JP2007164829A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １個の対物レンズで複数波長に対応する光ピックアップ装置において、複数波長の何れを使用する場合でも、最適な特性が得られる可動範囲でレンズアクチュエータを使用できるようにする。
【解決手段】 光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ピックアップ装置１である。そして、レーザ光を光ディスクの記録面に集束させる対物レンズ２１と、前記対物レンズ２１を保持するレンズホルダ２２を電磁力により微小変位させるレンズアクチュエータ２０と、該レンズアクチュエータ２０が固定されるスキューベース３０と、スキューベース３０をキャリッジベース１０に対して昇降移動可能とする昇降機構（４０，３５Ａ〜３５Ｃ）と、昇降機構を駆動してスキューベース３０を昇降移動させる駆動手段（５０，５１）と、を備えた構成とした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ピックアップ装置に関する。

近年、開口数（ＮＡ）の大きな対物レンズの開発により、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、青紫色レーザ用光ディスク（例えば、ＨＤ−ＤＶＤ：高密度デジタル多用途ディスク）の、３種類の光ディスクに対して１つの対物レンズでデータの読出し又は書込みを行うことの可能な光ピックアップが実現されている。すなわち、ＣＤ用の７８５ｎｍ波長のレーザ光、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ波長のレーザ光、青紫色レーザ用光ディスクの４０５ｎｍ波長のレーザ光を、それぞれ１つの対物レンズにより各光ディスクの記録面に集束させてデータの読出し又は書込みが可能となっている。

また、従来、２種類の対物レンズを用いて３波長の光ディスクに対応させた光ピックアップ装置の提案もなされている（例えば特許文献１）。

光ピックアップには、対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に微小量だけ高速に変位させるレンズアクチュエータが搭載されるのが一般であり、このレンズアクチュエータの作用により高速回転する光ディスクの記録面にレーザ光の焦点が合わせられるとともに、このレーザ光の焦点が光ディスクのデータトラックに追従するようにされる。
特開２００５−０５６４９７号公報

使用されるレーザ波長の異なる複数種類の光ディスクに対して１個の対物レンズでデータの読み書きを行う場合、レーザ光の焦点を光ディスクの記録面に合わせたときの対物レンズの高さは、光ディスクの種類に応じて異なってくる。

しかしながら、このような対物レンズの高さの調整を、レンズアクチュエータのフォーカス駆動によってのみ行う場合、レンズアクチュエータの可動範囲を大きく設定しなければならない。また、光ディスクの種類によっては対物レンズを常に静止状態と異なる高さに維持するために、レンズアクチュエータのフォーカス駆動コイルにバイアス電流を常に流し続けなければならない。この場合、光ディスクの種類に応じてフォーカス駆動コイルのバイアス電流値が異なってくるため、フォーカス駆動コイルの特性を１種類の光ディスクに対して最適化したときに、他の種類の光ディスクでは最適な特性が得られないといった不都合が生じる。

また、青紫色レーザに対応した開口数の高い対物レンズを用いる場合、各種類の光ディスクにレーザ光の焦点を合わせたときに、光ディスクと対物レンズとの間隔（作動距離と云う）が非常に短くなる。そのため、何らの対策を講じないと、サーボエラーにより対物レンズが光ディスクに衝突する可能性がある。そこで、このような衝突を回避するために、衝突のおそれが生じたときに対物レンズを急激に降下させる制御を行う必要があるが、このような制御をレンズアクチュエータを用いて行う場合、レンズアクチュエータの駆動コイルに大きな電流を流す必要が生じるため、駆動コイルの定格電流を比較的大きく設定しなければならない。定格電流の大きな駆動コイルでは、その分、微細電流の制御に対して反応が鈍るという問題が生じる。

この発明の目的は、１個の対物レンズで複数波長に対応する光ピックアップ装置において、複数波長の何れを使用する場合でも、最適な特性が得られる可動範囲でレンズアクチュエータを使用することのできる光ピックアップ装置を提供することにある。

この発明のその他の目的は、レンズアクチュエータの駆動を用いないで対物レンズと光ディスクとの衝突を回避する制御が可能な光ピックアップ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、光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ピックアップ装置であって、レーザ光を光ディスクの記録面に集束させる対物レンズと、前記対物レンズを保持するレンズホルダをフォーカス方向およびトラッキング方向に変位させるレンズアクチュエータと、該レンズアクチュエータが固定される第１ベースと、前記第１ベースを光ピックアップ装置の本体ベースに対して昇降移動可能とする昇降機構と、前記昇降機構を駆動して前記第１ベースを昇降移動させる駆動手段と、を備えた構成とした。

このような手段によれば、光ディスクの種類に応じた対物レンズの高さの調整を昇降機構に担わせることで、レンズアクチュエータのフォーカス駆動をフォーカスサーボ制御のためだけに特化させることが出来る。そして、レンズアクチュエータのフォーカス駆動を何れの種類の光ディスクに対しても最適な可動範囲で行わせることが出来る。

具体的には、前記昇降機構は、前記第１ベースを昇降方向にスライド移動させるガイド機構と、段差部を有し前記第１ベースと前記本体ベースとの間に介在してこの間で摺動可能にされた摺動体と、前記第１ベースを前記摺動体の側に付勢する付勢手段とを備え、前記本体ベース又は前記第１ベースの一部が前記摺動体の前記段差部に当接されるように固定され、前記摺動体が移動して前記本体ベース又は前記第１ベースの一部が接触される前記段差部の位置がずれることで、前記第１ベースが前記本体ベースに対して昇降するように構成すると良い。

このような構成により、コンパクトな構成で昇降手段を実現することが出来る。光ピックアップ装置は小型化が求められるので、このような構成は特に有効である。

さらに具体的には、前記本体ベースには、レーザ光を通過させるレーザ挿通孔と、前記摺動体を回動可能に固定するための軸受孔とが設けられ、前記摺動体には、前記段差部が３箇所にそれぞれ形成されるとともに、前記本体ベースの前記軸受孔に挿入される回転軸と、前記回転軸を中心とした同一半径上にギヤ溝が形成された従動ギヤとが設けられ、前記第１ベースには、前記３箇所の段差部にそれぞれ当接される３つの突出部と、前記本体ベースの前記レーザ挿通孔に継合されて当該レーザ挿通孔に沿って摺動する管体と、該管体を中心に当該第１ベースが回転しないように前記本体ベースに引掛けられる回転防止ピンとが設けられ、前記駆動手段は、駆動ギヤを回転させて前記摺動体の前記従動ギヤを動かす駆動モータからなり、前記駆動モータが回転駆動することで、前記摺動体が前記回転軸を中心に回転して前記第１ベースの前記３つの突出部が接触している前記３箇所の段差部の位置がそれぞれずれるように構成すると良い。

このような構成により、レンズアクチュエータや対物レンズが安定的に固定され、昇降駆動により光軸がずれたり傾いたりするのを防止することが出来る。

さらに具体的には、前記段差部は、前記対物レンズを光ディスクの種類に応じた高さ位置に合わせる段と、前記対物レンズと光ディスクとが衝突しそうになった際に対物レンズを降下させて退避させる退避用段とを備えたものである。

このような構成により、対物レンズと光ディスクの衝突回避の駆動も昇降機構により行わせることができ、レンズアクチュエータのフォーカス駆動の構成に衝突回避動作を行わせる必要がなくなるので、その分、このフォーカス駆動の構成として微細電流の制御に対して応答性の高い電磁コイルを用いることが出来る。

以上説明したように、本発明に従うと、１個の対物レンズで複数波長に対応する光ピックアップ装置において、何れの波長のレーザ光を使用する場合でも、特性が最適となる可動範囲でレンズアクチュエータを使用することが出来る。

また、レンズアクチュエータの駆動を用いないで対物レンズと光ディスクとの衝突を回避する制御が可能であり、レンズアクチュエータに急激で大きな駆動が求められることがないので、微細電流で高い応答性を実現する駆動手段をレンズアクチュエータに適用することが出来る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この実施の形態の光ピックアップ装置のレンズアクチュエータと昇降機構の部分を示す斜視図、図２はこの部分の側面図、図３はレンズアクチュエータを除いたこの部分の分解斜視図である。

この実施の形態の光ピックアップ装置１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ等、使用されるレーザ波長の異なる３種類の光ディスクに対応して、これら光ディスクに対してデータの読出し又は書込みを行うものである。

この光ピックアップ装置１は、光学部品が内部に搭載されたキャリッジベース１０と、対物レンズ２１をフォーカス方向およびトラッキング方向に高速に微小変位させるレンズアクチュエータ２０と、このレンズアクチュエータ２０を傾きの調整を可能な状態で固定するスキューベース３０と、このスキューベース３０とキャリッジベース１０との間に介在されてスキューベース３０を昇降させる摺動体としての昇降板４０と、この昇降板４０を駆動する駆動モータ５０等を備えている。これらのうち、キャリッジベース１０が本体ベースを、スキューベース３０が第１ベースをそれぞれ構成する。

キャリッジベース１０は、光ピックアップ装置１の土台となるもので、例えばダイカスト成型されたアルミブロックなどから構成される。光ピックアップ装置１は、このキャリッジベース１０が光ディスクの半径方向にスライド移動させる機構に連結されるように光ディスク装置に搭載される。

キャリッジベース１０の内部には、レーザ光を通過させる経路や種々の光学部品を搭載する空間が設けられ、そこに複数の光学部品が搭載されている。光学部品としては、３種類の波長のレーザ光を出力する複数の半導体レーザ、レーザ光を３ビームにする回折格子、コリメータレンズ、レーザ光を立ち上げて対物レンズ２１に送る立上げミラー１２、光ディスクからの反射ビームを波長に応じて分離させるビームスプリッタ、分離した反射ビームを測定する光センサなどが含まれる。

キャリッジベース１０の上面側には、図３に示すように、対物レンズ２１の下方位置に円筒状に設けられたレーザ挿通孔１４と、昇降板４０の回転軸４１が挿入される軸受孔１５と、スキューベース３０の回転防止ピン３１と摺動可能に継合される継合孔１６とが設けられている。その他、キャリッジベース１０の底面側からレンズアクチュエータ２０の角度調整用ネジ２７，２８までドライバーを差し込むための挿通孔１７，１８も設けられている。

レンズアクチュエータ２０は、対物レンズ２１を保持するレンズホルダ２２と、このレンズホルダ２２を支持する複数のワイヤーＷと、レンズアクチュエータ２０の土台となるアクチュエータベース２４と、複数のワイヤーＷの一端側が固定される固定ブロック２５と、レンズホルダ２２の側面に対向配置された磁石２６，２６と、レンズホルダ２２の側面に固着された図示略の電磁コイル等を備えている。そして、複数のワイヤーＷを介してレンズホルダ２２の電磁コイルに電流が流されることで、磁石２６，２６と電磁コイルとの電磁作用によりレンズホルダ２２がフォーカス方向やトラッキング方向に微小変位するようになっている。

図示は省略するが、アクチュエータベース２４の対物レンズ２１の下方位置にはレーザ光を通過させる円筒形状の孔が設けられており、この孔の円周部３点に下方に突出した凸部が形成されている。この凸部はレンズアクチュエータ２０をスキューベース３０に３点固定するためのものである。また、固定ブロック２５のワイヤーＷの固定部にはワイヤーＷの共振を減衰させるゲルなどの緩衝材が詰められ、レンズホルダ２２には上下に伸びる貫通穴２２ａ，２２ａが設けられ、この貫通穴２２ａ，２２ａにアクチュエータベース２４から伸びたヨーク２４ａ，２４ａが通されている。なお、レンズホルダ２２の駆動方向はフォーカス方向とトラッキング方向に加えて光ディスクの反りに対応するチルト角方向も含まれるようにしても良い。

スキューベース３０は、レンズアクチュエータ２０を角度調整可能な状態で３点支持するものである。スキューベース３０の対物レンズ２１の下方位置には円筒状のレーザ挿通孔３２が設けられ、このレーザ挿通孔３２の上部周縁はコーン形状にされてスキュー面３２ａを構成している。このスキュー面３２ａはスキューベース３０の上面より上方に突出され、アクチュエータベース２４の底面に設けられた３つの凸部がこのスキュー面３２ａに当接した状態でアクチュエータベース２４が固定される。コーン形状のスキュー面３２ａで３つの凸部を受けるため、この３点支持を維持したままアクチュエータベース２４の傾きを変更することが可能になっている。

さらに、このスキューベース３０には、アクチュエータベース２４を下方に付勢するバネ３６ａ（図１）および固定ネジ３６ｂを固定するためのネジ孔３６ｃと、角度調整用ネジ２７，２８の頭部が位置決めされるネジ挿通孔３７，３８が設けられている。角度調整用ネジ２７，２８はアクチュエータベース２４と螺合され、これら角度調整用ネジ２７，２８の締め量を変更することで、アクチュエータベース２４の傾きが変更されるようになっている。

また、このスキューベース３０には、該スキューベース３０を上下にスライド移動可能とするため、レーザ挿通孔３２の下側に円筒形状の継手３２ｂが設けられている。この継手３２ｂは、キャリッジベース１０のレーザ挿通孔１４と摺動可能に継合されるもので、この継手３２ｂとレーザ挿通孔１４によりガイド機構が構成される。また、レーザ挿通孔３２から離れた箇所にはキャリッジベース１０の継合孔１６と摺動可能に継合する回転防止ピン３１が設けられている。

さらに、スキューベース３０には、２つのバネ受け３３，３４と、底面側に突出した３つの突出部３５ａ〜３５ｃとが設けられている。バネ受け３３，３４には、スキューベース３０を下方に付勢する付勢手段としての板バネ１９，１９の先端部が接触される。突出部３５ａ〜３５ｃは、昇降板４０上に３点支持されるために昇降板４０の段差部４４Ａ〜４４Ｃに当接されるものであり、特に制限されないが、この実施の形態では、ネジ３５Ａ〜３５Ｃの先端により構成している。このネジ３５Ａ〜３５Ｃの少なくとも先端部は滑りやすい材質（例えばフッ素樹脂など）により形成されている。

図４には昇降板４０の平面図を、図５には昇降板４０の段差部の断面図を、それぞれ示す。

昇降板４０は、キャリッジベース１０の軸受孔１５に挿入される回転軸４１と、駆動ギヤ５１と噛み合って駆動力を伝達する回転軸４１を中心とした同一半径位置に形成されたギヤ４２と、スキューベース３０の３つの突出部３５ａ〜３５ｃが当接される位置に設けられた段差部４４Ａ〜４４Ｃとを備えている。

また、昇降板４０は、図４にも示すように、ギヤ４２にわたる所定角度分回動した場合でもレーザ挿通孔１４を塞がないような形状にされている。また、少なくとも段差部４４Ａ〜４４Ｃの部分は金属により構成されている。

段差部４４Ａ〜４４Ｃは、図５にも示すように、段の高さが異なる４段の水平面を有し、これら水平面の間をなだらかな傾斜で接続したものである。４つの水平面のうち、一番高い方から３つの水平面の高さは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤの各種類の光ディスクの作動距離に対応した高さに設定されている。一番低い水平面は、二番目に低い水平面を用いている場合で対物レンズが光ディスクに衝突しそうになったときに、対物レンズを低い位置に回避させるためのものである。

スキューベース３０の底面側に設けられた３つの突出部３５ａ〜３５ｃは、昇降板４０の３つの段差部４４Ａ〜４４Ｃのうち何れも同じ高さの水平面に当接されるように配置され、さらに、昇降板４０が回転軸４１を中心に回動することで、これら突出部３５ａ〜３５ｃが当接される水平面の段が共にずれていくようになっている。

駆動モータ５０は、駆動ギヤ５１を介して昇降板４０を回動駆動させるものであり、例えばステッピングモータなどから構成され、その回動量すなわちスキューベース３０の突出部３５ａ〜３５ｃがどの水平面に載っているかを検出することが可能になっている。なお、ステッピングモータの替わりに通常のモータを適用するとともに、昇降板４０の回動量を検出したり或いはスキューベース３０の昇降量を検出するセンサを設け、このセンサの信号に基づきモータの駆動制御を行うようにしても良い。

以上のように構成された光ピックアップ装置１によれば、光ディスクの種類に応じて異なる波長のレーザ光を使用する場合に、昇降板４０を回動させることでレンズアクチュエータ２０を光ディスクに対応した高さに合わせることが出来る。すなわち、レンズアクチュエータ２０の最適な可動範囲の中心位置に対物レンズ２１を位置させた状態で、対物レンズ２１の焦点が光ディスクの記録面にほぼ合うような高さに合わせることが出来る。

従って、何れの波長のレーザ光を使用する場合でも、特性が最適となる可動範囲でレンズアクチュエータ２０を使用することが出来る。

また、光ディスクと対物レンズ２１とが衝突しそうになった場合には、駆動モータ５０の駆動により昇降板４０を回動させることで対物レンズ２１を一段低い位置に回避させることが出来るので、衝突回避時におけるレンズアクチュエータ２０への負担を軽減することが出来る。従って、レンズアクチュエータ２０の電磁コイルの特性をサーボ駆動用に特化させることができ、その結果として、レンズアクチュエータ２０の動作特性の向上を図ることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、段差部４４Ａ〜４４Ｃを有する昇降板４０を回動させることで段差部４４Ａ〜４４Ｃの位置をずらしてスキューベース３０を昇降させるように構成しているが、昇降板を所定方向にスライド移動させることで段差部をずらしてスキューベース３０を昇降させるように構成することも出来る。また、段差部の段数も４段に限られず、２種類の光ディスクに対応させる場合は２段や３段としても良いし、また、通常処理用の段と退避用の段の２段のみとしても良い。

また、上記実施の形態では、昇降板４０の上面側に段差部４４Ａ〜４４Ｃを露出させて、スキューベースの突出部３５ａ〜３５ｃが段差部に当接するように構成しているが、昇降板の上下を逆にするとともに、キャリッジベース１０に３つの突出部を設けて、キャリッジベース１０の突出部が昇降板の段差部に当接するように構成することで、相対的にスキューベースが昇降させるように構成ことも出来る。

その他、レンズアクチュエータの駆動方式やその構造、スキューベースの有無、対応する光ディスクの種類など、実施の形態で具体的に示した細部詳細は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施の形態の光ピックアップ装置のレンズアクチュエータと昇降機構の部分を示す斜視図である。 同、光ピックアップ装置のレンズアクチュエータと昇降機構の部分を示す側面図である。 スキューベースと昇降板とキャリッジベースとの分離斜視図である。 昇降板を示す平面図である。 昇降板の段差部を示す断面図である。

符号の説明

１ 光ピックアップ装置
１０ キャリッジベース（本体ベース）
１４ レーザ挿通孔
１５ 軸受孔
１６ 継合孔
１９ 板バネ（付勢手段）
２０ レンズアクチュエータ
２１ 対物レンズ
２２ レンズホルダ
３０ スキューベース（第１ベース）
３１ 回転防止ピン
３２ｂ 継手（管体）
３３，３４ バネ受け
３５ａ〜３５ｃ 突出部
４０ 昇降板（摺動体）
４１ 回転軸
４２ ギヤ
４４Ａ〜４４Ｃ 段差部
５０ 駆動モータ（駆動手段）
５１ 駆動ギヤ

Claims (5)

1. 光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ピックアップ装置であって、
   レーザ光を光ディスクの記録面に集束させる対物レンズと、
   前記対物レンズを保持するレンズホルダを電磁力によりフォーカス方向およびトラッキング方向に変位させるレンズアクチュエータと、
   該レンズアクチュエータが固定されるとともに底面側に３つの突出部を有する第１ベースと、
   光ピックアップ装置の本体ベースに対して前記第１ベースを昇降可能とする昇降機構と、
   前記昇降機構を駆動して前記第１ベースを昇降移動させる駆動手段とを備え、
   前記昇降機構は、
   前記第１ベースを昇降方向にスライド可能とするガイド機構と、
   ３箇所にそれぞれ段差部が設けられ前記第１ベースと前記本体ベースとの間で回転軸を中心に回動可能にされた摺動体と、
   前記第１ベースを前記摺動体の側に付勢する付勢手段とを有し、
   前記第１ベースの前記３つの突出部が前記摺動体の前記３箇所の段差部にそれぞれ当接されることで前記第１ベースが固定され、前記摺動体が回動して前記突出部が当接される前記段差部の位置がずれることで、前記第１ベースが前記本体ベースに対して昇降するように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 光ディスクにレーザ光を照射してデータの読出し又は書込みを行う光ピックアップ装置であって、
   レーザ光を光ディスクの記録面に集束させる対物レンズと、
   前記対物レンズを保持するレンズホルダをフォーカス方向およびトラッキング方向に変位させるレンズアクチュエータと、
   該レンズアクチュエータが固定される第１ベースと、
   前記第１ベースを光ピックアップ装置の本体ベースに対して昇降移動可能とする昇降機構と、
   前記昇降機構を駆動して前記第１ベースを昇降移動させる駆動手段と、
   を備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 前記昇降機構は、
   前記第１ベースを昇降方向にスライド移動させるガイド機構と、
   段差部を有し前記第１ベースと前記本体ベースとの間に介在してこの間で摺動可能にされた摺動体と、
   前記第１ベースを前記摺動体の側に付勢する付勢手段とを備え、
   前記本体ベース又は前記第１ベースの一部が前記摺動体の前記段差部に当接されるように固定され、前記摺動体が移動して前記本体ベース又は前記第１ベースの一部が接触される前記段差部の位置がずれることで、前記第１ベースが前記本体ベースに対して昇降するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
4. 前記本体ベースには、レーザ光を通過させるレーザ挿通孔と、前記摺動体を回動可能に固定するための軸受孔とが設けられ、
   前記摺動体には、前記段差部が３箇所にそれぞれ形成されるとともに、前記本体ベースの前記軸受孔に挿入される回転軸と、前記回転軸を中心とした同一半径上にギヤ溝が形成された従動ギヤとが設けられ、
   前記第１ベースには、前記３箇所の段差部にそれぞれ当接される３つの突出部と、前記本体ベースの前記レーザ挿通孔に継合されて当該レーザ挿通孔に沿って摺動する管体と、該管体を中心に当該第１ベースが回転しないように前記本体ベースに引掛けられる回転防止ピンとが設けられ、
   前記駆動手段は、駆動ギヤを回転させて前記摺動体の前記従動ギヤを動かす駆動モータからなり、
   前記駆動モータが回転駆動することで、前記摺動体が前記回転軸を中心に回転して前記第１ベースの前記３つの突出部が接触している前記３箇所の段差部の位置がそれぞれずれるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
5. 前記段差部には、前記対物レンズを光ディスクの種類に応じた高さ位置に合わせる段と、前記対物レンズと光ディスクとが衝突しそうになった際に対物レンズを降下させて退避させる退避用段とが含まれていることを特徴とする請求項３又は４に記載の光ピックアップ装置。

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