JP3958612B2 - 光ピックアップ及びそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに対する対物レンズの傾き量を検出する光ピックアップと、その光ピックアップを用いて構成した光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクのトラック上に記録再生のためのレーザ光を集光して微少な光スポットを形成するための対物レンズは、光ディスクに対してその光軸が傾くと、光スポットに収差が生じ、記録再生に支障をきたすおそれがある。光ディスクの記録面に対する対物レンズの傾きは極力小さくしなければならない。特に近年、再生用のＤＶＤが一般に普及し、記録用のＤＶＤも実用化されつつあり、高密度化のために対物レンズの開口数をより大きくする必要があり、ますます光ディスクの記録面に対する対物レンズの傾きを防ぐ要求が強まっている。
【０００３】
光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の角度を一定に保つ手段として特開２００１ー１２６２８６号公報では、光ディスクの記録面に対するピックアップの固定部の傾き量を検出する手段と、ピックアップの固定部に対する対物レンズを搭載した可動部の傾き量を検出する手段を設け、それらの傾き量に基づいて、光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の角度が一定となるように可動部を傾動制御する光ディスク装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成によれば、可動部上に光源や受光素子を搭載せずに済むので、煩雑な配線処理をせずに済み、また可動部を軽量化できるため高速動作が可能となる。しかしながら、傾き量検出手段として光ディスクの記録面に対するピックアップの固定部の傾き量を検出する手段と、ピックアップの固定部に対する対物レンズを搭載した可動部の傾き量を検出する手段の少なくとも２組の検出手段が必要であり、光ピックアップの小型化および低コスト化の妨げとなり、ひいては光ディスク装置の小型化および低コスト化の妨げとなる。
【０００５】
また、特開２００１ー１２６２８６号公報には、さらに、光ディスクの記録面に対するピックアップの固定部の傾き量を検出する手段を設け、その傾き量に基づいて光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の角度が一定となるように可動部を傾動制御する光ディスク装置が提案されている。
【０００６】
この構成によれば、傾き検出手段は１組ですむが、可動部を傾動させる際の傾き量は、傾動駆動感度即ち可動部を傾動可能に支持する弾性支持部材の固さと、可動部を傾動させる駆動力の強さによって決まり、実際に傾き量を検出することはできない。弾性支持部材の固さおよび駆動力の強さは、ばらつきが大きく、そのため光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の角度の誤差が大きくなるという問題がある。
【０００７】
そこで本願発明は、可動部上に光源や受光素子を搭載せずに高速動作が可能で、１組の傾き量検出手段だけで光ディスクの記録面に対する可動部の傾き量を正確に検出でき小型化・低コスト化が可能な光ピックアップを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係る発明は、第１の光源からの光束を光ディスクに照射し、その反射光を第１の受光素子で受光する光学系が配設された固定部と、この固定部に可動自在に支持されて光ディスクへの集光を行う対物レンズを搭載した可動部と、この可動部をそれぞれ、フォーカカシング方向とトラッキング方向に直線駆動させる直線駆動部と、ラジアル方向に傾動駆動する傾動駆動部とを備え、光ディスクに対して前記対物レンズの光軸を一定に維持して記録または再生を行う光ピックアップであって、前記可動部は４本のワイヤで前記固定部から支持する一方、前記ワイヤの一端がとりつけられた前記固定部の取り付け面に対して前記対物レンズを挟んだ位置の前記固定部に第２の光源と第２の受光素子を設け、前記可動部に前記光ディスクの記録面に対してトラッキング方向を軸として斜めに傾けると共に、該光ディスクから該対物レンズまでの距離と略同一で、かつ該対物レンズ近傍となる位置に反射部材を配設し、前記第２の光源から前記反射部材を経て光ディスク面に照射し、その反射光を再び前記反射部材を経て第２の受光素子で受光することにより、光ディスクの記録面に対する前記可動部の傾き量を検出する傾き量検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第２の受光素子は、前記第２の光源の光軸と垂直な平面に配置され、光ディスク面と平行な方向に少なくとも２分割されていることを特徴とする。
【００１０】
本願請求項３に係る発明は、前記請求項１または２に記載の光ピックアップを光ディスク装置に適用したことを特徴とする。
【００１１】
本願請求項４に係る発明は、第１の光源からの光束を光ディスクに照射し、その反射光を第１の受光素子で受光する光学系が配設された固定部と、この固定部に傾動可能に支持された中間可動部と、この中間可動部に対してフォーカカシング方向とトラッキング方向に可動に支持されて光ディスクへの集光を行う対物レンズを搭載した可動部と、前記中間可動部をラジアル方向に傾動駆動する傾動駆動部と、前記可動部をフォーカカシング方向とトラッキング方向に直線駆動する直線駆動部とを備え、光ディスクに対して前記対物レンズの光軸を一定に維持して記録または再生を行う光ピックアップであって、前記固定部に第２の光源と第２の受光素子を設ける一方、前記中間可動部に前記光ディスクの記録面に対してトラッキング方向を軸として斜めに傾けると共に、該中間可動部の回動軸と該光ディスクとの間の位置に反射部材を配設し、前記第２の光源から前記反射部材を経て光ディスク面に照射し、その反射光を再び前記反射部材を経て第２の受光素子で受光することにより、光ディスクの記録面に対する前記可動部の傾き量を検出する傾き量検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本願請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記第２の受光素子は、前記第２の光源の光軸と垂直な平面に配置され、光ディスク面と平行な方向に少なくとも２分割されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本願発明の一実施例に係る光ピックアップの一部破断平面図、図２は側面からみた断面図を示す。
【００１４】
図１，２において、光ピックアップ１は、基台（固定部）２上に配設された、記録再生のための光を発する光源３、この光源３から発して光ディスク４で反射した光を検出する受光素子５を含む光学系と、記録再生のための光を光ディスク４上に集光するための対物レンズ６を搭載した可動部７、この可動部７を支持する４本のワイヤ８で構成されるサスペンション、可動部７を駆動する駆動手段を有するアクチュエータ部と、それらを保持するハウジング１０からなる。
【００１５】
上記固定部に配設される光学系としては、光源（第１の光源）３から発した光を光ディスク４に出射し、その反射光を受光素子（第１の受光素子）５により受光するため、これら光源３、受光素子５と、対物レンズ６との間にコリメートレンズ３１，ビームスプリッタ３２，プリズム３３及び検出レンズ３４等が配設されてなる。
【００１６】
ハウジング１０にはピックアップを光ディスクの半径方向に移動可能にガイドする２本の平行なシャフト１１が挿通される軸受け部１２およびＵ字部１３が設けられている。
【００１７】
対物レンズ６を搭載した可動部７は４本のワイヤー８によって基台２から立設する立板（固定部）１４にフォーカシング方向、トラッキング方向に平行移動可能に支持されている。
【００１８】
可動部７には第１と第２のフォーカシングコイル１５ａ、１５ｂ、トラッキングコイル１６とが固定されている。フォーカシングコイル１５ａ，１５ｂおよびトラッキングコイル１６には、マグネット１７ａ、１７ｂとヨーク１８からなる第１の磁気回路と、マグネット１９ａ、１９ｂとヨーク２０からなる第２の磁気回路により磁界が印加され、各コイルに電流を流すことによりフォーカシング方向Ａ、トラッキング方向Ｂに可動部７を駆動する。
【００１９】
ここで、第１の磁気回路のマグネット１７ａ、１７ｂは異極が対向するように配置される。例えばマグネット１７ａのＮ極と１７ｂのＳ極が対向するように配置され、第１のフォーカシングコイル１５ａには図上右向きの磁界が印加される。第２の磁気回路のマグネット１９ａ、１９ｂはマグネット１９ａのＳ極と１９ｂのＮ極が対向するように配置され、磁界の向きは逆に図上左向きになる。
【００２０】
このように配置することで、トラッキングコイル１６に電流を流すことによりトラッキング方向Ｂに可動部７が駆動される。また、第１と第２のフォーカシングコイル１５ａ、１５ｂにそれぞれ逆向きの電流を流すことによりフォーカシング方向に可動部７が駆動される。さらに第１と第２のフォーカシングコイル１５ａ１５ｂに同じ方向の電流を流すことにより、フォーカシング方向Ａとトラッキング方向Ｂに直交するタンジェンシャル方向Ｃを軸として回転する方向（光ディスクのラジアル方向）にモーメントを可動部７に与えることができる。４本のワイヤー８によるサスペンションは、微少な角度ならばラジアル方向に可動部７が回転可能なため、このモーメントを付与することにより可動部７をラジアル方向に傾動させることができる。
【００２１】
光源３としてレーザーダイオードより発したレーザー光はコリメータレンズ３１で平行光とされ、ビームスプリッタ３２を経由して立ち上げプリズム３３で反射されて対物レンズ６に入射する。対物レンズ６で光ディスク４の記録面に集束されたレーザー光は記録面で反射されて、元の経路をたどり、ビームスプリッタ３２で反射されて、検出レンズ３４により受光素子５に入射し、既知の方法によりフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号が得られる。
【００２２】
これらのエラー信号に基づいて対物レンズ６を搭載した可動部７をフォーカシング方向、トラッキング方向に駆動することにより光ディスク４の記録面上のトラックに微少な光スポットを結ぶことができ、情報信号の記録または再生が可能となる。
【００２３】
光ディスクの高密度化により、対物レンズ６の開口数が大きくなり、光ディスク４の記録面と対物レンズ６の光軸の傾きが増えると収差が大きくなり、情報信号の記録品質、再生品質に悪影響がででくる。特に光ディスク４の反りによるラジアル方向のディスクチルトの量が大きく、補正が必要となる。
【００２４】
そこで本実施例では、可動部７上に、光ディスク４の記録面に対してトラッキング方向Ｂを軸としてタンジェンシャル方向Ｃに略４５度傾けた反射面を有する反射部材４１を搭載する。また、この反射部材４１に対しタンジェンシャル方向Ｃに対向する位置に、発光ダイオード４２１及び２分割受光素子４２２（４２２ａ，４２２ｂ）を有する検出ユニット４２を、ハウジング（固定部）１０に固定する。これにより、発光ダイオード４２１を発した光は反射部材４１を介して光ディスク４で反射され、再び反射部材４１を介して２分割受光素子４２２に入射する構成となる。
【００２５】
検出ユニット４２は、光ディスク４のラジアル方向チルトがない状態で、発光ダイオード４２１を発して２分割受光素子４２２に入射する光の強度分布の中心が２分割受光素子４２２のほぼ分割線上にくるように設置され、光ディスク４にラジアル方向チルトが生じると光の強度分布が片寄るため、２分割受光素子４２２のそれぞれの出力の差から光ディスク４のラジアル方向チルト量を検出することができる。
【００２６】
図３に検出ユニット４２の正面図を示す。２分割受光素子４２２の分割線上に発光ダイオード４２１の光軸が位置するように配置されている。また、光ディスク４の記録面に平行な方向に２分割受光素子４２２の２個の受光素子４２２ａ、４２２ｂをそれぞれ配置している。
【００２７】
従って、光ディスク４の面ぶれによる上下動や可動部７の動きにより光路長が変動しても、２分割受光素子４２２に入射する光の強度分布は分割線に平行な方向に移動するだけなので、ラジアル方向チルトが生じない限りそれぞれの出力の差にオフセットを生じない。一方、光ディスク４にラジアル方向チルトが生じた場合は、２分割受光素子４２２に入射する光の強度分布の中心がチルト量に応じてずれ、そのずれ量に応じた出力差が生じるので、光ディスク４の記録面と可動部７の相対的な傾き量を検出することが可能でとなる。
【００２８】
これにより、２分割受光素子４２２のそれぞれの出力の差から検出された光ディスク４のラジアル方向チルト量に基づき、第１と第２のフォーカシングコイル１５ａ、１５ｂに同じ向きの電流を流すことにより可動部７を傾動させ、光ディスク４の記録面に対する対物レンズ６の光軸の傾きを一定に保つことができる。
【００２９】
光ピックアップ１に設ける傾き量検出手段を上記のように反射部材４１と、検出ユニット４２とで構成することによって、１組の傾き量検出手段のみにより、光ディスク４の記録面に対する可動部７の傾き量を正確に検出することができる。これにより小型、低コストな光ピックアップが実現可能となる。
【００３０】
図４は上記光ピックアップを用いた光ディスク装置の駆動制御部の構成を示した図である。モータ駆動回路４３より駆動信号ＳＰがスピンドルモータ４５に与えられ、光ディスク４が回転駆動される。レーザ駆動回路４７により光ピックアップ１のレーザダイオード（光源３）が駆動され、記録再生のためのレーザー光が発光される。
【００３１】
光ピックアップ１の受光素子５で検出された信号は、信号検出回路５１で処理されてフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号としてサーボ回路４９に送られる。サーボ回路４９ではこれらフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号に基づいて制御演算を行い、得られる制御信号をモータ駆動回路４３に送出する。これにより、モータ駆動回路４３はフォーカシングコイル１５ａ、１５ｂに駆動信号ＦＯ１、ＦＯ２、トラッキングコイル１６に駆動信号ＴＲを供給し、光ディスク４の記録面上のトラックに微少な光スポットを形成する。
【００３２】
このとき、信号検出回路５１からは、光ディスク４上のピット情報がデコーダ回路５２に送られ、再生情報としてＩ／Ｆ部５３より図示せぬホストコンピュータに送られる。
【００３３】
情報記録の際は、Ｉ／Ｆ部５３より取り込んだ記録情報をエンコーダ回路５４で符号化し、この符号に基づいてレーザ駆動回路４７によりレーザダイオード３を発光させ、光ディスク４に対する記録を行う。これら各回路はＣＰＵ５５によって制御される。
【００３４】
アクセス動作を行う際は図示しないシークモータにモータ駆動回路４３より駆動信号ＳＫが送られ、光ピックアップを光ディスク４の任意の半径位置に移動させることができる。
【００３５】
光ディスク４の記録面と可動部７との傾きは２分割受光素子４２２（４２２ａ、４２２ｂ）の各出力の差としてチルト信号検出回路６０で検出され、検出された傾き量に応じてサーボ回路４９より制御信号がモータ駆動回路４３に送られる。さらに、モータ駆動回路４３より駆動信号ＦＯ１、駆動信号ＦＯ２が第１及び第２のフォーカシングコイル１５ａ、１５ｂに送られ、光ディスク４の記録面に対する対物レンズ６の光軸の傾きが常に一定に保たれ、安定した記録再生動作を可能にする。
【００３６】
図５は光ピックアップ１の他の例を示す一部破断平面図、図６は側面から見た断面図である。図５，６において、図１，２と同一構成部分は省略してアクチュエータ部のみを示している。また、図１，２と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００３７】
図５，６において、可動部７は４本のワイヤー８により中間部材９１に対してフォーカシング方向、トラッキング方向に平行移動可能に支持されている。中間部材９１は固定部１４に対し、ねじりばね９２によりタンジェンシャル方向Ｃを軸としてトラッキング方向Ｂに回動可能に支持されている。ねじりばね９２としては断面がＬ字状または十字状等の板ばねが用いられるが、これに限定されることはない。
【００３８】
中間部材９１には、光ディスク４の記録面に対してトラッキング方向Ｂを軸としてタンジェンシャル方向Ｃに略４５度傾いた反射面を有する反射部材４１が固定される。また、この反射部材４１に対してタンジェンシャル方向Ｃに対向する位置に、発光ダイオード４２１及び２分割受光素子４２２を有する検出ユニット４２がハウジング１０に対して固定されている。
【００３９】
中間部材９１には傾動コイル９３ａ、９３ｂが固定され、固定部１４の対向する位置には、図７に示すように、上下方向に分割着磁されたマグネット９４ａ、９４ｂが固定され、ねじりばね９２を挟んで傾動コイル９３ａ、９３ｂをそれぞれ上下逆方向に駆動することにより、中間部材９１にモーメントを加え、中間部材９１及び可動部７を傾動させることができる。このとき、中間部材９１を磁性材で構成することにより駆動力を強めることができる。
【００４０】
可動部７には、モーメントを加える必要がないので、１個のフォーカシングコイル９５と、この１個のフォーカシングコイル９５に磁界を印加するためのマグネット９６ａ、９６ｂと、ヨーク９７からなる一組の磁気回路を設ける一方、２個に分割したトラッキングコイル９８ａ、９８ｂを設けている。
【００４１】
図１，２に説明した場合と同様、２分割受光素子４２２のそれぞれの出力の差から光ディスク４の記録面と可動部材７の相対的な傾きを検出できる。即ち、可動部７には特にモーメントを加えないので、中間部材９１の傾きと可動部７の傾きはほぼ等しく、これにより、光ディスク４の記録面と中間部材９１従って可動部７の相対的な傾きを検出することができる。
【００４２】
検出ユニット９１で検出された光ディスク４の記録面と可動部７の相対的な傾き量に基づいて、中間部材９１を傾動させることにより、光ディスク４の記録面に対する対物レンズ６の光軸の傾きを一定に保つことができる。
【００４３】
この実施例による場合、反射部材４１を中間固定部９１に設けたことによって、可動部７が軽くなり高速動作が可能となる。また、傾動コイルを別に設けたことによって、傾動駆動力の増加によるチルト制御性能の改善が得られる。
【００４４】
図７は上記図５，６に説明した光ピックアップ１を用いた光ディスク装置の駆動制御部の構成を示したもので、図４に対応するブロック構成図である。図中、図４と同一符号は同一または相当部分を示し、その説明は重複するため省略する。
【００４５】
図７の構成で、図４と異なる点は、図５，６の光ピックアップ１のフォーカシング制御を行うために、モータ駆動回路４３からフォーカシングコイル９５に駆動信号ＦＯを出力するように構成した点と、中間部材９１従って可動部７の傾動制御を行うために、モータ駆動回路４３から傾動コイル９３ａ、９３ｂに駆動信号ＴＩを出力するように構成した点だけで、他は図４の場合と同じである。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、一組の傾き量検出手段だけで光ディスクの記録面に対する可動部の傾き量を正確に検出でき小型化・低コスト化が可能となる。
【００４７】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加えてさらに、可動部の動きおよび光ディスクの面ぶれによる上下動によるオフセットを生じずに、光ディスクの記録面に対する可動部の傾き量を検出することができる。
【００４８】
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２に係る発明の効果に加えてさらに、検出された傾き量に基づき可動部を傾動させ、光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の傾きを一体に保つことができる。
【００４９】
請求項４に係る発明によれば、可動部上に反斜面を設けずにさらに高速動作が可能で、一組の傾き量検出手段だけで光ディスクの記録面に対する可動部の傾き量を正確に検出でき小型化・低コスト化が可能となる。
【００５０】
請求項５に係る発明によれば、請求項４に係る発明の効果に加えてさらに、可動部の動きおよび光ディスクの面ぶれによる上下動によるオフセットを生じずに、光ディスクの記録面に対する可動部の傾き量を検出することができる。
【００５１】
請求項６に係る発明によれば、請求項４または５に係る発明の効果に加えてさらに、検出された傾き量に基づき可動部を傾動させ、光ディスクの記録面に対する対物レンズの光軸の傾きを一体に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例に係る光ピックアップの一部破断平面図。
【図２】本願発明の一実施例に係る光ピックアップを側面からみた断面図。
【図３】傾き量検出手段を構成する検出ユニット４２の正面図。
【図４】本願発明の一実施例に係る光ピックアップを用いた光ディスク装置の駆動制御部の構成図。
【図５】本願発明の他の実施例に係る光ピックアップの一部破断平面図
【図６】本願発明の他の実施例に係る光ピックアップを側面からみた断面図
【図７】図６の傾動駆動コイルとその磁気回路部分の拡大図。
【図８】本願発明の他の実施例に係る光ピックアップを用いた光ディスク装置の駆動制御部の構成図。
【符号の説明】
１ 光ピックアップ
６ 対物レンズ
７ 可動部
８ ワイヤー
１０ ハウジング（固定部）
１４ 立板（固定部）
１５、９５ フォーカシングコイル
１６、９８ トラッキングコイル
１７、１９、９４ マグネット
１８，２０ ヨーク
４１ 反射部材
４２ 検出ユニット
４２１ 発光ダイオード
４２２ ２分割コイル
９１ 中間可動部
９２ ねじりばね
９３ 傾動コイル

Claims (6)

1. 第１の光源からの光束を光ディスクに照射し、その反射光を第１の受光素子で受光する光学系が配設された固定部と、この固定部に可動自在に支持されて光ディスクへの集光を行う対物レンズを搭載した可動部と、この可動部をそれぞれ、フォーカカシング方向とトラッキング方向に直線駆動させる直線駆動部と、ラジアル方向に傾動駆動する傾動駆動部とを備え、光ディスクに対して前記対物レンズの光軸を一定に維持して記録または再生を行う光ピックアップであって、
   前記可動部は４本のワイヤで前記固定部から支持する一方、前記ワイヤの一端がとりつけられた前記固定部の取り付け面に対して前記対物レンズを挟んだ位置の前記固定部に第２の光源と第２の受光素子を設け、前記可動部に前記光ディスクの記録面に対してトラッキング方向を軸として斜めに傾けると共に、該光ディスクから該対物レンズまでの距離と略同一で、かつ該対物レンズ近傍となる位置に反射部材を配設し、前記第２の光源から前記反射部材を経て光ディスク面に照射し、その反射光を再び前記反射部材を経て第２の受光素子で受光することにより、光ディスクの記録面に対する前記可動部の傾き量を検出する傾き量検出手段を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記第２の受光素子は、前記第２の光源の光軸と垂直な平面に配置され、光ディスク面と平行な方向に少なくとも２分割されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記請求項１または２に記載の光ピックアップを用いて構成したことを特徴とする光ディスク装置。
4. 第１の光源からの光束を光ディスクに照射し、その反射光を第１の受光素子で受光する光学系が配設された固定部と、この固定部に傾動可能に支持された中間可動部と、この中間可動部に対してフォーカカシング方向とトラッキング方向に可動に支持されて光ディスクへの集光を行う対物レンズを搭載した可動部と、前記中間可動部をラジアル方向に傾動駆動する傾動駆動部と、前記可動部をフォーカカシング方向とトラッキング方向に直線駆動する直線駆動部とを備え、光ディスクに対して前記対物レンズの光軸を一定に維持して記録または再生を行う光ピックアップであって、
   前記固定部に第２の光源と第２の受光素子を設ける一方、前記中間可動部に前記光ディスクの記録面に対してトラッキング方向を軸として斜めに傾けると共に、該中間可動部の回動軸と該光ディスクとの間の位置に反射部材を配設し、前記第２の光源から前記反射部材を経て光ディスク面に照射し、その反射光を再び前記反射部材を経て第２の受光素子で受光することにより、光ディスクの記録面に対する前記可動部の傾き量を検出する傾き量検出手段を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
5. 前記第２の受光素子は、前記第２の光源の光軸と垂直な平面に配置され、光ディスク面と平行な方向に少なくとも２分割されていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
6. 前記請求項４または５に記載の光ピックアップを用いて構成したことを特徴とする光ディスク装置。

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