(57)【要約】レンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザ１０と、半導体レーザ１０が固定配置された光ヘッド筐体３と、半導体レーザ１０から出射されたレーザビームと同軸に配置されたコリメートレンズ２１と、その内面にコリメートレンズ２１を固定配置するように円筒形状に形成された樹脂製円筒２２と、コリメートレンズ２１に対して半導体レーザ１０の反対側において樹脂製円筒２２と嵌め合っており、光ヘッド筐体３に固定されるように形成された円筒部材２３とを具備しており、円筒部材２３は、光ヘッド筐体３の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。
2003102940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された筐体と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように円筒形状に形成された第１円筒部材と、
前記レンズ本体に対して前記半導体レーザの反対側において前記第１円筒部材と嵌め合っており、前記筐体に固定されるように形成された第２円筒部材とを具備しており、
前記第２円筒部材は、前記筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項２】
前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置から前記レンズ本体が前記第１円筒部材に固定された位置までの距離ｙの単位温度当たりの移動変化量Δｙは、下記の関係式（１）を実質的に満足しており、
Δｙ＝Δｘ−Δｚ−Δｆｂ  …関係式（１）、
ここで、
Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
α：前記筐体の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
β：前記第１円筒部材の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｘ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置までの距離、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項３】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、アルミニウムによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項４】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、亜鉛によって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項５】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、マグネシウムによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項６】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、ポリフェニレンサルファイドによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項７】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された枠部材とを具備しており、
前記枠部材は、前記半導体レーザと前記レンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項８】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されている、請求の範囲７記載のレンズ支持機構。
【請求項９】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（２）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０・・・関係式（２）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求の範囲７記載のレンズ支持機構。
【請求項１０】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された円筒形状をした枠部材と、
前記枠部材と嵌め合うように前記支持台に固定されたプレートとを具備しており、
前記プレートは、前記支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項１１】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されている、請求の範囲１０記載のレンズ支持機構。
【請求項１２】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（３）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・関係式（３）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｔ＝αｔ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
α：前記支持台および前記プレート３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離、
ｔ：前記枠部材と前記プレートとの嵌め合わせ厚である、請求の範囲１０記載のレンズ支持機構。
【請求項１３】
請求の範囲１、請求の範囲７および請求の範囲１０のいずれかに記載のレンズ支持構造と、
前記レンズ支持構造に設けられた前記レンズ本体を透過した前記レーザビームを情報記録媒体の上に集束させる対物レンズとを具備することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１４】
請求の範囲１３に記載の光ヘッド装置と、
前記情報記録媒体を回転させるモータと、
前記光ヘッド装置から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、前記光ヘッド装置に設けられた前記対物レンズの位置を制御するサーボ機構と、
前記サーボ機構を制御するための電気回路とを具備することを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、レンズ等の光学部品本体または光学筐体の温度変化による膨張・収縮に起因した焦点距離ずれおよび光軸ずれが生じないようにするためのレンズ支持構造、およびこれを使用した光ヘッド装置および光情報処理装置に関する。
背景技術
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術の応用が、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、更にはデータファイルなどへ拡大しつつある。このような光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。このような記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存しており、特に、温度特性の低減はこのような記録再生動作において極めて重要である。光ヘッド装置は、光源、フォトディテクタ、ハーフミラーおよびレンズ等の光学部品を所定のフレームに組み込んで構成される。各光学部品は、光軸や焦点位置がずれないように正確に位置決めされなければならない。
例えば特開２０００−２６６９７７号公報には、円筒一体型レンズをフレームへ固定する方法が開示されている。図７は、従来のレンズ支持機構の構成を示す斜視図である。センサレンズ１７は、光学部品本体である凹レンズ３１と、凹レンズ３１を囲むように形成された円筒形状をした鏡筒３２と、鏡筒３２から外側に延びるように形成された３つの支持アーム３３、３４および３５とをＰＣ一体成型したものである。支持アーム３３および３４は、その上部から下端部へ向かって切り込み３３ａ、３３ｂがそれぞれ形成されており、その先端部が基端部に対して弾性変形するように形成されている。
図８は、従来のレンズ支持機構の取り付け状態を示す断面図である。図８において、凹レンズ３１の中心を原点とし、原点で交差し互い直交するＸ軸とＹ軸及びＺ軸のうち、Ｚ軸を凹レンズ３１の光軸と一致させ、Ｘ軸とＺ軸とによって形成される面を第１基準面Ｉとし、Ｙ軸とＺ軸とによって形成される面を第２基準面ＩＩとすると、センサレンズ１７を支持するためのフレーム１８には、第１基準面Ｉに沿って延びる第１支持面２６及び第２支持面２７と、第２基準面ＩＩに沿って延びる第３支持面２８とが形成されている。
このフレーム１８には、鏡筒３２の断面のほぼ半分が非接触で収まる溝２９が形成されている。支持アーム３３および支持アーム３４の各一方の側面は、フレーム１８の第１支持面２６及び第２支持面２７とそれぞれ当接している。支持アーム３５の一方の側面は、フレーム１８の第３支持面２８と当接している。このような状態でセンサレンズ１７がフレーム１８に取り付けられている。
センサレンズ１７は、フレーム１８に取り付けられた押圧固定手段としての押さえバネ３６によって、図８において点線矢印で示すＸ軸及びＹ軸の合成方向に向かって押圧されている。また、支持アーム３３および３４の先端は、センサレンズ１７の落下防止のために接着剤３７および３８によってフレーム１８の支持面２６および２７にそれぞれ強固に固定されている。
このようにセンサレンズ１７が構成されていると、支持アーム３３および３４は、押さえバネ３６によって支持面２６および２７の上から押圧され、支持アーム３５は支持面２８に向かって押圧されることになる。これによって、センサレンズ１７の中心位置が光軸位置に固定される。
図９は、従来のレンズ支持機構の作用を説明するための模式図である。図９に示すように、凹レンズ３１と鏡筒３２とが熱によって膨張すると、支持アーム３３および３４の基端側は、支持面２６および２７に沿って移動し、支持アーム３５は支持面２８に沿って移動する。支持アーム３３および３４の基端側の移動は、支持アーム３３および３４の先端側が接着剤３７および３８によって支持面２６および２７にそれぞれ固定されているので、溝３３ａおよび３３ｂが形成された部分において吸収される。この場合、膨張の方向は全てレンズの中心から放射状になされるのでレンズ３１の光軸は変動しない。
また、図９に示すように、支持アーム３３および３４の先端部が接着剤３７および３８によって固定され、凹レンズ３１の中心と接着剤３７および３８による固定箇所とが光軸方向に沿って距離ｄだけ離れている。このため、凹レンズ３１の光軸方向に沿った位置は、熱による膨張・収縮によって距離ｄ×熱膨張係数×ΔＴｍ（温度差）だけのずれを生じる。このずれを利用して、他の光学系、例えばハーフミラー、コリメートレンズおよび対物レンズ等の熱による膨張・収縮に伴う光軸方向のずれを吸収するようなずれを意図的に作り出すことにより、光ピックアップ装置全体の温度特性を更に向上させることができる。
光ヘッド装置では、低温から高温までの幅広い温度における動作環境を保証することが必要である。特に、コリメートレンズが半導体レーザに対してデフォーカスすることがない良好な温度特性が要求されている。コリメートレンズが支持された光ヘッド筐体の温度変化による膨張、およびレーザ取り付け基準面から発光点までのステムの膨張によって、発光点とコリメートレンズとの間に位置ずれが発生する。また、レーザダイオードの発振波長の変化、コリメートレンズ本体の屈折率の変化および形状の変化によって、コリメートレンズのバックフォーカス量が変化する。
これらの影響によって、コリメートレンズを透過した光が平行光とならないために、光ディスク上のビームスポットがデフォーカス状態となってしまうという問題がある。
上述したレンズ支持構造では、鏡筒一体型レンズがフレームに接着剤によって直接固定されているため、接着材の盛り量のばらつき、接着固定位置のばらつきにより、光軸方向に沿った距離ｄが定量的に定められないので、熱による膨張・収縮に伴う光軸方向に沿ったずれを定量的に吸収することができないという問題を有していた。
また、鏡筒一体型レンズは構造が複雑になり、コストが増加し、より高い調整精度が必要になるという問題も有していた。従って、この鏡筒一体型レンズのレンズ支持構造によって構成される光ヘッド装置、ひいては光情報装置も温度特性の劣化およびコスト増加という課題を有していた。
本発明の目的は、熱膨張および熱収縮に起因する発光点とコリメートレンズとの間の位置ずれを吸収することができるレンズ支持機構、光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することにある。
発明の開示
本発明に係るレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された筐体と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように円筒形状に形成された第１円筒部材と、前記レンズ本体に対して前記半導体レーザの反対側において前記第１円筒部材と嵌め合っており、前記筐体に固定されるように形成された第２円筒部材とを具備しており、前記第２円筒部材は、前記筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とする。
本発明に係る他のレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された支持台と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された枠部材とを具備しており、前記枠部材は、前記半導体レーザと前記レンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とする。
本発明に係るさらに他のレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された支持台と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された円筒形状をした枠部材と、前記枠部材と嵌め合うように前記支持台に固定されたプレートとを具備しており、前記プレートは、前記支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とする。
本発明に係る光ヘッド装置は、本発明に係るレンズ支持構造と、前記レンズ支持構造に設けられた前記レンズ本体を透過した前記レーザビームを情報記録媒体の上に集束させる対物レンズとを具備することを特徴とする。
本発明に係る光情報処理装置は、本発明に係る光ヘッド装置と、前記情報記録媒体を回転させるモータと、前記光ヘッド装置から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、前記光ヘッド装置に設けられた前記対物レンズの位置を制御するサーボ機構と、前記サーボ機構を制御するための電気回路とを具備することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本実施の形態に係るレンズ支持機構においては、レンズ本体に対して半導体レーザの反対側において第１円筒部材と嵌め合っており、筐体に固定されるように形成された第２円筒部材は、筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、第２円筒部材は、筐体の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置から前記レンズ本体が前記第１円筒部材に固定された位置までの距離ｙの単位温度当たりの移動変化量Δｙは、下記の関係式（１）を実質的に満足しており、
Δｙ＝Δｘ−Δｚ−Δｆｂ  …関係式（１）、ここで、Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、Δｚ＝γｚ、Δｆｂ：前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量、α：前記筐体の線膨張係数（単位：／Ｋ）、β：前記第１円筒部材の線膨張係数（単位：／Ｋ）、γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｘ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置までの距離、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離であることが好ましい。
前記第２円筒部材と前記筐体とは、アルミニウムによって構成されていることが好ましい。
前記第２円筒部材と前記筐体とは、亜鉛によって構成されていることが好ましい。
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、前記筐体は、マグネシウムによって構成されていることが好ましい。
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、前記筐体は、ポリフェニレンサルファイドによって構成されていることが好ましい。
本実施の形態に係る他のレンズ支持機構においては、その内面にレンズ本体を固定配置するように形成された枠部材は、半導体レーザとレンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されている。このため、レンズ本体を固定配置する枠部材は温度変化によって実質的に熱膨張または熱収縮しない。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されていることが好ましい。
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（２）を実質的に満足しており、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０・・・関係式（２）、ここで、Δｚ＝γｚ、ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離であることが好ましい。
本実施の形態に係るさらに他のレンズ支持機構においては、その内面にレンズ本体を固定配置するように形成された枠部材と嵌め合うように支持台に固定されたプレートは、支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、プレートは、支持台の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されていることが好ましい。
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（３）を実質的に満足しており、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・関係式（３）、ここで、Δｚ＝γｚ、Δｔ＝αｔ、ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、α：前記支持台および前記プレート３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、γ：前記半導体レーザに設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離、ｔ：前記枠部材と前記プレートとの嵌め合わせ厚であることが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るレンズ支持構造１００の構成を示す断面図であり、図２はレンズ支持機構１００の構成を示す正面断面図であり、図３はレンズ支持機構１００に設けられた被支持体２０の構成を示す一部断面斜視図である。
レンズ支持機構１００は、被支持体２０を備えている。被支持体２０は、両端部に段差を形成し、かつその一部に内周まで貫通する固定穴２５が形成された樹脂製円筒２２と、光ヘッド筐体３と同じ線膨張係数の材料を用いた円筒部材２３および円筒部材２４を有している。円筒部材２３および円筒部材２４は、樹脂製円筒２２の両端にそれぞれ嵌め合わせられており、樹脂製円筒２２と一体に形成されている。
半導体レーザ１０が取り付けられている光ヘッド筐体３が温度変化により膨張・収縮してコリメートレンズ２１の光軸位置が変化しても、被支持体２０は光ヘッド筐体３と同じ線膨張係数を有する材料によって構成される円筒部材２３および円筒部材２４により嵌め合わされているため、光ヘッド筐体３と同様に膨張・収縮する。このため、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の内側に取り付けられたコリメートレンズ２１の光軸ずれの発生を防止することができる。レンズ本体に対応するコリメートレンズ２１は、被支持体２０に挿入され、固定穴２５に接着剤を充填することによって、被支持体２０に固定されている。
図１は、被支持体２０の取り付け状態を示したものである。図１において、半導体レーザ１０が圧入固定された光ヘッド筐体３には、コリメートレンズ２１の中心位置を所定の光軸位置に配置できるようにするため、被支持体２０を収めるＶ溝４が形成されている。被支持体２０を接着剤６および７によってＶ溝４に接着固定することにより、コリメートレンズ２１の中心位置が光軸位置に規定される。
被支持体２０は、以下に示す（条件式１）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂ・・・（条件式１）
ここで、
Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
α：光ヘッド筐体３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
β：被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：半導体レーザ１０に設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｘ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５から被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置までの距離、
ｙ：被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
ｚ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
である。
この（条件式１）は、樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離ｙの単位温度当りの移動変化量（Δｙ）が、光ヘッド筐体３のレーザ取り付け基準面５から被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置までの距離ｘの単位温度当りの移動変化量（Δｘ）から発光点１２の単位温度当りの移動変化量（Δｚ）およびコリメートレンズ２１におけるバックフォーカスの単位温度当りの変化量の和を差分した値とほぼ等しくなるように、被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離（ｙ）を設定したものである。
従って、コリメートレンズ２１の調整時と光ヘッド装置が実際に動作している時との間で温度差が発生しても、光ヘッド装置を構成する光学系全体に悪影響を及ぼすほどデフォーカスしない。
また、光ヘッド筐体３とほぼ同等の線膨張係数を有する円筒２３を樹脂製円筒２２に接着固定することで、接着剤の盛り量のばらつき、固定位置のばらつきに関係無く、樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離ｙを温度が変化しても一定にすることができる。
以上の構成によれば、光ヘッド筐体３、半導体レーザ１０に設けられたステム１１およびコリメートレンズ２１の焦点距離が熱の影響によって膨張・収縮し、半導体レーザ１０の発光点１２とコリメートレンズ２１との間の距離が変化しても、これらの膨張・収縮に起因する半導体レーザ１０の発光点１２とコリメートレンズ２１との間の距離のずれが少なくなる方向に樹脂製円筒２２が光軸方向に沿って伸縮して、膨張・収縮によるずれを吸収する。このため、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の内側に取り付けたコリメートレンズ２１における焦点距離のずれが発生することを防止することができる。
上記本実施の形態の具体例を以下に示す。光ヘッド筐体３の材料をアルミニウムとし、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および円筒２４の材料をアルミニウムとし、半導体レーザ１０に設けられたステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１ミリメートル（ｍｍ）、Δｆｂ＝０．０３６マイクロメートル（μｍ）とすると、
α＝２１×１０Ｅ−６、
β＝７０×１０Ｅ−６、
ｚ＝１７×１０Ｅ−６、
ｘ＝９．５ｍｍ、
ｙ＝２．０ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ−６×２．０×１０Ｅ＋３＝０．１４μｍ、
Δｘ＝２１×１０Ｅ−６×９．５×１０Ｅ＋３＝０．１９９５μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ−６×１．３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．１４１４μｍとなり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂという条件を満足するように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．００１４μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
また、光ヘッド筐体３の材料を亜鉛とし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝３３×１０Ｅ−６、
β＝７０×１０Ｅ−６、
ｚ＝１７×１０Ｅ−６、
ｘ＝１２．６ｍｍ、
ｙ＝５．１ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ−６×５．１×１０Ｅ＋３＝０．３５７μｍ、
Δｘ＝３３×１０Ｅ−６×１２．６×１０Ｅ＋３＝０．４１５８μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ−６×１．３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．３５８となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．００１μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
さらに、光ヘッド筐体３の材料をマグネシウムとし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝２５．６×１０Ｅ−６、
β＝７０×１０Ｅ−６、
ｚ＝１７×１０Ｅ−６、
ｘ＝１０．５ｍｍ、
ｙ＝３．０ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ−６×３．０×１０Ｅ＋３＝０．２１μｍ、
Δｘ＝２５．６×１０Ｅ−６×１０．５×１０Ｅ＋３＝０．２６８８μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ−６×１．３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．２１０７となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．０００７μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
さらに、光ヘッド筐体３の材料をポリフェニレンサルファイドとし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝１９．９×１０Ｅ−６、
β＝７０×１０Ｅ−６、
ｚ＝１７×１０Ｅ−６、
ｘ＝９．３ｍｍ、
ｙ＝１．８ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ−６×１．８×１０Ｅ＋３＝０．１２６μｍ、
Δｘ＝１９．９×１０Ｅ−６×９．３×１０Ｅ＋３＝０．１８５０７μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ−６×１．３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．１２６９７となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．０００９７μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
本実施の形態では、光ヘッド筐体３をアルミニウム、亜鉛、マグネシウムまたはポリフェニレンサルファイド系樹脂によって構成し、コリメートレンズ２１が半導体レーザ１０に対向しており、被支持体２０の樹脂製円筒２２をポリカーボネートによって構成する例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。前述した（条件式１）を満たす構成であれば、どのような組み合わせでも構わない。
また本実施の形態では、被支持体はコリメートレンズと別体で構成して組み立てて一体化する例を示したが、被支持体とコリメートレンズとを一体化して構成してもよい。
さらに、本発明に係るレンズ支持構造は他の光学系にも適用することができる。
さらに、光ヘッド装置が波長が互いに異なる複数の半導体レーザを有する場合に、各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、各半導体レーザが取り付けられている光ヘッド筐体が膨張・収縮し、光軸位置が変化しても、レンズ本体の光軸位置は、被支持体が光ヘッド筐体と同じ線膨張係数を有する材料の円筒によって光ヘッド筐体に接着固定されているため、光ヘッド筐体と同様に膨張・収縮する。このため、レンズ本体の光軸位置は変化しなくなり、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力される。従って、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになり、低温から高温までの幅広い温度における動作環境を保証することが可能となる。
以上のように実施の形態１によれば、コリメートレンズ２１に対して半導体レーザ１０の反対側において樹脂製円筒２２と嵌め合っており光ヘッド筐体３に固定されるように形成された円筒部材２３は、光ヘッド筐体３の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、円筒部材２３は、光ヘッド筐体３の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、コリメートレンズ２１の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係るレンズ支持機構１００Ａの構成を示す断面図である。レンズ支持機構１００Ａは、半導体レーザ１０を有する半導体レーザ支持台１３を備えている。半導体レーザ支持台１３は、略中空円筒形状をした枠部材１４に装着されている。枠部材１４には、コリメートレンズ２１が挿入されている。コリメートレンズ２１は、枠部材１４に形成された固定穴１５に接着剤を充填することによって枠部材１４に接着固定され、所定の光軸位置に規定されている。
枠部材１４は、温度変化に対して殆ど形状変化の無いセラミックス材料によって構成されているので、良好な温度特性を得ることができる。
また、枠部材１４は、以下に示す（条件式２）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ≒０・・・（条件式２）、
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
ΔＬ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
γ：半導体レーザ１０のステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：半導体レーザ取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
Ｌ：半導体レーザ取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
上記実施の形態２のより具体的な例を以下に示す。枠部材１４のセラミックス材料をコージライト質セラミックスとし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、コージライト質セラミックスの線膨張係数は、−５．０×１０Ｅ−７（単位：／Ｋ）であるので、
ΔＬ＝−５．０×１０Ｅ−７×６．２１２１×１０Ｅ＋３
＝−０．００３１μｍ、
Δｚ＝１７×１０Ｅ−６×１、３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０．０１０８μｍに構成することができ、コリメートレンズ２１と半導体レーザ１０の発光点１２との間の距離が、温度変化に対して変化しにくくなるので、良好な温度特性を得ることができる。
実施の形態２では、被支持体２０の材料にコージライト質セラミックスを用いた例を示した。しかし、本発明はこれに限定されない。被支持体２０の材料は、温度変化に対して殆ど変化の無いセラミックス材料等であれば構わない。
また、この発明のレンズ支持構造は、他の光学系にも適用することができる。
さらに、光ヘッド装置が互いに波長が異なる複数の半導体レーザを有する場合に、各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力される。このため、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになる。その結果、低温から高温までの幅広い温度での動作環境を保証することが可能となる。
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係るレンズ支持機構１００Ｂの構成を示す断面図である。
枠部材１４Ａは、内周まで貫通する固定穴１５がその一部に形成されたセラミックス製円筒１９と、レーザ支持台１３と同じ線膨張係数の材料によって構成されたプレート１６とを備えている。プレート１６は、セラミックス製円筒１９の一端に嵌め合わせられており、セラミックス製円筒１９と一体に構成されている。
半導体レーザ１０が取り付けられているレーザ支持台１３が温度変化によって膨張・収縮しても、セラミックス製円筒１９はレーザ支持台１３と同じ線膨張係数を有する材料のプレート１６と嵌め合わされているので、プレート１６はレーザ支持台１３と同様に膨張・収縮する。このため、セラミックス製円筒１９に取り付けたコリメートレンズ２１の光軸ずれの発生を防止することができる。レンズ本体であるコリメートレンズ２１は、セラミックス製円筒１９に挿入され、固定穴１５に接着剤を充填することによって、枠部材１４Ａに固定されている。
この枠部材１４Ａは、下記に示す（条件式３）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・（条件式３）、
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｔ＝αｔ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
ΔＬ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
α：レーザ支持台１３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：半導体レーザ１０のステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：半導体レーザ取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
Ｌ：半導体レーザ取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
ｔ：セラミックス製円筒１９とプレート１６との嵌め合わせ厚、
上記した実施の形態３の具体的な例を以下に示す。レーザ支持台１３の材料をアルミニウムとし、セラミックス製円筒１９のセラミックス材料をコージライト質セラミックスとし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１の焦点距離ｆｂ＝６．２１２１、Δｆｂ＝０．０３６μｍとし、コージライト質セラミックスの線膨張係数は、−５．０×１０Ｅ−７（単位：／Ｋ）とし、セラミックス製円筒１９とプレート１６の嵌め合わせ厚をｔ＝１．５×１０Ｅ−３とすると、
ΔＬ＝−５．０×１０Ｅ−７×６．２１２１×１０Ｅ＋３
＝−０．００３１μｍ、
Δｚ＝１７×１０Ｅ−６×１、３×１０Ｅ＋３＝０．０２２１μｍ、
Δｔ＝２１×１０Ｅ−６×１．５×１０Ｅ＋３＝０．０３１５μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
である。
よって、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ＝０．０４２３μｍに構成することができ、コリメートレンズ２１と半導体レーザ１０の発光点１２との間の距離が、温度変化に対して変化しにくくなるので、良好な温度特性を得ることができる。
また実施の形態３ではセラミックス製円筒１９の材料にコージライト質セラミックスを用いた例を示したが、温度変化に対して殆ど変化の無いセラミックス材料等であれば構わない。
さらに本発明のレンズ支持構造は、他の光学系にも適用することができる。
さらに、光ヘッド装置が互いに波長が異なる複数の半導体レーザを有する場合に各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力されるため、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになり、低温から高温までの幅広い温度での動作環境を保証することが可能となる。
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４に係る光情報処理装置２００の構成を模式的に示すブロック図である。光情報処理装置２００は、実施の形態１において前述したレンズ支持構造１００が設けられた光ヘッド装置４０を備えている。光ヘッド装置４０には、対物レンズ４５がさらに設けられている。対物レンズ４５は、レンズ支持構造１００に設けられたレンズ本体を透過したレーザビームを光ディスク４１の上に集束させる。
光情報処理装置２００には、光ディスク４１を支持・回転させるためのモータ４２が設けられている。光情報処理装置２００は、サーボ機構４６を備えている。サーボ機構４６は、光ヘッド装置４０から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、光ヘッド装置４０に設けられた対物レンズ４５の位置を制御するために設けられている。
光情報処理装置２００は、サーボ機構４６を制御するために設けられた電気回路４７と、電気回路４７、サーボ機構４６およびモータ４２へ電力を供給するための電源４４とを備えている。これらの電気回路４７、サーボ機構４６、モータ４２および電源４４は、回路基板４２の上に設けられている。
このように構成された光情報処理装置２００においては、電源４４がモータ４２、サーボ機構４６および電気回路４７へ電力を供給すると、光ディスク４１がモータ４２によって回転される。そして、光ヘッド装置４０は、光ディスク４１との位置関係に対応する信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）をサーボ機構４６へ送る。サーボ機構４６はこの信号を演算して、光ヘッド装置４０もしくは光ヘッド装置４０内の対物レンズ４５の位置を制御するため、これを微動させるための信号を光ヘッド装置４０へ供給する。光ヘッド装置４０は、光ディスク４１に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボを行い、光ディスク４１に対して情報の読み出しまたは書き込みもしくは消去を行う。なお、電源は、光情報処理装置２００の外部に設けられていてもよい。
産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、熱膨張および熱収縮に起因する発光点とコリメートレンズとの間の位置ずれを吸収することができるレンズ支持機構、光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施の形態１に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図である。
図２は、実施の形態１に係るレンズ支持機構の構成を示す正面断面図である。
図３は、実施の形態１に係るレンズ支持機構に設けられた円筒部材の構成を示す一部断面斜視図である。
図４は、実施の形態２に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図である。
図５は、実施の形態３に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図である。
図６は、実施の形態４に係る光情報処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図７は、従来のレンズ支持機構の構成を示す斜視図である。
図８は、従来のレンズ支持機構の取り付け状態を示す断面図である。
図９は、従来のレンズ支持機構の作用を説明するための模式図である。
【図１】
2003102940.tif 000003
【図２】
2003102940.tif 000004
【図３】
2003102940.tif 000005
【図４】
2003102940.tif 000006
【図５】
2003102940.tif 000007
【図６】
2003102940.tif 000008
【図７】
2003102940.tif 000009
【図８】
2003102940.tif 000010
【図９】
2003102940.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月10日(2003.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された筐体と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように円筒形状に形成された第１円筒部材と、
前記レンズ本体に対して前記半導体レーザの反対側において前記第１円筒部材と嵌め合っており、前記筐体に固定されるように形成された第２円筒部材とを具備しており、
前記第２円筒部材は、前記筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項２】
前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置から前記レンズ本体が前記第１円筒部材に固定された位置までの距離ｙの単位温度当たりの移動変化量Δｙは、下記の関係式（１）を実質的に満足しており、
Δｙ＝Δｘ−Δｚ−Δｆｂ  …関係式（１）、
ここで、
Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
α：前記筐体の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
β：前記第１円筒部材の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｘ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置までの距離、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項３】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、アルミニウムによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項４】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、亜鉛によって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項５】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、マグネシウムによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項６】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、ポリフェニレンサルファイドによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項７】
（補正後）レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成され、コージライト質セラミックスを有する枠部材とを具備しており、
前記枠部材は、前記半導体レーザと前記レンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項８】
削除
【請求項９】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（２）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０・・・関係式（２）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求の範囲７記載のレンズ支持機構。
【請求項１０】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された円筒形状をした枠部材と、
前記枠部材と嵌め合うように前記支持台に固定されたプレートとを具備しており、
前記プレートは、前記支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項１１】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されている、請求の範囲１０記載のレンズ支持機構。
【請求項１２】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（３）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・関係式（３）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｔ＝αｔ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
α：前記支持台および前記プレート３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離、
ｔ：前記枠部材と前記プレートとの嵌め合わせ厚である、請求の範囲１０記載のレンズ支持機構。
【請求項１３】
請求の範囲１、請求の範囲７および請求の範囲１０のいずれかに記載のレンズ支持構造と、
前記レンズ支持構造に設けられた前記レンズ本体を透過した前記レーザビームを情報記録媒体の上に集束させる対物レンズとを具備することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１４】
請求の範囲１３に記載の光ヘッド装置と、
前記情報記録媒体を回転させるモータと、
前記光ヘッド装置から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、前記光ヘッド装置に設けられた前記対物レンズの位置を制御するサーボ機構と、
前記サーボ機構を制御するための電気回路とを具備することを特徴とする光情報処理装置。
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月26日(2004.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された筐体と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように円筒形状に形成された第１円筒部材と、
前記レンズ本体に対して前記半導体レーザの反対側において前記第１円筒部材と嵌め合っており、前記筐体に固定されるように形成された第２円筒部材とを具備しており、
前記第２円筒部材は、前記筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項２】
前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置から前記レンズ本体が前記第１円筒部材に固定された位置までの距離ｙの単位温度当たりの移動変化量Δｙは、下記の関係式（１）を実質的に満足しており、
Δｙ＝Δｘ−Δｚ−Δｆｂ  …関係式（１）、
ここで、
Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
α：前記筐体の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
β：前記第１円筒部材の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｘ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置までの距離、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求項１に記載のレンズ支持機構。
【請求項３】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、アルミニウムによって構成されている、請求の範囲１記載のレンズ支持機構。
【請求項４】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、亜鉛によって構成されている、請求項１に記載のレンズ支持機構。
【請求項５】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、マグネシウムによって構成されている、請求項１に記載のレンズ支持機構。
【請求項６】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、
前記筐体は、ポリフェニレンサルファイドによって構成されている、請求項１に記載のレンズ支持機構。
【請求項７】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成され、コージライト質セラミックスを有する枠部材とを具備しており、
前記枠部材は、前記半導体レーザと前記レンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項８】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（２）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０・・・関係式（２）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離である、請求項７に記載のレンズ支持機構。
【請求項９】
レーザビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザが固定配置された支持台と、
前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、
その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された円筒形状をした枠部材と、
前記枠部材と嵌め合うように前記支持台に固定されたプレートとを具備しており、
前記プレートは、前記支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とするレンズ支持機構。
【請求項１０】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されている、請求項９に記載のレンズ支持機構。
【請求項１１】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（３）を実質的に満足しており、
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・関係式（３）
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｔ＝αｔ、
ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
α：前記支持台および前記プレート３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：前記半導体レーザに設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離、
ｔ：前記枠部材と前記プレートとの嵌め合わせ厚である、請求項９に記載のレンズ支持機構。
【請求項１２】
請求項１、請求項７および請求項９のいずれかに記載のレンズ支持構造と、
前記レンズ支持構造に設けられた前記レンズ本体を透過した前記レーザビームを情報記録媒体の上に集束させる対物レンズとを具備することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光ヘッド装置と、
前記情報記録媒体を回転させるモータと、
前記光ヘッド装置から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、前記光ヘッド装置に設けられた前記対物レンズの位置を制御するサーボ機構と、
前記サーボ機構を制御するための電気回路とを具備することを特徴とする光情報処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学部品本体または光学筐体の温度変化による膨張・収縮に起因した焦点距離ずれおよび光軸ずれが生じないようにするためのレンズ支持構造、およびこれを使用した光ヘッド装置および光情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術の応用が、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、更にはデータファイルなどへ拡大しつつある。このような光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。このような記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存しており、特に、温度特性の低減はこのような記録再生動作において極めて重要である。光ヘッド装置は、光源、フォトディテクタ、ハーフミラーおよびレンズ等の光学部品を所定のフレームに組み込んで構成される。各光学部品は、光軸や焦点位置がずれないように正確に位置決めされなければならない。
【０００３】
例えば特許文献１には、円筒一体型レンズをフレームへ固定する方法が開示されている。図７は、従来のレンズ支持機構の構成を示す斜視図である。センサレンズ１７は、光学部品本体である凹レンズ３１と、凹レンズ３１を囲むように形成された円筒形状をした鏡筒３２と、鏡筒３２から外側に延びるように形成された３つの支持アーム３３、３４および３５とをＰＣ一体成型したものである。支持アーム３３および３４は、その上部から下端部へ向かって切り込み３３ａ、３３ｂがそれぞれ形成されており、その先端部が基端部に対して弾性変形するように形成されている。
【０００４】
図８は、従来のレンズ支持機構の取り付け状態を示す断面図である。図８において、凹レンズ３１の中心を原点とし、原点で交差し互い直交するＸ軸とＹ軸及びＺ軸のうち、Ｚ軸を凹レンズ３１の光軸と一致させ、Ｘ軸とＺ軸とによって形成される面を第１基準面Ｉとし、Ｙ軸とＺ軸とによって形成される面を第２基準面ＩＩとすると、センサレンズ１７を支持するためのフレーム１８には、第１基準面Ｉに沿って延びる第１支持面２６及び第２支持面２７と、第２基準面ＩＩに沿って延びる第３支持面２８とが形成されている。
【０００５】
このフレーム１８には、鏡筒３２の断面のほぼ半分が非接触で収まる溝２９が形成されている。支持アーム３３および支持アーム３４の各一方の側面は、フレーム１８の第１支持面２６及び第２支持面２７とそれぞれ当接している。支持アーム３５の一方の側面は、フレーム１８の第３支持面２８と当接している。このような状態でセンサレンズ１７がフレーム１８に取り付けられている。
【０００６】
センサレンズ１７は、フレーム１８に取り付けられた押圧固定手段としての押さえバネ３６によって、図８において点線矢印で示すＸ軸及びＹ軸の合成方向に向かって押圧されている。また、支持アーム３３および３４の先端は、センサレンズ１７の落下防止のために接着剤３７および３８によってフレーム１８の支持面２６および２７にそれぞれ強固に固定されている。
【０００７】
このようにセンサレンズ１７が構成されていると、支持アーム３３および３４は、押さえバネ３６によって支持面２６および２７の上から押圧され、支持アーム３５は支持面２８に向かって押圧されることになる。これによって、センサレンズ１７の中心位置が光軸位置に固定される。
【０００８】
図９は、従来のレンズ支持機構の作用を説明するための模式図である。図９に示すように、凹レンズ３１と鏡筒３２とが熱によって膨張すると、支持アーム３３および３４の基端側は、支持面２６および２７に沿って移動し、支持アーム３５は支持面２８に沿って移動する。支持アーム３３および３４の基端側の移動は、支持アーム３３および３４の先端側が接着剤３７および３８によって支持面２６および２７にそれぞれ固定されているので、溝３３ａおよび３３ｂが形成された部分において吸収される。この場合、膨張の方向は全てレンズの中心から放射状になされるのでレンズ３１の光軸は変動しない。
【０００９】
また、図９に示すように、支持アーム３３および３４の先端部が接着剤３７および３８によって固定され、凹レンズ３１の中心と接着剤３７および３８による固定箇所とが光軸方向に沿って距離ｄだけ離れている。このため、凹レンズ３１の光軸方向に沿った位置は、熱による膨張・収縮によって距離ｄ×熱膨張係数×ΔＴｍ（温度差）だけのずれを生じる。このずれを利用して、他の光学系、例えばハーフミラー、コリメートレンズおよび対物レンズ等の熱による膨張・収縮に伴う光軸方向のずれを吸収するようなずれを意図的に作り出すことにより、光ピックアップ装置全体の温度特性を更に向上させることができる。
【特許文献１】特開２０００−２６６９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光ヘッド装置では、低温から高温までの幅広い温度における動作環境を保証することが必要である。特に、コリメートレンズが半導体レーザに対してデフォーカスすることがない良好な温度特性が要求されている。コリメートレンズが支持された光ヘッド筐体の温度変化による膨張、およびレーザ取り付け基準面から発光点までのステムの膨張によって、発光点とコリメートレンズとの間に位置ずれが発生する。また、レーザダイオードの発振波長の変化、コリメートレンズ本体の屈折率の変化および形状の変化によって、コリメートレンズのバックフォーカス量が変化する。
【００１１】
これらの影響によって、コリメートレンズを透過した光が平行光とならないために、光ディスク上のビームスポットがデフォーカス状態となってしまうという問題がある。
【００１２】
上述したレンズ支持構造では、鏡筒一体型レンズがフレームに接着剤によって直接固定されているため、接着材の盛り量のばらつき、接着固定位置のばらつきにより、光軸方向に沿った距離ｄが定量的に定められないので、熱による膨張・収縮に伴う光軸方向に沿ったずれを定量的に吸収することができないという問題を有していた。
【００１３】
また、鏡筒一体型レンズは構造が複雑になり、コストが増加し、より高い調整精度が必要になるという問題も有していた。従って、この鏡筒一体型レンズのレンズ支持構造によって構成される光ヘッド装置、ひいては光情報装置も温度特性の劣化およびコスト増加という課題を有していた。
【００１４】
本発明の目的は、熱膨張および熱収縮に起因する発光点とコリメートレンズとの間の位置ずれを吸収することができるレンズ支持機構、光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された筐体と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように円筒形状に形成された第１円筒部材と、前記レンズ本体に対して前記半導体レーザの反対側において前記第１円筒部材と嵌め合っており、前記筐体に固定されるように形成された第２円筒部材とを具備しており、前記第２円筒部材は、前記筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他のレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された支持台と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成され、コージライト質セラミックスを有する枠部材とを具備しており、前記枠部材は、前記半導体レーザと前記レンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るさらに他のレンズ支持機構は、レーザビームを出射する半導体レーザと、前記半導体レーザが固定配置された支持台と、前記半導体レーザから出射された前記レーザビームと同軸に配置されたレンズ本体と、その内面に前記レンズ本体を固定配置するように形成された円筒形状をした枠部材と、前記枠部材と嵌め合うように前記支持台に固定されたプレートとを具備しており、前記プレートは、前記支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有していることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ヘッド装置は、本発明に係るレンズ支持構造と、前記レンズ支持構造に設けられた前記レンズ本体を透過した前記レーザビームを情報記録媒体の上に集束させる対物レンズとを具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光情報処理装置は、本発明に係る光ヘッド装置と、前記情報記録媒体を回転させるモータと、前記光ヘッド装置から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、前記光ヘッド装置に設けられた前記対物レンズの位置を制御するサーボ機構と、前記サーボ機構を制御するための電気回路とを具備することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本実施の形態に係るレンズ支持機構においては、レンズ本体に対して半導体レーザの反対側において第１円筒部材と嵌め合っており、筐体に固定されるように形成された第２円筒部材は、筐体の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、第２円筒部材は、筐体の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
【００２１】
前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置から前記レンズ本体が前記第１円筒部材に固定された位置までの距離ｙの単位温度当たりの移動変化量Δｙは、下記の関係式（１）を実質的に満足しており、Δｙ＝Δｘ−Δｚ−Δｆｂ  …関係式（１）、ここで、Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、Δｚ＝γｚ、Δｆｂ：前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量、α：前記筐体の線膨張係数（単位：／Ｋ）、β：前記第１円筒部材の線膨張係数（単位：／Ｋ）、γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｘ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記第１円筒部材と前記第２円筒部材との嵌め合い位置までの距離、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離であることが好ましい。
【００２２】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、アルミニウムによって構成されていることが好ましい。
【００２３】
前記第２円筒部材と前記筐体とは、亜鉛によって構成されていることが好ましい。
【００２４】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、前記筐体は、マグネシウムによって構成されていることが好ましい。
【００２５】
前記第２円筒部材は亜鉛によって構成されており、前記筐体は、ポリフェニレンサルファイドによって構成されていることが好ましい。
【００２６】
本実施の形態に係る他のレンズ支持機構においては、その内面にレンズ本体を固定配置するように形成された枠部材は、半導体レーザとレンズ本体との間の距離が温度変化によって実質的に変化しない程度に小さい線膨張係数を有する材料によって構成されている。このため、レンズ本体を固定配置する枠部材は温度変化によって実質的に熱膨張または熱収縮しない。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
【００２７】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されていることが好ましい。
【００２８】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（２）を実質的に満足しており、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０・・・関係式（２）、ここで、Δｚ＝γｚ、ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、γ：前記半導体レーザに設けられたステムの線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離であることが好ましい。
【００２９】
本実施の形態に係るさらに他のレンズ支持機構においては、その内面にレンズ本体を固定配置するように形成された枠部材と嵌め合うように支持台に固定されたプレートは、支持台の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、プレートは、支持台の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、レンズ本体の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
【００３０】
前記枠部材は、セラミックス材料によって構成されていることが好ましい。
【００３１】
前記レンズ本体の単位温度当りのバックフォーカスの変化量Δｆｂは、下記の関係式（３）を実質的に満足しており、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・関係式（３）、ここで、Δｚ＝γｚ、Δｔ＝αｔ、ΔＬ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記レンズ本体の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、α：前記支持台および前記プレート３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、γ：前記半導体レーザに設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、ｚ：前記半導体レーザの取り付け基準面から前記半導体レーザの発光点までの距離、ｔ：前記枠部材と前記プレートとの嵌め合わせ厚であることが好ましい。
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るレンズ支持構造１００の構成を示す断面図であり、図２はレンズ支持機構１００の構成を示す正面断面図であり、図３はレンズ支持機構１００に設けられた被支持体２０の構成を示す一部断面斜視図である。
【００３４】
レンズ支持機構１００は、被支持体２０を備えている。被支持体２０は、両端部に段差を形成し、かつその一部に内周まで貫通する固定穴２５が形成された樹脂製円筒２２と、光ヘッド筐体３と同じ線膨張係数の材料を用いた円筒部材２３および円筒部材２４を有している。円筒部材２３および円筒部材２４は、樹脂製円筒２２の両端にそれぞれ嵌め合わせられており、樹脂製円筒２２と一体に形成されている。
【００３５】
半導体レーザ１０が取り付けられている光ヘッド筐体３が温度変化により膨張・収縮してコリメートレンズ２１の光軸位置が変化しても、被支持体２０は光ヘッド筐体３と同じ線膨張係数を有する材料によって構成される円筒部材２３および円筒部材２４により嵌め合わされているため、光ヘッド筐体３と同様に膨張・収縮する。このため、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の内側に取り付けられたコリメートレンズ２１の光軸ずれの発生を防止することができる。レンズ本体に対応するコリメートレンズ２１は、被支持体２０に挿入され、固定穴２５に接着剤を充填することによって、被支持体２０に固定されている。
【００３６】
図１は、被支持体２０の取り付け状態を示したものである。図１において、半導体レーザ１０が圧入固定された光ヘッド筐体３には、コリメートレンズ２１の中心位置を所定の光軸位置に配置できるようにするため、被支持体２０を収めるＶ溝４が形成されている。被支持体２０を接着剤６および７によってＶ溝４に接着固定することにより、コリメートレンズ２１の中心位置が光軸位置に規定される。
【００３７】
被支持体２０は、以下に示す（条件式１）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
【００３８】
Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂ・・・（条件式１）
ここで、
Δｘ＝αｘ、
Δｙ＝βｙ、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
α：光ヘッド筐体３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
β：被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：半導体レーザ１０に設けられたステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｘ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５から被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置までの距離、
ｙ：被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
ｚ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
である。
【００３９】
この（条件式１）は、樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離ｙの単位温度当りの移動変化量（Δｙ）が、光ヘッド筐体３のレーザ取り付け基準面５から被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置までの距離ｘの単位温度当りの移動変化量（Δｘ）から発光点１２の単位温度当りの移動変化量（Δｚ）およびコリメートレンズ２１におけるバックフォーカスの単位温度当りの変化量の和を差分した値とほぼ等しくなるように、被支持体２０の樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離（ｙ）を設定したものである。
【００４０】
従って、コリメートレンズ２１の調整時と光ヘッド装置が実際に動作している時との間で温度差が発生しても、光ヘッド装置を構成する光学系全体に悪影響を及ぼすほどデフォーカスしない。
【００４１】
また、光ヘッド筐体３とほぼ同等の線膨張係数を有する円筒２３を樹脂製円筒２２に接着固定することで、接着剤の盛り量のばらつき、固定位置のばらつきに関係無く、樹脂製円筒２２と円筒２３との嵌め合い位置からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離ｙを温度が変化しても一定にすることができる。
【００４２】
以上の構成によれば、光ヘッド筐体３、半導体レーザ１０に設けられたステム１１およびコリメートレンズ２１の焦点距離が熱の影響によって膨張・収縮し、半導体レーザ１０の発光点１２とコリメートレンズ２１との間の距離が変化しても、これらの膨張・収縮に起因する半導体レーザ１０の発光点１２とコリメートレンズ２１との間の距離のずれが少なくなる方向に樹脂製円筒２２が光軸方向に沿って伸縮して、膨張・収縮によるずれを吸収する。このため、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の内側に取り付けたコリメートレンズ２１における焦点距離のずれが発生することを防止することができる。
【００４３】
上記本実施の形態の具体例を以下に示す。光ヘッド筐体３の材料をアルミニウムとし、被支持体２０に設けられた樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および円筒２４の材料をアルミニウムとし、半導体レーザ１０に設けられたステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１ミリメートル（ｍｍ）、Δｆｂ＝０．０３６マイクロメートル（μｍ）とすると、
α＝２１×１０Ｅ-6、
β＝７０×１０Ｅ-6、
ｚ＝１７×１０Ｅ-6、
ｘ＝９．５ｍｍ、
ｙ＝２．０ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ-6×２．０×１０Ｅ+3＝０．１４μｍ、
Δｘ＝２１×１０Ｅ-6×９．５×１０Ｅ+3＝０．１９９５μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ-6×１．３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．１４１４μｍとなり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂという条件を満足するように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．００１４μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
【００４４】
また、光ヘッド筐体３の材料を亜鉛とし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝３３×１０Ｅ-6、
β＝７０×１０Ｅ-6、
ｚ＝１７×１０Ｅ-6、
ｘ＝１２．６ｍｍ、
ｙ＝５．１ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ-6×５．１×１０Ｅ+3＝０．３５７μｍ、
Δｘ＝３３×１０Ｅ-6×１２．６×１０Ｅ+3＝０．４１５８μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ-6×１．３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．３５８となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．００１μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
【００４５】
さらに、光ヘッド筐体３の材料をマグネシウムとし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝２５．６×１０Ｅ-6、
β＝７０×１０Ｅ-6、
ｚ＝１７×１０Ｅ-6、
ｘ＝１０．５ｍｍ、
ｙ＝３．０ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ-6×３．０×１０Ｅ+3＝０．２１μｍ、
Δｘ＝２５．６×１０Ｅ-6×１０．５×１０Ｅ+3＝０．２６８８μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ-6×１．３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．２１０７となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．０００７μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
【００４６】
さらに、光ヘッド筐体３の材料をポリフェニレンサルファイドとし、被支持体２０の樹脂製円筒２２の材料をポリカーボネートとし、円筒２３および２４の材料を亜鉛とし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１μｍ、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、
α＝１９．９×１０Ｅ-6、
β＝７０×１０Ｅ-6、
ｚ＝１７×１０Ｅ-6、
ｘ＝９．３ｍｍ、
ｙ＝１．８ｍｍ、
ｚ＝１．３ｍｍ、
Δｙ＝７０×１０Ｅ-6×１．８×１０Ｅ+3＝０．１２６μｍ、
Δｘ＝１９．９×１０Ｅ-6×９．３×１０Ｅ+3＝０．１８５０７μｍ、
ΔＺ＝１７×１０Ｅ-6×１．３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｘ−Δｚ−Δｆｂ＝０．１２６９７となり、Δｙ≒Δｘ−Δｚ−Δｆｂのように構成することができる。よって、単位温度当りのデフォーカス量を０．０００９７μｍに構成することができ、良好な温度特性を得ることができる。
【００４７】
本実施の形態では、光ヘッド筐体３をアルミニウム、亜鉛、マグネシウムまたはポリフェニレンサルファイド系樹脂によって構成し、コリメートレンズ２１が半導体レーザ１０に対向しており、被支持体２０の樹脂製円筒２２をポリカーボネートによって構成する例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。前述した（条件式１）を満たす構成であれば、どのような組み合わせでも構わない。
【００４８】
また本実施の形態では、被支持体はコリメートレンズと別体で構成して組み立てて一体化する例を示したが、被支持体とコリメートレンズとを一体化して構成してもよい。
【００４９】
さらに、本発明に係るレンズ支持構造は他の光学系にも適用することができる。
【００５０】
さらに、光ヘッド装置が波長が互いに異なる複数の半導体レーザを有する場合に、各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、各半導体レーザが取り付けられている光ヘッド筐体が膨張・収縮し、光軸位置が変化しても、レンズ本体の光軸位置は、被支持体が光ヘッド筐体と同じ線膨張係数を有する材料の円筒によって光ヘッド筐体に接着固定されているため、光ヘッド筐体と同様に膨張・収縮する。このため、レンズ本体の光軸位置は変化しなくなり、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力される。従って、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになり、低温から高温までの幅広い温度における動作環境を保証することが可能となる。
【００５１】
以上のように実施の形態１によれば、コリメートレンズ２１に対して半導体レーザ１０の反対側において樹脂製円筒２２と嵌め合っており光ヘッド筐体３に固定されるように形成された円筒部材２３は、光ヘッド筐体３の線膨張係数と略同一の線膨張係数を有している。このため、円筒部材２３は、光ヘッド筐体３の熱膨張または熱収縮を吸収するように熱膨張または熱収縮する。その結果、コリメートレンズ２１の光軸ずれまたは焦点距離ずれの発生を防止することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係るレンズ支持機構１００Ａの構成を示す断面図である。レンズ支持機構１００Ａは、半導体レーザ１０を有する半導体レーザ支持台１３を備えている。半導体レーザ支持台１３は、略中空円筒形状をした枠部材１４に装着されている。枠部材１４には、コリメートレンズ２１が挿入されている。コリメートレンズ２１は、枠部材１４に形成された固定穴１５に接着剤を充填することによって枠部材１４に接着固定され、所定の光軸位置に規定されている。
【００５３】
枠部材１４は、温度変化に対して殆ど形状変化の無いセラミックス材料によって構成されているので、良好な温度特性を得ることができる。
【００５４】
また、枠部材１４は、以下に示す（条件式２）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
【００５５】
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ≒０・・・（条件式２）、
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
ΔＬ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
γ：半導体レーザ１０のステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：半導体レーザ取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
Ｌ：半導体レーザ取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
上記実施の形態２のより具体的な例を以下に示す。枠部材１４のセラミックス材料をコージライト質セラミックスとし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１のｆｂ＝６．２１２１、Δｆｂ＝０．０３６μｍとすると、コージライト質セラミックスの線膨張係数は、−５．０×１０Ｅ-7（単位：／Ｋ）であるので、
ΔＬ＝−５．０×１０Ｅ-7×６．２１２１×１０Ｅ+3
＝−０．００３１μｍ、
Δｚ＝１７×１０Ｅ-6×１、３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
よって、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＝０．０１０８μｍに構成することができ、コリメートレンズ２１と半導体レーザ１０の発光点１２との間の距離が、温度変化に対して変化しにくくなるので、良好な温度特性を得ることができる。
【００５６】
実施の形態２では、被支持体２０の材料にコージライト質セラミックスを用いた例を示した。しかし、本発明はこれに限定されない。被支持体２０の材料は、温度変化に対して殆ど変化の無いセラミックス材料等であれば構わない。
【００５７】
また、この発明のレンズ支持構造は、他の光学系にも適用することができる。
【００５８】
さらに、光ヘッド装置が互いに波長が異なる複数の半導体レーザを有する場合に、各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力される。このため、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになる。その結果、低温から高温までの幅広い温度での動作環境を保証することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係るレンズ支持機構１００Ｂの構成を示す断面図である。
【００６０】
枠部材１４Ａは、内周まで貫通する固定穴１５がその一部に形成されたセラミックス製円筒１９と、レーザ支持台１３と同じ線膨張係数の材料によって構成されたプレート１６とを備えている。プレート１６は、セラミックス製円筒１９の一端に嵌め合わせられており、セラミックス製円筒１９と一体に構成されている。
【００６１】
半導体レーザ１０が取り付けられているレーザ支持台１３が温度変化によって膨張・収縮しても、セラミックス製円筒１９はレーザ支持台１３と同じ線膨張係数を有する材料のプレート１６と嵌め合わされているので、プレート１６はレーザ支持台１３と同様に膨張・収縮する。このため、セラミックス製円筒１９に取り付けたコリメートレンズ２１の光軸ずれの発生を防止することができる。レンズ本体であるコリメートレンズ２１は、セラミックス製円筒１９に挿入され、固定穴１５に接着剤を充填することによって、枠部材１４Ａに固定されている。
【００６２】
この枠部材１４Ａは、下記に示す（条件式３）を満足するレンズ支持構造として構成されている。
【００６３】
Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ≒０・・・（条件式３）、
ここで、
Δｚ＝γｚ、
Δｔ＝αｔ、
Δｆｂ：コリメートレンズ２１における単位温度当りのバックフォーカスの変化量、
ΔＬ：半導体レーザ１０の取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離の単位温度あたりの移動量、
α：レーザ支持台１３の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
γ：半導体レーザ１０のステム１１の線膨張係数（単位：／Ｋ）、
ｚ：半導体レーザ取り付け基準面５から発光点１２までの距離、
ｆｂ：コリメートレンズ２１の焦点距離、
Ｌ：半導体レーザ取り付け基準面５からコリメートレンズ２１の固定位置までの距離、
ｔ：セラミックス製円筒１９とプレート１６との嵌め合わせ厚、
上記した実施の形態３の具体的な例を以下に示す。レーザ支持台１３の材料をアルミニウムとし、セラミックス製円筒１９のセラミックス材料をコージライト質セラミックスとし、半導体レーザ１０のステム１１の材料を銅とし、コリメートレンズ２１の焦点距離ｆｂ＝６．２１２１、Δｆｂ＝０．０３６μｍとし、コージライト質セラミックスの線膨張係数は、−５．０×１０Ｅ-7（単位：／Ｋ）とし、セラミックス製円筒１９とプレート１６の嵌め合わせ厚をｔ＝１．５×１０Ｅ-3とすると、
ΔＬ＝−５．０×１０Ｅ-7×６．２１２１×１０Ｅ+3
＝−０．００３１μｍ、
Δｚ＝１７×１０Ｅ-6×１、３×１０Ｅ+3＝０．０２２１μｍ、
Δｔ＝２１×１０Ｅ-6×１．５×１０Ｅ+3＝０．０３１５μｍ、
Δｆｂ＝０．０３６μｍ、
である。
【００６４】
よって、Δｆｂ−Δｚ＋ΔＬ＋Δｔ＝０．０４２３μｍに構成することができ、コリメートレンズ２１と半導体レーザ１０の発光点１２との間の距離が、温度変化に対して変化しにくくなるので、良好な温度特性を得ることができる。
【００６５】
また実施の形態３ではセラミックス製円筒１９の材料にコージライト質セラミックスを用いた例を示したが、温度変化に対して殆ど変化の無いセラミックス材料等であれば構わない。
【００６６】
さらに本発明のレンズ支持構造は、他の光学系にも適用することができる。
【００６７】
さらに、光ヘッド装置が互いに波長が異なる複数の半導体レーザを有する場合に各半導体レーザに対応してこのレンズ支持構造を１個ずつ設けるように構成すれば、温度が変化してもコリメートレンズから安定して平行光が出力されるため、コリメートレンズが半導体レーザに対しデフォーカスしない良好な温度特性が得られるようになり、低温から高温までの幅広い温度での動作環境を保証することが可能となる。
【００６８】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４に係る光情報処理装置２００の構成を模式的に示すブロック図である。光情報処理装置２００は、実施の形態１において前述したレンズ支持構造１００が設けられた光ヘッド装置４０を備えている。光ヘッド装置４０には、対物レンズ４５がさらに設けられている。対物レンズ４５は、レンズ支持構造１００に設けられたレンズ本体を透過したレーザビームを光ディスク４１の上に集束させる。
【００６９】
光情報処理装置２００には、光ディスク４１を支持・回転させるためのモータ４２が設けられている。光情報処理装置２００は、サーボ機構４６を備えている。サーボ機構４６は、光ヘッド装置４０から得られるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に基づいて、光ヘッド装置４０に設けられた対物レンズ４５の位置を制御するために設けられている。
【００７０】
光情報処理装置２００は、サーボ機構４６を制御するために設けられた電気回路４７と、電気回路４７、サーボ機構４６およびモータ４２へ電力を供給するための電源４４とを備えている。これらの電気回路４７、サーボ機構４６、モータ４２および電源４４は、回路基板４２の上に設けられている。
【００７１】
このように構成された光情報処理装置２００においては、電源４４がモータ４２、サーボ機構４６および電気回路４７へ電力を供給すると、光ディスク４１がモータ４２によって回転される。そして、光ヘッド装置４０は、光ディスク４１との位置関係に対応する信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）をサーボ機構４６へ送る。サーボ機構４６はこの信号を演算して、光ヘッド装置４０もしくは光ヘッド装置４０内の対物レンズ４５の位置を制御するため、これを微動させるための信号を光ヘッド装置４０へ供給する。光ヘッド装置４０は、光ディスク４１に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボを行い、光ディスク４１に対して情報の読み出しまたは書き込みもしくは消去を行う。なお、電源は、光情報処理装置２００の外部に設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように本発明によれば、熱膨張および熱収縮に起因する発光点とコリメートレンズとの間の位置ずれを吸収することができるレンズ支持機構、光ヘッド装置および光情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施の形態１に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図
【図２】実施の形態１に係るレンズ支持機構の構成を示す正面断面図
【図３】実施の形態１に係るレンズ支持機構に設けられた円筒部材の構成を示す一部断面斜視図
【図４】実施の形態２に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図
【図５】実施の形態３に係るレンズ支持機構の構成を示す断面図
【図６】実施の形態４に係る光情報処理装置の構成を模式的に示すブロック図
【図７】従来のレンズ支持機構の構成を示す斜視図
【図８】従来のレンズ支持機構の取り付け状態を示す断面図
【図９】従来のレンズ支持機構の作用を説明するための模式図
【国際調査報告】
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