JP2007516555A - 回転アームアクチュエータを有する光学ピックアップ - Google Patents

Abstract

プッシュプルエラートラッキング信号が生成可能であるよう光学情報担体から反射された光のビームを９０°で回転させるために、その情報担体と光検出器ユニット（１１２）との間の光路（２１）に２つの折り畳みミラー（１２１、１２２）が使用されるピボット式光学読出し装置を記載する。

Description

本発明は、第１の固定部と第２のピボット部を有する光学ピックアップであって、この第２の部分には、光学的に読出し可能な情報担体に向けてのレーザ源からのレーザビームのビーム経路を決定する光学系が設けられている光学ピックアップに係る。本発明は更に、そのようなピックアップ装置を有する光学ドライブに係る。

光学ピックアップは、レーザダイオードが、ピボット式光学装置の実際のスイングアームとは別個の固定構造内に取り付けられるピボット式光学装置の形に設計することが可能である。というのは、スイングアーム自体内にレーザダイオードを設けることは、幾つかの大きな不利点を呈しうるからである。例えば、アーム質量の増加、レーザダイオードにより発生される熱の対処の複雑化、配線の複雑化等である。従って、レーザダイオードを、スイングアームとは別個の固定構造内に取り付けることがしばしば好まれる。

上述したような光学ピックアップでは、レーザダイオードからの非対称放射の様々な部分が、スイングアームの様々な位置に対して情報担体上に集束される。このことは、レーザダイオードの高速軸（即ち、最も広がる寸法）を、情報担体の走査時にスイングアームがピボットする面、即ち、情報担体の面と平行にすることにより実現可能である。直交方向における小さな動作も、この方向におけるレーザダイオードからの放射の発散により、可能にされる。レーザダイオードにより放射される光は、ピックアップのピボット部内の光学系に沿って進み、折り畳みミラーによって情報担体に向けて方向付けられる。

このような種類の光学ピックアップについて、フォーカスエラー検出は、ダブルウェッジ又はルーフプリズムを用いたいわゆるフーコー法によって実現可能である。この方法は、当業者には周知である。

しかし、ダブルルーフプリズムが組み込まれ、検出フォトダイオードが横方向及び縦方向の両方に分割されてもそのような場合においてプッシュプルトラッキングエラー信号を生成することができない。このような種類の分割は、スイングアームの回転角度用の信号を生成するためにのみ使用可能である。この信号は、アームの駆動を制御するために使用可能である。

従って、上述したような種類の回転式アームアクチュエータ用のプッシュプルトラッキングエラー信号を生成する方法に関して、従来技術では問題があった。

従って、本発明は、回転式アームアクチュエータを用いる光学ピックアップにおいて１ビームプッシュプルトラッキングが実行可能となる解決策を提供することを目的とする。

この目的は、請求項に記載する構成及び光学ドライブにより実現される。

従って、本発明では、情報担体の光学的読出しのためにレーザ源から光学フォーカシングユニットまでのビーム路を決定する光学系のある光学ピックアップを提供する。この光学系は、第１のピボット軸についてピボットする装置の一部内に取り付けられる。第１の折り畳みミラーが、第１のピボット軸に平行な面において９０°でビーム路を折り曲げるよう設けられ、第２の折り畳みミラーが、第２のピボット軸に対して直交する面において９０°でビーム路を折り曲げるよう設けられる。このようにすると、情報担体から反射された光ビームは、９０°回転された検出ユニット上に光ビームが撮像されるよう回転される。それにより、プッシュプルトラッキングエラー信号を生成するために反射されたビームにおける任意のプッシュプル非対称性を検出可能となる。反射ビームをルーフプリズムにより分割することは、ビームの２つの部分において異なる光学パワーを与え、従って、このトラッキングエラー信号の生成を可能にする。

本発明の１つの実施例では、反射ビームを４つのサブビームに分割するためにダブルルーフプリズムが、横方向及び縦方向の両方に分割された検出ユニットと共に使用される。プッシュプルトラッキングエラー信号に加えて、この装置では、スイングアームのピボット位置を制御するために使用可能な回転角度位置信号を生成可能である。

従って、本発明の基本的な考えは、ビームにおける任意のプッシュプル非対称性を検出可能とするよう反射ビームを９０°回転させるために光学ビーム路に追加の折り畳みミラーを使用することにある。

図面全体に亘って、同様の部分は、同様の参照符号を付す。

前置きとして、一般的な種類のピボット式光学装置を、図１を参照しながら説明する。

図１には、一般的な設計の光学ディスクドライブの形のピボット式光学装置を示す。図１の光学ディスクドライブは、スピンドル軸７について光学ディスク５を回転させるスピンドルモータ３を支持する基部プレート１を有する。光学ディスク５は、その下面に情報担持面を有する。スピンドルモータ３の周囲外面１１には、基部プレート１から間隔があけられてピボット式光学装置が取り付けられる。ピボット式光学装置は、第１の部分１５と第２の部分１７を有する。第２の部分１７は、第１のピボット軸１９について第１の部分１５に対してピボット式に可動である光学系を有し、この光学系は、光学レーザビーム路２１を決定し、このビーム路の大まかな方向を一点破線で示し、第２の部分１７の長手方向に大体延在する。軸受け手段２３が、第２の部分１７にピボット可能性を与えるために設けられる。レーザ源２５は、ビーム路２１に沿っての第２の部分１７の略長手方向においてレーザビーム２７を放射するよう第１の部分１５に取り付けられる（図２参照）。

レーザ源２５は、第２の部分１７の光学レーザビーム路上に実質的に位置付けられる。このために、軸受け手段２３は、レーザビーム２７がレーザ源２５から第２のピボット式部分１７内を通過可能にするよう開いた中心領域２９を示す。

第２の部分１７は更に、交差点Ｐにおいて第１のピボット軸１９と実質的に直交交差する第２のピボット軸３１について第１の部分１５に対してもピボットする。レーザ源２５は、この点Ｐにおいて実質的に位置付けられる。

好適には、軸受け手段は、ジンバルタイプであり、第１の部分１５によってピボット式に支持され、反対に、第２の部分１７をピボット式に支持する中間軸受け素子３３を有する。交差点Ｐは、中間軸受け素子３３の中心点に位置付けられる。

レーザ源２５は、それ自体は周知である半導体レーザダイオードユニットである。レーザ源２５は、図３に示すように略楕円形である遠視野放射パターン３５を有する放射線を放射する。図３は、ビーム２７の横断面を示す。楕円形の遠視野パターンは、主軸３５Ｌと、副軸３５Ｓを有する。レーザ源２５は、主軸３５Ｌが第２のピボット軸３１と略平行であり、副軸３５Ｓが第１のピボット軸１９と略平行であるよう配置される。

第２の部分１７の光学系は、第２の部分１７内へのレーザビーム２７の入射点におけるコリメータレンズ３７の形の光学コリメータを有する。コリメータレンズ３７は、第２の部分１７の全てのピボット位置においてレーザ源２５により放射される放射線の楕円形遠視野パターン３５内に完全に位置付けられる。コリメータレンズのこの配置を図３に概略的に示す。

上述したピボット式光学装置は、光学ディスク５の情報面９から情報を読出しする／情報面９に情報を書込みするその自由端４１の近くで光学フォーカシングユニット３９を支持するスイングアームである。第２の部分１７は、第１のピボット軸１９により構成されるスイング軸についてのピボット式走査動作のための、且つ、第２のピボット軸１３により構成されるフォーカシング軸についてのピボット式フォーカシング動作のための剛性スイングアームである。上述したように、フォーカシング軸は、光学ピックアップユニット３９を、光学ディスク５の情報面９に対して、実質的に直交するフォーカシング方向Ｆ及び走査方向Ｓにそれぞれ動かすために交差点Ｐにおいてスイング軸に実質的に直交交差する。従って、遠視野放射パターン３５の主軸３５Ｌは、フォーカシング軸３１と略平行であり、遠視野放射パターン３５の副軸３５Ｓは、スイング軸１９と略平行である。

図１に示すスイングアーム装置の実施例は、第２の部分が、スイング軸１９及びフォーカシング軸３１について全体がピボット式に動く剛性スイングアーム構成１７である。これらのピボット動作を可能にするために、磁気走査及びフォーカシング手段が設けられ、この手段は、透磁性材料から形成され、走査及びフォーカシングのためにそれぞれスイングアーム構造１７の自由端４１に設けられる固定子構造と多数の可動磁気コイル４５、４７Ａ、４７Ｂとして機能する第１の部分１５を有する。可動磁気走査コイルは、断面が略矩形で、また、中心開口４９を有する円筒走査コイル４５を有する。可動フォーカシングコイルは、断面が略矩形の２つの実質的に同一の円筒型フォーカシングコイル４７Ａ、４７Ｂである。走査コイル４５は、スイングアーム構造１７の中心軸がスイングアーム構造の走査動作Ｓに略平行である位置にスイングアーム構造１７の自由端４１に対して外側面において接合される。各フォーカシングコイル４７Ａ、４７Ｂは、スイングアーム構造１７から遠位である走査コイル４５の外側面に対して外側に面する軸方向の端面の一部において接合され、２つのフォーカシングコイル４７Ａ、４７Ｂは、図１に示すような方法で大体配置される。第１の部分１５は、フォーカシングコイル４７Ａ、４７Ｂに面し、空隙によりフォーカシングコイルから間隔が置かれた細長い永久磁石５１を有する固定磁気手段を支持する。透磁性固定子、即ち、第１の部分１５は、クリアランスを有する走査コイル４５の中心開口４９を通る固定子部分５３を有する。永久磁石は、スイング軸１９に対してラジアル方向に磁気偏向され、実質的に半径方向に向けられた永久磁場が、走査コイル４９と固定子部分５３との間に、及び、フォーカシングコイル４７Ａ、４７Ｂと固定子１５との間にそれぞれ存在する空隙を横断するよう確立されるような配置である。固定子１５は、スピンドルモータ３に硬く関連付けられる。

固定子コア１５とジンバル型軸受け手段２３の支持部は、組合せユニットに一体にされることが好適である。このような組合せユニットは、軟鉄といった好適な透磁性材料から形成され、また、一時的に取り外し可能な部分、即ち、中心開口４９内への走査コイル４５の挿入を可能にするための部分５３を有する。この組合せユニットには、その自由端付近において軸受け手段２３を担持し、また、スピンドルモータ３のモータ固定子と共に一体にされうる固定子ラミネーションのスタックから構成されうる相互接続支持梁部５５が設けられうる。

図１から分かるように、第１の部分１５は、平面図で略Ｕ字型であり、その自由端５７において、２つの脚部５９、６１と、接続部６３を有する。ピボットピン６５、６７は、中間部３３を、脚部５９、６１内にピボット式に支持する。第２の部分１７は、２つのピボットピン６９、７１により中間軸受け部３１によりピボット式に担持される。レーザダイオードは、第１の部分１５のＵ字型端の接続部６３における適合開口内に、アクティブダイオード面が、スイング軸１９と第２の部分１７のフォーカシング軸３１との交差点Ｐに位置するよう挿入される。

図３は、円形の斜線領域の形のコリメータレンズ３７の投影を示し、これは、異なる斜線領域として示されるローカル遠視野放射パターン上に投影される。図３の投影は、コリメータレンズ３７の平面を通る直交面を示す。コリメータレンズは、スイングアーム１７の全ての動作位置において遠視野放射パターン３５の境界内にあり続ける。光学ディスクドライブ用のスイングアームのフォーカシング振幅は、直交面におけるスイング振幅より非常に小さい。レーザダイオードからの放射の楕円形遠視野パターンは、従って、光学ディスクドライブ内で光学装置をピボットさせるのに適している。

一般的に、偏光ビームスプリッタ１１０又は他の何らかの光偏向手段が、レーザダイオード２５とコリメータレンズ３７の間に設けられ、それにより、情報担体から反射された光を、読出しのために図４に１１２と参照番号を付すフォトダイオード又は光検出器等のアレイに向けて方向付ける。スイングアームがそのピボット軸について枢動するときのフォトダイオード上の画像の位置ずれに対応するために、フォトダイオード１１２Ａは、スイングアームのスイング面に平行なセクションに分割される。スイングアームの回転は、スイングアーム回転と同じ面におけるフォトダイオード上の画像の位置ずれをもたらすことに留意されたい。フォトダイオード上の画像は、直交方向には動かない。

スイングアームの回転とは独立したプッシュプルトラッキングエラー信号を生成する可能性を有するために、追加の折り畳みミラー１２２が設けられる。従って、１つの折り畳みミラー１２１は、レーザビーム２７を情報担体上に向ける目的を有し、追加の折り畳みミラー１２２は、追加の折り畳みミラーがない状況と比較して９０°回転された光検出器上にビームが撮像されるようビームを回転させる目的を有する。即ち、第１の折り畳みミラー１２１は、装置のスイング軸１９に平行な面において９０°で光学ビーム路を折り曲げるよう設けられ、第２の折り畳みミラー１２２は、このスイング軸１９に対して直交する面において９０°で光学ビームを折り曲げるよう設けられる。このようにすると、光検出器を、情報担体の適切なトラッキングのために必要なプッシュプル信号を生成するために使用することができる。情報担体からの反射後のレーザビームの２つの対向するエッジ間の光度における差（トラッキングエラーによる）を、２つの隣接する光検出器からの信号強度における差を通して決定可能となる。２つの折り畳みミラー１２１、１２２の配置は、図１に示すが、図４及び５からより良好に分かる。

偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を使用する場合、４分の１波長板（λ／４板）が一般的に、ＰＢＳと情報担体との間に位置付けられることを留意されたい。この場合、λ／４板は、第２の折り畳みミラーと対物レンズ間に位置付けられるべきである。

光学系に使用されるコリメータレンズは、レーザダイオードからの放射の適切な平行化を与えるよう非球面を有することが好適である。

偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１０が、レーザダイオード２５とコリメータレンズ３７との間に配置される場合、コリメータレンズは、１つの位置においてのみビームスプリッタに対して垂直である。第２のピボットする部分の任意の他の向き又は回転については、コリメータレンズ３７は、ＰＢＳ１１０に対して角度を有する。これは、主に、非点収差である異常をもたらす。しかし、このことを補正するのは、例えば、コリメータレンズの適切な開口数を選択する及び／又はＰＢＳの前に非球面を設けることにより、非常に簡単である。

図５に示す本発明の更なる実施例では、ＰＢＳと、１１２Ｂと参照符号を付すフォトダイオードとの間にダブルルーフプリズムを設けた構成を設ける。フォトダイオード１１２Ｂは、横方向及び縦方向の両方において分割される。プッシュプルトラッキングエラー信号に加えて、本発明のこの装置は、この場合、スイングアーム位置を制御するのに使用することのできる回転角度位置信号を供給可能である。

全体的に円形である軸受け手段２３を記載したが、他の形状及びタイプも軸受け手段に用いうることを理解するものとする。例えば、ジンバル型軸受けは、矩形でありうる。軸受け手段の他の例には、球面軸受けが挙げられる。本発明は、上述のピボット機能が実施される限りは、軸受けのタイプに関係なく使用可能であることを理解するものとする。

結論として、第１の（固定）部分と第２の（ピボット）部分を有する光学読出し装置を開示した。第２の部分は、光学系を有し、また、第１のピボット軸について第１の部分に対してピボット式に可動であり、光学系は、第２の部分の略長手方向にレーザビームのビーム路を決定する。更に、レーザ源は、第１のピボット軸とビーム路が交差する点において実質的に位置する。ダイオードレーザからのレーザビームを光学的に読出し可能な情報担体上に方向付け、同時に、プッシュプルトラッキングエラー信号の生成を可能にするために、第１の折り畳みミラーが、第１のピボット軸に平行な第１の面において９０°でビーム路を折り曲げるよう設けられ、第２の折り畳みミラーが、第１のピボット軸に直交する第２の面において９０°でビーム路を折り曲げるよう設けられる。

更に、トラッキングエラー信号と、スイングアームの回転角度位置信号の両方を同時に生成するために、光検出器のアレイと共にダブルルーフプリズムを使用することが可能である。

従って、プッシュプルエラートラッキング信号が生成可能であるよう情報担体から反射された光ビームを９０°回転させるよう光学情報担体９と光検出器ユニット１１２Ａ（又は１１２Ｂ）との間の光学路２１に２つの折り畳みミラー１２１、１２２が使用されるピボット式光学読出し装置を記載した。

本発明の光学ピックアップの配置を示す斜視図である。 図１の細部を示す側部断面図である。 光学ピックアップのコリメータレンズとレーザダイオードの遠視野放射パターンとの寸法関係を示す図である。 ルーフプリズムを有する偏光ビームスプリッタと、本発明による追加の折り畳みミラーの配置を示す斜視図である。 本発明によるダブルルーフプリズムを有する偏光ビームスプリッタを示す斜視図である。

Claims (9)

1. 第１の部分と、
   第２の部分に沿っての略長手方向にレーザビーム用のビーム路を決定する光学系を有し、且つ、第１のピボット軸について前記第１の部分に対してピボット式に可動である該第２の部分と、
   前記第１のピボット軸と前記ビーム路が交差する点において実質的に位置付けられるレーザ源と、
   を有し、
   前記光学系は、
   前記第１のピボット軸に本質的に平行な第１の面において９０°で前記ビーム路を折り曲げる第１の折り畳みミラーと、
   前記第１のピボット軸に本質的に直交する第２の面において９０°で前記ビーム路を折り曲げる第２の折り畳みミラーと、
   を有する、光学ピックアップ装置。
2. 読出しのために情報担体から反射された光をフォトダイオードの構成に向けて方向付けるために前記レーザ源に隣接して偏光ビームスプリッタを更に有する請求項１記載の装置。
3. 前記反射された光を前記フォトダイオードに向けて２つの別個のビームに分割するルーフプリズムを更に有する請求項２記載の装置。
4. 前記反射された光を前記フォトダイオードに向けて４つの別個のビームに分割するダブルルーフプリズムを更に有する請求項２記載の装置。
5. 前記第２の部分は更に、第２のピボット軸について前記第１の部分に対してピボット式に可動であり、
   前記第２のピボット軸は、前記第１のピボット軸と前記ビーム路が交差する前記点において前記第１のピボット軸と実質的に直交交差する請求項１記載の装置。
6. 前記第２の部分内への入射時に前記レーザ源からの放射を平行化するコリメータレンズを更に有する請求項１記載の装置。
7. 前記コリメータレンズ及び前記レーザ源は、前記レンズが、前記第２の部分の全ての動作位置において前記レーザ源の遠視野放射パターン内であるよう位置付けられる請求項６記載の装置。
8. 前記第１のピボット軸は、前記レーザ源の前記遠視野放射パターンの副軸に略平行であり、
   前記第２のピボット軸は、前記レーザ源の前記遠視野放射パターンの主軸に略平行である請求項５記載の装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のピックアップ装置を有する光学ドライブ。

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