JP2005129155A - 光ピックアップおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対物レンズを保持したレンズホルダのトラッキング方向の位置検出範囲を広げ、レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出するための、位置センサの位置決め精度を求める必要のない、製作容易で、かつ高精度な対物レンズの位置検出が可能な光ピックアップを提供すること。
【解決手段】 レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出するための位置センサと対向するレンズホルダの部位に、光ディスクの半径方向に対し傾斜している反射面を設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は光ピックアップおよびそれを用いた光ディスク装置に係り、特に、対物レンズを保持したレンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレ（ズレ量とズレの方向）を検出するための技術に関するものである。

従来の光ピックアップにおける、レンズホルダ（対物レンズ）のトラッキング方向の位置を検出するための位置センサ１の配置および構成に関して、図７〜図９を用いて説明する。図７は、光ピックアップ基板に位置センサ１を搭載した光ピックアップの要部（主として対物レンズ駆動部）の平面図を示している。

光ディスク装置においては、図７に示した対物レンズ駆動部などを搭載した光ピックアップを、光ディスク２の半径方向に移送するようになっている。そして、光ピックアップの図示せぬ光学系によって形成された光ビームを、対物レンズ３の下に配置されたミラーで反射し、対物レンズ３で微小光スポットに形成して、この光スポットを光ディスク２の記録膜に焦点合わせし、光ディスク２の記録膜から反射した光を、前記光学系で検出して情報を再生する。

ここで、対物レンズ３は、光ディスク２上の情報が記録されたトラックの半径方向位置が、光ディスク２の回転に伴って半径方向に若干量変動すると、常に対物レンズ３の中央がトラックに対向するように、それに追従して対物レンズ駆動部（光ピックアップ）上において半径方向（トラッキング方向）に駆動制御される。すると、前記光学系の光ビームの中心と対物レンズ３の中心とがずれ、光ディスク２から反射して前記光学系に戻る光量が低下するため、信号の振幅が低下し、読み出しエラーを起こす可能性が高くなる。これを防止するため、組み立て時に対物レンズ３中心と光の強度中心を合わせる光軸調整を行うことは勿論であるが、動作時には、対物レンズ３の中立位置からトラッキング方向への変位を検出し、この対物レンズ３の変位を小さくするように、光ピックアップ全体の半径方向位置を制御するようになっている。

図７に示す対物レンズ駆動部の構成を、次に説明する。図７において、対物レンズ３を保持するレンズホルダ４は、トラッキングコイル６およびフォーカスコイル７を有し、４本のサスペンション８の一端がレンズホルダ４に、他端が固定ホルダ１１に、それぞれ接続されている。磁気回路は、ヨーク９と永久磁石５とトラッキングコイル６とフォーカスコイル７により構成される。対物レンズ３は、レンズホルダ４に固定されフォーカスコイル７の推力によりフォーカス方向（光ディスク２の面と垂直な方向）に、また、トラッキングコイル６の推力によりトラッキング方向（光ディスクの半径方向；図７のＹ方向）に、それぞれ駆動される。

従来は上記のトラッキングコイル６によるトラッキング方向の移動に対して、反射率の相対的に高い部分（一般的には平滑面）と、相対的に反射率の低い部分（一般的には粗面、黒色面）とを有する反射マーカ１２を、レンズホルダ４に設けて、反射マーカ１２の反射率境界線での出力を中心（レンズホルダ４の中立位置）の出力として記憶しておき、その記憶値を目標値として、光ピックアップの位置制御を行うようになっていた。

ここで、反射マーカ１２での反射の模式図を図８に示す。また、そのときのセンサ出力Ｉと反射マーカ位置Ｙとの関係を図９に示す。図８において、１４は位置センサ１の発光部（発光ダイオード）、１５は位置センサ１の受光部（フォトトランジスタ）、１０は、発光部１４からの出射光および反射マーカ１２からの反射光である。反射マーカ１２での反射部がすべて反射率の高い部分にある場合は、位置センサ１の出力は最大レベルとなり、反射部に反射率の低い部分が入ってくるに従い、位置センサ１の出力は低下し、反射部が全て反射率の低い部分になってしまうと、位置センサ１の出力は最低レベルとなる。

なお、この種の対物レンズ駆動装置としては、例えば特許文献１に開示の装置が挙げられる。
特開２００３−１９６８６１号公報

前記の従来技術では、反射率の異なる部分を有する反射マーカ１２をレンズホルダ４に設けて、発光部と受光部を有する位置センサ１によって、レンズホルダ４（対物レンズ３）の位置を検出するようなっているが、現在供給されている位置センサ１から出射される光ビームの直径は１ｍｍ程度であるため、図９に示すように、レンズホルダ４の検出範囲Ａは約１ｍｍ程度と小さくなってしまう。そのため、レンズホルダ４のトラッキング方向の移動を検出するためには、レンズホルダ４に設けた反射マーカの反射率境界線が、レンズホルダ４のトラッキング方向の可動範囲において図９のＡの範囲に配置されるように、位置センサ１を正確に位置決めする必要があり、位置センサ１の位置の精度が求められるという問題があった。さらに、位置センサ１の今後のより一層の小型化や、本位置センサ１は光スイッチ用に開発されているためスイッチとしての特性を考えると、Ａの範囲は今後一層狭くなる傾向があり、上記の位置精度の問題はより顕著になると考えられる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、対物レンズを保持したレンズホルダのトラッキング方向の位置検出範囲を広げ、レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出するための、位置センサの位置決め精度を求める必要のない構成を実現し、以って、製作容易で、かつ高精度な対物レンズの位置検出が可能な光ピックアップを提供することにある。

本発明は上記した目的を達成するため、
光ディスクに対してレーザ光を集光するための対物レンズと、該対物レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを固定ホルダに接続すると共に、レンズホルダをフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動可能に保持する複数のバネ部材と、前記レンズホルダをフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動させるための駆動手段と、前記レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出するための、発光部と受光部とを有する位置センサとを備え、
前記発光部から出射された光を前記レンズホルダに照射してその反射光を前記受光部で検出し、前記レンズホルダの前記トラッキング方向の移動に伴う光量の変化によって、前記レンズホルダの前記した中立位置からのトラッキング方向のズレを検出する機能を有する光ピックアップにおいて、
前記レンズホルダにおける前記位置センサとの対向部位に、光ディスクの半径方向に対し傾斜している反射面を備えた、
構成をとる。
また、前記反射面は、合成樹脂製の前記レンズホルダを成形により作製した際に、レンズホルダの一部として同時に形成されたものとされる。

本発明によれば、レンズホルダにおける位置センサとの対向部位に、光ディスクの半径方向（トラッキング方向）に対し傾斜した反射面を設けているので、レンズホルダのトラッキング方向の位置検出範囲を広げることができ、これにより、レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出する位置センサの位置決め精度を、大幅に緩和することが可能となり、さらに、反射面をレンズホルダと一体に成形で形成できるので、従来のように反射マーカを貼着する作業もなくなり、総じて、レンズホルダの位置検出のための構成を、製作容易で安価なものとして実現可能となる。また、位置センサとして小型のものが採用可能で、位置センサを小さな空きスペースにスペース効率よく配設でき、光ピックアップの小型化にも貢献できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の平面図であり、同図において、２１はメカシャーシ、２２は光ディスクを回転させるディスクモータ、２３は光ピックアップ、２４、２５は光ピックアップ２３を光ディスクの半径方向に移動できるように保持する案内軸、２６は光ピックアップ３を光ディスクの半径方向に移送するための送りモータ、２８はラックである。

図１に示す構成において、ディスクモータ２２は、光ディスクを保持しかつ回転させる。送りモータ２６の出力軸は図示しないリードスクリューと一体となっており、リードスクリューに切られた送りネジが、光ピックアップ２３に取付けられたラック２８と噛み合い、送りモータ２６によってリードスクリュー８が回転すると、光ピックアップ２３が光ディスクの半径方向に移動するようになっている。

図２は、図１の光ディスク装置の光ピックアップの要部（主として対物レンズ駆動部）の平面図を示しており、同図においては、対物レンズ駆動部のカバー部材を取り除いた状態で図示してある。

図２において、１は発光部と受光部とを有する位置センサ、２は光ディスク、３は対物レンズ、４は対物レンズ３を保持したレンズホルダ、５は永久磁石、６はトラッキングコイル、７はフォーカスコイル、８は直線状のサスペンション、９はヨーク、１０は、位置センサ１の発光部からの出射光およびレンズホルダ４からの反射光、１１は固定ホルダ、１３はレンズホルダ４に一体に形成された傾斜した反射面である。

図２に示す構成において、対物レンズ３を保持するレンズホルダ４は、トラッキングコイル６およびフォーカスコイル７を有し、４本の平行な直線状サスペンション８のそれぞれの一端と接続され、４本のサスペンション８のそれぞれの他端は固定ホルダ１１に接続される。磁気回路は、ヨーク９と永久磁石５とトラッキングコイル６とフォーカスコイルにより構成される。レンズホルダ４は、永久磁石５から発する磁場の中でトラッキングコイル６、フォーカスコイル７それぞれに流れる電流により、トラッキング方向およびフォーカス方向の駆動力を得る。対物レンズ３は、レンズホルダ４に固定されフォーカスコイル７の推力によりフォーカス方向（光ディスク２の面と垂直な方向）に、トラッキングコイル６の推力によりトラッキング方向（光ディスク２の半径方向；図１のＹ方向）に、それぞれ駆動され、光ディスク２上の情報トラックに、高精度で光スポットを位置付けるように、フォーカスおよびトラッキング制御されるようになっている。

上記のフォーカスおよびトラッキング制御の動作の中心は、サスペンション８に力が加わっていない状態では、図示していない光学系で形成された光ビームの中心と対物レンズ３の中心とが一致し、対物レンズ３から出射した光が形成する光スポットの焦点が光ディスク２上の記録面に一致するように設定される。サスペンション８は、光ディスク２の半径方向と直交する方向および光ディスク２の面とに平行に配置されるので、トラッキング制御によって、レンズホルダ４は、光ピックアップ上において光ディスク２の半径方向に並進動作する。

上記のようにトラッキング制御によって、対物レンズ３とレンズホルダ４とが一体となって光ピックアップ上でトラッキング方向（光ディスク２の半径方向）に移動した際の、レンズホルダ４（対物レンズ３）の中立位置（前記したトラッキング制御の動作の中心に相当する位置）からのトラッキング方向のズレ（ズレ量とズレの方向）を検出するために、レンズホルダ４と固定ホルダ１１の間に、位置センサ１が配置されている（位置センサ１は光ピックアップ基板上に配設されている）。また、位置センサ１と対向するレンズホルダ４の所定部位には、光ディスク２の半径方向に対し傾斜している反射面が設けられている。本実施形態では、レンズホルダ４に形成した傾斜のある反射面１３の移動に伴って、反射面１３と位置センサ１との間の距離差によって生じる光量変化を、位置センサ１により検出する。すなわち、位置センサ１の発光部（発光ダイオード）からの出射光１０を反射面１３に照射し、反射面１３からの反射光１０を位置センサ１の受光部（フォトトランジスタ）部で受光して、受光部に入射した光の量を検出する。

ここで、光ピックアップにおける対物レンズ駆動メカのサスペンション８は、組み立て易い範囲で、移動方向の剛性が低いように設計される。サスペンション８に使用される材質は、ばね性の観点から限定されているので、対物レンズ３およびレンズホルダ４が小型になってきても、サスペンション８のばねの長さはあまり短くできない。そのため、レンズホルダ４と固定ホルダ１１の間に空きスペースが発生する。本実施形態では、小型のタイプの位置センサ１を選定することにより、位置センサ１をレンズホルダ４と固定ホルダ１１の間の空きスペースを有効利用して、この空きスペースに位置センサを配置しており、これにより光ピックアップの小型化に貢献できるように配慮してある。

レンズホルダ４に形成した傾斜のある反射面１３が位置センサ１に対して移動する様子を、図３および図４を用いて説明する。図３は、対物レンズ３の中心が前記した光ディスク２上に照射される光ビームの光軸と一致している状態（すなわち、レンズホルダ４が中立位置にある状態）を示し、図４は、対物レンズ３の中心がトラッキング方向に変位動作したときの状態を示している。

図３に示すように、対物レンズ３の中心が概略前記した光ディスク２上に照射される光ビームの光軸と一致している状態での、位置センサ１の出力を基準出力とする。図３に示す状態から、レンズホルダ４が図３中に矢印で示すトラッキング方向に変位動作すると、図４に示すように、位置センサ１とレンズホルダ４の傾斜のある反射面１３の相対位置関係が変化し、これにより、位置センサ１と傾斜面１３とのＸ軸方向の距離が変化することに伴い位置センサ１の出力が変化するので、対物レンズ３の中心と前記した光の強度中心とのズレ量とズレの方向（レンズホルダ４の中立位置からのズレ量とズレの方向）とが検知できる。

位置センサ１の出力は、光ディスク装置の図示せぬ制御回路に送出され、制御回路は、位置センサ１の出力と前記した基準出力との差を小さくするように、送りモータ２６を駆動制御して光ピックアップ２３をトラッキング方向に移動させ、これにより、対物レンズ３の中心と前記光ビームの強度中心を合せて、対物レンズ３を透過する光量を安定させるようになっている。また、位置センサ１の出力は、図示せぬ制御回路において、トラッキングエラー信号への補正信号として加えられて、これにより、トラッキング信号の中心ズレを補正し、トラッキング制御を安定させるようにもなっている。

ここで、位置センサ１の出力に要求される特性は、使用目的や条件によって異なるが、具体的には以下のようなことが必要条件になる。

対物レンズ３（レンズホルダ４）のトラッキング方向変位測定の場合、主要な特性値として、（１）位置の分解能、（２）測定範囲、（３）直線性などが挙げられる。（１）の位置の分解能は、対物レンズ３の光学系中心からの許容ズレ量によって決まるが、１〜５μｍ程度が要求される。（２）の測定範囲は、±５００μｍあるトラックの偏心をカバーできることが必要であり、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対応する場合には１ｍｍ程度が必要である。また、対物レンズ３は、フォーカス方向にも上下それぞれ１ｍｍ程度移動するため、上下方向に２ｍｍ程度の測定範囲が必要である。（３）の直線性は、前記測定範囲においての一様に距離が変化するため直線性は確保される。

本実施例形態では、反射型の位置センサ１として、発光ダイオード（発光部）１４とフォトトランジスタ（受光部）１５とを持つ小型のフォトインタラプタを使用しており、フォトインタラプタは傾斜のある反射面１３に向けて配置される。ここで使用するフォトインタラプタは、測定対象に設けられた反射面との距離が０．４ｍｍ程度のとき、最も検出感度が高く、測定範囲は約１ｍｍである。測定対象とフォトインタラプタとの距離が測定範囲内では、測定対象の反射面１３を発光ダイオード１４からの光が照射する部分の直径は１ｍｍ程度と考えて良い。傾斜のある反射面１３は、レンズホルダの移動距離と前記光照射部直径の和に対し概ね等しい、あるいはそれ以上の大きさを持たなければならない。本実施形態では、反射面１３のＹ軸方向（光ディスク半径方向）の幅は約４ｍｍ、上下方向（光ディスク面と直交する方向）の幅は約３ｍｍとしている。

傾斜のある反射面１３での反射の様子を、図５に示す。また、そのときの位置センサ１の出力Ｉと反射面１３のＹ軸方向位置との関係を、図６に示す。反射面１３のＹ軸方向の位置とは、反射面１３の定められた点とレンズホルダ４の任意の基準点とのＹ軸方向の距離であり、対物レンズ３の中心が概略前記した光ビーム軸のほぼ中心にある場合（レンズホルダ４が中立位置にある場合）の反射面１３のＹ軸方向の位置を、Ｙ_０とする。また、このときの位置センサ１の出力を、基準出力Ｉ_０とする。反射面１３のＹ軸方向の位置がＹ_０のときには、発光ダイオード１４からの出射光１０は反射面１３で反射されてフォトトランジスタ１５に到達して、位置センサ１からは基準出力Ｉ_０が得られる。また、図５の破線で示した反射面１３−１のように、レンズホルダ４が矢印の方向に移動しＹ軸方向の位置がＹ_１となり反射面１３が位置センサ１に近づいた場合は、発光ダイオード１４から反射面１３と経てフォトトランジスタ１５に至る光路長は短くなるので、位置センサ１の出力は増加して、図６に示すように出力はＩ_１となる。また、図５の一点鎖線で示した反射面１３−２のように、レンズホルダ４が矢印の反対方向に移動しＹ軸方向の位置がＹ_２となり反射面１３が位置センサ１から遠ざかった場合は、発光ダイオード１４から反射面１３と経てフォトトランジスタ１５に至る光路長は長くなるので、位置センサ１の出力は減少し、図６に示すように、出力はＩ_２となる。

ここで、位置センサ（フォトインタラプタ）１と反射面１３の距離が０．４ｍｍ程度の際に最も検出感度が高いので、反射面１３と位置センサ１の距離は最も近づいたときでも０．４ｍｍ以上に設定する必要がある。また、反射面１３とＹ軸とのなす傾斜角θを大きくすると、図６の位置センサ１の出力曲線の傾斜を大きくすることができるが、傾斜角θが大きすぎると、発光ダイオード１４から出射された光は反射面１３で反射してもフォトトランジスタ１５の受光面から外れるので、本実施形態では、傾斜角θを１０度から１５度程度に設定している。

このように本実施形態では、レンズホルダ４に光ディスクの半径方向（トラッキング方向）に対し傾斜した反射面を設けているので、レンズホルダのトラッキング方向の位置検出範囲を広げることができ、これにより、位置センサ１の位置決め精度を、大幅に緩和することを可能としているので、製作容易でかつ高精度の位置検出が可能な構成をもつ光ピックアップを実現できる。

また、本実施形態では、傾斜のある反射面１３は、合成樹脂製のレンズホルダ４を成形によって作製する際に、レンズホルダの一部として同時に形成するようにされており、このため、反射面１３は、対物レンズ３の光軸との平行度を、安定かつ精度よく確保できるものとなっている上、従来のように反射マーカを貼着する作業も必要のないものとなっているので、この点でも、製作容易でかつ高精度の位置検出が可能な構成をもつ光ピックアップの実現に貢献する。なお、反射面１３は、できるだけ平滑なものに形成されており、さらに、反射面の反射率を高くするために、レンズホルダ４用の合成樹脂材料を、反射率の高い色と反射率の高い素材に選定している。

本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の平面図である。 図１中の光ピックアップの要部（主として対物レンズ駆動部）をカバー部材を取り除いた状態で示す平面図である。 本発明の一実施形態において、レンズホルダが中立位置にある際の、レンズホルダの反射面と位置センサとの関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態において、レンズホルダがトラッキング方向に動作した際の、レンズホルダの反射面と位置センサとの関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態において、レンズホルダの反射面のＹ軸方向の各位置と、その際の検出光の光路長との関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態における、位置センサの出力特性線を示す説明図である。 従来技術による光ピックアップの要部（主として対物レンズ駆動部）を示す平面図である。 従来技術による反射マーカからの反射の様子を示す説明図である。 従来技術による位置センサの出力特性線を示す説明図である。

符号の説明

１ 位置センサ（反射型フォトインタラプタ）
２ 光ディスク
３ 対物レンズ
４ レンズホルダ
５ 永久磁石
６ トラッキングコイル
７ フォーカスコイル
８ サスペンション
９ ヨーク
１０ 位置センサの発光部からの出射光およびレンズホルダからの反射光
１１ 固定ホルダ
１３ 傾斜のある反射面
１４ 発光部（発光ダイオード）
１５ 受光部（フォトトランジスタ）

Claims (5)

1. 光ディスクに対してレーザ光を集光するための対物レンズと、該対物レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを固定ホルダに接続すると共に、レンズホルダをフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動可能に保持する複数のバネ部材と、前記レンズホルダをフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動させるための駆動手段と、前記レンズホルダの中立位置からのトラッキング方向のズレを検出するための、発光部と受光部とを有する位置センサとを備え、
   前記発光部から出射された光を前記レンズホルダに照射してその反射光を前記受光部で検出し、前記レンズホルダの前記トラッキング方向の移動に伴う光量の変化によって、前記レンズホルダの前記した中立位置からのトラッキング方向のズレを検出する機能を有する光ピックアップにおいて、
   前記レンズホルダにおける前記位置センサとの対向部位に、光ディスクの半径方向に対し傾斜している反射面を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
   前記反射面は、合成樹脂製の前記レンズホルダの成形時に同時に形成されたものであることを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項１または２に記載の光ピックアップにおいて、
   前記反射面は平滑であることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１または２に記載の光ピックアップにおいて、
   前記反射面の光ディスクの半径方向に対する傾斜角が５度から１５度であることを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の光ピックアップと、該光ピックアップを光ディスクの半径方向に移送する光ピックアップ移送手段とを備え、前記位置センサの検出結果に基づく前記レンズホルダの前記した中立位置からのトラッキング方向のズレに応じて、該ズレを小さくする方向に前記光ピックアップ移送手段を駆動制御する手段を有することを特徴とする光ディスク装置。

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