JPH08255411A - レンズアクチュエータ及び光学式再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＣＤ用対物レンズと、基板厚さがＣＤよりも薄
い高密度光ディスク用対物レンズを備え、２種類の光デ
ィスクに応じて、各々に適した対物レンズで再生する。 【構成】２個の対物レンズはレンズアクチュエ−タの基
台に植立した軸の回りに回転可能で且つ軸方向に移動可
能な可動部材に取り付ける。可動部材を駆動する電磁的
駆動手段のうち、磁界発生手段を可動部材に、コイルを
基台取付け、これにより可動部材を軸回りに例えば１８
０度回転することにより２個の対物レンズのうちで再生
する光ディスクの基板厚さに対応した対物レンズを選択
的に使用できる。 【効果】本発明の光学式再生装置は従来の光学式再生装
置に対物レンズを１個付加するだけで、基板厚さの異な
る２種類の光ディスクに対応することができ、装置の小
型、低コスト化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録密度の異なる光デ
ィスクを再生する光学式再生装置および光学式再生装置
に使用するレンズアクチュエ−タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在コンパクトディスク（以下、ＣＤと
略す）は音楽用あるいは計算機のデ−タ用として広く普
及している。このＣＤは直径が１２０ｍｍ、トラックピ
ッチはおよそ１．６μｍ、最小のピット長はおよそ０．
９μｍである。このＣＤを再生する光学式再生装置は光
源として７７０〜８００ｎｍの近赤外光の半導体レ−ザ
を用い、レ−ザ光を光ディスク上に集光する対物レンズ
の開口数（ＮＡ）は一般に０．４５程度である。

【０００３】一方、近年の半導体レ−ザの進歩はめざま
しく、波長６３０〜６９０ｎｍの赤色光の半導体レ−ザ
が実用化され、開口数０．５２〜０．６の対物レンズと
の組合せにより、現在のＣＤにたいして３〜４倍の記録
密度を有する高密度光ディスクが提案されている。（例
えば、１９９３年電子情報通信学会秋季大会、講演番号
Ｃ−３６４「赤色レ−ザピックアップを用いた高密度Ｃ
Ｄ−ＲＯＭの検討」） ところでＣＤ等の光ディスクの基板は、一般にポリカ−
ボネイト樹脂の射出成形で製作するために基板のソリは
避けられず、実際にＣＤ等では０．３〜０．５度程度の
ソリが存在するのが通例である。光ディスクが傾くとコ
マ収差が発生し著しい場合は信号再生が不可能になる。
発生するコマ収差量は対物レンズの開口数（ＮＡ）の３
乗に比例するために、例えばＮＡ＝０．６の対物レンズ
ではＮＡ＝０．４５の対物レンズに比較して約２．４倍
のコマ収差が発生する。一方、コマ収差の発生量は光デ
ィスクの基板厚さに比例するために、基板の薄い例えば
０．６ｍｍの光ディスクを用い、対物レンズのＮＡを大
きくしてもコマ収差発生量をＣＤなみに抑える試みがな
されている。しかし、光ディスクの基板厚さ誤差の許容
値（対物レンズの最適基板厚さに対する再生する光ディ
スクの基板厚さ）は対物レンズの開口数の４乗に逆比例
し、一般にＮＡ＝０．４５の場合は０．１ｍｍ以下、Ｎ
Ａ＝０．６の場合は０．０３ｍｍ以下であり、０．６ｍ
ｍの基板用の光学式再生装置では球面収差のために１．
２ｍｍの基板のＣＤが再生できないという問題がある。

【０００４】今後上記した高密度光ディスクが実用化さ
れた場合、その光学式再生装置は当然のことながら従来
のＣＤも再生できることが望ましい。この要求に対して
特開平６−２５９８０４号公報に開示されているような
光学式再生装置が提案されている。これは従来のＣＤ再
生用の半導体レ−ザと、高密度光ディスク再生用の半導
体レ−ザとを備えており、再生する光ディスクの種類に
応じて、いずれかの半導体レ−ザの発するレ−ザ光によ
り信号を再生するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にＣＤ用の光学式
再生装置は一個の半導体レ−ザと対物レンズとビ−ムス
プリッタであるハ−フミラ−と光検出器とからなる簡単
な構成である。また場合によっては３スポット方式トラ
ッキング検出のための回折格子を備える場合もある。と
ころが前記従来公報に開示されている光情報記録再生装
置は、２個の半導体レ−ザと、各々の半導体レ−ザの出
射する２本の光ビ−ムの合成手段及び各々の光ビ−ムを
独立して検出するための分離手段と、２個の光検出器を
備えた複雑な構成である。

【０００６】本発明の目的はＣＤ用の光学式再生装置並
の簡単な構成で厚さの異なる２種類の光ディスクの再生
が可能である光学式再生装置を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学式再生装置
では、厚さの異なる２種類の基板、例えば基板厚さ１．
２ｍｍのＣＤと、基板厚さ０．６ｍｍの高密度光ディス
クとに各々対応した２個の対物レンズを用いることにし
た。現在対物レンズはプラスチッック樹脂の射出成形に
より製作されており極めて安価である。そして２個の対
物レンズをフォ−カス、トラッキング制御用のレンズア
クチュエ−タに搭載する。２個の対物レンズはレンズア
クチュエ−タの基台に植立した軸の回りに回転可能で且
つ軸方向に移動可能な可動部材に取り付ける。可動部材
を駆動する電磁的駆動手段のうち、磁界発生手段を可動
部材に、コイルを基台取付け、これにより可動部材を軸
回りに例えば１８０度回転することにより２個の対物レ
ンズのうちで再生する光ディスクの基板厚さに対応した
対物レンズを選択的に使用できる構成とした。更に２個
の対物レンズのうち何れを選択しているのかを検出する
検出手段、及び対物レンズの少なくともトラッキング方
向の位置（軸回りの位置）を保持する位置決め手段を設
けた。

【０００８】

【作用】このような構成により本発明の光学式再生装置
は、レンズアクチュエ−タの構成を工夫することにより
従来の光学式再生装置に対物レンズを１個付加するだけ
で、基板厚さの異なる２種類の光ディスクに対応するこ
とができ、装置の小型、低コスト化が可能になる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明によるレンズアク
チュエ−タ１の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は側面図、（ｃ）は正面断面図である。なお説明のため
に（ｂ）の側面図においては磁気回路８の一部を削除し
ている。図１において２、３は対物レンズである。ここ
で対物レンズ２は例えばＣＤ再生用であり、開口数は
０．３５〜０．４５、最適な基板厚さは１．１５ｍｍ〜
１．２５ｍｍである。後述する半導体レ−ザの波長が例
えば６５０ｎｍであれば開口数は０．３５〜０．４が好
適である。対物レンズ３は例えば高密度光ディスク用で
あり開口数は０．５２〜０．６５、最適な基板厚さは
０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍである。ここで対物レンズ
の最適な基板厚さとは球面収差が最も小さくなる光ディ
スクの基板厚さであり、レ−ザ干渉計により測定するこ
とができる。対物レンズ２、３は可動部材４に固定さ
れ、可動部材４は基台５に植立された軸６と中心の穴部
で係合しており、軸６回りに回転自在であり、かつ軸６
の方向（Ｚ方向）に移動自在である。

【００１０】可動部材４には可動部材４を軸回り及び軸
方向に駆動する電磁駆動手段の一部である磁気回路７、
８が固定されている。磁気回路７、８はそれぞれ磁性体
のヨ−ク７ａ、８ａと永久磁石７ｂ、８ｂとから構成さ
れている。磁気回路７のヨ−ク７ａと永久磁石７ｂとで
囲まれた磁気空隙７ｃ中にはコイル９が配設され、コイ
ル９の下端は基台５に固定されている。同様に磁気回路
８のヨ−ク８ａと永久磁石８ｂとで囲まれた磁気空隙８
ｃ中にはコイル１０が配設され、コイル１０の下端は基
台５に固定されている。コイル１０はフォ−カス用コイ
ル１０ａとトラッキング用コイル１０ｂ、１０ｃとから
構成され、これら３個のコイルとトラッキング用コイル
１０ｂ、１０ｃとの間に配置された磁性体１０ｄとは例
えば熱硬化性のエポキシ樹脂等により一体に成形されて
いる。コイル９もコイル１０と同様に３個のコイルから
構成され３個のコイルと磁性体とは一体に成形されてい
る。

【００１１】図２はコイルに作用する磁束とコイルに流
れる電流、コイルが受ける力を説明するための分解斜視
図である。フォ−カス用コイル１０ａに電流１０ｅを供
給すると磁束Ｈの作用によりＺ軸方向の力Ｆが作用す
る。コイル９においても同様であり、その結果可動部材
４は対物レンズ２、３の光軸方向であるＺ軸方向に移動
し、後述するようにフォ−カス制御を行うことができ
る。トラッキング用コイル１０ｂ、１０ｃにそれぞれ電
流１０ｆ、１０ｇを供給すると磁束Ｈの作用によりＸ軸
方向の力Ｔが作用する。コイル９についてはコイル１０
と逆方向の力が作用するように電流を供給すると可動部
材４にはＺ軸回りの偶力が働く。ここでＸ軸方向を光デ
ィスクの半径方向に略一致するように配置すると、後述
するようにトラッキング制御を行うことができる。ここ
で磁性体９ｄ（図示せず）、１０ｄはそれぞれ磁気回路
７、８の磁気空隙７ｃ、８ｃの最も磁束の強い場所に保
持されるような力を磁気回路より受ける。軸６回り及び
Ｚ軸方向の磁束の最も強い場所は図１（ｂ）に示すヨ−
ク７、８の中心である。この構成により可動部材４は図
１に示す位置に保持され、可動部材４がＺ軸方向に移動
しても、また軸６回りに回動しても磁性体９ｂ、１０ｂ
が磁気空隙中にある限り図１に示す位置に戻る。なおレ
ンズアクチュエ−タ１は軸６回りに対称な構成のために
可動部材４が図１に示す位置から１８０度回転した位置
においても保持される力を受ける。以上の説明より磁気
回路７、８と磁性体９ｄ、１０ｄとは可動部材４の位置
決め手段を構成している。

【００１２】後述する半導体レ−ザからの光束１５は図
１（Ｃ）に示す基台５の穴部から対物レンズに入射す
る。図１の可動部材４の位置では光束１５は対物レンズ
２に入射する。一方可動部材４を１８０度回転すると光
束１５は対物レンズ３に入射する。２個の対物レンズ
２、３は再生する光ディスクの種類に応じて選択するた
めどちらの対物レンズに光束１５が入射しているのかを
検出する必要がある。次に可動部材４の軸６回りの位置
の検出手段について説明する。可動部材４の周囲には３
個の反射部材１２、１３、１４が設けられるとともに発
光素子１１ａと受光素子１１ｂとからなるフォトカプラ
１１が設けられている。対物レンズ２が光束１５中にあ
るときは反射部材１２のために後述するようにフォトカ
プラ１１の出力はハイレベルになる。しかし対物レンズ
３が光束１５中にあるときはフォトカプラ１１と正体す
る位置には反射部材がないためにフォトカプラ１１の出
力はロ−レベルになる。フォトカプラ１１の出力より可
動部材４の軸６回りの位置が検出できる。反射部材１
３、１４は後述するように可動部材４の回転制御に使用
する。なお、図１で説明したレンズアクチュエ−タは可
動部材４と基台５を連結する部材がない。一般にレンズ
アクチュエ−タは可動部材と基台を連結する金属、ゴム
あるいはプラスチック樹脂等のサスペンション手段と、
可動部材に取り付けたコイル群に電流を供給する複数の
リ−ド線を備えているために組立て工程が複雑である。
しかし本方式では可動部分と基台部分を別々に組み立て
て、可動部材の中心の穴部を軸に挿入すれば完成するた
めに、組立て工程が簡単である。このように本レンズア
クチュエ−タは構成上の利点もあるために、１個の対物
レンズを用いる一般の光学式再生装置に適用してもよ
い。

【００１３】図３は本発明の光学式再生装置の実施例を
示すブロック図である。図１、図２で説明したレンズア
クチュエ−タ１は光ピックアップ２０に取り付けられて
いる。システムコントロ−ラ３０からの制御信号４０に
よりモ−タ駆動回路３１はモ−タ駆動信号５０を発生
し、光ディスク２５を取り付けたモ−タ２６が回転す
る。次に制御信号４１によりレ−ザ駆動回路３２はレ−
ザ駆動信号５１を発生し、光ピックアップ２０の半導体
レ−ザ２１を点灯する。半導体レ−ザ２１の発する光束
１５はハ−フミラ−２２の表面で反射し、反射プリズム
２３の表面で反射してレンズアクチュエ−タ１に取り付
けた対物レンズ２または３に入射して回転する光ディス
ク２５上に集光される。光ディスク２５からの反射光は
ハ−フミラ−２２を透過して光検出器２４に入射する。
光検出器２４からの検出信号５２はプリアンプ３３に入
り、プリアンプ３３よりフォ−カス誤差信号５３、トラ
ッキング誤差信号５５、ＲＦ信号５７が出力される。フ
ォ−カス誤差信号５３はシステムコントロ−ラ３０とフ
ォ−カス制御回路３４に入り、フォ−カス誤差信号５３
と制御信号４２とに基づいてフォ−カス制御回路３４か
らはフォ−カス制御信号５４が出力されて、前記したレ
ンズアクチュエ−タ１のフォ−カス用コイル９ａ、１０
ａに供給されフォ−カス制御が行われる。トラッキング
誤差信号５５はシステムコントロ−ラ３０とトラッキン
グ制御回路３５に入り、トラッキング誤差信号５５と制
御信号４３とに基づいてトラッキング制御回路３５から
はトラッキング制御信号５６が出力されて、スイッチ回
路３９を経由して前記したレンズアクチュエ−タ１のト
ラッキング用コイル９ｂ、９ｃ、１０ｂ、１０ｃに供給
されトラッキング制御が行われる。プリアンプ３３から
出力される光ディスク２５に記録されたデ−タに対応し
たＲＦ信号５７は信号処理回路３６に入り、デ−タ信号
５８が得られる。また光ピックアップ２０を光ディスク
２５の半径方向に移動させるために制御信号４４に基づ
いて光ピックアップ送り制御回路３７は送り制御信号５
９を出力して送り機構（図示せず）を駆動する。

【００１４】次に光ディスク２５の種類に応じて対物レ
ンズ２、３を切り換える方法について説明する。フォト
カプラ１１よりレンズ位置検出信号６０が出力されシス
テムコントロ−ラ３０に入力される。システムコントロ
−ラ３０が対物レンズを切り換えると判断すると制御信
号４５によりスイッチ回路３９はキックパルス発生回路
３８の出力側に切り換わる。そして制御信号４６により
キックパルス発生回路３８はキックパルス６１を発生し
てレンズアクチュエ−タ１の可動部材４を軸６回りに１
８０度回転する。

【００１５】図４は上記した対物レンズの切り換え方法
を更に詳しく説明するためのチャ−トである。横軸は可
動部材４の回転角（相対値）である。０度と３６０度の
位置は対物レンズ２が光軸１５上にあり（図１に示す状
態）、１８０度の位置は対物レンズ３が光軸１５上にあ
る場合である。可動部材４には回転位置０度（＝３６０
度）、９０度、２７０度に相当する位置に反射部材１
２、１３、１４が取り付けられているために、フォトカ
プラ１１から得られるレンズ位置検出信号６０はハイレ
ベルとなる。可動部材４が０度と１８０度の安定点にあ
るとき、１８０度の位置では信号６０はロ−レベルのた
めに何れの対物レンズが光軸１５上にあるのかを識別で
きる。可動部材４を回転する場合はキックパルス発生回
路３８がキックパルス６１を出力する。すると可動部材
４は軸６回りに回転するが、可動部材４が安定点１８０
度の位置を飛び越えるのを防ぐために、レンズ位置検出
信号６０から可動部材４の９０度の位置を検出して逆向
きのキックパルスを発生して可動部材４の回転速度を制
動して安定点１８０度の位置に引き込まれるよう制御す
る。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式再
生装置は従来の光学式再生装置に対物レンズを１個付加
するだけで、基板厚さの異なる２種類の光ディスクに対
応することができ、装置の小型、低コスト化が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズアクチュエ−タの構成図

【図２】本発明のレンズアクチュエ−タのコイル部分の
分解斜視図

【図３】本発明の光学式再生装置のブロック図

【図４】本発明の光学式再生装置の動作を説明するチャ
−ト

【符号の説明】

１ レンズアクチュエ−タ ２、３ 対物レンズ ４ 可動部材 ５ 基台 ６ 軸 ７、８ 磁気回路 ９、１０ コイル １１ フォトカプラ ２０ 光ピックアップ ２５ 光ディスク ３０ システムコントロ−ラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末永 秀夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所情報映像事業部内 (72)発明者 石橋 利晃 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 鈴木 芳夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に植立された軸と、軸と係合して軸ま
   わりに回転可能でかつ軸方向に移動可能な可動部材と、
   可動部材に固定された対物レンズと、可動部材を軸と平
   行な方向及び軸まわりに駆動する電磁的駆動手段とを少
   なくとも備えたことを特徴とするレンズアクチュエ−
   タ。
2. 【請求項２】可動部材に第１、第２の対物レンズが固定
   されていることを特徴とする請求項１に記載するレンズ
   アクチュエ−タ。
3. 【請求項３】電磁的駆動手段が、可動部材に固定され少
   なくとも永久磁石からなる磁界発生手段と、基台に固定
   されたコイルとから構成されていることを特徴とする請
   求項１から請求項２に記載するレンズアクチュエ−タ。
4. 【請求項４】可動部材の軸まわりの位置決め手段を備え
   たことを特徴とする請求項１から３に記載するレンズア
   クチュエ−タ。
5. 【請求項５】可動部材の軸まわりの位置を検出する検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項１から４に記載す
   るレンズアクチュエ−タ。
6. 【請求項６】第１の対物レンズと第２の対物レンズとが
   下記の関係式を満たすことを特徴とする請求項１から５
   に記載するレンズアクチュエ−タ。 ０．３５＜第１の対物レンズの開口数＜０．４５ １．１５ｍｍ＜第１の対物レンズの最適基板厚さ＜１．
   ２５ｍｍ ０．５２＜第２の対物レンズの開口数＜０．６５ ０．５５ｍｍ＜第２の対物レンズの最適基板厚さ＜０．
   ６５ｍｍ
7. 【請求項７】請求項１または請求項２または請求項３ま
   たは請求項４または請求項５または請求項６に記載する
   レンズアクチュエ−タと、レ−ザ光源と、光ディスクか
   らの反射光を検出する検出手段とを備えたことを特徴と
   する光学式再生装置。