JP4141622B2

JP4141622B2 - ピックアップ装置

Info

Publication number: JP4141622B2
Application number: JP2000203822A
Authority: JP
Inventors: 孝則前田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: EP1170736B1; US6542454B2; EP1170736A2; US20020039342A1; CN1337686A; CN1181480C; JP2002025094A; EP1170736A3; DE60124347D1; DE60124347T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピックアップ装置に関し、特に、情報をトラック上に記録する光ディスクなどの光学式情報記録媒体の記録再生に用いられるピックアップ装置の対物レンズ又はその駆動部に取り付けられる衝突防止用緩衝パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクは、映像、音声などのデータを記録再生する手段として広く用いられている。このような情報をトラック上に記録する光学式情報記録媒体に対して相対移動しつつ記録又は再生を行う装置におけるピックアップ装置においては、より一層の高密度化と小型化が求められている。ピックアップ装置の対物レンズにおいては、例えばＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）のための開口数は０．４５であるのに対してＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）では０．６となり、さらに対物レンズの有効径は従来の４．５ｍｍ程度から３ｍｍ程度へと小さくなっている。ピックアップ装置の小型化の影響として、対物レンズ先端と光ディスク表面までのいわゆる作動距離が縮小され、従来に比べて対物レンズが光ディスク表面に衝突してしまう可能性が増大している。
【０００３】
さらに、ＣＤでは１．２ｍｍあった透過基板の厚さがＤＶＤでは０．６ｍｍと薄くなり、透過基板により保護されている記録面までの距離が短くなっているので、対物レンズの衝突によって光ディスク表面につく傷に基づく信号に対する影響が大きくなってきた。
また、近年ではＤＶＤ−ＲＷ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）規格の登場などによって、光ディスクにユーザー側で記録を行うことも可能になった。ユーザーによるデータ記録時には光ディスク表面に傷があると深刻な影響が発生する場合がある。
【０００４】
光ディスクを装荷して情報を記録／再生する記録再生装置には、光ディスクの情報記録面上に螺旋又は同心円状に形成されたピット列などのトラックへ常に正確に情報書込／読取用の光ビームを追従せしめるいわゆるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボが不可欠である。フォーカスサーボでは、光ビームを光ディスクのピット列上に照射せしめる対物レンズの光軸方向（フォーカシング方向）の位置の合焦位置に対する誤差、すなわちフォーカスエラーが小になるように対物レンズの光軸方向における位置制御が行なわれる。トラッキングサーボでは、光ビームを光ディスクの情報記録面上に照射せしめる対物レンズのトラック位置に対する誤差、すなわちトラッキングエラーが小になるように、対物レンズの記録トラックに対する光ディスクの半径方向位置における位置制御が行なわれる。
【０００５】
例えば、非点収差法を用いた従来の光ピックアップ装置を図１に示す。図において、半導体レーザ１から射出した光ビームは、コリメータレンズ２で平行光ビームにされ、偏光ビームスプリッタ３及び１／４波長板１８を透過して、対物レンズ４によってその焦点付近に置かれている光ディスク５に向けて集光され、光ディスク５の情報記録面のピット列上で光スポットを形成する。
【０００６】
光ディスク５からの反射光は、対物レンズ４で集められ偏光ビームスプリッタ３によって検出用集光レンズ７に向けられる。検出レンズ７で集光された集束光は、シリンドリカルレンズ、マルチレンズなどの非点収差発生素子８を通過して、直交する２線分によって４分割されてなる４つの受光面を有する４分割光検出器９の受光面中心付近に光スポットを形成する。マルチレンズ８は、光ディスク５の記録面に集光された光ビームの合焦時は図２（ａ）の如く真円の光スポットＳＰを４分割光検出器９に照射し、非合焦時（図１に示す光ディスク５から対物レンズ４が遠い（ｂ）又は近い（ｃ）時）は、図２（ｂ）又は（ｃ）の如くエレメントの対角線方向に楕円の光スポットＳＰを４分割光検出器９に照射する、いわゆる非点収差を生ぜしめる。
【０００７】
４分割光検出器９は、４つの各受光面に照射された光スポットの部分をその強度に応じて各々電気信号に光電変換してフォーカスエラー検出回路１２に供給する。フォーカスエラー検出回路１２は、４分割光検出器９から供給される電気信号に基づいてフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成し、アクチュエータ駆動回路１３に供給する。アクチュエータ駆動回路１３はフォーカシング駆動信号を対物レンズ駆動機構１５に供給する。対物レンズ駆動機構１５は、フォーカシング駆動信号に応じて対物レンズ４を合焦位置へ移動せしめる。
【０００８】
図３に示すように、フォーカスエラー検出回路１２は４分割光検出器９に接続され、４分割光検出器９は直交する２本の分割線L1、L2を境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した第１〜第４象限の４個のエレメントＤＥＴ１〜ＤＥＴ４から構成される。４分割光検出器９は、一方の分割線Ｌ２が光ディスク５の記録トラック伸長方向すなわち接線方向の写像に平行になり、かつ他方の分割線Ｌ1が半径方向の写像に平行になるように、配置されている。この４分割光検出器９の受光面中心Ｏに関して対称なエレメントＤＥＴ１とＤＥＴ３からの各光電変換出力は加算器２２で加算され、エレメントＤＥＴ２とＤＥＴ４からの各光電変換出力は加算器２１で加算され、これら加算器２１、２２の各出力が差動アンプ２３に供給される。差動アンプ２３は、供給信号の差を算出し、その差分信号をフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）として出力する。
【０００９】
フォーカスエラー検出回路１２では、４分割光検出器９の出力をそれぞれ加算器２１及び２２により加算して、差動アンプ２３により求めフォーカスエラー成分を生成する。この際、フォーカスが合っている合焦時は光スポット強度分布が４分割光検出器９の受光面中心Ｏに関して対称すわなち、接線方向及び半径方向において対称となる図２（ａ）の如き真円の光スポットが４分割光検出器９に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られる値は互いに等しくなり、フォーカスエラー成分は「０」となる。また、フォーカスが合っていない時は図２（ｂ）又は図２（ｃ）の如くエレメントの対角線方向に楕円の光スポットが４分割光検出器９に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られる値は互いに異なるものとなる。よって、差動アンプ２３により出力されるフォーカスエラー成分は、そのフォーカス誤差に応じた値となる。すなわち、４分割光検出器９のエレメントの符号をその出力として示すと、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、以下の式によって示される。
ＦＥＳ＝（DET1＋DET3）−（DET2＋DET4）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ディスク表面に傷がついていたり、光ディスクの透明カバー層に微細な気泡が混入したりしていた場合、この影響によってディテクタ上の光スポット形状は乱れる。対物レンズ４が光ディスク５から適切な距離にあるにもかかわらず、図４のように４分割光検出器９の受光面上の光スポット形状が乱れた場合、フォーカスサーボ系では光ディスクが大幅に遠ざかった場合と同じ極性の偽フォーカスエラー信号が発生する。偽フォーカスエラー信号によって駆動部の対物レンズ駆動機構に電流を流し、対物レンズを勢い良く光ディスク方向に向かって駆動する結果となる。この偽エラー信号が偶発的に大きく発生したり、ピックアップ装置及び光ディスクの振動と重なって傷がある領域を過ぎても、対物レンズが正しい位置に復帰することができなくなって、対物レンズ４及び光ディスク５の衝突が発生する。初期の程度の軽い傷であれば一瞬のフォーカスエラー信号が発生するだけで傷を通過するとすぐにサーボ動作に戻ることができるが、深い傷となると、読み取り不可になる。
【００１１】
従来のＣＤ再生装置では、対物レンズの開口数ＮＡが小さく焦点深度が大きいために、ノイズがフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）に多少乗ってもフォーカス誤差として問題にならなかった。しかし、ＤＶＤ−ＲＷなどの光ディスクから情報を読み取る場合、作動距離が短く、対物レンズの開口数が大きく焦点深度が小さくなるので、フォーカスエラー信号に含まれるノイズによるフォーカスサーボに与える影響が大きくなる。
【００１２】
そのために、特に、光ディスク表面の損傷が発生する状況においては、特定のトラック位置で対物レンズと接触が繰り返し起こり、その接触によって、さらにそのトラック部分を対物レンズがトレースする時に光ビームが透過する表面部分に傷をつけてしまい、さらに接触の発生を助長し、そのトラックへの信号の記録再生を難しくするという問題があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、対物レンズと光ディスク表面との衝突の被害拡大を低減できる衝突防止機能を備えたピックアップ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のピックアップ装置は、情報をトラック上に記録する光学式情報記録媒体に対して相対移動しつつ記録又は再生を行う装置におけるピックアップ装置であって、光学式情報記録媒体の記録面のトラック上に光ビ−ムを集光する対物レンズと、前記対物レンズを支持しかつその前記光学式情報記録媒体に対する相対位置を制御する駆動部と、前記対物レンズ又は駆動部に設けられ前記対物レンズと前記光学式情報記録媒体の表面との直接の接触を防ぐ衝突防止装置と、を備え、前記衝突防止装置は、前記対物レンズが前記光学式情報記録媒体の表面に近づいた場合に前記対物レンズより先に前記光学式情報記録媒体の表面に接触する接触部分と、前記接触部分に隣接して設けられ前記光学式情報記録媒体の表面に接触しない非接触部分と、を含み、前記非接触部分は前記トラックを中心とし、前記光学式情報記録媒体の表面における前記光ビ−ムの有効径を幅とする領域に対応する前記接触部分との境界を有することを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明においては、まず、記録再生中のトラック上の有効径内には当らない衝突防止装置すなわち緩衝パッドを対物レンズ近傍に備え、読み取りが行われるトラック部分を回避して接触するように緩衝パッドを構成しているので、対物レンズの衝突被害の拡大連鎖を防止する。また、光ディスクの最内周において光ディスク情報部分を避けて接触する構成としているので、対物レンズの衝突被害の拡大連鎖を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図５は本発明に基づく衝突防止機構の一例を用いたピックアップ装置の第１構成例を示したものである。図において、５０はピックアップ本体ユニット、４は対物レンズ、１５は対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部、４３は本発明に基づく緩衝パッド、４３ａは緩衝パッドの接触部分、４３ｂは緩衝パッドの凹部などの非接触部分、５は光ディスクである。また、２８は記録再生時の光ビームによって形成された光ディスク上の光スポットの有効径（以下、光スポット有効径という）を示している。本発明に基づく緩衝パッド４３は光ディスク５の記録面上の光透過層より硬度の低い材料を用いて形成される。
【００１８】
図６に示すように、緩衝パッド４３は環状平板であり、対物レンズ４が光ディスク５の表面に近づいた場合に対物レンズ４より先に光ディスク５の表面に接触する接触部分４３ａと、接触部分に隣接して設けられかつトラック上の光ビ−ムの光スポットの有効径２８により画定される光スポットの軌跡２８ａに対応する光ディスク５の表面に接触しない非接触部分４３ｂと、を含む。
【００１９】
図５に示すように、光ピックアップ装置は対物レンズ４と、本体ユニット５０とを有している。本体ユニット５０は、光ビームを射出する半導体レーザなどの光源を含み、該光ビームを対物レンズに導く照射光学系、並びに光検出手段を含み対物レンズを介して光ディスクからの反射光を光検出手段へ導く検出光学系を備える。
【００２０】
対物レンズ４の側面周りには、該対物レンズ４を本体ユニット５０に対して支持する板バネなどの弾性支持部材、並びに、光ビームを光ディスク５の情報記録面上に向け集光するために光ディスクの半径方向及びフォーカシング方向に対物レンズ４を駆動するアクチュエータなどの対物レンズ駆動部１５を備えている。弾性支持部材に支えられた対物レンズはホルダに取り付けられ、対物レンズ駆動機構は、該ホルダと協働する半径方向及びフォーカシング方向に伸長するコイル及び磁気回路を有している。
【００２１】
本体ユニット５０は、図５に示すように、光ディスク５の半径方向に伸長するシャフト６０上を移動するスライダ７０に固定されている。スライダ７０により光ディスク５の半径方向における本体ユニット５０の粗移動が可能となる。
本体ユニット５０内部には、図示しないが、直線偏光光を射出する半導体レーザ、コリメータレンズ、偏光ビームスプリッタ、１／４波長板及び立ち上げ反射鏡などからなる照射光学系と、立ち上げ反射鏡、１／４波長板、偏光ビームスプリッタ、検出用レンズ系などの非点収差発生素子及び４分割光検出器からなる検出光学系と、が設けられている。
【００２２】
次に本実施例の動作について述べる。
通常の記録再生時には、図７に示すように、フォーカスサーボ機構によって対物レンズ４の位置が光ディスク５に対して制御され、緩衝パッドの接触部分４３ａの先端面と光ディスク表面とは所定の作動距離を保つ。対物レンズの作動距離は、例えば１００μｍ程度である。
【００２３】
緩衝パッド４３には、このトラックを読んでいる通常時に光スポット有効径の軌跡２８ａ内でパッドが接触しないように、凹部などの非接触部分４３ｂが設けられている。このため、偽フォーカスエラーの原因となったトラック上の表面の傷を拡大することがない。また記録面上の透明層の気泡によって発生した偽エラー信号をさらに劣化させることもない。
【００２４】
緩衝パッドの接触部分４３ａの接触面積は広くとれるため、傷の無い状態であれば、光スポット有効径外の部分への信号記録再生への影響は軽微である。これは、すでに傷が付いている光スポット有効径内２８部分にさらに傷が付いたり、傷の影響を受けてフォーカスサーボが不安定になっている光スポット有効径２８と同一接線上に傷がつくことによって、すでに余裕が無い状態での傷を追加することとなる場合の安定性の低下と比べると大きな効果の違いをもたらすこととなる。
【００２５】
次に、本発明の第２の構成例を説明する。
図８は第２の構成例であり、緩衝パッドが対物レンズより内周側で当るような形状となっている。図において、４３は本発明に基づく緩衝パッド、接触部分４３ａは緩衝パッドの当接部、２９はこの光ディスクの最内周トラック位置を示している。接触部分４３ａは最内周トラック位置２９よりさらに内側となるような位置にある。
【００２６】
発明者らの知見によると、特に傷などがない光ディスクにおいて非常に多く接触が発生するのは、最初に演奏を開始する時点である。これは、光学系の部品のずれなどが起き、レンズの引き込み時に何度かに一度失敗をして接触するというような状況となったり、光学部品に汚れがついて反射率が低い光ディスクで最初正しく引き込みが行われないというような状況が経時変化にによって発生する場合があるという理由による。ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクでは最内周部分２９のリードインエリア又はＴＯＣエリアと呼ばれる部分（総称してリードイン部という）にその光ディスクの種別や内容の概要を示す情報などが記録され、最初にこの部分を再生して光ディスクへの記録再生にあたって必要な情報を得る。すなわち、従来の構成によっては、この最内周部分に接触による傷が多くつき、傷の程度によっては必要な情報が得られなくなるために光ディスク全体が使用不能となることが発生する。
【００２７】
本構成例の発明では、図９及び図１０に示すように、ディスク半径方向における対物レンズの中心位置Ｘから緩衝パッドの接触部分４３ａの位置までの距離Ｄが、最初の情報再生のための演奏開始トラック位置Ｉｎから信号記録最内周位置２９までの距離よりも内周側に大きく設定されている。すなわち、最初に情報が再生されるトラックを読み取ろうとして接触をおこした場合の接触位置が情報記録エリアの内側となるように接触部分４３ａの形状が選ばれているため、最初に引き込みを行う時に接触をしたとしても情報部分に傷をつけることがないので以後の信号読み取りに悪影響を与えることがない。
【００２８】
また、所定情報を記録したリードイン部が外周に存在する光ディスクにおいては、緩衝パッドの接触部分４３ａは、対物レンズ４が光ビ−ムをリードイン部へ集光しているとき、当該リードイン部よりさらに外周に位置するように、配置する。このようにすれば、上記同様、最初に引き込みを行う時に接触をしたとしても情報部分に傷をつけることがないので以後の信号読み取りに悪影響を与えることがない。
【００２９】
本発明の緩衝パッド形状は、第１の構成例に関しては、当該トラック読み取り光スポット有効径の中に衝突部分が存在しないようにに設計されていれば良く、他の実施例としては、図１１〜図１４に示すような、非接触部分４３ｂ上に環状に配置された複数の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、非接触部分４３ｂを挟んだ一対の矩形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、環状の非接触部分４３ｂのディスク半径方向上に配置された一対の円形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、環状の非接触部分４３ｂのディスク半径方向上に配置された一対の矩形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３など、種々の形状による構成が可能である。
【００３０】
また、第２の構成例に関しては、内周側の想定される最初の信号を読み取る位置にピックアップがあるときに最内周トラック位置２９より内周側に接触部分４３ａがあればよいので、他の実施例としては、図１５〜図１８に示すような、最内周トラック位置２９より内周側であって非接触部分４３ｂ上に環状に配置された複数の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、最内周トラック位置２９より内周側に配置され矩形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、最内周トラック位置２９より内周側であって環状の非接触部分４３ｂのディスク半径方向上に配置された円形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３や、最内周トラック位置２９より内周側であって環状の非接触部分４３ｂのディスク半径方向上に配置された矩形の接触部分４３ａからなる緩衝パッド４３など、種々の形状が構成可能である。
【００３１】
また、最初の衝突部分（接触部分４３ａ）以外の非接触部分４３ｂに関しては、完全に緩衝パッドを削除しなくともわずかに厚みを薄くすることによって一番最初に衝突するときに付く傷を防ぐことができるので、そのようなわずかな厚み変化をもたせて、さらに大きな力で衝突をした場合には、接触部分４３ａが衝突したあとで他のすべての非接触部分４３ｂが衝突するような構成をとっても同等の効果が得られる。
【００３２】
このような構成に関しては、緩衝パッドの厚みを変えなくとも、第１の構成例では図１９に示すように、接線方向上光スポット有効径を除く任意の方向へ、緩衝パッドをディスク半径方向において傾けて装着してもよい。また、第２の構成例では図２０に示すように、緩衝パッド４３の内周側が先に衝突するように構成することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、対物レンズが光ディスクに衝突した場合でもその問題個所の傷を深くすることがないので被害の拡大を軽微に抑えることができ、特に高密度化に伴って傷などの影響を受けやすい光ディスクへの記録再生時に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の概略構成図。
【図２】光検出器の受光面及びその上の光スポットの形状変化を示す平面図。
【図３】光ピックアップ装置におけるフォーカスエラー信号生成部の概略回路図。
【図４】光検出器の受光面及びその上の光スポットを示す平面図。
【図５】本発明による実施例の光ピックアップ装置を示す概略斜視図。
【図６】本発明による実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図７】図６の線ＡＡに沿った断面図。
【図８】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置を示す概略斜視図。
【図９】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１０】図９の線ＡＡに沿った断面図。
【図１１】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１２】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１３】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１４】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１５】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１６】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１７】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１８】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置における緩衝パッドを示す平面図。
【図１９】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置の部分断面図。
【図２０】本発明による他の実施例の光ピックアップ装置の部分断面図。
【符号の説明】
４対物レンズ
５光ディスク
１５対物レンズ駆動部
４３緩衝パッド
４３ａ接触部分
４３ｂ非接触部分
５０ピックアップ本体ユニット
６０シャフト
７０スライダ

Claims

情報をトラック上に記録する光学式情報記録媒体に対して相対移動しつつ記録又は再生を行う装置におけるピックアップ装置であって、光学式情報記録媒体の記録面のトラック上に光ビ−ムを集光する対物レンズと、前記対物レンズを支持しかつその前記光学式情報記録媒体に対する相対位置を制御する駆動部と、前記対物レンズ又は駆動部に設けられ前記対物レンズと前記光学式情報記録媒体の表面との直接の接触を防ぐ衝突防止装置と、を備え、前記衝突防止装置は、前記対物レンズが前記光学式情報記録媒体の表面に近づいた場合に前記対物レンズより先に前記光学式情報記録媒体の表面に接触する接触部分と、前記接触部分に隣接して設けられ前記光学式情報記録媒体の表面に接触しない非接触部分と、を含み、前記非接触部分は前記トラックを中心とし、前記光学式情報記録媒体の表面における前記光ビ−ムの有効径を幅とする領域に対応する前記接触部分との境界を有することを特徴とするピックアップ装置。