JP2011076660A - レンズ駆動装置及び光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動装置の一部品であるラックの駆動追従性を良好にし、球面収差補正の精度を向上したレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ４と、レンズ４を保持するホルダ２と、モータ５等からの駆動力を伝達する伝達部品１と、伝達部品１へ力を伝達する駆動手段３を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品１は第１の駆動軸垂直方向の寸法は、第２の駆動軸垂直方向の２倍の１／３乗以上である凸部を有するレンズ駆動装置とする。または、レンズ４と、レンズ４を保持するホルダ２と、モータ５等からの駆動力を伝達する伝達部品１と、伝達部品１へ力を伝達する駆動手段３を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品１は凹部を有し、該等部において前述のホルダ２に設けられた凸部と嵌合するレンズ駆動装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光ディスク装置等のディスクの記録再生を行う光ピックアップのレンズ駆動装置に関し、さらにそれを備えた光ピックアップに関する。

光ディスク装置の構成を以下に示す。光ディスクを回転させるためのスピンドルモータ、光ディスクの情報を記録再生するための光ピックアップ、光ピックアップを光ディスク半径方向に移動させるための送り機構、上記機構を制御する各々の制御回路、光ディスクからの再生信号、或いは光ディスクへの記録信号を総合的に制御するコントローラから構成されている。上記機構のうち、光ディスク内の情報を記録再生する直接的な機構が光ピックアップである。

以下に、光ピックアップを主体とした光ディスク装置の動作を示す。光ディスクを読み書きするため、光ディスク装置に挿入された光ディスク上に光ピックアップからレーザを出射しそのスポットを光ディスクのデータ面にフォーカスを合わせフォーカス制御を掛ける。その後ディスクは回転しデータトラック合わせを行い、同様にトラック制御を掛ける。こうして光ディスク上の情報を光ピックアップを介して光学情報を電気変換し、データとして光ディスク装置のコントローラに送信する。光ディスク装置はこのようにして信号を光ピックアップから受け取り、パーソナルコンピュータ等にデータを送信，受信する。近年、光ディスクにおいては高密度化が進み、その方法として主にレーザの波長を短くすることで対応している。これによって、光ディスク上に集光される光スポットの球面収差が発生しやすくなった。光スポットの球面収差が発生すると、光スポットがぼやけてしまうため、光ピックアップの光ディスクへの記録不良や再生不良が発生する。このため、光スポットの球面収差の補正が必要となる。球面収差補正用レンズをレーザ光軸方向に移動して光ディスク上の光スポットの球面収差を抑制する方法がある。この動作を行う機構がレンズ駆動装置である。

特許文献１では駆動源であるステッピングモータにより、リードスクリュが回転し、それに嵌合しているナット形状を含む光学素子ホルダが回転軸方向に駆動され、その結果最適な位置に光学素子は位置決めされるものである。また、光ピックアップの１部品としての用途ではないが特許文献２に示すように、光ディスク装置に装着される光ピックアップを駆動する駆動機構において、リードスクリュとラック嵌合機構が開示されている。

特許文献２に開示されているリードスクリュと嵌合するラックによる光ピックアップ駆動機構について更に説明する。光ピックアップがストロークエンドに到達する直前の位置でリードスクリュの溝とラック歯の嵌合量を減少させるラック嵌合量調整手段を設けることで、光ピックアップの原点復帰時点でラックがリードスクリュの溝から容易に離脱できるようにして、歯飛びを防止する機構である。この機構によってストロークエンドに光ピックアップが到達しきった後、リードスクリュが回転を続けていてもラックの歯はリードスクリュの歯から離れた位置にあるため、歯飛び現象が発生せず異音が生じない構造となっている。

特開２００６−４５７８号公報（１２頁，第１図） 特開２００７−２６５５２５号公報（１３頁，第１図，第２図）

上記文献２では光ピックアップの光ディスク半径方向への移動機構に関するものであり、光ディスクのトラック位置決め機構としてさらに光ピックアップ内の対物レンズアクチュエータが用意されている。すなわち上記文献２は光ピックアップの粗動位置決め機構に関するものである。そのため、最終的に目標トラックに到達するためには、光ピックアップ内の対物レンズアクチュエータによって対物レンズをトラック方向へのオフセットして対物レンズ位置の微調整を行う。したがって、リードスクリュからの駆動力を直接伝達されるラックは光ピックアップの移動方向に対して非線形性があっても、対物レンズアクチュエータによる微調整を行うため、多少の位置誤差が生じても問題ない。しかしながら、光ピックアップ内の球面収差を行うレンズ駆動装置の場合、ラックを駆動するリードスクリュに直結されたモータはステッピングモータが使用されており、光ディスク装置内のＬＳＩからの駆動パルスのみで制御されているため、基本的にはオープンループ制御である。また、レンズ駆動装置では数１０μｍの位置決め精度が要求される。したがって、レンズ駆動装置ではリードスクリュの回転に対して損失無くレンズを駆動する必要がある。この時に重要な部品となるのがレンズへリードスクリュの駆動力を伝達するラックである。ラックは、リードスクリュに押付力を付与するため、リードスクリュの回転軸に垂直な方向にバネ剛性を有する。しかし、同時にリードスクリュの軸方向に対してもバネ剛性、すなわちねじり剛性を有するため、レンズを有するレンズホルダをガイドする軸とレンズホルダの摩擦力が上述に示すねじり剛性を上回ると、リードスクリュの回転開始時にラックがリードスクリュの軸方向に変形してしまい、レンズホルダに搭載されたレンズの移動ができない状態となる。しかしながら、本レンズ駆動機構は上述したようにオープンループ制御であるので、光ディスク装置のシステムは球面収差を補正したと判断し、光ディスクの記録再生を行ってしまう。このようにして記録再生された光ディスクの情報は品質が悪くエラーレートの上昇を誘発するだけでなく、誤情報を記録再生してしまうことがある。これを鑑み、特許文献２ではリードスクリュとラックの機構はいわゆる粗動機構であるので、数１０μｍの位置決めは困難である。

本発明は上記問題点に着目し、リードスクリュの駆動に確実に追従できるレンズ駆動機構を用いることで光ディスクの高密度化に対応でき、光ディスクの情報を高品質化できる光ピックアップ、ひいては光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は第１の駆動軸垂直方向の寸法は、第２の駆動軸垂直方向の２倍の１／３乗以上である凸部を有するレンズ駆動装置とする。
（２）レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は凹部を有し、該等部において前述のホルダに設けられた凸部と嵌合するレンズ駆動装置とする。
（３）レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は駆動軸を通す穴を有するレンズ駆動装置とする。
（４）上記（１），（２）または（３）を搭載する光ピックアップとする。

本発明によれば、リードスクリュの駆動に確実に追従できるレンズ駆動機構を用いることで光ディスクの高密度化に対応でき、光ディスクの情報を高品質化できる光ピックアップ、ひいては光ディスク装置を提供できる。

本発明の第１実施例を示す斜視図である。 本発明のラックの部位を示す図である。 本発明のラックとレンズホルダと主ガイドバーとリードスクリュの力関係を示す図である。 本発明の実施例を搭載した光ピックアップを示す斜視図である。 球面収差が記録品質に及ぼす影響を示す模式図である。 本発明の第２実施例を示す分解図である。 本発明の第２実施例と同様の効果を有する構造の分解図である。 本発明の第３実施例を示す分解図である。 本発明における光ディスク装置を説明するブロック図である。

以下、図を使って説明する。

本発明の第１実施例を図１，図２，図３，図４，図５及び図９、式１，式２を用いて説明する。図１は本実施例のレンズ駆動装置の斜視図、図２は本実施例のレンズ駆動装置の一部品であるラックの斜視図、図３はラックとレンズホルダと主ガイドバーとリードスクリュの力関係を示す図、図４は本実施例のレンズ駆動装置を搭載した光ピックアップの外観図、図５は球面収差が記録再生に及ぼす影響の模式図、図９は光ディスク装置のシステム模式図、式１はラックの寸法と変位の関係式及び式２はラック寸法の関係式である。本実施例のレンズ駆動装置の構成を以下に示す。球面収差補正のためのレンズ４、それを保持するレンズホルダ２，リードスクリュ３からの駆動力をレンズホルダに伝達するラック１，リードスクリュ３を回転駆動するステッピングモータ５，ステッピングモータ５の回転駆動を直動駆動とするリードスクリュ３，レンズホルダ２を光軸方向にガイドする主ガイドバー６、レンズホルダ２の光軸７を軸とした回転を防ぐ図示していない副ガイドバーから構成されている。また、リードスクリュ３，主ガイドバー６、図示していない副ガイドバーの軸方向は平行に配置される。

本実施例の特徴は図２に示すように、ラック１をレンズホルダ２に当接する固定部１ｃ、リードスクリュ３のねじ部との嵌合部１ａを有する基盤１ｂ、及びねじ山を有する嵌合部１ａをクリードスクリュ３に押圧するためのバネ部１ｅとした構成とすることである。さらに、リードスクリュ３のねじ部と嵌合するねじ山を有する嵌合部１ａとの対向面にはリブ１ｄが設けられており、リブ１ｄの主ガイドバー６の軸垂直方向寸法をリブ１ｄの主ガイドバー６の軸方向寸法の１／３乗以上とした構成とすることである。

以下、本実施例の特徴であるラック１について説明する。図３にリードスクリュ３へのラック１の押付力Ｆｘとリードスクリュ３の軸方向推進力Ｆｙとそれらの主ガイドバー６に作用する抗力Ｆｇとの関係を示す。この抗力Ｆｇは主ガイドバー６とレンズホルダ２の静摩擦係数μｓによる、リードスクリュ４の駆動力Ｆｙ対向する力である。以上の系から、抗力Ｆｇに対して駆動力Ｆｙが大きければ、レンズホルダ２はリードスクリュ３が発生する動作に精度良く追従する関係が成り立つ。式１に上述の関係式を示す。

式１におけるパラメータのうちラック１の形状を考慮できる部位はリブ１ｄの主ガイドバー６の軸垂直方向寸法である。式１をラック１の寸法関係式としたものが式２となる。

この式は、リブ１ｄの主ガイドバー６の軸垂直方向寸法をリブ１ｄの主ガイドバー６のもうひとつの軸垂直方向寸法の１／３乗以上とすることで、主ガイドバー６からの抗力に屈することなくラック１とレンズホルダ２からなる可動部は移動することができることを示している。なお、リードスクリュ３の軸垂直方向にラック１の押圧力が不足する場合は、固定部とねじ山を有する部位間に別部材によるバネ機構を追加しても良い。

次に、本発明の第１実施例の動作について図１，図５，図９を用いて説明する。図９において光ディスク装置２００に光ディスク２１０が挿入されると、光ピックアップ１００は光ディスク２１０のデータ層に焦点合わせをフォーカス駆動回路２０７、及びデータトラックへの位置決めをトラック駆動回路２０６を用いて行う。次に球面収差補正動作を球面収差補正機構駆動回路２０８を用いて行う。

ところで、球面収差は図５に示すように、レンズ位置によって変化し、球面収差が大きいほど光ディスク２１０への記録再生品質を劣化させる。このため、レンズ位置補正による球面収差補正が必要となる。

球面収差補正動作については、図９に示すように再生された信号を基に再生信号検出回路２０５は設定された目標値に到達するように球面収差を行うレンズ駆動装置の駆動を行う。レンズ駆動装置の動作は、光ディスク装置２００内のコントローラから球面収差補正量に応じたパルス数が球面収差補正機構駆動回路２０８からレンズ駆動装置の構成部品である図１に示すステッピングモータ５に駆動信号が送信される。ステッピングモータ５は駆動信号に応じた回転を行い、リードスクリュ３が回転する。リードスクリュ３には雄ねじが形成されており、雄ねじに嵌合しているラック１はねじピッチと駆動信号に応じたリードスクリュ３の回転角との積により、リードスクリュ３の回転運動が直動運動に変換される。それに伴ってラック１と結合されたレンズ４及びレンズホルダ２は同じようにリードスクリュ３の軸方向、すなわち光軸方向に駆動される。これによって、球面収差が補正され、光ディスク２１０の再生信号は良好になる。この後、光ディスク装置２００は再生記録を行う。この時ラック１の形状は前述した形状なので、レンズ４の光軸７方向への駆動が問題なく行われる。

以上、説明したように本実施例において、球面収差補正時にレンズの駆動をリードスクリュの動作に対して損失無く行うことができるので、高精度なレンズ駆動装置を実現することが可能である。さらに、本実施例のレンズ駆動装置を光ピックアップに搭載することで、記録再生の対象となる光ディスクの信号品質を高品質化できる光ピックアップを得ることができる特徴がある。

本発明の第２実施例を図６，図７を用いて説明する。図６は本実施例の分解図、図７は本実施例と同様の効果を有する構造の分解図である。本発明の特徴はレンズホルダに凸部を設け、ラックに設けた凹部と嵌合することである。以下、本発明の特徴であるラックとレンズホルダについて説明する。レンズホルダ２１にはラック１０との嵌合部である凸部２１ａ、ラック１０にはレンズホルダ２１との嵌合部である凹部１０ａが形成されている。凹部１０ａは４面の壁を有しており、４面とも凸部２１ａと当接する。この凸部２１ａはラック１０を保持するためにあるもので、ラック１０の回転防止の機能も兼ね備えている。また、前述凸部２１ａと凹部１０ａは軽圧入できる寸法関係となっている。ラック１０とレンズホルダ２１は接着剤等によって両者が接合される。上記構造とすることでラック１０の固定部となるレンズホルダ２１との接合部周囲の剛性が向上するので、レンズ４の光軸７方向への駆動が精度良く行われる。また、図７に示すように、レンズホルダ２２の一部を切欠き、ラック１１の固定部を主ガイドバー６を跨ぐＵ字溝を設けても、本実施例を同様な効果を得ることができる。

以上、説明したように、本実施例において球面収差補正時にレンズの駆動をリードスクリュの動作に対して損失無く行え、レンズホルダに簡便にラックを取り付けることができるので、高精度で安価なレンズ駆動装置を実現することが可能である。さらに、本実施例のレンズ駆動装置を光ピックアップに搭載することで、記録再生の対象となる光ディスクの信号品質を高品質化できる低コストな光ピックアップを得ることができる特徴がある。

本発明の第３実施例を図８を用いて説明する。図８は本実施例の分解図である。本発明の特徴はラックには主ガイドバーが貫通できる円筒状の貫通穴を設けたことである。以下に、本実施例の特徴であるラックの構造について説明する。ラック１２およびレンズホルダ２３は主ガイドバー６の軸方向に移動できるように取り付けられている。ラック１２は主ガイドバー６が貫通する部位すなわち固定部１２ａにおいてレンズホルダ２３に光軸７の前後方向に挟まれる位置関係となっている。また、その固定部１２ａは剛性を確保するために貫通穴１２ｂのみ設ける。ラック１２とレンズホルダ２３の嵌合は光軸７の方向にガタを生じさせないために、軽圧入の寸法関係とする。ラック１２はリードスクリュ３に対して軸の垂直方向に押圧することがあるが、その際にラック１２が回転しないようにレンズホルダ２３にラック１２の回転止めを備えても良い。駆動源となるモータ５に取り付けられたリードスクリュ３は主ガイドバー６に対して平行に取り付けられる。ラック１２はリードスクリュ３の回転運動を並進運動に変換するため、リードスクリュ３の雄ねじに追従できるように雌ねじが形成される。

以上の構成とすることで、ラック固定部の剛性が高いため、リードスクリュの駆動力に対してラックのねじれを防止できるので、ラックとレンズホルダからなる可動部はリードスクリュの駆動力を精度良く光軸方向に変位変換することができる。

１，１０，１１，１２ ラック
１ａ 嵌合部
１ｂ 基板
１ｃ ラック固定部
１ｄ ラック固定部近傍のリブ
１ｅ ラックのバネ部
２，２１，２２，２３ レンズホルダ
３ リードスクリュ
４ レンズ
５ モータ
６ 主ガイドバー
７ 光軸
１０ａ 凹部
１２ａ 固定部
１２ｂ 貫通穴
２１ａ 凸部
１００ 光ピックアップ
２００ 光ディスク装置
２１０ 光ディスク

Claims (4)

1. レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は第１の駆動軸垂直方向の寸法は第２の駆動軸垂直方向の２倍の１／３乗以上である凸部を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は凹部を有し、該等部において前述のホルダに設けられた凸部と嵌合することを特徴とするレンズ駆動装置。
3. レンズと、レンズを保持するホルダと、モータ等からの駆動力を伝達する伝達部品と、伝達部品へ力を伝達する駆動手段を具備したレンズ駆動装置において、前記伝達部品は駆動軸を通す穴を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
4. 請求項１または２または３を搭載したことを特徴とする光ピックアップ。

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