JP2011129207A - 対物レンズ駆動装置および光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】超薄型で高倍速に対応できる、対物レンズ駆動装置及び光ピックアップを提供する。
【解決手段】半導体レーザ、レンズ等の電気光学部品、対物レンズ駆動装置を具備する光ピックアップにおいて、前記対物レンズ駆動装置は対物レンズと、対物レンズを保持するホルダと、フォーカシングコイル、トラッキングコイルを具備し、前述のフォーカシングコイルは対物レンズ光学面に平行に巻線され、トラッキングコイル近傍では斜面部を有する平行四辺形とし、トラッキングコイルはレンズホルダの対角部に２個配置された対物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と該光ピックアップを備えた対物レンズ駆動装置に関する。

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を備えている。さらにこの送り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。これらの機構のうち、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。

この光ピックアップを主体とした光ディスク装置の動作を説明する。

光ディスクを読み書きするためには、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の送信と受信を行うものである。

近年、光ディスクにおいては高密度化が進み、主にレーザの波長を短くすることで対応している。一方、光ディスク装置はパーソナルコンピュータ等に用いられ、パーソナルコンピュータのノート化が加速しているため、光ディスク装置の大きさも薄型化が要求されている。

したがって、光ディスク装置に用いられる光ピックアップも薄型化が必須となっている。高密度対応の光ピックアップは従来方式との波長互換性が無いため、対物レンズ駆動装置には対物レンズが2つ搭載されている。この構成を用いて光ピックアップの薄型化を実現する必要がある。

対物レンズの駆動は対物レンズ駆動装置の可動側に搭載されたコイルとこれに対向する固定部に搭載された磁石との磁気作用により、コイルに磁気推進力を発生させる。磁気推進力は、光ディスク回転時のデータトラック揺動に対して対物レンズを追従させる駆動力となる。データトラック揺動は光ディスク面外方向、すなわちフォーカシング方向および光ディスク半径方向、すなわちトラッキング方向が主な揺動方向なので、対物レンズ駆動装置にはフォーカシングコイルとトラッキングコイルが可動部に搭載される。

このような対物レンズ駆動装置の一例として特許文献１がある。この特許文献１は対物レンズ駆動装置の駆動コイルは対物レンズホルダ周りにフォーカシングコイルを回巻きし、フォーカシングコイルの表面にトラッキングコイルを貼り付け、トラッキングコイルの対向面に磁界を発生させる磁石が配置されたものである。

また特許文献２は薄型光ピックアップを対象とし、対物レンズの左右にフォーカシングおよびトラッキングコイルを配する構造となっている。

特開２００５−１２９１９１号公報（１４頁、第１図） 特開２００６−１２０２０５号公報（第１図）

上記文献１では光ピックアップの対物レンズ駆動装置内の磁気回路構成に関するものであり、特にコイル構成について述べられている。ハーフハイト（装置高さ約45mm）用の光ピックアップに対しては、磁石もその大きさに応じ大きくできるため、必要十分な磁気推進力をフォーカシング、トラッキング各コイルに発生させることができる。

しかしながら、薄型および２個の対物レンズ を両立させる場合には、磁石を小さく、それに伴ってコイルも小さくしなければならないことから、十分な磁気推進力をコイルに発生させることが困難となる。

また、特許文献２では超薄型光ピックアップを対象としているが、対物レンズが１個の場合であって、対物レンズを対物レンズホルダ中央に配置できているため、フォーカシングコイルおよびトラッキングコイルを対物レンズの左右に配置することができる。

しかし、対物レンズが２個の場合、同じ大きさの対物レンズホルダに対物レンズを２個配置すると、フォーカシングコイルとトラッキングコイルを左右対称に配置することができない。また、対物レンズの増加による重量増加により対物レンズ駆動装置の加速度感度が低下する。また、近年光ディスクが出版本の配布媒体として利用され、重ねられた本などの圧力によって光ディスクが変形してしまい、特に面外方向に変形する場合がある。このように変形した光ディスクを再生等すると、フォーカシング方向に特に変位することとなるためフォーカシング方向の加速度感度を高くする必要がある。この状況を考慮すると、特許文献１，２の構成では加速度感度不足が顕著となってくる。

したがって、２個の対物レンズを搭載した光ピックアップの超薄型に対応し、光ディスクの高速化を実現可能な光ピックアップの対物レンズ駆動装置構造を検討する必要がある。

本発明の目的は、高密度した光ディスク、薄型化及び高倍速化に対応できる光ピックアップを提供することを目的とする。

上記目的は、発光素子で発光した光をディスク面まで導く対物レンズと、この対物レンズを搭載するホルダと、このホルダに回巻されたフォーカシングコイルと、このフォーカシングコイルの近傍に取り付けられたトラッキングコイルと、これらのコイルを動作させるための磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、 フォーカシングコイルにトラッキングコイルを収納するための空間を設けたことにより達成される。

また、本発明の上記した特徴又はその他の特徴は以下の記述でさらに説明される。

本発明によれば、フォーカシングコイルと磁石の距離を小さくすることができるので、フォーカシング方向加速度感度を高くした対物レンズ駆動装置を提供できる。

本発明の第１実施例を示す上面図である。 本発明の第１実施例を示す斜視図である。 本発明の第１実施例の可動部と透明化した磁気回路の斜視図である。 本発明の第１実施例の磁石とコイルの位置関係を示す斜視図と正面図である。 本発明の第１実施例の磁石とフォーカシングコイルの距離関係を説明する図である。 本発明の第１実施例の磁石とフォーカシングコイルの間隔を変化させた時のフォーカシング方向の加速度感度の関係を示す図である。 本発明の第２実施例を示す上面図である。 本発明の第２実施例の磁石とコイルの位置関係を示す斜視図である。 本発明本実施例の対物レンズ駆動装置を光ピックアップに搭載した図である。 光ディスク装置の全体を説明するブロック図である。 従来の対物レンズ駆動装置の上面図である。

本発明の実施例を説明する前に従来の対物レンズ駆動装置を図１１で説明する。

図１１は従来の対物レンズ駆動装置の上面図である。

図１１において、対物レンズ１ａ、１ｂはホルダ２に装着されている。このホルダ２は磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄとコイル３及び４ａ、４ｂによって磁気駆動力を受けるようになっている。対物レンズ１ａ、１ｂは高密度光ディスクに対応すべく、また従来の光ディスクにも対応すべく、２個の対物レンズが使用されている。

したがって、光ピックアップ６０に対物レンズ駆動装置５０として装着された時に、各レーザから照射された光束を確実に対物レンズ１ａ、１ｂに導くために、対物レンズホルダ２には２つ分のレーザ光束通過用切欠部２０（詳細は図３で説明する）が設けられている。

上述したコイル３及び４ａ、４ｂは、図示しない光ディスクデータ面の面外振動に追従するためのフォーカシングコイル３（図中点線で示す）であり、光ディスクデータ面の面内振動に追従するためのトラッキングコイル４ａ、４ｂである。

ところで、対物レンズ１ａ、１ｂは上述したようにＢＤ用（ブルーレイディスク用）とＣＤ、ＤＶＤ用が２個一組となっているため、ＣＤとＤＶＤを１個の対物レンズで共用したものと比較すると重量が重くなってしまう。したがって２個一組の対物レンズを使用するＢＤ用光ピックアップはフォーカシング方向加速度感度が悪くなってしまうという問題が発生した。

この問題を解決する手段として対物レンズを保持するホルダ２を薄肉化することで軽量化を図ることも考えられるが、ホルダの薄肉化には強度上に限界があり、フォーカシング方向加速度感度を向上させるには軽量化では限度があることが分かった。

そこで本発明の発明者らは図１１に示すように、点線で示したフォーカシングコイル３と磁石６ａ、６ｂ、５ａとの距離、同じくフォーカシングコイル３と磁石５ｂ、６ｄ、６ｃとの距離を近づけてフォーカシングコイル３に対する磁力を上げることを考えたものである。ところが、トラッキングコイル４ａ、４ｂが磁石６ａ、６ｂ、５ａと磁石５ｂ、６ｄ、６ｃの接近を邪魔する配置となっていたため、本発明の発明者らはフォーカシングコイル３にトラッキングコイル４ａ、４ｂが収納可能な段差を設けることを考えたものである。

ちなみに、フォーカシングコイル３の大きさは10mm×4mm程度の矩形形状が一般的である。

以下、図を使って本発明の一実施例を説明する。

図１は本実施例の対物レンズ駆動装置の上面図である。

図２は本実施例の斜視図である。

図３は可動部と透明化した磁気回路の斜視図である。

図４は磁石とコイルの位置関係を示す斜視図と正面図である。

図５は磁石とフォーカシングまたはトラッキングコイルの距離関係を説明する図である。

図６は磁石とフォーカシングコイルの間隔を変化させた時のフォーカシング方向の磁気推進力または加速度感度の関係を示す図である。

本実施例の特徴は、フォーカシングコイル３の磁石対向面をトラッキングコイル４ａ、４ｂの磁石との間隔方向厚み内に配する構成とすることであるので、以下にその実施例を説明する。

各図において、対物レンズ１ａ、１ｂは対物レンズホルダ２に装着されている。この対物レンズホルダ２は磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄとフォーカシングコイル３及びトラッキングコイル４ａ、４ｂによって磁気駆動力を受けて動作する。対物レンズ１ａ、１ｂは高密度光ディスクに対応すべく、また従来の光ディスクにも対応すべく、２個の対物レンズが使用される。

したがって、光ピックアップ６０に対物レンズ駆動装置５０として装着された時に、各レーザから照射された光束を確実に対物レンズ１ａ、１ｂに導くために、対物レンズホルダ２には２つ分のレーザ光束通過用切欠部２０が設けられている。

フォーカシングコイル３及びトラッキングコイル４ａ、４ｂも対物レンズホルダ２に具備される。さらに光ディスクの半径方向の反りに追従するために、図示しないチルトコイルも装着してもよい。

このように構成された対物レンズ１ａ、１ｂを含む可動部は弾性支持されるために、ワイヤ８を用いて別途設けられた固定部９に固定される。このとき、ワイヤ８形状は図１では真直はり形状で構成しているが、クランク形状や中間にばね形状を設けたりしてもよい。また、ワイヤ８が固定される固定部９には、対物レンズ１ａ、１ｂを含む可動部に、振動上適度な減衰を与えるために、減衰材などを付与してもよい。また、対物レンズ１ａ、１ｂを含む可動部に設けられたコイル３及び４ａ、４ｂに磁気推進力を与えるために、コイル３及び４ａ、４ｂの対向面には磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが配置される。磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがコイル３及び４ａ、４ｂに適度な磁束分布を与えるため、また磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを固定するために、磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはヨーク７に固定される。

次に本実施例の特徴的構成であるコイルの形状と磁石配置について説明する。

図３、４に示すように、トラッキングコイル４ａ、４ｂはレーザ光束通過用切欠部２０を避けるために、レーザ入射側から見た場合磁石６ａ、６ｂ及び６ｃ、６ｄの投影面内に位置し、対物レンズホルダ２の幾何中心に対して点対称の位置に1対一組のコイルとして取り付けられている。

フォーカシングコイル３は対物レンズホルダ２に回巻きされる。またフォーカシングコイル３はトラッキングコイル４ａ、４ｂを収納するために、トラッキングコイル４ａ、４ｂの設置部近傍は斜面部となった段差３ｂが形成されている。

図３、図４に示すようにフォーカシングコイル３の磁気推進力有効範囲３ａは、フォーカシングコイル３が磁石面に対し平行な部位である。さらに、フォーカシングコイル３は対物レンズ１ａ、１ｂのレーザ光束通過用切欠部２０を避けるようにも形成されている。

フォーカシングコイル３の磁気推進力有効範囲３ａの磁石対向平面は図５に示したように、トラッキングコイル４ａ、４ｂの厚みTfとTbの範囲内に設置される。Tfはトラッキングコイルの磁石側位置、Tbはトラッキングコイル貼り付け位置である。フォーカシングコイル３の磁気推進力有効範囲３ａの磁石対向平面は、トラッキングコイルの磁石側位置Tfより磁石側に食み出ると、コイルと磁石の個体接触が起こる可能性があるので、上記平面はTfより対物レンズ１ａ、１ｂ側の位置にあることが望ましい。

磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはトラッキングコイル４ａ、４ｂの配置に倣い、トラッキングコイル４ａ、４ｂの対向部に磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが配置される。すなわち、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して点対称の位置にトラッキングコイル４ａ、４ｂ用の磁石が存在する。また、トラッキング方向の磁気推進力を最大限とするため、フォーカシング方向に極力大きくする。フォーカシングコイル３用の磁石５ａ、５ｂは、前述したように対物レンズホルダに対物レンズ２つ分のレーザ光束通過用切欠部２０があるため、磁石形状は横長の形状とし、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して点対称の位置にフォーカシングコイル３用の磁石５ａ、５ｂを配する。これら磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して対物レンズ１ａ、１ｂを囲むように、点対称に配置する。

図６には対物レンズを２つとした条件下でのフォーカシングコイル３の磁気推力有効範囲３ａの磁石５ａ、５ｂに対するギャップ方向の位置による可動部の加速度感度を示す。ギャップ方向は図５に示したΔｘ方向である。

従来のフォーカシングコイルの位置では、高倍速に対応できる必要加速度感度を満たしていない。一方、本実施例のように、トラッキングコイル４ａ、４ｂ厚みTfとTbの範囲内にフォーカシングコイル３の磁石対向面を配置することで、フォーカシングコイル３の磁気推進力有効範囲３ａが磁石に近づくために、高倍速に対応できる加速度感度を得ることが可能となる。このようにして構成された対物レンズ駆動装置５０は図９に示すように、調整工程を経て、光ピックアップ６０に固定される。

光ディスク装置の動作を図１０を用いて説明する。

ユーザが光ディスク２１０へのデータのバックアップあるいは光ディスク２１０からのデータの読み出しのために、光ディスク２１０をパーソナルコンピュータ等に搭載された光ディスク装置２００に装填する。その後、光ディスク２１０は回転駆動するためのスピンドルモータ１５０に設置されディスク回転制御回路２０１によって回転を行う。ほぼ同時に光ピックアップ５０から光ディスク２１０のデータ面に情報を記録再生するために、レーザが光ディスク２１０面に照射される。

光ピックアップ５０は対物レンズから出射されたレーザが光ディスク２１０面上で焦点を結ぶように光ピックアップ５０に搭載された対物レンズ駆動装置および光検出回路からの信号をサーボ信号検出回路２０３、及びフォーカシング駆動回路２０６を用いて、フォーカシング動作を行う。この後、光ディスク２１０データ面のトラックに位置合わせを行うために、フォーカシング動作と同様に、サーボ信号検出回路２０３、及びトラッキング駆動回路２０５を用いてトラッキング動作を行う。

このようにしてレーザの位置決めを行った際に光ディスク装置２００は所定のデータ転送速度となるように、光ディスクの高速回転を行って、光ピックアップからの再生信号を再生信号検出回路２０４でデータ生成が行われ、パーソナルコンピュータとのデータの授受をコントローラ２２０を介して行う。また、光ピックアップ５０の光ディスク２１０の半径方向の制御は、送り制御回路２０２によって行われる。以上の動作により、ユーザは光ディスクのデータ操作を行うことになる。

光ディスクはデータ面が平滑面、あるいはデータトラックが真円であるとは限らない。加えて、光ディスクが光ディスク装置内のスピンドルモータに装着された時には、スピンドルモータの回転中心や回転中心に光ディスクの幾何中心が合致するとは限らない。したがって、光ディスクが回転すると、光ディスクのデータは面外方向および面内方向に揺動する。この揺動は、光ピックアップ側からみると、加速度をもった振動にみえる。光ピックアップは、この振動にレーザを集光した光スポットを光ディスクデータに追従させるため、対物レンズ駆動装置には磁石とコイルによる加速度発生機構が装備されている。コイルは光ディスク面外方向のデータ振動に関しては、振動方向が焦点方向であるため、フォーカシングコイルと呼ぶ。また、光ディスク面内方向のデータトラック振動に関しては、光ディスク半径方向、すなわちデータトラック方向なので、トラッキングコイルと呼ぶ。したがって、光ディスク内で光ディスクのデータ授受を行っている間は、光ピックアップ内の対物レンズ駆動装置は光スポット制御のために常時各々のコイルに電圧を印加し、光ディスクのデータトラックに追従すべく、対物レンズを加速度を発生させ駆動している。

以上説明したように、本実施例の対物レンズ駆動装置構成とすることで、超薄型対応、かつ高加速度感度の光ピックアップを得ることが出来る。

本発明の第２実施例を図７、８、９を用いて説明する。

図７は本実施例の上面図である。

図８は本実施例の磁石とコイルの位置関係を示す斜視図である。

図９は本実施例の対物レンズ駆動装置を光ピックアップに搭載した図である。

本実施例の特徴は対物レンズ駆動装置に装備されるフォーカシングコイルのトラッキングコイル近傍形状を矩形にした点であるので、以下にその実施例を説明する。

なお、同一番号は実施例１と同一物であるため、その説明は省略する。

各図において、本実施例の特徴的構成であるコイルの形状と磁石配置について説明する。トラッキングコイル４ａ、４ｂはレーザ光束の通過用切欠部２０を避けるために、レーザ入射側から見た投影図において、対物レンズホルダ２の幾何中心に対して点対称の位置に1対のコイルとして取り付けられる。フォーカシングコイル１０は対物レンズホルダ２に回巻きされる。このとき、フォーカシングコイル１０はレーザ出射側から見た投影図において、トラッキングコイル４ａ、４ｂを回避するために、トラッキングコイル４ａ、４ｂの設置部近傍には矩形状の段差部３ｃが形成されている。

フォーカシングコイル１０の磁気推進力有効範囲３ａは、フォーカシングコイル１０が磁石面に対し平行な部位である。さらに、フォーカシングコイル１０は対物レンズ１ａ、１ｂの光学開口部を避けるようにも形成されている。また、フォーカシングコイル１０の磁気推進力有効範囲３ａの磁石対向平面は、トラッキングコイル４ａ、４ｂの厚み範囲内に設置される。

磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはトラッキングコイル４ａ、４ｂの配置に倣い、トラッキングコイル４ａ、４ｂの対向部に磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが配置される。すなわち、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して点対称の位置にトラッキングコイル４ａ、４ｂ用の磁石が存在する。また、トラッキング方向の磁気推進力を最大限とするため、フォーカシング方向に極力大きくする。

フォーカシングコイル１０用の磁石５ａ、５ｂは、前述したように対物レンズホルダに対物レンズ２つ分のレーザ光束用切欠部２０があるため、磁石形状は横長の形状とし、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して点対称の位置にフォーカシングコイル１０用の磁石５ａ、５ｂを配する。これら磁石５ａ、５ｂ及び６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、対物レンズホルダ２の幾何中心２ａに対して対物レンズ１ａ、１ｂを囲むように点対称に配置する。

このようにして構成された対物レンズ駆動装置５０は図９に示すように、調整工程を経て、光ピックアップ６０に固定される。

以上のごとく本実施例によれば、フォーカシング方向の磁気推進力を更に大きくすることが可能なので、超薄型対応で、かつ更に高加速度感度の対物レンズ駆動装置を得られ、これを光ピックアップに搭載することで、高性能な光ピックアップを実現するために、
１．発光素子で発光した光をディスク面まで導く対物レンズと、この対物レンズを搭載するホルダと、このホルダに回巻されたフォーカシングコイルと、このフォーカシングコイルの近傍に取り付けられたトラッキングコイルと、これらのコイルを動作させるための磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、前記フォーカシングコイルに前記トラッキングコイルを収納するための空間を設けたものである。
２．また、前述フォーカシングコイルの空間は斜面部による段差によって形成するようにしたものである。
３．また、前述フォーカシングコイルの空間は矩形形状の段差によって形成するようにしたものである。
４．また、前記トラッキングコイルは前記ホルダの対角部に２個配置するようにしたものである。
５．また、前記フォーカシングコイルの磁石対向面と前記トラッキングコイルの磁石対向面は同一平面上にあるようにしたものである。
５．また、前記フォーカシングコイルに設けられた前記段差部の深さは前記トラッキングコイルの厚みより深くしたものである。

１ａ、１ｂ・・・対物レンズ、２・・・対物レンズホルダ、３・・・フォーカシングコイル、４ａ、４ｂ・・・トラッキングコイル、５ａ、５ｂ・・・磁石、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ・・・磁石、７・・・ヨーク、８・・・ワイヤ、９・・・固定部、２０・・・レーザ光束通過用切欠部、６０・・・光ピックアップ、５０・・・対物レンズ駆動装置。

Claims (7)

1. 発光素子で発光した光をディスク面まで導く対物レンズと、この対物レンズを搭載するホルダと、このホルダに回巻されたフォーカシングコイルと、このフォーカシングコイルの近傍に取り付けられたトラッキングコイルと、これらのコイルを動作させるための磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、
   前記フォーカシングコイルに前記トラッキングコイルを収納するための空間を設けたことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. 請求項１記載の対物レンズ駆動装置において、
   前述フォーカシングコイルの空間は斜面部による段差によって形成されていることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
3. 請求項１記載の対物レンズ駆動装置において、
   前述フォーカシングコイルの空間は矩形形状の段差によって形成されていることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
4. 請求項１記載の対物レンズ駆動装置において、
   前記トラッキングコイルは前記ホルダの対角部に２個配置されていることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
5. 請求項１に記載の対物レンズ駆動装置において、
   前記フォーカシングコイルの磁石対向面と前記トラッキングコイルの磁石対向面は同一平面上にあることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
6. 請求項１に記載の対物レンズ駆動装置において、
   前記フォーカシングコイルに設けられた前記段差部の深さは前記トラッキングコイルの厚みより深いことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６記載の対物レンズ駆動装置を具備することを特徴とする光ピックアップ。

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