JP2000260043A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズの姿勢変化量を調節することがで
きるものにおいて、アクチュエータ部分を軽量化でき、
しかも、部品点数を少なくでき、構造の簡略化及び組付
け作業の簡略化を図ることができるようにする。 【解決手段】 対物レンズ２を支持してその姿勢を変え
る一つのピボット部８と、該ピボット部８を中心とする
対物レンズ２の姿勢変化量を調節する二つの圧電素子
９，９０とを用いてチルト量に対し対物レンズ２の姿勢
変化量を調節するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの表面
に光ビームを投射して、情報の記録及び／又は再生を行
う光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置においては、記録すべき
データに対応して変調された光ビームを対物レンズに通
し、小サイズの光スポットに集光して光ディスク表面に
形成されたトラック上に投射し、該トラック上に反転磁
区である記録マークを形成することで記録を行い、ま
た、この光ディスク表面からの反射光を対物レンズで集
光して取り出し、これをデータに変換処理することで再
生を行っている。

【０００３】このため、対物レンズは、光スポットを光
ディスク表面のトラックに対し合焦させ、また、光ディ
スクのトラック位置に合わせて合焦位置を変更すべく、
フォーカシング機構とトラッキング機構とを併せ持った
アクチュエータに支持され、その位置を調節されるよう
になっており、また、アクチュエータは前記対物レンズ
の光軸と交差する方向へ移動するキャリッジに搭載され
ている。

【０００４】フォーカシング機構は、フォーカシングコ
イル及びフォーカシングマグネットを備え、フォーカシ
ングコイルに通電電流を通電することによって前記フォ
ーカシングマグネットが発生する磁界との相互作用によ
り得られる電磁力により前記対物レンズをその光軸方向
にフォーカシング制御を行う。

【０００５】トラッキング機構は、トラッキングコイル
及びトラッキングマグネットを備え、トラッキングコイ
ルに通電電流を通電することによって前記トラッキング
マグネットが発生する磁界との相互作用により得られる
電磁力により前記対物レンズをその光軸と交差する方向
にトラッキング制御を行う。

【０００６】ところで、光ディスクは一般にプラスチッ
ク板によって例えば直径１２０mm、板厚１．２mmに形成
されているため、その回転中心を支点とする反り等のチ
ルトが生じ、外周縁に至る程大きく傾くことになる。

【０００７】チルトが生じている光ディスクにあって
は、対物レンズから投射された光ビームが光ディスク表
面のトラックに垂直に当らなくて、リード及びライト性
能が劣化するという問題がある。

【０００８】光ディスクのチルト量は光ディスクの板厚
が変わらない限りほぼ同じであるため、一般には工場に
おいて前記チルト量に対する対物レンズの姿勢が調節さ
れており、光ディスク装置には前記チルト量に対する姿
勢調節機構が設けられていないのであるが、この姿勢調
節機構を備える光ディスク装置として特開平２−１３０
７３５号公報に開示されたものが知られている。

【０００９】この従来の光ディスク装置は、フォーカシ
ング機構及びトラッキング機構とベース部材とを備えた
アクチュエータにおける前記ベース部材の４箇所を四つ
の圧電素子によって支持し、これらの圧電素子に適宜の
電圧を印加して圧電素子に適当な延び又は縮みの変位を
生じさせることにより前記アクチュエータのキャリッジ
に対する姿勢を変え、該アクチュエータに支持されてい
る対物レンズの姿勢変化量を前記チルト量に応じて調節
し、光スポットが光ディスク表面と垂直に当るように構
成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年の光ディスク装置
においては、記録及び再生動作の高速化が要求されてお
り、これらの要求に応えるには、対物レンズをフォーカ
シング方向とトラッキング方向とに動作させるととも
に、対物レンズを光ディスクの表面に沿って移動させる
アクチュエータ部分を軽量化することが重要な課題とな
っている。

【００１１】ところが、特開平２−１３０７３５号公報
に開示された光ディスク装置にあっては、４箇所に配置
された四つの圧電素子がアクチュエータを支持し、四つ
の圧電素子に電圧を印加することにより、チルト量に応
じて対物レンズを傾かせ、該対物レンズの姿勢変化量を
調節するように構成されたものであるため、アクチュエ
ータ部分の重量が増加するとともに、圧電素子の制御機
構が複雑であり、しかも、四つの圧電素子が必要であっ
て部品点数が多く、組付け作業性が悪く、コスト高にな
るという問題がある。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、一つのピボット部及び二つの圧電素子又は電磁
駆動素子を用いてチルト量に対する対物レンズの姿勢変
化量を調節することを可能とすることにより、記録及び
再生動作の高速化に寄与し得るとともにコストを低減で
きる光ディスク装置を提供することを目的とし、また、
アクチュエータを一つのピボット部及び二つの圧電素子
又は電磁駆動素子によって支持することにより、記録及
び再生動作の高速化により一層寄与し得る光ディスク装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る光ディス
ク装置は、対物レンズと、該対物レンズを支持してその
姿勢を変えるピボット部と、該ピボット部を中心とする
前記対物レンズの姿勢変化量を調節する二つの圧電素子
又は電磁駆動素子とを備えていることを特徴とする。

【００１４】第１発明にあっては、二つの圧電素子に電
圧を印加することによって対物レンズをその光軸と直交
する基準面に対し傾かせ、該対物レンズの姿勢を変える
ことができ、この姿勢変化量を調節することができる。
この調節は、一方の圧電素子に電圧を印加して該圧電素
子の延び又は縮みの変位を発生させることにより、ピボ
ット部を支点として図１の矢印Ａ方向に対物レンズが傾
き、その姿勢が変わることになる。同様に、他方の圧電
素子に電圧を印加して該圧電素子の延び又は縮みの変位
を発生させることにより、ピボット部を支点として図１
の矢印Ｂ方向に対物レンズが傾き、その姿勢が変わるこ
とになる。また、二つの圧電素子に電圧を印加してこれ
ら圧電素子の延び又は縮みの変位を発生させることによ
り、ピボット部を支点として図１の矢印Ｃ方向に対物レ
ンズが傾き、その姿勢が変わる。この２個の圧電素子の
電圧制御により対物レンズをその光軸と交差する基準面
上で軸心が異なる二つの軸を支点として任意に傾けなが
らその姿勢を変えることができる。このため、光ディス
クの傾き（チルト量）に合わせて対物レンズの姿勢変化
量を調節することにより、絶えず光ディスクに光スポッ
トを垂直入射させることができる。しかも、対物レンズ
はピボット部及び二つの圧電素子による三点で支持する
ため、四つの圧電素子によって対物レンズを四点で支持
するようにした従来例に比較してアクチュエータ部分を
軽量化でき、対物レンズの姿勢変化量を調節することが
できるものにおいて、記録及び再生動作の高速化に寄与
し得るのであり、また、圧電素子の制御機構を簡略化で
きるとともに、部品点数を少なくでき、構造の簡略化及
び組付け作業の簡略化を図ることができ、コストを低減
できる。また、電磁駆動素子を用いる場合も、圧電素子
を用いる場合と同様である。

【００１５】第２発明に係る光ディスク装置は、前記対
物レンズをその光軸の方向及び光軸と交差する方向へ移
動させるアクチュエータを備え、該アクチュエータは前
記ピボット部及び二つの圧電素子又は電磁駆動素子によ
って支持されていることを特徴とする。

【００１６】第２発明にあっては、対物レンズをその光
軸の方向及び光軸と交差する方向へ移動させるアクチュ
エータに姿勢変化量調節手段の荷重を負担させることな
く対物レンズのチルト量に対する姿勢変化量を調節する
ことができるため、対物レンズの姿勢変化量を調節する
ことができるものにおいて、記録及び再生動作の高速化
により一層寄与することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態１ 図３はアクチュエータを支持するキャリッジ部分の斜視
図、図４はアクチュエータ部分の斜視図である。

【００１８】本発明の光ディスク装置は、ディスク駆動
モータの回転スピンドル１０に着脱自在に装着される光
ディスク１の表面のトラック上に光ビームを集光して投
射させる対物レンズ２と、該対物レンズ２を保持するレ
ンズホルダ３と、該レンズホルダ３を前記対物レンズ２
の光軸Ｏの方向及び光軸Ｏと交差する方向への移動を可
能に支持するアクチュエータ４と、該アクチュエータ４
を搭載し、適宜の間隔を隔てて離隔する一対の案内ロッ
ド５，５に沿って前記光軸Ｏとほぼ直交する方向へ移動
が可能なキャリッジ６と、前記光ディスク１反り等によ
るチルト量を検出するチルト検出器（図示せず）とを備
えている。

【００１９】キャリッジ６は、光ヘッド２０から照射さ
れた光ビームの向きを変えて前記対物レンズ２に導くた
めの立上げミラー７と、一対のキャリッジ駆動コイル６
１，６１と、前記案内ロッド５，５と接触する複数個の
ローラ６２…とを備え、これらローラ６２…の転動によ
りキャリッジ６とともにアクチュエータ４を光ディスク
１に対しトラッキング方向へ位置変更させ、前記集光さ
れた光スポットの合焦位置を大まかに変更する如く構成
されている。尚、図３において、６３，６３はキャリッ
ジ用のマグネット、６４，６４はヨークである。

【００２０】アクチュエータ４は、対物レンズ２をその
光軸Ｏの方向へ微動させ、光ディスク１に対し対物レン
ズ２の合焦動作を行わせるフォーカシング機構４Ａと、
対物レンズ２を光ディスク１に対しトラッキング方向に
微動させるトラッキング機構４Ｂと、これらを支持する
ベース部材４０とを備えている。

【００２１】レンズホルダ３は、例えば図４に示す如く
中心部に前記フォーカシング機構４Ａ及びトラッキング
機構４Ｂが配置される貫通孔を有する角筒部３１と、該
角筒部３１の一側から前記キャリッジ６の移動方向と交
差する方向へ向けて延びる板状部３２とを備え、該板状
部３２に設けられた保持孔に対物レンズ２を保持してお
り、また、前記角筒部３１の一側に突設された一対の突
起部３３，３３が、前記ベース部材４０の一部に立設さ
れた支持壁４１に４本の線状バネ３４…により片持ち支
持されている。

【００２２】フォーカシング機構４Ａは、前記角筒部３
１の貫通孔の一側に固定されるコ字形のフォーカシング
コイル４２と、該フォーカシングコイル４２の内側に一
片が挿入される態様でベース部材４０の一部に固定され
るＵ字形のヨーク４３と、該ヨーク４３の他片に固定さ
れるマグネット４４とを備え、フォーカシングコイル４
２に電流を通電することによって前記マグネット４４が
発生する磁界との相互作用により得られる電磁力により
前記レンズホルダ３を対物レンズ２の光軸方向にフォー
カシング制御を行い、該レンズホルダ３に保持された対
物レンズ２をその光軸Ｏの方向へ微動させる。

【００２３】トラッキング機構４Ｂは、前記フォーカシ
ングコイル４２の外側面に固定される一対のトラッキン
グコイル４５と、前記マグネット４４及びヨーク４３と
を備え、トラッキングコイル４５に電流を通電すること
によって前記マグネット４４が発生する磁界との相互作
用により得られる電磁力により前記レンズホルダ３を対
物レンズ２の光軸Ｏと直交する方向にトラッキング制御
を行い、該レンズホルダ３に支持された対物レンズ２を
光ディスク１に対しトラッキング方向に微動させる。

【００２４】このようにフォーカシング機構４Ａ及びト
ラッキング機構４Ｂの移動機構によって光軸の方向及び
光軸と交差する方向への移動を可能とした対物レンズ２
はその姿勢を変えることができるように前記キャリッジ
６に支持する。この支持は、一つの非変形のピボット部
８と、該ピボット部８から二方向へ延びた位置に配置さ
れる二つの圧電素子９，９０とで行う。

【００２５】図１は対物レンズ２の姿勢変化量を調節す
るための原理を説明する図である。図１にあっては対物
レンズ２を保持した板状のレンズホルダ３の底面、換言
すれば前記光軸Ｏと交差する面上であり、前記光軸Ｏに
対し適宜の間隔を隔てた三角点の位置に前記一つのピボ
ット部８と二つの圧電素子９，９０とを配設し、これら
圧電素子９，９０に電圧を印加することによって対物レ
ンズ２をその光軸と交差する基準面上で軸心が異なる二
つの軸を支点として任意に傾けながらその姿勢変化量を
調節する。

【００２６】この調節は、一方の圧電素子９に電圧を印
加して該圧電素子９の延び又は縮みの変位を発生させる
ことにより、ピボット部８及び他方の圧電素子９０を支
点として図１の矢印Ａ方向にレンズホルダ３を傾け、こ
れに伴って対物レンズ２の光ディスク１に対する姿勢変
化量を変える。また、他方の圧電素子９０に電圧を印加
して該圧電素子９０の延び又は縮みの変位を発生させる
ことにより、ピボット部８及び一方の圧電素子９を支点
として図１の矢印Ｂ方向にレンズホルダ３を傾け、これ
に伴って対物レンズ２の光ディスク１に対する姿勢変化
量を変える。また、二つの圧電素子９，９０に電圧を印
加してこれら圧電素子９，９０の延び又は縮みの変位を
発生させることにより、ピボット部８を支点として図１
の矢印Ｃ方向にレンズホルダ３を傾け、これに伴って対
物レンズ２の光ディスク１に対する姿勢変化量を変え
る。

【００２７】このように２個の圧電素子９，９０の電圧
制御により対物レンズ２の姿勢変化量を調節することが
できるため、対物レンズ２の光軸Ｏと交差する面上であ
り、前記光軸Ｏに対し前記光ディスク１の回転中心側と
なる位置に一つのピボット部８を配置し、前記光軸Ｏに
対し光ディスク１の外周側となる位置に光ディスク１の
周方向となる方向へ適宜の間隔を隔てて二つの圧電素子
９，９０を配置することにより、光ディスク１のチルト
が、回転中心を支点とする反り等によるチルトであって
も、また、トラッキング方向の一部が反ることによるチ
ルトであっても絶えず光ビームの光スポットを光ディス
ク１に垂直入射させることができる。

【００２８】図２は図１の原理を具体化した実施の形態
を示す図である。実施の形態１では図２に示す如くキャ
リッジ６に搭載される前記ベース部材４０をキャリッジ
６に対し傾き可能とし、このベース部材４０を前記ピボ
ット部８及び圧電素子９，９０によって前記キャリッジ
６に支持する。ピボット部８は、対物レンズ２の光軸Ｏ
と交差する面上であり、前記光軸Ｏに対し前記光ディス
ク１の回転中心側となる位置に配置し、圧電素子９，９
０を前記光軸Ｏに対し光ディスク１の外周側となる位置
に光ディスク１の周方向となる方向へ適宜の間隔を隔て
た位置に配置する。

【００２９】この実施の形態１にあっては、二つの圧電
素子９，９０を変位させることによってピボット部８を
軸心とする一つの軸を支点としてアクチュエータ４及び
対物レンズ２を光ディスク１の回転中心を支点とするチ
ルトに沿って傾かせることができ、また、一方の圧電素
子９を変位させることによってピボット部８及び他方の
圧電素子９０を通る線上を軸心とする他の一つの軸を支
点としてアクチュエータ４及び対物レンズ２を光ディス
ク１のトラッキング方向の一部が反ることによるチルト
に沿って傾かせることができ、また、他方の圧電素子９
０を変位させることによってピボット部８及び一方の圧
電素子９を通る線上を軸心とする他の一つの軸を支点と
してアクチュエータ４及び対物レンズ２を光ディスク１
のトラッキング方向の一部が反ることによるチルトに沿
って傾かせることができる。

【００３０】また、この実施の形態１にあっては、対物
レンズ２を光軸の方向へ微動させるフォーカシング機構
４Ａ及び対物レンズ２を光軸と交差する方向へ移動させ
るトラッキング機構４Ｂにピボット部８及び圧電素子
９，９０等の姿勢変化量調節手段の荷重を負担させない
ため、フォーカシング機構４Ａ及びトラッキング機構４
Ｂによる対物レンズ２の移動制御を、制御速度を低下さ
せることなく良好に行うことができる。

【００３１】以上の如く構成された光ディスク装置は、
光ヘッド２０から照射された光ビームが立上げミラー７
に入射し、ここで直角上向きに反射され、対物レンズ２
にて入射して集光され、回転スピンドル１０に装着され
た光ディスク１の表面のトラックに投射される。また、
キャリッジ駆動コイル６１に対する通電電流を調節する
ことで、キャリッジ６が光ディスク１に対しトラッキン
グ方向へ移動し、キャリッジ６に搭載されたアクチュエ
ータ４を介して対物レンズ２が所望のトラックの近傍に
位置変更される。

【００３２】そして、フォーカシングコイルに対する通
電電流を調節することで、レンズホルダ３が対物レンズ
２の光軸方向にフォーカシング制御され、対物レンズ２
がその光軸の方向へ微動され、光スポットの焦点の調整
が可能となる。また、トラッキングに対する通電電流を
調節することで、レンズホルダ３が対物レンズ２の光軸
と直交する方向にトラッキング制御され、対物レンズ２
が光ディスク１に対しトラッキング方向に微動され、ト
ラックに沿って記録マークが形成されてゆく。一方、再
生時には、光ディスク１表面からの反射光が対物レンズ
２にて集光され、立上げミラー７にて水平方向に反射さ
れ再生処理される。

【００３３】一方、光ディスク１に図２の如くθ度の傾
き（チルト）が生じている場合、図示していないチルト
検出器が傾きの量を感知し、その傾きに対応した電圧が
圧電素子９，９０又は何れか一方の圧電素子に印加さ
れ、圧電素子９，９０に延び又は縮みの変位を生じさ
せ、アクチュエータ４及び対物レンズ２を光ディスク１
と同じくθ度傾け、この傾きに対応した姿勢に調節する
ことができ、光ビームの光スポットを光ディスク１に垂
直入射させることができる。チルト検出器の検出結果は
絶えず圧電素子駆動電圧発生器（図示せず）にフィード
バックされ、常に対物レンズ２は光ディスク１の傾きと
同じ傾きとなるようにその姿勢変化量が調節される。

【００３４】図５はシミュレーションの結果を示すグラ
フである。横軸はチルト量を表し、縦軸は光ビームのピ
ーク強度（チルト零で規格化した値）と波面収差値（標
準偏差）を表している。グラフ中、四角印は光ディスク
１のみを傾けたとき、三角印は対物レンズ２のみを傾け
たとき、丸印は光ディスク１及び対物レンズ２を同じ角
度傾けたときを示している。また、それぞれの白抜きの
マークは波面収差値を表している。グラフから明らかな
ように、光ディスク１のみを傾けたとき及び対物レンズ
２のみを傾けたときは、その傾き量の増加に伴い光ビー
ムピーク強度は劣化し、波面収差の変化が大きくなるの
に対し、光ディスク１及び対物レンズ２が傾いたときは
光ビームピーク強度は殆ど劣化せず、波面収差の変化も
少なく、十分なチルトマージンを有していることを示し
ている。

【００３５】この実施の形態１にあっては、対物レンズ
２を光軸の方向へ微動させるフォーカシング機構４Ａ及
び対物レンズ２を光軸と交差する方向へ移動させるトラ
ッキング機構４Ｂにピボット部８及び圧電素子９，９０
等の姿勢変化量調節手段の荷重を負担させないため、フ
ォーカシング機構４Ａ及びトラッキング機構４Ｂによる
対物レンズ２の移動制御を、制御速度を低下させること
なく良好に行うことができる。

【００３６】また、ベース部材４０の姿勢変化量の調節
は、一つのピボット部８を支点とし、二つの圧電素子
９，９０に電圧を印加して行うため、四つの圧電素子に
よって対物レンズを四点で支持するようにした従来例に
比較して圧電素子９，９０の制御機構を簡略化できると
ともに、部品点数を少なくでき、構造の簡略化及び組付
け作業の簡略化を図ることができ、コストを低減でき
る。なお、光ディスクに対するピボット部８と二つの圧
電素子９，９０の配置は上記の実施の形態１の配置に限
定されるものではない。

【００３７】実施の形態２ この実施の形態２は、実施の形態１における二つの圧電
素子９，９０に代えて二つの電磁駆動素子（図示せず）
を用い、これら電磁駆動素子を前記圧電素子９，９０と
同様に配置し、これら電磁駆動素子の変位量を調節する
ことによってピボット部８を支点として姿勢を変える対
物レンズ２の姿勢変化量を調節可能としたものであり、
その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるた
め、図面と、その詳細な説明及び作用を省略する。

【００３８】実施の形態２にあっては、例えば電磁駆動
素子に通電する電流値を変えることによって電磁駆動素
子の変位量を調節し、図１に示した原理図と同様にレン
ズホルダ３の姿勢変化量を調節し、又は、図２に示した
実施の形態と同様にベース部材４０の姿勢変化量を調節
し、対物レンズ２の傾き量を調節する。なお、本発明は
光磁気ディスクに限らず、相変化型ディスクにも適用で
きる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明によれば、四
つの圧電素子によって対物レンズを四点で支持するよう
にした従来例に比較してアクチュエータ部分を軽量化で
きるため、対物レンズの姿勢変化量を調節することがで
きるものにおいて、記録及び再生動作の高速化に寄与し
得るのであり、また、姿勢変化量調節手段の制御機構を
簡略化できるとともに、部品点数を少なくでき、構造の
簡略化及び組付け作業の簡略化を図ることができ、コス
トを低減できる。

【００４０】第２発明によれば、対物レンズを光軸の方
向及び光軸と交差する方向へ移動させるアクチュエータ
に姿勢変化量調節手段の荷重を負担させることなく対物
レンズのチルト量に対する姿勢変化量を調節することが
できるため、対物レンズの姿勢変化量を調節することが
できるものにおいて、記録及び再生動作の高速化により
一層寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ディスク装置の対物レンズの姿
勢変化量を調節するための原理を説明する図である。

【図２】図１の原理を具体化した実施の形態を示す図で
ある。

【図３】本発明に係る光ディスク装置のアクチュエータ
を支持するキャリッジ部分の斜視図である。

【図４】本発明に係る光ディスク装置のアクチュエータ
部分の斜視図である。

【図５】本発明に係る光ディスク装置のシミュレーショ
ンの結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 対物レンズ ４ アクチュエータ ８ ピボット部 ９，９０ 圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 只木 恭子 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 濱口 慎吾 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 河崎 悟朗 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 宇野 和史 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 神頭 信之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA03 AA06 BA01 BF02 BF03 CC12 CD04 EA14 5D119 AA01 AA04 DA01 DA05 JC07 LB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズと、該対物レンズを支持して
   その姿勢を変えるピボット部と、該ピボット部を中心と
   する前記対物レンズの姿勢変化量を調節する二つの圧電
   素子又は電磁駆動素子とを備えていることを特徴とする
   光ディスク装置。
2. 【請求項２】 前記対物レンズをその光軸の方向及び光
   軸と交差する方向へ移動させるアクチュエータを備え、
   該アクチュエータは前記ピボット部及び二つの圧電素子
   又は電磁駆動素子によって支持されている請求項１記載
   の光ディスク装置。