JP4837609B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

この発明は、光ディスクに対して情報の記録又は再生を行うための光ピックアップ装置に関し、特に、球面収差の補正機能を備えた光ピックアップ装置に関する。

光ピックアップ装置では、光ディスクのカバー層の厚みの差により生じる球面収差を補正するため、コリメータレンズやビームエキスパンダレンズを光軸方向に移動させることで、対物レンズに入射する光束の収束発散角を補正することが行われている。具体的な構成としては、コリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを取り付けた可動ホルダを、ステッピングモータの駆動力により光軸方向に移動させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に開示されたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃに対応した光ピックアップ装置では、ビームエキスパンダレンズをステッピングモータによりガイド軸に沿って光軸方向に移動させることで、球面収差の補正を行っている。

一方、青紫色レーザを用いた次世代ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ
Ｄｉｓｃ）規格においては規格が統一されておらず、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ方式とＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ） ＤＶＤ方式の２方式が並存していることから、どちらの方式の光ディスクにも対応できる光ピックアップ装置が求められている。しかしながら、光ディスクの透明層厚みの違いなど光学的仕様の隔たりが大きいことから、１つの対物レンズだけで２つの方式の光ディスクに対応することは難しいため、２つの対物レンズを切り替えて使用する構成が不可避と考えられている。そこで、２つの対物レンズを用い、共通の青紫色レーザからの出射光束の光路上にいずれか一方の対物レンズを位置させるように切り替えを行う光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

例えば、特許文献２に開示された光ピックアップ装置では、２つの対物レンズを移動させるためのレンズアクチュエータを１台ずつ設け、光路上にいずれか一方の対物レンズを位置させるよう各レンズアクチュエータを駆動制御している。また、球面収差の補正については、ビームエキスパンダ素子を構成する凸レンズ又は凹レンズを移動させている。

特開２００５−１００４８１号公報（要約、図１） 特開２００６−１９６０５３号公報（段落００１５〜００２４、図１〜６）

しかしながら、上述したように複数の対物レンズを切り替えて使用する光ピックアップ装置において、さらに、コリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを移動させて球面収差の補正機能を設けた場合、対物レンズの切り替え用の駆動装置と、球面収差補正用の駆動装置の両方を設けることになるため、従来のＤＶＤ／ＣＤ用光ピックアップ装置と比較して、製造コストが増加する上、装置が大型化するという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の規格の光ディスクに対応可能で、なお且つ球面収差の補正機能を有する光ピックアップ装置において、製造コストの低減と小型化を実現することを目的とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、複数の対物レンズを搭載し、一の対物レンズにより光ディスクに光束を集光させるよう対物レンズの切り替えを行う対物レンズ切り替えアクチュエータと、上記の光束が通過する光路上に配置されたコリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを、ステッピングモータと、ステッピングモータにより回転駆動されるスクリューシャフトとを有するモータ駆動機構により移動させて球面収差を補正する収差補正手段とを備える。スクリューシャフトは、その軸方向において、外周面にねじが形成された第１の部分と、外周面にキーが形成された第２の部分とを有する。対物レンズ切り替えアクチュエータは、モータ駆動機構の駆動力を利用して、対物レンズの切り替えを行うよう構成されている。

この発明によれば、対物レンズの切り替えと球面収差の補正とを、共通のモータ駆動機構の駆動力を用いて行うことができるため、複数の規格（例えばＢｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃとＨＤ ＤＶＤ）の光ディスクに対応可能で、なお且つ球面収差の補正機能を有する光ピックアップ装置において、製造コストの低減と小型化を実現することができる。

実施の形態１．
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置を示す上面図及び断面図である。この光ピックアップ装置は、図示しない光ディスクに対向配置された対物レンズ１１ａ，１１ｂと、対物レンズ１１ａ，１１ｂを保持する対物レンズホルダ１２と、対物レンズホルダ１２を保持すると共に回動軸１７を中心として回転可能な回転支持体１５と、回転軸１７が取り付けられたアクチュエータベース１６とを有している。アクチュエータベース１６は、図示しない光ディスク装置の筐体内において光ディスクの半径方向に移動するベース１の光ディスク側（図１（Ａ）における上側）に固定されている。

図１（Ｂ）に示すように、ベース１の下側（アクチュエータベース１６と反対側）には、光源である半導体レーザ２が設けられている。さらに、この半導体レーザ２の出射光束の進行方向に、回折格子３と、ダイクロックプリズム４と、偏光プリズム５と、コリメータレンズ６と、反射ミラー９と、偏光板１０とが設けられている。反射ミラー９は、光束を反射して上方（すなわち対物レンズ側）に導くものである。ベース１において、反射ミラー９及び偏光板１０の上方には、光束を対物レンズ側に導くための開口部１６ａが形成されている。

上述したコリメータレンズ６は、半導体レーザ２から発散状態で出射された光束を平行光束として出射するものであり、当該コリメータレンズ６の光軸方向に延在するガイド軸８ａ，８ｂ（図１（Ｂ）では符号８で示す）に沿って移動可能な可動ホルダ７に保持されている。これら可動ホルダ７及びガイド軸８は、ベース１の下側に取り付けられたユニットベース２８によって保持されている。

ここで、対物レンズ１１ａ，１１ｂの切り替えのための構成について説明する。
対物レンズ１１ａ，１１ｂを支持する対物レンズホルダ１２は、複数のワイヤ１２ａ（図５，６参照）によってフォーカシング方向（光軸方向）及びトラッキング方向（光軸に直交する方向）に移動可能に支持されている。また、対物レンズホルダ１２の外周面には、駆動用コイル１３ａ，１３ｂが取り付けられており、ワイヤ１２ａを介して電流が流れるようになっている。また、回転支持体１５上には、対物レンズホルダ１２の駆動用コイル１３ａ，１３ｂに対向するように、マグネット１４ａ，１４ｂが配置されている。

駆動コイル１３ａ，１３ｂに流れる電流を制御することで、マグネット１４ａ，１４ｂの磁界との作用（電磁力）により、対物レンズをフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動させ、光ディスクのデータ列（トラック）に対するフォーカシングずれの制御及びトラッキングずれの制御を行なう。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図１（Ａ）及び（Ｂ）の状態から対物レンズの切り替えを行った後の光ピックアップ装置を示す平面図及び断面図である。回転支持体１５には、後述する切替用スライダ１８に係合する係合溝１５ａが形成されている。係合溝１５ａは、切替用スライダ１８の直進移動方向（すなわち後述するコリメータレンズ６の光軸方向、図中左右方向）に対して傾斜しており、切替用スライダ１８の直進移動により回転支持体１５が回転軸１７を中心として回転するようになっている。回転支持体１５の回転により、光路上に位置する対物レンズを、対物レンズ１１ａ（図１）から対物レンズ１１ｂ（図２）切り替える。

回転支持体１５、回転軸１７及び対物レンズホルダ１２により、対物レンズ１１ａ，１１ｂの切り替えを行う対物レンズ切り替えアクチュエータが構成されている。

次に、球面収差を補正するための構成について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１による光ピックアップ装置における可動ホルダ７及びこれを駆動するためのモータ駆動機構を示す底面図である。

ベース１（図１）に取り付けられた樹脂又は金属製のユニットベース２８には、コリメータレンズ６の光軸方向と平行な主ガイド軸８ａ及び副ガイド軸８ｂが配置されている。
コリメータレンズ６を保持する可動ホルダ７は、ガイド軸８ａ，８ｂに沿って光軸方向に高精度に摺動可能に支持されている。

ユニットベース２８には、モータ取付板２９を介して、ステッピングモータ２０が取り付けられている。ステッピングモータ２０の出力軸には、コリメータレンズ６の光軸方向を軸方向とするスクリューシャフト２１が取り付けられており、ステッピングモータ２０の出力軸と共に回転するようになっている。

可動ホルダ７は、コリメータレンズ６の光軸に直交する方向に延在するアーム部分７ｃを有しており、このアーム部分７ｃには、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａ（図４）と螺合する軸受部２２が設けられている。また、可動ホルダ７は、与圧用コイルスプリング２７により、図中左方向に軽く与圧され、スクリューシャフト２１と軸受部２２及び可動ホルダ７とがガタがなく常に密着するようになっている。これにより、ステッピングモータ２０の正回転、逆方向回転の両方の回転動作に追従して、可動ホルダ７が軸方向（コリメータレンズ６の光軸方向）に移動する。なお、軸受部２２の作用については、後述する。

図４は、ステッピングモータ２０及びスクリューシャフト２１を含むモータ駆動機構を示す分解斜視図である。スクリューシャフト２１は、ステッピングモータ２０側から順に、円筒部２１ｃと、外周面に軸方向に延在するスライドキー２１ｄが形成されたスライドキー部（第２の部分）２１ｂと、外周面にねじが形成されたねじ部（第１の部分）２１ａとを有している。また、ねじ部２１ａとスライドキー部２１ｂとの間には、軸受部２２に対してスクリューシャフト２１を空転可能とするための小径部２１ｅが形成されている。

このスクリューシャフト２１には、ステッピングモータ２０側から順に、切替用スクリューリング１９、コイルスプリング２４、連結用可動リング２３、及び止めリング３０が挿入されている。以下、これらについて、順に説明する。

切替用スクリューリング１９は、その円筒状の内周面１９ｄにおいて、スクリューシャフト２１の円筒部２１ｃの外周面に回転可能に支持されている。また、切替用スクリューリング１９の円筒状の外周面には、３６０度で１周する連続した駆動溝（カム溝）１９ｂが形成されている。

連結用可動リング２３は、その円筒状の内周面において、スクリューシャフト２１のスライドキー部２１ｂに軸方向に摺動可能に支持されている。連結用可動リング２３の円筒状の内面にはキー溝２３ａが形成され、このキー溝２３ａとスクリューシャフト２１のスライドキー２１ｄとの係合により、連結用可動リング２３とスクリューシャフト２１とが一体として回転する。

連結用可動リング２３は、また、その円筒状の外周面が、切替用スクリューリング１９の内側に軸方向に挿入可能に構成されている。連結用可動リング２３の上記円筒状の外周面には、軸方向に延在する連結キー２３ｂが形成されている。切替用スクリューリング１９において、連結用可動リング２３が挿入される円筒状の内周面１９ｅには、連結用可動リング２３の連結キー２３ｂを受ける連結キー受取部１９ａが形成されている。

連結キー受取部１９ａは、切替用スクリューリング１９の軸方向に延在するキー当接端面１９ｈと、当該軸方向に対して傾斜したテーパ面１９ｉとを有している。連結用可動リング２３が切替用スクリューリング１９に挿入されると、連結用可動リング２３の連結キー２３ｂが、連結キー受取部１９ａのキー当接端面１９ｈに当接し、スクリューシャフト２１の順方向（後述）の回転が連結用可動リング２３を介して切替用スクリューリング１９に伝達されるようになっている。

コイルスプリング２４は、切替用スクリューリング１９と連結用可動リング２３との間に配置され、連結用可動リング２３を切替用スクリューリング１９から抜け出す方向に押圧するものである。また、止めリング３０は、連結用可動リング２３を、スクリューシャフト２１のスライドキー部２１ｂから外れないように保持するものである。

なお、切替用スクリューリング１９の円筒状の外周面には、反射面を有する反射体１９ｃが取り付けられている。また、切替用スクリューリング１９（回転部材）が回転原点位置にあるときに上記の反射体１９ｃに対向する位置に、フォトリフレクタ２５（図３）が配置されている。フォトリフレクタ２５は、ＬＥＤ等の発光部から光を照射して反射光を受光するものであり、これにより切替用スクリューリング１９が回転原点位置にあること（又は３６０度回転したこと）を検出することができる。

すなわち、スクリューシャフト２１において、ねじ部２１ａはコリメータレンズ６を駆動する送り機能を発揮する部分であり、スライドキー部２１ｂは対物レンズ１１ａ，１１ｂを切り替えるための直線運動を得る部分である。また、円筒部２１ｃは、回転動力を伝達しない部分である。細かい送り精度を必要とするねじ部２１ａと、大きな距離を短時間で直線移動させるスライドキー部２１ｂとを同軸上に並べて構成することにより、動作切り替え（コリメータレンズ６の移動／対物レンズ１１ａ,１１ｂの切り替え）に要する時間のロスを最小限に抑えている。

図３に示すように、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａには、可動ホルダ７の軸受部２２が螺合している。すなわち、可動ホルダ７の移動可能範囲は、軸受部２２とスクリューシャフト２１のねじ部２１ａとが螺合する範囲によって決定される。

ここで、軸受部２２（図３）は、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａに係合する雌ねじが形成されており、図示しない構造により回転を規制されている。また、軸受部２２は、上述した与圧用コイルスプリング２７の付勢力により、軸方向に可動ホルダ７と一体となって動作する。そのため、スクリューシャフト２１が回転すると、ねじ部２１ａと軸受部２２との係合により、軸受部２２が軸方向に移動する（従って可動ホルダ７も軸方向に移動する）。一方、軸受部２２が、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａを超えて小径部２１ｅに達すると、ねじ部２１ａと軸受部２２との螺合が解除されるため、スクリューシャフト２１は空転状態となる。すなわち、スクリューシャフト２１が回転しても、可動ホルダ７は軸方向には移動しない状態となる。

従って、軸受部２２がスクリューシャフト２１ａのねじ部２１ａの有効範囲内（すなわち端部以外）にあるときには、スクリューシャフト２１の回転により可動ホルダ７が直進移動し、軸受部２２がねじ部２１ａを超えて小径部２１ｅに達すると、スクリューシャフト２１の回転に伴う軸方向の駆動力が可動ホルダ７に伝達されず、可動ホルダ７が軸方向に移動しない状態となる。

図３に示すように、可動ホルダ７には、当該可動ホルダ７が原点位置にあることを検出するためのフィン７ａが取り付けられている。また、可動ホルダ７が原点位置にあるときにフィン７ａを検知するように、フォトインタラプタ２６が配置されている。可動ホルダ７が原点位置にあるときには、フィン７ａがフォトインタラプタ２６の発光部と受光部との間の光路を遮ぎる。これにより、可動ホルダ７が原点位置にあることを正確に検知することができる。

また、可動ホルダ７において、コリメータレンズ６よりもスクリューシャフト２１側には、可動ホルダ７の移動方向と平行な面を有する遮光板７ｂが設けられている。この遮光板７ｂは、コリメータレンズ６から迷光として散乱する不要光が、フォトインタラプタ２６やフォトリフレクタ２５に到達しないように遮光するものである。この遮蔽板７ｂは、また、コリメータレンズ６で発生するレーザ光の散乱による不要光が、フォトインタラプタ２６やフォトリフレクタ２５の受光部に入射して誤動作を生じないようにする効果も有している。

フォトリフレクタ２５の電気接続端子２５ａ及びフォトインタラプタ２６の電気接続端子２６ａは、ステッピングモータ２０の電気接続端子２０ａと同じ方向に向きを合わせ、一枚の基板３１に固定されている。なお、各電気接続端子２５ａ，２６ａ，２０ａはそれぞれ４つずつ示されているが、端子数は必要に応じて増減することができる。

図５は、図１の状態の光ピックアップ装置の側面図であり、図６は、図２の状態の光ピックアップ装置の側面図である。図５及び図６では、対物レンズの切り替えのための構造を分かり易く示すため、ベース１及びユニットベース２８を省略している。

図５に示すように、アクチュエータベース１６には、対物レンズの切り替えのための切替用スライダ（直進移動部材）１８が、スクリューシャフト２１の軸方向に直進移動可能に支持されている。この切替用スライダ１８は、切替用スクリューリング１９に向けて図中真下に突出する係合部（カムフォロア）１８ａを有し、この係合部１８ａが切替用スクリューリング１９の駆動溝（カム溝）１９ｂに係合している。スクリューシャフト２１の回転に伴って切替用スクリューリング１９が回転すると、駆動溝１９ｂと係合部１８ａとの係合により、切替用スライダ１８が直進移動する。

切替用スライダ１８は、係合部１８ａと反対の側（図中上側）に、回転支持体１５の係合溝１５ａに係合する係合部１８ｂを有している。切替用スライダ１８が直進移動すると、係合部１８ｂと係合溝１５ａとの係合により、回転支持体１５が回転軸１７を中心として所定角度回転する。これにより、対物レンズ１１ａから対物レンズ１１ｂへの切り替え、又は対物レンズ１１ｂから対物レンズ１１ａへの切り替えが行われる。

次に、このように構成された光ピックアップ装置の動作について説明する。
まず、光ピックアップ装置の光学系の作用について説明する。図１（Ｂ）において、半導体レーザ２から出射された発散光束は、回折格子３と、ダイクロックプリズム４と、偏光プリズム５とを経て、コリメータレンズ６に入射する。コリメータレンズ６を透過した光は、さらに反射ミラー９で鉛直上方に向きを変え、偏光板１０を透過して、対物レンズ１１ａ（又は対物レンズ１１ｂ）に入射し、光ディスクに集光される。

ここで、コリメータレンズ６の焦点と半導体レーザ２の発光点とが一致したときには、コリメータレンズ６の透過光は平行光となるが、コリメータレンズ６が発光点から遠ざかると収束光となり、逆に発光点に近づくと発散光となる。コリメータレンズ６を光軸方向に移動させ、コリメータレンズ６の透過光を弱発散光又は弱収束光とすることにより、光ディスクのカバー層の厚み等に起因する球面収差を補正することができる。

図７〜図１１は、球面収差補正と、対物レンズの切り替えと、それらの動作切り替えとを説明するための図である。図７〜図１１には、動作を分かり易く説明するため、軸受部２２、連結用可動リング２３、切替用スクリューリング１９、及び切替用スライダ１８の係合部１８ａが示されている。切替用スクリューリング１９については、その内周側に形成された（本来は外側から見えない）連結キー受取部１９ａが見えるように示されている。スクリューシャフト２１は、その中心軸線のみが一点鎖線で示されている。

図７（Ａ）は、スクリューシャフト２１が回転原点位置にある状態（すなわち、ステッピングモータ２０が回転原点位置にある状態）を示す。この状態では、連結用可動リング２３は、まだ切替用スクリューリング１９の内側には挿入されていないが、スクリューシャフト２１のスライドキー部２１ｂ（図４）に係合しているため、スクリューシャフト２１と共に回転する。一方、可動ホルダ７の軸受部２２は、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａ（図４）に螺合している。また、対物レンズ１１ａ，１１ｂのうち、対物レンズ１１ａが光路上に位置している。このようにスクリューシャフト２１が回転原点位置にあるときの可動ホルダ７（図３）の位置を、可動ホルダ７の原点位置とする。

図７（Ｂ）及び（Ｃ）は、スクリューシャフト２１が順方向に回転し、図７（Ａ）に示した回転原点位置からの回転角度がそれぞれ４５度及び９０度となった状態を示す。ここで、「順方向」とは、スクリューシャフト２１のねじ部２１ａに螺合する軸受部２２を、スライドキー部２１ｂに向かって軸方向移動させるときのスクリューシャフト２１の回転方向を言う。ステッピングモータ２０によりスクリューシャフト２１が順方向に回転すると、軸受部２２とねじ部２１ａとの螺合により、図７（Ｂ）に示すように、軸受部２２が連結用可動リング２３を切替用スクリューリング１９側に付勢する。

スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転すると、図７（Ｃ）に示すように、軸受部２２が、連結用可動リング２３を切替用スクリューリング１９の内側に押し込む。連結用可動リング２３は、スクリューシャフト２１と共に回転しながら、切替用スクリューリング１９の内側に押し込まれる。

図８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転し、図７（Ａ）に示した回転原点位置からの回転角度がそれぞれ１３５度、１８０度及び２２５度となった状態を示す。

スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転すると、軸受部２２が連結用可動リング２３をさらに切替用スクリューリング１９内に押し込み、図８（Ａ）に示すように、連結用可動リング２３の連結キー２３ｂが、切替用スクリューリング１９の連結キー受取部１９ａのキー当接端面１９ｈとテーパ面１９ｉとの間に入り込む。さらに、スクリューシャフト２１の回転原点位置からの回転角度が１８０度に達すると、図８（Ｂ）に示すように、連結用可動リング２３の連結キー２３ｂが、キー当接端面１９ｈに当接する。これにより、スクリューシャフト２１の回転が、連結用可動リング２３を介して切替用スクリューリング１９に伝達可能となる。この時点から、切替用スクリューリング１９の回転が開始され、対物レンズ１１ａ，１１ｂの切り替え動作が開始される。

一方、図８（Ｂ）の時点で、軸受部２２はスクリューシャフト２１の小径部２１ｅに達している。これ以上スクリューシャフト２１が順方向に回転しても、軸受部２２は軸方向に移動せず、スクリューシャフト２１は空転状態となる。すなわち、スクリューシャフト２１の順方向回転に伴う軸方向の駆動力が、可動ホルダ７側に伝達されない状態になる。

図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転すると、切替用スクリューリング１９が同じ方向に回転し、切替用スクリューリング１９の駆動溝１９ｂと係合部１８ａとの係合により、切替用スライダ１８がスクリューシャフト２１の軸方向（ここでは、スクリューシャフト２１の先端に向かう方向）に直進移動する。切替用スライダ１８の直進移動により、図３を参照して説明したように、回転支持体１５が回転を開始する。

図９（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転し、
図７（Ａ）に示した回転原点位置からの回転角度がそれぞれ２７０度、３１５度及び３６０度となった状態を示す。

図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スクリューシャフト２１がさらに順方向に回転すると、切替用スライダ１８がさらに軸方向に移動し、これにより回転支持体１５がさらに回転する。図９（Ｃ）に示すように、スクリューシャフト２１の回転原点位置からの回転角度が３６０度に達すると（すなわち切替用スクリューリング１９の回転角度が１８０度に達すると）、切替用スライダ１８は移動範囲の限界位置に達し、回転支持体１５は、対物レンズ１１ｂを光路上に位置させる回転位置（図２）に達する。これにより、対物レンズ１１ａから対物レンズ１１ｂへの切り替えが完了する。

なお、回転支持体１５が、対物レンズ１１ａ又は対物レンズ１１ｂが光路上に位置しているときの回転位置からずれないよう、図示しない磁気ばね又は弾性ばねを用いて切替用スライダ１８を保持することが好ましい。

対物レンズ１１ｂへの切り替えが完了した状態を保ちながら、球面収差の補正を行う場合には、図１０（Ａ）に示すように、ステッピングモータ２０によりスクリューシャフト２１を逆方向に回転させる。

スクリューシャフト２１を逆方向に回転させると、それまでスクリューシャフト２１の小径部２１ｅにあった軸受部２２は、再びねじ部２１ａに螺合しながら直進移動できる状態になるため、切替用スクリューリング１９から離れる方向（図１０（Ａ）における上方）に移動を開始する。

図１０（Ｂ）及び（Ｃ）は、スクリューシャフト２１がさらに逆方向回転を続け、図７（Ａ）に示した回転原点位置からの回転角度が、それぞれ３１５度及び２７０度となった状態を示す。

図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、スクリューシャフト２１が逆方向回転を続け、軸受部２２が、さらに切替用スクリューリング１９から離れる方向（図中上方）に移動すると、それまで軸受部２２によって切替用スクリューリング１９内に押し込まれていた連結用可動リング２３が、コイルスプリング２４（図４）の付勢力により、切替用スクリューリング１９外に向けて移動する。

なお、スクリューシャフト２１が逆方向回転を開始すると、連結用可動リング２３も同様に逆方向回転するため、切替用スクリューリング１９のキー当接端面１９ｈに当接していた連結キー２３ｂは、キー当接端面１９ｈから離れ、切替用スクリューリング１９の外部に移動する（図１０（Ａ）〜（Ｃ））。そのため、スクリューシャフト２１の逆方向回転は、切替用スクリューリング１９には伝達されず、従って回転支持体１５も回転しない。すなわち、スクリューシャフト２１の逆方向回転は、対物レンズ１１ａ，１１ｂの切り替えには影響を与えない。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、スクリューシャフト２１がさらに逆方向回転を続け、図７（Ａ）に示した回転原点位置からの回転角度が、それぞれ２２５度及び１８０度となった状態を示す。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スクリューシャフト２１がさらに逆方向回転を続けると、連結用可動リング２３が切替用スクリューリング１９から抜け出す。すなわち、連結用可動リング２３の連結キー２３ｂは、切替用スクリューリング１９の連結キー受取部１９ａから完全に抜け出す。

その結果、図１１（Ｃ）に示すように、スクリューシャフト２１がどの方向に回転しても、切替用スクリューリング１９に回転が伝達されない状態となる。この状態で、スクリューシャフト２１の回転位置制御を行うことで、軸受部２２（すなわち可動ホルダ７）の軸方向の位置を制御し、これによりコリメータレンズ６の光軸方向に位置を制御する。このようにして、球面収差の補正が行われる。

なお、対物レンズ１１ｂから対物レンズ１１ａへの切り替えを行う場合には、再び、スクリューシャフト２１を順方向に（連結用可動リング２３を切替用スクリューリング１９に押し込むまで）回転させる。スクリューシャフト２１を３６０度回転させることにより、対物レンズ１１ｂから対物レンズ１１ａへの切り替えが行われる。このときの動作は、切替用スライダ１８の移動方向が逆になることを除いて、図７〜図９を参照して説明したとおりである。

また、対物レンズ１１ａへの切り替えが完了した状態を保ちながら、球面収差の補正を行う場合には、スクリューシャフト２１を逆方向回転させ、図１０〜図１１参照して説明した動作を行う。

次に、ステッピングモータ２０の制御について説明する。
図１２（Ａ）は、ステッピングモータ２０を駆動制御するパルスカウント数と、コリメータレンズ６を保持した可動ホルダ７の位置との関係を示す図である。横軸には、ステッピングモータ２０の回転量を制御するパルスカウント数を示し、縦軸には、コリメータレンズ６を搭載した可動ホルダ７の移動位置を示す。

図１２（Ｂ）は、ステッピングモータ２０を駆動制御するパルスカウント数と、可動ホルダ７が原点位置にあることを検知するフォトインタラプタ２６の出力との関係を示す図である。横軸には、ステッピングモータ２０の回転量を制御するパルスカウント数を示し、縦軸には、フォトインタラプタ２６の出力（Ｈ／Ｌ）を示す。

図１２（Ａ）に示すように、可動ホルダ７の位置は、ステッピングモータ２０のパルスカウント数に比例するように移動している。図１２（Ａ）及び（Ｂ）において、原点０は、可動ホルダ７が原点位置にあるときのステッピングモータ２０の回転位置、すなわち回転原点位置である。この原点位置では、可動ホルダ７のフィン７ａが、フォトインタラプタ２６の光路を遮る。これにより、図１２（Ｂ）に示した位置検出信号（Ｈ）が得られ、この位置検出信号（Ｈ）に基づいてステッピングモータ２０の制御が行われる。

図１２（Ａ）において、原点０からパルスカウントＰ１までの区間が、可動ホルダ７の有効ストロークに相当する。この区間（有効ストローク）内で可動ベース７、すなわちコリメータレンズ６を移動することにより、球面収差の補正が行われる。スクリューシャフト２１のねじ部２１ａ（図４）の有効範囲が、この有効ストロークに相当している。

また、図１２（Ａ）において、原点０からパルスカウントＰ２までの区間は、連結用可動リング２３（図４）を軸方向に移動させ、切替用スクリューリング１９に連結するための区間を示している。

このように、原点０を起点として、球面収差補正を行う場合には原点０からパルスカウントＰ１までの区間を利用し、対物レンズの切り替えを行う場合には一度原点０に戻ってさらにパルスカウントＰ２まで可動ホルダ７を移動させることで、スクリューシャフト２１の回転を切替用スクリューリング１９に伝達可能とし、対物レンズの切り替えを行う。このように、球面収差補正と、対物レンズの切り替えと、これらの動作切り替えとが、一つのステッピングモータ２０の駆動力で行われる。

図１３（Ａ）は、ステッピングモータ２０を駆動制御するパルスカウント数と、切替用スライダ１８の位置との関係を示す図である。横軸には、ステッピングモータ２０の回転量を制御するパルスカウント数を示し、縦軸には、切替用スライダ１８の直進移動方向の位置を示す。

図１３（Ｂ）は、ステッピングモータ２０を駆動制御するパルスカウント数と、可動ホルダ７が原点位置にあることを検知するフォトリフレクタ２５の出力との関係を示す図である。横軸には、ステッピングモータの回転量を制御するパルスカウント数を示し、縦軸には、フォトリフレクタ２５からの出力（Ｈ／Ｌ）を示す。

図１３（Ａ）に示すように、パルスカウントがＰ２に達するまでの区間（連結用可動リング２３を切替用スクリューリング１９に連結させるための区間）は、対物レンズの切り替え動作は行われない。これは、切替用スクリューリング１９に回転駆動力が伝達されておらず、切替用スライダ１８が移動しないためである。

パルスカウントがＰ２に達した後、対物レンズ１１ａを光路上に位置させる回転位置Ａ（図１、図５）と、対物レンズ１１ｂを光路上に位置させる回転位置Ｂ（図２、図６）との間で回転支持体１５を往復させる周期動作が行われる。これは、切替用スクリューリング１９に３６０度で一往復するように形成した駆動溝１９ｂによって、切替用スライダ１８が駆動されるためである。

切替用スクリューリング１９が回転原点位置にあるときには、その外周面に設けられた反射体１９ｃがフォトリフレクタ２５の正面に位置するため、図１３（Ｂ）に示すようなセンサ信号出力が得られる。原点０からパルスカウントＰ２までの区間では、切替用スクリューリング１９が原点位置から回転していないため、ハイレベルＨの出力レベルが検出される。また、切替用スクリューリング１９の回転角度３６０度に対応するパルスカウントＰ４において、再度ハイレベルＨの出力が検出される。これにより、対物レンズの切り替えが確認できる。

図１３（Ａ）及び（Ｂ）では、パルスカウントがＰ２からＰ６まで周期動作が示されているが、実際の切り替え動作には、パルスカウントがＰ２からＰ４までの区間、すなわち、切替用スクリューリング１９を３６０度回転させる範囲を利用するだけでよい。

図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）と同様、ステッピングモータ２０を駆動制御するパルスカウント数と、切替用スライダ１８の位置との関係を示す図である。この図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）に対し、対物レンズ１１ａではなく、対物レンズ１１ｂが光路上にある状態を初期位置として設定した場合を示すものである。

この場合、図１４（Ａ）に示すように、対物レンズ１１ａが光路上にある回転位置Ａにおいて、フォトリフレクタ２５からの出力がローレベルＬとなる。

図１３（Ａ）を参照して説明したのと同様に、パルスカウントがＰ２に達するまでの区間は、対物レンズの切り替え動作は行われない。また、パルスカウントがＰ２に達した後、対物レンズ１１ｂを光路上に位置させる回転位置Ｂ（図２、図６）と、対物レンズ１１ａを光路上に位置させる回転位置Ａ（図１、図５）との間で回転支持体１５を往復させる周期動作が行われる。なお、図１４（Ａ）及び（Ｂ）では、パルスカウントがＰ２からＰ６まで周期動作が示されているが、実際の切り替え動作には、パルスカウントがＰ２からＰ４までの区間を利用するだけでよい。

切替用スクリューリング１９が回転原点位置にあるときには、反射体１９ｃがフォトリフレクタ２５側とは反対の側に位置するため、図１４（Ｂ）に示すようなセンサ信号出力が得られる。原点０からパルスカウントＰ２までの区間では、切替用スクリューリング１９が回転位置Ｂから回転していないため、ローレベルＬの出力レベルが検出される。また、切替用スクリューリング１９の回転角度１８０度に対応するパルスカウントＰ３において、ハイレベルＨの出力が検出される。これにより、対物レンズの切り替えが確認できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、球面収差補正と、対物レンズの切り替えとを共通のステッピングモータ２０で行うことができ、それぞれに専用の駆動源を設ける必要がない。従って、コストの低減と装置の小型化を実現することができる。

また、ステッピングモータ２０のパルスカウントを管理することで、球面収差補正時のコリメータレンズ６の位置精度、及び、切り替え時の対物レンズの位置精度を向上し、高い再現性を得ることができる。

さらに、回転支持体１５の回転動作を、光ディスクに対して平行な面内（光ディスクの回転軸に直交する面内）とすることにより、光ディスクの回転軸方向における各対物レンズ１１ａ，１１ｂの位置精度を高精度に保つことができる。

加えて、回転支持体１５が、その係合溝１５ａにおいて、直進移動する切替用スライダ１８の係合部１８ｂと係合しているため、ステッピングモータ２０により駆動される切替用スライダ１８の直線運動を容易に回転支持体１５の回転運動に変換することができる。

また、軸受部２２がスクリューシャフト２１のねじ部２１ａに沿って所定の位置に移動したときに、軸受部２２が可動リング２３を切替用スクリューリング２３の内側に押し込み、これにより可動リング２３の連結キー２３ｂと切替用スクリューリング１９の連結キー受取部１９ａとを係合させるようにしたので、スクリューシャフト２１の回転伝達系統の切り替えを簡単な構成で実現することができる。

さらに、軸受部２２が可動リング２３を切替用スクリューリング２３の内側に押し込んだ時点で、スクリューシャフト２１が空転状態となるので、対物レンズの切り替え時には可動ホルダ７への動力伝達を遮断し、コリメータレンズ６を一定の位置に保つことができる。

加えて、可動ホルダ７が原点位置にあるときのステッピングモータ２０の回転位置を回転原点位置とし、当該回転原点位置を境として一方の区間で可動ホルダ７の移動による球面収差の補正を行い、他方の区間で対物レンズの切り替えを行うことにより、球面収差の補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作の切り替えを高精度にパルス制御することが可能になる。

また、切替用スクリューリング１９が回転原点位置にあるときには、反射体１９ｃがフォトリフレクタ２５により検知されるため、フォトリフレクタ２５の出力信号をモニタすることで切替用スクリューリング１９の回転位置を確認することができる。

さらに、可動ホルダ７と光センサ（フォトリフレクタ２５及びフォトインタラプタ２６）との間に、遮光板７ｂを設けることにより、可動ホルダ７に保持されたコリメータレンズからの不用光が光センサに入射することを防止できる。

加えて、可動ホルダ７の位置を検知するフォトインタラプタ２６と、切替用スクリューリング１９の位置を検知するフォトリフレクタ２５とを設けることにより、球面収差の補正と、対物レンズの切り替えとをそれぞれ高精度に制御することができる。

また、ステッピングモータ２０の電気接続端子と、各センサ（フォトリフレクタ２５及びフォトインタラプタ２６）の電気接続端子とを、互いに同方向に突出させることにより、信号の送受信や電力の供給のための構成を簡単にすることができる。

なお、上述した実施の形態では、球面収差を補正するために、コリメータレンズ６をその光軸方向に移動させたが、コリメータレンズ６の代わりに、ビームエキスパンダレンズを光軸方向に移動させてもよい。この場合、ビームエキスパンダレンズを可動ホルダ７に搭載し、ステッピングモータ２０及びスクリューシャフト２１を介して、上述したコリメータレンズ６の場合と同様に移動することで、球面収差を補正することができる。

また、上述した実施の形態では、対物レンズ切り替えアクチュエータが、２つの対物レンズ１１ａ，１１ｂを切り替えるよう構成されていたが、対物レンズの数は３つ以上であってもよい。また、対物レンズは、上述したＢｌｕ−Ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ ＤＶＤに限らず、他の光ディスクに対応するものであってもよい。

本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置を示す平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 図１の状態から対物レンズの切り替えを行った後の光ピックアップ装置を示す平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 図１の光ピックアップ装置におけるレンズホルダ及びこれを駆動するためのモータ機構を示す上面図である。 図１の光ピックアップ装置におけるステッピングモータ及びスクリューシャフトを含むモータ駆動機構を示す分解斜視図である。 図１に示した状態の光ピックアップ装置を示す側面図である。 図２に示した状態の光ピックアップ装置を示す側面図である。 球面収差補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作切り替えを説明するための図である。 球面収差補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作切り替えを説明するための図である。 球面収差補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作切り替えを説明するための図である。 球面収差補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作切り替えを説明するための図である。 球面収差補正、対物レンズの切り替え、及びこれらの動作切り替えを説明するための図である。 ステッピングモータを駆動制御するパルスカウントと可動ホルダの位置との関係を示す図である。 ステッピングモータを駆動制御するパルスカウントと切替用スライダの位置との関係を示す図である。 ステッピングモータを駆動制御するパルスカウントと切替用スライダの位置との関係の他の例を示す図である。

符号の説明

１ ベース、 ２ 半導体レーザ、 ３ 回折格子、 ４ ダイクロイックプリズム、 ５ 偏光プリズム、 ６ コリメータレンズ、 ７ 可動ホルダ、 ７ａ フィン、 ７ｂ 遮光板、 ８ａ，８ｂ ガイド軸、 ９ 反射ミラー、 １０ 偏光板、 １１ａ，１１ｂ 対物レンズ、 １２ 対物レンズホルダ、 １３ａ，１３ｂ 駆動用コイル、 １４ａ，１４ｂ マグネット、 １５ 回転支持体、 １５ａ 係合溝、 １６ アクチュエータベース、 １７ 回転軸、 １８ 切替用スライダ、 １９ 切替用スクリューリング、 １９ａ 連結キー受取部、 １９ｂ 駆動溝、 １９ｃ 反射体、 ２０ ステッピングモータ、 ２０ａ 端子、 ２１ スクリューシャフト、 ２１ａ ねじ部、 ２１ｂ スライドキー部、 ２１ｃ 円筒部、 ２２ 軸受部、 ２３ 連結用可動リング、 ２３ａ キー溝、 ２３ｂ 連結キー、 ２４ コイルスプリング、 ２５ フォトリフレクタ、 ２５ａ 端子、 ２６ フォトインタラプタ、 ２６ａ 端子、 ２７ 与圧用コイルスプリング、 ２８ ユニットベース、 ３０ 止めリング、 ３１ 基板。

Claims (11)

1. 複数の対物レンズを搭載し、一の対物レンズにより光ディスクに光束を集光させるよう対物レンズの切り替えを行う対物レンズ切り替えアクチュエータと、
   前記光束が通過する光路上に配置されたコリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを、ステッピングモータと、前記ステッピングモータにより回転駆動されるスクリューシャフトと有するモータ駆動機構により移動させて球面収差を補正する収差補正手段と
   を備え、
   前記スクリューシャフトは、その軸方向において、外周面にねじが形成された第１の部分と、外周面にキーが形成された第２の部分とを有し、
   前記対物レンズ切り替えアクチュエータが、前記モータ駆動機構の駆動力を利用して、前記対物レンズの切り替えを行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記対物レンズ切り替えアクチュエータは、
   前記複数の対物レンズを支持する対物レンズホルダと、
   前記対物レンズホルダを支持し、前記光ディスクに略直交する回転軸を中心として回転可能な回転支持体と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記モータ駆動機構は、前記ステッピングモータの回転によって直線移動する直進移動部材を有し、
   前記回転支持体は、前記直進移動部材に係合する係合溝を有し、前記直進移動部材と前記係合溝との係合により回転すること
   を特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記モータ駆動機構は、
   前記スクリューシャフトの前記第１の部分に係合する雌ねじを有し、なお且つ、前記コリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを保持する可動ホルダと共に軸方向に移動可能な軸受部と、
   前記スクリューシャフトの前記第２の部分に軸方向に移動可能に取り付けられ、前記スクリューシャフトの前記キーに係合するキー溝を内周面に有し、外周面に連結キーを有する連結用可動リングと、
   前記連結用可動リングの前記連結キーを受ける連結キー受取部を内周面に有し、前記対物レンズ切り替えアクチュエータを駆動するための駆動溝を外周面に有する切替用リングと
   を備え、
   前記軸受部が、前記スクリューシャフトの前記第１の部分から前記第２の部分に向けて移動して所定の位置に達したときに、前記軸受部が前記連結用可動リングを前記切替用リングの内側に押し込むことにより、前記連結キーと前記連結キー受取部とを係合させ、これにより前記スクリューシャフトの回転を前記連結用可動リング及び前記切替用リングを介して前記対物レンズ切り替えアクチュエータに伝達すること
   を特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記軸受部が前記所定の位置に達したときに、前記スクリューシャフトが前記軸受部に対して空転状態となり、前記スクリューシャフトから前記可動ホルダへの動力伝達を遮断すること
   を特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記モータ駆動機構は、前記コリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを保持する可動ホルダが原点位置にあるときの前記ステッピングモータの回転位置を回転原点位置とし、
   前記回転原点位置を境として一方の区間では前記可動ホルダの移動による球面収差の補正を行い、他方の区間では前記対物レンズ切り替えアクチュエータによる前記対物レンズの切り替えを行うことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記モータ駆動機構は、前記光学系の前記レンズを保持する可動ホルダの位置を検知する第１のセンサと、前記モータ駆動機構に属する回転部材の回転位置を検知する第２のセンサとを有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記可動ホルダにおいて前記コリメータレンズ又はビームエキスパンダレンズを保持する部分と、前記第１及び第２のセンサとの間に、前記可動ホルダの移動方向と略平行な面を有する遮光板を設けたことを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記第１のセンサはフォトインタラプタであり、前記第２のセンサはフォトリフレクタであることを特徴とする請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記ステッピングモータの電気接続端子と、前記第１及び第２のセンサの電気接続端子とは、互いに同方向に突出しており、当該方向は、前記対物レンズ切り替えアクチュエータに向かう方向とは反対方向であることを特徴とする請求項７から９までのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記モータ駆動機構は、前記第２のセンサによる検知信号が出力されてからの回転角度に相当するパルスをカウントすることで、前記収差補正及び前記対物レンズの切り替えを制御することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

Images