避される。

【００１６】また、カップリングレンズから対物レンズ
への入射光が収束光束となるように光学系が設定されて
いるので、対物レンズ、あるいは対物レンズおよびカッ
プリングレンズをプラスチック成形品とした場合におい
ても、それらの温度特性を好適な状態に保持できる。特
に、高ＮＡの対物レンズが必要となるＤＶＤ等の高密度
光記録媒体への記録・再生を行なう光ピックアップ装置
に対して本発明を適用すれば極めて有効である。

【００１７】ここで、カップリングレンズと対物レンズ
を一体化するためには、それぞれのレンズを、レンズ本
体部分と、当該レンズ本体部分の外周に形成された環状
の鍔部分とを備えた構成とし、鍔部分に、双方のレンズ
を嵌合固定するための基準面を形成した構成を採用すれ
ばよい。

【００１８】また、一般には、カップリングレンズおよ
び対物レンズは、当該対物レンズをフォーカシング方向
およびトラッキング方向に移動可能に支持しているレン
ズホルダによって支持される。この場合、これらのカッ
プリングレンズおよび対物レンズのうちの少なくとも一
方のレンズに、レンズホルダに搭載固定するための基準
面を形成しておけばよい。

【００１９】あるいは、カップリングレンズおよび対物
レンズの双方に、レンズホルダに搭載固定するための基
準面を形成しておき、レンズホルダには、光記録媒体の
側から対物レンズを搭載固定可能なレンズ搭載面と、光
記録媒体とは反対側からカップリングレンズを搭載固定
可能なレンズ搭載面とを形成しておき、これらのレンズ
搭載面に、対物レンズおよびカップリングレンズを搭載
固定すればよい。

【００２０】なお、本発明の構成は、カップリングレン
ズから対物レンズに対して平行光束を入射する従来の形
式の光ピックアップ装置に対しても適用することができ
る。

【００２１】この場合には、カップリングレンズとして
コリメーターレンズが使用されるが、これらのレンズを
一体化することにより、光学系をコンパクトに構成する
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００２３】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した
ＤＶＤ用の光ピックアップ装置の光学系の概略構成図で
ある。基本的な構成は、図６に示す従来の光学系と同一
であるので、対応する部分には同一の符号を付して説明
する。

【００２４】図に示す光ピックアップ装置１００の光学
系は、光源として半導体レーザ１を備えており、ここか
ら出射される直線偏光光束は、回折格子２を介して偏光
ビームスプリッター３に入射される。入射した光束は、
偏光ビームスプリッター３の偏光分離膜３ａによって直
角に反射されて全反射ミラー５に向かい、当該全反射ミ
ラー５によって直角に反射されて、λ／４波長板６を経
て円偏光に変換される。この後は、カップリングレンズ
４０に入射して、所定の立体角内の光束、すなわち収束
光束とされて、対物レンズ７０に入射する。対物レンズ
７０に入射した収束光束は、この対物レンズ７０によっ
て、微小な光スポットとして、光記録媒体（ＤＶＤ）８
の記録面８ａの上に集光する。

【００２５】光記録媒体８の記録面８ａからの反射光
は、再び対物レンズ７０およびカップリングレンズ４０
を経て、λ／４波長板６に到る。このλ／４波長板６を
通過することにより、円偏光から直線偏光に戻される。
しかし、入射光束に対してその偏光方向が９０度ずれた
状態になる。この結果、全反射ミラー５で反射されて偏
光ビームスプリッター３に戻った光は、その偏光分離膜
３ａをそのまま通過して進み、センサーレンズ９を介し
て光検出器１０に到る。この光検出器１０において記録
信号、フォーカシングエラー信号等が検出される。

【００２６】このように、本例の光ピックアップ装置１
の光学系は、カップリングレンズ４０から対物レンズ７
０に入射する光束が収束光束となるように設定された収
束有限系となっている。また、カップリングレンズ４０
および対物レンズ７０はプラスチック成形品であり、後
述するように双方を一体化した構成としてある。一体化
したこれらのレンズの倍率は、例えば、＋５から＋１５
程度の範囲内の有限系レンズとして機能する。さらに、
対物レンズ７０は高ＮＡのプラスチックレンズであり、
例えば、ＮＡが０．６５とされている。

【００２７】次に、一体化したカップリングレンズ４０
および対物レンズ７０は、一般的にはレンズホルダによ
って保持される。例えば、軸摺動型のレンズホルダに取
付け固定される。

【００２８】図２、３、４には、本例において使用可能
な軸摺動型のレンズホルダの例を示してある。これらの
図に示すように、レンズホルダが組み込まれている光ピ
ックアップ装置１００の全体は、光ディスク装置（図せ
ず）の本体内における組み付け部１１０に組み付けられ
る。この光ディスク装置の本体内において、光ピックア
ップ装置１に対峙した位置には、光記録媒体８を挿入す
るためのディスク装着部１２０が形成されている。ここ
に装着される光記録媒体８はケース２１０に入った状態
のものであり、ケース２１０には、記録・再生用のケー
ス開口２１１が形成されており、光ディスク装置に装着
されていない状態では、シャッター（図示せず）によっ
て開口２１１は封鎖されている。

【００２９】ケース２１０に収納された状態の光記録媒
体８は、ディスク装着部１２０に挿入されると、この挿
入動作に連動して、ケース開口２１１を封鎖しているシ
ャッターが開き、この開口２１１を介して光記録媒体８
の記録面８ａが露出する。開口２１１を介して露出した
記録面８ａに対しては、光ピックアップ装置１の側から
光ビームＬが照射され、その記録面８ａに対する情報の
書き込み、そこからの情報の読み取りが行われる。な
お、このような光ディスクの装着部の構造は公知である
ので、これ以上の説明は省略する。

【００３０】光ピックアップ装置１００のレンズホルダ
１３は、装置フレーム１４のほぼ中央においてその底板
４ａから垂直に延びているホルダ軸１５に支持されてい
る。

【００３１】詳細には、このホルダ軸１５の軸線１５ａ
の方向に移動自在であると共に、その軸線１５ａの回り
に回転自在に支持されている。ホルダ軸の軸線１５ａ
は、対物レンズ７の光軸に平行となるように設定されて
いる。

【００３２】また、レンズホルダ１３と装置フレーム１
４の間には、フォーカシング用磁気駆動回路１６、１７
とトラッキング用磁気駆動回路１８、１９を備えた磁気
駆動機構が構成されている。フォーカシング用磁気駆動
回路１６、１７によって、レンズホルダ１３はホルダ軸
１５に沿って上下に移動して、そこに取付けられている
対物レンズ７の焦点合わせが行われる。また、トラッキ
ング用磁気駆動回路１８、１９によって、レンズホルダ
１３はホルダ軸１５の回りに回転して、光記録媒体８の
記録面８ａの半径方向に微小移動して、それを構成して
いるトラックに対する位置合わせが行われる。

【００３３】レンズホルダ１３は全体としては横長の八
角形の輪郭形状となっている。その中心には、ホルダ軸
１５が貫通する貫通孔１３１が上下方向に向けて形成さ
れ、この貫通孔１３１の隣接位置には、円形のレンズ取
付け孔１３２が形成されている。このレンズ取付け孔１
３２の下側には、同軸状態で光ビームの光路を形成して
いる円形の貫通孔１３３が連続している。

【００３４】図５（Ａ）には、レンズホルダ１３のみを
取り出して示してある。レンズホルダ１３のレンズ取付
け孔１３２の内周面には、カップリングレンズ４０を搭
載固定するための環状段面１３３が形成されている。カ
ップリングレンズ４０は、レンズ本体部分４１と、その
外周に一体形成された環状の鍔部分４２とを備えてい
る。環状の鍔部分４２の環状端面４２ａおよびこれに連
続する外周面４２ｂは、当該カップリングレンズ４０を
レンズホルダ１３の環状段面１３３に搭載固定するため
の基準面として機能する。

【００３５】カップリングレンズ４０に形成した環状の
鍔部分４２の他方の側の環状内周面４２ｃおよびこれに
連続する環状端面４２ｄは、対物レンズ７０を嵌合固定
するための基準面として機能する。

【００３６】対物レンズ７０も、レンズ本体部分７１
と、その外周に形成した環状の鍔部分７２を備えた構成
となっている。環状の鍔部分７２の一方の側の環状端面
７２ａおよびこれに連続する外周面７２ｂは、上記のカ
ップリングレンズ４０の側に形成されている環状端面４
２ｄおよび環状内周面４２ｃに嵌め込み固定可能な基準
面として機能する。

【００３７】したがって、本例においては、図５（Ａ）
に示すように、レンズホルダ１３のレンズ取付け孔１３
２に対して、カップリングレンズ４０を搭載固定し、し
かる後に、その上側から対物レンズ７０をカップリング
レンズ４０の側に嵌合固定すれば、これらのレンズを予
め設定した位置に固定することができる。勿論、カップ
リングレンズ４０と対物レンズ７０を予め一体化してお
き、一体化した複合レンズを、レンズホルダ１３の取付
け孔１３２に搭載固定する組み付け手順でもよい。

【００３８】図５（Ｂ）には、レンズホルダ１３に対す
るカップリングレンズ４０および対物レンズ７０の搭載
固定機構の別の例を示してある。この例では、レンズホ
ルダ１３のレンズ取付け孔１３２における光記録媒体８
の側には、対物レンズ７０を搭載固定するためのレンズ
搭載面１３５を形成し、反対側にはカップリングレンズ
４０を搭載固定するためのレンズ搭載面１３６を形成し
てある。これらの搭載面１３５、１３６に合致するよう
に、対物レンズ７０には基準面７３が形成され、カップ
リングレンズ４０にも基準面４３が形成されている。こ
の構成によっても、各レンズ７０、４０をレンズホルダ
１３に搭載固定することにより、それらの位置決めが自
動的に行なわれる。

【００３９】また、この実施例では、レンズホルダの基
準面の上下に対物レンズを取り付けるので、図５（Ａ）
の実施例のように２つの対物レンズを重ね合わせる場合
に比べて、横方向（ホルダ軸に直交する方向）から見た
重心位置をレンズホルダの中央位置に近づけることがで
き、レンズホルダの回動時の動きを安定させることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置においては、その光学系の構成要素である対
物レンズとカップリングレンズとを一体化した構成を採
用している。したがって、光学系をコンパクトに構成で
きるという利点が得られる。

【００４１】また、本発明では、対物レンズとカップリ
ングレンズを一体化すると共に、カップリングレンズか
ら対物レンズへの入射光を収束光となるように設定した
構成を採用している。この構成によれば、トラッキング
およびフォーカシング調整時には対物レンズと一体とな
ってカップリングレンズが移動する。カップリングレン
ズをレンズホルダに取付けずに装置フレームに取付けた
場合には、トラッキング調整によって微小に対物レンズ
が移動すると、上記カップリングレンズの光軸と対物レ
ンズの光軸にずれを生ずるので、このずれが光学的な特
性劣化を引き起こしてしまう。本発明ではこのような光
軸のずれが発生しないので、これらの間の光学的関係が
ずれることなく保持される。よって、対物レンズが正の
結像倍率を備えた収束有限系の光学系を用いた場合にお
いても、トラッキングおよびフィーカシング調整によっ
て結像性能が劣化することが少ない。

【００４２】更に、対物レンズおよびカップリングレン
ズとしてプラスチック成形品を使用した場合において
も、光学系を、対物レンズに対して集光光束を入射する
収束有限系としてあるので、温度特性を好適に保持する
ことができる。したがって、対物レンズとして高ＮＡの
プラスチックレンズが要求される高密度の記録・再生を
行なうＤＶＤ等の光記録媒体に対する光ピックアップ装
置の光学系を、温度変化に対して安定したものとするこ
とができる。換言すると、製造コストが廉価で、製造効
率のよいプラスチックモールドレンズの利用が容易にな
る。

【００４３】さらにまた、本発明では、対物レンズとカ
ップリングレンズの一方あるいは双方に、嵌合固定用の
基準面を形成した構成を採用しているので、これらのレ
ンズの一体化を簡単に行なうことができる。同様に、本
発明では、レンズホルダの側にこれらのレンズの搭載面
を形成し、これに合致するようにレンズの側には基準面
を形成した構成を採用しているので、これらのレンズを
レンズホルダに搭載固定する作業を簡単に行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したＤＶＤ用の光ピックアップ装
置の光学系の概略構成図である。

【図２】図１の光ピックアップ装置の機械的構成を、レ
ンズホルダを中心にして示す概略構成図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した部分の概略
断面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分の概略断面
図である。

【図５】（Ａ）は図２のレンズホルダの概略断面図であ
り、（Ｂ）はレンズホルダに対する対物レンズおよびカ
ップリングレンズの取付け構造の別の例を示すための概
略断面図である。

【図６】一般的なＤＶＤ用の光ピックアップ装置の光学
系の概略構成図である。

【符号の説明】

１００ 光ピックアップ装置 １ 半導体レーザ ２ 回折格子 ３ 偏光ビームスプリッター ４ コリメーターレンズ ４０ カップリングレンズ ４１ レンズ本体部分 ４２ 環状の鍔部分 ４２ａ 環状の端面 ４２ｂ 外周面 ４２ｃ 環状の内周面 ４２ｄ 環状の端面 ４３ 基準面 ５ 全反射ミラー ６ λ／４波長板 ７、７０ 対物レンズ ７１ レンズ本体部分 ７２ 環状の鍔部分 ７２ａ 環状の端面 ７２ｂ 外周面 ７３ 基準面 ８ 光記録媒体（ＤＶＤ） ８ａ 記録面 ９ センサーレンズ １０ 光検出器 １３ レンズホルダ １３２ レンズ取付け孔 １３３ 環状の段面 １３５、１３６ レンズ搭載面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザからの出射光をカップリン
   グレンズを介して取り出して対物レンズに導き、当該対
   物レンズによって光スポットとして光記録媒体の記録面
   上に形成する光ピックアップ装置において、前記カップ
   リングレンズおよび前記対物レンズは、フォーカシング
   方向およびトラッキング方向に一体となって移動するよ
   うに、一体化されていることを特徴とする光ピックアッ
   プ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記カップリングレ
   ンズから前記対物レンズに導かれる光束が収束光となる
   ように設定されていることを特徴とする光ピックアップ
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記対物レンズおよ
   び前記カップリングレンズのうち、少なくとも、前記対
   物レンズはプラスチック成形品であることを特徴とする
   光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちの何れかの項にお
   いて、前記カップリングレンズおよび前記対物レンズ
   は、それぞれ、レンズ本体部分と、当該レンズ本体部分
   の外周に形成された環状の鍔部分とを備えており、当該
   鍔部分には、双方のレンズを嵌合固定するための基準面
   が形成されていることを特徴とする光ピックアップ装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記カップリングレ
   ンズおよび前記対物レンズは、当該対物レンズをフォー
   カシング方向およびトラッキング方向に移動可能に支持
   しているレンズホルダによって支持されており、これら
   のカップリングレンズおよび前記対物レンズのうちの少
   なくとも一方のレンズには、前記レンズホルダに搭載固
   定するための基準面が形成されていることを特徴とする
   光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記カップリングレ
   ンズおよび前記対物ネズの双方には、前記レンズホルダ
   に搭載固定するための基準面が形成されており、前記レ
   ンズホルダは、前記光記録媒体の側から前記対物レンズ
   を搭載固定可能なレンズ搭載面と、前記光記録媒体とは
   反対側から前記カップリングレンズを搭載固定可能なレ
   ンズ搭載面とを備えており、これらのレンズ搭載面に前
   記対物レンズおよび前記カップリングレンズが搭載固定
   されていることを特徴とする光ピックアップ装置。