JP4009743B2 - 光ピックアップ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CD,DVDなどの光ディスクに対して記録/再生する光ピックアップを駆動する光ピックアップ・アクチュエータに係り、特にディスク記録面に対する対物レンズの光軸の傾きを調整するチルト調整に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
情報記憶装置に用いられる一般的な光ディスクとして、CDあるいはDVDがある。この内、DVDは、CDに比べ記録密度が高いため、情報を読み書きするときの条件が厳しくなっている。
【0003】
例えば光ピックアップの光軸は光ディスクの記録面に対して垂直であることが理想であるが、実際にはディスクが樹脂製のために、かなりのうねりを持っており、光ディスクを回転させると光ピックアップの光軸が光ディスクの記録面に対して常に垂直ではなくなり、傾きを持つようになる(以下、チルトと表現する)。
【0004】
また、光ディスクは、図14(a)に示すCDの光入射の状態、図14(b)に示すDVDの光入射の状態のように、CD,DVD共に記録層101a,101bが樹脂層102a,102bを介して設けられているため、実線で示すようにチルトが生じると、対物レンズ103a,103bにより記録層101a,101bに光スポット104a,104bとして集光される光ビームの光路が曲げられ、記録層101a,101b上に所定の状態に絞れなくなり、光スポット104a,104bにコマ収差が発生する。この収差が許容される量よりも大きくなると、光ピックアップにおいて正しく読み書きができなくなるという不具合が生じる。
【0005】
チルトの影響を減少させるため、対物レンズ103a,103bと記録層101a,101bの間の樹脂層102a,102bを薄くすることがある。実際に図14(b)に示すDVDが図14(a)に示すCDに比較して、樹脂層102a,102bが略半分であるのは、チルト減少を目的にしたものである。
【0006】
しかし、樹脂層を薄くすることにより、チルトを減少させるためには、DVDよりもさらに高密度記録をしようとした場合には、樹脂層をさらに薄くして、チルトの影響を少なくすることになるが、樹脂層を薄くすることによりディスク上にゴミあるいは傷が付いた場合、信号が正しく読み書きできなくなるという不具合が生じやすくなる。このため、対物レンズをフォーカシング方向,トラッキング方向に駆動するアクチュエータによって、対物レンズの光軸を傾けることによりチルト調整を行っているのが現状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
またチルト調整を行う方法として、例えば特開平7−65397号公報に記載されているように、対物レンズホルダに、アクチュエータを構成するトラッキング用コイルとフォーカシング用コイルの他にチルト用コイルを設け、磁石との電磁作用によって、光ビームの光軸の傾きを補正しチルト調整を行う構成のものがある。しかし、この構成であると、どうしてもアクチュエータ自体が大きく、かつ重くなり(電磁駆動部が2箇所)、薄型化あるいは高速応答に対しては不利になる。
【0008】
また、特開平9−50637号公報に記載されているように、アクチュエータをアーム手段と駆動手段とを兼ねる圧電モバイル素子により支持し、圧電モバイル素子の変形動作により、チルト調整を行う構成のものがある。しかし、この構成であると、圧電モバイル素子がアーム手段を兼ねるため、圧電モバイル素子に対してアクチュエータの全荷重が加わり、高負荷駆動になり、高速応答に対して不利である。
【0009】
さらに、特開平10−79135号公報に記載されているように、液晶板を用いて位相制御することにより光ディスク上の光スポットのコマ収差を補正する構成のものがある。しかし、この構成では、光スポットとして集光されるレーザ光が液晶板を通過するため光量が減少し、情報書き込みに必要なエネルギを得ることが困難である。また、液晶の特性から、特にタンジェンシャル方向のチルト制御に要求される高周波動作に適用することは難しい構成であるといえる。
【0010】
本発明の目的は、情報を読み書きするときに不具合を生じさせるチルトの影響を、従来のアクチュエータの構成を大幅に変えることなく解決できるようにした光ピックアップ・アクチュエータを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1記載の本発明は、光ディスクに対して記録/再生を行うため光スポットを集光する光ピックアップにおいて、対物レンズと、前記対物レンズを保持する板ばね材からなるレンズ保持部材とブロック体とからなるレンズホルダと、立壁を有するキャリッジと、前記立壁に回動可能に取り付けられた固定ブロックと、前記固定ブロックに一端が固定され、他端が前記レンズホルダに固定されて前記レンズホルダを支持する複数のワイヤと、前記レンズホルダの前記レンズ保持部材に一端が固定され、他端が前記レンズホルダの前記ブロック体に固定された圧電材および板ばねからなる一対の圧電素子とを有し、前記固定ブロックの回転軸の中心軸線の延長線上に前記対物レンズの主点を配すると共に、前記延長線を挟んで対称に前記一対の圧電素子を配したことを特徴とし、この構成によって、駆動手段を圧電材と板ばねとからなる圧電素子にて構成したため、従来のアクチュエータの構成を大きく変更することなく、駆動手段を配置することができる。また、回転軸における中心の延長線上に対物レンズの主点を配設したことにより、光学的な軸ずれが少なく、光の入射角が変化するだけの理想的なチルト補正に近い補正が可能になる。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光ピックアップにおいて、キャリッジに一端が固定され、他端が固定ブロックに固定された一対の圧電素子を設け、該圧電素子に電圧を印加することにより固定ブロックを立壁に対して回動させることを特徴とし、この構成によって、固定ブロックを立壁に対して回動させる駆動手段の構成が簡単になる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0025】
図1は本発明の第1実施形態を説明するための光ピックアップを示す斜視図、図2は図1の光ピックアップの要部の平面図、図3は図1の光ピックアップの要部の正面図であり、図示されている各方向は、X方向=タンジェンシャル方向,Y方向=ラジアル方向=トラッキング方向,Z方向=フォーカシング方向としている。
【0026】
図1〜図3において、1は、図示しない光ディスクに対して光スポットを照射するために、入射するレーザ光を集光する対物レンズ、2は対物レンズ1を保持するレンズホルダであり、このレンズホルダ2には、図示しない磁石とヨークが挿入されて公知のような電磁回路が構成される空間部3が形成されており、レンズホルダ2は、電磁回路の電磁力を受けてフォーカシング方向Zとトラッキング方向Yとにそれぞれ平行移動が可能であるように、側部が複数(本例では一側に各2本)のワイヤ4にて固定ブロック5に保持されている。
【0027】
レンズホルダ2は、平面視略長方形をなし、ワイヤ4を介して固定ブロック5にて保持されている側とは反対側において対物レンズ1を保持しており、この対物レンズ1の下方から公知のようにレーザ光が入射する。
【0028】
図3に示すように、Y方向へシーク移動可能なキャリッジ6上に立設された保持部材である立壁6aにチルト用回転軸7の一端が保持されており、このチルト用回転軸7が固定ブロック5の中央部に遊嵌されて、固定ブロック5がチルト用回転軸7の軸線を中心にラジアル方向Yに回動可能に保持されている。また、チルト用回転軸7の軸線Lの延長線上に対物レンズ1の主点Oが配されている。
【0029】
レンズホルダ5の上側と下側には、それぞれ一対の上側のチルト駆動手段8aと下側のチルト駆動手段8bがX方向に延在するように設置されている。各チルト駆動手段8a,8bは、タンジェンシャル・チルトさせるための駆動源である一対の長い圧電素子9a,9bを備えている。
【0030】
図4は圧電素子の一般的な構成の説明図であり、図4に示すように、基本的には一対の圧電材10が板ばね11を挟持する構成であり、圧電材10の表面、および板ばね11部分に電圧を加えることにより、先端がZ方向に変位(ΔZ)する構成のものである。本実施形態では、圧電素子9a,9bは、図3に示すように、圧電材10a,10bと板ばね11a,11bとからなっている。
【0031】
前記上側のチルト駆動手段8aは、その一端がレンズホルダ2における固定ブロック5側の上部ブロック12に固定され、他端が対物レンズ1を保持する環状のレンズ保持部材13に連結している。また、下側のチルト駆動手段8bは、その一端がキャリッジ6上のブロック体14に固定され、他端が作用点Aとなる固定ブロック5の下端部に固定されている。
【0032】
レンズ保持部材13は、板ばね材にて形成されており、Y方向に延出してレンズ回転中心Mを回転軸として対物レンズ1を傾けるための一対の回転軸部13aと、レンズホルダ2上のレンズ支持ブロック15に固定される固定部13bとが一体に設けられている。
【0033】
前記各上側のチルト駆動手段8aにおける板ばね11aの先端11a′は、回転軸部13aからずらせて、かつ対物レンズ1の主点Oに対して点対称のレンズ保持部材13部分(作用点B)に連結しており、上側のチルト駆動手段8aの圧電素子9aに電圧が印加されて、それぞれ反対方向に歪むことにより、対物レンズ1が、回転軸部13aを回動軸としてタンジェンシャル方向Xにチルトすることができるようになっている。
【0034】
なお、本実施形態では、上側のチルト駆動手段8aにおける板ばね11aと、レンズ保持部材13とは同じ板ばね材料により形成されている。
【0035】
また前記各下側のチルト駆動手段8bの圧電素子9bに電圧が印加されて、それぞれ反対方向に歪むことにより、固定ブロック5が、チルト用回転軸7を中心としてY方向に回動する。固定ブロック5の回動を受けてワイヤ4を介してレンズホルダ2がY方向へ回動し、このため、対物レンズ1に対するラジアル方向Yへのチルトが行われることになる。
【0036】
前記チルト調整のとき、チルト用回転軸7の中心軸線Lの延長線上に対物レンズ1の主点Oが配されているため、チルト調整によって前記主点Oの位置ずれが少ない。また、レンズホルダ2などの重量がチルト用回転軸7を介してキャリッジ6に支承されているため、チルト調整の駆動源である圧電素子9bの変位はレンズホルダ2などの重量の影響を直接受けずに、効率良くチルト調整を行うことができる。
【0037】
図5は本発明の第2実施形態を説明するための光ピックアップを示す斜視図である。なお、以下の説明において、図1〜図3にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、対物レンズ1をタンジェンシャル方向Xに回動可能に支持する支持構造16にある。
【0038】
図6は第2実施形態における対物レンズの正面図、図7は第2実施形態の対物レンズの平面図であり、この対物レンズ1において、1aは光学的に利用される部分、1bは対物レンズ1を製作するときに必要な枠部分あるいはレンズを固定するときに必要な固定部分、1cは回転軸用の突起であって円錐状形をしている。
【0039】
突起1cの形状は円筒状でも球形でもよく、また、対物レンズ1と一体的成形されても、別体にして後工程で突起部分を取り付けるようにしてもよい。また、突起1cの材料はレンズと同じ材質でもよく、セラミックスあるいは金属でもよい。さらに、突起1cの表面に耐摩耗膜を形成したり、耐摩耗物質を塗布することも考えられる。
【0040】
図8は第2実施形態におけるアクチュエータフレームであるレンズホルダにおけるレンズ搭載部分を示す平面図、図9は図8のレンズ搭載部分の正面図であり、2aは対物レンズ1が配設される透孔、2bは対物レンズ1を搭載したときに対物レンズ1の回転軸用の突起1cを押さえる手段を搭載するための部分、2cは対物レンズ1の回転軸用の突起1cを受けるための受け部であり、受け部2cは、図示したように、対物レンズ1におけるY方向の回転中心Mの延長線に回動支点Sが存在するように、対物レンズ1の光軸に対して対称の位置に、それぞれ相対向させて設置され、各表面は球状形をしている。
【0041】
受け部2cは、レンズホルダ2を構成するフレームに一体成形してもよいし、別体のものを後工程で取り付けるようにしてもよい。また、受け部2cの材料としてはフレームと同じ材質、あるいはセラミックス,金属でもよい。さらに、受け部2cの表面に耐摩耗膜が形成したり、耐摩耗物質を塗布することも考えられる。
【0042】
図10は図6〜図9に部材を組み付けた状態を示す平面図、図11は図6〜図9に部材を組み付けた状態を示す正面図であり、対物レンズ1の回転軸用の突起1cは受け部2cに搭載されている。このとき回転軸用の突起1cは円錐形であり、かつ受け部2cが球状であるため、相互間の接触は点接触になっている。
【0043】
また、図10,図11において、17は回転軸用の突起1cを受け部2cに押圧させる予圧用の板ばねであり、この板ばね17における回転軸用の突起1cを押圧する側の面は半円筒状17aであって、板ばね17と回転軸用の突起1cとの間の接触が点接触となる。
【0044】
このように、点接触になる構造にしているため摩擦による負荷はほとんどなく、対物レンズ1は、図5に示す円弧状矢印のように、回転軸用の突起1cを中心として、円滑にタンジェンシャル方向Xにチルトすることが可能となる。
【0045】
なお、回転軸用の突起1cと受け部2cとを線接触するような構成にすることも考えられる。
【0046】
図12は本発明の第3実施形態を説明するための光ピックアップを示す平面図、図13は第3実施形態の光ピックアップの正面図であり、20は、Y軸を回転軸としたチルト方向(タンジェンシャル方向)に自由度を持ち、対物レンズ1を保持するレンズ保持部材である板ばね部材であって、板ばね部材20には、タンジェンシャル・チルト用の回転軸部20aと、レンズホルダ2の上面部に固定される固定部20bと、電極対向面部20cとが一体に形成されている。また板ばね部材20の材料としては、ベリリウム銅あるいはステンレス材のような導電材を用いる。
【0047】
21a〜21dは、板ばね部材20の電極対向面部20cに対向させて、レンズホルダ2上に設置されたタンジェンシャル・チルト駆動手段である静電電極であり、対物レンズ1の光軸Dを対称基準として、X,Y方向における対称位置にそれぞれ(本例では4個)設置されており、後述するように対物レンズ1をタンジェンシャル方向Xにチルトさせる。
【0048】
22a,22bは、導電材からなる固定ブロック5の下面に対向させて、キャリッジ6上に設置されたラジアル・チルト駆動手段である静電電極であり、対物レンズ1の光軸Dを対称基準として、Y方向における対称位置にそれぞれ(本例では2個)設置されており、後述するようにレンズホルダ2および対物レンズ1をラジアル方向Yにチルトさせる。
【0049】
すなわち、板ばね部材20の各回転軸部20aを中央に対向している静電電極21aと21b、および静電電極21cと21dの電極グループにおいて、例えば静電電極21aと静電電極21bとに交互に電圧をかけることにより、静電電極21aおよび静電電極21bと、これらに対向する板ばね部材20の電極対向面部20cとの間に交互に静電引力が働き、対物レンズ1がX方向に傾くことになる。例えば静電電極21aに電圧を加えたときには、静電電極21aと対向する電極対向面部20cとの間に静電引力が発生し、その電極対向面部20cが静電電極21a側に引きつけられ、回転軸部20aを中心として、対物レンズ1が図13においては反時計方向に傾く。
【0050】
同様に、静電電極21bに電圧を加えたときには、静電電極21bと対向する電極対向面部20cとの間に静電引力が発生し、その電極対向面部20cが静電電極21b側に引きつけられ、回転軸部20aを軸として、対物レンズ1が図13においては時計方向に傾く。
【0051】
静電電極21a,21bの電極グループと反対側に設置された静電電極21c,21dの電極グループにおいても、前記と同様な静電引力を発生させることによってタンジェンシャル方向Xにおけるチルト調整が行われる。
【0052】
また、静電電極22aと静電電極22bに交互に電圧を加えることにより、静電電極22aと静電電極22bと、これらに対向する導電材からなる固定ブロック5との間に交互に静電引力が働き、対物レンズ1がY方向に傾く。例えば静電電極22aに電圧を加えたときには、静電電極22aと対向する固定ブロック5との間に静電引力が発生し、固定ブロック5が静電電極22a側に引きつけられ、チルト用回転軸7を中心として、図12においては静電電極22a側の固定ブロック5が図面に向かって奥側に傾く。
【0053】
同様に、静電電極22bに電圧を加えたときには、静電電極22bと対向する固定ブロック5との間に静電引力が発生し、固定ブロック5が静電電極22b側に引きつけられ、チルト用回転軸7を中心として、図12においては静電電極22b側の固定ブロック5が図面に向かって奥側に傾く。
【0054】
固定ブロック5が前記のように傾くことによって、対物レンズ1をラジアル方向Yにチルト調整することが可能になる。
【0055】
なお、第3実施形態における静電電極21a〜21d,22a,22bは、設置面よりも突出した状態で図示しているが、設置面と同一面あるいは埋め込まれた状態にしてもよい。
【0056】
なお、前記実施形態では、圧電素子を圧電材に板ばねをサンドイッチしたバイモルフ構造として説明したが、圧電素子としては、圧電材1枚と板ばね1枚を張り合わせたユニモルフ構造でもよく、圧電素子と板ばねを数枚張り合わせた積層バイモルフでもよい。さらに共振対策を施した共振抑圧構造を持つものでもよい。
【0057】
また、板ばね、あるいは板ばね部材の材料としては、ベリリウム銅あるいはステンレス材のような導電材を用いるが、部位によってはPET樹脂フィルムなどの絶縁体を用いてもよい。
【0058】
以上のように、本実施形態によれば、従来のフォーカシング,トラッキングアクチュエータの構成、および構造的なスペースをほとんど変えることなく、タンジェンシャル,トラッキング方向のチルト動作が可能となる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動手段を圧電材と板ばねとからなる圧電素子にて構成したため、従来のアクチュエータの構成を大きく変更することなく、駆動手段を配置することができ、また、固定ブロックの回転軸の中心軸線の延長線上に対物レンズの主点が配されているため、チルト調整によって主点の位置ずれが生じることが少なく、さらに、レンズホルダなどの重量が回転軸を介してキャリッジに支承されているため、チルト調整の駆動源である圧電素子の変位はレンズホルダなどの重量の影響を直接受けずに、効率良くチルト調整を行うことができる光ピックアップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を説明するための光ピックアップを示す斜視図
【図2】本発明の第1実施形態の光ピックアップの要部の平面図
【図3】本発明の第1実施形態の光ピックアップの要部の正面図
【図4】圧電素子の一般的な構成の説明図
【図5】本発明の第2実施形態を説明するための光ピックアップを示す斜視図
【図6】本発明の第2実施形態における対物レンズの正面図
【図7】本発明の第2実施形態における対物レンズの平面図
【図8】本発明の第2実施形態におけるアクチュエータフレームであるレンズホルダにおけるレンズ搭載部分を示す平面図
【図9】本発明の第2実施形態におけるアクチュエータフレームであるレンズホルダにおけるレンズ搭載部分の正面図
【図10】図6〜図9に示した各部材を組み付けた状態を示す平面図
【図11】図6〜図9に示した各部材を組み付けた状態を示す正面図
【図12】本発明の第3実施形態を説明するための光ピックアップを示す平面図
【図13】本発明の第3実施形態の光ピックアップの正面図
【図14】 (a)はCDの光入射の状態の説明図、(b)はDVDの光入射の状態の説明図
【符号の説明】
1 対物レンズ
1c 回転軸用の突起
2 レンズホルダ
2c 受け部
4 ワイヤ
5 固定ブロック
6 キャリッジ
7 チルト用回転軸
8a,8b チルト駆動手段
9a,9b 圧電素子
10a,10b 圧電材
11a,11b 板ばね
13 レンズ保持部材
13a 回転軸部
13b 固定部
20 板ばね部材
20a タンジェンシャル・チルト用の回転軸
20c 電極対向面部
21a〜21d,22a,22b 静電電極
O 対物レンズ1の主点
Claims (2)
- 光ディスクに対して記録/再生を行うため光スポットを集光する光ピックアップにおいて、
対物レンズと、前記対物レンズを保持する板ばね材からなるレンズ保持部材とブロック体とからなるレンズホルダと、立壁を有するキャリッジと、前記立壁に回動可能に取り付けられた固定ブロックと、前記固定ブロックに一端が固定され、他端が前記レンズホルダに固定されて前記レンズホルダを支持する複数のワイヤと、前記レンズホルダの前記レンズ保持部材に一端が固定され、他端が前記レンズホルダの前記ブロック体に固定された圧電材および板ばねからなる一対の圧電素子とを有し、前記固定ブロックの回転軸の中心軸線の延長線上に前記対物レンズの主点を配すると共に、前記延長線を挟んで対称に前記一対の圧電素子を配したことを特徴とする光ピックアップ。 - 前記キャリッジに一端が固定され、他端が前記固定ブロックに固定された一対の圧電素子を設け、該圧電素子に電圧を印加することにより前記固定ブロックを前記立壁に対して回動させることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
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