JP4768013B2 - 光学手段駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明はDVD(Digital Versatile Disc)レコーダ、BDプレーヤ等、情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行うための光ディスク装置に係わるもので、特に光学手段駆動装置に関するものである。
近年、記録密度やカバー厚み等の異なる種々の光ディスクが開発され、例えば使用波長が780nm付近であるCD(Compact Disc)、使用波長が660nm付近であるDVD(Digital Versatile Disc)、使用波長が405nm付近であるBD(Blu-Ray Disc)およびHD−DVD(High Definition DVD)等がある。これらのような使用波長が異なる複数の種類の光ディスクに対応した光ディスク装置において、それぞれの光ディスクに対応した集光スポットを得るために複数の対物レンズを備えたものがある。(例えば特許文献1参照)
特開2003−281758号公報(第1−11貢、第2−13図)
しかしながら、特許文献1の光ディスク装置では、レンズホルダに複数の対物レンズを搭載するため可動部重量が大きくなり所要の駆動力を得るためには内側ヨークを有する複雑な磁気回路が必要であった。そのためレンズホルダも内側ヨークを挿入するための挿入孔が設けられ、レンズホルダの剛性を高くすることが困難という問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、レンズホルダに複数の対物レンズが保持された光学手段駆動装置において、小型、高剛性な光学手段駆動装置を得ることを目的とする。
本発明に係る光学手段駆動装置は、
光源から出力される光束を光ディスクに集光する第1の対物レンズ及び第2の対物レンズ、フォーカシングコイル、並びにトラッキングコイルを保持するホルダと、
前記光ディスクの略半径方向、及び前記光ディスクに対して略垂直な方向に前記ホルダを移動可能に支持する複数の弾性支持部材と、
互いに同極が対向するように配設され、前記フォーカシングコイル及び前記トラッキングコイルに対して磁界を発生させる第1のマグネット及び第2のマグネットと、
前記第1のマグネット及び前記第2のマグネットをそれぞれ保持する第1の固定板部及び第2の固定板部と、中央にスリットが設けられたインナーヨーク部とを有するベースヨークと
を備える光学手段駆動装置であって、
前記第2の対物レンズは1焦点を有し、前記第1の対物レンズは2焦点を有し、
前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズとは、前記第2の対物レンズの焦点位置が、前記第1の対物レンズの前記2焦点の間となるように、前記光ディスクに垂直な方向において異なる高さに配置され、
前記光ディスクに垂直な方向に見た場合に、前記第1の対物レンズの一部が、前記第2の対物レンズの下にあり、且つ、前記第2の対物レンズの一部と重なっており、前記重なりは前記光ディスクの径方向及び前記光ディスクの接線方向の両方の重なりであり、
前記ベースヨーク上では、前記インナーヨーク部は、前記第1の固定板部及び前記第2の固定板部と直線上に並んで配置されるとともに、前記第1の固定板部と前記第2の固定板部との中間に位置するように配置されており、
前記ホルダの上面が閉構造であるとともに、前記ホルダの側面には周壁部が設けられ、
前記インナーヨーク部は、前記ホルダの上面と前記周壁部との内側に挿入されていることを特徴としている。
本発明によれば、ホルダにおけるインナーヨークの上面を閉構造としたので、小型、高剛性の光学手段駆動装置が得られる効果がある。
実施の形態1における光学手段駆動装置とその周辺の主要部品を示した斜視図である。 実施の形態1における図2は光学手段駆動装置を示す斜視図である。 実施の形態1における光学手段駆動装置105の三面図である。 実施の形態1における光学手段駆動装置の分解図である。 実施の形態1における対物レンズの配置高さの説明図である。 実施の形態1における対物レンズの取り付け構造を示した斜視図である。 実施の形態1における対物レンズとプロテクタを取り付けた状態を説明する正面図と側面図である。 実施の形態1における図1のA−A断面図である。 実施の形態1における図2のB−B断面図である。 実施の形態1における光学手段駆動装置の可動部ユニットと固定部ユニットをそれぞれ組み立てた後の斜視図である 実施の形態1における図10を別の視点から見た斜視図である。
符号の説明
101 光ディスク、102 ターンテーブル、103 スピンドルモータ、104 光学ベース、105 光学手段駆動装置、106a、106b 送り軸、107 カバー、108 光束、109 光束、110対物レンズ、111 対物レンズ、112 レンズホルダ、112a 切り欠き部、112b 切り欠き部、112c 遮光部、112f、112g壁部、113 プロテクタ、114a、114b フォーカシングコイル、115a〜115d トラッキングコイル、116a〜116d チルトコイル、117a、117b 可動部側基板、118 可動部ユニット、119 ベースヨーク、119a、119b インナーヨーク部、120a、120b マグネット、121a、121b 固定部側基板、122 ゲルホルダ、123 固定部ユニット、124a〜124f ワイヤ、125a、125b ゲル
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における光学手段駆動装置105とその周辺の主要部品を示した斜視図、図2は光学手段駆動装置105を示す斜視図、図3は光学手段駆動装置105の三面図、図4は光学手段駆動装置105の分解図、図5は光学手段駆動装置105の一部である対物レンズ110、111の配置高さの説明図、図6は対物レンズ110、111の取り付け構造を示した斜視図、図7は対物レンズ110、111とプロテクタ113を取り付けた状態を説明する正面図と側面図、図8は図1のA−A断面図、図9は図2のB−B断面図、図10は実施の形態1における光学手段駆動装置105の可動部ユニット118と固定部ユニット123をそれぞれ組み立てた後の斜視図、図11は図10を別の視点から見た斜視図である。
また、各図に示すX、Y、Z座標軸は対物レンズの光軸と平行にZ軸を設定し、Z軸に垂直でディスク状記録媒体の半径方向にX軸を設定し、これら両軸と直交する方向をY軸に設定している。
以下、本発明の実施の形態1を図1〜図11を用いて説明する。図1〜図11において101は光学式情報記録媒体である光ディスク、102は光ディスク101を載置するターンテーブル、103はターンテーブル102を回転するためのスピンドルモータである。104は光学ベースであり、半導体レーザ等(図示していない)の複数の光源と光学手段駆動装置105が搭載されており、送り軸106a、106bにより光ディスク101の半径方向(X軸方向)に移動可能に支持されている。また、107は光学手段駆動装置105を保護するためのカバーである。
図示していない半導体レーザ等(図示せず)の光源から出射される光束であって、例えば青色半導体レーザから出射され、波長が405nm付近の光束を光束α、2波長半導体レーザから出射され、波長が660nm付近の赤色光束と波長が780nm付近の光束を光束βとする。110、111は光束α、光束βを光ディスク101に集光させる対物レンズで、例えば対物レンズ110はBD(Blu−Ray Disc)用、対物レンズ111はCD(Compact Disc)とDVD(Digital Versatile Disc)互換の2焦点用であり、外形をはじめ焦点距離、動作距離(ワーキング・ディスタンス)等の仕様は異なっている。
対物レンズ110と対物レンズ111の光軸はZ軸と平行で、対物レンズ110と対物レンズ111の中心を結ぶ線分はX軸から所定の角度傾けて配置されている。本例ではこの角度は45度とし、光束α、光束βも対物レンズ110、対物レンズ111の下に設けられた波長選択性のあるミラー(図示せず)を介して対物レンズ110、対物レンズ111の配置角度と等しい45度方向から入射するように構成している。レンズホルダ112は軽量で高剛性のプラスチックで成形され、Z軸と垂直な面と、X軸に垂直な側面、Y軸に垂直な側面を持つ略直方体形状をなしている。ここで対物レンズ111は光ディスク101がDVDの場合は、図5(A)の状態で焦点を結び、CDの場合はレンズホルダ112がZ軸方向に移動し、図5(B)の状態で焦点を結ぶようになっている。光ディスク101がBDの場合、レンズホルダ112のZ軸方向の位置は、図5(A)の位置と図5(B)の位置の間となる図5(C)の位置で焦点を結ぶように、本例ではBD用である対物レンズ110のZ軸方向の位置を決めている。
対物レンズの取り付け位置を図6、図7を用いて説明する。レンズホルダ112に作成された対物レンズ110の取り付け部には、対物レンズ111を取り付けるための切り欠き部112aが設けられている。対物レンズ110、111をレンズホルダ112にとりつけた状態は、対物レンズ111の一部が対物レンズ110の下に潜り込んだ状態で、光軸方向から見ると外形が重なっている。ここで対物レンズ110、111と、光ディスク101との距離を比較し、光ディスク101との距離が遠い方の対物レンズ111の上面には、光ディスク101と対物レンズの衝突時の保護手段であるプロテクタ113が固定されている。プロテクタ113の上面には2箇所の突起113a、113bが設けられ、突起113a、113bの先端はわずかに対物レンズ110の上面より突出して配置されている。また、レンズホルダ112の対物レンズ110の取り付け部にはX軸方向において切り欠き部112bが設けられ、切り欠き部112bから対物レンズ110の外形の一部がレンズホルダ112からはみ出すように固定されている。
図8は光ディスク101の最内周側に光学ベース104が配置された時、光ディスク101、ターンテーブル102、スピンドルモータ103、対物レンズ110、レンズホルダ112の位置関係を示す断面図である。スピンドルモータ103の直径はターンテーブル102の直径より一般に小さくできている。本実施例の場合、ターンテーブル102と対物レンズ110の外径が最も近づくように構成した。レンズホルダ112の下部に、光束αが光ディスク101に漏れることを防止する遮光部112cが形成されている。
図10および図11に可動部ユニット118と固定部ユニット123がそれぞれ組み立てられた状態の斜視図を示す(一部図9参照)。まず可動部ユニット118を説明する。レンズホルダ112のY軸と垂直な一対の側壁の中央には矩形の穴部112d、112eが設けられ、Z軸方向に巻き軸を持つ2個の連続的に巻かれたフォーカシングコイル114a、114bが挿入固定され、その後、Y軸と垂直な一対の側壁にはY軸方向に巻き軸を有する4個の連続的に巻かれたトラッキングコイル115a、115b、115c、115dが接着固定されている。また、レンズホルダ112のフォーカシングコイル114a、114bが固定されている下方にはZ軸方向に巻き軸を持つ4個の連続的に巻かれたチルトコイル116a、116b、116c、116dが接着固定されている。
また、図9に示す断面図のようにレンズホルダ112の上面は段落としのある壁部112f、112gにより覆われ、光束α、光束βはレンズホルダ112のY軸方向からも光ディスク101に漏れないようになっている。さらに、レンズホルダ112のX軸と垂直な一対の側壁には可動部側基板117a、117bが固定され、フォーカシングコイル114a、114b、トラッキングコイル115a、115b、115c、115d、およびチルトコイル116a、116b、116c、116dの端線が半田付けされ、可動部ユニット118を構成している。
次に固定部ユニット123の構成を説明する。ベースヨーク119は冷間圧延鋼板等の磁性材をプレス加工し、中央にスリットを設けたインナーヨーク部119a、119bを有し、インナーヨーク部119a、119bを挟み同極が対向するように平行着磁されたマグネット120a、120bがベースヨーク119の固定板119b、119dにそれぞれ固定され、閉磁路となる磁気空隙を形成している。また、ベースヨーク119には固定部側基板121a、121bが固定されたゲルホルダ122が接着固定されている。以上により固定部ユニット123が構成されている。
図2、図3で示すように、それぞれ3本が平行に配置された導電性のある弾性体であるワイヤ124a〜124fの一端が可動部側基板117a、117bに半田付けにより固定され、その他端は固定部側基板121a、121bに半田付けにより固定されている。従って、可動部ユニット118はワイヤ124a〜124fによって固定部ユニット123に対してZ軸方向(フォーカシング方向)、X軸方向(トラッキング方向)およびY軸回転方向(チルト方向)に移動可能に弾性支持される。
例えばワイヤ124aと124dがフォーカシングコイル114a、114bに接続し、ワイヤ124bと124eがトラッキングコイル115a、115b、115c、115dに接続し、ワイヤ124cと124fがチルトコイル116a、116b、116c、116dに接続している。ワイヤ124a〜124fはスピンドルモータ103の中心軸を含むXZ平面をよぎらない方向に伸びている。ゲルホルダ122の固定部側基板には角穴部122a、122bが成形されていて(図4参照)、角穴部122a、122bにはワイヤ124a〜124fの根元付近を包むように紫外線硬化型のゲル状のダンパー剤125a、125bが充填されている。
また、チルトコイル116a、116b、116c、116dのZ軸方向を向いた穴とフォーカシングコイル114a、114bのZ軸方向を向いた穴には、インナーヨーク部119a、119bが挿入され、トラッキングコイル115a、115b、115c、115dのZ軸方向を向いた各1辺はマグネット120a、120bと対面するように配置されている。このようにインナーヨーク部119a、119bとマグネット120a、120bから構成される磁気回路はレンズホルダ112を挟んで光ディスク101の接線方向であるY軸方向に配置されている。
以上のように構成された光学手段駆動装置の動作について説明する。まず光スポットのフォーカスずれを制御する場合は、固定部側基板121a、121bの所定の端子(図示せず)にフォーカス制御電圧を印加することにより、直列接続されているフォーカシングコイル114a、114bが接続されているワイヤ124a、124dを介してフォーカシングコイル114a、114bに通電される。これによりマグネット120a、120bから発生した磁界との相互作用によりZ方向に電磁力が発生し、可動部ユニット118、対物レンズ110、111が駆動され、光ディスク101に対して垂直方向(Z軸方向)に移動し、光スポットのフォーカス制御を行う。
光スポットのトラックずれを制御する場合は、固定部側基板121a、121bの所定の端子(図示せず)にトラック制御電圧を印加することにより、トラッキングコイル115a〜115dが接続されているワイヤ124b〜124eを介して直列接続されているトラッキングコイル115a〜115dに通電される。これによりマグネット120a、120bから発生した磁界との相互作用により電磁力が発生し、可動部ユニット118、対物レンズ110、111が駆動され、光ディスク101の半径方向(X軸方向)に移動し、光スポットのトラッキング制御を行う。
次に光スポットのラジアルチルトずれを制御する場合は、固定部側基板121a、121bの所定の端子(図示せず)にチルト制御電圧を印加することにより、チルトコイル116a〜116dが接続されているワイヤ124c〜124fを介して直列接続されているチルトコイル116a〜116dに通電される。チルトコイル116a、116cとチルトコイル116b、116dは巻き線方向が逆向きになるように配置しているため、マグネット120a、120bから発生した磁界との相互作用によりチルトコイル116a、116cとチルトコイル116b、116dにはそれぞれZ方向に逆向きの電磁力が発生し、Y軸回転方向にモーメントが生じ、可動部ユニット118ひいては対物レンズ110、111が回動され、光ディスク101の半径方向(X軸方向)の傾きに対して対物レンズ110、111の光軸が常に垂直となるように、光スポットのラジアルチルト制御を行う。
また、可動部ユニット118は6本のワイヤ124a〜124fによりZ軸方向、X軸方向およびY軸回転方向に移動可能に弾性支持されているため、フォーカシングコイル114a、114bへの通電を解除したときはZ軸方向における動作基準位置に復帰し、トラッキングコイル115a〜115dへの通電を解除したときはX方向における動作基準位置に復帰し、チルトコイル116a〜116dへの通電を解除したときはY軸回転方向における動作基準位置に復帰する。さらに固定部側基板121a、121bに固定された6本のワイヤ124a〜124fの根元付近は、ゲルホルダ122に保持されたゲル状のダンパー剤125a、125bが周囲を囲むように充填されているため、可動部ユニット118はダンピングが与えられ、良好なフォーカス制御特性、トラック制御特性、ラジアルチルト制御特性が得られるとともに、外部からの不要な振動が可動部ユニット118に伝わりにくくなっている。また、可動部ユニット118がフォーカス制御方向で光ディスク101から離れる方向に移動したときはレンズホルダ112の壁部112f、112gとインナーヨーク部118a、118bが当接し、可動量規制を行う。
本実施の形態では、ワイヤ124aと124dがフォーカシングコイル114a、114bに接続し、ワイヤ124bと124eがトラッキングコイル115a、115b、115c、115dに接続し、ワイヤ124cと124fがチルトコイル116a、116b、116c、116dに接続していると説明したが、ワイヤの位置は必ずしも上記の位置に限らず、ワイヤ124a〜124fの6本の内、2本ずつの組み合わせで、フォーカシングコイル、トラッキングコイル、チルトコイルに接続していればよい。
以上のようにマグネット120a、120bとインナーヨーク部119a、119bからなる磁気回路がレンズホルダ112を挟んで光ディスク101の接線方向に配置され、インナーヨーク部119a、119bは上面が閉じられているレンズホルダ112の内部に配置したため、高感度、高剛性で、光ディスク101の半径方向の寸法が小さい光学手段駆動装置を提供することが可能になる。
また、2つの対物レンズ110、111をX軸方向に対して傾けて配置したので、2つの対物レンズ110、111中心の光ディスク101の半径方向(X軸方向)の寸法を小さくすることができ、外周側に配置された対物レンズ111を使用しても、ターンテーブル102やスピンドルモータ103と干渉せずに、光ディスク101の最内周情報をより容易に読み書き可能な光学手段駆動装置を得ることができる。
すなわち、複数の対物レンズが光ディスクの半径方向に傾けて配置されているため、特に光ディスクの外周側に配置されている対物レンズで光ディスクの最内周の情報を読み書きすることが可能となる。また、光ディスクを保持するターンテーブルを切り欠き小径にする必要がなくなった。さらに、小径で高価なスピンドルモータを採用する必要がなくなったのでコストダウンが可能となった。
また、レンズホルダ112のX軸方向の側壁下部には入射光束のもれを防止する遮光部112cを形成したので、遮光部112cとターンテーブル102との干渉を避け、光学手段駆動装置105をより光ディスク101の内周側に配置することができる。また、遮光部112cは、対物レンズ110、対物レンズ111とZ軸方向において反対側に配置されるため可動部ユニット118の重量バランスをとるバランサとなる。
また、レンズホルダ112の対物レンズ110取り付け部のターンテーブル102と近接する部分に切り欠き部112bを設け、対物レンズ110の一部がレンズホルダ112から突出すように構成したので、対物レンズ110、111の中心をより光ディスク101の内周に配置することが可能になる。
また、2つの対物レンズ110、111はZ軸方向において異なる高さに配置し、Z軸方向から見て2つの対物レンズ110、111の一部が重なるように配置したので、可動部の小型軽量化ができるとともに光ディスク101の外周側に配置された対物レンズ111を、より光ディスク101の内周側に配置することが可能になる。
また、レンズホルダ112にはチルトコイル116a〜116dも取り付けたので、Y軸方向の軸まわりにレンズホルダ112を回動でき、ラジアルチルト制御も可能になる。
また、対物レンズ110の焦点位置を2焦点対物レンズ111の2つの焦点位置の間になるように配置したので、種類の異なった光ディスク101の記録再生を行ってもフォーカス動作の位置のずれを小さくでき、光ディスクの種類による特性変化を小さくできるとともに、フォーカス可動量を小さく設計できるため小型の光学手段駆動装置を提供できる。
また、光ディスク101から離れた対物レンズ111の上面に光ディスク101から近い対物レンズ110の上面よりわずかな突出部のあるプロテクタ113を配置する構成としたので、光ディスク101を保護するプロテクタを安価で簡単な形状にできる。

Claims (7)

  1. 光源から出力される光束を光ディスクに集光する第1の対物レンズ及び第2の対物レンズ、フォーカシングコイル、並びにトラッキングコイルを保持するホルダと、
    前記光ディスクの略半径方向、及び前記光ディスクに対して略垂直な方向に前記ホルダを移動可能に支持する複数の弾性支持部材と、
    互いに同極が対向するように配設され、前記フォーカシングコイル及び前記トラッキングコイルに対して磁界を発生させる第1のマグネット及び第2のマグネットと、
    前記第1のマグネット及び前記第2のマグネットをそれぞれ保持する第1の固定板部及び第2の固定板部と、中央にスリットが設けられたインナーヨーク部とを有するベースヨークと
    を備える光学手段駆動装置であって、
    前記第2の対物レンズは1焦点を有し、前記第1の対物レンズは2焦点を有し、
    前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズとは、前記第2の対物レンズの焦点位置が、前記第1の対物レンズの前記2焦点の間となるように、前記光ディスクに垂直な方向において異なる高さに配置され、
    前記光ディスクに垂直な方向に見た場合に、前記第1の対物レンズの一部が、前記第2の対物レンズの下にあり、且つ、前記第2の対物レンズの一部と重なっており、前記重なりは前記光ディスクの径方向及び前記光ディスクの接線方向の両方の重なりであり、
    前記ベースヨーク上では、前記インナーヨーク部は、前記第1の固定板部及び前記第2の固定板部と直線上に並んで配置されるとともに、前記第1の固定板部と前記第2の固定板部との中間に位置するように配置されており、
    前記ホルダの上面が閉構造であるとともに、前記ホルダの側面には周壁部が設けられ、
    前記インナーヨーク部は、前記ホルダの上面と前記周壁部との内側に挿入されていること
    を特徴とする光学手段駆動装置。
  2. 前記ホルダにおいて、前記光ディスクの略半径方向の側壁下部に、前記光束の漏れを防止する遮光部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学手段駆動装置。
  3. 前記第1の対物レンズの光軸と前記第2の対物レンズの光軸を含む平面は、前記光ディスクの前記径方向に対して非平行となること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学手段駆動装置。
  4. 前記第1の固定板部、前記インナーヨーク部、及び前記第2の固定板部を結ぶ直線は、前記光ディスクの前記径方向に対して垂直な前記光ディスクの略接線方向に平行となること
    を特徴とする請求項1に記載の光学手段駆動装置。
  5. 前記第1の対物レンズの光軸と前記第2の対物レンズの光軸を含む平面は、前記光ディスクの前記径方向に対して約45度となること
    を特徴とする請求項に記載の光学手段駆動装置。
  6. 前記ホルダは、チルトコイルを保持し、前記光ディスクの略接線方向の軸まわりに回動可能なこと
    を特徴とする請求項1に記載の光学手段駆動装置。
  7. 前記複数の光学手段は、それぞれの上面が前記光ディスクに垂直な方向において異なる高さに配置され、
    前記光ディスクから上面が最も近い光学手段以外の光学手段に、前記光ディスクから上面が最も近い光学手段の上面より高い位置を有する保護部材を配置したこと
    を特徴とする請求項1に記載の光学手段駆動装置。
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