JP2008192247A - 光ピックアップのアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータのコイル基板に流す電流を増大させてアクチュエータの駆動力を大きくすると、コイル基板の発熱量が増大して樹脂材料からなる対物レンズが熱変形する。したがって、対物レンズの光学収差が大きくなるため、アクチュエータの高速駆動が阻害されていた。
【解決手段】コイル基板１１と対物レンズ１０との間のレンズホルダ９に開口部２０を設けると共に、開口部２０に放熱部材１０１を挿入することにより、コイル基板１１の発熱による開口部２０内の空気の温度上昇が抑制され、対物レンズ１０の熱変形が防止される。その結果、コイル基板１１に流す電流の増大が可能になり、アクチュエータの高速駆動が実現された。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク・光磁気ディスクなどの円盤状光記録媒体に対して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置に用いる光ピックアップのアクチュエータに関するものである。

光ピックアップは、対物レンズを円盤状光記録媒体（以下、略して光記録媒体と言う）に対して垂直方向（以下、フォーカス方向と言う）および光記録媒体に対して平行な半径方向（以下、トラッキング方向と言う）に移動して、レーザー光の焦点合わせおよびレーザー光の走査を行う光学デバイスである。

従来の光ピックアップについて図８〜図１２を参照しながら以下に説明する。図８は従来の光ピックアップの要部斜視図、図９は図８の光ピックアップの分解斜視図、図１０は図８の光ピックアップのアクチュエータ部を示す斜視図、図１１は図１０のアクチュエータ部の分解斜視図、図１２は図８の光ピックアップのレンズホルダ部を示す平面図である。

光ピックアップは、レーザーの発光部と受光部とを有する半導体レーザーユニット４と、コリメートレンズ３・立上げミラー２などからなる光学部品と、アクチュエータ部９００とを光学基台１に設けたものから構成されている。光学基台１は、光ディスクドライブ装置（図示略）に固定された主軸５および副軸６によって可動支持されている。

アクチュエータ部９００は、図１０、図１１に示すように、対物レンズ１０と、対物レンズ１０を固定するレンズホルダ９と、レンズホルダ９の両側面に固定されたコイル状パターンを有するコイル基板１１と、コイル基板１１に固定された弾性材料からなる４本のサスペンションワイヤ１３と、コイル基板１１と対になって磁気回路を形成するマグネット１２と、サスペンションワイヤ１３を支持するサスペンションホルダ１４とから構成されている。ここで、マグネット１２およびサスペンションホルダ１４はアクトベース８に固定されている。また、サスペンションホルダ１４には端子板１５が固定され、端子板１５にはサスペンションワイヤ１３を貫通させる貫通孔１８が設けられている。そして、貫通孔１８には、サスペンションワイヤ１３の高周波振動を減衰させるために、ゲル状のダンピング部材（図示せず）が充填されている。

つぎに、光ピックアップを所望のトラック位置に移動させて光記録媒体に情報を記録する場合を例にして、光ピックアップの動作について説明する。

まず、主軸５に連結されたトラバースモータ（図示せず）を駆動して光学基台１を光記録媒体に対して平行な半径方向すなわちトラッキング方向に粗動させ、アクチュエータ部９００を所望のトラック位置近傍に移動させる。つぎに、マグネット１２の発生する磁界内において、コイル基板１１に通電しコイル基板１１にて発生する磁界を制御することによって、アクチュエータ部９００をトラッキング方向に微動させてアクチュエータ部９００を所望のトラック位置に移動させる。と同時に、コイル基板１１にて発生する磁界を制御することによって、レンズホルダ９を光記録媒体に対して垂直方向すなわちフォーカス方向に微動させて、レーザー光が光記録媒体上で焦点を結ぶ位置に対物レンズ１０を移動させる。このようにして、アクチュエータ部９００を所望のトラック位置に移動させた状態で、半導体レーザーユニット４からレーザー光を発振させて光記録媒体に情報を記録する。

ところで、光ディスクドライバ装置の記録速度を速くするためには、アクチュエータ部９００の高速駆動が課題である。この課題を解決するには、アクチュエータ部９００の軽量化と、駆動力発生手段（コイル基板１１とマグネット１２とで形成される磁気回路）の駆動力の増大とを図ることが有効である。そこで、対物レンズ１０としてガラスレンズより軽量の樹脂レンズを用いてアクチュエータ部９００の軽量化を図り、コイル基板１１に流す電流を大きくして駆動力を増大させる試みがなされている。しかし、コイル基板１１に流す電流を増大すると、コイル基板１１の発熱量が電流の二乗に比例して増大するため、レンズホルダ９を介して伝熱した熱で耐熱性の低い樹脂レンズが熱変形してしまうと言う問題が発生する。したがって、樹脂レンズの耐熱温度（熱変形しない温度）が律速になって、記録速度の高速化には限界があった。

そこで発明者等は、図１２に示すように、コイル基板１１と対物レンズ１０との間のレンズホルダ９に開口部２０を設けて、コイル基板１１で発熱した熱による対物レンズ１０の温度上昇を抑制した光ピックアップを提案した。このような構成にすることによって、開口部２０内の空気層が断熱部材として機能するため、開口部２０を設けない構成に比べて対物レンズ１０の温度上昇を抑制することができた。したがって、樹脂レンズを用いてもコイル基板１１に流す電流を大きくすることが可能になり、記録速度の高速化が実現された。
特開平９−９１７２５号公報

しかしながら、発明者等は、従来の光ピックアップでは記録速度のさらなる高速化には限界があることを見出した。

発明者等の実験によると、従来の光ピックアップを搭載した光ディスク装置を用いてDVD-RAMフォーマットの２倍速記録モードから４倍速記録モードにして記録した場合、コイル基板１１の発熱量が約０．５Ｗになり、この発熱によって樹脂レンズが１７℃上昇して光学収差が１５ｍλになった。その結果、記録したピットの解像力が低下するため、４倍速記録モードに対応できないことが分かった。樹脂レンズの光学収差が大きくなった理由について以下に説明する。

コイル基板１１で発生した熱は、その一部はレンズホルダ９を経由して対物レンズ１０に伝熱され、他の一部は開口部２０内の空気層に伝熱される。コイル基板１１に流す電流量を増大して４倍速記録モードにすると、コイル基板１１の発熱量の増大によって、開口部２０内の空気層の温度が上昇して断熱部材としての機能が低下する。その結果、空気層からレンズホルダ９への伝熱量が増大して対物レンズ１０の温度が上昇する。したがって、対物レンズ１０として樹脂レンズを用いると、樹脂レンズが不均一に熱変形（熱膨張）するために光学収差が大きくなることが判明した。

そこで、本発明は対物レンズへの伝熱量を抑制することによって、樹脂レンズの適用を可能にすると共に、コイル基板に流す電流を大きくして高速駆動可能なアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明によるアクチュエータは、対物レンズと、対物レンズを支持するレンズホルダと、レンズホルダを移動可能に支持する弾性支持体と、レンズホルダの位置を移動させるための駆動力を発生する駆動力発生手段と、放熱部材とを備え、レンズホルダは対物レンズと駆動力発生手段との間に開口部を有し、放熱部材がレンズホルダに接触しないように該開口部内に挿入されていることを特徴とする。

このような構成にすることにより、駆動力発生手段の発熱によって温度上昇した開口部内の空気層の熱が放熱部材を介して外気に放出されるため、対物レンズへの伝熱を抑制することができる。したがって、駆動力発生手段の駆動力を増大することが可能になり、アクチュエータの高速駆動が実現される。

また、駆動力発生手段に近い側の放熱部材の表面を熱吸収部材で被覆することを特徴とする。このような構成にすることにより、開口部の端面から放熱される輻射熱が熱吸収部材によって効率良く吸収されるため、開口部内の空気の温度上昇を抑制することが可能になる。

また、駆動力発生手段に近い側の開口部の内壁面と放熱部材との間に熱伝導性粘性体を充填することを特徴とする。このような構成にすることにより、レンズホルダと放熱部材とが熱伝導性粘性体を介して熱的に接触するため、駆動力発生手段で発生した熱をレンズホルダから放熱部材に効率良く伝熱させることが可能になる。

本発明によるアクチュエータによれば、駆動速度の高速化が図れるため光ディスク装置の記録再生速度が向上する効果が得られる。

以下、本発明によるアクチュエータの一実施形態について図１〜７の図面を用いて説明する。各図面において、同じ構成要素には同一の符号を付し、重複する構成要素の説明は省略する。また各図面において、対物レンズ１０の光軸と平行な方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直でかつ２つのコイル基板１１を互いに結ぶ方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向と互いに垂直な方向をＹ方向と定義して説明する。尚、光ピックアップの構成は、アクチュエータ部以外は従来例と同じであるため説明を省略し、ここでは従来例との相違点を中心に説明する。

（実施の形態１）
本実施形態は、開口部を対物レンズの光軸方向と平行（Ｚ軸方向）に設け、サスペンションホルダに固定された放熱部材を開口部の上側から挿入する構成としたアクチュエータである。

図１は、本発明によるアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図である。図２は図１に示したアクチュエータ部の分解斜視図である。図３は図１に示したアクチュエータ部のレンズホルダを下から見た平面図である。

１００はアクチュエータ部、８はステンレスなどの金属からなるアクトベース、９は液晶ポリマーなどの高剛性の樹脂材料からなるレンズホルダ、１０はアクリルなどの樹脂材料からなる対物レンズ、１１はコイル状パターンを有するコイル基板、１２はコイル基板１１の近傍に磁界を形成するマグネット、１３は例えば直径０．１ｍｍ以下のリン青銅ワイヤなどの弾性体ワイヤからなるサスペンションワイヤ、１４はサスペンションワイヤ１３を支持するサスペンションホルダ、１５はサスペンションホルダ１４に固定された端子板、２０はコイル基板１１と対物レンズ１０との間のレンズホルダ９に設けられＺ方向に貫通している開口部、１０１は放熱部材、１０３は対物レンズ１０を裸出させるための対物レンズ孔、１１０はサスペンションワイヤ１３を貫通させる貫通孔である。

マグネット１２とサスペンションホルダ１４はアクトベース８に固定されている。レンズホルダ９と対物レンズ１０とは紫外線硬化型接着剤などで接着されている。また、レンズホルダ９の両側面にはコイル基板１１が接着され、コイル基板１１には４本のサスペンションワイヤ１３の一端が固定されている。そして、サスペンションワイヤ１３の他端は、端子板１５に設けた４つの貫通孔１８にそれぞれ嵌合されている（図５参照）。

４本のサスペンションワイヤ１３は、それぞれ端子板１５に固定される側を固定端、レンズホルダ９に固定される側を自由端とした片持ち梁として機能し、レンズホルダ９をアクトベース８に対して移動可能に支持している。尚、貫通孔１８には、サスペンションワイヤ１３の高周波振動を減衰させるために、ゲル状のダンピング部材（図示せず）が充填されている。

放熱部材１０１は、ステンレス・銅・アルミニウムなどの熱伝導率の大きな金属からなる薄板で構成されている。そして、図２に示すように、Ｌ字形に折り曲げた先端部１０２が開口部２０内に挿入され、後端部がサスペンションホルダ１４にビス・接着剤・はめ合い・かしめ等の固定手段によって固定されている。

ここで、フォーカシングあるいはトラッキングのためにレンズホルダ９を移動させた場合でも、放熱部材１０１がレンズホルダ９と接触しないように開口部２０および放熱部材１０１の寸法および位置が設定されている。具体的には次式を満たすように設定されている。

Ｇ０（ｉ）＞Ｍｍａｘ（ｉ） ・・・（数１）
但し、Ｇ０（ｉ）はレンズホルダ９が移動初期位置にある場合の任意の方向ｉにおけるレンズホルダ９と放熱部材１０１との間隔、Ｍｍａｘ（ｉ）はレンズホルダ９のアクトベース８に対する任意の方向ｉへの移動初期位置からの相対移動量の最大値である。

例えば、放熱部材２１として板厚０．１ｍｍのステンレスを用い、レンズホルダ９のアクトベース８に対する移動初期位置からＸ方向の相対移動量の最大値Ｍｍａｘ（Ｘ）を０．４ｍｍとして設計する場合は、レンズホルダ９が移動初期位置にあるときに放熱部材１０１先端部１０２のＸ方向の中心と、開口部２０のＸ方向の中心とを一致させ、開口部２０のＸ方向の幅を１．０ｍｍ、放熱部材１０１先端部１０２のＸ方向の厚みを０．１ｍｍにする。このようにすれば、レンズホルダ９が移動初期位置にある場合のＸ方向におけるレンズホルダ９と放熱部材１０１との間隔Ｇ０（Ｘ）は、０．４５ｍｍとなり数式１を満たす。したがって、レンズホルダ９がＸ方向へ相対移動量の最大値分移動しても、レンズホルダ９と放熱部材１０１とが接触することはない。この例のように構成したアクチュエータ部を実施例１のアクチュエータ部と定義する。

同様に、Ｙ方向およびＺ方向の場合も数１を満たすように設計することによって、レンズホルダ９がＹ方向およびＺ方向へ相対移動量の最大値分移動しても、レンズホルダ９と放熱部材１０１とが接触しないようにすることができる。

以上に説明したように放熱部材１０１を開口部に挿入すると、コイル基板１１で発生した熱によって開口部２０内の空気の温度は上昇するが、その熱は放熱部材１０１に伝熱されるため、放熱部材１０１と接する外気に放熱される。また、放熱部材１０１に伝熱された熱の一部は、放熱部材１０１と接触しているサスペンションホルダ１４に伝熱されサスペンションホルダ１４にて放熱される。したがって、開口部２０内の空気の温度上昇が抑制され、対物レンズ１０への伝熱量を従来例に比べて小さくすることができる。

上述した実施例１のアクチュエータ部１００を搭載した光ピックアップを用いて従来例と同じ光ディスク装置でDVD-RAMフォーマットの４倍速記録モードによる記録実験をしたところ、対物レンズ１０（樹脂レンズ）の温度上昇は８℃、光学収差は７ｍλであった。また、記録したピットの解像力が改善され、再生精度も向上した。

尚、コイル基板１１に近い側の放熱部材１０１の表面すなわち先端部１０２の表面を例えば黒クロム膜・黒ニッケル膜・酸化銅膜などの熱吸収部材でメッキすると、開口部２０から放熱される輻射熱が熱吸収部材によって効率良く吸収されるため、開口部２０内の空気上昇が抑制され、その結果対物レンズ１０の温度上昇をさらに低減することができる点で好ましい。このように熱吸収部材で被覆した放熱部材１０１を用いて上述と同様の記録実験をしたところ、対物レンズ１０（樹脂レンズ）の温度上昇を６〜６．５℃に抑制することができた。

また、コイル基板１１に近い側の開口部２０内壁面と放熱部材１０１との間に例えば紫外線硬化型シリコーンゲル・シリコーングリースなどの熱伝導性粘性体を充填すると、レンズホルダ９と放熱部材１０１とが熱伝導性粘性体を介して熱的に接触するため、コイル基板１１で発生した熱がレンズホルダ９から放熱部材１０１に効率良く伝熱される点で好ましい。

（実施の形態２）
本実施形態は、レンズホルダに設けた開口部が対物レンズの光軸方向（Ｚ軸方向）と並行に設けられ、アクトベースに固定された放熱部材を開口部の下側から挿入する構成としたアクチュエータである。

図４は本実施形態によるアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図である。図５は図４に示したアクチュエータ部の分解斜視図である。本実施形態によるアクチュエータ部２００は、放熱部材の構成および配置以外は実施の形態１と同様である。したがって、ここでは実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。

放熱部材２０１は、図５に示すように、突出した先端部２０２がレンズホルダ９の開口部２０の下側から挿入され、脚部２０４がアクトベース８にビス・接着剤・はめ合い・かしめ等の固定手段により固定されている。

開口部２０と放熱部材２０１の寸法および位置は実施の形態１と同様に数式１を満たすように設定され、放熱部材２０１がレンズホルダ９と接触しないように構成されている。

このような構成にすることによって、実施の形態１と同様の効果が得られる。尚、放熱部材２０１に伝熱された熱の一部は、アクトベース８に伝熱されアクトベース８から放熱される。

（実施の形態３）
本実施形態は、開口部がサスペンションホルダに対向する面からＹ方向に貫通して設けられ、放熱部材をＹ方向から開口部に挿入する構成としたアクチュエータである。

図６は本実施形態によるアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図である。図７は図６に示したアクチュエータ部の分解斜視図である。本実施形態によるアクチュエータ３００は、放熱部材の構成および配置以外は実施の形態１と同様である。したがって、ここでは実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。

放熱部材３０１は、図７に示すように、脚部（先端部３０２）と胴部（後端部３０４）を有するコの字形状をしており、先端部３０２が開口部３２０に挿入され、後端部３０４がサスペンションホルダ１４にビス・接着剤・はめ合い・かしめ等の固定手段により固定されている。

開口部３２０と放熱部材３０１の寸法および位置は実施の形態１と同様に数式１を満たすように設定され、放熱部材３０１がレンズホルダ９と接触しないように構成されている。

このような構成にすることによって、実施の形態１と同様の効果が得られる。尚、放熱部材３０１に伝熱された熱の一部は、サスペンションホルダ１４に伝熱されサスペンションホルダ１４から放熱される。

本発明は、光ディスク装置・光情報処理装置・光計測装置・光通信装置などに利用される光ピックアップのアクチュエータに有用である。

本発明によるアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図 図１のアクチュエータ部の分解斜視図 図１に示すアクチュエータ部のレンズホルダの平面図 本発明による他のアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図 図４のアクチュエータ部の分解斜視図 本発明による他のアクチュエータ部の一構成例を示す斜視図 図６のアクチュエータ部の分解斜視図 従来の光ピックアップの要部斜視図 図８の光ピックアップの分解斜視図 図８の光ピックアップのアクチュエータ部を示す斜視図 図１０のアクチュエータ部の分解斜視図 図８の光ピックアップのレンズホルダ部を示す平面図

符号の説明

９ レンズホルダ
１０ 対物レンズ
１１ コイル基板
１２ マグネット
１３ サスペンションワイヤ
１４ サスペンションホルダ
１５ 端子板
２０、３２０ 開口部
１００、２００、３００ アクチュエータ
１０１、２０１、３０１ 放熱部材
１０２、２０２、３０２ 先端部

Claims (4)

1. 対物レンズと、前記対物レンズを支持するレンズホルダと、前記レンズホルダを移動可能に支持する弾性支持体と、前記レンズホルダの位置を移動させるための駆動力を発生する駆動力発生手段と、放熱部材とを備え、前記レンズホルダは前記対物レンズと前記駆動力発生手段との間に開口部を有し、前記放熱部材が前記レンズホルダに接触しないように前記開口部内に挿入されていることを特徴とする光ピックアップのアクチュエータ。
2. 前記駆動力発生手段に近い側の前記放熱部材の表面が熱吸収部材で被覆され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のアクチュエータ。
3. 前記駆動力発生手段に近い側の前記開口部の内壁面と前記放熱部材との間に熱伝導性粘性体が充填されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の光ピックアップのアクチュエータ。
4. 前記対物レンズが樹脂レンズであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ピックアップのアクチュエータ。