JP2006107615A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】小型な磁気回路でピッチングを生じることなく可動部をフォーカス方向に駆動できると共に、記録媒体上のスポットの動きを正確に検出でき、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを提供する。
【解決手段】光学素子１を保持するホルダ２を記録媒体面に関し垂直方向成分をもつ第１の方向に駆動するためのフォーカスコイル3a,3bと、フォーカスコイルに磁束を作用させる磁気回路23a,23bとを有する光学ヘッドにおいて、フォーカスコイルは扁平コイルで形成されて対向する第１、第２のコイル辺が第１の方向とほぼ平行な方向に離間して配置され、磁気回路は、第１、第２のコイル辺の少なくとも一方に対向する磁極面を有する磁石素子を有しており、光学素子１の入射面12に入射する光の光軸11が記録媒体20に垂直でない第２の方向で、第１の方向とほぼ平行とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学的に情報の記録／再生を行う光ディスクドライブ装置に設けられる光学ヘッドに関するものである。

光学式記録再生装置は、波長７８０ｎｍのレーザを使用したＣＤから波長６６０ｎｍのレーザを使用したＤＶＤ、さらに波長４０５ｎｍのレーザを使用したディスクの採用と、波長を短くすることによる高密度化が進められている。ＮＡについても、ＣＤの０．４５からＤＶＤの０．６、さらに大きくすることによる高密度化が進められている。

このように、波長を短く、ＮＡを大きくしていくと、各種光学特性に対する許容量が減少し、記録媒体にレーザ光を集光する対物レンズへの要求も厳しいものとなる。例えば、レーザとしては、半導体レーザが用いられるが、その波長変動による色収差の発生が許容できなくなり、色収差を打ち消すために、対物レンズを１枚構成でなく、正負複数枚で構成する必要が生じる。

ところが、対物レンズを複数枚で構成すると、それらの光軸合わせが必要になるなど、組立性が悪化する。また、部品点数が増えるため、コスト的にも不利となりやすい。

このような不具合を解消するものとして、対物レンズとして光軸に関して回転対称な通常のレンズを用いるのでなく、回転非対称な曲面を持ついわゆる自由曲面レンズを用いることで、短波長、高ＮＡであっても、枚数を減らすことができるようにした対物レンズを用いた光学ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図２０は、特許文献１に開示された光学ヘッドの対物レンズの構成を示すもので、特許文献１の図１をわかりやすくするために、１８０度回転し、座標を再定義して示したものである。この対物レンズ１０１は、図示しない光学ブロックからのレーザ光を入射して記録媒体１０２に射出し、スポットを形成するもので、入射光の光軸１０３は記録媒体１０２の垂直方向１０６に対して角度１０４を持っており、射出する光の光軸１０５は記録媒体１０２に垂直となっている。

対物レンズ１０１は、記録媒体１０２に正しく焦点を合わすために、フォーカス方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。また、記録媒体１０２からの反射光を検出するため、図示しない光学ブロック内には、フォトディテクタが設けられている。

一方、対物レンズをフォーカス方向に駆動するフォーカスアクチュエータとして、対物レンズを保持する可動部のトラッキング方向両側に断面四角形状の筒状のフォーカスコイルを取り付け、可動部をサスペンションワイヤを介してフォーカス方向およびトラッキング方向に変位可能に支持する固定部には、各フォーカスコイルの一つのコイル面が遊嵌するように設けたＵ字状のヨークと、各ヨークの対向する内面に異極を向かい合わせて装着した磁石とを有する磁気回路を設けて、両フォーカスコイルのそれぞれ一つのコイル面に作用する駆動点を結ぶ中点、すなわち両フォーカスコイル全体での駆動点とみなせる仮想駆動点と、可動部の重心とを一致させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

ところが、上記の特許文献２に開示のフォーカスアクチュエータにあっては、各磁気回路からの漏洩磁束が、Ｕ字状ヨークの磁石間に位置するコイル面と対向するコイル面側にも作用して、仮想駆動点が可動部の重心からずれ、これにより可動部をフォーカス方向に駆動した際に、可動部にピッチングが生じるという不具合がある。

このような不具合を解決するものとして、上記特許文献２には、各磁気回路を構成するヨークとしてＥ字状のヨークを用い、その中央の脚部に断面四角形状の筒状のフォーカスコイルを遊嵌させ、両側の脚部の内側には、対向するコイル面に同極を向けて磁石を装着することにより、対向する両コイル面に同一方向の駆動力を発生させるようにして、その仮想駆動点を可動部の重心に一致させるようにしたフォーカスアクチュエータが開示されている。
特開２００２−２１４５３１号公報 特開２００３−１１５１２２号公報

特許文献１に開示の光学ヘッドにおいては、対物レンズ１０１がＺ方向に移動しても、対物レンズ１０１の射出光の光軸１０５は記録媒体１０２に垂直で、Ｚ方向の移動方向と一致しているので、記録媒体１０２上のスポットは動かない。

しかしながら、対物レンズ１０１に入射する光、すなわち、記録媒体１０２での反射光が光学ブロックへ戻る光の光軸１０３は、Ｚ方向の移動方向に対して角度１０４を持っている。このため、図２１に示すように、対物レンズ１０１がＺ方向にΔｚ移動すると、光学ブロックへ戻る光の光軸１０３は記録媒体１０２への射出光の光軸１０５に対して垂直方向に△ｘ移動し、それに伴って光学ブロックのフォトディテクタ上に形成される記録媒体からの反射光のスポットも△ｘだけ移動することになる。その結果、光学ブロックでは、実際には記録媒体上のスポットがＸ方向に移動していないにも拘わらず、△ｘ移動したと検出することとなって、記録媒体上のスポットの動きを正しくつかめなくなり、対物レンズを移動する制御を正しく行えなくなったり、再生信号の品質が劣化したりして、性能が低下することが懸念される。

また、特許文献２に開示のような断面四角形状の筒状のフォーカスコイルの対向する両コイル面に同一方向の駆動力を発生させるようにしたフォーカスアクチュエータにおいては、磁気回路からの漏洩磁束に影響されることなく、仮想駆動点と可動部の重心とを常に一致させることができるので、可動部をフォーカス方向に駆動した際のピッチングの発生を防止することができる。

しかしながら、かかる構成のフォーカスアクチュエータにあっては、磁気回路にＥ字状ヨークを用いるため、Ｕ字状ヨークを用いる場合と比較して、磁気回路が大きくなり、光学ヘッド全体が大型化することが懸念される。

したがって、上記の事情に鑑みてなされた本発明の目的は、小型な磁気回路でピッチングを生じることなく可動部をフォーカス方向に駆動できると共に、記録媒体上のスポットの動きを正確に検出でき、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る発明は、記録媒体に集光するための光学素子と、上記光学素子を保持するホルダと、上記ホルダを記録媒体面に関し垂直方向成分をもつ第１の方向に移動可能に支持する支持手段と、上記ホルダを上記第１の方向に駆動するためのフォーカスコイルと、上記フォーカスコイルに磁束を作用させる磁気回路と、上記光学素子に光を入射させる発光素子と、上記記録媒体で反射される戻り光を受光する検出素子とを少なくとも有する光学ヘッドにおいて、
上記フォーカスコイルは、扁平コイルで形成され、その対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺が上記第１の方向とほぼ平行な方向に離間して配置されており、
上記磁気回路は、上記第１のコイル辺または上記第２のコイル辺の少なくとも一方に対向する磁極面を有する磁石素子を有しており、
上記第１の方向が記録媒体面に垂直でない方向であり、上記発光素子から上記光学素子の入射面に入射する光の光軸が記録媒体に垂直でない第２の方向であり、上記第１の方向と上記第２の方向とがほぼ平行であることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学ヘッドにおいて、上記支持手段は、イタあるいは棒状の弾性支持部材からなることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光学ヘッドにおいて、上記弾性支持部材は、金属からなることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の光学ヘッドにおいて、上記弾性支持部材は、合成樹脂からなることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ヘッドにおいて、上記光学素子は、入射光を集光させると共に屈折により光路を曲げる作用を有し、上記入射面に入射する光と射出面から射出する光との光路に角度を持たせたことを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ヘッドにおいて、上記磁気回路は、上記第１のコイル辺または上記第２のコイル辺に対向する磁極面を有する第１の磁石素子と、上記第２のコイル辺または第１のコイル辺に対向して上記磁極面とほぼ同一平面に位置する磁性材とを有することを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ヘッドにおいて、上記磁気回路は、上記第１のコイル辺に対向する磁極面を有する第１の磁石素子と、上記第２のコイル辺に対向して上記磁極面とほぼ同一平面に異なる磁極面を位置させた第２の磁石素子とを有することを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項６または７に記載の光学ヘッドにおいて、上記ホルダを記録媒体のトラックを横切る第３の方向に駆動するための扁平コイルで形成されたトラッキングコイルを有しており、
上記支持手段は、上記ホルダを上記第３の方向にも移動可能に支持するものであり、
上記磁気回路は、上記トラッキングコイルに磁束を作用させる第３の磁石素子とを有することを特徴とするものである。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載の光学ヘッドにおいて、上記フォーカスコイルは、上記第３の磁石素子からの磁束が交差しないように配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、フォーカスコイルが扁平コイルにより形成され、その対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺が記録媒体面に関し垂直方向成分をもつ第１の方向とほぼ平行な方向に離間して配置されているので、筒状のフォーカスコイルを用いる場合と比較して、フォーカスコイルに対する漏れ磁束の影響を回避でき、フォーカス駆動点を対物レンズおよびホルダを含む可動部の重心に常に一致させることができる。したがって、小型な磁気回路でピッチングを生じることなく可動部をフォーカス方向に駆動することが可能となる。しかも、記録媒体に集光するための光学素子を記録媒体の垂直方向に動かすことでの検出素子上でのスポットの位置ずれを防止あるいは抑制できるので、記録媒体上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

以下、本発明による光学ヘッドの実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１〜図５は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１はレンズアクチュエータの要部上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の要部側面図、図４は磁気回路の構成を示す斜視図、図５は図１のＢ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図、図６は一部断面で示す光学ヘッドの上面図、図７はレンズアクチュエータの動きを説明するための図、図８は磁気回路の変形例を示す斜視図である。

図１において、基板厚が異なる記録媒体（例えば、１．２ｍｍの光ディスクと０．６ｍｍの光ディスク；以下、総称して光ディスクという）に集光するための光学素子である対物レンズ１は、液晶ポリマーなどの合成樹脂で作られたホルダ２に紫外線硬化型接着剤により接着されている。ホルダ２には、図２に示すように、対物レンズ１の取り付け部分まで貫通する穴９８が形成されており、この穴９８から紫外線を照射して、紫外線硬化型接着剤を用いて対物レンズ１をホルダ２に接着するようになっている。ホルダ２には、フォーカスコイル３ａ、３ｂおよびトラッキングコイル４ａ、４ｂも装着されている。

対物レンズ１は、いわゆる自由曲面レンズからなり、図２のように、対物レンズ１に入射する光の光路（光軸）１１は、対物レンズ１の入射面である第１面１２で屈折して光路１３を進み、次に、反射面である第２面１４で反射して光路１６を進み、さらに、反射面である第３面１７で反射して光路１８を進み、最後に、射出面である第４面１９で屈折して光路１０を進んで、ディスク状の光ディスク２０にスポットを形成する。ここで、対物レンズ１の第１面１２、第２面１４、第３面１７、第４面１９は回転対称でない自由曲面となっている。なお、光路１８は、光軸であり、光軸は第４面（射出面）１９に垂直に入射しているので、屈折せず、光路１８と光路１０とは、同一直線となっている。

対物レンズ１から射出する光の光路１０は、光ディスク２０に垂直となっている。一方、対物レンズ１に入射する光の光路１１（第２の方向）は、光ディスク２０に垂直ではなく、光ディスク２０に垂直な線２１に対し、角度２２を持っている。

フォーカスコイル３ａ、３ｂは、矩形の扁平コイルで、Ｌ字状に曲げられてホルダ２に接着されており、その巻き線の軸は光ディスク２０と平行となっている。トラッキングコイル４ａ、４ｂも矩形の扁平コイルで、Ｌ字状に曲げられており、ホルダ２およびフォーカスコイル３ａに跨ってトラッキングコイル４ａが接着され、ホルダ２およびフォーカスコイル３ｂに跨ってトラッキングコイル４ｂが接着されている。後述する磁石２３ａ、２３ｂと対向するフォーカスコイル３ａ、３ｂの面３″（図３参照）およびトラッキングコイル４ａ、４ｂの面４″（図３参照）は、光路１１に平行ではなく、光ディスク２０に垂直となっている。すなわち、フォーカスコイル３ａは、光ディスク２０と平行な方向に延在する対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺が、磁石２３ａと対向する部分において、光ディスク２０の垂直方向（Ｚ方向）に離間して配置されており、トラッキングコイル４ａは、Ｚ方向に延在する一方のコイル辺が磁石２３ａと対向している。同様に、フォーカスコイル３ｂは、光ディスク２０と平行な方向に延在する対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺が、磁石２３ｂと対向する部分において、Ｚ方向に離間して配置されており、トラッキングコイル４ｂは、Ｚ方向に延在する一方のコイル辺が磁石２３ｂと対向している。

ホルダ２には、支持手段であるベリリウム銅製の４本のイタ状のバネ５ａ〜５ｄの一端も接着されている。バネ５ａ〜５ｄは、エッチングの手法により断面形状が長方形に製作されたもので、４本同一のバネである。ただし、バネ５ａ、５ｃとバネ５ｂ、５ｄは裏表の関係となっている。バネ５ａ〜５ｄの他端は、バネウケ６に固定され、さらに図示しない基板に接続されている。バネウケ６には、凹部２４ａ〜２４ｄが設けられており、その部分にシリコーンゲルが充填され、バネ５ａ〜５ｄをダンピングしている。

ここで、ホルダ２側のバネ５ａ〜５ｄの固定部２９ａ〜２９ｄ（２９ｂは図示せず）およびバネウケ６側のバネ５ａ〜５ｄの固定部２８ａ〜２８ｄ（２８ｂは図示せず）は、光路１１と平行ではなく、光ディスク２０に対して垂直となっている。また、バネ５ａ〜５ｄの固定部２９ａ〜２９ｄと固定部２８ａ〜２８ｄとの間のバネとして有効な部分の長さは、４本とも同一長さで、互いに平行となっている。これにより、ホルダ２は、バネ５ａ〜５ｄによって、バネウケ６に光ディスク２０のトラックを横切る方向（Ｘ方向）と、光ディスク２０の垂直方向（Ｚ方向）とに移動可能に支持されていることになる。

フォーカスコイル３ａ、３ｂおよびトラッキングコイル４ａ、４ｂは、バネ５ａ〜５ｄに半田付けされて、バネ５ａ〜５ｄを介して外部の電気回路に接続されている。

ホルダ２には、そのＺ＋方向表面にフォーカスストッパ２５ａ、２５ｂが一体的に設けられており、Ｚ−方向表面にも同じくフォーカスストッパ２６ａ、２６ｂが一体的に設けられている。

バネウケ６は、鉄製のベース７に固定されている。ベース７には、さらに立ち上げ部８ａ、８ｃが形成され、これら立ち上げ部８ａ、８ｃに、磁石２３ａ、２３ｂが固定されている。立ち上げ部８ａ、８ｃは、光路１１と平行ではなく、光ディスク２０に対して垂直となっている。磁気回路は、ベース７、立ち上げ部８ａおよび磁石２３ａにより１つ形成され、さらに、ベース７、立ち上げ部８ｃおよび磁石２３ｂにより１つ形成されている。

ここで、磁石２３ａは、図４に詳細に示すように、第３の磁石素子であるトラッキング駆動用の１個の磁石素子２３ａ−１と、第１、第２の磁石素子であるフォーカス駆動用の２個の磁石素子２３ａ−２、２３ａ−３とを立ち上げ部８ａに接合して構成され、これら磁石素子２３ａ−１〜２３ａ−３の立ち上げ部８ａとは反対側の面は、同一のＸＺ平面に位置している。図５に示すように、磁石素子２３ａ−１は、その一方の磁極面がトラッキングコイル４ａのＺ方向に延在する二つのコイル辺の一方に対向し、磁石素子２３ａ−２、２３ａ−３は、異なる磁極面がフォーカスコイル３ａのＺ方向と直交するＸ方向に延在する対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺に対向している。他方の磁石２３ｂも、磁石２３ａと同様に構成されている。

このように、フォーカスコイル３ａ、３ｂの各々を矩形の扁平コイルとしてＬ字状に曲げ、そのＺ方向と直交する方向に延在する二つのコイル辺が、光ディスク２０と垂直な同一の面３″に位置するように装着して、その二つのコイル辺に磁石素子２３ａ−２、２３ａ−３；２３ｂ−２、２３ｂ−３（２３ｂ−３は図示せず）の異なる磁極面を対向させるようにしたので、磁気回路を小型にできると共に、フォーカスコイル３ａ、３ｂに対する漏れ磁束の影響を回避でき、フォーカスコイル３ａ、３ｂによる全体のフォーカス駆動点（仮想駆動点）を対物レンズ１およびホルダ２を含む可動部の重心Ｇに常に一致させることができる。

以上、ベース７上に組み立てられた対物レンズ１を動かすための機構をレンズアクチュエータ３１と呼ぶ。

レンズアクチュエータ３１には、図１および図３に２点鎖線で示すように合成樹脂製のカバー９９が取り付けられる。なお、図１では、対物レンズ１が露出するためにカバー９９に設けられた穴部のみを２点鎖線で示し、図３では、フォーカスストッパ２５ａが当て付く部分のみを２点鎖線で示してある。その他の図では、カバー９９の図示を省略してある。フォーカスストッパ２５ａ、２５ｂは、ホルダ２がＺ＋方向に動いたときに、カバー９９に当て付く形となる。一方、フォーカスストッパ２６ａ、２６ｂは、ホルダ２がＺ−方向に動いたときに、ベース７に当て付く形となるが、初期状態では、フォーカスストッパ２６ａ、２６ｂは、既にベース７に当て付いており、Ｚ＋方向にのみホルダ２が動く構造となっている。

レンズアクチュエータ３１は、図６に示すようにキャリッジ３４に固定されている。詳細は示さないが、レンズアクチュエータ３１は、そのベース７を用いてキャリッジ３４に固定するが、その際、対物レンズ１から射出する光の光路１０が、光ディスク２０に正しく垂直になるように調整される。本実施の形態では、図２に示したようにベース７の底面が光ディスク２０に対し平行で傾いていないので、キャリッジ３４への固定は簡単になる。

キャリッジ３４は、軸受部３５ａ、３５ｂ、３５ｃを介して、軸３６ａ、３６ｂに支持されている。これにより、キャリッジ３４は、光ディスク２０の半径方向（Ｘ方向）に移動可能に支持されていることになる。キャリッジ３４は、光ディスク２０の最内周に移動したときに、光ディスク２０を回転させるモーター（図示せず）に干渉しないように、Ｘ−端に円弧状形状３７を持っている。

キャリッジ３４には、例えば４０５ｎｍのレーザ光を発光するレーザダイオード３８が、イタ３９を介して取り付けられている。イタ３９を介するのは、イタ３９の延びる平面内（光軸に垂直な平面内）でレーザダイオード３８を位置調整可能とするためである。イタ３９は、ネジ４０ａ，４０ｂによって、キャリッジ３４に固定される。

レーザダイオード３８から対物レンズ１までの光路中には、コリメータレンズ４１が鏡筒４２を介してキャリッジ３４に固定されていると共に、ビーム整形プリズム４３、４４がキャリッジ３４に直接固定されており、さらに、１／４波長板４６が接合された偏光ビームスプリッタ４５がキャリッジ３４に直接固定されている。レーザダイオード３８から出射した光は、この経路を辿って収差補正のためのリレーレンズ４７、４８に入射する。

リレーレンズ４７はホルダ５０に固定され、リレーレンズ４８はホルダ５１に固定されている。ホルダ５０はキャリッジ３４に固定されており、ホルダ５１はホルダ５０に光軸方向に移動可能に摺動支持されている。ホルダ５１には、バー５５が固定され、バー５５は、スクリューネジが刻まれた軸５４とかみ合っている。軸５４は、モーター５２にギヤボックス５３を介して連結されており、モーター５２が回転することで、ギヤボックス５３を介して軸５４が回転し、スクリューネジとかみ合ったバー５５を介してホルダ５１が移動するという、いわゆるネジ送り機構を構成している。これらの機構をリレーレンズアクチュエータ４９と呼ぶ。ここで、ギヤボックス５３などに塗られたグリスの飛散を防ぐために、キャリッジ３４に薄い金属板からなる壁５６が取り付けられている。

リレーレンズアクチュエータ４９は、リレーレンズ４７、４８の距離を変えることによって、対物レンズ１に入射する光束の広がり角を変え、これにより球面収差を補正するようになっている。

リレーレンズ４８を出た光は、図２に示すように、反射ミラー３０で光路１１に曲げられる。光路１１は、先に述べたように、光ディスク２０に垂直ではないが、曲げられる前の光路３３は、光ディスク２０に平行となっている。したがって、反射ミラー３０と光ディスク２０とのなす角３２（図２では、光ディスク２０に平行な補助線を引いた）は、４５度より小さくなっている。このように、対物レンズ１に入射する光の光路１１を光ディスク２０に垂直でないようにすることで、反射ミラー３０と光ディスク面とのなす角３２を４５度以下とすることができ、光学ヘッドの薄型化が図れている。また、本実施の形態では、反射ミラー３０よりレーザダイオード３８側の光路がＸ＋方向に傾きを持つ形で延びているので、キャリッジ３４を、弧３７の側にある図示しないスピンドルモーターに巻き付くような形にでき、装置を小型化できる。

レーザダイオード３８から出射した光の一部は、偏光ビームスプリッタ４５で反射する。その反射光の進む位置には、フォトディテクタ５７が固定されている。また、光ディスク２０からの戻り光が偏光ビームスプリッタ４５で反射する位置には、集光レンズ５８が鏡筒５９を介してキャリッジ３４に固定されていると共に、検出素子であるフォトディテクタ６０がイタ６１を介してキャリッジ３４に固定されている。フォトディテクタ６０は、イタ６１を介して固定されることで、イタ６１の延びる平面内（光軸に垂直な平面内）で位置調整可能となっており、調整後、イタ６１はキャリッジ３４に接着固定される。

コリメータレンズ４１を保持する鏡筒４２は、円筒状外形を有しており、キャリッジ３４に形成された円筒状穴部に光軸に沿ってスライド可能に保持され、これによりコリメータレンズ４１は光軸に沿って位置調整可能となっている。また、集光レンズ５８を保持する鏡筒５９は、光軸に沿ってスライド可能に、図示しないイタバネによってキャリッジ３４に設けられた壁２面に押しつけられるような形で取り付けられ、これにより集光レンズ５８は光軸方向に位置調整可能となっている。これらの調整機能により、所定の信号が得られるように各光学素子は位置調整がなされる。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。

レーザダイオード３８から発せられた断面楕円形のレーザ光は、コリメータレンズ４１で平行光にされ、次に、ビーム整形プリズム４３、４４で断面円形にビーム整形された後、偏光ビームスプリッタ４５、１／４波長板４６、リレーレンズ４７、４８を経由して、反射ミラー３０で光路の向きを変えられ、対物レンズ１により光ディスク２０上に集光されてスポットが形成される。

偏光ビームスプリッタ４５に入射した光は、その一部が反射されてフォトディテクタ５７で受光され、その出力に基づいてレーザダイオード３８の発光量の調整が行われる。

一方、光ディスク２０での反射光（戻り光）は、再び対物レンズ１を通り、往路の逆を戻って偏光ビームスプリッタ４５に到達し、ここで反射されて集光レンズ５８を経てフォトディテクタ６０で受光され、その出力に基づいてフォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号が検出されると共に、球面収差が検出される。

フォーカスエラーが検出された場合は、フォーカスコイル３ａ、３ｂに電流を流すことによって、ホルダ２を光ディスク２０に垂直な方向に駆動し、トラッキングエラーが検出された場合は、トラッキングコイル４ａ、４ｂに電流を流すことによって、ホルダ２を光ディスク２０の半径方向に駆動する。また、異なるトラックにアクセスする場合は、図示していない駆動手段によってキャリッジ３４ごとホルダ２を光ディスク２０の半径方向に駆動する。このようにして、ホルダ２およびそれに固定された対物レンズ１はフォーカス制御、トラッキング制御、アクセス制御される。

また、光ディスク２０のカバーガラス厚のばらつきなどによって、球面収差が検出された場合は、モーター５２に電流を流して、ホルダ５１およびリレーレンズ４８を光軸方向に移動して球面収差を補正する。

なお、本実施の形態では、フォーカスコイル３ａ、３ｂのＺ方向に延在するコイル辺の一部が磁石素子２３ａ−１、２３ｂ−１に対向しているため、光ディスク２０に対してフォーカスサーチを行う際に、トラッキングコイル４ａ、４ｂへの駆動電流をオフにすると、フォーカスコイル３ａ、３ｂによって対物レンズ１が誤トラッキング駆動されることになる。このため、本実施の形態では、フォーカスサーチの際は、トラッキングコイル４ａ、４ｂに、フォーカスコイル３ａ、３ｂによる誤トラッキング駆動をキャンセルする補正信号を供給し、その後、フォーカスサーチが終了して、フォーカス制御がオンになったのを制御回路であるＣＰＵ（図示せず）が認識したら、トラッキングコイル４ａ、４ｂへの補正信号の供給を止めて、通常のトラッキング制御を行う。

次に、図７を参照してレンズアクチュエータ３１の光ディスク２０の垂直方向（Ｚ方向）への動きについて、詳しく説明する。なお、説明を簡略化するため、バネ５ａ、５ｃについて説明するが、バネ５ｂ、５ｄについても同様である。

図７において、初期位置のホルダ２を実線で示す。初期位置において、バネ５ａ、５ｃは光ディスク２０に平行であり、その固定部２９ａ、２９ｃを結ぶ線６８および固定部２８ａ、２８ｃを結ぶ線６７は、光ディスク２０に垂直となっている。初期位置において、ホルダ２は、フォーカスストッパ２６ａ、２６ｂがベース７に当て付いており、Ｚ−方向には最大移動した位置にある。Ｚ＋方向には、フォーカスストッパ２５ａ、２５ｂがカバー９９に当て付くまで移動する。この最大移動したときのホルダ２の位置を２点鎖線２ｂで示す。また、参考に、移動量の中間でのホルダ２の位置を２点鎖線２ａで示す。

バネ５ａ、５ｃの長さは同じであり、平行であるので、バネ５ａ、５ｃおよび線６７、６８は平行四辺形となる。したがって、ホルダ２がＸ方向に移動しても、線６７、６８は平行を維持して動くことになる。バネ５ａ、５ｃは撓むが、同じ形状で、撓み方が同じになるので、線６７、６８は平行を維持することになる。これにより、ホルダ２は、光路１１に平行に動く。

ホルダ２の一点６２に着目すると、Ｚ＋方向に最大移動したときのホルダ２の位置２ｂでの点６２の位置は点６２ｂとなる。ホルダ２は、バネで動きが制限されるので弧７０を描いて動く。これにより、ホルダ２がＺ＋方向に移動すると、バネウケ６側、すなわちＹ＋方向にホルダ２が移動する。したがって、初期位置すなわちＺ−方向に最大移動したときの点６２の位置と、Ｚ＋方向に最大移動したときの点６２ｂの位置とはＹ方向にずれがあり、それらを結んだ線６３（第１の方向）は、光ディスク２０に垂直ではなく角度を持つ。この線６３を光路１１と平行になるようにすることで、ホルダ２が光路１１と平行に動くことになり、対物レンズ１を光ディスク２０の垂直方向に動かすことで、フォトディテクタ６０に戻るスポットの位置が動くことがなく、偽の信号が出ない高性能な装置とすることができる。

なお、ホルダ２が中間位置にあるとき、点６２は点６２ａにあり、線６３とずれがあるが、そのずれは僅かである。このホルダ２のＹ方向への位置ずれは、ホルダ２をＺ−方向、Ｚ＋方向に変位させることによって生じるが、線６３と光路１１とのずれが３度以下であれば、信号への影響は少なく無視できる（図７では、動き幅などを強調しているが、実際はごく僅かとなる）。

本実施の形態では、初期位置からＺ−方向への変位量を０としたが、ごく僅かＺ−方向に変位可能な位置を初期位置としても良いし、逆に、初期位置はＺ＋方向に最大変位した位置として、Ｚ−方向にのみ変位するようにしても良い。また、フォーカスコイル３ａ、３ｂは、そのＺ方向に延在するコイル辺が磁石素子２３ａ−１、２３ｂ−１に対向しないように配置することもできる。このようにすれば、フォーカスサーチの際に、フォーカスコイル３ａ、３ｂによって対物レンズ１が誤トラッキング駆動されることがないので、トラッキングコイル４ａ、４ｂへの補正信号の供給を省略することができる。

さらに、磁気回路は、例えば図８に磁石２３ａ側の斜視図を示すように、磁石素子２３ａ−３を省略し、この部分の立ち上げ部８ａ′を溝部７ｘによって立ち上げ部８ａから分離して磁石素子２３ａ−２の表面と同一平面となるように形成すると共に、溝部７ｘの幅に応じて磁石素子２３ａ−１と磁石素子２３ａ−２とを分離して配置することもできる。この場合、好ましくは、磁石素子２３ａ−１、２３ａ−２は、同一極がトラッキングコイル４ａ、フォーカスコイル３ａに向くようにする。このようにすれば、磁石素子２３ａ−３を省略できる分、コストダウンがはかれる。なお、磁石素子２３ａ−３に代えて、磁石素子２３ａ−２を省略して同様に構成することもできる。磁石２３ｂ側の磁気回路についても同様である。

本実施の形態によれば、フォーカスコイル３ａ、３ｂの各々を矩形の扁平コイルとしてＬ字状に曲げ、そのＺ方向と直交する方向に延在する対向する二つのコイル辺が、光ディスク２０と垂直な同一の面３″に位置するように装着して、その二つのコイル辺の少なくとも一方に磁石素子２３ａ、２３ｂを対向させるようにしたので、フォーカスコイル３ａ、３ｂに対する漏れ磁束の影響を回避でき、フォーカスコイル３ａ、３ｂによる全体のフォーカス駆動点を対物レンズ１およびホルダ２を含む可動部の重心Ｇに常に一致させることができる。したがって、小型な磁気回路でピッチングを生じることなく可動部をフォーカス方向に駆動することができる。しかも、対物レンズ１をフォーカス方向に駆動することによるフォトディテクタ６０上でのスポットの位置ずれを防止あるいは抑制できるので、光ディスク２０上のスポットの動きを正確に検出することができ、再生信号の品質劣化を防止できる高性能な光学ヘッドを実現することができる。

（第２実施の形態）
図９〜図１１は本発明の第２実施の形態を示すもので、図９はレンズアクチュエータの要部上面図、図１０は図９の要部側面図、図１１は図９のＣ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図である。

本実施の形態は、第１実施の形態において、フォーカスコイル３ａを、矩形の扁平コイルをＳ字状に曲げて形成して、そのＺ方向に延在するコイル辺が、対応する磁気回路のトラッキング駆動用の磁石素子２３ａ−１と対向しないようにホルダ２に装着し、このフォーカスコイル３ａ上にトラッキングコイル４ａを接着したものである。なお、図示しないが、他方のフォーカスコイル３ｂおよびトラッキングコイル４ｂも同様に形成する。

このように構成すれば、第１実施の形態と同様の効果が得られる他、フォーカスサーチの際には、フォーカスコイル３ａ、３ｂによって対物レンズ１が誤トラッキング駆動されることがないので、トラッキングコイル４ａ、４ｂへの補正信号の供給を省略することができる。

（第３実施の形態）
図１２〜図１６は本発明の第３実施の形態を示すもので、図１２はレンズアクチュエータの要部上面図、図１３は図１２の要部側面図、図１４は図１２のＤ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図、図１５は磁気回路の構成を示す斜視図、図１６は磁気回路の変形例を示す斜視図である。

本実施の形態は、第２実施の形態において、ホルダ２のフォーカスストッパ２５ａの近傍にコの字状の切り欠き２ｘを形成し、この切り欠き２ｘを跨ぐようにＳ字状のフォーカスコイル３ａをホルダ２に接着する。また、切り欠き２ｘには、トラッキングコイル４ａのＺ方向に延在する一方のコイル辺を介してトラッキング駆動用の磁石素子２３ａ−１と対向するように、図１５に詳細に示すように、ベース７に内ヨークとしての立ち上げ部８ｃを設ける。なお、図示しないが、他方のフォーカスコイル３ｂおよびトラッキングコイル４ｂ側も同様に形成する。

このように、トラッキング駆動用の磁石素子２３ａ−１と対向して立ち上げ部８ｃを設ければ、磁石素子２３ａ−１からの磁束の有効利用が図れるので、トラッキングの駆動感度を向上することができる。また、切り欠き２ｘを設けることで、その大きさ、形状を適切に設定したり、切り欠き２ｘの内面に真鍮片等を接合したりすることで、全体のフォーカス駆動点を可動部の重心Ｇに容易に一致させることができる。

なお、本実施の形態は、フォーカスコイル３ａが第１実施の形態のＬ字状の場合でも有効に適用することができる。また、磁気回路は、図１６に示すように、ベース７に開口部７ｚを形成し、この開口部７ｚを通して立ち上げ部８ｃを突出させるように、立ち上げ部８ｃをベース７の裏面側に固定したり、磁石素子２３ａ−１〜２３ａ−３を、立ち上げ部８ａに形成した突起８ｘにより位置決めして、互いに分離して設けたりすることもできる。さらに、第１実施の形態の変形例で説明したように、磁石素子２３ａ−２あるいは２３ａ−３を省略して、立ち上げ部８ａ′を他の磁石素子の磁極面と同一面に形成することもできる。

（第４実施の形態）
図１７〜図１９は本発明の第４実施の形態を示すもので、図１７はレンズアクチュエータの要部上面図、図１８は図１７の要部側面図、図１９は図１７のＥ方向からみた磁気回路とフォーカスコイル、トラッキングコイルおよびチルトコイルとの位置関係を示す図である。

本実施の形態は、第１実施の形態において、磁石素子２３ａ−１、磁石素子２３ａ−２および立ち上げ部８ａを巻回するように、トラッキングコイル４ａ上にチルトコイル７１ａを装着する。なお、磁石素子２３ａ−１および磁石素子２３ａ−２は、同一磁極がチルトコイル７１ａに向くように装着する。他方のトラッキングコイル４ａ側にも、同様にチルトコイル７１ｂ（図示せず）を装着する。また、ホルダ２とバネウケ６との間には、バネ５ａ〜５ｄと平行に、チルトコイル７１ａ、７１ｂへの給電用のバネ５ｅ、５ｆ（５ｆは図示せず）を設け、これらバネ５ｅ、５ｆを通して、チルトコイル７１ａ、７１ｂに給電することにより、チルトコイル７１ａ、７１ｂにＺ方向において互いに反対方向の駆動力を発生させるようにする。

本実施の形態によれば、対物レンズ１のチルト制御も可能となるので、情報の記録／再生性能をより向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第４実施の形態に示したチルトコイルは、第２実施の形態や第３実施の形態の光学ヘッドに設けることもできる。また、本発明は、上述した一体型の光学ヘッドに限らず、半導体レーザおよびフォトディテクタを固定部に配置し、対物レンズを光ディスクの半径方向に移動可能な可動部に配置する分離型の光学ヘッドにも有効に適用することができる。特に、アクセス（シーク）用およびトラッキング用のコイルを兼用した一段サーボ駆動の可動コイル型のリニアモータ等と組み合わせることで、より小型化が可能となる。また、本発明は、可動コイル型に限らず、対物レンズを保持するホルダ側に磁石を有する磁気回路を配置し、固定部側にフォーカスコイルおよびトラッキングコイルを配置した可動磁石型にも有効に適用することができる。このように可動磁石型とすれば、固定部側のフォーカスコイルおよびトラッキングコイルに対する電力供給が容易になる利点がある。

さらに、上記実施の形態では、フォーカスコイル、トラッキングコイルおよび磁気回路を二組設けた場合について説明したが、一組の場合でも本発明を有効に適用することができる。また、扁平コイルからなるフォーカスコイルやトラッキングコイルは、これを装着する部材の形状や磁気回路の大きさ等によっては、折り曲げることなく装着することもできる。

本発明の第１実施の形態の光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の要部側面図である。 図１に示す磁気回路の構成を示す斜視図である。 図１のＢ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図である。 第１実施の形態における光学ヘッドを一部断面で示す上面図である。 図１に示すレンズアクチュエータの動きを説明するための図である。 図１に示す磁気回路の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２実施の形態の光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部上面図である。 図９の要部側面図である。 図９のＣ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図である。 本発明の第３実施の形態の光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部上面図である。 図１２の要部側面図である。 図１２のＤ方向からみた磁気回路とフォーカスコイルおよびトラッキングコイルとの位置関係を示す図である。 図１２に示す磁気回路の構成を示す斜視図である。 図１２に示す磁気回路の変形例を示す斜視図である。 本発明の第４実施の形態の光学ヘッドにおけるレンズアクチュエータの要部上面図である。 図１７の要部側面図である。 図１７のＥ方向からみた磁気回路とフォーカスコイル、トラッキングコイルおよびチルトコイルとの位置関係を示す図である。 従来の光学ヘッドにおける対物レンズの構成を示す図である。 図２０の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ ホルダ
３ａ，３ｂ フォーカスコイル
４ａ，４ｂ トラッキングコイル
５ａ〜５ｆ バネ
６ バネウケ
７ ベース
８ａ〜８ｄ 立ち上げ部
９ 基板
１０，１１，１３，１６，１８ 光路
１２ 入射面
１４ 反射面
１９ 射出面
２０ 光ディスク
２３ａ，２３ｂ 磁石
２３ａ−１〜２３ａ−３ 磁石素子
３０ 反射ミラー
３１ レンズアクチュエータ
３３ 光路
３４ キャリッジ
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 軸受部
３６ａ，３６ｂ 軸
３８ レーザダイオード
４１ コリメータレンズ
４２ 鏡筒
４３，４４ ビーム整形プリズム
４５ 偏光ビームスプリッタ
４６ １／４波長板
４７，４８ リレーレンズ
４９ リレーレンズアクチュエータ
５０，５１ ホルダ
５２ モーター
５３ ギヤボックス
５４ 軸
５５ バー
５７ フォトディテクタ
５８ 集光レンズ
５９ 鏡筒
６０ フォトディテクタ
７１ａ，７１ｂ チルトコイル
９８ 穴
９９ カバー

Claims (9)

1. 記録媒体に集光するための光学素子と、上記光学素子を保持するホルダと、上記ホルダを記録媒体面に関し垂直方向成分をもつ第１の方向に移動可能に支持する支持手段と、上記ホルダを上記第１の方向に駆動するためのフォーカスコイルと、上記フォーカスコイルに磁束を作用させる磁気回路と、上記光学素子に光を入射させる発光素子と、上記記録媒体で反射される戻り光を受光する検出素子とを少なくとも有する光学ヘッドにおいて、
   上記フォーカスコイルは、扁平コイルで形成され、その対向する第１のコイル辺および第２のコイル辺が上記第１の方向とほぼ平行な方向に離間して配置されており、
   上記磁気回路は、上記第１のコイル辺または上記第２のコイル辺の少なくとも一方に対向する磁極面を有する磁石素子を有しており、
   上記第１の方向が記録媒体面に垂直でない方向であり、上記発光素子から上記光学素子の入射面に入射する光の光軸が記録媒体に垂直でない第２の方向であり、上記第１の方向と上記第２の方向とがほぼ平行であることを特徴とする光学ヘッド。
2. 上記支持手段は、イタあるいは棒状の弾性支持部材からなることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
3. 上記弾性支持部材は、金属からなることを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
4. 上記弾性支持部材は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
5. 上記光学素子は、入射光を集光させると共に屈折により光路を曲げる作用を有し、上記入射面に入射する光と射出面から射出する光との光路に角度を持たせたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
6. 上記磁気回路は、上記第１のコイル辺または上記第２のコイル辺に対向する磁極面を有する第１の磁石素子と、上記第２のコイル辺または第１のコイル辺に対向して上記磁極面とほぼ同一平面に位置する磁性材とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
7. 上記磁気回路は、上記第１のコイル辺に対向する磁極面を有する第１の磁石素子と、上記第２のコイル辺に対向して上記磁極面とほぼ同一平面に異なる磁極面を位置させた第２の磁石素子とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
8. 上記ホルダを記録媒体のトラックを横切る第３の方向に駆動するための扁平コイルで形成されたトラッキングコイルを有しており、
   上記支持手段は、上記ホルダを上記第３の方向にも移動可能に支持するものであり、
   上記磁気回路は、上記トラッキングコイルに磁束を作用させる第３の磁石素子とを有することを特徴とする請求項６または７に記載の光学ヘッド。
9. 上記フォーカスコイルは、上記第３の磁石素子からの磁束が交差しないように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光学ヘッド。

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