JP2010267324A - 光ピックアップおよび光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルプリント基板による応力を低減して光学モジュールを安定して高い位置精度で保持し、光ディスクの記録再生の信頼性が高い光ピックアップおよび光ディスクドライブ装置を提供する。
【解決手段】受光素子２１または発光素子と、受光素子２１または発光素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板２３と、受光素子２１または発光素子を保持する受光素子ホルダー２２と、受光素子ホルダー２２を保持する光学基台１１と、受光素子２１または発光素子の光軸を囲むように光学基台１１に配置した第１磁石２７と、第１磁石２７と極性が異なり、かつ第１磁石２７と隙間２７ａを有して受光素子ホルダー２２に配置された第２磁石とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクなどの光学式情報記録媒体に情報信号を記録もしくは再生するための光ピックアップ、および光ピックアップを用いた光ディスクドライブ装置に関する。

ディスク回転駆動装置により回転される光ディスクの信号面に光を入射して、この光ディスクに記録されている情報信号の読み取り手段、または光ディスクへの情報の書き込み手段として、光ピックアップが用いられている。

光ピックアップは、対物レンズの駆動用アクチュエーターと、この駆動用アクチュエーターを収容する光学基台とを備えている。駆動用アクチュエーターは、半導体レーザーなどの発光素子から出射されるレーザー光を光ディスクの信号面に集光させる対物レンズを磁気的な駆動力によりフォーカス方向およびトラッキング方向の２軸方向に変位させる機能を有し、レーザー光を光ディスクの信号面に集光して記録トラックに沿って正確に当てることができる。光学基台は、対物レンズやその駆動用アクチュエーターなどの光学部品や制御部品を収納するとともに送り方向に沿って直線的に移動できるようになっている。

半導体レーザーから出射されたレーザー光を適切なパワーで光ディスクの信号面に精度良く照射するために、フォトダイオードなどの受光素子が用いられる。フォトダイオードは、ビームスプリッターで分光されたレーザー光を検出して電流値に変換することで、レーザー光の制御を行う。

フォトダイオードなどの受光素子または半導体レーザーなどの発光素子はフレキシブルプリント基板により光学基台の他の制御部品と電気的に接続されている。受光素子または発光素子と、これに電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、受光素子または発光素子を保持する受光素子ホルダーとからなるユニットを以下光学モジュールと称する。

光学モジュールは光ディスクに照射するレーザー光の位置やパワーの制御にかかわるものであるから、光学モジュールの光学基台への取り付け位置精度は、光ピックアップの性能に重要な影響を与える。これまで光学モジュールの取り付け位置精度を安定して確保する方法が種々検討され開示されている。

特許文献１には、受光素子を実装した回路基板などの光学素子をやや浮かせた状態で光学基台に対して接着固定する方法が開示されている。すなわち、光学素子を光学基台から隙間をあけて高い位置精度をもって接着する機能を、チクソ性の高い富フィラー型接着剤に担わせる一方、接着力が弱く、かつ、浮きが発生しやすいという富フィラー型接着材の欠点を、粘度の低い貧フィラー型接着剤で補う光ヘッド装置の製造方法が開示されている。

また、特許文献２には、光学基台と光検出器との接着固定部分において、フレームの側面に接着剤を溜める接着剤保持用凹部が形成された光ヘッド装置が開示されている。この光ヘッド装置では、接着剤保持用凹部の内部に未硬化の光硬化性の接着剤を所定量だけ塗布すると、接着剤は形が揃った状態になるので、光検出器を正確な位置に固定することができる例が開示されている。

また、特許文献３には、光学モジュールは光軸を挟む少なくとも２箇所に光学基台との接着面を有し、光学基台の接着面に対向する位置に光学モジュールとの接着面を有している例が開示されている。すなわち、光学モジュールおよび光学基台の各々の接着面がそれぞれ溝部を有することで、接着面積を大きくし、フレキシブル基板による応力が常に加えられた状態でも、充分な接着強度を得ることができるものである。

特開２００４−１０７５８号公報 特開２００１−２９１２７２号公報 特開２００６−６５９４３号公報

一般に、光ピックアップは、薄型化、小型化により、限られたスペースに収められて使用されている。このため、光学素子との信号の伝達には、自在に折り曲げて使用できるフレキシブルプリント基板が多く用いられるが、フレキシブルプリント基板を折り曲げるとその弾性による反発力が生じる。フレキシブルプリント基板を光学素子に接続する際には一旦その反発力が最小になるように調整するが、その後の光軸調整のため、このように接続された光学モジュールを当初の位置から変位させる必要があり、これによりフレキシブルプリント基板がさらに変形して光学モジュールに大きな応力が発生する。光学モジュールはこの残留応力を残したまま固定されるが、この残留応力により光学モジュールが充分な接着強度を得られず、温度変化や経時変化により位置ずれを起こしやすいという課題がある。

特許文献１に記載の技術は、富フィラー型接着剤の周囲を貧フィラー型接着剤で補強接着することにより、接着力が弱く、かつ、浮きが発生しやすいという富フィラー型接着剤の欠点を補うものである。しかし、光学素子とフレームとの接着面の多くを接着力の低い富フィラー型接着剤が占有するため、上述したようなフレキシブルプリント基板による応力が常に加えられた状態では、充分な接着強度を得ることができない。この結果、温度変化などにより、光学素子に位置ずれが発生し、性能が劣化するといった課題を有している。また、富フィラー型接着剤の硬化後に貧フィラー型接着剤を塗布する必要があるため、作業性が悪いといった課題も有している。

また、特許文献２に記載の技術は、光検出器の接着剤との接着面が平坦であるため、特許文献１に記載の技術と同様に、フレキシブルプリント基板による応力が常に加えられた状態では、充分な接着強度を得ることができない。この結果、光検出器に位置ずれが発生し、性能が劣化するといった課題を有している。

また、特許文献３に記載の技術は、光検出器の接着剤との接着面に溝があるため、接着面積を大きくすることで充分な接着強度を確保しているが、光軸方向でのみ光検出器と光学基台の接着を行っているため、フレキシブルプリント基板が片持ち構造となる。そのために、フレキシブルプリント基板による応力が常に加えられた状態では、非接着側に変位が生じ、この結果、性能が劣化するといった課題を有している。

本発明は上記課題を解決して、フレキシブルプリント基板による応力を低減して光学モジュールを安定して高い位置精度で保持し、光ディスクの記録再生の信頼性が高い光ピックアップおよび光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明の光ピックアップは、受光素子または発光素子と、受光素子または発光素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、受光素子または発光素子を保持する受光素子ホルダーと、受光素子ホルダーを保持する光学基台と、受光素子または発光素子の光軸を囲むように光学基台に配置した第１磁石と、第１磁石と極性が異なり、かつ第１磁石と隙間を有して受光素子ホルダーに配置された第２磁石とを備えている。

このような構成によれば、光軸調整時に発生するフレキシブルプリント基板の変形により光学基台と受光素子ホルダーとの間に発生する応力を、第１磁石と第２磁石との吸引力により打ち消すことができ、光軸の位置ずれのない信頼性の高い光ピックアップを実現することができる。

さらに、光学基台に受光素子または発光素子の光軸と同軸な貫通穴部を設けて貫通穴部に第１磁石を配置し、受光素子ホルダーに貫通穴部に挿入する軸部を設けて軸部に第２磁石を配置してもよい。このような構成によれば、簡単な構成で第１磁石および第２磁石を光学基台および受光素子ホルダーに取り付けることができる。

さらに、第１磁石および第２磁石を円周上にＮ極とＳ極を交互に磁化した円環状に形成し、第１磁石を光学基台の貫通穴部に配置するとともに、第２磁石を受光素子ホルダーの軸部に配置してもよい。このような構成によれば、第１磁石および第２磁石をそれぞれ一体的に形成することができて構成が簡単になるとともに、光学基台の貫通穴部および受光素子ホルダーの軸部にしっかりと装着できるので、第１磁石および第２磁石の取り付け位置がずれることがなく信頼性をさらに高めることができる。

また、本発明の光ディスクドライブ装置は、受光素子または発光素子と、受光素子または発光素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、受光素子または発光素子を保持する受光素子ホルダーと、受光素子ホルダーを保持する光学基台と、受光素子または発光素子の光軸を囲むように光学基台に配置した第１磁石と、第１磁石と極性が異なり、かつ第１磁石と隙間を有して受光素子ホルダーに配置された第２磁石とを有する光ピックアップを備えている。

このような構成によれば、光ディスクの記録再生が高精度に安定してできる信頼性の高い光ディスクドライブ装置を実現できる。

本発明の光ピックアップおよび本発明の光ディスクドライブ装置によれば、光軸調整時に発生するフレキシブルプリント基板の変形により光学基台と受光素子ホルダーとの間に発生する応力を、第１磁石と第２磁石との吸引力により打ち消すことができ、光軸の位置ずれのない信頼性の高い光ピックアップおよび光ディスクドライブ装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１における光ピックアップを用いた光学式情報記録再生装置としての光ディスクドライブ装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における光ピックアップの光学モジュールの断面斜視図である。 本発明の実施の形態１における光ピックアップにおいて、光学モジュールの受光素子ホルダーが変位して固定された状態を示す光学モジュールの断面図である。 本発明の実施の形態２における光ピックアップの光学モジュールの断面斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ１０を用いた光学式情報記録再生装置としての光ディスクドライブ装置３０を示す斜視図である。図１において、光ディスクドライブ装置３０は、トラバースベース３１と、トラバースベース３１上に設置された駆動台３２と、駆動台３２に固定された２本のシャフト３３ａ、３３ｂと、２本のシャフト３３ａ、３３ｂに貫通され軸方向に移動可能に構成された光ピックアップ１０と、トラバースベース３１に設置されたスピンドルモーター３４と、スピンドルモーター３４により回転するモーターシャフト３５とを備えている。モーターシャフト３５の端部はカートリッジ３６に内蔵された光ディスク３７の中心部に連結されていて、スピンドルモーター３４の回転により光ディスク３７が回転する構成となっている。光ディスク３７はカートリッジ３６により保護されているが、カートリッジ３６には開口部３６ａが形成されていて、開口部３６ａでは光ディスク３７が外部に露呈されている。

光ピックアップ１０は、光学基台１１と、光学基台１１に支持された半導体レーザー素子（図示せず）を内包する光学パッケージ１３と、半導体レーザー素子からの出射レーザー光１９ａと光ディスク３７からの反射レーザー光１９ｂとを分離するビームスプリッター１４と、出射レーザー光１９ａを平行光にするコリメーターレンズ１５と、コリメーターレンズ１５を通り立上げミラー１６により上方に折り曲げられたレーザー光を光ディスク３７の情報記録面に焦点を合わせるための対物レンズ１７と、対物レンズ１７を光ディスク３７に対してフォーカス方向またはトラッキング方向に駆動させるアクチュエーター１８と、光ディスク３７で反射され立上げミラー１６、コリメーターレンズ１５を経由してビームスプリッター１４で分離された反射レーザー光１９ｃを検出するよう光学基台１１に実装された光学モジュール２０とを備えている。

駆動台３２に固定された２本のシャフト３３ａ、３３ｂのうちの１つのシャフト３３ａは、光ピックアップ１０のベースとなる光学基台１１を軸方向に案内するものである。また、もう１つのシャフト３３ｂは、支持台のモーター３８により、その軸を中心として回転する構成となっている。シャフト３３ｂには、光学基台１１に係合する送りネジが形成されており、シャフト３３ｂが回転することで、光ピックアップ１０が光ディスク３７の半径方向に移動する。光ディスク３７の回転をスピンドルモーター３４で調整し、光ピックアップ１０を光ディスク３７の半径方向に移動する。その結果、対物レンズ１７を介して出射される出射レーザー光１９ａを、光ディスク３７の情報記録面における所定の位置に照射することができる。出射レーザー光１９ａを、光ディスク３７の情報記録面に照射することで光ディスク３７に記録マークを記入し情報の記録を行う。また、出射レーザー光１９ａを情報記録面に照射し、これから反射した反射レーザー光１９ｃを光学モジュール２０で検出することにより情報の再生を行う。

図２は本発明の実施の形態１における光ピックアップ１０の光学モジュール２０を垂直面で切断して示した断面斜視図である。図２において、光学モジュール２０は、受光素子２１と、受光素子２１にハンダ２４により電気的に接続されるフレキシブルプリント基板２３と、受光素子２１を保持する受光素子ホルダー２２とを備え、受光素子ホルダー２２は光学基台１１に接着剤２５により接着されている。受光素子ホルダー２２と光学基台１１とは、亜鉛やアルミニウムやマグネシウムなどを主成分としたダイカストなどにより形成されている。また、フレキシブルプリント基板２３の、受光素子２１とハンダ２４により接続された側と反対側の端部は、光学基台１１などに固定されている。

受光素子２１は、フレキシブルプリント基板２３が接続された反対側の面が、受光素子ホルダー２２に接着固定されている。受光素子ホルダー２２には、反射レーザー光１９ｃの光軸とほぼ同軸で形成され、反射レーザー光１９ｃを通すための導光穴２２ｃが軸部２２ａに形成されている。さらに、軸部２２ａの外周には円周上にＮ極とＳ極を交互に磁化した円環状の第２磁石２６が圧入固定されている。

また、光学基台１１には、軸部２２ａが挿入される光軸と同軸な貫通穴部１１ａが設けられ、さらにその内周に、円周上に光軸を囲むようにＮ極とＳ極を交互に磁化した円環状の第１磁石２７が圧入固定されている。

すなわち、第２磁石２６と第１磁石２７を円環状にして、第１磁石２７を光学基台１１の貫通穴部１１ａに、第２磁石２６を受光素子ホルダー２２の軸部２２ａに装着することで、第２磁石２６と第１磁石２７は互いに極性の異なる部位が隙間２７ａを有して対向配置されて互いに引き合っている。そのため、第２磁石２６と第１磁石２７の取り付け位置はずれることがない。また、隙間２７ａが軸部２２ａの円周上で均等な場合は、これら吸引力は釣り合っており、受光素子ホルダー２２に力は働かない。

すなわち、受光素子ホルダー２２の軸部２２ａが光学基台１１に設けられた貫通穴部１１ａに挿入された状態で、受光素子ホルダー２２が、光学基台１１に接着固定された構成となっている。

次に、光学モジュール２０の組み立て手順について説明する。まず、光学基台１１の貫通穴部１１ａに設けられた凹部１１ｂに第１磁石２７を圧入して固定する。また、受光素子ホルダー２２の軸部２２ａに設けられた凹部２２ｂに第２磁石２６を圧入して固定する。次に受光素子２１を受光素子ホルダー２２に装着し接着剤（図示せず）で固定する。

光学基台１１と受光素子ホルダー２２の接合面にアクリル系またはエポキシ系などの紫外線硬化型の接着剤２５を塗布し、受光素子ホルダー２２を治具など（図示せず）で保持して受光素子ホルダー２２の軸部２２ａを光学基台１１の貫通穴部１１ａに挿入する。

第２磁石２６と第１磁石２７との隙間２７ａが均一になるように調整し、フレキシブルプリント基板２３を受光素子２１にハンダ２４で接続する。この際に、フレキシブルプリント基板２３に応力がかからないように、フレキシブルプリント基板２３の曲げなどを調整して接続する。

次に、受光素子２１の位置が光学的特性から最適な位置となるように、治具（図示せず）を用いて受光素子ホルダー２２の光軸調整を行う。その後、接着剤２５に紫外線を照射して接着剤２５を硬化させ、受光素子ホルダー２２を光学基台１１に固定する。

ここで問題となるのは、受光素子ホルダー２２の光軸調整を行うことにより、受光素子ホルダー２２の位置が当初の位置よりも変動する。その結果、フレキシブルプリント基板２３が変形し、フレキシブルプリント基板２３が元の位置に戻ろうとする応力が、光学モジュール２０に残留したまま固定されることになる。

この残留応力は、特に光学モジュール２０の受光素子ホルダー２２と光学基台１１との接合部である接着剤２５に印加される。そのため、接着剤２５を硬化して接着する際に充分な接着強度が得られなくなるなど、光学モジュール２０の温度変化や、経時変化によって、接着剤２５の接着力が低下して光軸調整した位置から位置ずれを起こしやすくなるなどの課題が発生する。

一方、本発明の実施の形態１における光ピックアップ１０では、光軸調整によってフレキシブルプリント基板２３が変形してさらなる応力が発生したとしても、第２磁石２６および第１磁石２７の作用により、これらの応力の影響を接着剤２５が受けないようにすることができる。次に、この作用について詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ１０において、光学モジュール２０の受光素子ホルダー２２が変位して固定された状態を示す光学モジュール２０の断面図である。図３は、光軸調整の結果、受光素子ホルダー２２が光学基台１１に対して上方に（矢印Ａ方向に）変位した状態を示している。この結果、第２磁石２６と第１磁石２７との隙間２７ａは、図面の上部の距離ｄ１と図面の下部の距離ｄ２とがｄ１＜ｄ２となる。

このとき、端部が光学基台１１などに固定されたフレキシブルプリント基板２３は、図３に示すように曲部２３ａで上方に変形し、逆に、受光素子２１や受光素子ホルダー２２にはその変形を元に戻そうとする矢印Ｂ方向の力が作用する。その結果、受光素子２１と受光素子ホルダー２２を下方側に押し戻そうとする力が接着剤２５に常に作用し、温度変化や経時変化によって光軸調整した位置からの位置ずれを起こしやすくする。

一方、本発明の実施の形態１によれば、第２磁石２６と第１磁石２７との上部の隙間２７ａの距離ｄ１は、下部の距離ｄ２よりも狭いため、両方の磁石の吸引力がより強くなり、受光素子ホルダー２２の軸部２２ａに矢印Ｃ方向の力が働く。その結果、フレキシブルプリント基板２３の変形によって作用する矢印Ｂ方向の力と、磁石の吸引力によって作用する矢印Ｃ方向の力とをお互いに打ち消し合うことができ、接着剤２５に印加される応力を大幅に低減することができる。その結果、常に、光学モジュール２０の光軸位置ずれなどのない高い位置精度を有する光学モジュール２０を実現し、高精度の光ピックアップ１０を実現することができる。

なお、上述の説明では、受光素子ホルダー２２が図３上で上側に変位した場合について述べたが、本発明の実施の形態１では、第２磁石２６と第１磁石２７とを円環状の磁石としているため、全ての方向に変位した場合でも、同様の作用で接着剤２５にかかる応力を大幅に低減することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における光ピックアップ１０の光学モジュール２０を垂直面で切断して示した断面斜視図である。図４において図２と同じ構成については同じ符号を用いて説明を省略する。

本発明の実施の形態２では実施の形態１で用いた円環状の磁石に代わり、複数個の棒磁石を用いている。第２磁石である棒磁石２８は受光素子ホルダー２２の軸部２２ａに形成した凹部２２ｂに埋め込んで固定され、第１磁石である棒磁石２９は光学基台１１の貫通穴部１１ａに形成した凹部１１ｃに受光素子２１の光軸を囲むように埋め込んで固定されている。これら棒磁石２８、２９は互いに極性の異なる部位が隙間２７ａを有して対向して配置されている。

実施の形態２においても実施の形態１と全く同じ作用で、光学モジュール２０にかかる力を打ち消し合い、接着剤２５にかかる応力を大幅に低減することで、光学モジュール２０を安定して高い位置精度で保持することができる。実施の形態２では、磁石を小さな複数個に分割することで、製造コストを下げ、光学モジュール２０の重量を軽くすることができる。

なお、実施の形態１および実施の形態２では、受光素子である場合について説明したが、発光素子であっても同様の効果を有する。

また、このような光学モジュール２０を有する光ピックアップ１０を、光ディスクドライブ装置３０に用いることにより、光ディスクの記録再生が高精度に安定してできる信頼性の高い光ディスクドライブ装置３０を実現することができる。

以上述べたように、本発明の光ピックアップおよび本発明の光ディスクドライブ装置によれば、光軸調整時にフレキシブルプリント基板の変形によって光学モジュールに発生する応力を、光学基台に設けた第１磁石と受光素子ホルダーに設けた第２磁石との吸引力により打ち消すことができる。その結果、光学モジュールを安定して高い位置精度で保持できるので、信頼性の高い光ピックアップおよび光ディスクドライブ装置を実現することができる。

本発明の光ピックアップおよび本発明の光ディスクドライブ装置は、光学モジュールを安定して高精度、高信頼性で保持できるので、大容量の光ディスクからの読み出しや高倍速記録を行う光ディスクドライブ装置などに有用である。

１０ 光ピックアップ
１１ 光学基台
１１ａ 貫通穴部
１１ｂ，１１ｃ，２２ｂ 凹部
１３ 光学パッケージ
１４ ビームスプリッター
１５ コリメーターレンズ
１６ 立上げミラー
１７ 対物レンズ
１８ アクチュエーター
１９ａ 出射レーザー光
１９ｂ，１９ｃ 反射レーザー光
２０ 光学モジュール
２１ 受光素子
２２ 受光素子ホルダー
２２ａ 軸部
２２ｃ 導光穴
２３ フレキシブルプリント基板
２３ａ 曲部
２４ ハンダ
２５ 接着剤
２６ 第２磁石
２７ 第１磁石
２７ａ 隙間
２８，２９ 棒磁石（第１磁石、第２磁石）
３０ 光ディスクドライブ装置
３１ トラバースベース
３２ 駆動台
３３ａ，３３ｂ シャフト
３４ スピンドルモーター
３５ モーターシャフト
３６ カートリッジ
３６ａ 開口部
３７ 光ディスク
３８ モーター

Claims (4)

1. 受光素子または発光素子と、前記受光素子または前記発光素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、前記受光素子または前記発光素子を保持する受光素子ホルダーと、前記受光素子ホルダーを保持する光学基台と、前記受光素子または発光素子の光軸を囲むように前記光学基台に配置した第１磁石と、前記第１磁石と極性が異なり、かつ前記第１磁石と隙間を有して前記受光素子ホルダーに配置された第２磁石とを備えたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記光学基台に前記受光素子または発光素子の光軸と同軸な貫通穴部を設けて前記貫通穴部に前記第１磁石を配置し、前記受光素子ホルダーに前記貫通穴部に挿入する軸部を設けて前記軸部に前記第２磁石を配置したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記第１磁石および前記第２磁石を円周上にＮ極とＳ極を交互に磁化した円環状に形成し、前記第１磁石を前記光学基台の前記貫通穴部に配置するとともに、前記第２磁石を前記受光素子ホルダーの前記軸部に配置したことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 受光素子または発光素子と、前記受光素子または前記発光素子に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、前記受光素子または前記発光素子を保持する受光素子ホルダーと、前記受光素子ホルダーを保持する光学基台と、前記受光素子または発光素子の光軸を囲むように前記光学基台に配置した第１磁石と、前記第１磁石と極性が異なり、かつ前記第１磁石と隙間を有して前記受光素子ホルダーに配置された第２磁石とを有する光ピックアップを備えたことを特徴とする光ディスクドライブ装置。

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