JP2011204333A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる光ピックアップ装置を提供する事。
【解決手段】光源から出射された光束を光ディスクへ投光させる投光光学系と、光ディスクで反射した光束を受光素子へ集光して結像させる受光光学系とを有する光学ベース１と、光束を光ディスクに集光させるための対物レンズ３６を移動可能に保持するアクチュエータ機構３と、アクチュエータ機構３と光学ベース１とを、接着剤３１〜３４により固定する複数の接着固定部とを有し、複数の接着固定部は、対物レンズ３６の中心Ｐに対して、対物レンズ３６の光軸方向に直交し互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて略対称に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ディスクに対して光学的な情報の記録および／または再生を行う光ピックアップ装置に関する。

従来、ＣＤ（compact disc）やＤＶＤ（digital versatile disc）等の光ディスクに対して光学的な情報の記録および／または再生（以下「記録再生」という）を行う光ピックアップ装置が、各種開発されている。

光ピックアップ装置は、光源からの光を対物レンズを用いて光ディスクに投光し、光ディスクからの反射光を受光素子に導く事により、光ディスクに対する各種情報の記録再生を行う。光ピックアップ装置は、レーザ光（光束）を光ディスクに照射するための対物レンズを保持するアクチュエータ機構と、アクチュエータ機構を保持する光ベースとを有する。アクチュエータ機構は、通常、外部の衝撃等からその機構を保護するため、弾力性のある接着剤により、光ベースに対して点支持されている（例えば特許文献１参照）。

図６は、特許文献１記載の光ピックアップ装置の構成を示す上面図である。

図６に示すように、光ピックアップ装置は、主に、光学ベース１、レーザユニット２、立ち上げミラー（図示せず）、およびアクチュエータ機構３から成る。光学ベース１は、光ピックアップ装置の基本体となるものである。光学ベース１以外の各部材は、光学ベース１に対して固定される。

レーザユニット２は、光源である。レーザユニット２内の半導体レーザから放射されたレーザ光は、立ち上げミラー（図示せず）で反射し、アクチュエータ機構３に搭載された後述の対物レンズ３６に導かれる。

アクチュエータ機構３は、アクチュエータベース３５、対物レンズ３６、トラッキングコイル３７、フォーカスコイル３８、およびマグネット３９を有する。アクチュエータベース３５は、アクチュエータ機構３のアクチュエータベース３５以外の各部材を搭載するための基本部である。対物レンズ３６は、光ディスクの情報を記録再生するために、レーザ光を集光する。トラッキングコイル３７およびマグネット３９は、レーザ光が光ディスクの記録部に当たるように、対物レンズ３６をトラッキング方向（半径方向またはラジアル方向、以下「ｒａｄ方向」という）にシフトさせる。また、フォーカスコイル３８およびマグネット３９は、光ディスクの記録部にレーザ光の焦点が合うように、対物レンズ３６をフォーカス方向（高さ方向または光軸方向、以下「光軸方向」という）にシフトさせる。すなわち、アクチュエータ機構３は、光ディスクの記録部にレーザ光の焦点が当たるように、対物レンズ３６の位置を精密に制御する機能を有している。

アクチュエータ機構３は、光学ベース１に対し、接着剤３１〜３４によって４点で接着固定されている。具体的には、光学ベース１は、それぞれ光学ベース１の内側面の角に設けられた窪みである４つの接着溜まり部３０１〜３０４を有する。また、アクチュエータ機構３は、アクチュエータベース３５の外側面に、接着溜まり部３０１〜３０４に対応する４つの突起部を有する。４つの突起部は、接着剤が塗布された接着溜まり部３０１〜３０４に嵌め込まれた状態となっている。

光ディスク面上で反射した信号を含む還りの光は、往きと同じ経路を辿り、レーザユニット２に配置されたホログラム（図示せず）から分離して、フォトダイオード（図示せず）で受光され、電気情報に変換される。このように、光ピックアップ装置は、アクチュエータ機構３上に設けられた対物レンズ３６の光ディスクに対する位置が精密に制御された状態で、光ディスクに対する情報の記録再生を行う。

ところが、アクチュエータ機構３の中の対物レンズ３６の中心とレーザ光の位置（つまり光軸中心）とがずれた場合、もしくは、対物レンズ３６の向きとレーザ光の向き（つまり光軸の向き）との相対角度がずれた場合、光ディスク上のレーザ光の光スポットが歪を発生し、正しく情報記録再生ができなくなる可能性が高くなる。したがって、アクチュエータ機構３の位置および角度（以下「位置」と総称する）を精密に設定する必要がある。

この設定は、調整装置を用いてアクチュエータ機構３を空間に持ち上げ、レーザ光の焦点が光ディスクに合うように対物レンズ３６の位置を空間調整した状態で、光学ベース１とアクチュエータ機構３とを接着剤で接着固定する事により行われる。すなわち、光ディスク上のレーザ光がスポット歪のないレーザスポットになるように、対物レンズ３６の位置が空間調整され、固定される。具体的には、タンジェンシャル方向（接線方向、以下「ｔａｎ方向」という）、ｒａｄ方向、光軸方向、ｔａｎ方向を軸とする回転方向（以下「ｔａｎ回転方向」という）、およびｒａｄ方向を軸とする回転方向（以下「ｒａｄ回転方向」という）の５方向について、アクチュエータ機構３の空間調整が行われる。

このような空間調整と固定とにより、初期状態における光ピックアップ装置の情報記録再生の信頼性が確保される。

特開２０００−２８５４９５号公報

しかしながら、特許文献１記載の光ピックアップ装置は、特に温度変化が大きい環境においては、アクチュエータ機構３の位置が初期状態から大きく変化し、情報記録再生の信頼性が低下するおそれがある。なぜなら、光学ベース１とアクチュエータ機構３とを固定する接着剤は、大きな温度変化を受けると膨張あるいは伸縮し、その伸縮のアンバランスにより、光学ベース１とアクチュエータ機構３との間の相対的な位置関係を変化させ得るからである。特に、対物レンズ３６の光軸方向に直交する方向においてアクチュエータ機構３の位置が大きく変化すると、情報記録再生を行えなくなる可能性が高くなる。

本発明の目的は、温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる光ピックアップ装置を提供する事である。

本発明の光ピックアップ装置は、光源から出射された光束を光ディスクへ投光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ集光して結像させる受光光学系とを有する光学アセンブリと、前記光束を前記光ディスクに集光させるための対物レンズを移動可能に保持する対物レンズ駆動装置と、前記対物レンズ駆動装置と前記光学アセンブリとを、接着剤により固定する複数の接着固定部とを有し、前記複数の接着固定部は、前記対物レンズの中心に対して、前記対物レンズの光軸方向に直交し互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて略対称に設けられている。

本発明によれば、温度変化により接着剤が伸縮して応力が発生しても、対物レンズの光軸方向に直交する面における合成応力を、ほぼゼロとする事ができる。これにより、温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる。

本発明の一実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す上面図 本実施の形態に係る光ピックアップ装置の側面図 本実施の形態における接着固定部の位置を説明するための図 本実施の形態における接着固定部の周辺の拡大平面図 本実施の形態における接着固定部の周辺の拡大断面図 従来の光ピックアップ装置の構成を示す上面図 従来の接着固定部の周辺の拡大平面図 従来の接着固定部の周辺の拡大断面図

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す上面図である。また、図２は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置をｒａｄ方向から見たときの側面図である。

図１において、光ピックアップ装置は、主に、光学ベース１、レーザユニット２、立ち上げミラー４、およびアクチュエータ機構３から成る。光学ベース１、レーザユニット２、および立ち上げミラー４は、本発明に係る光学アセンブリである。また、アクチュエータ機構３は、本発明に係る対物レンズ駆動装置である。光ピックアップ装置は、レーザユニット２から出力されるレーザ光を、所定の位置に載置された光ディスクの記録面に照射し、情報を記録したり、反射光から情報を取り出したりするものである。

光学ベース１は、光ピックアップ装置の基本体となるものであり、光学ベース１以外の各部材は、光学ベース１に対して固定される。

レーザユニット２は、光源である。レーザユニット２内の半導体レーザから放射された光は、立ち上げミラー４で反射し、アクチュエータ機構３に搭載された後述の対物レンズ３６に導かれる。

アクチュエータ機構３は、アクチュエータベース３５、対物レンズ３６、トラッキングコイル３７、フォーカスコイル３８、およびマグネット３９を有する。アクチュエータベース３５は、アクチュエータ機構３のアクチュエータベース３５以外の各部材を搭載するための基本部である。対物レンズ３６は、光ディスクの情報を記録再生するために、レーザ光を集光する。トラッキングコイル３７およびマグネット３９は、レーザ光が光ディスクの記録部に当たるように、対物レンズ３６をｒａｄ方向にシフトさせる。また、フォーカスコイル３８およびマグネット３９は、光ディスクの記録部にレーザ光の焦点が合うように、対物レンズ３６を光軸方向にシフトさせる。すなわち、アクチュエータ機構３は、光ディスクの記録部にレーザ光の焦点が当たるように、対物レンズ３６の位置を精密に制御する機能を有している。

アクチュエータ機構３は、光学ベース１に対し、接着剤３１〜３４によって４点で接着固定されている。具体的には、光学ベース１は、それぞれ光学ベース１の内側面の平面部分である４つの接着溜まり部３０１〜３０４を有する。また、アクチュエータ機構３は、アクチュエータベース３５の外側面に、接着溜まり部３０１〜３０４に対応する４つの突起部を有する。接着剤３１〜３４、接着溜まり部３０１〜３０４、および突起部によって形成される４つの接着固定部の詳細については、後述する。

光ディスク面上で反射した信号を含む還りの光は、往きと同じ経路を辿り、レーザユニット２に配置されたホログラム（図示せず）から分離して、フォトダイオード（図示せず）で受光され、電気情報に変換される。このように、光ピックアップ装置は、アクチュエータ機構３上に設けられた対物レンズ３６の光ディスクに対する位置が精密に制御された状態で、光ディスクに対する情報の記録再生を行う。

アクチュエータ機構３の光学ベース１に対するｔａｎ方向、ｒａｄ方向、光軸方向、ｔａｎ回転方向、およびｒａｄ回転方向のそれぞれについての位置決めおよび固定は、特許文献１の説明において例示した手法と同様の手法で行われる。ところが、上述の通り、従来の光ピックアップ装置では、温度変化が大きい環境においては、アクチュエータ機構の位置が初期状態から大きく変化するおそれがある。

そこで、本実施の形態に係る光ピックアップ装置には、アクチュエータ機構３と光学ベース１とを接着剤によって接着固定する接着固定部が、対物レンズ３６の中心に対して、ｒａｄ方向およびｔａｎ方向のそれぞれにおいて略対称に設けられている。これにより、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、温度変化により接着剤が伸縮して応力が発生しても、対物レンズ３６の光軸方向に直交する面における合成応力をほぼゼロとする事ができる。したがって、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構３の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる。

次に、接着固定部の構成の一例について詳細に説明する。まず、接着固定部の位置を説明する。

図３は、光ピックアップ装置の上面図を用いて、接着固定部の位置を説明するための図である。

図３に示すように、光学ベース１の接着剤３１〜３４との接触部分である接着溜まり部３０１〜３０４は、対物レンズ３６の中心に対して、ｒａｄ方向およびｔａｎ方向のそれぞれにおいて略対称に配置されている。

したがって、紙面で左上側に位置する接着溜まり部３０１と紙面で右下側に位置する接着溜まり部３０３とを結ぶ直線と、紙面で右上側に位置する接着溜まり部３０２と紙面で左下側に位置する接着溜まり部３０４とを結ぶ直線との交点は、対物レンズ３６の中心Ｐに一致する。この交点は、アクチュエータ機構３の支持中心といえる。

すなわち、４箇所の接着固定部の接着量、および接着塗布状態にアンバランスが生じて、温度変化に対してアクチュエータ機構３の支持中心を中心にしたアクチュエータ機構３の回動θｐが発生したとしても、対物レンズ３６の位置ずれは発生しない。したがって、光ピックアップ装置に大きい温度変化が加わる場合でも、対物レンズ３６の位置ずれを抑制する事ができる。

次に、各接着固定部の構成を説明する。

図４および図５は、接着剤３１、接着溜まり部３０１、および接着溜まり部３０１に接着固定されるアクチュエータベース３５の突起部により構成される接着固定部の周辺の拡大図である。図４は、接着固定部を、光軸方向から見た平面図である。図５は、図４に示すｒａｄ方向に直交するＡ−Ａ'断面における接着固定部の断面図である。

また、図７および図８は、特許文献１記載の装置（以下「従来装置」という）における接着固定部の周辺の拡大図であり、それぞれ図４および図５に対応するものである。図８は、図７に示すｒａｄ方向に直交するＢ−Ｂ'断面における接着固定部の断面図である。

図５に示すように、本実施の形態における接着溜まり部３０１は、平面となっており、かつ、接着溜まり部３０１を含む接着固定部の構成は、それぞれｔａｎ方向に対称となっている。したがって、温度変化が生じたとき、接着剤３１の伸縮方向は、ほぼ接着溜まり部３０１に垂直な１方向（ａ方向）のみとなる。

一方、図７に示すように、従来装置における接着溜まり部３０１は、コの字状に窪んでおり、アクチュエータベース３５の突起部を、対向する２方向を含む４方向から囲う構成となっている。したがって、温度変化が生じたとき、接着剤３１の伸縮方向は、３方向（ｂ方向、ｃ方向、ｄ方向）となる。

すなわち、本実施の形態における接着溜まり部３０１は、従来装置における接着溜まり部３０１に比べて、接着剤３１に発生する応力集中を低減する事ができる。したがって、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、温度変化が大きい環境において、従来装置に比べて、接着剤３１の剥離やアクチュエータ機構３の位置ずれおよび角度ずれを抑制する事ができる。

但し、アクチュエータベース３５の突起部を接着溜まり部３０１によって囲まない場合、アクチュエータベース３５の突起部の接着剤３１との接着面積が少なくなり、そのままでは接着強度に問題が生ずる。接着面積を大きく確保するために突起部を大きくしたり厚くする事が考えられるが、必要スペースやアクチュエータベース３５の重量が増大するため好ましくない。

そこで、本実施の形態におけるアクチュエータベース３５の突起部は、図４に示すように、その先端の接着溜まり部３０１側に、Ｖ字型の溝部を有している。これにより、必要スペースやアクチュエータベース３５の重量の増大を回避し、突起部と接着溜まり部３０１との最小距離を小さくしつつ、突起部と接着剤３１との接着面積を大きく確保する事ができる。

また、Ｖ字型の溝部を設ける事により、接着溜まり部３０１と突起部との間に接着剤３１を注入するためのニードルを挿入し易くなり、接着剤３１の挿入性および接着性を向上させる事ができる。

また、Ｖ字型の溝部を設けて接着面積を大きくする事により、樹脂材料の突起部でも所望の接着強度を得る事が可能となる。したがって、例えば、アクチュエータベース３５を樹脂材料とし、突起部をアクチュエータベース３５と一体的に形成する事ができ、アクチュエータ機構３の低コスト化および軽量化を図る事ができる。

以下、本実施の形態に係る光ピックアップ装置により得られる効果を、実験結果の一例を挙げて説明する。

本発明者は、接着剤３１〜３４の材料としてアクリル系の紫外線硬化型樹脂を採用し、接着剤の量を接着固定部毎に６ｍｇとし、紫外線照射により接着剤３１〜３４を硬化させて、本実施の形態に係る光ピックアップ装置および従来装置を作成した。そして、本発明者は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置および従来装置のそれぞれについて、アクチュエータ機構３の、光学ベース１に対する接着強度を測定した。具体的には、発明者は、アクチュエータ機構３に対し、図２に矢印Ｑで示す方向の荷重をかけた時の、アクチュエータ機構３の接着強度を測定した。

アクチュエータベース３５の突起部にＶ溝を有さない従来装置では、接着強度は３ｋｇｆであった。これに対し、アクチュエータベース３５の突起部にＶ溝を追加した本実施の形態に係る光ピックアップ装置では、接着強度は６ｋｇｆを達成する事ができた。

アクチュエータベース３５の材質は、低コスト化および軽量化のため、樹脂のポリカーボネートにしたため、アクチュエータ機構３の総重量を２ｇとする事ができた。このとき、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、３０００Ｇ相当の衝撃を受けても、接着剤３１〜３４が剥離せずに耐える接着強度を得る事ができた。

また、本発明者は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置および従来装置について、ヒートショック試験を実施した。ヒートショック試験とは、急激な温度変化を繰り返したときの耐性を確認するための性能試験である。ヒートショック試験の仕様は、−４０℃で３０分および＋８５℃で３０分を１サイクルとした。

このヒートショック試験において、光学ベース１がアクチュエータベース３５を囲う構成を有する従来装置では、１００サイクルが終了した時点で、４つの接着固定部のうち３つの接着固定部において、接着剤３１の剥離が確認された。そして、アクチュエータベース３５の光学ベース１に対する０.８ｄｅｇの角度傾斜と、読み取り性能の劣化とが確認された。

これに対し、光学ベース１の接着剤３１との接着面が平面である本実施の形態に係る光ピックアップ装置では、１０００サイクルが終了した後においても、接着剤３１が剥離していない事が確認された。また、アクチュエータベース３５の光学ベース１に対する角度傾斜は０.３ｄｅｇ以下に留まっている事および読み取り性能が維持されている事が確認された。

このような実験結果から、本実施の形態に係る光ピックアップ装置が、接着剤３１への多方向からの応力集中を回避し、接着剤３１の剥離を防止する事ができ、大きい温度変化に対するアクチュエータ機構３の位置ずれおよび角度ずれを抑制可能である事が確認された。

このように、本実施の形態によれば、接着固定部は、対物レンズ３６の中心に対して、ｒａｄ方向およびｔａｎ方向のそれぞれにおいて略対称に設けられているので、温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構３の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる。

なお、接着固定部の数、突起部の形状、溝部の形状および数は、上述の例に制限されない。但し、複数の接着固定部の全体の構成が、図１〜図５に示すように、対物レンズ３６の中心に対して、ｒａｄ方向およびｔａｎ方向のそれぞれにおいて略対称である事が望ましい。これにより、温度変化により接着剤３１が伸縮しても、対物レンズ３６の光軸方向に直交する面におけるその合成応力を、ほぼゼロとする事ができる。したがって、対物レンズ３６の位置ずれや角度ずれを抑制する事ができる。また、個々の接着固定部は、光軸方向に対称形である事が望ましい。これにより、対物レンズ３６の光軸方向のずれや角度ずれを、更に抑制する事ができる。

また、複数の接着固定部は、必ずしも、対物レンズ３６の中心に対して、ｒａｄ方向およびｔａｎ方向のそれぞれにおいて略対称に設けられていなくても良い。この場合には、複数の接着固定部は、対物レンズ３６の中心に対して、対物レンズ３６の光軸方向に直交し互いに直交する任意の２つの方向のそれぞれにおいて略対称に設けられていれば良い。

本発明に係る光ピックアップ装置は、温度変化が大きい環境においても、アクチュエータ機構の位置を初期状態にできるだけ近い状態に維持する事ができる光ピックアップ装置として有用である。すなわち、本発明に係る光ピックアップ装置は、対物レンズ３６の位置についての信頼性を高める事ができるので、特に、振動や温度変化が加わり易い車載用の電子機器に搭載する光ピックアップ装置等に有用である。

１ 光学ベース
２ レーザユニット
３ アクチュエータ機構
４ 立ち上げミラー
３１〜３４ 接着剤
３５ アクチュエータベース
３６ 対物レンズ
３７ トラッキングコイル
３８ フォーカスコイル
３９ マグネット
３０１〜３０４ 接着溜まり部

Claims (4)

1. 光源から出射された光束を光ディスクへ投光させる投光光学系と、前記光ディスクで反射した前記光束を受光素子へ集光して結像させる受光光学系と、を有する光学アセンブリと、
   前記光束を前記光ディスクに集光させるための対物レンズを移動可能に保持する対物レンズ駆動装置と、
   前記対物レンズ駆動装置と前記光学アセンブリとを、接着剤により固定する複数の接着固定部と、を有し、
   前記複数の接着固定部は、
   前記対物レンズの中心に対して、前記対物レンズの光軸方向に直交し互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて略対称に設けられている、
   光ピックアップ装置。
2. 前記２つの方向は、前記光ディスクの半径方向および接線方向である、
   請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記接着固定部は、前記対物レンズ駆動装置に設けられた突起部と、前記光学アセンブリに設けられた接着面とを前記接着剤により接着固定し、
   前記光学アセンブリの前記接着面は、平面であり、
   前記対物レンズ駆動装置の前記突起部は、前記接着面側に溝部を有する、
   請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 前記対物レンズ駆動装置の外周部は樹脂材料から成り、前記突起部は、前記樹脂材料から成り、前記外周部と一体的に形成されている、
   請求項３記載の光ピックアップ装置。

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