JP2005317070A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク装置の小型・薄型化と光ヘッド装置としての機械的な高剛性化とを両立すること。
【解決手段】対物レンズと、対物レンズを変位させるアクチュエータと、対物レンズの光軸上を進行する光の方向をほぼ９０°折り曲げる反射面と該反射面の裏側に該反射面とほぼ平行の裏面とを有するミラーと、アクチュエータとミラーとを収容するための開口空間を備え、ミラーの裏面に対向する位置に梁を有する光学ベースとを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ディスクから情報の読み出しまたは書き込みを行う光ディスク装置の光学系部品である光ヘッド装置に係り、特に、光ディスク装置の小型（薄型）化に好適な光ヘッド装置に関する。

光ディスク装置の分野では、ノート型など小型のパソコンに内蔵するドライブとして、より薄型の構造のものが求められている。このためノートパソコン内蔵用の光ディスク装置としてその光ヘッド装置の構造は、光ディスク（メディア）面に対向して対物レンズ、そのごく近い上方に９０°光路を折り曲げるミラー、ミラーに対向してコリメートレンズ、コリメートレンズに対向して発光素子または光検出素子、という構造にほぼ限られている。ミラーなしでは光学系がメディア面法線方向に長くになってしまい薄型化できないからである。ミラーを含む光学系は光学ベースと呼ばれる部材に組み付けられて一体的に構成される。

ここで、光ヘッド装置の対物レンズは、トラッキングのためメディア上のトラックに追従してメディア半径方向に変位させる必要があり、さらにはメディアのそりや傾きに追従してその法線方向やロール軸回り方向にも変位させる必要がある。このため対物レンズを各方向に変位させるアクチュエータがそのごく近くに必要である。多くの場合、小型化を損なわずにアクチュエータを備えるため、光学ベースはその形状として枠状になり、この枠内（＝開口部）がアクチュエータの位置する空間にあてられる。これにより、全体として小型化された光ヘッド装置を得ることができる。

光学ベースの開口内に設けられたアクチュエータは、一方で光学ベースに対して振動による変形（たわみやねじれなど）をもたらす発生源になる。このような変形は、光学系の健全な機能発揮への障害になる。特に光ディスク装置としてより高速の書き込み（例えばＣＤでは２４倍速、ＤＶＤでは８倍速など）が要求されるようになると、アクチュエータの動作速度が高速化し光学ベースへの不要振動源としての副作用は相対的に大きくなる。

現状は、光ヘッド装置としての小型・薄型化と光学ベースの高剛性化の両立が困難な状況にあり、何らかの解決が求められる。なお、光ヘッド装置の構造の例として下記特許文献１に記載のものがある。この例では、アクチュエータが、枠内空間のない光学ベース上に設けられており、極限的な薄型化はされていない。
特開２００２−３１２９６３号公報

本発明は、上記の事情を考慮したなされたもので、光ディスクから情報の読み出しまたは書き込みを行う光ディスク装置の光学系部品である光ヘッド装置において、光ディスク装置の小型・薄型化と光ヘッド装置としての機械的な高剛性化とを両立することが可能な光ヘッド装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る光ヘッド装置は、対物レンズと、前記対物レンズを変位させるアクチュエータと、前記対物レンズの光軸上を進行する光の方向を折り曲げる反射面と該反射面の裏側に該反射面とほぼ平行の裏面とを有するミラーと、前記アクチュエータと前記ミラーとを収容するための開口空間を備え、前記ミラーの前記裏面に対向する位置に梁を有する光学ベースとを具備することを特徴とする。

すなわち、光学ベースにはアクチュエータとミラーとを収容するための空間があるが、ミラーの反射面の裏側には反射面にほぼ平行な裏面がある。このためミラーの断面形状が直角三角形ではなく、直角三角形と比較すると裏面側が後退している。この後退により新たなスペースが生まれるのでここに光学ベースとして新たに梁を設ける。よって、アクチュエータとミラーとを収容するための空間がこの梁により分断されて開口部として小さくなるので光学ベースの剛性が向上する。したがって、光ディスク装置の小型・薄型化と光ヘッド装置としての機械的な高剛性化とを両立することができる。

本発明によれば、光ディスクから情報の読み出しまたは書き込みを行う光ディスク装置の光学系部品である光ヘッド装置において、光ディスク装置の小型・薄型化と光ヘッド装置としての機械的な高剛性化とを両立することができる。

本発明の実施形態として、前記光学ベースの前記梁の横断面形状は、前記ミラーの前記裏面にほぼ平行の斜辺を有する直角三角形である、とすることができる。ミラーの横断面形状に単純に倣う形状を有する梁を設けたものである。

また、実施態様として、前記光学ベースの前記梁の横断面形状は、前記ミラーの前記裏面にほぼ平行の斜辺を有する直角三角形に内包される形状であって、かつ該直角三角形の前記斜辺の側で後退した部位を有する形状である、とすることができる。梁の横断面形状としてミラーの裏面にほぼ平行の斜辺を有する三角形状は、光学ベースとして鋳造で製造する場合のその金型の加工形成に不利である。そこで金型として斜め面があまり必要でないように梁の横断面形状を設定するものである。

また、実施態様として、前記光学ベースの前記梁は、前記ミラーの前記裏面と離間して位置している、とすることができる。光学ベース上でのミラーの位置設定を梁の位置とは無関係に行えるようにするものである。

また、実施態様として、前記ミラーによる光反射路に沿って前記対物レンズに対向する位置に、第１の波長の光を発光する第１の発光源、および前記第１の発光源と離間して前記第１の波長と異なる第２の波長の光を発光する第２の発光源をさらに具備するようにしてもよい。例えばＣＤ用の７８０ｎｍ波長光源とＤＶＤ用の６５０ｎｍ波長光源とを具備し両者に対応可能な光ヘッド装置とするものである。いわゆるコンボの光ディスク装置用である。

また、実施態様として、前記光学ベースは、その材質として主として亜鉛を有する、とすることができる。亜鉛を材料とすることで、鋳造を採用してより廉価な製造が可能である。廉価性では劣るが他にアルミニウムやマグネシウムを主とする材料を利用することもできる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置の構成を模式的に示す概念図である。図１（ａ）は横から見た図であり、図１（ｂ）は上方から見た図である。この図１に示す実施形態では、構成を概念化しその帰結としての作用および効果を説明する。

図示するように、一般に光ディスク装置では、光ディスク１に対向して光ヘッド装置が位置する。光ヘッド装置は、その構成として、対物レンズ２、アクチュエータ３、ミラー４、コリメートレンズ５、受発光部（発光源、受光部）６、光学ベース７を有し、これらが一体的に光ディスク１の半径方向（ｙ方向）に移動する。なお、実際の光ディスク装置（特にノート型パソコンなどに内蔵の場合）では、横姿勢で保持された光ディスク１に対して光ヘッド装置が下側に位置する場合が多いが、説明の都合上、光ヘッド装置を光ディスク１の上側に表示している。

対物レンズ２は、その光軸が光ディスク１の記録面に対してほぼ垂直になるように位置させられており、記録面への光照射において記録面上にスポットを形成すべく平行光を絞る機能を有する。また、記録面からの反射光については照射時とは反対方向に光を導く。アクチュエータ３は、対物レンズ２を光学ベース７に対して変位可能なように支持している。アクチュエータ３は、このため平面視で対物レンズ２に隣接するように光学ベース７内に収められている。アクチュエータ３による対物レンズ２の変位の方向は、フォーカス方向（ｚ方向）、トラッキング方向（ｙ方向）、およびロール方向（ｘ軸周り方向）である。フォーカス方向はスポット形成のため、トラッキング方向は記録面のトラック位置に追従のため、ロール方向は光ディスク１の傾きやそりに対応するためである。

ミラー４は、対物レンズ２を介して光ディスク１に対向して位置しており、対物レンズ２の光軸方向を９０°折り曲げて光を導く反射面を有する。このような９０°折り曲げは、光ヘッド装置として薄型の構造とするためである。光学系の機能としてミラー４は必ずしも設けることを要しないが、ミラー４のない光学系は厚さ方向に大型化することは必然であり、例えばノート型パソコン内蔵用としてはほぼあり得ない。また、ミラー４よる光の折り曲げの平面視での方向は、必然的にアクチュエータ３の位置する側を避けた方向（例えば図示のように対向する方向）になる。ここでミラー４は、反射面の裏側にこれとほぼ平行の裏面を有する。

コリメートレンズ５は、ミラー４により折り曲げられた光軸に一致する光軸を有し、ミラー４に対向して位置する。コリメートレンズ５は、光ディスク１の記録面への出射光に対してはこれを平行光線化し、反射光に対してはその反対に機能するものである。受発光部６は、コリメートレンズ５を介してミラー４に対向して位置し、コリメートレンズ５の光軸に一致する光軸の所定波長光の出射および光ディスク１からの反射光の受光を行う。所定波長は、例えば、ＣＤであれば７８０ｎｍ、現行のＤＶＤであれば６５０ｎｍである。受光された光は電気信号に変換されて図示しない回路部に導かれる。

以上のような構成の、受発光部６を含む光学系およびアクチュエータ３は、光ディスク１に対向して一体的に移動することを要するため、一体化部材としての光学ベース７に組み付けられている。ここで光学ベース７は、受発光部６、コリメートレンズ５などに対してはその取りつけ位置決めのためのベースとして機能させることを要するので、光学部品設置領域７ａでは底部（または天井部。図示は底部を設けた場合の光学部品の配置である。）を設ける。一方、光学ベース７の対物レンズ／アクチュエータ設置領域７ｂでは、このような底部を設けることが対物レンズ２およびアクチュエータ３の配置から不可能でありまた天井部を設けると光ヘッド装置としての薄型化の障害になる。したがって、光学ベース７は、光学部品設置領域７ａで有底、対物レンズ／アクチュエータ設置領域７ｂで枠状となるのが薄型の光ディスク装置では必然性のある形状となる。

このため一般には、対物レンズ／アクチュエータ設置領域７ｂでの光学ベース７には、大きな開口部が生じる。このような大きな開口部は、光学ベース７としての機械的な剛性を確保する上では障害になる。特に、近年の書き込み速度の高速化に伴いアクチュエータ３の動作速度が高速化し不要振動源になりやすい。光学ベース７の振動が大きいと光学系を構成する各部品の位置が微動するため光学系として必要な仕様を損なうおそれがある。

この実施形態では、ミラー４は、上記でも説明したように反射面の裏側にこれとほぼ平行の裏面を有する。すなわち、ミラー４の横断面形状は直角三角形ではなく、その直角部分が後退している。そこで、この後退により生じた新たな空間に光学ベース７の枠（開口部）を横断する梁（図示せず）を設ける。このような構成によると、対物レンズ／アクチュエータ設置領域７ｂにおける光学ベース７の枠内空間は、アクチュエータ設置開口部とミラー設置口部とに分割される。これにより、光学ベース７の機械的剛性は大きく改善されて向上する。

次に、より実際的な場合を図２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置の構成を模式的に示す平面図であり、図２（ａ）は光学ベース７０のみの図示、図２（ｂ）はこれに各光学部品２０、４０、５０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、８０、９０、およびアクチュエータ３０を組み付けた図示である。図２各図は、図１（ｂ）と同様な縦横の関係である。

図２（ａ）に示すように、光学ベース７０は、アクチュエータ設置開口部７１およびミラー設置開口部７２を有する形状を備えている。それらの間は、梁７３により分断されている。また、光学ベース７０は、光学部品設置底部７４（ドットパターンで示した領域）を有する。なお、符号７５は、設定されるべき光路である。この実施形態は、いわゆるコンボの光ディスク装置用のものであり、発光源および受光部がそれぞれふたつ設けられ得る。

各部品が組み付けられると、図２（ｂ）に示すように光学ベース７０には、光学部品ととして、対物レンズ２０、ミラー４０、コリメートレンズ５０、ＣＤ用受発光部６０ａ、ＤＶＤ用発光源６０ｂ、ＤＶＤ用受光部６０ｃ、ダイクロイックミラー８０、ハーフミラー９０、さらに対物レンズ２０を変位させるアクチュエータ３０が備わる。

アクチュエータ３０は光学ベース７０のアクチュエータ設置開口部７１内に収めるように組み付けられ、ミラー４０は、同じくミラー設置開口部７２内に組み付けられる。対物レンズ２０は、アクチュエータ３０に支持されてミラー４０の下側に位置される。ミラー４０の裏面側の後退部に光学ベース７０の梁７３が位置する。アクチュエータ３０およびミラー４０は、図示上下の光学ベース７０との間に接着剤が充填されて光学ベース７０に固定される。ミラー４０は、この接着剤により光学ベース７０に対して位置固定され、梁７３とは離間している。

コリメートレンズ５０は、ミラー４０に対向して光学部品設置底部７４に取り付け固定される。ダイクロイックミラー８０は、コリメートレンズ５０に対向して光学ベース７０の天井部を有する部位に取り付け固定される。ダイクロイックミラー８０は、光波長により透過、反射が変化するミラーであり、ここではＣＤ用の波長７８０ｎｍの光を透過、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍの光を反射する性質のものである。

ＣＤ用受発光部６０ａは、ダイクロイックミラー８０の奥側に取り付けられ、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光を所定の光路に沿って発光し、また光ディスクからの反射光を受光して電気信号に変換するものである。ＣＤ用受発光部６０ａは、受発光素子として一体化されており、内部ではホログラム素子により発光の光路と受光の光路とが分離され発光源の位置と受光素子の位置とが離れている。

また、ダイクロイックミラー８０によって反射される側には、ハーフミラー９０およびＤＶＤ用発光源６０ｂ、ＤＶＤ用受光部６０ｃが位置する。ハーフミラー９０は、光学ベース７０の光学部品設置底部７４上に位置固定される。ハーフミラー９０の透過側にはＤＶＤ用発光源６０ｂが取り付けられ、反射側にはＤＶＤ用受光部６０ｃが取り付けられる。ＤＶＤ用発光源６０ｂは、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光を所定の光路に沿って発光するものであり、ＤＶＤ用受光部６０ｃは、光ディスクからの反射光を受光して電気信号に変換するものである。

このような光ヘッド装置の構成により、使用する光ディスクがＣＤの場合には、ＣＤ用受発光部６０ａで発光された波長７８０ｎｍの光が、ダイクロイックミラー８０を透過し、コリメートレンズ５０でコリメート化され、ミラー４０で反射し、レンズ２０によりスポット形成されて、光ディスク（ＣＤ）上の記録面に照射される。記録面からの反射光は、これと反対の経路によりＣＤ用受発光部６０ａ内の受光素子に到達する。

また、使用する光ディスクがＤＶＤの場合には、ＤＶＤ用発光源６０ｂで発光された波長６５０ｎｍの光が、ハーフミラー９０を透過し、ダイクロイックミラー８０で反射し、コリメートレンズ５０でコリメート化され、ミラー４０で反射し、レンズ２０によりスポット形成されて、光ディスク（ＤＶＤ）上の記録面に照射される。記録面からの反射光は、レンズ２０を介してこれと反対の経路により進行しハーフミラー９０で反射してＤＶＤ用受光部６０ｃに到達する。

この実施形態では、アクチュエータ３０による振動がアクチュエータ３０の図示上下に充填された接着剤の部分を介して光学ベース７０に伝播し光学ベース７０の変形（ねじれやたわみ）の原因になるが、その程度は、梁７３の存在により相当に小さくなる。これは逆に言うと、梁７３がない場合の光学ベース７０の形状が、アクチュエータ設置開口部７１とミラー設置開口部７２とがつながることによりひとつの開口部として大きく機械的に変形しやすいからである。また、梁７３を設けた位置が、ミラー４０の裏面を後退させた部位にあるので、光ヘッド装置として寸法（厚さ、縦寸法、横寸法）には一切影響しない利点がある。

図３は、図２（ｂ）中に示すＡ−Ａａ断面の矢視方向図であり、ここでは図３（ａ）に示す場合と図３（ｂ）に示す場合の２例を示している。図３において図２に示した構成要素と同一の部位には同一符号を付してある。

図３（ａ）に示す場合は、梁７３の横断面形状が直角三角形である。これに対して図３（ｂ）に示す場合は、梁７３Ａの横断面形状が、ミラー４０の裏面にほぼ平行の斜辺を有する直角三角形に内包される形状であり、かつこのような直角三角形の斜辺の側で後退した部位を有する形状である。図３（ａ）に示す梁７３は横断面形状として単純ではあるが、光学ベース７０を鋳造で製造する場合にあまり向かない。

すなわち、鋳造する場合には金型が必要であり、金型は通常、金属の切削により作られる。ここで切削は、必要とする光学ベース７０の形状を凹にくり抜いたものであるから、図３（ａ）に示すような斜め面の形成はより難しい（手間がかかる）。これに対して図３（ｂ）に示すような形状では、斜め面がほとんどなく切削は効率的に完了する。なお、鋳造により製造する光学ベース７０の主材質には、廉価である点で亜鉛が向いている。廉価性では亜鉛に劣るがアルミニウムやマグネシウムを主とする材料も考えられる。

本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置の構成を模式的に示す概念図。 本発明の一実施形態に係る光ヘッド装置の構成を模式的に示す平面図。 図２（ｂ）中に示すＡ−Ａａ断面の矢視方向図。

符号の説明

１…光ディスク、２、２０…対物レンズ、３、３０…アクチュエータ、４、４０…ミラー、５、５０…コリメートレンズ、６…受発光部（発光源、受光部）、７…光学ベース、７ａ…光学部品設置領域、７ｂ…対物レンズ／アクチュエータ設置領域、６０ａ…ＣＤ用受発光部、６０ｂ…ＤＶＤ用発光源、６０ｃ…ＤＶＤ用受光部、７０…光学ベース、７１…アクチュエータ設置開口部、７２…ミラー設置開口部、７３、７３Ａ…梁、７４…光学部品設置底部、７５…光路、８０…ダイクロイックミラー、９０…ハーフミラー。

Claims (6)

1. 対物レンズと、
   前記対物レンズを変位させるアクチュエータと、
   前記対物レンズの光軸上を進行する光の方向を折り曲げる反射面と該反射面の裏側に該反射面とほぼ平行の裏面とを有するミラーと、
   前記アクチュエータと前記ミラーとを収容するための開口空間を備え、前記ミラーの前記裏面に対向する位置に梁を有する光学ベースと
   を具備することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記光学ベースの前記梁の横断面形状が、前記ミラーの前記裏面にほぼ平行の斜辺を有する直角三角形であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 前記光学ベースの前記梁の横断面形状が、前記ミラーの前記裏面にほぼ平行の斜辺を有する直角三角形に内包される形状であって、かつ該直角三角形の前記斜辺の側で後退した部位を有する形状であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
4. 前記光学ベースの前記梁が、前記ミラーの前記裏面と離間して位置していることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
5. 前記ミラーによる光反射路に沿って前記対物レンズに対向する位置に、第１の波長の光を発光する第１の発光源、および前記第１の発光源と離間して前記第１の波長と異なる第２の波長の光を発光する第２の発光源をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
6. 前記光学ベースが、その材質として主として亜鉛を有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。

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