JP2005108283A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 球面収差を補正するエクスパンダレンズを少ない消費電力で且つ高速に精度高く位置調整が可能な光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 エクスパンダレンズの一方のレンズ１５ｂを保持するレンズホルダ２１の片側を複数の板バネ２２，２２により支持するレンズ支持手段と、電磁力によりレンズホルダ２１に駆動力を及ぼすレンズ駆動手段（２３，２４）と、レンズホルダ２１の片側の面において板バネ２２，２２がそれぞれ接続される複数の接続部位の中間の位置に弾性部材２６を介してプランジャ２５ａが当接／離間可能にされたソレノイド２５とを備えている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、光ディスクに情報の記録や再生を行う光ピックアップ装置に関し、例えば複数層の記録面を有する光ディスクに対応した光ピックアップ装置に利用して有用な技術に関する。

例えば２層の記録面を有する光ディスクに情報の記録再生を行う場合、レーザ光が光ディスクの透明層を通過して記録面に到達するまでの距離は第１層の記録面にアクセスする場合と第２層の記録面にアクセスする場合とで異なる。

また、透明層にレーザ光が入射して記録面に集光される際、透明層の通過によりレーザ光に球面収差が発生するが、透明層を通過する距離が異なることから第１層記録面にアクセスする場合と第２層記録面にアクセスする場合とで球面収差の大きさも異なってくる。特に、書き込み可能なＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）や青紫色レーザ用の光ディスクなどを対象と装置では、レーザ光を記録面に集光させる対物レンズとして開口数が大きなレンズを用いなければならず、開口数が大きいことから球面収差の発生量も大きくなるので、第１層の記録面と第２層の記録面における球面収差の違いは無視できないものとなる。

そこで、以前より、上記のような光ディスクを対象とした光ピックアップ装置では、レーザダイオードから対物レンズまでの光路上に、２個のレンズを有するエクスパンダレンズを設け、これらのレンズ間隔を動的に変化させてビーム径を変化させることで球面収差の補正を行うようにしていた。

かかる光ピックアップ装置において、エクスパンダレンズのレンズ間隔を変化させる従来の構成としては、例えばレンズホルダを軸摺動可能な状態に支持した上、このレンズホルダにネジ穴を設けてスクリューシャフトと螺合させ、このスクリューシャフトをモータで回転させることで、レンズホルダを平行移動させてレンズ間隔を変化させる構成があった。

また、特許文献１〜３に開示されるように、エクスパンダレンズの一方のレンズまたは両方のレンズを板バネ等により可動状態に支持し、コイルと磁石を用いてレンズホルダに電磁力を作用させることでレンズ間隔を変化させる構成も提案されている。
特開２００３−３０８９０号公報 特開２００３−４５０６７号公報 特開２００３−１１５１２７号公報

しかしながら、上記従来のスクリューシャフトによる駆動構成では、スクリューシャフトとネジ穴との間にあるクリアランスによりスクリューシャフトを一定の回転位置で停止させても、レンズホルダに所謂バックラッシュなどの位置ブレが伴うので、僅かな振動などでレンズ位置が動いてしまい正確な位置調整が難しい。また、この構成ではモータを必要とするため小型化が難しく、さらにスクリューシャフトにより駆動力を発生させるため高速にレンズホルダの位置を変化させるのが難しいという課題を有する。
また、特許文献１〜３に開示の駆動構成は、レンズホルダに駆動力を及ぼすコイルに電流を流しつづけないとレンズの調整位置を保てないという課題を有する。

この発明の目的は、エクスパンダレンズの位置調整を高速に且つ高い精度で行うことが出来るとともに、この位置調整機構の消費電力の低減を図ることのできる光ピックアップ装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクの記録面にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、光軸方向に変位することでレーザ光の球面収差を補正可能な第１レンズと、この第１レンズを保持するレンズホルダを弾性体を介して光軸方向に変位可能な状態に支持するレンズ支持手段と、電磁力により上記レンズホルダに駆動力を及ぼすレンズ駆動手段と、上記レンズホルダに当接／離間可能にされた当接体と、この当接体を駆動する当接体駆動手段とを備えたものである。

このような手段によれば、当接体がレンズホルダから離間した状態で、第１レンズを高速に且つ精度高く位置調整することが出来るとともに、当接体をレンズホルダに当接させることでレンズ駆動手段の作用がなくともレンズを調整した位置に保持することが出来る。一般に、球面収差の補正は、アクセスする記録面を複数層の中で切り替えるときだけに行い、同一の層の記録面にアクセスしている間は補正を行う必要がない。そのため、同一層の記録面にアクセスが続くときに当接体をレンズホルダに当接させてレンズ駆動手段の駆動を停止させることで、その間の消費電力の削減が図れる。

望ましくは、上記当接体は、上記当接体駆動手段に通電がなされてないときに、バネの作用力により上記レンズホルダに当接した状態にされ、上記当接体駆動手段に通電されたときに当該当接体駆動手段の駆動力により上記レンズホルダから離間されるように設けるとよい。
この構成により、同一層の記録面にアクセスが続くときに当接体駆動手段の駆動も停止することができ、その間の消費電力をさらに削減することが出来る。

具体的には、上記レンズ支持手段は複数の板バネを介して上記レンズホルダを支持するようにすると良い。板バネを第１レンズの調整方向に対して垂直になるような向きでレンズホルダに接続することで、第１レンズに必要な移動方向のみ弾性により移動可能とし、その他の方向への位置ぶれを少なくすることが出来る。

また具体的には、上記当接体および上記当接体駆動手段は、プランジャおよび該プランジャを上記レンズホルダに当接／離間させるソレノイドを適用することが出来る。その他、複数の板バネ等を介して当接体を保持し、コイルと永久磁石による電磁力を用いてレンズホルダに当接体を当接／離間させる構成を適用することも出来る。これらの構成により、コンパクトでコストの低い構成を実現できる。その他、小型モータで当接体を移動させる構成を用いることも出来る。

望ましくは、上記当接体と上記レンズホルダの当接部分に弾性部材を設けると良い。さらに望ましくは、上記当接体は、上記レンズホルダの上記片側の面において上記弾性体がそれぞれ接続される複数の接続部位の中間の位置に当接されるように配置すると良い。

このような手段によれば、上記弾性部材により当接体が当接／離間する際の衝撃を緩衝するとともに、上記の当接位置により小さな力でも少しの振動程度でずれたりしない安定した固定が可能となる。そして、固定するための力を小さくすることが出来るので、当接体がレンズホルダに当接する際に生じるレンズホルダの位置ブレを最少にすることが出来る。

本発明に従うと、球面収差を調整する第１レンズを高速に且つ精度高く位置調整することが出来るとともに、位置調整機構の省電力化を図ることができるという効果がある。

また、モータなどを用いないことで位置調整機構をコンパクトに且つ抵抗コストに構成することが出来るという効果がある。

また、第１レンズを位置調整した後、レンズホルダを固定する際に、レンズホルダの位置ブレを防ぐとともに、少しの振動程度では調整が狂うことのない安定した固定が可能となるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系の全体構成図を示す。
この実施の形態の光ピックアップ装置１は、例えば、２層の記録面を有する青紫色レーザ用の光ディスクＤ０を対象として、その記録面に青紫レーザを照射して情報の記録と再生とを行うものである。

この光ピックアップ装置１の光学系は、例えば４０５ｎｍ波長のレーザ光を出射する半導体レーザ１０と、この出射光を平行光にするコリメータレンズ１１と、フォーカス補正やトラッキング補正を行うためにレーザ光を３ビームにする回折格子１２と、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ１３と、偏光ビームスプリッタ１３と協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板１４と、ビーム径を変更してレーザ光の球面収差を補正するエクスパンダレンズ１５と、立上げミラー１６と、レーザ光を光ディスクＤ０の記録面に集光する対物レンズ１７と、光ディスクＤ０で反射されビームスプリッタ１３で分離された反射光を集光するコリメータレンズ７と、フォーカス補正のためにレーザ光に非点収差を与える円筒レンズ８と、反射光を検出する光センサ９とから構成される。

これらの光学系は、光ピックアップ装置１の図示しない機枠に組みつけられてユニット化されるが、対物レンズ１７とエクスパンダレンズ１５の凸レンズ１５ｂについてはその位置を動的に変化させることが可能なアクチュエータ１７Ｋ，１５Ｋを介して機枠に固定される。

上記の対物レンズ１７は、開口数が例えばＮＡ＝０．８５〜１．００などと大きく、光ディスクの記録面を覆う透明層をレーザ光が通過する際に、データの記録再生を行うのに無視できない量の球面収差が生じる。

エクスパンダレンズ１５は、２個１組のレンズ（例えば凹レンズ１５ａと凸レンズ１５ｂ）からなり、これらのレンズ間隔を変化させることで入射光と出射光のビーム径を変化させ、それによりレーザ光の球面収差を補正することが可能になっている。

この実施の形態では、エクスパンダレンズ１５の２個のレンズ１５ａ，１５ｂのうち凸レンズ１５ｂがアクチュエータ１５Ｋにより光軸方向に変位可能にされている。なお、変位可能とするレンズを凹レンズ１５ａにしたり、或いは両方のレンズ１５ａ，１５ｂを変位可能としても良い。
図２には、エクスパンダレンズ１５の凸レンズ１５ｂのアクチュエータ１５Ｋの平面図を、図３にはその正面図を示す。

エクスパンダレンズ１５のアクチュエータ１５Ｋは、図２と図３に示すように、レンズを保持するレンズホルダ２１と、レンズホルダ２１を支持する弾性体としての２個の板バネ２２，２２と、レンズホルダ２１の一方の側面（板バネ２２，２２と張出枠２０Ａとの接続点がある側と逆の側面）に固着されたコイル２３と、このコイル２３に対向するように配置された永久磁石２４と、図示略の機枠に固定されプランジャ２５ａを前後に駆動するソレノイド２５と、レンズホルダ２１の他方の側面（板バネ２２，２２と張出枠２０Ａとの接続点がある側の面）に固着された緩衝用の弾性部材２６等から構成される。

レンズホルダ２１は、一端側が接続された２つの平行な板バネ２２，２２の他端側が機枠２０の張出枠２０Ａ（レンズ支持手段）に固着されることで、この板バネ２２の法線方向に平行移動可能な状態に支持されている。

図４には、レンズホルダの側面に設けられたコイル２３と永久磁石２４の配置関係の説明図を示す。
レンズホルダ２１の側面に設けられたコイル２３は、図４に示すように、薄い角型のフレームにその四辺に沿った方向に配線を巻いてなる薄型・角型のコイルである。一方、永久磁石２４はコイル２３と対向する面が縦方向の分極線を境に中央でＮ極とＳ極とに分割されるように磁化されたものである。これら角型コイル２３と永久磁石２４とは、レンズホルダ２１がフリーな状態で、且つコイル２３に通電がなされていないときに、角型コイル２３と永久磁石２４との中央線が互いに対向して重なる位置に配置される。このような構成により、角型コイル２３に所定方向の通電がなされることでレンズホルダはＸ方向に、逆方向の通電がなされることで反対方向に駆動するようになっている。

ソレノイド２５（図２，図３）は、無通電時にはバネ２５ｂによりプランジャ２５ａが前方に押された状態にされる一方、通電時にはプランジャ２５ａが後方に引っ張られるように駆動されるものである。そして、無通電時においてプランジャ２５ａの先端がレンズホルダ２１の弾性部材２６を僅かに押した状態にされるように不図示の機枠に固定されている。なお、レンズホルダ２１を支持している張出枠２０Ａはプランジャ２５ａが通過する部分に貫通孔が開いていてプランジャ２５ａと干渉しないようになっている。

レンズホルダ２１に対するプランジャ２５ａの当接位置は、板バネ２２，２２が伸びる側の側面の中央近傍である。この位置はレンズホルダ２１と板バネ２２，２２との２つの接続箇所の中間位置でもあり、この当接位置によりプランジャ２５ａが当接した際に安定した固定が可能となる。レンズホルダ２１の側面に固着された弾性部材は、例えば、ゴムや各種の樹脂を適用することが出来る。

上述のエクスパンダレンズ１５のアクチュエータ１５Ｋは、プランジャ２５ａがレンズホルダ２１から離間し、且つ、角型コイル２３に通電がなされていないとき（以下、基準状態とする）に、その凸レンズ１５ｂの位置が、光ディスクの第１層の記録面に対応する位置と、第２層の記録面に対応する位置との中間にくるように配置される。

そして、この状態で角型コイル２３に通電を行い、レンズホルダ２１を基準状態の位置からＸ方向に例えば＋４．５μｍ移動させた後に、ソレノイド２５の通電を停止してレンズホルダ２１をプランジャ２５ａで固定することで、エクスパンダレンズ１５ａ，１５ｂを第１層の記録面に対応した間隔に設定することが出来る。

また、第１層の記録面から第２層の記録面へのアクセスに切り換わる際には、同様に、ソレノイド２５に通電が行われてレンズホルダ２１の固定が解除された状態で、角型コイル２３に通電が行われてレンズホルダ２１を基準状態の位置から−Ｘ方向に例えば４μｍ移動させ、その後、ソレノイド２５の通電を停止してレンズホルダ２１をプランジャ２５ａにより固定することで、エクスパンダレンズ１５ａ，１５ｂを第２層の記録面に対応した間隔に設定することが出来る。なお、レンズホルダ２１をプランジャ２５ａで固定した後は、角型コイル２３の通電は停止させる。

以上のように、この実施の形態の光ピックアップ装置１によれば、球面収差を調整するエクスパンダレンズ１５の凸レンズ１５ｂを高速に且つ精度高く位置調整することが出来るとともに、位置調整後に同一層の記録面にアクセスしている間は凸レンズ１５ｂのアクチュエータ１５Ｋを無通電状態にできるので、光ピックアップ装置１のトータルの電力の削減を図ることが出来る。

また、光ピックアップ装置１のエクスパンダレンズ１５の位置調整機構（アクチュエータ１５Ｋ）にモータ等の大きな部品が不要であることから、構成のコンパクト化と低コスト化を図ることが出来る。

また、レンズホルダ２１の上記支持構造とレンズホルダ２１に対する上記プランジャ２５ａの当接位置とにより、小さな力で安定した固定が可能であるとともに、小さな力でよいことからレンズホルダ２１の固定時にその位置ブレを最少にすることが出来る。

［その他の実施の形態］
次に、レンズホルダ２１の支持構造およびレンズホルダ２１の固定と固定解除を行う機構のその他の実施の形態を示す。
図５には、エクスパンダレンズ１５（凸レンズ１５ｂ）のアクチュエータを示す平面図を、図６には板バネ３２Ａ，３２Ｂとその駆動手段の左側面図を示す。

この実施の形態に係るエクスパンダレンズ１５のアクチュエータ１５Ｌは、レンズを保持するレンズホルダ２１と、レンズホルダ２１を支持する４個の板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…と、レンズホルダ２１の支持される面の反対の側面に固着されたコイル２３と、このコイル２３に対向するように配置された永久磁石２４と、張出枠２０Ｂと可動フレーム３１との間に互いに平行な状態に接続された２つの板バネ３２Ａ，３２Ｂと、この板バネ３２Ａ，３２Ｂや可動フレーム３１を左右に駆動するためのコイル３３と張出枠２０Ｃに固着された永久磁石３４およびヨーク３５等から構成される。

この実施の形態においてレンズホルダ２１は、機枠２０の張出枠２０Ｂに一端側が固着された板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…の他端側にそれぞれ接続されることで、これら板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…の法線方向に平行移動が可能な状態に支持されている。４つの板バネ２２Ｂは、図６に示すように、レンズホルダ２１の一方の側面において上下左右の４箇所に互いに平行な状態に接続されている。そのうちの左側の上下２つの板バネ２２Ｂ，２２Ｂは同一平面上に重なるように配置され、また、右側の上下２つの板バネ２２Ｂ，２２Ｂも同一平面上に重なるように配置されている。
レンズホルダ２１を駆動する角型コイル２３と磁石２４ならびに弾性部材２６は、図２のものと同様である。

この実施の形態のエクスパンダレンズ１５のアクチュエータ１５Ｌにおいて、レンズホルダ２１の位置を固定する当接体としては、板バネ３２Ａに形成された突起Ｐを適用している。この板バネ３２Ａおよびそれと平行に接続された板バネ３２Ｂとは、レンズホルダ２１を支持する４つの板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…と干渉しないように、上側の板バネ２２Ｂ，２２Ｂと下側の板バネ２２Ｂ，２２Ｂの間の高さに配置されている。また、突起Ｐは、板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…とレンズホルダ２１の４つの接続部位の中間の位置に配置されるように形成されている。また、板バネ３２Ａ，３２Ｂは、コイル３３に通電がされず可動フレーム３１に駆動力が作用していない状態で、板バネ３２Ａの突起Ｐがレンズホルダ２１の弾性部材２６に小さな力で当接した状態になるよう配置されている。

板バネ３２Ａを駆動するためのコイル３３は、導線を筒状に巻回してなるもので、上記の板バネ３２Ａが接続された可動フレーム３１に取り付けられている。このコイル３３の中にはヨーク３５が配設され、磁石３４とヨーク３５との間に発生された磁束がコイル３３の側部を貫くようになっている。このような構成により、コイル３３に所定方向の電流が流れることで可動フレーム３１や板バネ３２Ａ，３２Ｂをレンズホルダ２１から遠ざける方向に駆動することが可能になっている。

上記のような構成によれば、図２のアクチュエータ１５Ｋの場合と同様に、コイル３３に通電を行って板バネ３２Ａの突起Ｐをレンズホルダ２１から離間させた状態で、レンズホルダ２１の位置調整が可能となり、位置調整が済んだ後にコイル３３の通電を停止することで、板バネ３２Ａの突起Ｐがレンズホルダ２１の弾性部材２６に当接してレンズホルダ２１の位置が固定されるようになっている。

以上のように、この実施の形態の光ピックアップ装置によれば、図２の実施の形態と同様に、エクスパンダレンズ１５の調整を高速に且つ精度高く行え、且つ、位置調整後の通常動作時における省電力化を測ることができる。また、モータ等の大きな部品を用いないので、構成のコンパクト化と低コスト化を図ることが出来る。

また、上記の板バネ２２Ｂ，２２Ｂ…によるレンズホルダ２１の支持構造と、板バネ３２Ａの突起Ｐの当接位置とにより、小さな力で安定した固定が可能であるとともに、小さな力でよいことからレンズホルダ２１の固定時にその位置ブレを最少にすることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、この実施の形態では、２層の記録面を有する光ディスクＤ０に対応する光ピックアップ装置を例示したが、４層の記録面に対応した光ピックアップ装置に対しても同様の構成を適用できる。また、光ディスクも青紫レーザ用のディスクに制限されるものではない。

また、レンズホルダ２１を電磁力で駆動する構成も、図２や図５で示したものに限られず、例えば、図５の可動フレーム３１を駆動する筒状コイル３３と磁石３４とヨーク３５と同様の構成を適用することも出来る。また、レンズホルダの位置を固定する当接体の駆動手段（アクチュエータ）としては、図２や図５のソレノイドを用いるほか、ボイスコイルモータなどのモータを利用することも可能である。

本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系の全体構成を示す図である。 図１のエクスパンダレンズのアクチュエータを示す平面図である。 同、アクチュエータの正面図である。 図２のレンズホルダの側面に設けられたコイルと永久磁石の配置関係を説明する図である。 エクスパンダレンズのアクチュエータのその他の実施の形態を示す平面図である。 図５のアクチュエータのうち突起Ｐを有した板バネ３２Ａやその駆動手段を示す左側面図である。

符号の説明

１ 光ピックアップ装置
１５ エクスパンダレンズ
１５ｂ 凸レンズ
１５Ｋ，１５Ｌ アクチュエータ
２０ 機枠
２０Ａ〜２０Ｃ 張出枠
２１ レンズホルダ
２２，２２Ｂ 板バネ
２３ 角型コイル（レンズ駆動手段）
２４ 磁石（レンズ駆動手段）
２５ ソレノイド（当接体駆動手段）
２５ａ プランジャ（当接体）
２６ 弾性部材
３１ 可動フレーム
３２Ａ，３２Ｂ 板バネ
Ｐ 突起（当接体）
３３ 筒状コイル
３４ 磁石
３５ ヨーク
Ｄ０ 光ディスク

Claims (7)

1. 光ディスクの記録面にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、
   光軸方向に変位することでレーザ光の球面収差を補正可能な第１レンズと、
   この第１レンズを保持するレンズホルダの片側を複数の板バネにより当該レンズホルダが光軸方向に変位可能なように支持するレンズ支持手段と、
   電磁力により上記レンズホルダに駆動力を及ぼすレンズ駆動手段と、
   上記レンズホルダの上記片側の面において上記板バネがそれぞれ接続される複数の接続部位の中間の位置に弾性部材を介してプランジャが当接／離間可能にされたアクチュエータとを備え、
   上記アクチュエータに通電がなされていないときに上記プランジャがバネの作用力により上記レンズホルダに当接した状態にされ、上記アクチュエータに通電されたときに上記プランジャが上記レンズホルダから離間した状態にされることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 光ディスクの記録面にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップ装置において、
   光軸方向に変位することでレーザ光の球面収差を補正可能な第１レンズと、
   この第１レンズを保持するレンズホルダを弾性体を介して光軸方向に変位可能な状態に支持するレンズ支持手段と、
   電磁力により上記レンズホルダに駆動力を及ぼすレンズ駆動手段と、
   上記レンズホルダに当接／離間可能にされた当接体と、
   この当接体を駆動する当接体駆動手段とを備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 上記当接体は、上記当接体駆動手段に通電がなされてないときに、バネの作用力により上記レンズホルダに当接した状態にされ、上記当接体駆動手段に通電されたときに当該当接体駆動手段の駆動力により上記レンズホルダから離間されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
4. 上記レンズ支持手段は複数の板バネを介して上記レンズホルダを支持するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
5. 上記当接体および上記当接体駆動手段は、プランジャおよび該プランジャを上記レンズホルダに当接／離間させるソレノイドからなることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 上記当接体と上記レンズホルダの当接部分に弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の光ピックアップ装置。
7. 上記レンズ支持手段はレンズホルダの片側を複数の弾性体を介して支持するように構成され、上記当接体は上記レンズホルダの上記片側の面において上記弾性体がそれぞれ接続される複数の接続部位の中間の位置に当接されるように配置されていることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の光ピックアップ装置。

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