JP2006302338A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対物レンズの小型化及びＮＡの増大が可能になり、特にポータブル機器に好適な光ピックアップ及びそれを用いた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 対物レンズ２０を対物レンズのコバ上面を基準面としてレンズ保持部材２５に一体化されたプロテクタ部材に押し当てることによりレンズ保持部材に取り付ける構造とする。また、対物レンズ２０への入射光の径を制限するアパーチャ４２をレンズ保持部材２５とは別体としてレンズ保持部材２５に取り付ける。従って対物レンズのコバ上面を基準面とすることで従来より薄型で高さ精度を向上でき、信頼性を向上した光ピックアップが容易に製造できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクに光ビームを集光する対物レンズを備えた光ピックアップ及びそれを用いて光ディスクに情報信号を記録又は再生する光ディスク装置に関するものである。

従来より、光ディスクの情報信号記録層に対し、対物レンズを備えた光ピックアップによってレーザ光を微小な光スポットに集光することにより情報信号を記録し、或いはその反射光から記録された情報信号を再生する光ディスク装置が実用化されている。

近年、このような光ディスク装置において、対物レンズの設計、製造技術の向上によって、そのＮＡを０．８以上に高めることも可能になっている。このような高いＮＡの対物レンズを使用すれば、より微小な光スポットを形成することができ、その結果、記録再生の分解能が向上するので、光ディスクの容量を増大することができる。

ところで、これまでの一般的な光ディスクは、透明な樹脂材料から成る厚さ０．６ｍｍ〜１．２ｍｍの基板上に情報信号記録層を備えており、光ディスク装置はこの基板を通して情報信号記録層にレーザ光を照射している。

しかし、対物レンズのＮＡを高くする程、焦点距離即ち対物レンズと情報信号記録層間の距離は小さくなり、厚さ０．６ｍｍ〜１．２ｍｍの基板を通してレーザ光を照射し、情報信号記録層に集光するのは困難となる。そこで、対物レンズのＮＡを高くすると同時に、情報信号記録層の上に基板よりも薄い透明なカバー層を形成した光ディスクを用い、カバー層を通して情報信号記録層にレーザ光を照射することが提案されている。

図４はこのような光ディスク装置の概略構成を示す。ここで、１は光ディスク、２は光ピックアップ、３は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータである。光ピックアップ２はレーザ光源６、コリメータレンズ７、ビームスプリッタ８、集光レンズ９、受光素子１０、対物レンズ２０及び対物レンズ２０をフォーカス制御やトラッキング制御するアクチュエータ１１より構成されている。

光ディスク１は基板１２、基板１２上に形成した可逆的に相状態が変化し得る相変化材料から成る情報信号記録層１３、及び透明な樹脂材料から成る厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層１４より構成されている。情報信号記録層１３には、螺旋状または同心円状の記録トラックが形成されている。なお情報信号記録層１３は、光磁気記録材料、又はピット（凹凸）を形成した金属反射膜から成るのであってもよい。光ピックアップ２は光ディスク１のカバー層１４に対向する側に配置されている。

図５はアクチュエータ１１の構成を示す。アクチュエータ１１は、固定部１５と可動部１６から成り、固定部１５は永久磁石１７ａ，１７ｂ、ヨーク１８、及び支持基台１９で構成され、可動部１６は対物レンズ２０、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２、これらを保持するレンズ保持部材２３で構成されている。弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは線状で弾性及び高導電性を有し、一端は支持基台１９に固定され、他端は可動部１６が光ディスク１に対して垂直な方向及びラジアル方向への変位が自在であるように保持されている。弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄはレンズ保持部材２３上でフォーカスコイル２１及びトラッキングコイル２２に電気的に接続されている。

図６はレンズ保持部材２３における対物レンズ保持構造を示す。図６（ａ）は上面（光ディスク１に対向する面）から見た図、図６（ｂ）は側断面図である。レンズ保持部材２３には対物レンズ２０を配設するための貫通した孔３０が形成され、孔３０の内壁面には段差状の当接面３１が、孔３０の下部には光束の径を制限するアパーチャ３２が形成されている。

レンズ保持部材２３の上面、孔３０の周囲には、接着用凹部３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。一方対物レンズ２０にはコバ３４（光学的な有効部分の周囲に設けられた縁）が形成されている。対物レンズ２０は孔３０内に嵌合配設され、コバ３４の下面を当接面３１に当接させて位置決めされている。更に、上面側に開口した接着用凹部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ内に接着剤を注入し、対物レンズ２０の側面を固着することによって対物レンズ２０が固定されている。

更に、光ディスク装置は図４に示すようにアクチュエータ１１をフォーカス制御及びトラッキング制御するための、エラー信号生成回路４と制御回路５を備え、制御回路５は、弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に制御電流を供給する。

情報信号の記録を行う場合、まず、スピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動する。この状態で、レーザ光源６が発生する情報信号によってパルス状に変調されたレーザ光を、コリメータレンズ７によって平行光とし、更にビームスプリッタ８を通し、対物レンズ２０によって収束し、光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。

光ディスク１の情報信号記録層１３は、パルス変調されたレーザ光の照射によって繰り返し加熱、冷却が行われ、そのプロセスの違いによってアモルファス相、又は結晶相に相状態が変化した記録マークが情報信号として形成される。

また、情報信号の再生を行う場合にも、同様にスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動し、この状態でレーザ光源６が発生する一定強度のレーザ光を光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。この時の情報信号記録層１３からの反射光の強度は、記録マークにより変化するので、これより情報信号を再生する。

このような情報信号の記録及び再生動作中は、光ディスク１で反射された光ビームはビームスプリッタ８で反射し、集光レンズ９によって集光され、受光素子１０により検出される。受光素子１０は複数に分割された受光面を備え、各受光面の検出信号から、エラー信号生成回路４によってフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号が生成される。

制御回路５は、このフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づく制御電流を、弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に供給する。アクチュエータ１１はこの制御電流と、永久磁石１７ａ，１７ｂが発生する磁束との間で発生する電磁的な力によって、可動部１６を光ディスク１に対して垂直に接離する方向と、記録トラックに直交するラジアル方向とに駆動するのである。

このようにして光スポットは、光ディスク１が面振れにより垂直方向に変位しても、これに追従して記録トラック上に正確に集光するようにフォーカス制御され、また記録トラックが偏芯によりラジアル方向に変位してもこれに追従しながら走査するようにトラッキング制御される。

前述の通り、近年対物レンズ２０のＮＡの増加に伴って、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間隔（作動距離）は短縮する傾向にあるのに加え、光ディスク装置の小型化に対する要求に伴って、対物レンズ２０も小型化が望まれており、その作動距離を０．１〜０．３ｍｍとすることが検討されている。

アクチュエータ１１が正常に制御動作していれば、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間には、この一定の間隔が保たれているが、不意の衝撃や振動、或いは光ディスク１上の汚れや傷の影響で正常なエラー信号が得られない等の理由で、アクチュエータ１１が制御不能となる場合がある。このような異常動作時には、可動部１６が過剰に変位し光ディスク１と接触することが避けられない。

また、特にポータブル機器に使用される光ディスク装置においては、非動作時であっても外部から加わる振動や衝撃等によって可動部が振動して光ディスクと接触する頻度が増加する。このような時、仮に対物レンズ２０と光ディスク１とが直接接触したとすると、いずれかが損傷し、正常な情報信号の記録、再生ができなくなる場合がある。

そこで、このような課題に対して、特開平１０−２２１５８３号公報には対物レンズを保護するためのプロテクタ部材を対物レンズの周囲に設ける方法が提案されている（特許文献１）。図７は同公報に記載された光ピックアップのプロテクタ部材の構成であり、３５は対物レンズ２０のコバ３４上に設けたプロテクタ部材である。プロテクタ部材３５は、対物レンズ２０の頂点よりも高く、作動距離の範囲内にある。また、アパーチャ３２はレンズ保持部材２３と一体化されている。

上記公報には詳細な説明はないが、対物レンズ２０はコバ３４の下面をレンズ保持部材２３に形成した当接面３１に搭載し、更にコバ３４の上面にプロテクタ部材３５を取り付けているものと推測できる。このような構造では、プロテクタ部材と光ディスクとのクリアランスは、対物レンズのコバの厚さに依存してしまい誤差が大きくなる。従って正常動作中にプロテクタ部材が光ディスク１と接触することはないが、異常動作時にはプロテクタ部材が光ディスク１と接触する場合がある。
特開平１０−２２１５８３号公報

前述したように、従来技術のものは、プロテクタ部材の上面を対物レンズの頂点よりも高くしたことによって、異常動作時や非動作時の振動、衝撃によってプロテクタ部材と光ディスクとが接触することによって対物レンズを保護している。この構造では、接触の頻度が増加すると、プロテクタ部材が損傷して対物レンズの保護機能を果たせなくなったり、光ディスクのカバー層の表面が損傷して、正常な情報信号の記録、再生に支障が生じる。

そこでプロテクタ部材の上面の高さは、対物レンズの作動距離の範囲内で最小限にまで下げ、光ディスクとの間には十分なクリアランスを確保して、両者の接触の頻度を極力低減すべきである。

従来の図６及び図７に示すような対物レンズ２０のコバ３４の下面を当接面３１に当接させて位置決めされると推測できる構造では、プロテクタ部材の高さ精度が対物レンズ２０のコバ３４の厚さの精度に大きく依存してしまい、要求されるクリアランスを実現することが困難である。

また、組み立てに関しても、コバ下面を基準面とする構造であると、別体であるプロテクタ部材を光ディスク側から対物レンズ又はレンズ保持部材に押し当てて接着する必要があるため、接着剤のはみ出しなどが懸念され接着作業が困難となる。

このような事情によって、対物レンズを小型化すると同時にＮＡを増大することができず、特にポータブル機器に適した小型で大容量の光ディスク装置を実現することができなかった。

本発明の目的は、対物レンズの小型化及びＮＡの増大が可能になり、特にポータブル機器に好適な光ピックアップ及びそれを用いた光ディスク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、情報信号記録層を備えた光ディスクに対し、光ビームを集光する対物レンズ及び対物レンズを保持するレンズ保持部材を備えた光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、対物レンズのコバ上面を基準面として前記レンズ保持部材に一体化されたプロテクタ部及びプロテクタ部材に取り付けられていることを特徴とする。

一般的に対物レンズの頂点に対する高さの精度は、製造上コバの上面の方が下面よりも高くなっている。従って本発明では、コバの厚さの精度によらず対物レンズの頂点の高さ及びプロテクタ部やプロテクタ部材の上面の高さ精度を高めることができ、対物レンズと光ディスクとのクリアランスを大きくできる。

また、レンズ保持部材と一体化されたプロテクタ部及びプロテクタ部材に対して、対物レンズへの入射光の径を制限するアパーチャがレンズ保持部材とは別体として取り付けられていることで、対物レンズを挟み込む構造となる。これにより、対物レンズの接着作業を光ディスク面とは反対側から行うことが可能となるため、対物レンズまたはプロテクタ部上に接着剤が付着することはなく、光ピックアップの組み立ては容易になる。

本発明によれば、対物レンズのコバ上面を基準面とすることで、従来より薄型で高さ精度を向上でき、信頼性を向上した光ピックアップが容易に製造できるようになる。その結果、対物レンズの小型化及びＮＡの増大が可能になり、特にポータブル機器に適した小型で大容量の光ディスク装置を実現することができるのである。

次に、発明による光ピックアップ及びそれを用いた光ディスク装置の一実施形態を説明する。なお、本発明による光ディスク装置全体の構成及び動作は図４に示す従来の装置と同様であるので詳細な説明は省略する。本実施形態では、特に光ピックアップについて説明する。

図３は本発明による光ピックアップのアクチュエータ１１の構成の一例を示す斜視図である。図３では従来の図５と同一部分には同一符号を付している。アクチュエータ１１は、固定部１５と可動部１６から成り、固定部１５は永久磁石１７ａ，１７ｂ、ヨーク１８及び支持基台１９で構成され、可動部１６は対物レンズ２０、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２、これらを保持するレンズ保持部材２５で構成されている。

弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは線状で弾性及び高導電性を有し、一端は支持基台１９に固定され、他端は可動部１６が光ディスク１に対して垂直な方向及びラジアル方向への変位が自在であるように保持されている。弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄはレンズ保持部材２５上でフォーカスコイル２１及びトラッキングコイル２２に電気的に接続されている。

更に、本実施形態による光ディスク装置は、図４に示すようにアクチュエータ１１をフォーカス制御及びトラッキング制御するための、エラー信号生成回路４と制御回路５を備え、制御回路５は弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に制御電流を供給する。また、図３に示すようにレンズ保持部材２５には、対物レンズ２０よりもわずかに光ディスク１の側に突出する対物レンズ２０の保護手段が設けられている。

ここで対物レンズ２０と光ディスク１のカバー層１４の表面の間隔（作動距離）は０．１〜０．３ｍｍと非常に短いが、アクチュエータが正常に制御動作していれば、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間にはこの一定の間隔が保たれている。

しかし不意の衝撃や振動或いは光ディスク１上の汚れや傷の影響で正常なエラー信号が得られない等の理由で、アクチュエータ１１が制御不能となる場合がある。特にポータブル機器に使用される光ディスク装置においては、非動作時であっても外部から加わる振動や衝撃等によって可動部が振動して光ディスクと接触する頻度が増加する。

このような異常動作時や非動作時の振動、衝撃によって、可動部１６が光ディスク１の方向に過剰に変位した場合には、対物レンズ２０よりも突出したプロテクタ部４４ａ（又はプロテクタ部材４４ｂ）が光ディスク１のカバー層１４に接触することによって、対物レンズ２０を保護するとともに、カバー層１４の摺動痕の発生を防止する。

ここでプロテクタ部４４ａ（又はプロテクタ部材４４ｂ）の上面を軟質、且つ、摺動性に優れた材料で、一方カバー層１４を高硬度の材料で構成し、更にこのような異常動作を検知した直後には、可動部１６を一旦光ディスク１から離間する方向に退避させ、その後に制御動作の再開を試みるようにすれば、プロテクタ部４４ａ又はプロテクタ部材４４ｂと光ディスク１との接触は瞬時的なものに留まるので、光ピックアップ２や光ディスク１の信頼性に深刻な影響を与えることはない。

次に、本発明における対物レンズ保持構造の詳細について実施例とともに説明する。

（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例の対物レンズ保持構造を示す。図１（ａ）は側断面図、図１（ｂ）は下面（光ディスクに対向しない面）から見た図である。レンズ保持部材２５には対物レンズ２０を配設するための貫通した孔４０が形成されている。またレンズ保持部材２５の下面、孔４０の周囲には、接着用凹部４３ａ，４３ｂ，４３ｃが形成されている。孔４０内には対物レンズ２０とともに、レンズ保持部材２５とは別体である光束の径を制限するための環状のアパーチャ部材４２が嵌合配設されている。

更に、対物レンズ２０の保護手段としてのプロテクタ部４４ａが、孔４０の上方及び内側に突出するようにレンズ保持部材２５に一体的に形成され、同時にプロテクタ部４４ａの孔４０の内側への突出部分の下面は対物レンズ２０に対する当接面４１となっている。このため、アパーチャ４２で対物レンズ２０を押し当てることでコバ３４上面とプロテクタ下面を精度よく位置決めすることができる。

プロテクタ部４４ａの上面には軟質、且つ、摺動性に優れた材料からなる皮膜が形成されている。ここで対物レンズ２０の作動距離は０．２５ｍｍ、頂点はコバ３４の上面から０．０５ｍｍ高いものとすると、プロテクタ部４４ａの突出部はそれよりもやや厚く、例えば、０．０８〜０．１ｍｍとすればよい。この時プロテクタ部４４ａの上面と、光ディスク１のカバー層１４との間には、０．２〜０．２２ｍｍのクリアランスが確保できる。

光ピックアップ組み立ての際には、まず、孔４０内に対物レンズ２０及びアパーチャ部材４２を嵌合配設する。次にアパーチャ部材４２でコバ３４を下面より押圧し、コバ３４の上面を当接面４１に当接させて位置決めした状態で、接着用凹部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ内に接着剤を注入し、対物レンズ２０の側面を固着することによって対物レンズ２０をアパーチャ部材４２とともに固定する。

（第２の実施例）
図２は本発明の第２の実施例の対物レンズ保持構造を示す。図２（ａ）は側断面図、図２（ｂ）は下面（光ディスクに対向しない面）から見た図である。レンズ保持部材２５には対物レンズ２０を配設するための貫通した孔４０が形成されている。レンズ保持部材２５の下面、孔４０の周囲には、接着用凹部４３ａ，４３ｂ，４３ｃが形成されている。孔４０内には対物レンズ２０とともに、レンズ保持部材２５とは別体である光束の径を制限するための環状のアパーチャ部材４２が嵌合配設されている。

更に、対物レンズ２０の保護手段としての環状のプロテクタ部材４４ｂが、レンズ保持部材２５の上面に設けられている。プロテクタ部材４４ｂは金属材料の薄板から成り、一部に下方への折り曲げ部が形成されている。プロテクタ部材４４ｂは折り曲げ部をレンズ保持部材２５の成形時にインサートして一体化されており、上面には軟質、且つ、摺動性に優れた材料からなる皮膜が形成され、下面は対物レンズ２０に対する当接面４１となっている。

ここで対物レンズ２０の作動距離は０．２５ｍｍ、頂点はコバ３４の上面から０．０５ｍｍ高いものとすると、プロテクタ部材４４ｂはそれよりもやや厚く、例えば、０．０８〜０．１ｍｍとすればよい。この時プロテクタ部材４４ｂの上面と、光ディスク１のカバー層１４との間には、０．２〜０．２２ｍｍのクリアランスが確保できる。

プロテクタ部材４４ｂは圧延により製造される均一な厚さの金属材料の薄板で構成されているから、金型等を使用する樹脂材料等の成形品に比較して、厚さの精度が高くでき、皮膜も含めたプロテクタ部材４４ｂ全体の厚さのばらつきを±０．００５ｍｍ以下とすることも可能である。また樹脂材料に比較して剛性が高いので、より薄くすることもできる。更に導電性を利用した電着、めっき、静電塗装等の方法で表面に皮膜形成が可能であり、更に樹脂材料よりも耐熱性が高いので、より高温で皮膜の焼き付け処理を行うことによって、密着性を増すことが可能である。

光ピックアップの組み立ての際には、まず、孔４０内に対物レンズ２０及びアパーチャ部材４２を嵌合配設する。次にアパーチャ部材４２でコバ３４を下面より押圧し、コバ３４の上面を当接面４１に当接させて位置決めした状態で、接着用凹部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ内に接着剤を注入し、対物レンズ２０の側面に固着することによって、対物レンズ２０をアパーチャ部材４２とともに固定する。

以上説明したように、いずれの実施例においても、対物レンズのコバ上面を基準面とすることで、対物レンズやプロテクタ部またはプロテクタ部材の高さ精度を向上することができる。このため、光ディスク１のカバー層１４との間には十分なクリアランスが確保され、両者の接触の頻度を最小限に抑えることができる。また、プロテクタ部材に当接させた対物レンズをアパーチャで挟み込む構造であるため、接着剤の光ディスク側への漏れがなく接着作業が容易である。

本発明による光ピックアップの第１の実施例における対物レンズ保持構造を示す図である。 本発明による光ピックアップの第２の実施例における対物レンズ保持構造を示す図である。 本発明による光ピックアップのアクチュエータの構成を示す斜視図である。 光ディスク装置の概略構成を示す図である。 従来の光ピックアップのアクチュエータの構成を示す図である。 従来の光ピックアップの対物レンズ保持構造を示す図である。 従来の光ピックアップにおけるプロテクタ部材及びアパーチャを一体化したレンズ保持部材の構成を示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光ピックアップ
３ スピンドルモータ
４ エラー信号生成回路
５ 制御回路
６ レーザ光源
７ コリメータレンズ
８ ビームスプリッタ
９ 集光レンズ
１０ 受光素子
１１ アクチュエータ
１２ 基板
１３ 情報信号記録層
１４ カバー層
１５ 固定部
１６ 可動部
１７ａ，１７ｂ 永久磁石
１８ ヨーク
１９ 支持基台
２０ 対物レンズ
２１ フォーカスコイル
２２ トラッキングコイル
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 弾性支持部材
２５ レンズ保持部材
４０ 孔
４１ 当接面
４２ アパーチャ部材
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 接着用凹部
４４ａ プロテクタ部
４４ｂ プロテクタ部材

Claims (6)

1. 情報信号記録層を備えた光ディスクに対し、光ビームを集光する対物レンズ及び前記対物レンズを保持するレンズ保持部材を備えた光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、前記対物レンズのコバ上面を基準面としてレンズ保持部材に一体化されたプロテクタ部材に押し当てることにより前記レンズ保持部材に取り付けられていることを特徴とする光ピックアップ。
2. 更に、前記対物レンズへの入射光の径を制限するアパーチャが前記レンズ保持部材とは別体として前記レンズ保持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記プロテクタ部材は前記レンズ保持部材と同一材料で一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記プロテクタ部材は前記レンズ保持部材にインサートして成形することにより一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
5. 前記プロテクタ部材は前記レンズ保持部材に係合して取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
6. 光ピックアップにより光ディスクの情報信号記録層に光ビームを集光し、情報信号の記録または記録された情報信号の再生を行う光ディスク装置において、前記光ピックアップは、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ピックアップであることを特徴とする光ディスク装置。

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