JP2008097668A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対物レンズと色収差補正素子を別別に備えて可動機構を軽量化してサーボ特性の負担を軽減して高速化し、対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とを合わせて倍率誤差による色収差の発生を防止する。
【解決手段】波長が405〜410nmの範囲内にあるレーザ光３の光軸との収差を補正する色収差補正素子２２と、色収差補正素子２２によって収差が補正されたレーザ光３を集光して光ディスク４のデータ面４１に照射する対物レンズ１１とを備え、対物レンズ１１は、揺動されるレンズボビン１２に配置され、色収差補正素子２２は、色収差補正素子の中心軸と対物レンズ１１の中心軸とのずれが0.1mm以下であるようにアクチュエータベース１０を介してレンズボビンを支持する光学ベース２０に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長の短いレーザ光を出力する半導体レーザ及び高い開口数の対物レンズを備え、光ディスクにデータを記録し又は光ディスクからデータを再生するディスク装置に搭載する光ピックアップ装置に関する。

ディジタルデータの記録媒体として、磁気ディスクや光ディスクが利用されている。CD（compact disc）やDVD（digital video disc）等の光ディスクのデータの記録又は再生には、光ピックアップ装置が用いられる。光ピックアップ装置では、半導体レーザから発生したレーザ光を記録媒体である光ディスクに照射させて光ディスクへデータを記録し又は光ディスクからデータを再生する。

近年、光ディスクの記録密度を高める動きが進んでいる。光ディスクの高密度化は、従来よりもレーザ光の波長が短い青色レーザを用い、従来よりも開口数の高い対物レンズを用いることで実現できる。

例えば、半導体レーザから発生するレーザ光の波長が450nm以下であって対物レンズの開口数が0.7以上の光ピックアップ装置では、対物レンズの軸上色収差と球面収差の色収差とを補正することが必要になる。ここで、軸上色収差とは、レーザ光の波長変化による焦点位置の変化であり、球面収差の色収差とは半導体レーザ（光源）の波長変化による球面収差である。

近年利用され始めた青色レーザを光源とする光ピックアップ装置では、レーザ光の波長が450nm以下、対物レンズの開口数が0.7以上であるため、レーザ光の光路に、軸上色収差及び球面収差の色収差を補正する色収差補正素子を配置している。具体的には、図６（ａ）に示すように、半導体レーザ２１から発生されたレーザ光３は、色収差補正素子２２を介して対物レンズ１１に入力され、対物レンズ１１によって集光されて光ディスク４に照射される。なお、図６においては、当該光ピックアップ装置を搭載するディスク装置の構成については、図示を省略している。

ここで、図６（ｂ）に示すように対物レンズ１１の中心軸３１と色収差補正素子２２の中心軸３２とにずれＤが生じると、倍率誤差による色収差が発生してレーザ光３を光スポットとして光ディスク４に良好に照射できない。したがって、光ピックアップ装置を構成する際には、それぞれの中心軸３１，３２のずれDによる影響を防止する（解消する）ように対物レンズ１１と色収差補正素子２２を設置する必要がある。

従来、中心軸３１，３２のずれDを防ぐため、それぞれの中心軸３１，３２を合わせて色収差補正素子と対物レンズを予め一体としてトラッキング及びフォーカスの駆動をする光ピックアップ装置があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載される光ピックアップ装置のように、色収差補正素子と対物レンズとを一体にして駆動する場合、対物レンズのみ移動させる場合と比較して可動部の重量が増加する。そのため、可動機構に対する負荷が増加してサーボ特性に負担が生じ、移動の高速化を妨げていた。

また、従来、色収差補正素子の中心軸と対物レンズの中心軸のずれDを0.5mm以下とする光ピックアップ装置があった（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載される光ピックアップ装置のように、対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とのずれDを0.5mm以下とした場合、光ディスクの高密度化を図るために従来のレーザ光よりも波長が短い青色レーザを利用する場合には、十分な色収差補正をすることができないことがあるという問題が生じる。例えば、トラッキング方向のずれDが0.5mmの場合、対物レンズがトラッキング動作を行ったときには更に0.2〜0.3mmずれるので十分な色収差補正をすることができない。
特公平０６−１００７２０号 特許第３０３３９１４号

上述したように、従来の光ピックアップ装置では、レーザ光の波長を短くするほど、対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とのずれDの発生によって光ディスク４上での焦点合わせが困難となり、レーザ光の出力パワーや周囲の温度による影響を受けやすく、軸上色収差と球面色収差の問題が深刻化していた。また、これらの色収差を補正するために色収差補正素子を配置しても、上述したように色収差補正素子の中心軸と対物レンズの中心軸にずれが生じると、倍率誤差による色収差が発生し、光ディスクへの光スポットを高精度に絞ることができなくなるという問題があった。

したがって、本発明は、対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とを一致させて倍率誤差による色収差の発生を防止するとともに、可動機構のサーボ特性の負担を軽減して、移動の高速化を実現することができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によれば、波長が405nm〜410nmの範囲内にあるレーザ光の光軸との収差を補正する色収差補正素子と、色収差補正素子によって収差が補正されたレーザ光を集光して光ディスクのデータ面に照射する対物レンズとを備える光ピックアップ装置において、対物レンズは、フォーカス駆動用電流又はトラッキング駆動用電流にしたがって揺動されるレンズボビンに配置され、色収差補正素子は、アクチュエータベースを介してレンズボビンを支持する光学ベースに対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とのずれが0.1mm以下であるように配置されることを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置によれば、対物レンズの中心軸と色収差補正素子の中心軸とを合わせて倍率誤差による色収差の発生を防止するとともに、可動機構のサーボ特性の負担を軽減して高速化を実現することができる。

本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ装置１を図１に示す。光ピックアップ装置１は、図６を用いて上述した従来の光ピックアップ装置と同様に、光学ベース２０に取り付けられた半導体レーザ２１から発生したレーザ光３を、光ピックアップ装置１を構成する色収差補正素子２２を介して対物レンズ１１で集光し、光ディスク４のデータ面４１に照射し、データの記録又は再生を行う。本発明の最良の実施形態に係る光ピックアップ装置１の半導体レーザ２１は、発生するレーザ光３の波長が従来用いられていた波長よりも短い405nm〜410nmの範囲内の波長を有する青色レーザである。また、光ピックアップ装置１の対物レンズ１１は、従来と比較して開口数の高いレンズである。

図１に示すように、光ピックアップ装置１の対物レンズ１１は、レンズボビン１２に設置されている。また、色収差補正素子２２は、基台となる光学ベース２０に設置されている。この光ピックアップ装置１では、対物レンズ１１の中心軸３１と色収差補正素子２２の中心軸３２とのずれＤが0.1mm以下になるように構成されている。

光ピックアップ装置１では、アクチュエータベース１０及び基台となる光学ベース２０を備えている。

アクチュエータベース１０は、図１に示すように、サスペンションベース１４及び１対の対向するように配置されるマグネット１５ａ，１５ｂを備えている。

サスペンションベース１４は絶縁性を有する樹脂材を用いて形成されている。サスペンションベース１４には、複数のサスペンション１３が接続されている。サスペンション１３は、マグネット１５ａ，１５ｂ間に配置されるレンズボビン１２を支持している。具体的には、図１に示すように、各サスペンション１３の一端部はサスペンションベース１４に支持され、他端部はレンズボビン１２の左右の側面に接続されてレンズボビン１２を支持している。サスペンション１３は、サスペンションベース１４とレンズボビン１２との間で光ディスク４のデータ面４１に対して略平行に配置されている。なお、図１では全てのサスペンションは図示されていないが、サスペンションベース１４は、レンズボビン１２の左右上下に接続される合計４本のサスペンション１３でレンズボビン１２を支持している。

レンズボビン１２は、絶縁性を有する樹脂材を用いて形成されている。光ピックアップ装置１において、このレンズボビン１２は、図１に示すように、アクチュエータベース１０の上方にサスペンション１３を介してサスペンションベース１４に揺動自在に支持されている。レンズボビン１２は、接着剤等により対物レンズ１１を配置している。すなわち、対物レンズ１１は、レンズボビン１２、サスペンション１３、サスペンションベース１４を介してアクチュエータベース１０に支持されている。また、レンズボビン１２は、アクチュエータベース１０上に設置されるマグネット１５ａ，１５ｂと対向する側面部にコイル１６ａ，１６ｂを有している。

コイル１６ａ，１６ｂには、複数のサスペンション１３を介してフレキシブルワイヤ（図示せず）からフォーカス駆動用又はトラッキング駆動用の電流が供給される。光ピックアップ装置１では、サスペンション１３を介してコイル１６ａ，１６ｂに各駆動電流が供給されると、マグネット１５ａ，１５ｂとによって発生する磁界により、レンズボビン１２とともにレンズボビン１２に取り付けられた対物レンズ１１が光ディスク４に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に揺動される。

光学ベース２０は、アルミニウム、マグネシウムなどで成形されており、図１に示すように、色収差補正素子２２が設置される上面が光ディスク４のデータ面４１と略平行になる。この光学ベース２０は、光ピックアップ装置１における光学系の機器として、例えばレーザ光３を発生する半導体レーザ２１を備えている。

その他、図示を用いた説明を省略するが、例えば光学ベース２０は、半導体レーザ２１から発生したレーザ光３を対物レンズ１１に取り込むために使用されるビームスプリッタ、対物レンズ１１で絞り込んで得た光スポットを光ディスク４のデータ面４１に照射してデータ面４１の反射膜で反射された戻り光を対物レンズ１１やビームスプリッタを介して検出してデータを再生するフォトディテクタ等を備えている。

なお、光ピックアップ装置１では、アクチュエータベース１０、レンズボビン１２及び光学ベース２０は、レーザ光３の光路となる位置はレーザ光３を通過させるための孔が設けられている。また、光ピックアップ装置１では、光学ベース２０は、アクチュエータベース１０を介して支持するレンズボビン１２と一体に光ディスク４の径方向（トラッキング方向）に移動可能になっている。

光ピックアップ装置１は、図示を省略するディスク装置の制御機構によって対物レンズ１１の中心軸３１と色収差補正素子２２の中心軸３２とのずれDが0.1mm以下になるように調整し、アクチュエータベース１０と光学ベース２０を固着して構成する。このように中心軸３１，３２のずれDを0.1mm以下になるように構成することで、従来発生するずれの大きさを小さくすることができる。光ピックアップ装置１において中心軸３２と中心軸３１とのずれＤを0.1mm以下と決定するため、図２〜図５に示す実験結果を用いた。

図２（ａ）に示すように、色収差補正素子２２を対物レンズ１１の中心軸３１に対して垂直方向（矢印α方向）に移動した場合の収差の劣化を図２（ｂ）に示す。図２（ａ）に示すように、中心軸３１は、レーザ光３の光軸３０（ｚ軸）上に存在する。なお、図２（ａ）では光軸３０（ｚ軸）に対して色収差補正素子２２の移動方向をｘ方向（α方向）としているが、光軸３０に対して垂直な方向であれば、ｙ方向等の他の方向であっても同一である。

図２（ｂ）では、ｘ軸に対物レンズ１１の中心軸３１からの色収差補正素子２２の中心軸３２のずれ（mm）、ｙ軸に倍率誤差による色収差の劣化（％）を示している。図２（ｂ）に示す測定結果からは、中心軸３１からの中心軸３２のずれDが0.2mm程度の場合は倍率誤差による色収差の劣化はほとんどなく、ずれDが0.2mmを超えた場合に倍率誤差による色収差の劣化が実用上の問題となることが分かる。

次に、図３（ａ）に示すように、対物レンズ１１の中心軸３１が光軸３０からトラッキング方向に0.35mm移動した状態において、色収差補正素子２２をトラッキング方向と平行な方向（矢印β方向）に移動させた場合の倍率誤差による色収差の劣化を図３（ｂ）に示す。図３（ａ）では、光軸３０をｚ軸としたとき、ｘ軸の方向をトラッキング方向として対物レンズ１１を移動している。したがって、色収差補正素子２２もｘ軸の方向（β方向）に移動させる。ここで、対物レンズ１１の移動距離を0.35mmとしたのは、一般的な光ピックアップ装置では対物レンズのトラッキング方向の可動範囲が約±0.35mmであるためである。

図３（ｂ）では、ｘ軸に対物レンズ１１の中心軸３１からの色収差補正素子２２の中心軸３２のずれ（mm）、ｙ軸に倍率誤差による色収差の劣化（％）を示している。図３（ｂ）に示す測定結果からは、色収差補正素子２２が、対物レンズ１１が移動された方向（＋方向）と逆の方向（−方向）へ移動された場合に倍率誤差による色収差の劣化の率が高くなることがわかる。

続いて、図４（ａ）に示すように、対物レンズ１１の中心軸３１が光軸３０からトラッキング方向に0.35mm移動した状態において、色収差補正素子２２をトラッキング方向と垂直な方向（矢印γ方向）に移動させた場合の倍率誤差による色収差の劣化を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）では、光軸３０をｚ軸としたとき、ｘ軸の方向をトラッキング方向として対物レンズ１１を移動している。したがって、色収差補正素子２２をトラッキング方向であるｘ軸の方向に垂直なｚ軸の方向（γ方向）に移動させる。ここでも、一般的な光ピックアップ装置の対物レンズのトラッキング方向の可動範囲が約±0.35mmであるため、対物レンズ１１の移動距離を0.35mmとした。

図４（ｂ）では、ｘ軸に対物レンズ１１の中心軸３１からの色収差補正素子２２の中心軸３２のずれ（mm）、ｙ軸に倍率誤差による色収差の劣化（％）を示している。図４（ｂ）に示す測定結果からは、中心軸３１からの中心軸３２のずれＤが、−方向であっても＋方向であっても劣化の程度は同様であり、劣化の率は光軸３０からの中心軸３２のずれが±0.1mm以上の場合に劣化の率が高くなることがわかる。

また、図５（ａ）に示すように、対物レンズ１１の中心軸３１を光軸３０に対して垂直な方向に移動した場合の倍率誤差による色収差の劣化を図５（ｂ）に示す。図５（ａ）では、光軸３０をｚ軸の方向としたとき、対物レンズ１１をトラッキング方向であるｘ軸の方向（矢印δ方向）に移動させている。また、色収差補正素子２２の中心軸３２は、光軸３０上にある。

図５（ｂ）では、ｘ軸に色収差補正素子２２の中心軸３２からの対物レンズ１１の中心軸３１のずれ（mm）、ｙ軸に倍率誤差による色収差の劣化（％）を示している。図５（ｂ）に示す結果からは、中心軸３２からの中心軸３１のずれＤが0.6mm程度ある場合でも、倍率誤差による色収差の劣化はほとんどみられない。また、ずれがある場合、すなわち、対物レンズ１１がトラッキング方向に移動した場合の方が倍率誤差による色収差が若干良くなっていることがわかる。光ピックアップ装置１において対物レンズ１１はトラッキング移動しながら使用されるものである。そのため、図５（ｂ）に示すように、光ピックアップ装置１では、対物レンズ１１のトラッキング移動に対しては倍率誤差による色収差の劣化が生じにくいという結果になっている。

図２〜図５を用いて上述した結果から、光ピックアップ装置１においてレーザ光３の十分な色収差の補正がされるためには、色収差補正素子２２の中心軸３２と対物レンズ１１の中心軸３１とのずれＤが0.1mm以下であることが望ましいことが明らかになる。

したがって、本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ装置１を構成する際には、光学ベース２０に配置される色収差補正素子２２の中心軸３２とアクチュエータベース１０に配置される対物レンズ１１の中心軸３１とのずれDが0.1mm以下になるようにする。すなわち、アクチュエータベース１０を光学ベース２０上に設置する際には、まず、制御機構によって、固定される光学ベース２０上で対物レンズ１１を支持するアクチュエータベース１０を光ディスク４の半径方向及接線方向に移動させ、互いの中心軸３１，３２のずれDが0.1mm以下になる位置を定める。その後、制御機構（図示せず）によって定められた位置で光学ベース２０上にアクチュエータベース１０を固着させることで、光ピックアップ装置１が構成される。

なお、光ピックアップ装置１では、対物レンズ１１の中心軸３１と色収差補正素子２２の中心軸３２とが合致していればよく、アクチュエータベース１０を中心軸３２に合わせるように移動させる構成でなくてもよい。例えば、制御機構（図示せず）は、対物レンズ１１の中心軸３１に中心軸３２が合致するように、固定されるアクチュエータベース１０に対して、光学ベース２０上で色収差補正素子２２を移動させて位置を定め、色収差補正素子２２と光学ベース２０とを固着させてもよい。また、制御機構（図示せず）によって対物レンズ１１を支持するアクチュエータベース１０と色収差補正素子２２を備える光学ベース２０の両方を互いに移動させて、中心軸３１，３２の位置が合致する位置を定めて、それぞれを固着させてもよい。

上述したように、本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ装置１によれば、対物レンズ１１のみをトラック移動及びフォーカス移動の際の可動部であるレンズボビン１２に設置し、可動部を軽量化している。このように可動部を軽量化することによって、可動部に色収差補正素子２２を設置した場合と比較して、可動機構サーボ特性の負担を軽減して対物レンズ１１の移動を高速化させることができる。

また、本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ装置１によれば、対物レンズ１１と色収差補正素子２２の中心軸３１，３２のずれを0.1mm以下に合わせた上で対物レンズ１１を支持するアクチュエータベース１０と色収差補正素子２２を備える光学ベース２０を固着している。このように中心軸３１，３２を合わせることで、倍率誤差による色収差の発生による弊害を防止したデータの記録再生を可能とする。

本発明の最良の実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成について説明する図である。 レーザ光の光軸、対物レンズの中心軸、色収差補正素子の中心軸のずれについて説明する図である。 レーザ光の光軸、対物レンズの中心軸、色収差補正素子の中心軸のずれについて説明する図である。 レーザ光の光軸、対物レンズの中心軸、色収差補正素子の中心軸のずれについて説明する図である。 レーザ光の光軸、対物レンズの中心軸、色収差補正素子の中心軸のずれについて説明する図である。 光ピックアップ装置が備える対物レンズと色収差補正素子について説明する図である。

符号の説明

１…光ピックアップ装置
１０…アクチュエータベース
１１…対物レンズ
１２…レンズボビン
１３…サスペンション
１４…サスペンションベース
１５ａ，１５ｂ…マグネット
１６ａ，１６ｂ…コイル
２０…光学ベース
２１…半導体レーザ
２２…色収差補正素子
３…レーザ光
３０…光軸
３１，３２…中心軸
４…光ディスク
４１…データ面

Claims (1)

1. 波長が405nm〜410nmの範囲内にあるレーザ光の光軸との収差を補正する色収差補正素子と、前記色収差補正素子によって収差が補正されたレーザ光を集光して光ディスクのデータ面に照射する対物レンズとを備える光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズは、フォーカス駆動用電流又はトラッキング駆動用電流にしたがって揺動されるレンズボビンに配置され、
   前記色収差補正素子は、当該色収差補正素子の中心軸と前記対物レンズの中心軸とのずれが0.1mm以下であるように前記レンズボビンを支持する光学ベースに配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。

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