JP4654282B2 - 光ピックアップ及びそれを搭載した光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクの記録面上に記録された情報を読み出しまたは情報を記録する光ディスク装置において、光ピックアップに関し、さらにそれを備えた光ディスク装置に関する。

ディスク状の記録媒体上に情報を記録し、または記録された情報を読み出して再生する光ディスク装置は、光ディスク上に比較的大きな量の情報を記録でき、また、媒体も剛性が大きく取り扱いが容易なため、コンピュータの外部記録装置や映像音声の記録装置として用いられている。

このような光ディスク装置において、発光素子からの光を集束あるいは発散させるレンズを光軸方向に駆動する機構がレンズ駆動装置である。一般にレンズ駆動装置は、レンズとレンズを保持するホルダを含む可動部と、この可動部を支持する支持部材と、モータなどの駆動部で構成される。モータなどの駆動部に駆動電流を印加することにより、可動部が駆動される。このレンズ駆動装置は、光ディスクの透明な保護層の厚さムラや多層記録ディスクの記録層間の移動で生じる球面収差を補正する装置もある。

近年、光ディスクにおいて高密度化が進み、その方法として主に発光素子であるレーザの波長を短くするか対物レンズの開口を大きくすることによって対応を図っている。その高密度光ディスクにおいて、前記球面収差は、記録あるいは再生信号の劣化となるため、球面収差を補正する装置の必要性がある。大きな球面収差を補正するために、レンズ駆動装置のレンズ駆動幅を大きくとり、さらに対物レンズにも焦点距離の短いものを用いている。

近年ではより小型で薄型の光ディスク装置の需要が高まってきており、そのため光ディスク装置内の各部品を限られたスペースに有効に配置することが必要とされている。特許文献１は、レンズ駆動装置と対物レンズ駆動装置がフォーカス方向に上下に光ディスク面法線方向に並んで位置するよう配置している。

特開２００３−３３８０６９号公報（第１図）

上記従来技術においては、収差補正幅向上のためにレンズ駆動装置のレンズ駆動幅を大きくする場合、対物レンズ駆動装置側にレンズ駆動幅を取れば光ディスク面内方向の装置面積を広げる必要はない。しかし、薄型の光ディスク装置に用いる際はその限りではなく、レンズ駆動装置の可動部の可動幅や駆動部のスペースを確保して配置する必要があるため、光ピックアップが厚くなってしまう。特に、近年では光ディスクの高密度記録化や高倍速化が進み、より精度よく、より高速にデータを読み取る必要があるため、レンズ駆動装置の可動部は従来より高速に、かつ広範囲に駆動されなければならない。特に、需要が高まってきている薄型の光ディスク装置に用いる際には、これらの機構を限られたスペースに従来より効率よく配置する必要性がある。

本発明の目的は、小型で、光ディスクの高密度記録化や高倍速化に対応した光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することにある。

上記目的は、光ディスクに略平行な方向に光軸を有するレンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記レンズの光軸と平行に配置される第一のガイド軸及び第二のガイド軸及びリードスクリュと、前記リードスクリュが取り付けられるモータとを有し、前記リードスクリュは、前記モータにより回転され、そのねじ送りにより前記ホルダを駆動させ、前記ホルダには、丸穴と長穴が形成され、前記第一のガイド軸は前記丸穴を通るように配置され前記ホルダの駆動方向を前記第一のガイド軸方向に規制し、前記第ニのガイド軸は前記長穴を通るように配置され前記ホルダの駆動時に駆動方向と垂直な方向に変位するのを規制するレンズ駆動装置を搭載した光ピックアップにおいて、前記レンズの光軸と光ディスクとの距離、及び前記第一のガイド軸の中心軸と光ディスクとの距離、及び前記第二のガイド軸の中心軸と光ディスクとの距離は、前記リードスクリュの中心軸と光ディスクとの距離よりも大きく、光ディスクの法線方向に投影した平面上で、第一のガイド軸の中心軸と第二のガイド軸の中心軸はレンズの光軸の中心軸とリードスクリュの中心軸との間に配置されることにより達成される。

また上記目的は、光ディスクの法線方向に投影した平面上で、第一のガイド軸の中心軸は第二のガイド軸の中心軸に対してリードスクリュの中心軸側に配置され、前記第二のガイド軸は前記第一のガイド軸に対してレンズの光軸の中心軸側に配置されることにより達成される。

また上記目的は、対物レンズと、前記対物レンズをフォーカス方向とトラッキング方向に駆動する駆動機構を有する対物レンズ駆動装置と、請求項１から２のいずれかに記載のレンズ駆動装置とを搭載する光ピックアップにおいて、前記対物レンズ駆動装置の一部と、レンズまたはホルダの可動範囲の一部とがフォーカス方向に投影した平面上で重なることにより達成される。

また上記目的は、レンズの外径と光ディスクとの距離の最小値、及びモータの外径と光ディスクとの距離の最小値は、対物レンズ駆動装置の外形と光ディスクとの距離の最大値よりも小さいことにより達成される。

また上記目的は、フォーカス方向に投影した平面上で、前記レンズの光軸はトラッキング方向とフォーカシング方向の両方向に垂直な軸と平行でないことにより達成される。

本発明によれば、レンズ駆動装置と対物レンズ駆動装置を最小面積で配置することができ、レンズ駆動装置の小型薄型化が可能となる。このレンズ駆動装置を用いることによって、小型かつ薄型で、光ディスクの高密度化や高速記録再生化に対応した、安価な光ピックアップを提供することができる。

以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。

本発明の実施例１を図１から図６を用いて説明する。これらの図において、ｙ軸は光ディスク１１３半径方向であるトラッキング方向、ｚ軸は対物レンズ８の光軸方向であるフォーカス方向、ｘ軸はｙ軸とｚ軸の両軸に垂直な方向を示す。

図１は本発明のレンズ駆動装置１０１及び対物レンズ駆動装置１０２の構成を示す斜視図である。
図２は図１をレンズ１光軸方向から見たレンズ駆動装置１０１と対物レンズ駆動装置１０２の配置説明図である。
図３は図１をフォーカス方向から正の方向に見た図である。
図４は図１をトラッキング方向から正の方向に見たレンズ駆動装置１０１と対物レンズ駆動装置１０２の配置説明図である。
図５はレンズ駆動装置１０１をフォーカス方向から見た図である。
図６はレンズ駆動装置１０１をレンズ１光軸方向からみた図である。

各図において、レンズ１はホルダ２に取り付けられている。ホルダ２は第一のガイド軸３と第二のガイド軸４に沿って、レンズ１の光軸方向（レンズの焦点方向）に移動可能な構造となっており、ナット７に弾性体を用いるなどして押さえつけられている。ナット７は、回転止め構造によってリードスクリュ５を介したモータ６が発生する回転力による回転をしないようになっている。モータ６にはおねじが形成されたリードスクリュ５が取り付けられ、モータ６が回転することでナット７に形成されためねじと、リードスクリュ５のおねじによるねじ込み力によりナット７がレンズ１の光軸方向に駆動され、ナット７に押さえつけられたホルダ２がナット７と同じ方向すなわちレンズ１の光軸方向に駆動される機構となっている。

対物レンズ８はフォーカス方向に光軸を持ち、レンズ１の光軸と略垂直に交わるような位置に配置されており、対物レンズ保持部材１０，磁石９ａ，９ｂ，ヨーク１１とともに対物レンズ駆動装置１０２を形成している。その際、ホルダ２の駆動機構はモータ６による駆動機構以外の磁気回路を利用したリニア駆動機構などとしてもよく、リードスクリュ５からホルダ２への駆動伝達機構はナット以外のラックギアなどとしてもよい。

レーザ光射出手段からレンズ１の光軸方向に射出されレンズ１に対物レンズ８と反対側から入射したレーザ光は、レンズ１の光軸と対物レンズ８の光軸が交わる点においてレーザ反射手段によって対物レンズ８へ向かう方向に曲げられた後、対物レンズ８を通過し、光ディスク１１３の信号記録層に集光され、ビームスポットを形成する。その際、ホルダ２をモータ６の回転により適切な位置に駆動させることによって球面収差を補正するようになっている。

図２はレンズ駆動装置１０１と対物レンズ駆動装置１０２をレンズ光軸方向から見た平面図であり、ｄ１は光ディスク１１３からリードスクリュ５の中心軸までの距離、ｄ２は光ディスク１１３からレンズ１の光軸までの距離、ｄ３は光ディスク１１３から第二のガイド軸４の中心軸までの距離、ｄ４は光ディスク１１３から第一のガイド軸３の中心軸までの距離、ｄ５は光ディスク１１３から対物レンズ駆動装置１０２の外形上の点のうち最も光ディスクに遠い点までの距離、ｄ６は光ディスク１１３からレンズ１外径上の点のうち最も光ディスクに近い点までの距離、ｄ７は光ディスク１１３からモータ６外径上の点のうち最も光ディスクに近い点までの距離を示している。

図２が示すように、レンズ１の光軸および第一のガイド軸３の中心軸と第二のガイド軸４の中心軸はフォーカス方向に見てリードスクリュ５の中心軸より光ディスク１１３から離れた位置に光軸が配置されている。すなわち距離ｄ１より距離ｄ２〜ｄ４が大きくなっている。これによって、レンズ１より光ディスク１１３側に対物レンズ駆動装置１０２を配置できる空間をもつホルダ２を提供することができ、光ピックアップの小型化を図っている。

また、図２において、レンズ１の外径上で最も光ディスク１１３に近い点は、対物レンズ駆動装置１０２の外形上の点のうち最も光ディスク１１３から遠い点よりも光ディスク１１３との距離が小さくなるようにレンズ駆動装置１０１が配置されている。すなわち距離ｄ６は距離ｄ５より小さくなっている。

また、モータ６の外径上で最も光ディスク１１３に近い点は、ヨーク１１の切り欠き部分を利用することにより、ホルダ２の可動域がヨーク１１に接触しない範囲で対物レンズ駆動装置１０２とレンズ駆動装置１０１とのフォーカス方向の距離が小さくなるように配置されている。すなわち距離ｄ７は距離ｄ５より小さくなっている。これにより、モータ６の径が大きい場合でもホルダ２と対物レンズ駆動装置１０２の距離を小さくすることができ、薄型の光ピックアップを提供することができる。

図３はレンズ駆動装置１０１と対物レンズ駆動装置１０２をフォーカス方向から見た平面図、図４はレンズ駆動装置１０１と対物レンズ駆動装置１０２をトラッキング方向から見た平面図である。図３が示すように、ホルダ２がモータ６近傍の位置まで駆動されたとき、レンズ１またはホルダ２の一部と対物レンズ駆動装置１０２の一部がフォーカス方向に並列するように配置されている。この配置により、レンズ駆動装置１０１を大型化することなくレンズ１の可動域を大きく確保することができる。すなわち、より大きな範囲の収差を補正できる構造となり、光ディスクの高密度化に対応したレンズ駆動装置となる。また大きな範囲の収差を補正できることにより、対物レンズ８の収差特性の仕様緩和が可能となるため安価な材料を選ぶことができ、低コストなレンズ駆動装置を提供できる。

また、図４が示すようにモータ６の一部と対物レンズ駆動装置１０２の一部がトラッキング方向に投影した平面状で重なって位置するように配置されている。これにより、薄型の光ディスクドライブに使用される光ピックアップのように空間が限られる場合においても、レンズ１より光ディスク１１３側に対物レンズ駆動装置１０２を配置できる空間を確保しつつより大きなモータ２を使用することができ、大きなトルクを確保できるので、高速でホルダ２を駆動させることができる小型の光ピックアップを提供できる。そのため、収差補正を高速で行うことができ、高速記録再生化に対応した光ピックアップとなっている。

さらに、リードスクリュ３とナット７がねじ込み力によりかみ込みを起こした場合も、モータ６による大きいトルクのために脱出しやすい機構となっている。

図５はレンズ駆動装置１０１をフォーカス方向に投影した平面図である。ホルダ２の軸受け部とリードスクリュ５には隙間があるため、ホルダ２の直進性を確保するため第一のガイド軸３が設けられている。図５が示すように、駆動時にホルダ２と第一のガイド軸３との摩擦などによりホルダ２が受ける第一のモーメント２１が大きい場合、ホルダ２の駆動が妨げられる問題があるので、極力リードスクリュ５中心軸に近い位置に第一のガイド軸３を配置することによって、モーメント２１の中心からの距離Ｌを小さくできる。すなわち第一のモーメント２１が小さくなりホルダ２が第一のガイド軸３に沿ってスムーズに駆動できる構造になっている。

図６はレンズ駆動装置１０１をレンズ１光軸方向に投影した平面図である。図５が示すように、第二のガイド軸４は外部からの振動などによって第一のガイド軸３回りに発生する第二のモーメント２２が原因であるホルダ２の回転によるレンズ１のぶれを防いでいる。したがって、第二のガイド軸４がレンズ１に近い位置に配置されるほど第二のガイド軸４がレンズ１のぶれを防ぐ精度が向上する。これにより、ホルダ２駆動時の直進性低下や振動による制御不安定を少なくし、良好な収差補正を行えるレンズ駆動装置を提供することができる。

次に本発明の他の実施例について図７から図９に示す。これらの図において、ｙ軸は光ディスク１１３半径方向であるトラッキング方向、ｚ軸は対物レンズ８の光軸方向であるフォーカス方向、ｘ軸はｙ軸とｚ軸の両軸に垂直な方向を示す。

図７は、本実施例におけるレンズ駆動装置１０１および対物レンズ駆動装置１０２の配置を表した斜視図である。
図８及び図９は本実施例におけるレンズ駆動装置１０１および対物レンズ駆動装置１０２の配置についてフォーカス方向に投影して示した平面図である。

図７に示すように、多種の光ディスクに対応するため対物レンズ駆動装置１０２に収差補正が必要な第一の対物レンズ８ａと収差補正の必要のない第二の対物レンズ８ｂがトラッキング方向に並んで搭載されている場合がある。光ピックアップ１１１の光ディスク１１３に対するトラッキング方向の駆動範囲を小さくするため、第一の対物レンズ８ａと第二の対物レンズ８ｂのトラッキング方向間隔は小さいほうがよい。

その際、図８に示すように対物レンズ８ａへ向かう第一のレーザ光３１の光路と対物レンズ８ｂへ向かう第二のレーザ光３２の光路が平行であると、ホルダ２の一部が第二のレーザ光３２を妨げてしまう。そこで図９のように第一のレーザ光３１の光路が第二のレーザ光３２の光路に対して角度を持つように、つまりレンズ１の光軸がトラッキング方向とフォーカシング方向の両方向に垂直な軸と平行にならないようにレンズ駆動装置１０１を配置することによって、ホルダ２が破線で示すような対物レンズ駆動装置１０２近傍の位置に移動してもホルダ２の駆動範囲内では第二のレーザ光３２とホルダ２が重ならないような構造にすることができる。このことによって、光ピックアップ１１１の光ディスク１１３に対するトラッキング方向の駆動範囲が小さい、小型化に適した光ピックアップを提供することができる。

次に本発明のレンズ駆動装置１０１を光ピックアップ１１１に搭載した実施例について、図１０を用いて説明する。これらの図において、ｙ軸は光ディスク１１３半径方向であるトラッキング方向、ｚ軸は対物レンズ８の光軸方向であるフォーカス方向、ｘ軸はｙ軸とｚ軸の両軸に垂直な方向を示す。なお、ここでは前記第一の実施例に示したレンズ駆動装置１０１を用いる例を示すが、他の実施例に示したレンズ駆動装置を用いた場合でも光ピックアップ１１１を同様に構成できる。

図１０は、本実施例における光ピックアップを概略的に示した斜視図である。
図１０に示すように、レンズ駆動装置１０１は光ピックアップ１１１内に搭載される。発光素子１０３から射出された光は、レンズ１を通過した後対物レンズ８により光ディスク１１３の記録面に集光される。このように本発明のレンズ駆動装置を用いることで、データの高密度と高速記録再生に適した小型薄型化可能な光ピックアップ１１１となる。

次に本発明のレンズ駆動装置を搭載した光ピックアップ１１１を使用した光ディスク装置１１２の実施例について、図１１を用いて説明する。なお、ここでは前記第一の実施例に示した光ピックアップ１１１を用いる例を示すが、他の実施例に示した光ピックアップ１１１を用いた場合でも光ディスク装置１１２を同様に構成できる。

図１１は、本実施例における光ディスク装置の構成を示した図である。
光ディスク装置１１２は、光ディスク１１３を回転させるスピンドルモータ１１４と、光ピックアップ１１１と、光ピックアップ１１１を光ディスク１１３の半径方向に移動させる送り機構と、それらを制御するコントローラ１１５を備えている。コントローラ１１５にはスピンドルモータ１１４の回転制御回路１１６が接続しており、スピンドルモータ１１４に取り付けられた光ディスク１１３の回転制御が行われる。

また、コントローラ１１５には光ピックアップ１１１の送り制御回路１１７が接続しており、光ピックアップ１１１を光ディスク１１３の半径方向に移動させる送り制御が行われる。光ピックアップ１１１で検出された各種信号１１８は、サーボ信号検出回路１１９と再生信号検出回路１２０に送られ、サーボ信号検出回路１１９によりフォーカスエラー信号やトラックエラー信号が生成され、コントローラ１１５からの指令と合わせてアクチュエータ駆動回路からの信号により対物レンズ８の位置制御が行われる。また、再生信号検出回路１２０により算出された再生信号がコントローラ１１５に送られ、コントローラ１１５に接続されたレンズ駆動装置駆動回路１２２によって再生信号を最適化するような位置にレンズ駆動装置１０１の可動部が移動される。その後、再生信号検出回路により、光ディスク１１３上に記録された情報が再生される。

このように本発明の光ピックアップ１１１を搭載することによって、データの高速記録再生と高密度記録再生に適した高性能な光ディスク装置１１２を実現することができる。

本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置及び対物レンズ駆動装置を示す図である。 本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置及び対物レンズ駆動装置をレンズ光軸方向から見た平面図である。 本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置及び対物レンズ駆動装置をフォーカス方向から見た平面図である。 本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置および対物レンズ駆動装置をトラッキング方向から見た平面図である。 本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置をフォーカス方向から見た平面図である。 本発明の第一実施例におけるレンズ駆動装置をレンズ光軸方向から見た平面図である。 本発明の第二実施例におけるレンズ駆動装置及び対物レンズ駆動装置を表す図である。 本発明の第二実施例における課題を説明するための駆動装置と対物レンズ駆動装置の配置を示す図である。 本発明の第二実施例におけるレンズ駆動装置と対物レンズ駆動装置の配置を示す図である。 本発明のレンズ駆動装置を用いた光ピックアップを示す図である。 本発明のレンズ駆動装置を用いた光ディスク装置の信号処理の流れを示す図である。

符号の説明

１ レンズ
２ ホルダ
３ 第一のガイド軸
４ 第二のガイド軸
５ リードスクリュ
６ モータ
７ ナット
８ 対物レンズ
９ａ，９ｂ 磁石
１０ 対物レンズ保持部材
１１ ヨーク
２１ 第一のモーメント
２２ 第二のモーメント
３１ 第一のレーザ光
３２ 第二のレーザ光
１０１ レンズ駆動装置
１０２ 対物レンズ駆動装置
１１１ 光ピックアップ
１１２ 光ディスク装置
１１３ 光ディスク

Claims (6)

1. 光ディスクに略平行な方向に光軸を有するレンズと、前記レンズを保持するホルダと、
   前記レンズの光軸と平行に配置される第一のガイド軸及び第二のガイド軸及びリードスクリュと、前記リードスクリュが取り付けられるモータとを有し、
   前記リードスクリュは、前記モータにより回転され、そのねじ送りにより前記ホルダを駆動させ、
   前記ホルダには、丸穴と長穴が形成され、前記第一のガイド軸は前記丸穴を通るように配置され前記ホルダの駆動方向を前記第一のガイド軸方向に規制し、前記第ニのガイド軸は前記長穴を通るように配置され前記ホルダの駆動時に駆動方向と垂直な方向に変位するのを規制するレンズ駆動装置を搭載した光ピックアップにおいて、
   前記レンズの光軸と光ディスクとの距離、及び前記第一のガイド軸の中心軸と光ディスクとの距離、及び前記第二のガイド軸の中心軸と光ディスクとの距離は、前記リードスクリュの中心軸と光ディスクとの距離よりも大きく、
   光ディスクの法線方向に投影した平面上で、第一のガイド軸の中心軸と第二のガイド軸の中心軸はレンズの光軸の中心軸とリードスクリュの中心軸との間に配置されることを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   光ディスクの法線方向に投影した平面上で、第一のガイド軸の中心軸は第二のガイド軸の中心軸に対してリードスクリュの中心軸側に配置され、前記第二のガイド軸は前記第一のガイド軸に対してレンズの光軸の中心軸側に配置されることを特徴とする光ピックアップ。
3. 対物レンズと、前記対物レンズをフォーカス方向とトラッキング方向に駆動する駆動機構を有する対物レンズ駆動装置と、請求項１から２のいずれかに記載のレンズ駆動装置とを搭載する光ピックアップにおいて、
   前記対物レンズ駆動装置の一部と、レンズまたはホルダの可動範囲の一部とがフォーカス方向に投影した平面上で重なることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項３に記載の光ピックアップにおいて、
   レンズの外径と光ディスクとの距離の最小値、及びモータの外径と光ディスクとの距離の最小値は、対物レンズ駆動装置の外形と光ディスクとの距離の最大値よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項４に記載の光ピックアップにおいて、
   フォーカス方向に投影した平面上で、前記レンズの光軸はトラッキング方向とフォーカシング方向の両方向に垂直な軸と平行でないことを特徴とする光ピックアップ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ピックアップを搭載したことを特徴とする光ディスク装置。

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