JP2007257681A - レンズホルダ、光ピックアップ、及び、光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化による優れた加速性能を維持しつつも、軽量化に起因して発生する構造共振によるサーボ機構の制御性能の劣化を回避することができるレンズホルダ、前記レンズホルダを備えた光ピックアップを提供する。
【解決手段】少なくとも一つの対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持されるレンズ搭載部７１と、周囲に駆動コイルが巻回されるボビン部７２とを備え、支持ワイヤ６１を介して二軸方向に位置変位可能に支持されるレンズホルダ７であって、レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダ７の駆動時に生じる構造共振の節が位置するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも一つの対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持されるレンズ搭載部と、周囲に駆動コイルが巻回されるボビン部とを備え、支持ワイヤを介して二軸方向に位置変位可能に支持されるレンズホルダ、前記レンズホルダを備えた光ピックアップ、及び、前記光ピックアップを備えた光ディスク装置に関する。

今日、コンピュータやレコーダ等にＣＤやＤＶＤに代表される光学記録媒体を搭載するに当たって、一つのドライブで様々なメディアに対応したマルチドライブを搭載することが主流となっている。

このような状況のもとで、種類の異なる光学記録媒体に対する記録や再生を行うために、夫々に対応した複数の対物レンズを搭載した光ピックアップが光ディスク装置に搭載されているが、複数の対物レンズを搭載した光ピックアップは、対物レンズを複数搭載することによる重量増加のために、従来からのレンズを一個のみ搭載したレンズ駆動装置と比較して、優れた加速性能を得ることが難しくなってきている。

しかしながら、コンピュータの高速化や映像のハイヴィジョン化に伴って、データ転送速度の高速化が至上命題となっている現状においては、複数の対物レンズを搭載した光ピックアップであっても、データ転送速度の高速化に対応した加速性能を得ることが必要とされている。

優れた加速性能を得るためには、レンズと共に動作する部分、例えば、レンズを固定するためにレンズが搭載され且つレンズと一体動作するレンズホルダ部分を軽量化することが効果的であるが、前記レンズホルダの軽量化により剛性が不足すると、駆動時に発生する不要な構造共振により前記光ピックアップを駆動するサーボ機構の制御性能が劣化して安定した制御を行なえないという問題が生じる。

上記の問題を解決するために、特許文献１では、円筒形状をした軸摺動回動型のレンズ駆動装置において、従来、レンズホルダが円筒の中心軸から外周部にかけて形成された８本の放射状連結部で構成されていたのに対して、前記レンズホルダの中心軸線の回りに非点対称に３本の補強連結部を配置すると共に、前記放射状連結部と前記補強連結部の交差部分に対物レンズを配置することによって、構造共振の腹が、前記対物レンズの配置された位置と一致することを抑制・回避する技術が提案されていた。

特開平１０−１４３８８７号公報

しかし、二軸方向に位置変位可能な二軸駆動方式を採用するレンズホルダでは、効果的な対策が提案されておらず、さらなる改良が望まれていた。特に、重量バランスの異なる複数のレンズを保持するレンズホルダの場合には、高速駆動のために軽量化を図ると不要な構造共振の発生を回避することが極めて困難であった。

本発明は、上述した問題点に鑑み、軽量化による優れた加速性能を維持しつつも、軽量化に起因する構造共振が発生してもサーボ機構の制御性能の劣化を回避することができるレンズホルダ、前記レンズホルダを備えた光ピックアップ、及び、前記光ピックアップを備えた光ディスク装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるレンズホルダの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、少なくとも一つの対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持されるレンズ搭載部と、周囲に駆動コイルが巻回されるボビン部とを備え、支持ワイヤを介して二軸方向に位置変位可能に支持されるレンズホルダであって、レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダの駆動時に生じる構造共振の節が位置するように構成されている点にある。

対物レンズにより正確な集光を行うためには、構造共振が発生してもそれにより前記対物レンズの機械的位置が変位したりその光軸がぶれたりしないことが必要であるが、前記対物レンズの中心部が構造共振の腹またはその近傍に位置すると、共振の位相に応じて前記レンズの中心部の位置及び光軸の角度が大きく変わるために、高速にサーボ制御することができなくなる。

そこで、本願発明者は鋭意研究を重ねた結果、前記レンズの中心部が駆動時に発生する構造共振の節となるように前記レンズホルダを構成することにより、構造共振が生じても前記レンズの中心またはその近傍で位置が変わらず、光軸も大きく変位することが無くなることを見出した。その結果、構造共振によるサーボ機構の制御性能の劣化を回避し、高速且つ正確にサーボ制御することができるようになった。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記レンズ搭載部の中央部、または、当該中央部と前記ボビン部との間に、スリットまたは他の部位の肉厚より薄い薄肉部を設けている点にある。

上述の構成によれば、前記レンズ搭載部の中央部、または、当該中央部と前記ボビン部との間に形成したスリットまたは他の部位の肉厚より薄い薄肉部を設けることにより、レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダの駆動時に生じる構造共振の節が位置するように構成できるようになり、併せてレンズホルダの軽量化も達成できるようになった。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記レンズ搭載部には前記中央部を挟んで二つの対物レンズがその光軸が平行となるように保持されている点にある。

本発明による光ピックアップの特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかに記載の特徴を備えたレンズホルダと、前記レンズホルダを二軸方向に駆動可能な二軸アクチュエータを備えて構成されている点にある。

本発明による光ディスク装置の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の特徴構成を備えた光ピックアップと、前記光ピックアップを記録媒体の径方向にスライド移動させる光ピックアップ駆動部と、前記記録媒体を回転させる記録媒体駆動部とを備えて構成されている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、軽量化による優れた加速性能を維持しつつも、軽量化に起因して発生する構造共振によるサーボ機構の制御性能の劣化を回避することができるレンズホルダ、前記レンズホルダを備えた光ピックアップ、及び、前記光ピックアップを備えた光ディスク装置を提供することができるようになった。

以下、本発明によるレンズホルダ、光ピックアップ、及び、光ディスク装置について説明する。

光ディスク装置１は、図６に示すように、載置部２０に載置されたＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ等の方式の異なる何れかの光ディスクである記録媒体Ｃを所定の回転数で回転させるスピンドルモータを備えた記録媒体駆動部２と、載置された記録媒体Ｃの記録面にレーザ光を送出し、記録面からの反射光を集光してデータ信号に変換するための光ピックアップ３と、前記光ピックアップ３を駆動させて記録媒体の半径方向にスライド移動させる光ピックアップ駆動部４等を備えて構成されている。

前記光ピックアップ駆動部４は、前記光ピックアップ３の幅方向両端に配置された一対の摺動体３１，３１をガイドシャフト４１，４１に遊嵌し、一方の摺動体３１に固定された連結部４４をステッピングモータ４２により回転駆動される送りネジ４３に噛合するように配置して構成され、前記ステッピングモータ４２を回転させることにより前記ガイドシャフト４１，４１に沿って前記光ピックアップ３が往復移動する、つまり、前記記録媒体Ｃの径方向に往復移動するように構成されている。

前記光ピックアップ３は、図７に示すように、一対の対物レンズＬ１、Ｌ２が保持されたレンズホルダ７と、一対の投光受光部５ａ、５ｂと、前記投光受光部５ａ、５ｂから出力されたレーザ光を対応する何れかの対物レンズＬ１、Ｌ２を介して前記記録媒体Ｃの記録面に投光するとともに、前記記録媒体Ｃからの反射光を前記対物レンズＬ１、Ｌ２を介して前記投光受光部５ａ、５ｂに導く反射ミラーＭ等を備えた光学系と、前記レンズホルダ７を前記対物レンズＬ１、Ｌ２の光軸方向と光軸とは直交する前記記録媒体Ｃの半径方向の二軸方向に駆動する二軸アクチュエータ６とを備えて構成されている。

前記投光受光部５ａは、ＣＤやＤＶＤに対応して二波長（７８０ｎｍと６５０ｎｍ）に切換可能な赤色波長域のレーザダイオードと、前記対物レンズＬ１を介した反射光を検出するフォトディテクタを備えて構成され、前記投光受光機構５ｂは、ブルーレイディスクやＨＤ−ＤＶＤに対応した波長約４０５ｎｍの青色レーザダイオードと、その出力光を前記記録媒体Ｃに導く偏向ビームスプリッタと、前記対物レンズＬ２を介した反射光のうち前記偏向ビームスプリッタにより分波された光を検出するフォトディテクタ等を備えて構成されている。尚、前記偏向ビームスプリッタ及びフォトディテクタは、前記投光受光部５ｂとして一体に構成される以外に、前記偏向ビームスプリッタが前記光学系に配置され、投光のみを行う投光部と受光のみを行う受光部として別ユニットで分離構成される場合もある。

図１及び図２に示すように、前記レンズホルダ７は、一端が前記ダンパホルダ６２の背部に配置された外部基板６５に固定された四本の支持ワイヤ６１により、前記レンズの光軸方向及び光軸と直行する前記記録媒体Ｃの半径方向の二軸方向に位置変位可能に支持されている。

ここに、前記支持ワイヤ６１は、前記ダンパホルダ６２に設けられた開孔を介して、前記ダンパホルダ６２と接触することなく前記外部基板６５に半田固定されている。また、前記ダンパホルダ６２の空隙部には樹脂が充填され、前記支持ワイヤ６１の一次共振のダンピングを行うように構成されている。

さらに、前記レンズホルダ７は、所定形状の板状体の外周部が数箇所で上部に折曲形成されたヨーク６３の中央部に配置されるとともに、前記ヨーク６３には前記支持ワイヤ６１の延設方向に沿って前記レンズホルダ７の前後に一対の磁石６４が固定されている。

前記レンズホルダ７は、図１から図３に示すように、径の異なる二個の対物レンズＬ１、Ｌ２が保持されるレンズ搭載部７１と、前記レンズ搭載部７１の周囲にフォーカスコイル７４が巻回されたボビン部７２とを備えて構成され、前記磁石６４，６４の対向位置に夫々一対のトラッキングコイル７３が固定されている。

前記トラッキングコイル７３は、前記レンズホルダ７を光軸と垂直な前記記録媒体Ｃの半径方向にトラッキング駆動させるための電磁コイルであり、前記フォーカスコイル７４は、前記レンズホルダ７を光軸方向にフォーカシング駆動させるための電磁コイルで、前記トラッキングコイル７３及び前記フォーカスコイル７４と前記磁石６４，６４との間で磁気回路が形成されている。

前記支持ワイヤ６１を介して夫々のコイルに通電されるフォーカシング信号またはトラッキング信号により、前記レンズホルダ７が前記二軸方向に駆動制御される。つまり、前記トラッキングコイル７３及び前記フォーカスコイル７４と前記磁石６４，６４により前記二軸アクチュエータ６が構成される。

前記レンズ搭載部７１は、平面視矩形の扁平な基部の中央部を挟んで長手方向に大きさの異なる一対の円形のレンズ挿入孔７１１が形成され、前記レンズ挿入孔７１１に直径の異なる二つの前記対物レンズＬ１，Ｌ２が、夫々可動重心から偏在した位置で、且つ、互いの光軸が平行となるように固定されている。さらに、前記レンズ搭載部７１の両側部には、フォーカシング駆動により前記対物レンズＬ１と前記対物レンズＬ２が記録媒体Ｃと接触することを防止するためのレンズプロテクタ７１２が取り付けられている。

前記レンズ搭載部７１及び前記ボビン部７２は、軽量化に適した樹脂で形成され、図３に示すように、前記レンズ搭載部７１の中央部と前記ボビン部７２との間にスリットＳが形成され、実質的に前記ボビン部７２が前記レンズ搭載部７１の長手方向の対向辺の両端部で接合されている。

上述のスリットＳは、前記トラッキング駆動やフォーカシング駆動の際に、前記レンズホルダ７に生じる構造共振の節が前記対物レンズＬ１と前記対物レンズＬ２の中心またはその近傍に位置するように設けられるもので、前記対物レンズＬ１と前記対物レンズＬ２の搭載位置や重量等によりその形状、大きさ、位置等が決定される。

通常、前記レンズホルダ７は、少ない通電量で前記支持ワイヤ６１が最もよく動作する周波数、つまり前記支持ワイヤ６１の一次共振（低次共振）の周波数を利用して駆動されるが、一次共振周波数よりも高域の周波数で駆動されたときに、前記レンズホルダ７に生じる不要な構造共振の節が前記対物レンズＬ１や前記対物レンズＬ２の中心部近傍に位置すると、前記対物レンズＬ１や前記対物レンズＬ２の光軸が傾いたりフォーカシングがずれるため、レーザ光を正確に読み取ることができず、制御性能が劣化するという問題が発生する。

しかし、不要な構造共振が発生する場合であっても、その共振の節がこれら対物レンズＬ１，Ｌ２の光軸中心またはその近傍に位置するように前記レンズホルダ７を構成することにより、位相のずれ等の不都合を大幅に改善でき、前記光ピックアップ３を追従性良く高速に駆動することができるようになるのである。

上述の光ピックアップ３を用いてサーボ駆動したときに発生する構造共振現象を実験により確認した結果を以下に説明する。図４（ａ）は、構造共振の発生時の前記レンズホルダ７の模擬平面図であり、図４（ｂ）は、そのときの前記レンズホルダ７の模擬断面図である。図４に示す五箇所の位置（ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、Ｌ１Ｃ、Ｌ２Ｃ）における周波数に対する位相特性を図５に示す。

尚、図４中、位置ＬＡは前記対物レンズＬ１と前記対物レンズＬ２の中間の位置、位置ＬＢは前記対物レンズＬ１の前記対物レンズＬ２と反対側の位置、位置ＬＣは前記対物レンズＬ２の前記対物レンズＬ１と反対側の位置、位置Ｌ１Ｃは前記対物レンズＬ１の中心位置、位置Ｌ２Ｃは前記対物レンズＬ２の中心位置をそれぞれ示す。また、図４（ｂ）において、不要な構造共振発生時における振動の動きを容易に認識できるように共振の振幅を誇張して表示している。

図５（ａ）は、位置ＬＡ、位置ＬＢ、及び位置ＬＣの三点の周波数に対する位相特性を示しており、図５（ａ）中における点線円の部分で構造共振が発生し、大きな位相のずれが生じていることが観測された。

図５（ｂ）は、位置Ｌ１Ｃと位置Ｌ２Ｃの二点の周波数に対する位相特性を示しており、図５（ｂ）中における点線円の部分で発生した構造共振に対して、図５（ａ）と比較して位相のずれが大幅に低減することが確認された。

つまり、図４（ｂ）に示す通り、構造共振が発生する場合、前記レンズホルダ７は実線で示した状態と破線で示した状態の二状態の間で振動すると考えられるが、位置ＬＡ、ＬＢ、ＬＣでは二状態で位相が大きく異なり、位置Ｌ１Ｃ、Ｌ２Ｃでは二状態で位相がほぼ同一となることから、レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダ７の駆動時に生じる構造共振の節が位置するように構成されていることが示されるのである。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、レンズ搭載部７１とボビン部７２の間にスリットＳが形成されたレンズホルダ７を説明したが、前記スリットＳがレンズ搭載部７１とボビン部７２の間以外の位置、例えば前記レンズ搭載部７１の中央部に形成されるものであってもよい。また、前記スリットＳを形成する代わりにその部位を他の部位の肉厚より薄い薄肉部に形成するものであってもよい。さらに、前記スリットＳと薄肉部の双方を採用してもよく、何れの場合であっても、レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダの駆動時に生じる構造共振の節が位置するようにレンズホルダの剛性を調整するものであれば、スリットや薄肉部の具体的位置や具体的形状は特に限定されるものではない。

例えば、図８に示すように、前記レンズ搭載部７１に形成された二つのレンズ挿入孔７１１の間、つまり、前記レンズ搭載部の中央部に溝部Ｓ２を形成して他の部位より薄肉に構成するものであってもよい。このような形態とすることで、二つの対物レンズ中心の中間部分の剛性が他の部分の剛性より脆弱となり、前記中間部分の変形性が増大する結果、二つの対物レンズの中心に構造共振の節を一致させ易くなる。

上述の実施形態では、レンズホルダにＣＤやＤＶＤに対応した対物レンズＬ１とブルーレイディスクやＨＤ−ＤＶＤに対応した対物レンズＬ２の二種類の対物レンズを搭載したものを説明したが、これに限るものではなく、任意の方式に対応した二種類の対物レンズを搭載する場合にも本発明を適用することができる。

上述の実施形態では、レンズ搭載部の長手方向に沿って二種類の対物レンズを搭載したものを説明したが、二種類以上の数の対物レンズを搭載する場合にも本発明を適用することができる。

上述の実施形態では、レンズ搭載部に二種類の対物レンズが搭載された場合について説明したが、本発明は、少なくとも一つの対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持されるレンズ搭載部を備えたレンズホルダに適用することができる。例えば、レンズ搭載部に単一の対物レンズを搭載する場合であっても、さらに記録媒体Ｃとの距離を検出する近接センサを設置することにより対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持される場合や、前記対物レンズの光学特性を変更制御するレンズアクチュエータを設置することにより対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持される場合等に適用することができる。

上述の実施形態では、レンズ搭載部７１に二個の対物レンズが、前記レンズ搭載部７１の中央部を挟んで直線状に並べて配置されており、レーザ光の光軸が平行となるように保持されている構成について説明したが、対物レンズの配置は上述の配置に限らず、例えば、二個の対物レンズがレンズ搭載部７１の対角線上に配置される場合や、双方の対物レンズの設置高さが異なるように配置されている場合等であっても本発明を適用することができる。

上述の実施形態では、レンズホルダ７は樹脂製である形態について説明したが、前記レンズホルダ７は樹脂製に限るものではなく、軽量化に適したものであれば樹脂以外の素材であってもよい。例えば、駆動コイルの動作に影響を与えないことを条件として金属で構成されていてもよく、また、セラミック等で構成されていてもよい。

上述の実施形態では、不要な構造共振のモードが、図４（ｂ）に示すような、レンズホルダ７の二個の対物レンズの間を軸として、前記レンズホルダ７の両端が上下に振動するフォーカス曲げモードである形態について説明したが、不要な構造共振のモードがフォーカス曲げモード以外の共振モードである場合でも本発明を適用することができる。

例えば、図９（ａ）に示すように、一方のレンズ側で時計方向にねじれている時は他方のレンズ側で反時計方向にねじれ、一方のレンズ側で反時計方向にねじれている時は他方のレンズ側で時計方向にねじれるように振動するねじれ振動モードや、図９（ｂ）に示すように、レンズホルダ７の二個の対物レンズの間を軸として、前記レンズホルダ７の上面側は殆ど振動せずに下面側が大きく振動するモードや、図９（ｃ）に示すように、レンズホルダ７の二個の対物レンズの間を軸として、前記レンズホルダ７の下面側は殆ど振動せずに上面側が大きく振動するモード等が挙げられる。

尚、上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

レンズホルダと二軸アクチュエータの外観構成図 レンズホルダと二軸アクチュエータを分解した状態の外観構成図 レンズホルダとスリットを説明するための上面図 （ａ）は、不要な構造共振が発生している状況におけるレンズホルダの上面図を示し、（ｂ）は、図４（ａ）の状況におけるレンズホルダの断面図を示す説明図 （ａ）は、対物レンズ周辺部における周波数に対する位相特性を示し、（ｂ）は、対物レンズ中心部における周波数に対する位相特性を示したグラフ 光ディスク装置の外観構成図 光ピックアップの要部平面図 レンズ搭載部の下面に溝部を設けたレンズホルダの外観構成図 （ａ）は、ねじれ振動モードを示し、（ｂ）は、下面側が大きく振動するモードを示し、（ｃ）は、上面側が大きく振動するモードを示したレンズホルダの外観構成図

符号の説明

１：光ディスク装置
２：記録媒体駆動部
３：光ピックアップ
４：光ピックアップ駆動部
６：二軸アクチュエータ
７：レンズホルダ
６１：支持ワイヤ
６２：ダンパホルダ
６３：ヨーク
６４：磁石
６５：外部基板
７１：レンズ搭載部
７２：ボビン部
７３：トラッキングコイル
７４：フォーカスコイル
Ｓ：スリット
Ｃ：記録媒体

Claims (5)

1. 少なくとも一つの対物レンズが可動重心から偏在した位置で保持されるレンズ搭載部と、周囲に駆動コイルが巻回されるボビン部とを備え、支持ワイヤを介して二軸方向に位置変位可能に支持されるレンズホルダであって、
   レンズの中心またはその近傍に前記レンズホルダの駆動時に生じる構造共振の節が位置するように構成されているレンズホルダ。
2. 前記レンズ搭載部の中央部、または、当該中央部と前記ボビン部との間に、スリットまたは他の部位の肉厚より薄い薄肉部を設けている請求項１記載のレンズホルダ。
3. 前記レンズ搭載部には前記中央部を挟んで二つの対物レンズがその光軸が平行となるように保持されている請求項１または２の何れかに記載のレンズホルダ。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載のレンズホルダと、前記レンズホルダを二軸方向に駆動可能な二軸アクチュエータを備えて構成されている光ピックアップ。
5. 請求項４に記載の光ピックアップと、前記光ピックアップを記録媒体の径方向にスライド移動させる光ピックアップ駆動部と、前記記録媒体を回転させる記録媒体駆動部とを備えて構成されている光ディスク装置。

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