JP4415834B2

JP4415834B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP4415834B2
Application number: JP2004338126A
Authority: JP
Inventors: 勉松井
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP2006147092A

Description

この発明は、光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録再生を行う光ディスク装置に関し、光ピックアップとの間の接続ケーブルを不要にする技術に関する。

一般的な光ディスク装置においては、光ディスクに照射するレーザ光を出力する半導体レーザ、光ディスクからの反射ビームを検出する光センサ、それらの間の光学系、並びに、光ディスクに対向配置される対物レンズを微少駆動するレンズアクチュエータを１ブロックの光ピックアップに搭載し、この光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させて光ディスクにデータの記録や再生を行うようになっている。

さらに、この光ピックアップは、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）など可撓性を有する配線により装置内の回路基板と電気的に接続され、回路基板との間で電力の供給や各種信号の送受信が行われるようになっている。

ＦＰＣと回路基板との接続は、通常、規定のコネクタにより行われるが、ＦＰＣのコネクタはそのピン数が増えると端子接触の信頼性が非常に低くなるという性質を有している。近年、レンズアクチュエータのサーボ制御がフォーカス方向とトラッキング方向の２軸方向のものから、光レンズの反りに対応したチルト角方向を加えた３軸方向のものが採用されるなど、光ピックアップと外部の回路基板との間で送受信する信号数が増えており、各信号をＦＰＣを介して普通に伝送していたのでは、ＦＰＣのコネクタピン数が増加して端子接続の信頼性が著しく低くなるという問題があった。

従来、光ピックアップと外部の回路基板とを接続するＦＰＣの配線数を減らしたり、或いはＦＰＣ自体を不用とする技術として、幾つかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、半導体レーザや光センサやその他光学部品を固定部側に設け、可動状態にされる光ピックアップには立上げミラー、対物レンズ、およびレンズアクチュエータのみを搭載する技術が記載されている。また、特許文献２〜５には、光ピックアップの外周面やレンズホルダ等に回路パターンを形成したり、バネ結線により給電を行ったりすることで、ＦＰＣを不要とする技術が記載されている。
特開２０００−９０５９８号公報特開平０９−２８２６８７号公報特開平０９−２８２６８８号公報実用新案登録第２５３７２５４号公報特開平０６−９６４６９号公報

しかしながら、上記の特許文献１の技術では、半導体レーザから光センサまでの光学系が２つのブロックに分割され、片方は固定、片方は可動状態にされているので、可動ブロックのちょっとした配置や角度のずれにより光軸がずれてレーザ光を正常に各光学系間に伝播させることが出来なくなるという問題を有している。

また、特許文献２〜５の技術では、ＦＰＣは不要となるものの、光ピックアップと外部基板とのケーブル接続はなくならないことから、これらの間でやり取りする信号数が増えたときにそのケーブル接続に困難性が出てくるという問題が解決されることはない。

この発明の目的は、光学系が１ブロックにまとめられた光ピックアップを用いつつ、信号数の増加により接続の信頼性の確保が難しくなっている例えばＦＰＣのコネクタ接続を不要とすることのできる光ディスク装置、並びに、光ピックアップへの給電方法および信号伝送方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録または再生を行う光ディスク装置であって、前記レーザ光を出力するレーザ出力手段、光ディスクからの反射ビームを検出する光センサ、前記レーザ光を光ディスクの記録面まで導くとともに前記反射ビームを前記光センサまで導く光学系、および、レーザ光の照射位置を微調整するサーボ機構を有する光ピックアップと、この光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるピックアップ搬送機構と、レーザ光の送り側が前記光ピックアップの外部に、レーザ光の受け側が前記光ピックアップにそれぞれ設けられ送り側からレーザ光を出射して受け側で受けることにより電力を供給する非接触給電手段と、前記光ピックアップと当該光ピックアップの外部にそれぞれ設けられ前記レーザ出力手段の駆動信号、前記サーボ機構の制御信号、前記光センサの検出に基づく信号を光信号または無線信号により送受信する非接触伝送手段とを備えている構成とした。

このような手段によれば、光ピックアップに非接触で給電と信号の送受信を行うことが出来るので、光ピックアップと回路基板間のケーブル接続を不要とすることが出来る。

望ましくは、前記非接触給電手段のレーザ光を受ける側には、フォトダイオードが形成された２個の受光基板と、前記フォトダイオードの出力を受けて前記光ピックアップの駆動電圧を生成するレギュレータ回路とが設けられ、前記２個の受光基板のうち第１の受光基板は、送り側からのレーザ光が直接且つ斜めに照射されるように配置され、第２の受光基板は第１の受光基板から反射したレーザ光が照射されるように配置されている構成とすると良い。

このような構成によれば、給電用のレーザ光を効率よく吸収して大きな駆動電流を生成することが出来る。

また、本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録または再生を行う光ディスク装置であって、前記レーザ光を出力するレーザ出力手段、光ディスクからの反射ビームを検出する光センサ、前記レーザ光を光ディスクの記録面まで導くとともに前記反射ビームを前記光センサまで導く光学系、および、レーザ光の照射位置を微調整するサーボ機構を有する光ピックアップと、この光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるピックアップ搬送機構と、前記光ピックアップの移動経路に沿って複数設けられた１次コイルおよび前記光ピックアップに設けられた２次コイルからなり電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力を供給する非接触給電手段と、前記光ピックアップと当該光ピックアップの外部にそれぞれ設けられ前記レーザ出力手段の駆動信号、前記サーボ機構の制御信号、前記光センサの検出に基づく信号を光信号または無線信号により送受信する非接触伝送手段とを備え、前記複数の１次コイルは、前記光ピックアップの移動経路に沿って２列に配列されるとともに、一方の列の１次コイルと他方の列の１次コイルとが互い違いに前記移動経路に沿った方向に位置をずらして配列され、
前記非接触給電手段は、前記複数の１次コイルのうち互いに列の異なる何れか２個の１次コイルを駆動させて前記光ピックアップの前記２次コイルへ電力を供給し、前記非接触給電手段と前記非接触伝送手段とにより前記光ピックアップとその外部とのケーブル接続が皆無である構成とした。また、信号の送受信を前記１次コイルと２次コイル間の電磁誘導
により行うことも出来る。

このような構成によっても、光ピックアップに非接触で給電と信号の送受信を行うことが出来るので、光ピックアップと回路基板間のケーブル接続を不要とすることが出来る。

さらに望ましくは、前記非接触伝送手段は、複数の信号をデジタルのシリアル信号に符号化する符号化手段と、このシリアル信号から前記複数の信号を復号する復号化手段とを備えるとともに、当該シリアル信号を前記光信号または無線信号により送受信するように構成すると良い。

このような構成によれば、複数種の信号を光や電波により簡単に送受信させることが可能となる。

以上説明したように、本発明に従うと、データを記録再生するためのレーザ出力手段や光センサは光ピックアップに一体的に組み込んで使用することが出来るとともに、光ピックアップへの給電や信号の送受信は非接触で行えるので、光ピックアップと本体側の回路基板とのケーブル接続の接触不良などと云った問題を回避することが出来る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態の光ディスク装置において内部に備わるレーザ給電の機構を表わした斜視図、図２はその送り側と受け側を表わした構成図である。また、図３には、光ディスク装置の詳細を表わしたブロック図を示す。

この実施の形態の光ディスク装置は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、ＨＤＤＶＤ（High Definition DVD）などの光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録と再生を行う装置である。

装置の内部には、図１に示すように、回転制御可能なモータ１０Ａ（図３）により光ディスクＤを回転させるスピンドル機構１０、光ディスクの記録面にレーザ光を照射する光ピックアップ２０、例えばステッピングモータ３０Ａ（図３）によりスクリューシャフト３１，３１を回転させて光ピックアップ２０を光ディスクの半径方向に移動させるピックアップ搬送機構などが設けられている。

さらに、この実施の形態の光ディスク装置には、光ピックアップ２０に高出力のレーザ光を入射して光ピックアップ２０に電力を供給するレーザ給電ブロック４０が設けられている。このレーザ給電ブロック４０は、光ピックアップ２０が移動する方向の延長線上に設けられ、常に光ピックアップ２０のほぼ同一箇所にレーザ光が入射されるようになっている。このレーザ給電ブロック４０には、例えば出力１Wの半導体レーザ４１と、レーザ光を平行ビームにするコリメータレンズ４２とが設けられ、このコリメータレンズ４２により平行ビームにされたレーザ光が光ピックアップ２０に入射されるようになっている。

光ピックアップ２０は、その光学部品の一部が示された図３にも示されるように、光ディスクＤに照射されるレーザ光を出力する半導体レーザ（レーザ出力手段）２０１と、光ディスクＤからの反射ビームを多数の検出面で検出する光センサ２０３と、半導体レーザ２０１の出力制御用にその出力を検出するフロントセンサ２０２と、光ディスクに対向配置され光ディスクの記録面にレーザを集光する対物レンズ２１と、半導体レーザ２０１から対物レンズ２１までレーザ光を導くとともに対物レンズ２１から光センサまで反射ビームを導く図示略の光学部品（光学系）とを備えている。

また、図２に示すように、光ピックアップ２０には、給電ブロック４０からのレーザ光を受けて電流を発生させるフォトダイオードが形成された２枚の受光基板２４，２５と、これらの出力を加算して出力する加算器２６と、加算器２６からの出力電流を蓄積するコンデンサＣ１と、この出力に基づき光ピックアップの各部に供給される電源電圧を生成するレギュレータ回路２７とが設けられている。

上記２枚の受光基板２４，２５のうち、第１の受光基板２４はレーザ光の光軸に対して受光面が斜めになるように配置され、第２の受光基板２５は第１の受光基板２４から反射した光が受光される配置とされている。さらに、第２の受光基板２５から反射した光が第１の受光基板２４へ、第１の受光基板２４から反射した光が第２の受光基板２５へと何度も繰り返し反射するような配置にするとより好ましい。

また、図３に示すように、この光ピックアップ２０には、対物レンズ２１を電磁力によりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に高速に微小変位させるサーボ機構としてのレンズアクチュエータ２２や、光センサ２０３の検出に基づき光ディスクの再生信号を増幅出力するＲＦアンプ２１１、並びに、光センサ２０３の複数の検出面の出力を演算してレーザ光の焦点の僅かなズレを表わすフォーカスエラー信号、トラッキングの僅かなズレを表わすトラッキングエラー信号、ディスクの反りに対応するチルト角の僅かなズレを表わすチルトエラー信号を生成出力するサーボアンプ２１２、フロントセンサ２０２からの出力を増幅出力するＡＰＣ（Auto Power Control）アンプ２１３、光ディスクＤにデータを記録する際にレーザの出力タイミングや出力パワーを高精度に制御するＷＳ（Write Strategy）回路２１４、ＷＳ回路２１４の出力により半導体レーザ２０１に駆動電流を出力する出力回路２１５、さらに、複数のアナログ信号をデジタルのシリアル信号にして出力するとともにデジタルのシリアル信号を受けてアナログ信号に復調する符号復号化回路２２０、並びに、デジタルのシリアル信号を例えばレーザ光の光信号に変換して非接触で送受信する光電変換器２２１等が設けられている。

上記符号復号化回路２２０は、ＲＦアンプ２１１、サーボアンプ２１２、ＡＰＣアンプ２１３のそれぞれのアナログ出力を、各々所定の周波数でサンプリングしてデジタル化するとともに、これらの信号を所定の配列でシリアルに並べてデジタルのシリアル信号に変換する。一方、光電変換器２２１から入力されたデジタルのシリアル信号を、所定の配列パターンに従って分離して、レンズアクチュエータ２２へ供給される３軸方向のアナログサーボ制御信号と、ＷＳ回路２１４に供給されるアナログのレーザ制御信号とを復調する。

これら光ピックアップ２０に設けられた各回路やレンズアクチュエータ２２、半導体レーザ２０１などの電源電圧は、図２のレギュレータ回路により供給されている。

光ピックアップ２０の消費電力は、半導体レーザ２０１の駆動に８０ｍＷ、各回路やレンズアクチュエータ２２の駆動電力を足しても３００ｍＷ程度になる。従って、１Ｗ出力のレーザ光を上記受光基板２４，２５により８０パーセントの効率で光電変換することで、光ピックアップ２０の十分な駆動電力を得ることが出来る。

図３に示したように、光ディスク装置の回路基板５０には、光ピックアップ２０の光電変換器２２１と光信号の送受信をして光信号と電気信号との相互変換を行う光電変換器５０１と、複数のアナログ信号をデジタルのシリアル信号に変換したりデジタルのシリアル信号を複数のアナログ信号に変換する符号復号化回路５０２と、ＲＦアンプ２１１からのＲＦ出力の波形を調整するイコライザ５１１と、ＲＦ信号を２値化して再生データを復元するデコーダ５１２と、再生データのエラー訂正処理を行うＥＣＣ回路５１３と、サーボアンプ２１２の出力からデータトラックの記録アドレスなどの情報を得たり記録クロックを生成したりするＡＤＩＰ（Address In Pre-Groove）デコーダ５１４やＬＰＰ（Land Pre-Pit）デコーダ５１５と、ＡＰＣアンプ２１３の出力に基づきパワー制御信号を生成するＡＰＣ回路５１６と、光ディスクＤの回転制御や光ピックアップ２０の移動制御および半導体レーザ２０１の出力制御を総合的に行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）５１７と、記録データのエラー訂正処理を行うＥＣＣ回路５１９と、記録データをディスクへの記録マークの形成位置を示す信号に変換するエンコーダ５１８と、記録信号に基づき半導体レーザ２０１を駆動させる制御信号を生成するレーザ制御回路５２０と、スピンドル機構１０のモータ１０Ａとピックアップ搬送機構のステッピングモータ３０Ａとレンズアクチュエータ２０をサーボ制御するためのパルス信号を出力するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路と、装置外部と再生データや記録データの受け渡しを行うインターフェース回路５２２と、装置の全体的な制御を行うＭＰＵ（Micro Processing Unit）５３０等が設けられている。

上記の符号復号化回路５０２は、光ピックアップ２０から送られたデジタルのシリアル信号を所定の配列で分離してアナログ変換することでＲＦアンプ２１１、サーボアンプ２１２、ＡＰＣアンプ２１３の出力を復元するとともに、レーザ制御回路５２０からのレーザ駆動用の制御信号とＰＷＭ回路５２１からのサーボ制御信号とをデジタル化およびシリアルの信号に変換するようになっている。

また、光ピックアップ２０側と回路基板５０側にそれぞれ搭載された符号復号化回路２２０，５０２において、レンズアクチュエータ２２のサーボ制御に関する信号（例えばトラッキングエラー信号やサーボ制御信号など）や半導体レーザのパワー制御に関する信号は、サンプリング周波数４０ｋ〜５０ｋＨｚ程度でサンプリングして１００ｋｂｐｓオーダーのデジタル信号に変換することが出来る。また、ＲＦ信号やレーザ駆動用の制御信号などは５００Ｍｂｐｓ程度の信号に変換することが出来る。従って、２つの符号復号化回路２２０，５０２の間で送受信されるシリアル信号は５００Ｍｂｐｓ程度の信号により実現される。

光電変換器２２１，５０１間のレーザ光による光伝送は、図１の給電用のレーザ光と平行して送信用と受信用とレーザ光の光路を設け、そこでレーザ光の送受信を行わせるようにして構成することが出来る。

なお、このシリアル信号の送受信には、レーザ光による光伝送の他、ＬＥＤ（発光ダイオード）や赤外線による光伝送、無線信号による伝送などを同様に適用することも出来る。また、電力供給用のレーザ光を用いて回路基板５０から光ピックアップ２０への信号の送信を行うようにしても良い。

以上のように、この実施の形態の光ディスク装置によれば、レーザ光による給電とレーザ光による各種信号の伝送により、光ピックアップ２０と外部の回路基板５０との間を非接触にすることが出来る。従って、両者の間で送受信する信号数が増えた場合でも、接続の信頼性の確保が難しいＦＰＣのコネクタ接続などを皆無にすることが出来る。
〔第２の実施の形態〕
図４は、第２の実施の形態の光ディスク装置において内部に備わる電磁給電の機構を表わした斜視図、図５はこの電磁給電の送り側と受け側の構成を表わした構成図である。

この実施の形態の光ディスク装置は、図１のレーザ給電をコイルによる電磁給電に変更したものであり、その他の構成は同様のものである。

この実施の形態の光ディスク装置は、図４に示すように、光ピックアップ２０の移動経路に沿ってその下側に１次コイル６１，６１…が複数設けられ、また、図５に示すように、光ピックアップ２０の下側に２次コイル６２が設けられるとともに、ピックアップ２０の下側にある１次コイル６１，６１に交流電流を流して電磁誘導により２次コイル６２に起電力を発生させるように構成されたものである。なお、この電磁誘導により符号復号化回路２２０，５０２間の信号の送受信を行うように構成してもよい。

そして、光ピックアップ２０の２次コイル６２に発生された起電力は整流回路６３で整流されレギュレータ回路６４で駆動電圧が生成されて、光ピックアップ２０の各部に供給されるようになっている。

上記の１次コイル６１，６１…は、千鳥格子状に前後に位置をずらして左右２列設けてあることで、何れか左右２個の１次コイル６１，６１を駆動させることで、光ピックアップ２０の２次コイル６２を高効率で電磁誘導することが可能になっている。

以上のように、この実施の形態の光ディスク装置においても、光ピックアップ２０への給電を非接触に行えるので、回路基板５０との間のケーブル接続を皆無にすることができ、装置の信頼性向上を図ることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、装置全体の回路構成や非接触とする信号の種類など、実施の形態で具体的に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明の第１の実施の形態の光ディスク装置において内部に備わるレーザ給電の機構を示す斜視図である。図１のレーザ給電機構の送り側と受け側とを示した構成図である。実施の形態の光ディスク装置の回路構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態の光ディスク装置において内部に備わる電磁給電の機構を示す斜視図である。図４の電磁給電の送り側と受け側の構成を示した構成図である。

符号の説明

１０スピンドル機構
１０Ａモータ
２０光ピックアップ
２１対物レンズ
２２レンズアクチュエータ
２４，２５受光基板
２７レギュレータ回路
３０Ａピックアップ搬送機構のステッピングモータ
３１スクリューシャフト
４０レーザ給電ブロック
４１給電用の半導体レーザー
４２コリメータレンズ
５０回路基板
６１… １次コイル
６２２次コイル
６３整流回路
６４レギュレータ回路
２０１半導体レーザ
２０３光センサ
２１１ＲＦアンプ
２１２サーボアンプ
２１３ＡＰＣアンプ
２１４ＷＳ回路
２２０符号復号化回路
２２１光電変換器
５０１光電変換器
５０２符号復号化回路
５１１イコライザ
５１４ＡＤＩＰデコーダ
５１５ＬＰＰデコーダ
５１６ＡＰＣ回路
５１７ＤＳＰ
５２０レーザ制御回路
５２１ＰＷＭ回路

Claims

光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録または再生を行う光ディスク装置であって、
前記レーザ光を出力するレーザ出力手段、光ディスクからの反射ビームを検出する光センサ、前記レーザ光を光ディスクの記録面まで導くとともに前記反射ビームを前記光センサまで導く光学系、および、レーザ光の照射位置を微調整するサーボ機構を有する光ピックアップと、
この光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるピックアップ搬送機構と、
前記光ピックアップの移動経路に沿って複数設けられた１次コイルおよび前記光ピックアップに設けられた２次コイルからなり電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力を供給する非接触給電手段と、
前記光ピックアップと当該光ピックアップの外部にそれぞれ設けられ前記レーザ出力手段の駆動信号、前記サーボ機構の制御信号、前記光センサの検出に基づく信号を光信号または無線信号により送受信する非接触伝送手段と、
を備え、
前記複数の１次コイルは、前記光ピックアップの移動経路に沿って２列に配列されるとともに、一方の列の１次コイルと他方の列の１次コイルとが互い違いに前記移動経路に沿った方向に位置をずらして配列され、
前記非接触給電手段は、前記複数の１次コイルのうち互いに列の異なる何れか２個の１次コイルを駆動させて前記光ピックアップの前記２次コイルへ電力を供給し、
前記非接触給電手段と前記非接触伝送手段とにより前記光ピックアップとその外部とのケーブル接続が皆無である
ことを特徴とする光ディスク装置。
光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録または再生を行う光ディスク装置であって、
前記レーザ光を出力するレーザ出力手段、光ディスクからの反射ビームを検出する光センサ、前記レーザ光を光ディスクの記録面まで導くとともに前記反射ビームを前記光センサまで導く光学系、および、レーザ光の照射位置を微調整するサーボ機構を有する光ピックアップと、
この光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるピックアップ搬送機構と、
レーザ光の送り側が前記光ピックアップの外部に、レーザ光の受け側が前記光ピックアップにそれぞれ設けられ送り側からレーザ光を出射して受け側で受けることにより電力を供給する非接触給電手段と、
前記光ピックアップと当該光ピックアップの外部にそれぞれ設けられ前記レーザ出力手
段の駆動信号、前記サーボ機構の制御信号、前記光センサの検出に基づく信号を光信号または無線信号により送受信する非接触伝送手段と、
を備え、
前記非接触給電手段のレーザ光を受ける側には、
フォトダイオードが形成された２個の受光基板と、
前記フォトダイオードの出力を受けて前記光ピックアップの駆動電圧を生成するレギュレータ回路とが設けられ、
前記２個の受光基板のうち第１の受光基板は、送り側からのレーザ光が直接且つ斜めに照射されるように配置され、第２の受光基板は第１の受光基板から反射したレーザ光が照射されるように配置され、
前記非接触給電手段と前記非接触伝送手段とにより前記光ピックアップとその外部とのケーブル接続が皆無である
ことを特徴とする光ディスク装置。
前記非接触伝送手段は、複数の信号をデジタルのシリアル信号に符号化する符号化手段と、このシリアル信号から前記複数の信号を復号する復号化手段とを備えるとともに、当該シリアル信号を前記光信号または無線信号により送受信するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。