JP2006012203A - 光ピックアップ用光学素子およびそれを用いた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダに対して正しい向きに容易かつ高精度に固定できるいわゆる自由曲面レンズからなる光ピックアップ用光学素子を提供する。
【解決手段】ホルダ３０に固定されて使用され、少なくとも入射面１７および射出面２１を含む複数の光学作用面を有し、これら光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、入射面１７から入射した光を射出面２１から射出して記録媒体２９に集光する光ピックアップ用光学素子１０において、ホルダ３０に固定する固定部２４ａ，２４ｂを、第１の軸２５に関して回転対称な形状を有して構成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、光学的に情報の記録／再生を行う光ディスクドライブ装置の光ピックアップに設けられる光学素子およびそれを用いた光ピックアップに関するものである。

光ディスクドライブ装置では、波長７８０ｎｍのレーザを使用したＣＤから波長６６０ｎｍのレーザを使用したＤＶＤ、さらに波長４０５ｎｍのレーザを使用したディスクの採用と、波長を短くすることによる高密度化が進められている。ＮＡについても、ＣＤの０．４５からＤＶＤの０．６、さらに大きくすることによる高密度化が進められている。

このように、波長を短く、ＮＡを大きくしていくと、各種光学特性に対する許容量が減少し、記録媒体にレーザ光を集光する集光光学素子である対物レンズへの要求も厳しいものとなる。例えば、レーザとしては、半導体レーザが用いられるが、その波長変動による色収差の発生が許容できなくなり、色収差を打ち消すために、対物レンズを１枚構成でなく、正負複数枚で構成する必要が生じる。

ところが、対物レンズを複数枚で構成すると、それらの光軸合わせが必要になるなど、組立性が悪化する。また、部品点数が増えるため、コスト的にも不利となりやすい。

このような不具合を回避あるいは低減するものとして、対物レンズとして光軸に関して回転対称な通常のレンズを用いるのでなく、図２３に示すように、回転非対称な曲面を持ついわゆる自由曲面レンズからなる対物レンズ１０１を用いることで、短波長、高ＮＡであっても、枚数を減らすことができるようにした光ピックアップが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、図２３では、他の図と方向を合わせるために、特許文献１に示された図を１８０度回転させ、記録媒体１０２が上になるように示している。

この対物レンズ１０１は、入射光１０３を面１０５で屈折させた後、面１０６および面１０７で順次反射させ、さらに面１０８で再び屈折させて、射出光１０４を記録媒体１０２に集光させるもので、面１０５〜１０８は、回転非対称な曲面とされている。

特許文献１に開示の対物レンズ１０１は、レンズアクチュエータのホルダに搭載され、記録媒体１０５のほぼ垂直方向やトラックを横切る方向に移動可能に支持されるが、この対物レンズ１０１は、通常レンズを受ける下面１０５、１０７が回転非対称な自由曲面となっているため、ホルダには下面（Ｚ−側）１０５、１０７に合わせた曲面あるいは曲線状の縁からなる受け部を設ける必要がある。

しかし、曲面や曲線形状の縁からなる受け部を有するホルダを製作するのは難しく、また、完成した受け部の形状の測定も難しいため、型で製作した場合の誤差のフィードバックも困難になる。このため、形状に誤差が生じ易くなって、対物レンズの座りが悪くなってしまう。精度を高めるためには、対物レンズをホルダに取り付ける際に、対物レンズの向きを調整する必要があるが、ガタが生じて作業性が悪くなり、対物レンズを正しい向きに固定できなくなることが懸念される。

なお、光ピックアップ用のレンズではないが、図２４に示すような自由曲面を用いた光学素子も知られている（例えば、特許文献２参照）。

図２４に示す光学素子１１０は、面１１３より光が入射して、面１１１より光が射出するようになっており、この間、光は面１１３で屈折されて面１１１で反射され、さらに面１１２で反射されて面１１１を屈折透過して射出される。これらの面１１１〜１１３は、回転非対称な曲面となっている。

この光学素子１１０では、側面１１４、１１５に固定部１１６ａ、１１６ｂを設け、これら固定部１１６ａ、１１６ｂを用いて、光学素子１１０をホルダなどに固定するようにしている。

したがって、特許文献２に開示の技術を特許文献１に開示の対物レンズ１０１適用して、対物レンズ１０１の側面に固定部を設け、この固定部の取り付け面をホルダに設ければ、対物レンズ１０１をがたなくホルダに固定することが可能となる。

しかしながら、対物レンズ１０１をホルダに固定する際には、上述したように対物レンズ１０１の向きを高精度に調整する必要があり、そのためには対物レンズ１０１の固定部を受けるホルダ側に何らかの調整機構を要することになるため、装置が大型化することが懸念される。
特開２００２−２１４５３１号公報 特開平９−７３００５号公報

上記の事情に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、ホルダに対して正しい向きに容易かつ高精度に固定できるいわゆる自由曲面レンズからなる光ピックアップ用光学素子を提供することにある。

さらに、本発明の第２の目的は、上記の光ピックアップ用光学素子を用いることにより、装置を小型化できる光ピックアップを提供することにある。

上記第１の目的を達成する請求項１に係る発明は、ホルダに固定されて使用され、少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、これら光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、上記入射面から入射した光を上記射出面から射出して記録媒体に集光する光ピックアップ用光学素子において、
上記ホルダに固定される固定部が、第１の軸に関して回転対称な形状を有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記回転対称な形状が、円柱形状であることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記回転対称な形状が、円錐台形状であることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記回転対称な形状が、上記第１の軸を中心に平面を１８０度以上で３６０度未満回転して形成される形状であることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記光学素子からの射出光の光軸を第２の軸としたとき、上記第１の軸と上記第２の軸の方向余弦とのなす角が９０度であることを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記第１の軸が、上記射出面からの射出光の光軸または該光軸の延長線と交差することを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記光学作用面として、上記入射面および上記射出面の他に、少なくとも１つの反射面を有することを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の光ピックアップ用光学素子において、上記反射面が、回転非対称な曲面であることを特徴とするものである。

さらに、上記第２の目的を達成する請求項９に係る発明は、入射光を記録媒体に集光するための光学素子と、該光学素子を固定するホルダと、該ホルダの移動機構とを少なくとも備える光ピックアップにおいて、
上記光学素子が請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子からなることを特徴とするものである。

請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の光ピックアップにおいて、上記移動機構は、上記ホルダを、上記第１の軸と方向余弦が９０度をなす第３の軸を中心に回転移動させることを特徴とするものである。

さらに、上記第２の目的を達成する請求項１１に係る発明は、入射光を記録媒体に集光するための光学素子と、該光学素子を固定するホルダと、該ホルダを移動可能に支持する第１の部材と、該第１の部材を固定する第２の部材とを少なくとも備える光ピックアップにおいて、
上記光学素子は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子からなり、
上記第１の部材は、上記第１の軸と方向余弦が９０度をなす第４の軸を中心に回転調整可能に上記第２の部材に固定されることを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ用光学素子によれば、ホルダに固定される固定部を第１の軸に関して回転対称な形状としたので、この第１の軸を中心に回転調整することで、ホルダに対して正しい向きに容易かつ高精度に固定することが可能となる。

また、本発明の光ピックアップによれば、第１の軸に関して回転対称な形状のホルダ固定部を有する光ピックアップ用光学素子を用いるので、ホルダ側に何らの調整機構を要することなく、光ピックアップ用光学素子をホルダに対して正しい向きに容易かつ高精度に固定することができ、光ピックアップを小型化できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１乃至図１０は本発明の第１実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータを示すもので、図１は斜視図、図２および図３はカバーを外した状態の斜視図、図４は同じくカバーを外した状態の上面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図（但し、カバーあり）、図６は分解斜視図、図７は図４のＢ−Ｂ断面図（但し、カバーあり）、図８は対物レンズの斜視図、図９は対物レンズおよびホルダ部分の分解斜視図、図１０は対物レンズの変形例を示す要部の斜視図である。

図２乃至図６において、液晶ポリマーなどの合成樹脂で作られたホルダ３０には、光ピックアップ用光学素子である対物レンズ１０、フォーカスコイル１ａ，１ｂ、トラッキングコイル４ａ〜４ｈが接着されている。

対物レンズ１０は、いわゆる自由曲面レンズで、図５に示すように、光路１１から光が入射し、その入射光は、先ず、入射面１７で屈折して光路１２を進み、次に、反射面１８で反射されて光路１３を進み、次に、反射面１９で反射されて光路１４を進み、さらに、反射面２０で反射されて光路１５を進み、最後に、射出面２１で屈折して光路１６を進んで、記録媒体２９にスポットを形成する。ここで、光路１１〜１６の中心である光軸は、同一のＹＺ平面内にある。また、入射面１７、反射面１８〜２０、射出面２１の各光学作用面は、回転対称でない曲面で、自由曲面となっており、光軸を通るＺＸ平面に関しては、面対称な形状となっている。

図８に示すように、対物レンズ１０のＸ方向両端には、ホルダ３０への固定部として、第１の軸である軸２５を回転中心とする回転対称な円柱状の凸部２４ａ，２４ｂが設けられている。軸２５は、図５に示すように、第２の軸である対物レンズ１０からの射出光の光軸の延長線上にあり、光路１６に対して直交してＸ方向に延在している。

図９に示すように、ホルダ３０には、溝部３５ａ，３５ｂが設けられている。溝部３５ａ，３５ｂの底部３６ａ，３６ｂ（３６ａは図示せず）は、円柱側面の１／２の形状となっており、円柱の半径は、凸部２４ａ，２４ｂの半径より１０〜２０μｍ程度大きくなっている。これら溝部３５ａ，３５ｂの底部３６ａ，３６ｂに、対物レンズ１０の凸部２４ａ，２４ｂを勘合することにより、対物レンズ１０を、軸２５を中心に矢印２６で示すＸ軸回りに回転調整することが可能になる。なお、溝部３５ａ，３５ｂの幅は、底部３６ａ，３６ｂの直径と同一となっている。これにより、対物レンズ１０は、矢印２６で示すように回転調整されて、正確な向きにホルダ３０に固定される。調整後は、動くことがないように、対物レンズ１０はホルダ３０に接着される。

対物レンズ１０が固定されたホルダ３０のＺ−端の底部には、図５に示すように、光路１１を制限する開口制限の役割を果たす絞り３７が設けられている。

トラッキングコイル４ａ〜４ｆは、その中心の穴部をホルダ３０に設けられた突起３２ａ〜３２ｆに挿入され、これによりホルダ３０に位置決めされて接着固定されている。

フォーカスコイル１ａ，１ｂは、トラッキングコイル４ａ〜４ｆの表面に接着固定されている。この際、フォーカスコイル１ａ，１ｂは、その穴３ａ，３ｂがホルダ３０に設けられた突起３１ａ，３１ｂに挿入されてＺ方向が位置決めされ、Ｘ方向については、ジグで位置決めされて固定される。

ホルダ３０には、Ｘ方向両端にも突起３３ａ，３３ｂが設けられている。突起３３ａ，３３ｂには、穴３４ａ〜３４ｆが設けられ、これら穴３４ａ〜３４ｆに、ベリリウム銅製の６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆが挿入されて接着されている。ワイヤバネ６ａ〜６ｆは、断面形状が円形で、すべて平行に配置されている。ここで、ワイヤバネ６ａ，６ｃ，６ｄ，６ｆの４本は同一のバネで、残りのワイヤバネ６ｂ，６ｅの２本は、先の４本よりもバネ定数が小さい同一のバネとなっている。ワイヤバネ６ａと６ｄ、ワイヤバネ６ｂと６ｅ、ワイヤバネ６ｃと６ｆは、各々同一のＸＹ平面内にあり、その平面内でのバネのＸ方向の距離は、ワイヤバネ６ａと６ｄおよびワイヤバネ６ｃと６ｆが同一で、ワイヤバネ６ｂと６ｅとの距離は、前者より小さくなっている。

６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆは、ホルダ３０側の端（Ｙ＋側端）で、フォーカスコイル１ａ，１ｂおよびトラッキングコイル４ａ〜４ｈと半田付けされている。すなわち、フォーカスコイル１ｂ，１ｄについては、直列接続されてその両端がワイヤバネ６ｂおよび６ｅに半田付けされ、トラッキングコイル４ａ〜４ｈについては、通常とは異なり２組に分けられて、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆが直列接続されてその両端がワイヤバネ６ａおよび６ｄに半田付けされ、トラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈが列接続されてその両端がワイヤバネ６ｃおよび６ｆに半田付けされている。

６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆのＹ−方向端は、バネウケ７に固定され、さらに基板４１の穴４３ａ〜４３ｆに挿入されて半田付けされている。バネウケ７には、凹部８ａ，８ｂが設けられており、その部分にシリコーンゲルが充填されて、ワイヤバネ６ａ〜６ｆをダンピングしている。なお、バネウケ７にも、図示していないが、ホルダ３０および基板４１と同様に、凹部８ａ，８ｂの底（Ｙ−方向）にあたる部分に、ワイヤバネ６ａ〜６ｆを通す穴部が設けられている。

図３に示すように、基板４１は、穴部４２がバネウケ７に設けた凸部９に勘合されて位置決めされている。ホルダ３０は、６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆによって、記録媒体２９にほぼ垂直な方向（Ｚ方向）および記録媒体２９のトラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動可能にバネウケ７に支持されていることになる。また、基板４１は、外部の電気回路と接続されており、フォーカスコイル１ａ，１ｂ、トラッキングコイル４ａ〜４ｂは、６本のワイヤバネ６ａ〜６ｆを介して外部の電気回路に接続されている。

バネウケ７は、鉄製のベース４４に固定されている。ベース４４には、立ち上げ部４５ａが設けられ、そのＺ＋端側はＸ方向両側に形成された曲げ部４６ａ，４６ｂによってコの字型形状となっており、その部分でバネウケ７のＸ方向およびＹ方向を位置決めし、Ｚ方向はベース４４の底面（ＸＹ方向に延びる面）で位置決めするようになっている。また、ベース４４には、立ち上げ部４５ａとＹ方向に対向するように、同様の形状の立ち上げ部４５ｂが設けられ、そのＺ＋端側はＸ方向両側に形成された曲げ部４６ｃ，４６ｄによってコの字型形状となっている。立ち上げ部４５ａ，４５ｂの対向する面には、磁石４７ａ，４７ｂが接着されている。

磁石４７ａ，４７ｂの極性および駆動力発生の仕組みについては、磁石４７ａ側の磁気回路で説明する。

磁石４７ａは、図５および図６に示すように、例えばフォーカスコイル１ａおよびトラッキングコイル４ａ〜４ｄに対向する表面のＺ−側がＮ極、Ｚ＋側がＳ極となっており、磁界は、図５に矢印５４で示すように、磁石４７ａの表面のＮ極から出て、表面のＳ極に戻るように発生する。これにより、図７に示すように、フォーカスコイル１ａの辺２ａ，２ｂには、逆向きの磁界が及ぶことになる。ここで、フォーカスコイル１ａに流れる電流は、辺２ａ，２ｂで向きが逆になるので、辺２ａ，２ｂに発生する駆動力はＺ方向に同じ向きとなり、フォーカス方向（記録媒体２９の垂直方向）の駆動力が発生する。

図４に示すように、磁石４７ａは、Ｚ＋端において、Ｙ＋方向がＳ極、Ｙ−方向がＮ極となっているので、このＮ極からの磁界は、立ち上げ部４５ａを通って曲げ部４６ａ，４６ｂにＮ極として表れ、さらに、矢印５３ａ，５３ｂで示すように、磁石４７ａの表面のＳ極に戻る。これにより、図７に示すように、トラッキングコイル４ｃの辺５ｅ，５ｆには、逆向きの磁界が及ぶことになる。ここで、トラッキングコイル４ｃに流れる電流は、辺５ｅ，５ｆで向きが逆になるので、辺５ｅ，５ｆに発生する駆動力はＸ方向に同じ向きとなり、トラッキング方向（記録媒体２９のトラックを横切る方向）の駆動力が発生する。トラッキングコイル４ｄについても、同様に、辺５ｇ，５ｈがトラックを横切る方向の駆動力を発生する。

また、極性は逆になるが、トラッキングコイル４ａ，４ｂについても、同様に、辺５ａ〜５ｄがトラックを横切る方向の駆動力を発生する。なお、磁石４７ａの強さなどによっては、立ち上げ部４５ａを通って曲げ部４６ａ，４６ｂの先端に表れる磁極の磁界が弱い場合がある。その場合でも、磁石４７ａの表面から直接出る矢印５４の磁界は強く、この磁界によって、先の矢印５３ａ，５３ｂの磁界と同じ向きの磁界がトラッキングコイル４ａ〜４ｄの辺５ｂ，５ｃ，５ｆ，５ｇに及び、トラックを横切る方向の駆動力が発生するので問題ない。

磁石４７ｂは、磁石４７ａと対向する磁極が異極になるよう配置されて、同様の駆動力を発生する。ここで、磁石４７ａ，４７ｂは異極が対向しているので、図４に矢印５５で示すように、磁石４７ａ，４７ｂ間にも磁界が発生するが、この磁界も、上述した磁界５３ａ，５３ｂ，５４と同じ向きであるので問題ない。

ところで、先に述べたように、トラッキングコイル４ａ〜４ｈは、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆと、トラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈとに独立して電流を流せるようになっている。したがって、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆとトラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈとで、同じ駆動力を発生するように電流を流せば、ホルダ３０はトラッキング方向（Ｚ方向）に駆動力を受けて移動することになる。また、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆに発生する駆動力と、トラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈに発生する駆動力とに差をつければ、例えば、図７に矢印５６ａで示すトラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆの駆動力を小さくし、矢印５６ｂで示すトラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈの駆動力を大きくすれば、ホルダ３０は駆動力が大きい方へ大きく移動するので、ホルダ３０は第３の軸であるＹ軸回りに矢印５７で示すように回転することになる。したがって、これを利用すれば、対物レンズ１０の傾きを調整する動きをさせることもできる。なお、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆとトラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈとに発生させる駆動力は、場合によっては逆向きにすることもあり得る。

ベース４４には、ホルダ３０を覆うようにステンレス製のカバー４０が固定されている。図１に示すように、カバー４０は、ホルダ３０の突起３３ａ，３３ｂのＺ＋側上方も覆うようになっており、ホルダ３０がＺ＋方向へ移動して、突起３３ａ，３３ｂのＺ＋端３８ａ，３８ｂ（図４参照）がカバー４０に当接することで、その移動量を制限するストッパーとして機能するようになっている。

以上のように構成された対物レンズ１０の駆動機構をレンズアクチュエータと呼ぶ。このレンズアクチュエータは、図示していないが、レーザダイオード、フォトディテクタ、プリズムなどからなる光学系を備えた光ピックアップ本体に固定される。

次に、以上のように構成された本実施の形態に係る光ピックアップの動作について説明する。

図示しない光学系のレーザダイオードより発せられたレーザ光は、いくつかのプリズムなどを経由したあと、光路１１から対物レンズ１０に入射する。この際、ホルダ３０に設けられた絞り３７により、対物レンズ１０に不要な光が入射するのが制限される。対物レンズ１０に入射したレーザ光は、光路１６から射出されて記録媒体２９にスポットを形成する。

また、記録媒体２９からの反射光は、再び対物レンズ１０を通って図示しない光学系に戻り、いくつかのプリズムなどを経由した後、フォトディテクタで受光されて、フォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号が検出されると共に、記録媒体２９に対する対物レンズ１０のＹ軸回りの傾きも検出される。

ここで、フォーカスエラーが検出された場合は、フォーカスコイル１ａ，１ｂに電流を流して、ホルダ３０を記録媒体２９に垂直な方向に駆動する。また、トラッキングエラーが検出された場合は、トラッキングコイル４ａ〜４ｈに電流を流して、ホルダ３０を記録媒体２９のトラックを横切る方向、記録媒体２９が円形のディスクの場合は半径方向に、駆動する。さらに、異なるトラックにアクセスする場合は、図示しない駆動手段により、ホルダ３０をレンズアクチュエータごと記録媒体２９の半径方向に駆動する。以上のようにして、ホルダ３０およびそれに固定された対物レンズ１０は、フォーカス制御、トラッキング制御、アクセス制御される。

また、記録媒体２９の撓みなどにより、対物レンズ１０の光路１６が記録媒体２９に対して垂直でなくなり、Ｙ軸回りに傾いていることが検出された場合は、先に述べたように、トラッキングコイル４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆとトラッキングコイル４ｃ，４ｄ，４ｇ，４ｈとに流す電流を調整して、ホルダ３０をＹ軸回りに回転させ、これにより光路１６が記録媒体２９に対して垂直となるように対物レンズ１０の傾きを調整する。ここで、対物レンズ１０の傾き調整は、Ｙ軸回りの方向しかないが、記録媒体２９がディスクの場合には、その中心から外周に向かう方向への撓みが主であるので問題ない。

本実施の形態によれば、対物レンズ１０に第１の軸２５に関して回転対称な固定部である円柱状の凸部２４ａ，２４ｂを設けたので、回転非対称な光学作用面を持つ対物レンズ１０であっても容易に固定できると共に、対物レンズ１０を回転対称軸２５を中心に回転調整することで、対物レンズ１０の射出光の光路１６を記録媒体２９に正確に垂直にすることができ、小型で高精度な固定が可能となる。

また、対物レンズ１０の凸部２４ａ，２４ｂはＸ方向に配され、さらに、この対物レンズ１０を搭載するレンズアクチュエータは、Ｙ軸回りに回転駆動可能となっており、凸部２４ａ，２４ｂの回転対称軸２５と、レンズアクチュエータの回転軸（Ｙ軸）の方向余弦とのなす角は９０度となっている。したがって、対物レンズ１０は、Ｘ軸回りについては、固定時に正確に調整され、Ｙ軸回りについては、使用時にレンズアクチュエータにより補正されるので、どちらの方向についても正確に角度調整されることになり、高性能な装置となる。しかも、Ｙ軸回りについては、使用時に補正されるので、固定時の精度を落とすことができ、組立性が良好になり、組立コストの低減も図れる。

さらに、凸部２４ａ，２４ｂを円柱形状とすることから、対物レンズ１０を製作するための型の加工が容易となり、測定もし易くなるので、型の精度を容易に高めることができ、これにより高精度の対物レンズ１０を容易かつ安価に製作することができる。また、凸部２４ａ，２４ｂを円柱形状とすることで、これを受けるホルダ３０の溝部３５ａ，３５ｂの底部３６ａ，３６ｂも円柱側面形状にできるので、高精度な底部３６ａ，３６ｂを安価に実現できる。

また、凸部２４ａ，２４ｂの軸２５は、対物レンズ１０の射出光の光路１６と垂直となっており、光路１６は記録媒体２９に垂直となっているので、軸２５は記録媒体面に平行となる。したがって、対物レンズ１０を、軸２５を中心に回転調整すると、射出光は記録媒体２９に対して傾くことなく、記録媒体２９に垂直な面内を動くので、収差の発生が少なく、調整を容易に行うことができる。

しかも、軸２５は、射出光の光路１６の延長線と交差しているので、対物レンズ１０をどちらの方向に回転させても、対物レンズ１０の射出面２１と記録媒体２９との距離の変化が同じになり、調整性が良好となる。なお、軸２５が射出光の光路１６の延長線と交差していない場合には、一方の方向に回転させると対物レンズ１０の射出面２１が記録媒体２９に近づき、反対方向に回転させると射出面２１が記録媒体２９から離れることになって、回転方向により射出光の移動量が変化するため、調整性が悪くなる。

なお、本実施の形態では、固定部である凸部２４ａ，２４ｂの回転対称軸２５と、レンズアクチュエータの回転軸（Ｙ軸）とを直交させたが、これらは必ずしも直交させる必要はなく、例えば、凸部２４ａ，２４ｂをレンズアクチュエータの回転軸の方向に一致させても良い。このようにすれば、前述した互いに異なる方向の角度を調整するという効果はなくなるが、対物レンズ１０をホルダ３０に正確な向きに調整して固定できるので、その補正のためにレンズアクチュエータを回転させる必要がなくなる。したがって、レンズアクチュエータの回転量を減らすことができ、その特性を向上することができる。すなわち、レンズアクチュエータは、回転量が大きくなると、共振が大きくなったり、感度の変化が大きくなったりして、回転量とともに特性が劣化するので、回転量を少なくすることで、レンズアクチュエータの特性を向上することができる。

また、対物レンズ１０に形成する固定部は、図１０に部分詳細図を示すように、半径の異なる円柱形状の凸部２６ａ，２６ｂを段付きに連ねた形状であっても良い。

（第２実施の形態）
図１１乃至図１６は本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータの要部を示すもので、図１１は対物レンズの斜視図、図１２は可動部の斜視図、図１３は図１２の平面Ｃでの断面をＤ方向から見た図、図１４は対物レンズのホルダ固定部の要部説明図、図１５は対物レンズの調整機構の説明図、図１６はホルダの対物レンズ固定部の変形例を示す図である。なお、第１実施の形態と同じ部分には、第１実施の形態と同じ参照符号を付してある。

本実施の形態は、第１実施の形態と対物レンズ１０の固定部の形状が異なっている。すなわち、図１１に示すように、対物レンズ１０のＸ方向両端には、固定部である凸部６１ａ，６１ｂが設けられている。凸部６１ａ，６１ｂは、第１実施の形態のような円柱形状ではなく、軸２５を軸とする回転対称の円錐台形状である。対物レンズ１０は、この凸部６１ａ，６１ｂ以外は、第１実施の形態と同じであり、いわゆる自由曲面レンズである。

対物レンズ１０は、図１２に示すように、ホルダ３０に取り付けられている。ここで、図１２および図１３に示すように、対物レンズ１０の側面２２，２３と、これらとそれぞれ対向するホルダ３０の壁部６４ａ，６４ｂとの間には、隙間が設けられている。対物レンズ１０は、凸部６１ａ，６１ｂにおいて、ホルダ３０に設けられた溝部６２ａ，６２ｂに固定されている。溝部６２ａ，６２ｂの底部６３ａ，６３ｂは、図１３および図１４に示すように円柱側面形状となっている。

底部６３ａ，６３ｂの半径は、図１４に示すように、対物レンズ１０をホルダ３０のＸ方向中心に配したとき、すなわち対物レンズ１０の側面２２およびホルダ３０の壁部６４ａ間の隙間と、対物レンズ１０の側面２３およびホルダ３０の壁部６４ｂ間の隙間とを同じにして、対物レンズ１０をホルダ３０に配したとき、底部６３ａ，６３ｂに接する凸部６１ａ，６１ｂの半径６７より大きくなっている。対物レンズ１０は、底部６３ａ，６３ｂに凸部６１ａ，６１ｂが接した状態で、図１４に矢印２６で示すように、Ｘ軸回りに回転調整されてホルダ３０に固定されている。

さらに、本実施の形態では、対物レンズ１０はＹ軸回りにも回転調整される。図１５（ａ）は、対物レンズ１０がホルダ３０のＸ方向中心にある状態で、光路１６の光軸は記録媒体に垂直で、Ｚ方向と成す角度が０となっている。なお、図１５では、光路１６の光軸を延長して描いており、また、説明の都合上、すべての部品を模式的に示している。

ここで、図１５（ｂ）に示すように、対物レンズ１０を矢印６５（Ｘ−方向）の方向にずらすと、ホルダ３０の底部６３ａでは、円錐台形状の凸部６１ａの半径の大きい部分が接し、逆に、底部６３ｂでは、円錐台形状の凸部６１ｂの半径の小さい部分が接して、結果として、対物レンズ１０はＹ軸回りに矢印６８で示すように傾くことになる。対物レンズ１０を逆向きに動かせば、逆向きに回転する。これにより、対物レンズ１０は、Ｙ軸回りにも回転調整されて、正しい向きでホルダ３０に固定される。

なお、図１５では、説明の便宜上、対物レンズ１０を動かす量を大きく描いているが、実際の傾き調整量は僅かであり、動かす量も僅かとなる。また、図１４において、底部６３ａの半径と凸部６１ａの半径との差を大きく描いているが、この差も実際には僅かである。

その他の構成および動作は、第１実施の形態とほぼ同じである。

本実施の形態によれば、対物レンズ１０をホルダ３０に固定する凸部６１ａ，６１ｂの形状を円錐台形状とすることで、対物レンズ１０を、凸部６１ａ，６１ｂの回転対称軸２５の軸回りだけでなく、対称軸２５と直交する軸回りにも回転調整可能となり、対物レンズ１０をより高精度にホルダ３０に固定することができる。

なお、本実施の形態において、対物レンズ１０の凸部６１ａ，６１ｂを受けるホルダ３０の固定部の形状は、円柱側面形状に限らず、種々の変形が可能であり、例えば、図１６に示すように、Ｖ字形状の溝部６６とすることもできる。

（第３実施の形態）
図１７は、本発明の第３実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータの斜視図で、第１実施の形態の図３に相当する図である。なお、第１実施の形態と同じ部分には、第１実施の形態と同じ参照符号を付してある。

本実施の形態では、ホルダ３０を、４本のワイヤバネ６ａ〜６ｄで支持している。これに伴い、直列に接続されたフォーカスコイル１ｂ，１ｄの両端がワイヤバネ６ｂ，６ｄに接続され、直列に接続されたトラッキングコイル４ａ〜４ｈの両端がワイヤバネ６ａ，６ｃに接続されている。第１実施の形態と異なり、トラッキングコイル４ａ〜４ｈは、２組に分けられていない。

また、ワイヤバネ６ａ〜６ｄのＹ−方向端は、バネウケ７には固定されず、基板４１にのみ半田付けで固定されている。したがって、本実施の形態では、基板４１が第１の部材を構成する。バネウケ７には、凹部８ａ，８ｂ（図２参照）がＹ方向に貫通して設けられている。基板４１は、基板４１に設けられた穴７２が、バネウケ７に設けられた円柱状突起７１に挿入されて固定されている。したがって、本実施の形態では、バネウケ７が第２の部材を構成する。円柱状突起７１の円柱の回転対称軸７３はＹ軸方向で、その方向余弦と、対物レンズ１０の円柱形状の凸部２４ａ，２４ｂのＸ軸方向に延びる回転対称軸２５とのなす角が９０度となっている。

基板４１をバネウケ７の円柱状突起７１に挿入した状態で、ホルダ３０および基板４１にワイヤバネ６ａ〜６ｄが挿入されて固定される。その後、バネウケ７は、ベース４４に固定される。ここで、基板４１は穴７２が円柱状突起７１に嵌合されて、第４の軸である軸７３、すなわちＹ軸回りに矢印７４で示すように回転調整され、これにより対物レンズ１０はＹ軸回りの向きが正しく調整され、調整後、基板４１はバネウケ７に接着固定される。穴７２と円柱状突起７１との嵌合は、基板４１が回転可能で、かつ、がたがないように穴７２と円柱状突起７１との直径の差が１０μｍ程度のすきまばめとなっている。また、場合によっては、直径の差が０〜１０μｍ程度のゆるいしまりばめであっても良い。接着後は、凹部８ａ，８ｂにシリコーンゲルが充填される。

なお、対物レンズ１０は、Ｙ軸回りに回転調整して固定されるが、第１実施の形態とは異なり、レンズアクチュエータには、Ｙ軸回りの傾きを検出してホルダ３０を回転駆動させるための機能はない。

その他の構成および動作は、第１実施の形態とほぼ同じである。

本実施の形態によれば、基板４１の穴７２とバネウケ７の円柱状突起７１とからなるレンズアクチュエータの対物レンズ１０の傾きを調整する機構が、１個の軸（Ｙ軸）回りにのみ回転調整可能に設けられ、その軸７３の方向余弦と、対物レンズ１０の円柱形状の凸部２４ａ，２４ｂのＸ軸方向に延びる回転対称軸２５との成す角度が９０度となっているので、両者を合わせて全ての方向の傾きを調整でき、これにより対物レンズ１０を正確な向きに固定することができる。

また、通常、レンズアクチュエータの傾きを調整する機構は、方向余弦が９０度の角をなす２個の軸回りに設けるが、本実施の形態では、レンズアクチュエータの傾き調整機構が１個の軸回りに調整可能なもので済むので、調整機構を簡素化でき、それに伴って装置の低価格化や小型化を図ることができる。

（第４実施の形態）
図１８は、本発明の第４実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータにおける対物レンズの斜視図である。なお、第１実施の形態と同じ部分には、第１実施の形態と同じ参照符号を付してある。

本実施の形態は、対物レンズ１０の固定部の形状が第１実施の形態と異なるものである。すなわち、本実施の形態では、対物レンズ１０のＸ方向両端ではなく、Ｙ−方向端の１か所にのみ固定部である凸部８１が設けられている。凸部８１は、Ｙ軸方向に延びる第１の軸である軸８２を回転対称軸とする円柱形状である。対物レンズ１０は、この凸部８１以外は、第１実施の形態と同じであり、いわゆる自由曲面レンズである。

対物レンズ１０は、凸部８１を用いてホルダ３０（図示せず）に固定され、その際に、軸８２を中心に正しい向きに回転調整される。

その他の構成および動作は、第１実施の形態とほぼ同じである。

本実施の形態によれば、ホルダ３０への対物レンズ１０の固定部が１か所であるので、装置の小型化を図ることができる。なお、回転対称な軸８２の方向が、第１〜第３実施の形態のＸ軸方向と異なり、Ｙ軸方向となっているが、凸部８１の形成位置による調整方向は、適宜設定することができる。例えば、対物レンズ１０およびその他の光学系の設計によって、対物レンズ１０のＸ軸を回転中心とする傾きの許容量と、Ｙ軸を回転中心とする傾きの許容量とが同じでない場合には、その許容量の厳しい側を回転調整可能とすることができる。また、第１実施の形態のようにレンズアクチュエータに回転機構を設ける場合や、第３実施の形態のようにバネウケ７によってワイヤバネ６ａ〜６ｄの固定部分ごと回転調整する場合には、場所や機構の制約から、回転調整機構を設け易い方向があるので、それを勘案して決定しても良い。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、対物レンズ１０は、上記以外にも種々の形状が考えられ、例えば平面対称でない形状することもできる。また、反射面の数も任意に設定することができる。さらに、対物レンズ１０の曲面の光学作用面は、すべて回転非対称な曲面に限らず、回転対称な曲面が含まれても良いし、光学作用面に回折格子が形成されていても良い。また、上記実施の形態では、対物レンズ１０内で全ての光路の光軸が同一平面内にあるとしたが、同一平面内になくても良い。

また、対物レンズ１０の固定部の形状も、球面や曲線を回転させたような形状など、種々変形可能である。すなわち、この固定部は、固定に使う部分のみ回転対称形状であればよいので、例えば、図１９に示すように、回転対称な円柱形状の凸部８１ａ，８１ｂの先に、回転対称でない直方体形状の鍔８２ａ，８２ｂを設けることもできる。この場合、例えば図２０に示すように、ホルダ３０には、対物レンズ１０の凸部８１ａ，８１ｂが固定される溝部８３ａ，８３ｂのＸ方向先に、さらに鍔８２ａ，８２ｂを収納する溝部８４ａ，８４ｂを形成し、これら溝部８４ａ，８４ｂと鍔８２ａ，８２ｂとにより、対物レンズ１０をＸ方向に精度良く位置決めしてホルダ３０に固定する。

さらに、図２１に示すように、対物レンズ１０の固定部である凸部９１ａ，９１ｂの中心に空間部９２ａ，９２ｂ（９２ｂは図示せず）を設けることもできる。このように、空間部９２ａ，９２ｂを設ければ、同じ質量であれば凸部９１ａ，９１ｂの半径を大きくでき、凸部９１ａ，９１ｂの剛性を高めることができる。

また、図２２に示すように、対物レンズ１０の固定部である凸部９６ａ，９６ｂ（９６ｂは図示せず）を、第１の軸である回転対称軸９９を中心に１８０度のみ回転した形状とすることもできる。すなわち、凸部９６ａについて詳細に説明すると、凸部９６ａは、斜線を施した面９７ａを、回転軸９９を中心に、回転角９８を１８０度として回転させた形状で、その曲面を利用して対物レンズ１０を調整して固定する。なお、回転角９８は、好ましくは１８０度以上で３６０度未満とする。図示しない凸部９６ｂも同様の形状とする。

さらに、レンズアクチュエータについても、種々変更可能である。例えば、第３実施の形態では、ワイヤバネ６ａ〜６ｄを固定した基板４１とバネウケ７との間に、基板４１に設けた穴７２と、バネウケ７に設けた円柱状突起７１とからなる回転調整機構を設けたが、バネウケ７とベース４４との間に調整機構を設けても良い。また、レンズアクチュエータが固定される光ピックアップ本体とレンズアクチュエータの固定部分との間に調整機構を設けても良い。

本発明の第１実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータを示すもの斜視図である。 図１のカバーを外した状態のレンズアクチュエータの斜視図である。 同じく、カバーを外した状態のレンズアクチュエータの斜視図である。 同じく、カバーを外した状態のレンズアクチュエータ上面図である。 図４のＡ−Ａ断面図（但し、カバーあり）である。 図１のレンズアクチュエータの分解斜視図である。 図４のＢ−Ｂ断面図（但し、カバーあり）である。 図１に示す対物レンズの斜視図である。 同じく、対物レンズおよびホルダ部分の分解斜視図である。 第１実施の形態における対物レンズの変形例を示す要部の斜視図である。 本発明の第２実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータにおける対物レンズの斜視図である。 第２実施の形態におけるレンズアクチュエータの可動部の斜視図である。 図１２の平面Ｃでの断面をＤ方向から見た図である。 第２実施の形態における対物レンズのホルダ固定部の要部説明図である。 第２実施の形態における対物レンズの調整機構の説明図である。 第２実施の形態におけるホルダの対物レンズ固定部の変形例を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータの斜視図である。 本発明の第４実施の形態に係る光ピックアップのレンズアクチュエータにおける対物レンズの斜視図である。 本発明に係る対物レンズの固定部の変形例を示す斜視図である。 図１９に示す対物レンズおよびそれを保持するホルダ部分の斜視図である。 本発明に係る対物レンズの固定部の他の変形例を示す斜視図である。 同じく、更に他の変形例を示す斜視図である。 従来の自由曲面レンズからなる対物レンズを示す図である。 自由曲面を有する従来の他の光学素子を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ フォーカスコイル
４ａ〜４ｈ トラッキングコイル
６ａ〜６ｆ ワイヤバネ
７ バネウケ
８ａ，８ｂ 凹部
９ 凸部
１０ 対物レンズ
１１〜１６ 光路
１７ 入射面
１８，１９，２０ 反射面
２１ 射出面
２２，２３ 側面
２４ａ，２４ｂ 凸部（固定部）
２５ 軸（第１の軸）
２９ 記録媒体
３０ ホルダ
３１ａ，３１ｂ 突起
３２ａ〜３２ｆ 突起
３３ａ，３３ｂ 突起
３４ａ〜３４ｆ 穴
３５ａ，３５ｂ 溝部
３６ａ，３６ｂ 底部
３７ 絞り
４０ カバー
４１ 基板
４２ 穴部
４３ａ〜４３ｆ 穴
４４ ベース
４５ａ，４５ｂ 立ち上げ部
４６ａ〜４６ｄ 曲げ部
４７ａ，４７ｂ 磁石
６１ａ，６１ｂ 凸部（固定部）
６２ａ，６２ｂ 溝部
６３ａ，６３ｂ 底部
６４ａ，６４ｂ 壁部
７１ 円柱状突起
７２ 穴
７３ 軸（第４の軸）
８１ 凸部（固定部）
８１ａ，８１ｂ 凸部（固定部）
８２ 軸（第１の軸）
８２ａ，８２ｂ 鍔
８３ａ，８３ｂ 溝部
８４ａ，８４ｂ 溝部
９１ａ，９１ｂ 凸部（固定部）
９２ａ，９２ｂ 空間部
９６ａ，９６ｂ 凸部（固定部）
９７ａ 面
９９ 回転対称軸（第１の軸）

Claims (11)

1. ホルダに固定されて使用され、少なくとも入射面および射出面を含む複数の光学作用面を有し、これら光学作用面の少なくとも一つが回転非対称な曲面からなり、上記入射面から入射した光を上記射出面から射出して記録媒体に集光する光ピックアップ用光学素子において、
   上記ホルダに固定される固定部が、第１の軸に関して回転対称な形状を有することを特徴とする光ピックアップ用光学素子。
2. 上記回転対称な形状が、円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子。
3. 上記回転対称な形状が、円錐台形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子。
4. 上記回転対称な形状が、上記第１の軸を中心に平面を１８０度以上で３６０度未満回転して形成される形状であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用光学素子。
5. 上記光学素子からの射出光の光軸を第２の軸としたとき、上記第１の軸と上記第２の軸の方向余弦とのなす角が９０度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子。
6. 上記第１の軸が、上記射出面からの射出光の光軸または該光軸の延長線と交差することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子。
7. 上記光学作用面として、上記入射面および上記射出面の他に、少なくとも１つの反射面を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子。
8. 上記反射面が、回転非対称な曲面であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ用光学素子。
9. 入射光を記録媒体に集光するための光学素子と、該光学素子を固定するホルダと、該ホルダの移動機構とを少なくとも備える光ピックアップにおいて、
   上記光学素子が請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子からなることを特徴とする光ピックアップ。
10. 上記移動機構は、上記ホルダを、上記第１の軸と方向余弦が９０度をなす第３の軸を中心に回転移動させることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ。
11. 入射光を記録媒体に集光するための光学素子と、該光学素子を固定するホルダと、該ホルダを移動可能に支持する第１の部材と、該第１の部材を固定する第２の部材とを少なくとも備える光ピックアップにおいて、
    上記光学素子は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ用光学素子からなり、
    上記第１の部材は、上記第１の軸と方向余弦が９０度をなす第４の軸を中心に回転調整可能に上記第２の部材に固定されることを特徴とする光ピックアップ。

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