JP4801514B2 - 光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクの記録面に情報記録又は読出しのためにレーザー光を収束させる光ディスクドライブ装置に、関する。

ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤのような光ディスクに記録されている光情報を読み出したり、光ディスクに対して光情報を書き込むための各種光ディスクドライブ装置に用いられる光ピックアップは、一般に、半導体レーザーから射出されたレーザー光を、光記憶媒体の記録面に収束する構成となっている。具体的には、これら光ディスクドライブ装置内において、半導体レーザーから発したレーザー光は、光ディスクのトラッキング方向へ移動可能に設けられたキャリッジに搭載された立ち上げミラーによって、光ディスクに向けて垂直に反射され、対物光学系によって光記憶媒体の記録面に収束される。なお、半導体レーザーは、上述したキャリッジ内に組み込まれている場合もあるし、光ディスクのトラッキング方向と平行にキャリッジ上の立ち上げミラーに向けて平行光であるレーザー光を射出するように、レーザー光を平行光に変換するコリメータレンズとともに固定部に組み込まれている場合もある。但し現在は、光ディスクドライブ装置全体を小型化するためには、光ピックアップからコリメータレンズを省いて対物レンズを有限光学系とするととともに、光ピックアップを構成する光学部材の全体をキャリッジに搭載する構成が、主流となりつつある。

例えば、下記特許文献１は、キャリッジに光ピックアップ全体が搭載されている構成を開示している。図６は、特許文献１によって開示されたキャリッジを、キャリッジの移動方向に直行する断面にて示す断面図である。図６において、キャリッジ１０６は、図示せぬスピンドルにクランプされた光ディスクＤと平行に図示せぬ固定部に固定された二本のスライドレール１０８，１０９により、トラッキング方向と平行な方向にのみスライド可能に（正確には、後述する対物レンズ１０３の中心が、光ディスクＤのトラッキング方向と平行な方向にのみ移動するように）、支持されている。

この対物レンズ１０３は、キャリッジ１０６の上面に穿たれた窓の内部に、その光軸が、図示せぬスピンドルにクランプされた光ディスクＤと垂直な方向を向くように、保持されている。そして、キャリッジ１０６における対物レンズ１０３の側方には、この対物レンズ１０３によって光ディスクＤの記録面上に集光されるべきレーザー光を発する半導体レーザー１１０が取り付けられている。１０２は、この半導体レーザー１１０から発したレーザー光を、そのビーム軸が対物レンズ１０３の光軸と合致する方向に反射させて、対物レンズ１０３に入射させる立ち上げミラーである。

このとき、上述した分離型の光ピックアップ（即ち、半導体レーザー及びコリメータレンズが固定部に取り付けられた構成のもの）と同様に、レーザー光が光ディスクＤと平行に立ち上げミラー１０２に入射するように配置するならば、この立ち上げミラー１０２は、レーザー光を単に９０度反射させれば良い。しかしながら、図６に示すように、半導体レーザー１１０のパッケージ外径は、立ち上げミラー１０２に入射する際におけるレーザー光の径よりも相当大きいので、レーザー光を光ディスクと平行に立ち上げミラー１０２の中心に入射させるには、半導体レーザー１１０のパッケージの外周の一部を、立ち上げミラー１０２の下縁よりも下方に張り出させなければならない。そこで、特許文献１の構成では、半導体レーザー１１０自体を光ディスクＤに対して傾斜して配置することにより、半導体レーザー１１０の設置位置を光ディスクＤに近づけ、もって、キャリッジ１０６全体の厚さを薄くできるようにしている。
特開平１０−１７７７３５号

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、半導体レーザー１１０自体を傾斜させることにより、半導体レーザー１１０から立ち上げミラー１０２に至る光路を光ディスクＤに対して傾斜させているので、その光路の傾斜角には自ずから限度がある。特に、半導体レーザー１１０から立ち上げミラー１０２までの距離を長く取っている場合には、あまりレーザー光の光路を傾斜させなくても、半導体レーザー１１０の設置位置を光ディスクＤに近づけることができる。その結果、立ち上げミラー１０２が光ディスクＤに対してなす角度は４５度（レーザー光の光路が光ディスクと平行である場合）からあまり小さくならないことになる。従って、光ディスクＤに直交する方向における当該立上ミラー１０２自体が占めている嵩が大きいままであるので、キャリッジ１０６を薄くするのにも限度があることになる。加えて、対物レンズ１０３に発散光が入射する有限光学系であると、フォーカシングに伴って対物レンズ１０３が光軸方向に進退すると、その光学特性が劣化してしまうという問題もある。

以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、光学部品点数の増加を最小限に止めつつ、対物レンズを無限系としてフォーカシングに伴う光学特性の劣化を防止し、且つ、立上ミラーに入射するレーザー光の光路を大きく傾斜させることによって光ディスクに直交する方向に立ち上げミラーが占めている嵩を小さくし、もって、キャリッジ全体の厚さを薄くすることができる光ディスクドライブ装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

即ち、本発明による光ディスクドライブ装置は、光ディスクが装着されるとこの光ディスクを回転させるスピンドルと、このスピンドルに装着される光ディスクのトラッキング方向と平行に移動可能に設けられたキャリッジとを有する。そして、このキャリッジには、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面と平行な方向にレーザー光を発するレーザー光源と、当該レーザー光源から発したレーザー光を平行光に変換しつつ、前記レーザー光源の発光点を通る光軸を前記レーザー光源から離れるにつれて前記スピンドルに装着される光ディスクから離れるように傾斜させ、前記スピンドルに装着される光ディスクから離れる方向へ前記レーザー光を屈折させるために、前記レーザー光の光路よりも前記ディスクから離れた位置にその中心がオフセットされて配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズを透過した前記レーザー光を、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面に対して垂直な方向に反射させる立ち上げミラーと、前記立ち上げミラーによって反射された前記レーザー光を、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面の位置に収束させる対物レンズとが組み込まれていることを、特徴とする。

このように構成されると、レーザー光源から発したレーザー光は、発散光として、スピンドルに装着される光ディスクと平行に進行して、コリメータレンズに入射する。すると、このコリメータレンズの屈折作用により、このレーザー光は、平行光に変換されるとともに、その光軸が存在する方向に曲げられ、光ディスクから離れる方向に斜めに進行して、立ち上げミラーに入射する。すると、レーザー光は、この立ち上げミラーによって、ディスクに対して垂直な方向に反射されて、対物レンズに同軸に入射する。すると、レーザー光は、この対物レンズによって、スピンドルに装着される光ディスクの記録面に収束される。光ディスクが書き込み可能なディスクであり、光ディスクドライブ装置に、書き込みのための機能が備わっている場合には、対物レンズによって収束されたレーザー光のエネルギーにより、光ディスクの記録面に情報を記録できるようになる。また、光ディスクの記録面に記録された情報を読み出すためにこの光ディスクドライブ装置が用いられる場合には、光ディスクの記録面でのレーザー光の反射光の変化を検出するセンサを用いて、信号が読み出される。以上のような構成より、当然に、レーザー光源の中心を、立ち上げミラーの反射面の中心よりも、光ディスクに近い位置に設けることができる。また、立ち上げミラーの反射面が光ディスクの記録面と平行な面に対してなす傾斜角は、４５度よりも小さくなるので、当該傾斜角が４５度である場合よりも、光ディスクの記録面に垂直な方向において立ち上げミラーが占める嵩が小さくなる。よって、キャリッジの厚さを極力薄くすることができるので、光ディスクドライブ装置全体の小型化に大きく寄与する。

本発明において、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面に対する、コリメータレンズを透過したレーザー光の光路の傾斜角は、０乃至１０度の範囲であることが好ましい。より好ましくは、７乃至８度の範囲である。また、コリメータレンズは、キャリッジの小型化のためには、レーザー光が透過する部分以外の部分が切り欠かれた外形を有し、その底面が前記キャリッジの底面と面一となるように保持されていることが望ましい。

以下、図面に基づいて本発明による光ピックアップの実施の形態を、説明する。図１は、本発明を実施した形態である光ディスクドライブ装置の斜視図である。図１に示すように、この光ディスクドライブ装置は、図示せぬパーソナルコンピュータの筐体に組み込まれる薄型の箱状のケーシング１と、このケーシング１から引き出し状に進退可能なトレー２とから、構成されている。このトレー２は、ケーシング１から引き出された状態では光ディスクＤの着脱が可能であり、ケーシング１に押し込まれた状態では光ディスクＤをケーシング１内に収容するとともに、このケーシング１の開口を閉じる。さらに、本例においては、光ディスクドライブ装置全体の厚さを薄くするために、トレー２には、光ディスクドライブ装置としての本来の機能を発揮するための主要部品であるスピンドル３及びキャリッジ４が組み込まれている。なお、所謂ノートパソコンに採用される薄型の光ディスクドライブ装置としては、スピンドル３及びキャリッジ４がケーシング側に組み込まれ、このケーシングの上面が蓋によって開閉自在となっているものがあるが、このような光ディスクドライブ装置であっても、本願発明を適用することは可能である。

図１に示す光ディスク装置では、トレー２の上面には、光ディスクＤを搭載してその回転を可能とするように、光ディスクの円形の外縁に合わせて凹んだディスク載置部２ａが、形成されている。このディスク載置部２ａの中心に、スピンドル３が埋め込まれている。このスピンドル３は、光ディスクＤの中央に穿たれた穴にその先端が嵌め込まれてこれをクランプする軸を、内蔵したダイレクトドライブモータによって回転させる。その結果、スピンドル３は、光ディスクＤを回転させることができるのである。

キャリッジ４は、ディスク載置部２ａの底面に、スピンドル３を中心とした径方向に沿って穿たれた略矩形の切り欠き２ｂ内に、２本のレール５，６によって、スライド自在に保持されている。即ち、両レール５，６は、後述する対物レンズ７が移動することになるスピンドル３を中心とした径方向を向いた一本の移動軌跡と平行に（従って、相互に平行に）、切り欠き２ｂ内に掛け渡されている。そして、キャリッジ４の一側縁から突出した一対のガイドフォロワ４ａを、一方のレール６が貫通し、他方の側縁から突出したフォーク４ｂが、他方のレール５を銜え込んでいる。その結果、キャリッジ４は、後述する対物レンズ７が、スピンドル３を中心とした径方向（即ち、光ディスクＤのトラッキング方向）に移動するように、切り欠き２ｂ内でスライドするのである。なお、図示省略したが、ガイドフォロワ４ａの先端にはラックが形成されている一方、これに相対する切り欠き２ｂの内側面には、これと噛合するウォームギアが、レール６と平行に組み込まれている。よって、この図示せぬウォームギアが、図示せぬモータによって回転駆動されることによって、キャリッジ４の位置が制御されるのである。

図２の斜視図に示すように、このキャリッジ４は全体として扁平な不等辺六角柱形状を有しているが、上面の一部のみ、光ディスクＤが対物レンズ７の表面に当たることを防止する突出部４ｃとして、形成されている。よって、この突出部４ｃの一部には、対物レンズ７が露出する窓４ｄが、穿たれている。

図３は、図２に示すIII−III線に沿ったキャリッジの縦断面図である。この図３に示されているように、キャリッジ４の内部は、突出部４ｃの内部を含めて空洞となっており、ここに、光ピックアップを構成する各光学部品及び機械部品が収容されている。以下、「キャリッジ４」と云う場合には、このキャリッジ４の外枠を構成する部品を意味する。

この光ピックアップを構成する光学部品とは、半導体レーザー８，ビームスプリッタ９，コリメータレンズ１０，立ち上げミラー１１，対物レンズ７，及び図示せぬ信号検出のための各種光学部材及びセンサ（光ディスクＤからの反射光の強度又は偏光の変化に基づいてから光ディスクに記録された信号を検出するセンサ，スポットのぼやけ具合から対物レンズ７のフォーカシング用の信号を検出するセンサ，等）である。

レーザー光源としての半導体レーザー８は、キャリッジ４の内部空洞におけるフォーク４ｂの近傍に、スピンドル３にクランプされた光ディスクＤと平行に窓４ｄの直下へ向けてレーザー光を射出するように、固定されている。そして、図示せぬフレキシブル基板を介して駆動電流を供給されている。

ビームスプリッタ９は、半導体レーザー８から発散光として射出されたレーザー光の光路中に保持され、このレーザー光を透過させるとともに、光ディスクＤによって反射された反射光を、図３の紙面に直交する方向へ反射させることによって、図示せぬ信号検出のための各種光学部材及びセンサに導く複合プリズムである。

コリメータレンズ１０は、半導体レーザー８から発してビームスプリッタ９を透過したレーザー光を、発散光から平行光に変えるとともに、その光路を光ディスクＤから離反させるように、屈折させる正レンズである。この両作用を生じるために、このコリメータレンズ１０は、図４に示すように、レーザー光の光路よりもディスクＤから離れた位置に、その中心がオフセットされて配置されている。より詳しく述べると、コリメータレンズ１０は、その前側焦点が半導体レーザー８の発光点に置かれ且つその光軸が半導体レーザー８から離れるにつれて光ディスクＤから離れるように傾斜して配置されている。そして、このコリメータレンズ１０は、レーザー光が透過する部分以外の部分が切り欠かれた外形を有している。そのため、このコリメータレンズ１０を通過したレーザー光は、その光軸と平行に（即ち、進行するにつれて光ディスクＤから離れるように）進行する平行光となるのである。なお、コリメータレンズ１０の光軸のレーザー光のビーム軸に対する傾斜角（即ち、スピンドル３にクランプされた光ディスクＤに対する傾斜角）は、０乃至１０度、好ましくは７乃至８度である。

立ち上げミラー１１は、コリメータレンズ１０を透過したレーザー光（平行光）の光路上において、その底面がキャリッジ４の底面と面一となるように、保持されている。この立ち上げミラー１１は、コリメータレンズ１０に相対する斜面が反射面となっており、進行するにつれて光ディスクＤから離れるように斜めに進行してきたレーザー光（平行光）を、光ディスクＤに向けて、光ディスクＤに直交する方向へ反射させる。従って、この立ち上げミラー１１の反射面（斜面）が光ディスクＤに対してなす角度（従って、キャリッジ４の底面に対してなす角度）αは、４５度よりも小さい。

対物レンズ７は、立ち上げミラー１１によって反射されたレーザー光（平行光）を、光ディスクＤの記録層Ｒに集束させる集光レンズ（正レンズ）である。なお、記録層Ｒに集光されたレーザー光は、この記録層Ｒにより、記録された情報によって変調された状態で、発散光として反射され、（対物レンズ７のピントが合っている限り）対物レンズ７によって平行光に変換され、立ち上げミラー１１によって反射され、コリメータレンズ１０によって収束光とされて、ビームスプリッタ９に入射する。そして、上述したように、このビームスプリッタ９によって反射されて、各種センサによって検出される。なお、対物レンズ７のピントがずれている場合には、ビームスプリッタ９によって反射された反射光の収束位置が標準位置からずれるので、フォーカシング用のセンサは、ピントズレ方向及び量を検知することができる。このようにして検出されたピントズレを打ち消すために、対物レンズ７は、ファインアクチュエータ機構によって保持されている。

このファインアクチュエータ機構は、その一端が対物レンズ７が嵌め込まれた鏡筒１２ａとして形成されているとともに他端が光ディスクＤに直交する方向に貫通した矩形枠状の枠部１２ｂとして形成されているレンズ枠１２，このレンズ枠１２をキャリッジ４の内部空洞内において光ディスクＤに直交する方向にのみ平行移動可能に支持する複数本の支持ワイヤ（図示略），矩形の板を断面Ｕ字状に折り曲げたのと等価な形状を有するとともに、レンズ枠１２の枠部１２ｂ内に貫通した状態でキャリッジ４の底面に固定されている磁気コア１３，この磁気コア１３内の相対する内面に互いにＳ極とＮ極とを対向させて固着された一対の永久磁石１４，１５，及び、一方の永久磁石１５と磁気コア１３の一方端部とを包囲するように（但し、これら永久磁石１５及び磁気コア１３に対して進退可能に）巻かれて枠部１２ｂの内面に固定されたコイル１６から、構成されている。従って、このコイル１６に電流が流されると、電流の向きに応じて、光ディスクＤに接近する向き，若しくは光ディスクＤから離れる向きの電磁力がこのコイル１６に生じるので、対物レンズ７を保持するレンズ枠１２の全体が、光ディスクＤに対して垂直な方向に移動し、光ディスクＤに接近し、又は、光ディスクＤから離反するのである。

以上に説明したように、本実施形態によれば、図５に示す比較例（必ずしも、従来公知の構成を自認するものではない）のように、半導体レーザー８からのレーザー光の射出方向を光ディスクＤと平行に向け、通常のコリメータレンズ１０’を用いることによって対物レンズ７を無限光学系とし、４５度傾斜した立ち上げミラー１１’を使用する場合と比較して、半導体レーザー８の位置を、光ディスクＤに近づけることができるとともに（即ち、L'＜L）、この立ち上げミラー１１の傾斜角が４５度未満となり、光ディスクＤに直交する方向において当該立ち上げミラー１１が占める嵩を小さくすることができる。また、図６に示す従来例のように、半導体レーザー１１０からのレーザー光の射出方向を傾斜させ、対物レンズ１０３を有限光学系とする場合と比較して、フォーカシングに伴う光学性能の劣化がない。

なお、図６に示す従来例において半導体レーザ１１０と立ち上げミラー１０２との間にコリメータレンズを配置して対物レンズ１０３を無限光学系とする組合せを想定するならば、そのような構成においては、コリメータレンズや、その他の光学部材（ビーム整形プリズム等）を配置するスペースを確保するために、実際には、半導体レーザー１１０と立ち上げミラー１０２との間の距離を大きくとらなければならない。従って、半導体レーザ１１０の設置位置を光ディスク１１０に近づけるために半導体レーザー１１０と立ち上げミラー１０２との間の光路を若干傾けたとしても、その傾斜角は僅かにすぎないので、立ち上げミラー１０２の角度は、４５度から大きくは変わらないことになる。従って、光ディスクＤに直交する方向において立ち上げミラー１０２が占める嵩を小さくする効果は僅かである。

これに対して、本実施形態によれば、レーザー光の方向は、立ち上げミラー１１の直前に置かれたコリメータレンズ１０によって曲げられるので、半導体レーザ８から立ち上げミラー１１までの間の距離如何に拘わらず、立ち上げミラー１１に入射するレーザー光の光路を大きく傾斜させることができる。よって、立ち上げミラー１１の角度を４５度から大幅に小さくすることができるので、光ディスクＤに直交する方向において立ち上げミラー１０２が占める嵩を大幅に小さくすることができる。

本発明の光ピックアップの実施形態である光ディスクドライブ装置の全体斜視図 図１からスピンドル及びキャリッジ周辺のみを拡大して示す斜視図 図２のII−II線に沿った縦断面図 コリメータレンズの形状の説明図 比較例を示す縦断面図 従来例を示す縦断面図

符号の説明

２ トレー
３ スピンドル
４ キャリッジ
５ レール
６ レール
７ 対物レンズ
８ 半導体レーザー
１０ コリメータレンズ
１１ 立ち上げミラー
１２ レンズ枠
Ｄ 光ディスク

Claims (4)

1. 光ディスクが装着されるとこの光ディスクを回転させ得るスピンドルと、このスピンドルに装着される光ディスクのトラッキング方向と平行に移動可能に設けられたキャリッジとを有する光ディスクドライブ装置において、前記キャリッジには、
   前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面と平行な方向にレーザー光を発するレーザー光源と、
   当該レーザー光源から発したレーザー光を平行光に変換しつつ、前記スピンドルに装着される光ディスクから離れる方向へ前記レーザー光を屈折させるために、前記レーザー光源の発光点を通る光軸を前記レーザー光源から離れるにつれて前記スピンドルに装着される光ディスクから離れるように傾斜させ、前記レーザー光の光路よりも前記ディスクから離れた位置にその中心がオフセットされ配置されたコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズを透過した前記レーザー光を、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面に対して垂直な方向に反射させる立ち上げミラーと、
   前記立ち上げミラーによって反射された前記レーザー光を、前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面の位置に収束させる対物レンズと
   が組み込まれていることを特徴とする光ディスクドライブ装置。
2. 前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面に対する、前記コリメータレンズを透過したレーザー光の光路の傾斜角は、０乃至１０度の範囲である
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスクドライブ装置。
3. 前記スピンドルに装着される光ディスクの記録面に対する、前記コリメータレンズを透過したレーザー光の光路の傾斜角は、７乃至８度の範囲である
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスクドライブ装置。
4. 前記コリメータレンズは、前記レーザー光が透過する部分以外の部分が切り欠かれた外形を有し、その底面が前記キャリッジの底面と面一となるように保持されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光ディスクドライブ装置。