JP2008077699A - 光ヘッドおよび光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に伴うハウジングの変形を抑制し、光記録媒体への記録および再生を可能にする光ヘッドおよび光記録再生装置を提供する。
【解決手段】ハウジング２にカバー２１が取り付けられて構成された筐体内に、様々な光学部品が収納されている。カバー２１は、長手方向の一端部近傍のねじ止め部分２３においてねじ２２によってねじ止めされるとともに、長手方向の他端部近傍の係止部分２４において、係合爪部２ｂ同士の間に填り込んで係止されている。カバー２１は、ハウジング２に対して相対的に、ねじ２２を中心として多少の揺動と、長手方向の移動が可能になっている。
【選択図】図６

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体にデータの記録または再生を行う光ヘッドと、この光ヘッドを備えた光記録再生装置に関する。

光記録媒体であるＣＤ（Compact disk）やＤＶＤ（digital versatile disk）の記録や再生に用いられる光記録再生装置の光ヘッドでは、ハウジングに、レンズやレーザダイオードやフォトディテクタや偏光ビームスプリッタ等の光学部品が搭載されるとともに、これらの光学部品を覆うカバーが取り付けられている。また、電気部品が実装された回路基板がハウジングに取り付けられ、光学部品の一部もその回路基板に実装されている場合もある。このような光ヘッドは、ハウジングとカバーによって筐体が構成され、この筐体内に光学部品や電気部品が収容された構成である。

このような光ヘッドを備えた光記録再生装置は、例えば自動車に搭載されて用いられる場合もあり、周囲温度が−２０〜＋７５℃程度の非常に広い範囲において、様々な光記録媒体の記録または再生が可能であることを望まれることがある。また、最近の光記録再生装置では、光記録媒体にデータを記録する際の記録速度が高速化するとともに、レーザダイオードが高出力化しており、記録時の光ヘッド自体の発熱量が大きくなる傾向にある。このように、光ヘッドは、周囲温度も、それ自体の温度も大きく変化することがある。

特許文献１には、回路基板の熱を、絶縁性熱伝達シートを介してシールドケースに伝達して放熱する方法が開示されている。
特開２００２−２５０９５号公報

前記した構成の光ヘッドは、マグネシウムやジュラルミンのダイキャスト（鋳物）等からなるハウジングに、ステンレス等の金属からなるカバーが固着されて、筐体が構成されている。ハウジングとカバーは材質が異なるため、熱膨張率が異なる。従って、前記したように非常に広い範囲で温度変化が生じると、ハウジングとカバーとの伸縮の度合いが違うため、ハウジングに反りなどの変形を生じる可能性がある。このようにハウジングに変形が生じると、このハウジングに装着された光学部品の姿勢が変化してしまう。光記録再生装置の使用時に、周囲温度の変化または光ヘッド自体の温度変化により、レンズやレーザダイオード等の光学部品の姿勢が変化すると、各光学部品の光軸同士がずれて、光ヘッド全体の光学的収差が発生してしまう。その結果、レーザダイオードから出射される光ビームが光記録媒体のデータ記録面に正しく収束されず、光記録媒体へのデータの記録またはデータの再生を行うことができなくなるおそれがある。

また、ハウジングと回路基板の間の熱膨張率の違いによっても、前記したのと同様に温度変化に伴うハウジングの変形が生じると、光学部品の姿勢の変化をもたらし、光記録媒体へのデータの記録またはデータの再生が行えなくなる可能性がある。

このような温度変化に起因するハウジングの変形については、特許文献１を含め、従来の光ヘッドでは問題にされていなかった。

そこで本発明の目的は、温度変化に伴うハウジングの変形を抑制し、光記録媒体への記録および再生を可能にする光ヘッドおよび光記録再生装置を提供することにある。

本発明は、ハウジングと、ハウジングに搭載されている光学部品と、ハウジングに取り付けられている板状部材とを有する光ヘッドにおいて、板状部材は、ハウジングに対してねじ止めされている１つのねじ止め部分と、ハウジングに対して相対的に少なくとも一方向へ移動可能に、ハウジングに係止されている１つの係止部分とを有することを特徴とする。係止部分は、板状部材のハウジングからの離脱を阻止するとともに、板状部材の長手方向への移動を許容するものである。

この構成によると、温度変化に伴って板状部材とハウジング部材との伸縮差が生じても、板状部材のハウジングに対する長手方向の相対移動と、ねじ止め部分を中心とした揺動によってその伸縮差を吸収できる。従って、ハウジングを変形させようとする力、特にハウジングを反らせようとする力は働かず、ハウジングの変形は抑えられる。

特に、ねじ止め部分は板状部材の長手方向の一方の端部に位置し、係止部分は板状部材の長手方向の他方の端部に位置していることが好ましい。

板状部材はカバーであり、ハウジングとともに、光学部品を収容する筐体を構成するものであってもよい。また、板状部材は、光学部品が接続されている回路基板であってもよい。

係止部分は、弾性を有する接着剤により、板状部材をハウジングに対して離脱不能に保持していてもよい。この接着剤は、板状部材の長手方向への移動を許容するように伸縮可能である。

本発明の光記録再生装置は、前記したいずれかの構成の光ヘッドを備えている。

本発明によると、周囲温度や光ヘッド自体の温度の変化に伴うハウジングの変形を抑制することができ、安定して光記録媒体への記録または再生を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、本実施形態の光ヘッドの基本構造について説明する。図１は本実施形態の光ヘッドの、カバーを外した状態の内部構造を示す斜視図、図２は図１に示す光ヘッドの、対物レンズ駆動装置と回路基板を外し図１の裏面側（対物レンズ側）から見た斜視図、図３は光学系を説明するための主要部の分解図、図４は図３に示す構成を模式化したブロック図である。

この光ヘッド１は、マグネシウムやジュラルミンのダイキャストからなるハウジング２上に、各種の光学部品が取り付けられている。具体的には、図１に示すように、ハウジング２の一方の面（筐体の内部に向いた面）上に、光学部品として、第１および第２のレーザダイオード３，４と、各レーザダイオード３，４の光路上にある第１および第２の回折格子（１／２波長板）５，６と、第１および第２の回折格子５，６を透過した第１および第２のレーザダイオード３，４の光路の交点に位置するダイクロイックプリズム８が取り付けられている。さらに、このハウジング２上に、ダイクロイックプリズム８を出射した光の光路上に位置する偏光ビームスプリッタ９と、偏光ビームスプリッタ９を出射した光の光路上にあるフロントモニター（受光素子）１７と、偏光ビームスプリッタ９により反射された光の光路上にある反射ミラー１０と、反射ミラー１０による反射光が偏光ビームスプリッタ９を再透過した後の光路上に位置するセンサーレンズ１５およびフォトディテクタ（受光素子）１６が取り付けられている。さらに、ハウジング２の一方の面には、後述するカバー２１の取り付けに用いられるねじ穴２ａと係合爪部２ｂが形成されている。

また、ハウジング２の他方の面（筐体の外面）には、反射ミラー１０と位置合わせして、図３に示すコリメータレンズ１１と液晶素子１２と１／４波長板１３とからなる積層体１９が取り付けられ、さらにその積層体１９と光軸を一致させて対物レンズ１４が取り付けられている。図２に示すように、ハウジング２の他方の面には、回路基板２０の取り付けに用いられるねじ穴２ｃと係合爪部２ｄが形成されている。そして、図１，７に示すように、ハウジング２の他方の面には、第１および第２のレーザダイオード３，４への電力供給などの働きをする回路基板２０が取り付けられている。

このような構成の光ヘッド１によると、第１のレーザダイオード３から出射されたレーザ光（一例では青色レーザ光）は、第１の回折格子５によって偏光方向が制御され、ダイクロイックプリズム８を透過して、偏光ビームスプリッタ９へ至る。

一方、第２のレーザダイオード（一例ではＣＤ用レーザ光とＤＶＤ用レーザ光を選択的に発光可能な２波長レーザダイオード）４から出射されたレーザ光（例えばＣＤ用レーザ光またはＤＶＤ用レーザ光）は、第２の回折格子６によって偏光方向が制御され、ダイクロイックプリズム８により９０度の角度で反射されて、偏光ビームスプリッタ９へ至る。

このように、第１および第２のレーザダイオード３，４のいずれから出射されたレーザ光も、偏光ビームスプリッタ９へ導かれる。そして、そのレーザ光は、偏光ビームスプリッタ９によって反射され、さらに反射ミラー１０によって４５度の角度で反射されて、ハウジング２に設けられた穴（図示せず）を通過し、コリメータレンズ１１と液晶素子１２と１／４波長板１３とからなる積層体１９および対物レンズ１４を介して、外部に出射される。

この光ヘッド１の外部に、例えばＣＤやＤＶＤなどの光記録媒体４６（図４，８参照）が配置されている場合には、前記したように対物レンズ１４から外部に出射されたレーザ光が、この光記録媒体４６に当たって反射される。光記録媒体４６による反射光は、再び、対物レンズ１４、積層体１９を通過し、反射ミラー１０によって４５度の角度で反射されて、偏光ビームスプリッタ９へ到達する。そして、この光は、偏光ビームスプリッタ９を透過し、センサーレンズ１５によってフォトディテクタ１６の受光面に集光させられる。そして、フォトディテクタ１６が受光した光の強度に応じて出力する出力信号が、回路基板２０上の電気部品および／または外部回路に伝達されて解析され、光記録媒体４６の記録内容が読み取られる。

なお、光記録媒体４６への記録を行う場合には、前記したように対物レンズ１４から外部に出射された光を、光記録媒体４６の記録トラック上に合焦させることによって書き込む。

この光ヘッド１の初期調整時および使用時には、レーザ光がダイクロイックプリズム８と偏光ビームスプリッタ９を通過して直進し、フロントモニター１７に入射され、フロントモニター１７は、常時レーザ光の強度をモニターする。このフロントモニター１７で受光した強度に基づいてレーザダイオード３，４にフィードバックをかけて、常に所望の強度のレーザ光が出射されるように制御することができる。

以上説明した構成および機能を有する光ヘッド１において、各光学部品を保護するために、ハウジング２の一方の面側を覆うようにカバー２１が取り付けられている。このカバー２１が取り付けられた状態が、図５〜６に示されている。本実施形態は、このカバー２１のハウジング２への取り付け方法を主要な特徴とする。

細長い板状部材を主要部とするカバー２１は、その長手方向の一端部付近において、ねじ２２によってハウジング２のねじ穴２ａにねじ止めされている。このねじ止め部分２３は、カバー２１をハウジング２に取り付けているが、カバー２１がねじ２２を中心としてハウジング２に対して相対的に多少揺動することを許容する程度の強度で固定している。

そして、このカバー２１の長手方向の他端部付近において、ハウジング２に設けられた複数の係合爪部２ｂによって係止される係止部分２４が構成されている。複数の係合爪部２ｂは、カバー２１の厚さとほぼ同じ大きさの間隔を開けて配置されている。従って、板状のカバー２１が複数の係合爪部２ｂ同士の間に入り込むことによって、ハウジング２に対して保持されている（図６（ｂ）参照）。なお、この係止部分２４によって、カバー２１のねじ２２を中心とした揺動はある程度規制されている。

このようにして、カバー２１は、ねじ止め部分２３において若干の揺動を除いて移動不能に固定されて、ハウジング２から離脱不能になっており、係止部分２４においてカバー２１の厚さ方向のずれやがたつきを抑えているが、長手方向への移動を許容する状態になっている。

本実施形態では、このようなカバー２１とハウジング２の取り付け形態が採用されているため、温度変化に起因するハウジング２の変形を抑えることができる。

その点について説明すると、周囲温度の変化および／または光ヘッド１自体の温度の変化が生じた際に、熱膨張率の異なる材質からなるカバー２１とハウジング２の伸縮の程度が違ってしまう。その場合、カバー２１とハウジング２が全体に亘って強固に固着されていると、カバー２１とハウジング２の伸縮の差によって、反り、破損、カバー２１とハウジング２の分離、歪みの残留などの現象が生じる。特に、ハウジング２が変形すると、そのハウジング２上に装着されている前記した多数の光学部品の位置や姿勢が変化してしまう。そして、各光学部品の光軸がずれることにより、光ヘッド１として所望の機能および性能を実現できなくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、カバー２１とハウジング２の伸縮の差が生じた場合にも、長手方向における伸縮の差は、係止部分２４においてカバー２１がハウジング２の複数の係合爪部２ｂの間を摺動して相対的に進退することによって吸収することができる。また、幅方向における伸縮の差は、カバー２１がねじ２２を中心としてハウジング２に対して相対的に揺動することによって吸収することができる。なお、カバー２１がハウジング２に対して相対的に揺動可能な量はわずかであるが、一般に伸縮の差は、幅よりも長い長手方向において顕著であり、短い幅方向における伸縮の差は比較的小さいので対処可能である。

そして、本実施形態では、ねじ止め部分２３においてはカバー２１とハウジング２はほとんど移動することなく固定され、係止部分２４においても、カバー２１が係合爪部２ｂの間から脱出することはほぼ防げるので、カバー２１はハウジング２から離脱することはなく一体的に取り扱うことができる。このカバー２１は、筐体内に収容された光学部品の保護という観点では十分な効果を奏することができる。

特に、本実施形態では、ねじ止め部分２３と係止部分２４が、カバー２１の長手方向の両端部近傍にそれぞれ位置しているため、長手方向および幅方向の伸縮の差の吸収が効果的に行えるとともに、カバー２１をハウジング２に安定して固定することができる。

カバー２１とハウジング２とを複数箇所においてねじ止めした場合の問題点は、前記した通り両者の膨張率の違いから反り等の変形が発生することであり、これを解決するために、カバー２１とハウジング２とを全体的に接着剤によって接着することも考えられる。その場合には、接着剤の弾性によって反りの発生をある程度抑えることができる。しかし、この構成では以下の問題点がある。

すなわち、カバー２１とハウジング２とを全体的に接着剤によって接着する際には、組み立て時に予めカバー２１とハウジング２とを位置合わせする必要がある。そのためには、組み立て装置により位置決め機構を設けるか、あるいはカバー２１および／またはハウジング２に位置決め部を設ける必要がある。また、カバー２１とハウジング２を位置合わせして接着したとしても、温度変化（加熱・冷却）が繰り返されると、接着剤の接着力のみによって保持するのが困難になり、カバー２１がハウジング２から浮いてしまったり、外れてしまったりすることがある。カバー２１がハウジング２から浮いたり外れたりしないほどの強力な接着力を持つ接着剤を用いると、複数箇所のねじ止めを行う構成と同様に、反りなどの変形を生じる。

これに対し、本実施形態のようにカバー２１とハウジング２とを１箇所のみにおいてねじ止めする構成では、組み立て時には、まずねじ止めを行う。これは、ねじ穴さえ合わせれば、さほど厳密な位置合わせを予め行う必要はなく、組み立て装置の位置決め機構やカバー２１および／またはハウジング２の位置決め部は不要である。こうして、１箇所ねじ止めすることによって、カバー２１とハウジング２の相対位置が概ね規定される。しかも、このねじ止め部分は確実に固定され、温度変化が繰り返されても、カバー２１がハウジング２から浮いてしまったり、外れてしまったりすることがなく、長期にわたる信頼性を確保することができる。

以上説明したとおり、本実施形態によると、周囲温度の変化または光ヘッド自体の温度変化に起因するカバー２１およびハウジング２の伸縮の差を、カバー２１のハウジング２に対する相対移動により吸収することによって、ハウジング２の変形や、カバー２１の浮きや外れ等を抑え、各光学部品の姿勢を一定に保持することができる。これにより、光ヘッド１の信頼性が向上し、光ヘッド１全体の光学的収差を低く抑えることができる。しかも、ハウジング１に搭載された各光学部品を保護するためのカバー２１としての機能も果たし得るものである。

なお、係止部分２４において、接着剤を用いてカバー２１を係合爪部２ｂに対して保持することもできる。その場合、接着剤としては、カバー２１と係合爪部２ｂとの相対移動（カバー２１の長手方向への摺動と幅方向への揺動）をある程度可能にするように、固化状態でも弾性を有し伸縮可能なものが用いられる。

以上の説明では、本発明をカバー２１のハウジング２への取り付け構造に応用した例を示したが、本実施形態では、回路基板２０も同様な方法でハウジング２に取り付けられている。すなわち、図７に示すように、細長い板状部材である回路基板２０は、その長手方向の一端部付近において、ねじ２５によってハウジング２のねじ穴２ｄ（図２参照）にねじ止めされている。このねじ止め部分２６は、カバー２１をハウジング２に固定している。回路基板２０の長手方向の他端部付近において、ハウジング２に設けられた複数の係合爪部２ｄによって係止される係止部分２７が構成されている。複数の係合爪部２ｄは、回路基板２０の厚さとほぼ同じ大きさの間隔を開けて配置されている。従って、回路基板２０が複数の係合爪部２ｄ同士の間に入り込むことによって、ハウジング２に対して保持されている。

この構造によって、前記したのと同様に、温度変化に伴う回路基板とハウジングの伸縮の差によるハウジング２の変形を抑え、ハウジング２に搭載されている光学部品の姿勢を一定に保つ効果がある。

図８は、前記した本発明の光ヘッド１を含む光記録再生装置の構成を示す概略図である。この光記録再生装置は、主に、前記した構成の光ヘッド１と、スピンドルモータ４２と、コントローラ４３と、レーザ駆動回路４４と、レンズ駆動回路４５とから構成されている。

スピンドルモータ４２は、コントローラ４３の制御の下で、光ディスク（光記録媒体）４６を回転駆動する。コントローラ４３は、光ヘッド４１から供給されるフォトディテクタ検出信号に基づいて、スピンドルモータ４２、レーザ駆動回路４４、およびレンズ駆動回路４５を制御する。レーザ駆動回路４４は、コントローラ４３の制御の下で、光ヘッド１を構成する光源であるレーザダイオード３，４（図１，３，４参照）を駆動するためのレーザ駆動信号を生成し、光ヘッド１に供給する。レンズ駆動回路４５は、コントローラ４３の制御の下で、光ヘッド１を構成する対物レンズ１４（図３，４参照）のフォーカシング、トラッキング、およびチルトを制御するためのレンズ駆動信号を生成し、光ヘッド１に供給する。

コントローラ４３は、フォーカスサーボ追従回路４７と、トラッキングサーボ追従回路４８と、スキュー調整回路４９と、レーザコントロール回路５０とを有している。フォーカスサーボ追従回路４７は、光ヘッド１から供給されるフォトディテクタ検出信号に基づいて、回転している光ディスク４６の情報記録面に光ヘッド１から出射された光ビームのフォーカスをかけるためのフォーカスサーボ信号を生成し、レンズ駆動回路４５に供給する。

トラッキングサーボ追従回路４８は、光ヘッド１から供給されるフォトディテクタ検出信号に基づいて、光ディスク４６の偏心している信号トラックに対して、光ヘッド１から出射された光ビームのビームスポットを追従させるためのトラッキングサーボ信号を生成し、レンズ駆動回路４５に供給する。スキュー調整回路４９は、光ヘッド１から供給されるフォトディテクタ検出信号に基づいて、光ヘッド１を構成する対物レンズ１４をラジアル方向やタンジェンシャル方向に傾斜させるためのスキュー調整信号を生成し、レンズ駆動回路４５に供給する。レーザコントロール回路５０は、光ヘッド１から供給されるフォトディテクタ検出信号から抽出された光ディスク４６に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。

このような本発明の光ヘッド１を含む光記録再生装置は、周囲温度または光ヘッド自体の温度が急激に変化した場合であっても、光記録媒体４６にデータの記録または再生を安定して行うことができる。

なお、前記した例では、２つの光源（レーザダイオード３，４）が設けられている光ヘッド１と、この光ヘッドが１個のみ設けられている光記録再生装置を示したが、これに限定されない。本発明は、３つ以上の光源、または単一の光源が設けられている光ヘッドや、光ヘッドが複数個設けられている光記録再生装置にも適用することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態のみに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明の一実施形態に係る光ヘッドの、カバーを外した状態の斜視図である。 図１に示す光ヘッドの、対物レンズ駆動装置と回路基板を外した状態の、図１と反対側から見た斜視図である。 図１，２に示す光ヘッドの光学部品の関係を示す説明図である。 図３に示す光学部品の関係をより簡略化して示す模式図である。 図１，２に示す光ヘッドの、カバーと回路基板を取り付けた状態の斜視図である。 （ａ）は、図５に示す光ヘッドのカバーとハウジングのねじ止め部分および係止部分を簡略化して示す模式的平面図、（ｂ）はその係止部分の拡大断面図である。 図５に示す光ヘッドを、図５と反対側から見た斜視図である。 本発明の光ヘッドを含む光記録再生装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 光ヘッド
２ ハウジング
３ 第１のレーザダイオード
４ 第２のレーザダイオード
５ 第１の回折格子（１／２波長板）
６ 第２の回折格子（１／２波長板）
８ ダイクロイックプリズム
９ 偏光ビームスプリッタ
１０ 反射ミラー
１１ コリメータレンズ
１２ 液晶素子
１３ １／４波長板
１４ 対物レンズ
１５ センサーレンズ
１６ フォトディテクタ（受光素子）
１７ フロントモニター（受光素子）
１９ 積層体
２０ 回路基板（板状部材）
２１ カバー（板状部材）
２２，２５ ねじ
２３，２６ ねじ止め部分
２４，２７ 係止部分
４２ スピンドルモータ
４３ コントローラ
４４ レーザ駆動回路
４５ レンズ駆動回路
４６ 光記録媒体（光ディスク）
４７ フォーカスサーボ追従回路
４８ トラッキングサーボ追従回路
４９ スキュー調整回路
５０ レーザコントロール回路

Claims (7)

1. ハウジングと、前記ハウジングに搭載されている光学部品と、前記ハウジングに取り付けられている板状部材とを有する光ヘッドにおいて、
   前記板状部材は、前記ハウジングに対してねじ止めされている１つのねじ止め部分と、前記ハウジングに対して相対的に少なくとも一方向へ移動可能に、該ハウジングに係止されている１つの係止部分とを有する、
   ことを特徴とする光ヘッド。
2. 前記係止部分は、前記板状部材の前記ハウジングからの離脱を阻止するとともに、前記板状部材の長手方向への移動を許容するものである、請求項１に記載の光ヘッド。
3. 前記ねじ止め部分は前記板状部材の長手方向の一方の端部に位置し、前記係止部分は前記板状部材の長手方向の他方の端部に位置している、請求項１または２に記載の光ヘッド。
4. 前記板状部材はカバーであり、前記ハウジングとともに、前記光学部品を収容する筐体を構成するものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
5. 前記板状部材は回路基板である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ヘッド。
6. 前記係止部分は、弾性を有する接着剤により、前記板状部材を前記ハウジングに対して離脱不能に保持している、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ヘッド。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の光ヘッドを備えている、光記録再生装置。

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