(57)【要約】【課題】  簡易な構成によって、球面収差を低減することのできる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  ミラー４の基板２１の円形の裏面に、扇形の４つの圧電素子２３〜２６を接着する。圧電素子２３〜２６は、印加される電位に応じて、接着する側の円形の面の半径方向に伸縮することにより、ミラー４の面形状を変化させる。圧電素子２３〜２６の各々の印加電圧は、ミラー４のミラー面への入射角がθのときに、その伸縮により、ミラー４の面形状のｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ方向の曲率半径の比が（ｃｏｓ（２θ）＋１）／２となるように設定される。【選択図】        図４
2006092602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光をミラーで反射させて、反射光を対物レンズで光記録媒体に集光させる光ピックアップ装置において、
レーザ光を反射させる円形のミラーと、
それぞれが、前記ミラーの裏面に接着され、前記ミラーの面に垂直な方向に厚みを有し、かつ前記ミラーの裏面と接着する側の面が扇形の第１〜第４の圧電素子を含むミラーアクチュエータを備え、
前記第１および第２の圧電素子はタンジェンシャル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置され、前記第３および第４の圧電素子はラジアル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置され、
前記第１〜第４の圧電素子の各々は、前記接着する側の扇形の面の中心が前記ミラーの円形の裏面の中心と一致するように接着され、
前記第１〜第４の圧電素子の各々は、印加される電圧に応じて、前記接着する側の扇形の面の半径方向の全方向に同一比率で伸縮することにより、前記ミラーの面形状を変化させ、
前記ミラーの面への入射角は略４５度であり、
前記第１〜第４の圧電素子の各々に印加される電圧は、前記伸縮により、前記ミラーの面形状のタンジェンシャル方向の曲率半径に対するラジアル方向の曲率半径の比が略１／２となるように調整されている、光ピックアップ装置。
【請求項２】
レーザ光源から出射されたレーザ光をミラーで反射させて、反射光を対物レンズで光記録媒体に集光させる光ピックアップ装置において、
レーザ光を反射させる円形のミラーと、
それぞれが、前記ミラーの裏面に接着され、前記ミラーの面に垂直な方向に厚みを有し、かつ前記ミラーの裏面と接着する側の面が扇形の複数の圧電素子を含むミラーアクチュエータを備え、
前記複数の圧電素子の各々は、前記接着する側の扇形の面の中心が前記ミラーの円形の裏面の中心と一致するように接着され、
前記複数の圧電素子の各々は、印加される電圧に応じて、前記接着する側の円形の面の半径方向の全方向に同一比率で伸縮することにより、前記ミラーの面形状を変化させ、
前記複数の圧電素子の各々に印加される電圧は、前記ミラーの面形状のタンジェンシャル方向の曲率半径に対するラジアル方向の曲率半径の比が１以下になるように調整されている、光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記複数の圧電素子の各々に印加される電圧は、前記ミラーの面への入射角がθのときに、前記伸縮により、前記ミラーの面形状のタンジェンシャル方向の曲率半径に対するラジアル方向の曲率半径の比が（ｃｏｓ（２θ）＋１）／２となるように調整されている、請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記複数の圧電素子のうちの２つの圧電素子は、前記ミラーの裏面のタンジェンシャル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置され、
前記複数の圧電素子のうちの他の２つの圧電素子は、前記ミラーの裏面のラジアル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置され、
前記２つの圧電素子には同じ第１の電圧が印加され、前記他の２つの圧電素子には同じ第２の電圧が印加され、前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも大きい、請求項２または請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、球面収差を補正する機能を有する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ(Compact Dick)、またはＤＶＤ(Digital Versatile Disk)などの光ディスクの再生を行なう装置は、光ディスクからの情報を光学的に読出すために光ピックアップ装置を備えている。
【０００３】
光ピックアップ装置では、レーザ光源から出射されたレーザ光をミラーで反射させて、反射光を対物レンズにより集光して、光ディスクの記録面の所望のトラックに照射させ、そのトラックで反射した戻り光を光検出器で検出することにより、そのトラックの情報の読出しを行なう。
【０００４】
ところで、この対物レンズで集光される光に球面収差が生じる場合がある。球面収差とは、対物レンズで集光される光線のうち、光軸から遠い周辺部の光線が集光される位置と、光軸に近い中心部の光線が集光される位置がずれることをいう。このような球面収差が発生すると、光ディスクの良好な再生が行なわれない。
【０００５】
そこで、対物レンズが所定の光ディスクの厚さの球面収差を補正するように設計される。しかし、光ディスクの厚さにむらがある場合には、補正量が適合しないときに球面収差が生じる。また、光ディスクの記録層が多層であると、別の層にジャンプしたときに補正量が適合しないため、球面収差が生じる。
【０００６】
このような球面収差を防止する方法として、たとえば、特許文献１では、液晶素子を用いて球面収差分の位相変調を行なう方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４１７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１では、液晶素子を用いて位相変調を行なうため、光ピックアップ装置の構成が複雑となり、コストも高くなる。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、簡易な構成によって、球面収差を低減することのできる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明に係わる光ピックアップ装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光をミラーで反射させて、反射光を対物レンズで光記録媒体に集光させる光ピックアップ装置において、レーザ光を反射させる円形のミラーと、それぞれが、ミラーの裏面に接着され、ミラーの面に垂直な方向に厚みを有し、かつミラーの裏面と接着する側の面が扇形の第１〜第４の圧電素子を含むミラーアクチュエータを備える。第１および第２の圧電素子はタンジェンシャル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置され、第３および第４の圧電素子はラジアル方向に延在する中心線を挟んで互いに線対称に配置される。第１〜第４の圧電素子の各々は、接着する側の扇形の面の中心がミラーの円形の裏面の中心と一致するように接着される。第１〜第４の圧電素子の各々は、印加される電圧に応じて、接着する側の扇形の面の半径方向の全方向に同一比率で伸縮することにより、ミラーの面形状を変化させる。ミラーの面への入射角は略４５度である。第１〜第４の圧電素子の各々に印加される電圧は、伸縮により、ミラーの面形状のタンジェンシャル方向の曲率半径に対するラジアル方向の曲率半径の比が略１／２となるように調整されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる光ピックアップ装置によれば、ミラーと４つの圧電素子で球面収差を補正するので、液晶素子を用いて球面収差分の位相変調を行なう従来に比べ、簡易な構成によって、球面収差を低減することができる。また、４つの圧電素子に印加する電圧を調整することによりミラーの面形状のタンジェンシャル方向の曲率半径に対するラジアル方向の曲率半径の比を設定するので、ミラーの曲率半径の制御の簡単化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
本実施の形態は、球面収差量を最小とするような異方性の厚みを有する圧電素子を含むミラーアクチュエータを備えた光ピックアップ装置に関する。
【００１３】
図１は、光ピックアップ装置の光学系の要部を示す。同図を参照して、この光ピックアップ装置は、レーザ光源１と、コリメータ２と、偏光ビームスプリッタ３と、円形の立上げ／収差補正ミラー４と、対物レンズ５と、シリンドルカルレンズ７と、光検出器８と、ミラーアクチュエータ１０とからなる。
【００１４】
レーザ光源１は、レーザ光１３を出射する。コリメータ２は、レーザ光１３を平行光１１とする。立上げ／収差補正ミラー４は、平行光１１を立上げ方向、すなわち、光ディスク６が存在する方向に反射して、反射光１２とする。対物レンズ５は、反射光１２を光ディスク６の情報記録面に照射する。
【００１５】
情報記録面のピット列によって光強度が変調された反射光１２は、対物レンズ５を通り、立上げ／収差補正ミラー４で反射し、偏光ビームスプリッタ３で反射し、シリンドルカルレンズ７で集束させられて、光検出器８に入力される。
【００１６】
この光検出器８に入射された光に基づいて、光ディスク６の再生、対物レンズ５のフォーカスおよびトラッキング制御が行なわれる。
【００１７】
また、図示しない制御回路は、光検出器８に入射された光を中心部の光と周辺部の光に分離し、それぞれのフォーカス位置を検出することで球面収差量を測定する。そして、図示しない制御回路は、測定した球面収差量に応じて、立上げ／収差補正ミラー４を支持しているミラーアクチュエータ１０を制御して、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面（表面）の形状を変化させることで、球面収差量を減少させる。
【００１８】
図２（ａ）は、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面の形状が通常のとき、つまり平面のときの、反射光１２の光路を示す。同図に示すように、球面収差が生じている。
【００１９】
図２（ｂ）は、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面の形状を変化させたとき、つまりミラー面が曲面のときの、反射光１２の光路を示す。同図に示すように、ミラー面の形状を変化させることによって、球面収差量が減少している。
【００２０】
図３（ａ）は、立上げ／収差補正ミラー４およびミラーアクチュエータ１０の構成を示す断面図である。図３（ａ）において、立上げ／収差補正ミラー４は、円板状の基板２１の表面に反射膜２２を形成したものである。基板２１の裏面には、図４に示すように、４つの扇形の圧電素子２３〜２６と、円柱状の支持枝２７が設けられている。支持枝２７は、基板２１の中央に立設され、その先端部は固定部２８の中央部に固定されている。圧電素子２３〜２６、支持枝２７および固定部２８は、ミラーアクチュエータ１０を構成する。
【００２１】
圧電素子２３は、ＰＺＴ薄膜２９を２枚の電極３０，３１で挟んだものであり、立上げ／収差補正ミラー４の基板２１の裏面に接着されている。圧電素子２３の基板２１の裏面と接着する側の面は、扇形（正確には、円の中心に支持枝２４を通す孔を開けた円環の一部）であり、その扇形の中心は、ミラーの円形の裏面の中心と一致する。圧電素子２１は、ミラー面に垂直な方向に厚みを有する。ＰＺＴ薄膜２９の分極方向は、ミラー面に垂直な方向に設定されている。圧電素子２４〜２６の各々も、圧電素子２３と同じ構成である。
【００２２】
ここで図４に示すように、基板２１のラジアル（ｒａｄ）方向に延在する中心線をｘ軸とし、基板２１のタンジェンシャル（ｔａｎ）方向に延在する中心線をｙ軸とする。ｒａｄ方向およびｔａｎ方向については、後で説明する。圧電素子２３と２４はｙ軸を挟んで線対称に配置され、圧電素子２５と２６はｘ軸を挟んで線対称に配置される。
【００２３】
圧電素子２３〜２６の各々の電極３０，３１間に電圧を印加すると、圧電素子２３〜２６の各々は伸縮する。すなわち、圧電素子２３〜２６の電極３０，３１間に正の電圧を印加すると、圧電素子２３〜２６の各々は、図３（ｂ）に示すように、立上げ／収差補正ミラー４の基板２１と接着している側の扇形の面の半径方向の全方向に同一比率で伸張する。これにより、圧電素子２３〜２６と接着している立上げ／収差補正ミラー４は、凹状にたわみ、それにより、反射光１２は、集束光となる。
【００２４】
一方、圧電素子２３〜２６の各々の電極３０，３１間に負の電圧を印加すると、圧電素子２３〜２６の各々は、立上げ／収差補正ミラー４の基板２１と接着している側の扇形の面の半径方向の全方向に同一比率で圧縮する。これにより、圧電素子２３〜２６と接着している立上げ／収差補正ミラー４は、凸状にたわみ、それにより、反射光１２は、発散光となる。
【００２５】
ところで、図５に示すように、ミラー角が４５度のため、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面に入射される平行光１１のスポット形状は、楕円となる。ここで、ミラー角とは、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面（表面）の形状が通常のときの、ミラー面への平行光１１の入射角をいう。
【００２６】
図５において、ｔａｎ方向とは、ミラー面に平行な方向であり、かつ立上げ／収差補正ミラー４に入射される光のうち、光ディスク６の面に最も近い光の入射位置と、最も遠い光の入射位置とを結ぶ方向である。ｒａｄ方向は、ミラー面に平行な方向であり、かつｔａｎ方向に垂直な方向である。
【００２７】
このようにスポット形状が楕円の場合には、立上げ／収差補正ミラー４を、ｔａｎ方向とｒａｄ方向に同一量だけたわませたとしても（つまり、ｔａｎ方向の曲率とｒａｄ方向の曲率が同一でも）、球面収差量は減少しない。
【００２８】
図６は、曲率半径と球面収差量との関係を示す図である。同図は、ミラー角が４５度のときに、光ディスクの素材厚ごとに、補正なし時の球面収差量と、補正したときのｔａｎ方向の曲率半径およびｒａｄ方向の曲率半径と、その補正による球面収差量とを示す。同図に示すように、ｔａｎ方向の曲率半径をｒａｄ方向の曲率半径の２倍にすると、球面収差量が最小となる。
【００２９】
したがって、本実施の形態では、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｔａｎ方向の曲率半径ａがｒａｄ方向の曲率半径ｂの２倍となるように、立上げ／収差補正ミラー４をたわませる。図７（ａ）は、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面の全体形状を示し、図７（ｂ）は、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面のｔａｎ方向の形状を示し、図７（ｃ）は、立上げ／収差補正ミラー４のミラー面のｒａｄ方向の形状を示す。
【００３０】
なお、以上の説明では、ミラー角が４５度のときに、立上げ／収差補正ミラー４のｔａｎ方向の曲率半径がｒａｄ方向の曲率半径の２倍となるようにすることで、球面収差量を最小にしたが、ミラー角が４５度以外の場合について、次に説明する。
【００３１】
図８は、ミラー角度ごとに、球面収差量が最小となるｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ方向の曲率半径の比率を示す図である。同図の関係を式で表すと、ミラー角がθのときに、ｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ方向の曲率半径の比は、（ｃｏｓ（２θ）＋１）／２となる。そして、このような曲率半径の比を実現するためには、圧電素子２３〜２６の印加電圧を変化させることが必要となる。
【００３２】
すなわち、圧電素子２３〜２６の各々は、上述したように、単一の電位の値により、半径方向への同一比率の伸縮量が制御され、ｔａｎ方向とｒａｄ方向とで別個に伸縮量を調整することができない。そこで、圧電素子２３〜２６の各々の印加電圧を調整することにより、ｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ方向の曲率半径の比は、（ｃｏｓ（２θ）＋１）／２となるようにする。つまり、圧電素子２３〜２６の印加電圧が大きいほど圧電素子２１の伸縮が大きいという性質を利用する。したがって、圧電素子２３と２４には同じ第１の電圧を印加し、圧電素子２５と２６には同じ第２の電圧を印加する。第１の電圧は、第２の電圧よりも大きい。また、第１の電圧に対する第２の電圧の比は、ミラー角が大きいほど小さくなる。
【００３３】
ここで、圧電素子２３〜２６の印加電圧と立上げ／収差補正ミラー４のたわむ量との関係は圧電素子２３〜２６の材質などにより異なる。したがって、圧電素子２３〜２６の印加電圧は、使用する圧電素子ごとに個別に設計することになる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態に係わる光ピックアップ装置によれば、ミラー角がθのときに、立上げ／収差補正ミラー４のｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ方向の曲率半径の比が（ｃｏｓ（２θ）＋１）／２となるように、圧電素子２３〜２６の印加電圧をそれぞれ調整するので、球面収差量を最小にすることができる。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施の形態による光ピックアップ装置の光学系の要部を示す図である。
【図２】図１に示した立上げ／収差補正ミラーの反射光の光路を示す図である。
【図３】図１に示した立上げ／収差補正ミラーおよびミラーアクチュエータの構成および動作を示す図である。
【図４】図３に示した立上げ／収差補正ミラーの基板の裏側を示す図である。
【図５】立上げ／収差補正ミラーのミラー面に入射される平行光のスポット形状を示す図である。
【図６】立上げ／収差補正ミラーの曲率半径と球面収差量との関係を示す図である。
【図７】立上げ／収差補正ミラーのミラー面の形状を示す図である。
【図８】ミラー角度ごとに、球面収差量が最小となるｔａｎ方向の曲率半径に対するｒａｄ半径の曲率半径の比率を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  レーザ光源、２  コリメータ、３  偏光ビームスプリッタ、４  立上げ／収差補正ミラー、５  対物レンズ、６  光ディスク、７  シリンドルカルレンズ、８  光検出器、１０  ミラーアクチュエータ、１１  平行光、１２  反射光、１３  レーザ光、２１  基板、２２  反射膜、２３〜２６  圧電素子、２７  支持枝、２８  固定部、２９  ＰＺＴ薄膜、３０，３１  電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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