JP2007026507A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動距離の異なる２つの対物レンズを１つのアクチュエータに備えた光ピックアップ装置では、作動距離の長い対物レンズで光ディスクに記録再生を行う際に、作動距離の短い対物レンズおよび対物レンズの保護部材が光ディスク内周の突起部と接触する。
【解決手段】作動距離の長い対物レンズ１０１が光ディスク２００にフォーカスしているとき、作動距離の短い対物レンズ１００および保護部材１０３が、光ディスク２００内周の突起部の高さｈ以上に光ディスク２００から遠ざかった位置となるように、２つの対物レンズ１００及び１０１のレンズホルダ１０２上におけるフォーカス方向の位置関係を決める。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタルバーサタイルディスク（以下、ＤＶＤと称する）及びコンパクトディスク（以下、ＣＤと称す）等の複数種類の光ディスクに対して記録再生を行う光ピックアップ装置及び当該光ピックアップ装置を備えた情報処理装置に関する。

ＤＶＤはＣＤの約６倍の記録密度で記録することが可能であり、映画や音楽などの大容量のデジタルデータを書き込むことができる情報媒体（以下、光ディスクと称する）として知られている。近年は、記録対象となる情報の情報量が増加しているため、さらに容量の大きい光ディスクが求められている。

光ディスクの容量を大きくするためには、情報の記録密度を高くする必要がある。これは一般に、データの書き込み時および読み出し時に光ディスクに放射されるレーザ光のスポット径を小さくすることによって実現される。そして、光のスポット径を小さくするためには、レーザ光の波長をより短くし、かつ、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすればよい。ＣＤでは、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光と、ＮＡ０．４５の集光素子（いわゆる対物レンズ）とが使用されている。また、ＤＶＤでは、波長６６０ｎｍの赤色レーザ光と、ＮＡ０．６の集光素子とが使用されている。さらに、例えば波長４０５ｎｍの青色レーザ光と、ＮＡ０．８５の対物レンズとを使用することによって、当該赤色レーザを用いるＤＶＤ（以下、ＲＤＶＤと称する）のさらに５倍の記録密度で情報を記録する高密度ＤＶＤ（以下、ＢＤＶＤと称する）が実現可能となる。

このＢＤＶＤとＲＤＶＤとの両光ディスクに対して記録再生を行うことができる情報処理装置（以下、光ディスク装置ともいう）には、いくつかの構成が考えられる。１つは、ＢＤＶＤ専用とＲＤＶＤ専用との２つ光ピックアップ装置を搭載する構成である。この場合、光ピックアップ装置が別になっているため個々の設計は容易であるが、光ピックアップ装置の大型化は避けられず、必然的に装置全体が大きくなる。もう１つは、１つの光ピックアップ装置で全ての光ディスクに対応するもので、光ディスク装置を従来と同様の大きさにできる。この場合のレーザ光を集光する手段としては、ＢＤＶＤ用の対物レンズとＲＤＶＤ用の対物レンズの２つを光ディスクの種類に応じて切り替えて使用し、これらを１つの対物レンズアクチュエータで駆動する構成が考えられる。

一般に、ＢＤＶＤ用対物レンズは、記録再生対象の光ディスクに対し対物レンズ表面が最も近い点（以下、最近接点と称す）から当該光ディスク表面までの距離（つまり作動距離（ＷＤ））が、ＲＤＶＤ用対物レンズに比べて非常に短い。このため、例えばＢＤＶＤ用対物レンズの最近接点とＲＤＶＤ用対物レンズの最近接点とを、アクチュエータに通電していない状態（以下、初期位置と称す）で、記録再生を行う光ディスク面に対してフォーカス方向に同じ高さに配置すると、ＲＤＶＤを記録再生するときはフォーカスサーボをかけることができるが、ＢＤＶＤを記録再生するときにはアクチュエータに直流電流を印加する等によりＢＤＶＤ用対物レンズを光ディスクに近付け、ＢＤＶＤのＷＤに等しい位置まで移動させてからフォーカスサーボをかけることが要請される。つまり、ＢＤＶＤを記録再生する場合には、アクチュエータを常に光ディスクに近付ける方向にオフセットさせた状態で動作することとなり、アクチュエータに要求される可動範囲が拡大するだけにとどまらず、アクチュエータの消費電力もオフセット分だけ増大することとなる。

これを回避するには、２つの対物レンズを、ＢＤＶＤ用対物レンズがＲＤＶＤ用対物レンズに対してＷＤの差の分だけ光ディスクに近い位置関係となるように、レンズホルダ上に配置すればよい。このように構成すれば、アクチュエータの初期位置において、２つの対物レンズと光ディスクとの距離がそれぞれのＷＤに等しくなる。ところが、このような対物レンズの位置関係にすると、ＲＤＶＤを記録再生しているときにＢＤＶＤ用対物レンズが光ディスクに近くなりすぎるために、サーボが外れた場合などに対物レンズと光ディスクが衝突する可能性が大きくなる。このような問題を解決するための手段として、例えば特許文献１に開示されたものがある。以下、従来の技術について添付図面を用いて説明する。

図５はレンズホルダと対物レンズの位置関係について示している。レンズホルダ１０２はＢＤＶＤに対応した対物レンズ１００と、ＲＤＶＤに対応した対物レンズ１０１とを搭載している。すなわち、対物レンズ１００は対物レンズ１０１に比べてＷＤが短い。レンズホルダ１０２は、対物レンズ１００または対物レンズ１０１より出射した光ビームが、記録再生する光ディスク２００の情報記録面上で合焦するように駆動する。また、対物レンズ１００及び対物レンズ１０１の関係は、光ディスク２００側の対物レンズ１００及び対物レンズ１０１それぞれの最近接点の差ｘが、対物レンズ１０１のＷＤと光ディスクを記録再生時に回転によって生じる記録層位置の偏差（面ぶれ量）の最大値との差以下となるように配置されている。このように配置することで対物レンズ１０１のフォーカスサーボが外れた際にも、対物レンズ１００と光ディスク２００との間には面ぶれ量の最大値以上の間隔があいており、対物レンズ１００と光ディスク２００との衝突を回避できる。

同様に、２つの対物レンズを備えたピックアップ装置で、作動距離の短い対物レンズと光ディスクとの衝突を回避するように、対物レンズ間のフォーカス方向の位置関係を決める技術に関して、特許文献２が提案されている。
特開２００４−１０３１８９号公報 特開２００３−２８１７５８号公報

しかしながら、従来の光ピックアップ装置では、記録再生中に強い衝撃が加わってフォーカスサーボが外れた場合、及び／または電源が入っていないときなどのフォーカスサーボがかかっていない状態で振動が加わった際に、対物レンズと光ディスクが衝突し、対物レンズおよび光ディスクに傷がつくという課題があった。このような課題を回避する手段として、対物レンズの周囲に対物レンズの最近接点よりも光ディスク側に突出した保護部材を設けることが考えられるが、作動距離の長い対物レンズで光ディスク内周部の記録再生を行う際に、作動距離の短い対物レンズおよび保護部材が光ディスク内周部に形成されている突起部（スタックリブ）と接触し、サーボ外れなどの誤動作を引き起こす危険があった。

そこで本発明は、上記課題を解決し、作動距離の異なる２つの対物レンズを１つのアクチュエータに備えた光ピックアップ装置において、作動距離の長い対物レンズで光ディスクに記録再生を行う際に、作動距離の短い対物レンズが光ディスク内周の突起部と接触することを防止する。さらに、記録再生中に強い衝撃が加わってフォーカスサーボが外れた場合や、フォーカスサーボがかかっていない状態で振動が加わった際にも、対物レンズと光ディスクが直接衝突しないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の光ピックアップ装置は、第１の対物レンズと、前記第１の対物レンズよりも作動距離の短い第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとを所定の位置関係で保持するレンズホルダと、情報媒体に対し前記第１の対物レンズの第１最近接点と前記第２の対物レンズの第２最近接点との何れよりも当該情報媒体側に突出した保護部材とを備え、前記第２の対物レンズの作動距離をＷ１、前記第１最近接点と前記第２最近接点との差をｘ、前記第１最近接点と前記保護部材の情報媒体側の面との差をｄ、情報媒体内周部に前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズを介して当該情報媒体に照射する光ビーム入射側の基板面上に形成した突起部の当該基板面からの高さをｈとすると、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの前記レンズホルダ上におけるフォーカス方向の位置関係が、ｘ≦Ｗ１―（ｄ＋ｈ）を満たす構成である。

これによれば、ＷＤの長い第１の対物レンズが情報媒体にフォーカスしているとき、ＷＤの短い第２の対物レンズおよび保護部材が、情報媒体内周のスタックリブの高さ以上に情報媒体から遠ざかった位置となるので、情報媒体の最内周部を記録再生しているときにおいても、ＷＤの短い対物レンズおよび保護部材がスタックリブと接触してサーボ外れなどの誤動作を引き起こすことがない。

また、ＷＤの短い第２の対物レンズの周囲には保護部材が設けられているので、記録再生中に強い衝撃が加わってフォーカスサーボが外れた場合や、フォーカスサーボがかかっていない状態で振動が加わった際にも、光ディスクには保護部材が接触し対物レンズが直接衝突することはないため、対物レンズが傷つくことを防止できる。

この保護部材は、ＷＤの短い対物レンズの周囲にのみ備わっており、ＷＤの長い対物レンズの周囲には備える必要がないので、保護部材に必要な製造コストを最小限に抑えられる。

本発明による光ピックアップ装置における第１の対物レンズ及び第２の対物レンズの情報媒体の記録面に平行な方向の配置は、光ディスクの半径方向に直交する向きに並んでいてもよい。上記の構成にすれば、２つの対物レンズは光ディスクに対して常に同じ半径位置となり、一方の対物レンズで情報媒体に記録再生しているときの、もう一方の対物レンズとターンテーブルとの干渉を回避できる。

以上のように本発明の光ピックアップ装置によれば、作動距離の長い第１の対物レンズが情報媒体にフォーカスしているとき、作動距離の短い第２の対物レンズおよび保護部材が、当該情報媒体内周に備えるスタックリブの高さ以上に光ディスクから遠ざかった位置となるので、情報媒体の最内周部を記録再生しているときにおいても、作動距離の短い第２の対物レンズおよび保護部材がスタックリブと接触してサーボ外れなどの誤動作を引き起こすことがない。フォーカスサーボが外れた状態で振動が加わった際の、情報媒体と第２の対物レンズとの直接衝突を防止する保護部材が、作動距離の短い第２の対物レンズの周囲にのみ設けられており、保護部材に必要な製造コストを抑えることができる。

以下、本発明の光ピックアップ装置における最良の実施形態について、図面を参照しながら詳述する。図１は、本実施形態による光ピックアップ装置のアクチュエータ部分の構成を示す。レンズホルダ１０２上に、対物レンズ１００と対物レンズ１０１が所定の位置関係となるように保持されている。対物レンズ１００の情報媒体（以下、光ディスクとも称する）２００側のレンズホルダ１０２には、当該対物レンズ１００の周囲に保護部材１０３を備える。レンズホルダ１０２にはコイル１０４が取り付けられており、コイル１０４に対向する位置に磁石１０５が設置され、コイル１０４と磁石１０５とで磁気回路を構成する。また、対物レンズ１０１にもコイル１０４と磁石１０５とを備え、磁気回路を構成している。

対物レンズ１００と対物レンズ１０１は、それぞれ波長の異なる光ビームを記録密度の異なる光ディスク２００の記録面上に集光するために備わっている。対物レンズ１００は対物レンズ１０１と比較してＷＤが短く、より短波長の光ビームをより高密度の光ディスク２００に対して集光するものである。

ここで、本実施形態による光ピックアップ装置が対象とする光ディスク２００が、ＢＤＶＤ、ＲＤＶＤおよびＣＤであるとすると、対物レンズ１００はＮＡ０．８５で波長４０５ｎｍの青色レーザ光をＢＤＶＤの記録面上に集光し、対物レンズ１０１はＲＤＶＤに対してはＮＡ０．６で波長６６０ｎｍの赤色レーザ光を記録面上に集光し、ＣＤに対してはＮＡ０．４５で波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を記録面上に集光するという構成が考えられる。このときの対物レンズ１０１のＮＡの切り替えは、赤色レーザ光は透過し赤外レーザ光は遮断するような波長選択性の開口を対物レンズ１０１の入射面側に置くことで実現できる。すなわち、本実施形態においては対物レンズ１００は第２の対物レンズ、対物レンズ１０１は第１の対物レンズであり、対物レンズ１０１のＮＡの切り替えにより、ＲＤＶＤとＲＤＶＤよりも低密度のＣＤとに対応できる構成である。

保護部材１０３は、対物レンズ１０１の最近接点よりも光ディスク２００側に突出した緩衝材である。これにより、記録再生中に強い衝撃が加わってフォーカスサーボが外れた場合、及び／またはフォーカスサーボがかかっていない状態で振動が加わった際にも、光ディスクには保護部材１０３が接触し、対物レンズ１０１の最近接点が直接衝突することはないため、対物レンズ１０１及び／または光ディスク２００が傷がつくことを防止できる。

保護部材１０３は、対物レンズ１００の周囲にのみ備わっている。これは、対物レンズ１０１は常に対物レンズ１００よりも光ディスク２００表面から遠い位置に存在しているため、光ディスク２００と衝突する可能性はなく、対物レンズ１０１の周囲に保護部材１０３を備える必要がないからである。このように対物レンズ１００の周囲のみに保護部材１０３を設ける構成により、必要最小限の部分にのみ保護部材を設けることで、保護部材に必要な製造コストを抑えられる。

なお、レンズホルダ１０２の駆動は、コイル１０４に電流を流したときの磁気回路１０５との相互作用により、光ディスク２００記録面に垂直な方向（フォーカス方向）および光ディスク２００の半径方向（トラッキング方向）に対して行われる。

図２は、対物レンズ１００及び対物レンズ１０１の、光ディスク２００に対して平行な方向の配置を示す平面図である。ターンテーブル１３は、光ディスク２００の中心孔に係合することで光ディスク２００を保持している。対物レンズ１００と対物レンズ１０１とは、光ディスク２００の半径方向に直交する方向に並んで配置されている。ここで、対物レンズ１００及び対物レンズ１０１の２つの対物レンズが光ディスク２００の半径方向に配列した構成では、光ディスク２００の外周側に配置された一方の対物レンズで光ディスク２００の最内周部を記録再生する際には、内周側に配置された他方の対物レンズとターンテーブル１３との干渉を回避しなければならず、設計的に大きな制約となるが、本実施形態のように光ディスク２００の半径方向に直交する方向に並んだ構成とすれば、２つの対物レンズは光ディスクに対して常に同じ半径位置となり、ターンテーブル１３との干渉は考慮しなくてもよいため、設計の自由度が向上する。

図３は、対物レンズ１０１を介して集光した光ビームが、光ディスク２００の情報層にフォーカスしているときの状態を示している。対物レンズ１０１のＷＤをＷ１、対物レンズ１００の光ディスク２００に対する最近接点と、対物レンズ１０１の光ディスク２００に対する最近接点（これら最近接点は、一般的に対物レンズの光軸中心軸と当該対物レンズ外周との交点である）との差をｘ、対物レンズ１００の最近接点と保護部材１０３の光ディスク２００側の上面との差をｄ、光ディスク２００内周のスタックリブ２０１の高さをｈとすると、対物レンズ１００と対物レンズ１０１とのレンズホルダ１０２上におけるフォーカス方向の位置関係は、ｘ≦Ｗ１―（ｄ＋ｈ）を満たさなければならない。

上記の条件を満たすことで、対物レンズ１０１が光ディスク２００の情報層にフォーカスしているとき、対物レンズ１００および保護部材１０３は、光ディスク内周のスタックリブ２０１の高さ以上に光ディスク２００から遠ざかった位置となるので、光ディスク２００の最内周部を記録再生しているときにおいても、対物レンズ１００及び保護部材１０３が、スタックリブ２０１と接触してサーボ外れなどの誤動作を引き起こすことがない。

対物レンズ１０１が記録密度の異なる複数の光ディスクに対応しているときには、対物レンズ１０１のＷＤは記録再生する光ディスクに応じて異なる。また、スタックリブの高さも光ディスクごとに規格が異なる。この場合には、対応するすべての光ディスクに対して、対物レンズ１０１がフォーカスしている状態について、ｘ≦Ｗ１―（ｄ＋ｈ）が成り立たなければならない。すなわち、赤色レーザ光を適用するいわゆるＤＶＤでは、規格上スタックリブの最大高さは０．２５ｍｍ、スタックリブの最外周位置は２２ｍｍ、データ領域の最内周位置は２２ｍｍとなっている。これに対してＣＤの場合は、スタックリブの最大高さは０．４ｍｍ、スタックリブの最外周位置は２２ｍｍ、データ領域の最内周位置は２２．５ｍｍとなっている。これらを両立する必要がある。

なお、本実施形態による光ピックアップ装置では、対物レンズ１００と対物レンズ１０１との配列は、光ディスク２００の半径方向に直交する方向に並んでいるとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば対物レンズが半径方向に並んでいる場合であっても、対物レンズ１００が内周側、対物レンズ１０１が外周側である場合においても、対物レンズおよび保護部材とスタックリブとの衝突を回避する対策は必要である。

なお、本実施形態による光ピックアップ装置では、対物レンズの個数は２個としたが、本発明はこれに限定されるものではない。この場合、保護部材は最もＷＤの短い対物レンズの周囲に備わっており、最もＷＤの短い対物レンズと残り全ての対物レンズとの位置関係において、ｘ≦Ｗ１―（ｄ＋ｈ）が成り立たなければならない。

以下、図４を参照して、本実施形態による光ディスク装置７の動作原理について説明する。光ディスク装置７は、光ピックアップ装置８と、信号処理回路９と、サーボ制御回路１０と、スピンドルモータ１１と、トラバースモータ１２とを備えている。なお、図４には光ディスク２００が示されているがこれは説明の便宜のためであり、光ディスク装置７の構成要素ではない。

光ピックアップ装置８は、光ディスク２００に対して光源１から光ビームを放射し、当該光ビームを対物レンズ１００（または１０１）で光ディスク２００が備える情報層に集光し、光ディスク２００の情報層で反射した反射光をフォトディテクタ６で検出し、反射光の検出位置および検出光量に応じた光量信号を信号処理回路９に出力する。信号処理回路９は、フォトディテクタ６から出力される光量信号に応じて、光ディスク２００上における光ビームの合焦状態を示すフォーカスエラー（ＦＥ）信号や、光ビームの焦点位置と光ディスク２００のトラックとの位置関係を示すトラッキングエラー（ＴＥ）信号等を生成してサーボ回路１０に出力する。ＦＥ信号やＴＥ信号は、サーボ信号と総称される。サーボ制御回路１０は、それらの信号に基づき駆動信号を生成してトラバースモータ１２、アクチュエータコイル１０４及びスピンドルモータ１１に出力する。駆動信号は、後述する光ピックアップ装置８のアクチュエータコイル１０４に入力され、対物レンズ１００の位置が調整される。これにより、光ディスク２００に放射される光ビームの焦点が情報層から外れないように制御される。スピンドルモータ１１は、記録再生速度に応じた回転速度で、光ディスク２００を回転させる。トラバースモータ１２は、目的の記録再生位置に光ピックアップ装置８を光ディスク２００の半径方向に移動させる。

光ビームの焦点が記録層から外れないように制御されている状態において、信号処理回路９はフォトディテクタ６の光量信号に基づいて再生信号を出力する。再生信号は光ディスク２００に書き込まれたデータを示している。これにより、光ディスク２００からのデータの読み出しが実現される。また、光ビームの光パワーを再生時よりも大きくすることにより、光ディスク２００にデータを書き込むことができる。

以下、光ピックアップ装置８の構成をより詳細に説明する。光ピックアップ装置８は、光源１と、ビームスプリッタ２と、コリメートレンズ３と、ミラー４と、対物レンズ１００と、レンズホルダ１０２と、保護部材１０３と、アクチュエータコイル１０４と、マルチレンズ５と、フォトダイオード６とを備える。ここでは簡単のため、光源と対物レンズは１００で代表して１つで表示しているが、本実施形態による光ピックアップ装置においてはそれぞれ２つ備わっている。

光源１は、光ディスク２００の記録層に対して、データの読み出しおよび書き込みのためのコヒーレント光を放射する半導体レーザである。ビームスプリッタ２は、光源１が放射する光ビームを分離する。コリメートレンズ３は、光源１が放射する光ビームを平行光に変換する。ミラー４は、入射する光ビームを反射させ、反射された光ビームを光ディスク２００へと指向させる。対物レンズ１００は、光ビームを光ディスク２００の記録層に集光する。アクチュエータコイル１０４は、印加された駆動信号のレベルに応じて、光ディスク２００に垂直な方向または光ディスク２００に平行な方向に、対物レンズ１００の取り付けられたレンズホルダ１０２の位置を変化させる。マルチレンズ５は、フォトダイオード６に光ビームを集光させる。フォトダイオード６は、光ディスク２００の記録層で反射された光ビームを受け取り、光量に応じて電気信号（光量信号）に変換する。なお、フォトダイオード６は複数の受光素子を含んでいてもよい。光量信号を受け取る信号処理回路９は、光量信号が何れの受光素子から出力されたかという情報も利用して、ＦＥ信号およびＴＥ信号を生成する。

本発明の光ピックアップ装置によれば、作動距離の長い対物レンズで光ディスクの記録再生を行う際に、作動距離の短い対物レンズおよび保護部材が光ディスク内周の突起部と接触してサーボ外れなどの動作不良が発生することを回避でき、装置信頼性の高い光ピックアップ装置およびそのような光ピックアップ装置を有する光ディスク装置を得ることができる。

本発明の一実施形態による光ピックアップ装置の要部構成図 同実施形態による対物レンズと光ディスクとの位置関係を説明する平面図 同実施形態による対物レンズと光ディスクとの関係を説明する側面図 本発明の光ディスク装置における一実施形態の構成図 従来の光ピックアップ装置における要部構成図

符号の説明

１ 光源
２ ビームスプリッタ
３ コリメートレンズ
４ ミラー
５ マルチレンズ
６ フォトダイオード
７ 光ディスク装置
８ 光ピックアップ装置
９ 信号処理回路
１０ サーボ制御回路
１１ スピンドルモータ
１２ トラバースモータ
１３ ターンテーブル
１００ ＷＤの短い対物レンズ
１０１ ＷＤの長い対物レンズ
１０２ レンズホルダ
１０３ 保護部材
１０４ アクチュエータコイル
２００ 光ディスク
２０１ スタックリブ

Claims (4)

1. 第１の対物レンズと、前記第１の対物レンズよりも作動距離の短い第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとを所定の位置関係で保持するレンズホルダと、情報媒体に対し前記第１の対物レンズの第１最近接点と前記第２の対物レンズの第２最近接点との何れよりも当該情報媒体側に突出した保護部材とを備え、
   前記第２の対物レンズの作動距離をＷ１、前記第１最近接点と前記第２最近接点との差をｘ、前記第１最近接点と前記保護部材の情報媒体側の面との差をｄ、情報媒体内周部に前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズを介して当該情報媒体に照射する光ビーム入射側の基板面上に形成した突起部の当該基板面からの高さをｈとすると、
   前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの前記レンズホルダ上におけるフォーカス方向の位置関係が、ｘ≦Ｗ１―（ｄ＋ｈ）を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記保護部材が、前記第１の対物レンズの周囲にのみ備わっ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装置。
3. 前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとの前記レンズホルダ上における前記基板面に平行な方向の配置が、前記情報媒体の半径方向に対し直交する向きであることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
4. 情報媒体を回転させる回転手段と、請求項１〜３何れかに記載の光ピックアップ装置と、当該情報媒体で反射した反射光に基づき再生信号及びサーボ信号を生成する信号処理装置とを備えた情報処理装置。
   

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