JP3551656B2 - 光学ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク装置に用いられる光学ヘッドに係り、詳細には対物レンズを光軸方向に駆動して情報を記録、または再生するための光ビームを微小なスポットに絞り込み、そのスポットを光記録媒体の面状の所定位置に高精度に微小変位制御させる光学ヘッドの対物レンズ駆動制御機構に関するものである。
【０００２】
近年、光ディスク装置においては光記録媒体の高密度化に伴って光学ヘッドにおける対物レンズのトラッキング方向への位置検出に、より高感度が要求され、該対物レンズの位置検出としてトラッキング方向に高感度でフォーカシング方向には多少鈍感な検出手段が必要とされている。
【０００３】
【従来の技術】
光ディスク装置において、対物レンズを光軸方向に駆動して情報を記録、または再生するための光ビームを微小なスポットに絞り込み、そのスポットを光記録媒体の面状の所定位置に精度よく微小変位制御させる光学ヘッドの対物レンズを保持した可動体のトラッキング方向の位置を検出する構成としては、発光素子と受光素子とが隣接一体化した反射型の検出器（以下、反射型フォトセンサと呼ぶ）を用いた構成が既に特開昭６３−２１４９２５ 号によって周知である。
【０００４】
図８はそのような反射型フォトセンサを２個用いた光学ヘッドの対物レンズ駆動制御機構の一例を示す要部平面図である。
即ち、上記対物レンズ駆動制御機構は、図示のように対物レンズ７を保持した円筒型の可動体８を磁気的な駆動手段により軸９を中心にして回転させることによってトラッキング方向に変位制御を行い、軸方向に摺動することによりフォーカシング方向に変位制御を行っている。
【０００５】
その際に、前記対物レンズ７のトラッキング方向の位置検出は、前記に円筒型の可動体８の外周面に図示のように設けられた反射面６と、該反射面６に対向して配置された発光素子と受光素子とを隣接配置した２個の反射型フォトセンサ１ａ， １ｂとによって行われ、例えばそれぞれの反射型フォトセンサ１ａと１ｂの発光素子から出射した光は対向する可動体８の反射面６で反射して近接する受光素子に入射され、そのそれぞれの受光素子からの出力信号の差分を検出して対物レンズ７のトラッキング方向の位置検出を行うことによって種々の環境の変化等により発生するノイズに強くなり、該対物レンズ７のビームシフトの補正等を可能にし、しかも正確なトラッキング制御を可能にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の光ディスク装置では光記録媒体の高密度化に伴い、対物レンズ７のトラッキング方向への位置検出には、かなりの高感度が要求されている。しかしながら、フォーカシング制御により可動体８が面振れに追従しているときに、トラッキング方向の位置検出信号がずれてしまうという問題があり、トラッキング方向の位置検出が正確に得られなくなってしまう。
【０００７】
従って、位置検出としてはトラッキング方向には高感度であり、フォーカシング方向には鈍感なフォトセンサが必要となってくる。
また一方、前記光ディスク装置では小型化及び薄型化の要求があることから、前記の反射型フォトセンサ１ａと１ｂとしては、例えば図９の要部側断面図に示すようにリードフレーム４ａと４ｂと共に樹脂によりモールド成形された一つの薄型のパッケージ５内に、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ） ２ａのチップと受光素子としてフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２ｂのチップとをマウントしボンディングして組み込み、樹脂材３により埋没された市販の小型な反射型フォトセンサを適用することが試みられている。
【０００８】
かかる反射型フォトセンサ１ａと１ｂとを図８に示すように可動体の反射面６に対向して配置する場合、図１０（ａ） に示すように前記反射型フォトセンサ１ａと１ｂの受光素子であるフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２ｂからの出力が等しくなるような中立点の位置に可動体が位置するようにし、その可動体が図１０（ｂ） に矢印で示すトラッキング方向に動いたとき、前記した一方の反射型フォトセンサ１ａでの出力が増加し、他方の反射型フォトセンサ１ｂの出力が減少するので、それらの出力の差分を採ることによって可動体に保持された対物レンズの位置検出を行っている。
【０００９】
ところが、そのような反射型フォトセンサ１ａと１ｂでは組み込まれた発光ダイオード（ＬＥＤ） ２ａのチップとフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２ｂのチップとの配設位置は、図９に示すように前記パッケージ５内の中心より片側にずれているため、図１０（ａ） に示すように可動体の反射面６に対向して各反射型フォトセンサ１ａと１ｂとをそれらの各発光ダイオード（ＬＥＤ） ２ａが内側になるように配置した構成とした場合、図１１（ａ） に示すように一方の反射型フォトセンサ１ａの発光ダイオード（ＬＥＤ） ２ａ及びフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２ｂのチップセンターと、他方の反射型フォトセンサ１ｂの発光ダイオード（ＬＥＤ） ２ａ及びフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２ｂのチップセンターとの高さ位置がずれてしまう。
【００１０】
また、そのようなチップセンターの高さ位置のずれを無くするために、図１１（ ｂ） に示すように一方の反射型フォトセンサ１ａのチップセンターと他方の反射型フォトセンサ１ｂのチップセンターとの高さ位置を一致するように揃えると、各反射型フォトセンサ１ａと１ｂとのパッケージの高さがずれてしまう。
【００１１】
そのために、前記可動体がフォーカシング方向に動いた場合に前記可動体に保持された対物レンズの位置検出の出力にずれが生じてしまい、トラッキング方向の位置検出を正確に行うことができないという問題が生じていた。
【００１２】
本発明は上記した従来の問題点に鑑み、対物レンズを保持した可動体の反射面に対向して配置するトラッキング方向の位置検出センサのフォーカシング方向への動きに対するセンス出力を低減して鈍感にすることと、反射面での光反射の効率化によりトラッキング方向へのセンス感度を向上して、可動体に保持された対物レンズのトラッキング方向への位置制御を正確に行うことができる新規な光学ヘッドを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、支持ベース上に、対物レンズを保持しトラッキング方向に対応する側面に一対の反射面を有して光記録媒体に対しフォーカシング方向とトラッキング方向に移動可能な可動体と、該可動体を該対物レンズの光軸方向に駆動させるフォーカシング駆動手段及び該対物レンズの光軸と直交する方向に駆動させるトラッキング駆動手段を備えている。
【００１４】
そして、そのような構成での上記可動体の一対の反射面に対向して、発光素子と受光素子の配設位置が異なり、かつ各素子のチップ高さ位置を同一に隣接配置されて一体に構成された検出器を２個有し、該２個の検出器のパッケージ高さ位置を同一、かつ各検出器の発光素子と受光素子とが左右対称となるように配設され、該２個の検出器よりそれぞれ出射した光を前記反射面で反射し、その反射光を受光し検出された各出力により、可動体のトラッキング方向の変位を差動検出することを特徴とする光学ヘッドの構成とする。
【００１５】
このような光学ヘッドの構成により、対物レンズを保持した可動体の反射面に対向して配置するトラッキング方向の位置検出器のフォーカシング方向への動きに対するセンス出力を低減して、可動体に保持された対物レンズのトラッキング方向への位置制御を正確に行うことが可能となる。
【００１６】
また、前記２個の検出器は、フレキシブルプリント回路板を貼り付けた検出器取り付け部材、またはプリント回路板からなる検出器取り付け部材に取り付けられて前記支持ベースに固定された構成とすることにより、前記検出器取り付け部材に対する前記２個の検出器の電気的な接続が容易で、電気的、機械的な接続部品点数を削減できる。
【００１７】
更に、前記可動体の反射面は樹脂材により形成され、かつ白色面、または前記反射面のフォーカシング方向に矩形溝、Ｖ溝、Ｕ溝等を複数に設けた白色面からなる白色系の高反射率手段を有して成る構成とすることにより、それらの反射面での検出器から出射した光の反射光量が増加し、該検出器での受光量も増加するので効率がよくなり、前記検出器における発光素子に通電する電流をある程度小さくできるので該発光素子の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明に係る光学ヘッドの一実施例を示す要部構成斜視図である。
【００１９】
なお、本実施例では対物レンズを保持した可動体が４本の平行な板ばねにより支持された方式の光学ヘッドを対象としている。
即ち、本実施例では図示しないレーザ発光源を含む光学系から出射された光ビームがビームスプリッタ等の立ち上げミラーで反射されて入射される対物レンズ１１を保持した可動体１５が支持ベース１０上に、図示のように４本の平行な板ばね等の弾性部材１９によってフォーカシング方向とトラッキング方向に移動可能に支持されている。
【００２０】
また、その可動体１５のトラッキング方向に対応する一方の側面には一対の反射面１８が設けてあり、該可動体１５の両側には可動体１５を含む対物レンズ１１をその光軸方向 （フォーカシング方向） に移動させるフォーカシングコイル１３及びヨーク１２と、トラッキング方向に移動させるトラッキングコイル１４、ヨーク１７及び磁石１６が配置されている。
【００２１】
更に、前記可動体１５に設けている一対の反射面１８に対向して、図２に示すように発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）２４ａと受光素子であるフォトトランジスタ（ＰＴｒ）２４ｂとの配設位置が異なり、かつ各ダイオード（ＬＥＤ）２４ａとフォトトランジスタ（ＰＴｒ）２４ｂのチップ高さ位置 （チップセンター） を同一に揃えて隣接配置されて一体に構成された２個の検出器、例えば反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ を、その各反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ の発光ダイオード（ＬＥＤ）２４ａとフォトトランジスタ（ＰＴｒ）２４ｂとが左右対称となるように、図４に示すように金属板、或いは樹脂板にフレキシブルプリント回路板２５を貼り合わせた検出器取付け部材２０にその各接続端子２６と半田付け等によって取り付けられ、少なくとも一つの横長穴２１を利用して前記支持ベース１０にねじ止め、或いは接着材等により固定された構成としている。
【００２２】
なお、前記２個の反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ を取り付けた検出器取付け部材２０を支持ベース１０に固定する際には、前記可動体１５をフォーカシング方向に動かしながら、２個の反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ の出力差を観測し、その出力差が零に近づくように前記検出器取付け部材２０を調整すると共に、フォーカシング方向の動きに対する出力変化が小さくなるようにトラッキング方向とフォーカシング方向に面内で角度調整を行う。
【００２３】
このような固定構成とすることにより支持ベース１０を図示しないキャリッジに組み込み、前記対物レンズ１１のチルト調整を行なっても可動体１５と２個の反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ との位置関係にずれが生じることはない。
【００２４】
そして、図３（ａ） に示すように前記可動体１５の反射面１８に対向するように前記反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ とを、双方の受光素子であるフォトトランジスタ（ＰＴｒ） ２４ｂ からの出力が等しくなるような中立点の位置に調整配置するようにし、その可動体１５が図３（ｂ） に矢印で示すトラッキング方向に動いたとき、前記した一方の反射型フォトセンサ２３ａ からの出射光が反射面１８で反射され、その反射光を受光し検出された出力が増加し、他方の反射型フォトセンサ２３ｂ からの出射光が反射面１８で反射され、その反射光を受光し検出された出力が減少するので、それらの出力の差分を取ることによって可動体１５に保持された対物レンズ１１のトラッキング方向への変位位置を検出している。
【００２５】
従って、このような実施例の構成では、対物レンズ１１を保持した可動体１５がフォーカシング方向に動いても、前記各反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ による検出出力のずれが低減され、可動体１５に保持された対物レンズ１１のトラッキング方向への位置制御を正確に行うことが可能となる。
【００２６】
なお、本実施例では前記反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ の各発光ダイオード（ＬＥＤ）２４ａのチップが図３（ａ） または（ｂ） に示すように内側となる状態で左右対称の位置関係に配列した場合の例について説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、例えば前記反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ の各発光ダイオード（ＬＥＤ）２４ａのチップを外側となる状態で左右対称の位置関係に配列した構成としてもよい。受光素子も一般的なフォトトランジスタ（ＰＴｒ）２４ｂに限定されるものではなく、例えばフォトダイオード、ダーリントン型フォトトランジスタを用いてもよい。
【００２７】
また、前記２個の反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ は、本実施例のように前記可動体１５の反射面１８と対向する検出器取付け部材２０のトラッキング方向に平行に配置した場合の例に限定されるものではなく、例えば反射面を可動体のトラッキング方向と直交する両側面に設け、その両反射面に対向してそれぞれ反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ とを配置した構成としてもよい。
【００２８】
更に、本実施例では検出器取付け部材２０として図４に示すように金属板、或いは樹脂板にフレキシブルプリント回路板２５を貼り合わせた部材を用いた場合の例について説明しているが、本発明はそのような例に限定されるものではなく、例えばフレキシブルプリント回路板２５を貼り合わせた金属板をプレス工程により一体的に型抜きされた検出器取付け部材、或いはプリント回路板をセンサ取付け部材として用いることもできる。
【００２９】
この場合、該検出器取り付け部材２０に対する前記２個の反射型フォトセンサ２３ａ と２３ｂ の電気的、機械的な接続が低コストで容易となる利点がある。
更に、前記可動体１５の反射面１８としては、反射鏡を貼り付けた構成では可動体１５が重くなり、コスト高となり、その上、図１２に示すように反射鏡を貼り付けた反射面のエッジが、貼り付け精度の悪さから傾いたり、微小な凹凸が生じたりする場合があり、これに起因して可動体がフォーカシング方向に動いた場合に、対向する反射型フォトセンサによる位置検出出力がずれてしまい、可動体に保持した対物レンズのトラッキング方向の位置検出を正確に行うことがてきないという問題があった。
【００３０】
そこで、そのような問題を解消するために本実施例では、先ず図５（ａ） に示すよう可動体１５の反射面２７を該可動体１５と共に、例えばポリ・フェニル・サルファイト樹脂等により一体的にモールド成形して該反射面２７を幅広に形成することにより、得られた可動体１５の反射面２７のエッジや反射面２７自身も高精度に仕上がる利点がある。
【００３１】
また、幅広な反射面２７にすることにより、前記反射型フォトセンサの各発光素子からなる発光ダイオード（ＬＥＤ） からの出射光がトラッキングコイルで乱反射する問題が解消し、該可動体１５をフォーカシング方向に動かしても、対向する反射型フォトセンサによる位置検出出力が変化せず、正確なトラッキング制御が可能となり、反射鏡を用いないので可動体１５の軽量化と低コスト化が実現できる。
【００３２】
更に、可動体１５とその反射面２７、或いは反射面の部分を、例えば白色系の樹脂材（例えばポリ・フェニル・サルファイト樹脂等）により一体的にモールド成形して形成するか、図５（ｂ） に示すよう反射面２９に白色系の塗料等を塗布して白色塗料膜２８を施すことにより、該反射面２９の白色塗料膜２８での反射率が効果的に高められ、前記反射型フォトセンサの各受光素子からなるフォトトランジスタ（ＰＴｒ） での受光量を増加させることができるので、前記各発光素子からなる発光ダイオード（ＬＥＤ） に通電する電流を必要以上に大きくしないでよいので、該発光素子からなる発光ダイオード（ＬＥＤ） の長寿命化が実現できる。
【００３３】
更に、前記可動体１５の反射面での反射率を効果的に高める構成として、例えば図６（ａ），（ｂ），（ｃ） に示すように反射面のフォーカシング方向（高さ方向） に多数の矩形溝を設けた反射面３０、多数のＵ字溝を設けた反射面３１、または多数のＶ字溝を設けた反射面３２とすることによっても前記反射面を白色系とした場合と同様な効果が得られる。
【００３４】
更に、前記可動体１５の反射面での反射率を効果的に高める変形例として、例えば図７（ａ） に示すように反射面のトラッキング方向 （横方向） に、例えば角度θを５度程度に傾斜したテーパ形状にし、しかも該可動体１５の両方の反射面３３のテーパ方向が左右対称とするか、または図７（ｂ） に示すように反射面のトラッキング方向 （横方向） に、例えば複数の段差を設けた形状とし、しかも該可動体１５の両方の反射面３４の段差形状を左右対称とすることによっても前記反射面に各種の溝を設けた場合と同様な効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る光学ヘッドによれば、対物レンズを保持した可動体の一対の反射面に対向して発光素子と受光素子の配設位置が左右対称に配設した２個の反射型フォトセンサを、各素子のチップセンターの高さ位置を揃えて配置した構成とすることにより、前記２個の反射型フォトセンサからなるトラッキング方向の位置検出用のセンサのフォーカシング方向への動きに対するセンス出力を低減して鈍感にすることができ、可動体に保持された対物レンズのトラッキング方向への位置制御を正確に行うことができる。
【００３６】
また、前記反射面を白色系にして光反射率を高めることによりトラッキング方向へのセンス感度の向上と、反射型フォトセンサの長寿命化が可能となる等、多くの利点を有し、実用上優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学ヘッドの一実施例を示す要部構成斜視図である。
【図２】本発明の光学ヘッドにおける反射型フォトセンサの配置構成の一実施例を示す平面図である。
【図３】本発明の光学ヘッドにおける反射型フォトセンサの配置構成を説明する平面図である。
【図４】本発明の光学ヘッドにおける反射型フォトセンサの取付け構成の一実施例を示す要部斜視図である。
【図５】本発明の光学ヘッドにおける可動体の反射面の一実施例を示す要部斜視図である。
【図６】本発明の光学ヘッドにおける可動体の反射面の他の実施例を示す要部斜視図である。
【図７】本発明の光学ヘッドにおける可動体の反射面の更に他の実施例を示す要部斜視図である。
【図８】従来の光学ヘッドの一例を示す要部平面図である。
【図９】光学ヘッドに用いる反射型フォトセンサを説明する要部側断面図である。
【図１０】従来の光学ヘッドにおける反射型フォトセンサの配置構成を説明する平面図である。
【図１１】従来の光学ヘッドにおける反射型フォトセンサの配置構成の問題点を説明する平面図である。
【図１２】本光学ヘッドにおける可動体の反射面での問題点を説明する要部斜視図である。
【符号の説明】
１０ 支持ベース
１１ 対物レンズ
１２，１７ ヨーク
１３ フォーカシングコイル
１４ トラッキングコイル
１５ 可動体
１６ 磁石
１８，２７，２９，３０，３１，３２，３３，３４ 反射面
１９ 弾性部材
２０ 検出器取付け部材
２１ 横長穴
２２ 固定ねじ
２３ａ，２３ｂ 反射型フォトセンサ
２４ａ ＬＥＤ
２４ｂ ＰＴｒ
２５ フレキシブルプリント回路板
２６ 接続端子
２８ 白色塗料膜

Claims (4)

1. ベース上に、対物レンズを保持しトラッキング方向に対応する側面に一対の反射面を有して光記録媒体に対しフォーカシング方向とトラッキング方向に移動可能な可動体と、該可動体を該対物レンズの光軸方向に駆動させるフォーカシング駆動手段及び該対物レンズの光軸と直交する方向に駆動させるトラッキング駆動手段を備え、
   上記可動体の一対の反射面に対向して、発光素子と受光素子の配設位置が異なり、かつ各素子のチップ高さ位置を同一に隣接配置されて一体に構成された検出器を２個有し、
   該２個の検出器のパッケージ高さ位置を同一、かつ各検出器の発光素子と受光素子とが左右対称となるように配設され、
   該２個の検出器よりそれぞれ出射した光を前記反射面で反射し、その反射光を受光し検出された各出力により、可動体のトラッキング方向の変位を差動検出することを特徴とする光学ヘッド。
2. 前記２個の検出器は、フレキシブルプリント回路板を貼り付けた検出器取り付け部材に取り付けられて前記支持ベースに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
3. 前記２個の検出器は、プリント回路板からなるセンサ取り付け部材に取り付けられて前記支持ベースに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
4. 前記可動体の反射面は樹脂材により形成され、かつ白色系の高反射率手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。

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