JP4980364B2 - 駆動装置、光学ヘッド及び光ディスク記録再生装置 - Google Patents

駆動装置、光学ヘッド及び光ディスク記録再生装置 Download PDF

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Description

本発明は、可動部材を直線的に駆動する駆動装置、該駆動装置を用いた光学ヘッド及び光ディスク記録再生装置に関するものである。
通常、DVD、CD等の光ディスクは、情報が記録される記録層上に光透過層を有しており、この光透過層を介して記録層に光を照射することにより、情報の記録や再生が行われる。このとき、光透過層の厚さに誤差があり、規定値からずれていると、当該誤差に起因して球面収差が生じる。この球面収差を補正するために、移動可能に構成されたコリメータレンズを光学ヘッドに搭載し、光透過層の厚さに応じて球面収差を打ち消すようにコリメータレンズを移動させる光ディスク記録再生装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
図9は、従来の光ディスク記録再生装置に用いられるコリメータレンズ駆動機構の構成を示す斜視図である。図9に示すレンズ駆動機構160は、光ディスクの光透過層の厚さに応じて球面収差を打ち消すようにコリメータレンズを移動させるものであり、光軸に対して平行に配置された基準軸161及び副基準軸162と、これらの基準軸161、162によって支持されたコリメータレンズホルダ163とを備えている。
基準軸161及び副基準軸162は、光学ヘッドの固定部に取り付けられて固定される。また、コリメータレンズホルダ163は、これらの基準軸161、162に対して光軸方向に摺動移動可能に支持される。そして、球面収差を打ち消すように移動操作されるコリメータレンズは、コリメータレンズホルダ163に搭載される。すなわち、このレンズ駆動機構160は、コリメータレンズホルダ163を基準軸161及び副基準軸162に沿って前後に動かすことにより、コリメータレンズホルダ163に搭載されたコリメータレンズを光軸方向に対して平行に前後に動かす。
また、レンズ駆動機構160は、コリメータレンズホルダ163を基準軸161及び副基準軸162に沿って前後に動かす駆動機構として、コリメータレンズホルダ163を動かす駆動源となるDCモータ164と、DCモータ164の回転を光軸方向に沿った平行移動に変換してコリメータレンズホルダ163に伝達するギヤ機構165とを備えている。そして、ギヤ機構165によってDCモータ164の回転を光軸方向に沿った平行移動へと変換してコリメータレンズホルダ163を動かすことにより、光ディスクの光透過層の厚さに応じて、球面収差を打ち消すようにコリメータレンズを移動させる。
ギヤ機構165は、コリメータレンズホルダ163に取り付けられたラック166と、DCモータ164の回転力を伝達するためにDCモータ164の回転軸に取り付けられた第1のギヤ167と、DCモータ164の回転を光軸方向に沿った平行移動に変換するための第2のギヤ168と、第2のギヤ168によって光軸方向に沿った平行移動に変換された駆動力をラック166に伝達するための第3のギヤ169とを備える。
第3のギヤ169から駆動力が伝達されるラック166は、ラック166と第3のギヤ169との間のバックラッシを除去するために、2枚のラック166a、166bが重ね合わされた2枚構造となっており、ラック166a、166bがバネ171により連結されている。
レンズ駆動機構160を用いてコリメータレンズを移動する際は、DCモータ164を回転させる。これにより、第1のギヤ167が回転する。第1のギヤ167の回転は、第2のギヤ168に伝達され、光軸方向に沿った平行移動に変換される。第2のギヤ168によって光軸方向に沿った平行移動に変換された駆動力は、第3のギヤ169を介してラック166に伝達される。
ここで、ラック166は、コリメータレンズホルダ163に取り付けられており、コリメータレンズホルダ163は、基準軸161、162に対して光軸方向に摺動移動可能に支持されている。したがって、第3のギヤ169を介してラック166に伝達された駆動力により、コリメータレンズホルダ163が光軸方向に移動することとなる。これにより、コリメータレンズホルダ163に搭載されたコリメータレンズが、光軸方向に移動されることとなる。
以上のように構成されたレンズ駆動機構160では、コリメータレンズの移動をある程度精度良く行うことができ、光透過層の厚さのばらつきに起因する球面収差を補正することが可能となる。
特開平11−259906号公報
しかしながら、上記のレンズ駆動機構160では、垂直面内のDCモータ164の回転運動を、第1のギヤ167、第2のギヤ168及び第3のギヤ169を用いて水平面内の回転運動に変換した後、第3のギヤ169及びラック166を用いて、水平面内の回転運動を直線運動に変換しているため、運動変換部材として多数の部材を用いる必要がある。このように多数の部材を用いる場合、各部材の加工誤差等が蓄積され、コリメータレンズホルダ163すなわちコリメータレンズの移動位置に誤差が発生する。
また、上記の各ギヤ167〜169及びラック166に形成された歯の両斜面を用いてコリメータレンズホルダ163が駆動されるため、コリメータレンズホルダ163すなわちコリメータレンズを往復運動させる場合、往方向では歯の一方の斜面が当接し、復方向では他方の斜面が当接するため、上記の誤差に加えて、移動方向の切り替え時にバックラッシュによる誤差が発生し、コリメータレンズホルダ163すなわちコリメータレンズを高精度に往復運動させることができない。
さらに、上記のように歯の両斜面を用いて第3のギヤ169とラック166とが当接する場合、第3のギヤ169及びラック166間の係合を強固とするため、バネ171の付勢力を大きくする必要がある。このように大きな付勢力は、第3のギヤ169すなわちDCモータ164に対して大きな負荷となるため、低駆動力でコリメータレンズホルダ163すなわちコリメータレンズを高精度に往復運動させることができない。
本発明の目的は、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができる駆動装置、光学ヘッド及び光ディスク記録再生装置を提供することである。
本発明の一局面に従う駆動装置は、光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生するための光学ヘッドに搭載される駆動装置であって、可動部材を保持する保持部材と、前記保持部材を直線移動可能に支持する支持部材と、回転可能に支持され、螺旋状の第1の斜面及び第2の斜面により構成されるネジ山が外周に形成されたリードスクリュー部材と、前記リードスクリュー部材を回転させる駆動部材とを備え、前記保持部材は、前記支持部材と前記リードスクリュー部材との間に配置され、前記第1又は第2の斜面に当接する斜面を有し、前記リードスクリュー部材の回転運動を直線運動に変換するラック部と、前記ラック部と前記リードスクリュー部材とが噛み合わないように、前記リードスクリュー部材に対する前記ラック部の相対位置を規制する規制部とを備える。
上記の構成によれば、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施の形態による光ディスク記録再生装置の構成を示す斜視図である。なお、図1では、図示を容易にするためにドライブカバー2及びメカニカルベース5等を保持するドライブベース、ドライブ全体を覆う全体ケース等の図示を省略している。
図1に示す光ディスク記録再生装置1は、ドライブカバー2、光学ヘッド3、一対のガイド軸4、メカニカルベース5、送りモータ6、ターンテーブル7及びフレキシブル基板8を備える。光学ヘッド3は、2種類の対物レンズ11、対物レンズアクチュエータ12、ステッピングモータ13、ヘッドカバー14及びヘッドベース15を備える。
図1に示すように、一対のガイド軸4の両端は、メカニカルベース5に固定され、ガイド軸4は、光学ヘッド3を光ディスクの半径方向に移動可能な状態で支持する。送りモータ6は、メカニカルベース5に取付けられ、ラックアンドピニオン等の回転運動を直線運動に変換する変換機構を用いて光学ヘッド3を光ディスクの半径方向に移動させる。
ターンテーブル7は、メカニカルベース5に回転可能に保持され、下部に配置されたDDモータ(図示省略)等により回転され、光ディスクを所定方向に回転させる。フレキシブル基板8の一端は、光学ヘッド3に固定され、光学ヘッド3の動作を制御するために使用される各種信号及び電力等を供給する。
ドライブカバー2は、開口部2aを有する樹脂又は板金部材等から構成され、メカニカルベース5に固定される。開口部2aは、光ディスクを着脱可能なようにターンテーブル7を露出する円形開口部と、光学ヘッド3が光ディスクの半径方向に移動される際に、少なくとも対物レンズ11を露出可能な長方形開口部とを一体にした開口部である。
対物レンズアクチュエータ12は、ヘッドベース15に取付けられ、2種類の対物レンズ11を保持する対物レンズホルダと、対物レンズホルダを移動可能に支持するサスペンションと、対物レンズホルダを移動させるための磁気回路及びフォーカスコイル及びトラッキングコイルと、磁気回路等を保持するアクチュエータベースとから構成される。
対物レンズアクチュエータ12は、フォーカスコイル及びトラッキングコイルに所定の駆動電流を印加されることにより、2種類の対物レンズ11のうち一の対物レンズを光ディスクの記録トラックに対してフォーカス方向(光ディスクの記録面に対して実質的に垂直な方向)及びトラッキング方向(光ディスクの記録トラックに対して実質的に垂直な方向)に駆動し、光ディスク上に所定の光スポットを形成する。この光スポットを用いて、光ディスクに情報が記録及び/又は光ディスクから情報が再生される。
ステッピングモータ13は、ヘッドベース15に取り付けられ、後述するコリメータレンズ16(図2参照)を駆動する。ステッピングモータ13の動作原理は、公知のステッピングと同様に、回転軸に取付けられた磁石からなるロータの外周に、櫛歯形状のヨーク(例えば、8枚のヨーク)、ボビン及びコイルから構成される電磁石であるステータを配置し、櫛歯形状のヨークの極性を順次切り替えていくことによりロータを回転させるものである。
図2は、図1に示す光学ヘッド3の光学系の構成を示す模式図である。図2に示す光学ヘッドは、対物レンズ11a、11b(図1に示す対物レンズ11)、ステッピングモータ13、半導体レーザ21a、21b、偏光ビームスプリッター22a、22b、23、コリメータレンズ16、立上ミラー24a、24b、波長板25a、25b、光検出器26a、26b、3枚のギヤ31〜33、リードスクリュー34、レンズホルダ35、一対のガイド軸であるメインシャフト36a及びサブシャフト36bを備える。また、ステッピングモータ13、3枚のギヤ31〜33、リードスクリュー34、レンズホルダ35、メインシャフト36a及びサブシャフト36b等から球面収差補正機構30が構成される。
ここで、本実施の形態では、光ディスク9として、保護層(光透過層)厚みが約0.1mmのBD(Blu−ray Disc)、保護層厚みが約0.6mmのDVD、及び保護層厚みが約1.2mmのCDを用いるものとし、光学ヘッド3は、以下のようにして、3種類の光ディスクに対して情報を記録及び再生する。
まず、図2に示すように、CD又はDVDに対しては、半導体レーザ21aは、2つの波長(660nm、780nm)のレーザ光のうち一方を出射し、偏光ビームスプリッター22a、23は、半導体レーザ21aからのレーザ光を透過してコリメータレンズ16に導く。コリメータレンズ16は、偏光ビームスプリッター23からのレーザ光を平行光に変換して光ビームを立上ミラー24aへ導く。このとき、ステッピングモータ13は、CD又はDVDの保護層厚みに応じてコリメータレンズ16の位置を調整し、球面収差が補正される。
具体的には、ステッピングモータ13は、3枚のギヤ31〜33を順次回転させてリードスクリュー34を回転させる。リードスクリュー34は、レンズホルダ35のラック部41(図3等参照)に係合しており、リードスクリュー34の回転運動がレンズホルダ35の直線運動に変換される。コリメータレンズ16は、レンズホルダ35に保持され、レンズホルダ35は、メインシャフト36a及びサブシャフト36bにより移動可能に支持されている。したがって、レンズホルダ35の移動とともにコリメータレンズ16が移動され、光ディスク9の保護層厚みに応じてコリメータレンズ16の位置が調整され、保護層厚みの差及びそのバラツキによる球面収差が補正される。
なお、本発明が適用されるモータは、上記のステッピングモータに特に限定されず、種々のステッピングモータを用いてもよいし、DCモータ等の他のモータを用いてもよい。また、ステッピングモータ13の駆動力をリードスクリュー34へ伝達するギヤの数も、上記の例に特に限定されず、モータによりリードスクリューを直動したり、2又は4枚以上のギヤを用いたりしてもよい。また、ギヤ32にダブルギヤを用いてバックラッシュによる誤差を低減してもよく、他のギヤも同様である。
立上ミラー24aは、波長660nm又は780nmのレーザ光を反射し、波長板25aを介して対物レンズ11aに導く。対物レンズ11aは、DVD及びCDに対応したNA0.65の対物レンズであり、光ディスク9の記録面に所定の光スポットを形成する。光ディスク9の記録面によって反射された光ビームは、波長板25aを介して立上ミラー24aに導かれ、立上ミラー24aは、波長660nm又は780nmのレーザ光を反射し、コリメータレンズ16及び偏光ビームスプリッター23を介して偏光ビームスプリッター22aに導く。偏光ビームスプリッター22aは、波長660nm又は780nmのレーザ光を反射して光検出器26aに導き、光検出器26aは、波長660nm又は780nmの反射光を検出する。
次に、BDに対しては、半導体レーザ21bは、波長405nmのレーザ光を出射し、偏光ビームスプリッター22bは、半導体レーザ21bからのレーザ光を透過して偏光ビームスプリッター23に導く。偏光ビームスプリッター23は、波長405nmのレーザ光を反射してコリメータレンズ16に導く。コリメータレンズ16は、偏光ビームスプリッター23からのレーザ光を平行光に変換して光ビームを立上ミラー24aへ導く。このとき、上記と同様にして、ステッピングモータ13は、BDの保護層厚みに応じてコリメータレンズ16の位置を調整し、球面収差が補正される。
立上ミラー24aは、波長405nmのレーザ光を透過し、立上ミラー24bは、波長405nmのレーザ光を反射し、波長板25bを介して対物レンズ11bに導く。対物レンズ11bは、BDに対応したNA0.85の対物レンズであり、光ディスク9の記録面に所定の光スポットを形成する。光ディスク9の記録面により反射された光ビームは、波長板25bを介して立上ミラー24bに導かれ、立上ミラー24bは、波長405nmのレーザ光を反射し、立上ミラー24aに導く。立上ミラー24aは、波長405nmのレーザ光を透過し、コリメータレンズ16を介して偏光ビームスプリッター23に導く。偏光ビームスプリッター23、22bは、波長405nmのレーザ光を反射して光検出器26bに導き、光検出器26bは、波長405nmの反射光を検出する。
なお、光学ヘッド3として、3種類の光ディスクに対して情報を記録及び再生する光学ヘッドを例に説明したが、この例に特に限定されず、1種類、2種類又は4種類以上の光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生する光学ヘッドでも、光学部品を省略又は付加することにより、本発明を同様に適用することができる。また、本発明に用いられる可動部材としては、上記のコリメータレンズ16に特に限定されず、立上ミラー等の光学ヘッド3に搭載される他の光学部品を移動させるようにしてもよい。
図3は、図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の下方から見た斜視図であり、図4は、図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の上方から見た上面図であり、図5は、図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の上方から見た一部断面斜視図であり、図6は、図3乃至図5に示すラック部とリードスクリューとの当接関係を示す模式図である。
図3乃至図5に示すように、ヘッドベース15には、ステッピングモータ13、メインシャフト36a及びサブシャフト36bが固定され、ギヤ32及びリードスクリュー34が回転可能に支持される。ステッピングモータ13の回転軸にはギヤ31が固定され、リードスクリュー34にはギヤ33が固定され、リードスクリュー34の外周には、螺旋状の第1の斜面及び第2の斜面により構成されるネジ山が形成されている。
ステッピングモータ13が回転すると、ステッピングモータ13の回転がギヤ31〜33を介してリードスクリュー34に伝達され、リードスクリュー34が回転する。リードスクリュー34、メインシャフト36a及びサブシャフト36bは、この順にステッピングモータ13に隣接して配置され、各中心軸が平行になるように水平面内に略配置される。
レンズホルダ35には、コリメータレンズ16が固定され、レンズホルダ35は、メインシャフト36a及びサブシャフト36bによりメインシャフト36aの軸線方向に沿って移動可能に支持される。レンズホルダ35にはメタル軸受が取付けられ、メインシャフト36aに対するレンズホルダ35の摺動負荷が低減される。なお、摺動負荷の低減のため、各軸に軸受を設けたり、各軸又は各摺動面等に潤滑用オイル等を塗布するようにしてもよい。
レンズホルダ35は、樹脂等から構成され、レンズホルダ35には、2つのラック支持部35a及び固定板44を介して、ラック部41が矢印P2方向に移動可能なように弾性的に支持されるとともに、矢印P1方向には移動しないように剛体的に支持されている。具体的には、図5に示すように、ラック支持部35aは、弾性体からなり、略L字形状を有している。2つのラック支持部35aの一端が固定板44のリードスクリュー34側の側面に一体に形成されるとともに、2つのラック支持部35aの他端がラック部41に一体に形成されている。したがって、ネジ45により固定板44を板バネ43とともにレンズホルダ35に固定すると、2つのラック支持部35aを介してラック部41がレンズホルダ35に弾性的に支持され、ラック部41は、矢印P2方向に移動可能な状態で支持される。なお、レンズホルダ35、ラック支持部35a、ラック部41及び固定板44の構成は、上記の例に特に限定されず、各部材を別部材から構成したり、レンズホルダ35にラック支持部35aを一体に形成してラック部41を弾性的に支持する等の種々の変更が可能である。
ラック部41は、水平面においてメインシャフト36aとリードスクリュー34との間に配置され、リードスクリュー34の第1の斜面に当接する斜面を有する。ラック部41の両側には、2つのストッパー46a、46bが固定され、ストッパー46a、46bの端面がリードスクリュー34の外周面と当接し、ラック部41がリードスクリュー34の第2の斜面に当接しないように、リードスクリュー34に対するラック部41の相対位置が規制されている。ラック部41及びストッパー46a、46bは、低摩擦係数を有する樹脂等から構成され、リードスクリュー34に対するラック部41及びストッパー46a、46bの摺動負荷が低減される。
レンズホルダ35の一方側面とヘッドベース15のメインシャフト36aの取付面との間には、メインシャフト36aを支持部材として、円錐コイルバネ42が取付けられており、円錐コイルバネ42はレンズホルダ35を矢印P1方向に付勢している。この場合、メインシャフト36aのスペースを有効活用してレンズホルダ35すなわちラック部41をメインシャフト36aの軸方向に付勢することができるので、球面収差補正機構30を小型化することができるとともに、レンズホルダ35の可動範囲全体にわたって略均一な付勢力を発生させることができ、付勢力を必要最低限に制限することができる。
また、リードスクリュー34に形成されているネジ山は、図4において左下方から右上方へ螺旋状に形成されているため、ラック部41を図中の左側から右側へ駆動するためのトルクTa(ステッピングモータ13に必要とされるトルク)は、ラック部41を図中の右側から左側へ駆動するためのトルクTb(ステッピングモータ13に必要とされるトルク)より小さくなる。ここで、円錐コイルバネ42はレンズホルダ35すなわちラック部41を矢印P1方向(図中の右側から左側への方向)に付勢しているので、円錐コイルバネ42の付勢力に起因するリードスクリュー34の負荷トルクTc(ステッピングモータ13に必要とされるトルク)は、ラック部41の移動方向のうちトルクが小さい方向のトルクTaに加算されることとなる。このように、リードスクリュー34のネジ山の傾斜角度と円錐コイルバネ42の付勢方向とを設定することにより、ステッピングモータ13が発生すべき最大トルクを小さくすることができるので、ステッピングモータ13を小径化することができ、光学ヘッド3及び光ディスク記録再生装置1を薄型化することができる。
また、円錐コイルバネ42の付勢方向である矢印P1方向は、コリメータレンズ16の初期位置側へ付勢する方向すなわちレンズホルダ35を光ディスクの最内周側へ付勢する方向であることが好ましい。図3に示すように、レンズホルダ35には平板状の凸部37が一体に成形され、フォトインタラプタ等からなる位置検出スイッチ38がヘッドベース15の所定位置に固定されており、初期設定時に、レンズホルダ35は矢印P1方向へ移動され、レンズホルダ35に一体に成形された凸部37の先端が位置検出スイッチ38の凹部に入ると、コリメータレンズ16が初期位置に達したことが検出され、この初期位置から数ステップ送った位置を基準位置としてコリメータレンズ16の位置が調整される。このとき、円錐コイルバネ42の付勢方向である矢印P1方向は、レンズホルダ35を最内周側へ付勢する方向であるので、円錐コイルバネ42の付勢力による負荷は、初期位置において最小となる。この結果、ステッピングモータ13が小径化され、その発生トルクが小さい場合でも、初期位置の停止精度を向上することができ、その後のコリメータレンズ16の位置を高精度に調整することができる。
また、レンズホルダ35には、ネジ45により固定板44を介して板バネ43の一端が固定され、板バネ43の他端はレンズホルダ35のラック部41を矢印P2方向に付勢している。この場合、少ないスペースでラック部41をリードスクリュー34側へ付勢することができるので、球面収差補正機構30を小型化することができるとともに、板バネ43がレンズホルダ35に固定されているので、レンズホルダ35の可動範囲全体にわたって均一な付勢力を発生させることができ、付勢力を必要最低限に制限することができる。
次に、図6に示すように、ラック部41は、第1のラック部41a及び第2のラック部41bを備え、円錐コイルバネ42による矢印P1方向の付勢力と板バネ43による矢印P2方向の付勢力とが合成され、第1のラック部41aの左側の斜面(図中の右上り斜面)Sa及び第2のラック部41bの左側の斜面(図中の右上り斜面)Sbに対して垂直方向の付勢力が作用する。この付勢力により、第1のラック部41aの左側の斜面Saがリードスクリュー34の第1の斜面(図中の右上り斜面)Iaの、例えば、約2分の1の面にのみ当接し、第2のラック部41bの左側の斜面Sbがリードスクリュー34の第1の斜面(図中の右上り斜面)Ibの、例えば、約2分の1の面にのみ当接する。なお、当接面の比率は、上記の2分の1に特に限定されず、種々の変更が可能である。
このようにして、板バネ43が第1のラック部41a及び第2のラック部41b部をリードスクリュー34側へ付勢するとともに、円錐コイルバネ42がレンズホルダ35すなわち第1のラック部41a及び第2のラック部41b部をメインシャフト36aの軸方向に付勢しているので、第1のラック部41aの左側の斜面Sa及び第2のラック部41bの左側の斜面Sbをリードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ibに確実に当接させることができ、往復運動時のバックラッシュによる誤差発生を確実に防止することができる。
なお、レンズホルダ35をメインシャフト36aの軸方向に付勢するバネは、上記の例に特に限定されず、円筒コイルバネ等の他のバネを用いたり、矢印P1方向と反対側にレンズホルダ35を付勢して第2の斜面のみに当接させる等の種々の変更が可能である。また、第1のラック部41a及び第2のラック部41b部をリードスクリュー34側へ付勢するバネも、上記の例に特に限定されず、コイルバネ等の他のバネを用いてもよい。
また、第1のラック部41aと第2のラック部41bとは、リードスクリュー34を断面したときの山数で3山だけ離間した位置に設けられている。この場合、第1のラック部41aと第2のラック部41bが3山だけ離間した位置に配置されるので、リードスクリュー34から第1のラック部41aと第2のラック部41bに伝達される直線方向の駆動力をメインシャフト36aの軸方向に沿って正確に伝達することができ、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16をスムーズに往復運動させることができる。なお、離間する山数は、上記の例に特に限定されず、1、2又は4以上であってもよい。また、ラック部(山数)の数も、上記の例に特に限定されず、1又は3以上のラック部(山数)を用いてもよい。
さらに、第1のストッパー46aは、第1のラック部41aから左側へ1山だけ離間した位置に配置され、リードスクリュー34の3山の頂部と当接する。第2のストッパー46bは、第2のラック部41bから右側へ1山だけ離間した位置に配置され、リードスクリュー34の3山の頂部と当接する。この場合、第1のストッパー46a及び第2のストッパー46bが第1のラック部41a及び第2のラック部41bの外側に配置されるので、第1のラック部41a及び第2のラック部41bがリードスクリュー34の第2の斜面(図中の右下りの斜面)に当接しないように第1のラック部41a及び第2のラック部41bとリードスクリュー34との相対位置を高精度に規制することができる。
なお、ストッパーの数及び位置は、上記の例に特に限定されず、例えば、1つのストッパーを第1のラック部41aと第2のラック部41bとの間に配置したり、1つのストッパーを第1のラック部41a及び第2のラック部41bの下方に配置したりしてもよく、また、ストッパーがリードスクリュー34以外の部材、例えば、ヘッドベース15の一部をリードスクリュー34の下部に延出させて形成した規制面に当接させることにより、ラック部とリードスクリュー34との相対位置を規制するようにしてもよい。
本実施の形態では、コリメータレンズ16が可動部材の一例に相当し、レンズホルダ35が保持部材の一例に相当し、メインシャフト36aが支持部材の一例に相当し、リードスクリュー34がリードスクリュー部材の一例に相当し、ステッピングモータ13が駆動部材の一例に相当し、ラック部41(第1及び第2のラック部41a、41b)がラック部(第1及び第2のラック部)の一例に相当し、第1及び第2のストッパー46a、46bが規制部(第1及び第2の規制部)の一例に相当する。また、円錐コイルバネ42が第1の付勢部材の一例に相当し、板バネ43が第2の付勢部材の一例に相当し、光学ヘッド3が光学ヘッドの一例に相当し、半導体レーザ21a、21bが光源の一例に相当し、対物レンズ11(11a、11b)が対物レンズの一例に相当し、対物レンズアクチュエータ12が対物レンズアクチュエータの一例に相当し、球面収差補正機構30が駆動装置の一例に相当し、ターンテーブル7が回転機構の一例に相当し、送りモータ6が光学ヘッド移動機構の一例に相当する。
上記のように、本実施の形態では、コリメータレンズ16を保持するレンズホルダ35が直線移動可能に支持され、レンズホルダ35に取付けられたラック部41の第1及び第2のラック部41a、41bがリードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ibに当接する斜面Sa、Sbを有し、第1及び第2のラック部41a、41bがリードスクリュー34の第2の斜面に当接しないように、第1及び第2のストッパー46a、46bが第1及び第2のラック部41a、41bとリードスクリュー34との相対位置を規制しているので、リードスクリュー34に形成された第1の斜面Ia、Ibのみに第1及び第2のラック部41a、41bが当接することとなる。このとき、ステッピングモータ13がギヤ31〜33を介してリードスクリュー34を回転すると、リードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ibのみが第1及び第2のラック部41a、41bの斜面Sa、Sbに当接しながら、リードスクリュー34の回転運動が第1及び第2のラック部41a、41bの直線運動に変換され、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16が直線運動を行うこととなる。
したがって、第1及び第2のラック部41a、41bを有するレンズホルダ35とリードスクリュー34とを用いて、リードスクリュー34の回転運動をレンズホルダ35の直線運動に直接的に変換することができ、少ない部品点数でレンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を高精度に移動させることができる。また、リードスクリュー34の回転方向を切り替えてレンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を往復運動させても、リードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ibのみが第1及び第2のラック部41a、41bの斜面Sa、Sbに当接するため、バックラッシュによる誤差が発生せず、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を高精度に往復運動させることができる。さらに、リードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ibのみが第1及び第2のラック部41a、41bの斜面Sa、Sbに当接し、第1及び第2のラック部41a、41bがリードスクリュー34の第2の斜面に当接しないように、第1及び第2のラック部41a、41bとリードスクリュー34との相対位置が規制されているので、第1及び第2のラック部41a、41bをリードスクリュー34側へ付勢する付勢力を必要最小限に制限することができ、低駆動力のステッピングモータ13を用いて、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を高精度に往復運動させることができる。
また、低駆動力のステッピングモータ13を用いることができるので、ステッピングモータ13を小径化することができるとともに、メインシャフト36aとリードスクリュー34との間に、第1及び第2のラック部41a、41bとリードスクリュー34との当接面を配置し、リードスクリュー34の上部に他の部品を配置していないので、球面収差補正機構30を薄型化することができる。さらに、メインシャフト36aとリードスクリュー34との間でレンズホルダ35を駆動するための駆動力を発生することができるので、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16をスムーズに駆動することができる。
上記の結果、少ない部品点数且つ低駆動力でコリメータレンズ16を高精度に往復運動させることができるとともに、光学ヘッド3及び光ディスク記録再生装置の薄型化を達成することができる。
なお、上記の説明では、板バネ43がレンズホルダ35のラック部41を矢印P2方向すなわち水平方向に付勢したが、板バネによる付勢方向は、斜め方向等の他の方向であってもよい。図7は、板バネの他の付勢方向の例を説明するための模式図である。図7に示す例では、レンズホルダ35は、樹脂等から構成され、レンズホルダ35には、2つのラック支持部35a及び固定板44を介して、ラック部41が矢印P2’方向すなわち斜め45度方向に移動可能なように弾性的に支持される。また、レンズホルダ35には、ネジ45により固定板44を介して板バネ43aの一端が固定され、板バネ43aの他端はレンズホルダ35のラック部41を矢印P2’方向すなわち下から上へ斜め45度方向に付勢している。この場合、矢印P2’方向の付勢力は、水平方向の付勢力成分だけでなく、下から上への垂直方向の付勢力成分をも有しているので、上下方向に外乱が作用したり、上下方向にガタツキがある場合でも、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を安定的に保持することができる。なお、板バネの付勢方向は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能であり、上から下へ斜め45度方向等の他の角度で付勢しても同様の効果を得ることができる。
また、円錐コイルバネ42の付勢方向等も、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。図8は、本発明による球面収差補正機構の他の例を光ディスク記録再生装置の下方から見た斜視図である。図8に示す球面収差補正機構は、2個のコリメータレンズ16a、16bがレンズホルダ35に固定されている点、円錐コイルバネ42を上記の例と反対側に配置し、コリメータレンズ16a、16bの最大移動位置側へすなわちレンズホルダ35を光ディスクの最外周側へ付勢する点、2枚のギヤ31、33を用い、ステッピングモータ13及びギヤ31、33の配置をコリメータレンズ16側に変更している点が図3に示す球面収差補正機構と異なり、その他の点は図3に示す球面収差補正機構と同様であるので、詳細な説明を省略する。
図8に示すコリメータレンズ16aは、BD用の光線が入射されるBD用コリメータレンズであり、コリメータレンズ16bは、CD又はDVD用の光線が入射されるCD及びDVD用のコリメータレンズであり、使用する光ディスクの種類に応じてコリメータレンズが使い分けられる。
ステッピングモータ13及びギヤ31、33は、コリメータレンズ16a、16b側に配置され、ギヤ31は、ステッピングモータ13の回転軸に固定され、ギヤ31の回転がギヤ33を介してリードスクリュー34へ伝達される。また、円錐コイルバネ42は、矢印P1’方向に沿ってレンズホルダ35を付勢し、コリメータレンズ16a、16bの最大移動位置側へすなわち光ディスクの最外周側へレンズホルダ35を付勢する。
このように、レンズホルダ35に搭載するコリメータレンズの数は、図3に示す例に特に限定されず、2個以上であってもよく、また、コリメータレンズ16a又は16bをHD DVDにも用いる等の種々の変更が可能である。また、円錐コイルバネの付勢方向も、図3に示す例に特に限定されず、コリメータレンズ16の最大移動位置側へ付勢する方向すなわちレンズホルダ35を光ディスクの最外周側へ付勢する方向等の他の方向であってもよい。さらに、ギヤの数及びステッピングモータ及びギヤの配置も、図3に示す例に特に限定されず、種々の変更が可能である。この結果、図8に示す例でも、図3に示す例とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、円錐コイルバネ42を省略して板バネ43のみによりレンズホルダ35のラック部41を矢印P2方向にのみ付勢したり、また、円錐コイルバネ42をも省略してもよい。このとき、ラック部41とリードスクリュー34とが噛み合わないように、すなわち、ラック部41の両斜面とリードスクリュー34の両斜面とが同時に当接しないように、第1及び第2のストッパー46a、46bは、リードスクリュー34に対するラック部41の相対位置を規制することが好ましい。例えば、図6に示す第1のラック部41a及び第2のラック部41bの左側の斜面Sa、Sb(又は反対側の斜面)がリードスクリュー34の第1の斜面Ia、Ib(又は反対側の第2の斜面)の3分の2以上(好ましくは、4分の3以上)に当接し且つ斜面Sa、Sb及び反対側の斜面と第1の斜面Ia、Ib及び反対側の第2の斜面とが完全に当接しないように、第1及び第2のストッパー46a、46bは、リードスクリュー34に対するラック部41の相対位置を規制することが好ましい。この場合、リードスクリュー34とラック部41との隙間がバックラッシュによる誤差となる可能性があるが、この隙間を十分に小さくすることができるので、レンズホルダ35すなわちコリメータレンズ16を高精度に往復運動させることができる。
なお、上記の実施の形態では、本発明の駆動装置を光ディスク記録再生装置の球面収差補正機構に適用したが、この例に特に限定されず、可動部材を直線的に駆動するものであれば、種々の装置に本発明を同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
上記の実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生するための光学ヘッドに搭載される駆動装置であって、可動部材を保持する保持部材と、前記保持部材を直線移動可能に支持する支持部材と、回転可能に支持され、螺旋状の第1の斜面及び第2の斜面により構成されるネジ山が外周に形成されたリードスクリュー部材と、前記リードスクリュー部材を回転させる駆動部材とを備え、前記保持部材は、前記支持部材と前記リードスクリュー部材との間に配置され、前記第1又は第2の斜面に当接する斜面を有し、前記リードスクリュー部材の回転運動を直線運動に変換するラック部と、前記ラック部と前記リードスクリュー部材とが噛み合わないように、前記リードスクリュー部材に対する前記ラック部の相対位置を規制する規制部とを備える。
この駆動装置においては、ラック部が形成された保持部材とリードスクリュー部材とを用いて、リードスクリュー部材の回転運動を保持部材の直線運動に直接的に変換することができるので、少ない部品点数で保持部材すなわち可動部材を高精度に移動させることができ、また、リードスクリュー部材の回転方向を切り替えて保持部材を往復運動させても、ラック部とリードスクリュー部材とが噛み合わないように、ラック部とリードスクリュー部材との相対位置が規制されているので、バックラッシュによる誤差を抑制することができるとともに、ラック部の斜面をリードスクリュー部材の第1又は第2の斜面に当接させるための付勢力を必要最小限に制限することができ、低駆動力の駆動部材を用いて、保持部材すなわち可動部材を低駆動力で高精度に往復運動させることができる。この結果、光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生するための光学ヘッドに搭載される駆動装置において、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができる。
前記ラック部の斜面は、前記第1の斜面に当接し、前記規制部は、前記ラック部が前記第2の斜面に当接しないように、前記リードスクリュー部材に対する前記ラック部の相対位置を規制することが好ましい。
この場合、可動部材を保持する保持部材が直線移動可能に支持され、保持部材のラック部がリードスクリュー部材の第1の斜面に当接する斜面を有し、ラック部がリードスクリュー部材の第2の斜面に当接しないように、規制部がラック部とリードスクリュー部材との相対位置を規制しているので、リードスクリュー部材に形成された第1の斜面のみに保持部材のラック部が当接することとなる。このとき、駆動部材がリードスクリュー部材を回転すると、リードスクリュー部材の第1の斜面のみがラック部の斜面に当接し、リードスクリュー部材の回転運動がラック部の直線運動に変換され、保持部材すなわち可動部材が直線運動を行うこととなる。
したがって、ラック部が形成された保持部材とリードスクリュー部材とを用いて、リードスクリュー部材の回転運動を保持部材の直線運動に直接的に変換することができるので、少ない部品点数で保持部材すなわち可動部材を高精度に移動させることができる。また、リードスクリュー部材の回転方向を切り替えて保持部材を往復運動させても、リードスクリュー部材の第1の斜面のみがラック部の斜面に当接するため、バックラッシュによる誤差が発生せず、保持部材すなわち可動部材を高精度に往復運動させることができる。さらに、リードスクリュー部材の第1の斜面のみがラック部の斜面に当接し、ラック部がリードスクリュー部材の第2の斜面に当接しないように、ラック部とリードスクリュー部材との相対位置が規制されているので、ラック部の斜面をリードスクリュー部材の第1の斜面に当接させるための付勢力を必要最小限に制限することができ、低駆動力の駆動部材を用いて、保持部材すなわち可動部材を高精度に往復運動させることができる。この結果、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができる。
このように、ラック部が形成された保持部材とリードスクリュー部材とを用いて、リードスクリュー部材の回転運動を保持部材の直線運動に直接的に変換することができるので、少ない部品点数で保持部材すなわち可動部材を高精度に移動させることができ、また、リードスクリュー部材の回転方向を切り替えて保持部材を往復運動させても、リードスクリュー部材の第1の斜面のみがラック部の斜面に当接するため、バックラッシュによる誤差が発生せず、保持部材すなわち可動部材を高精度に往復運動させることができ、さらに、リードスクリュー部材の第1の斜面のみがラック部の斜面に当接し、ラック部がリードスクリュー部材の第2の斜面に当接しないように、ラック部とリードスクリュー部材との相対位置が規制されているので、ラック部の斜面をリードスクリュー部材の第1の斜面に当接させるための付勢力を必要最小限に制限することができ、低駆動力の駆動部材を用いて、保持部材すなわち可動部材を高精度に往復運動させることができる。この結果、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができる。
前記駆動装置は、前記ラック部の斜面が第1の斜面に当接するように、前記ラック部を前記支持部材の軸方向に沿って付勢する第1の付勢部材と、前記ラック部の斜面が第1の斜面に当接するように、前記ラック部を前記リードスクリュー部材側へ付勢する第2の付勢部材とをさらに備えることが好ましい。
この場合、第1の付勢部材がラック部を支持部材の軸方向に沿って付勢するとともに、第2の付勢部材がラック部をリードスクリュー部材側へ付勢しているので、ラック部の斜面をリードスクリュー部材の第1の斜面に確実に当接させることができ、往復運動時のバックラッシュによる誤差発生を確実に防止することができる。
前記第1の付勢部材は、前記ラック部を前記支持部材の軸方向に沿って付勢するコイルバネを含むことが好ましい。
この場合、支持部材のスペースを有効活用してラック部を前記支持部材の軸方向に沿って付勢することができるので、駆動装置を小型化することができるとともに、保持部材の移動範囲全体にわたって略均一な付勢力を発生させることができるので、付勢力を必要最低限に制限することができる。
前記第2の付勢部材は、一端が前記保持部材に固定され、他端が前記ラック部を前記リードスクリュー部材側へ付勢する板バネを含むことが好ましい。
この場合、少ないスペースでラック部をリードスクリュー部材側へ付勢することができるので、駆動装置を小型化することができるとともに、板バネが保持部材に固定されているので、保持部材の移動範囲全体にわたって均一な付勢力を発生させることができ、付勢力を必要最低限に制限することができる。
前記支持部材の軸方向は、前記リードスクリュー部材の軸方向と略平行であり、前記ラック部は、前記リードスクリュー部材を断面したときの第1の山の第1の斜面に当接する斜面を有する第1のラック部と、前記第1の山から1山以上離間した位置にある第2の山の第1の斜面に当接する斜面を有する第2のラック部とを含むことが好ましい。
この場合、第1のラック部と第2のラック部が1山以上離間した位置に配置されるので、リードスクリュー部材から第1のラック部及び第2のラック部に伝達される直線方向の駆動力を支持部材の軸方向に沿って正確に伝達することができ、保持部材すなわち可動部材をスムーズに往復運動させることができる。
前記規制部は、前記第1のラック部の外側に配置される第1の規制部と、前記第2のラック部の外側に配置される第2の規制部とを含むことが好ましい。
この場合、第1の規制部及び第2の規制部が第1のラック部及び第2のラック部の外側に配置されるので、ラック部がリードスクリュー部材の第2の斜面に当接しないようにラック部とリードスクリュー部材との相対位置を高精度に規制することができる。
前記可動部材は、前記光学ヘッドの球面収差を補正するためのコリメータレンズを含むことが好ましい。
この場合、コリメータレンズを高精度に移動させることができるので、光学ヘッドの球面収差を低減することができる。
本発明に係る光学ヘッドは、光を出射する光源と、前記光源から出射された光を光ディスク上に集光する対物レンズと、前記対物レンズを前記光ディスクのフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置される可動部材と、前記可動部材を駆動する上記の駆動装置とを備える。
この光学ヘッドにおいては、光源と対物レンズとの間の光路中に配置される可動部材を少ない部品点数且つ低駆動力で高精度に往復運動させることができるので、光学ヘッドの球面収差等を高精度に補正することができるとともに、光学ヘッドを小型化及び薄型化することができる。
本発明に係る光ディスク記録再生装置は、光ディスクを回転させるための回転機構と、上記の光学ヘッドと、前記光学ヘッドを前記光ディスクの半径方向に移動させる光学ヘッド移動機構とを備える。
この光ディスク記録再生装置においては、光源と対物レンズとの間の光路中に配置される可動部材を少ない部品点数且つ低駆動力で高精度に往復運動させることができるので、光学ヘッドの球面収差等を高精度に補正することができるとともに、光ディスク記録再生装置を薄型化することができる。
本発明に係る駆動装置は、少ない部品点数且つ低駆動力で可動部材を高精度に往復運動させることができるので、光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生するための光学ヘッドに搭載され、可動部材を直線的に駆動する駆動装置として有用である。
本発明の一実施の形態による光ディスク記録再生装置の構成を示す斜視図である。 図1に示す光学ヘッドの光学系の構成を示す模式図である。 図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の下方から見た斜視図である。 図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の上方から見た上面図である。 図2に示す球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の上方から見た一部断面斜視図である。 図3乃至図5に示すラック部とリードスクリューとの当接関係を示す模式図である。 図2に示す球面収差補正機構における板バネの他の付勢方向の例を説明するための模式図である。 本発明による他の球面収差補正機構を光ディスク記録再生装置の下方から見た斜視図である。 従来の光ディスク記録再生装置に用いられるコリメータレンズ駆動機構の構成を示す斜視図である。

Claims (9)

  1. 光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生するための光学ヘッドに搭載される駆動装置であって、
    可動部材を保持する保持部材と、
    前記保持部材を直線移動可能に支持する支持部材と、
    回転可能に支持され、螺旋状の第1の斜面及び第2の斜面により構成されるネジ山が外周に形成されたリードスクリュー部材と、
    前記リードスクリュー部材を回転させる駆動部材とを備え、
    前記保持部材は、
    前記支持部材と前記リードスクリュー部材との間に配置され、前記第1の斜面に当接する斜面を有し、前記リードスクリュー部材の回転運動を直線運動に変換するラック部と、
    前記ラック部が前記第2の斜面に当接しないように、前記リードスクリュー部材に対する前記ラック部の相対位置を規制する規制部とを備え
    前記規制部は、前記リードスクリュー部材と当接していることを特徴とする駆動装置。
  2. 前記ラック部の斜面が前記第1の斜面に当接するように、前記ラック部を前記支持部材の軸方向に沿って付勢する第1の付勢部材と、
    前記ラック部の斜面が前記第1の斜面に当接するように、前記ラック部を前記リードスクリュー部材側へ付勢する第2の付勢部材とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の駆動装置。
  3. 前記第1の付勢部材は、前記ラック部を前記支持部材の軸方向に沿って付勢するコイルバネを含むことを特徴とする請求項2記載の駆動装置。
  4. 前記第2の付勢部材は、一端が前記保持部材に固定され、他端が前記ラック部を前記リードスクリュー部材側へ付勢する板バネを含むことを特徴とする請求項2記載の駆動装置。
  5. 前記支持部材の軸方向は、前記リードスクリュー部材の軸方向と略平行であり、
    前記ラック部は、
    前記リードスクリュー部材の第1の山の第1の斜面に当接する斜面を有する第1のラック部と、
    前記第1の山から1山以上離間した位置にある第2の山の第1の斜面に当接する斜面を有する第2のラック部とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の駆動装置。
  6. 前記規制部は、
    前記第1のラック部の外側に配置される第1の規制部と、
    前記第2のラック部の外側に配置される第2の規制部とを含むことを特徴とする請求項5記載の駆動装置。
  7. 前記可動部材は、前記光学ヘッドの球面収差を補正するためのコリメータレンズを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の駆動装置。
  8. 光を出射する光源と、
    前記光源から出射された光を光ディスク上に集光する対物レンズと、
    前記対物レンズを前記光ディスクのフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動する対物レンズアクチュエータと、
    前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置される可動部材と、
    前記可動部材を駆動する請求項1〜7のいずれかに記載の駆動装置とを備えることを特徴とする光学ヘッド。
  9. 光ディスクを回転させるための回転機構と、
    請求項8記載の光学ヘッドと、
    前記光学ヘッドを前記光ディスクの半径方向に移動させる光学ヘッド移動機構とを備えることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
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