JP2006024266A - 対物レンズアクチュエータ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型マグネット及び小型コイルから効率よく駆動力を発生させることができる対物レンズアクチュエータを提供する。
【解決手段】 本発明に係る対物レンズアクチュエータは、光ディスクの情報記録面上にレーザ光を集光させるための対物レンズを、フォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向にそれぞれ駆動するアクチュエータであって、第1及び第2のマグネット41a、41bを含む固定部と、前記第1及び第2のマグネットの間に配置され、前記対物レンズ24、フォーカスコイル43、トラッキングコイル44及びラジアルチルトコイル45を含む可動部とを備える。 各マグネット41a、41bは、田の字型に領域分割され、隣り合う領域がそれぞれNS逆極性となるように着磁され、着磁方向が前記フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する方向である。
【選択図】 図5
【解決手段】 本発明に係る対物レンズアクチュエータは、光ディスクの情報記録面上にレーザ光を集光させるための対物レンズを、フォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向にそれぞれ駆動するアクチュエータであって、第1及び第2のマグネット41a、41bを含む固定部と、前記第1及び第2のマグネットの間に配置され、前記対物レンズ24、フォーカスコイル43、トラッキングコイル44及びラジアルチルトコイル45を含む可動部とを備える。 各マグネット41a、41bは、田の字型に領域分割され、隣り合う領域がそれぞれNS逆極性となるように着磁され、着磁方向が前記フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する方向である。
【選択図】 図5
Description
この発明は、光ディスクに対して情報の記録再生を行なう光ディスク装置に関し、詳細には光ディスク上にレーザ光を集光させるための対物レンズをフォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向にそれぞれ駆動する対物レンズアクチュエータに関する。
周知のように近年では、情報の高密度記録技術が進み、片面1層に4.7GB(Giga Byte)の記録容量を有する光ディスクも普及している。CD(Compact Disk)等の光ディスクは情報記録媒体として一般に知られている。光ディスクとしてはCDの他に、DVD(Digital Versatile Disk)、HD(High Definition)−DVD等がある。
光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う場合、レーザビームがディスク記録面に集光し、光ビームスポットがディスク上の情報トラックに追従し、更にディスクにそりがある場合でも、レーザビームがディスク記録面に直角に照射されるように、対物レンズの位置及び角度が制御される。
レーザビームがディスク記録面に集光するように、対物レンズの位置を調節する制御をフォーカス制御、光ビームスポットがディスク上の情報トラックに追従するように対物レンズの位置を調節する制御をトラッキング制御、レーザビームがディスク記録面に直角に照射されるように、対物レンズの角度を調節する制御をチルト制御という。これらの制御は対物レンズアクチュエータを用いて行われる。光ディスク上に記録される情報の高密度記録技術が進むにつれ、対物レンズアクチュエータの高いレンズ駆動精度が益々要求されるようになる。
レンズアクチュエータとして下記特許文献1では、マグネットの着磁がコイルの対角線上を境界線とした二極着磁のマグネットを使用したレンズアクチュエータを開示している。
特開2003−257056
上記文献に開示された着磁パターンの場合、レンズホルダを駆動した際にコイルに作用するローレンツ力に偏りができ、有害なトルクが発生して対物レンズの傾きが大きくなってしまう。又、上記着磁パターンではアクチュエータの可動範囲内においてマグネットが作る磁界の大きさに著しい変動があるため、アクチュエータの駆動感度の変動が大きい。
本発明は、小型マグネット及び小型コイルから効率よく駆動力を発生させることができる対物レンズアクチュエータを提供することを目的としている。
又本発明は、フォーカスコイル、トラッキングコイル、ラジアルチルトコイルにより発生する駆動力を独立に調整することが容易な対物レンズアクチュエータを提供することを目的としている。
又本発明は、アクチュエータ可動部を駆動したときの対物レンズの傾きが小さい対物レンズアクチュエータを提供することを目的としている。
更に本発明は、量産が容易な対物レンズアクチュエータを提供することを目的としている。
本発明の一実施形態に係る対物レンズアクチュエータには、4極着磁のマグネットが用いられ、その境界線は十文字を構成する。それら境界線の方向はアクチュエータのフォーカス方向、トラッキング方向と一致しており、アクチュエータ駆動時でも磁場に対する対物レンズの傾きが小さい。またフォーカスコイルとラジアルチルトコイルは全く独立のメカニズムで駆動される。
小型マグネット及び小型コイルから効率よく駆動力を発生させることができ、しかもフォーカスコイル、トラッキングコイル、ラジアルチルトコイルの各駆動力を独立に調整することが容易となる。又、アクチュエータ駆動時の対物レンズの傾きが小さい。マグネットの着磁パターンが単純なため、量産も容易である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、この実施の形態で説明する光ディスク装置を示している。この光ディスク装置は、CD、DVD、あるいはHD−DVD等の光ディスク11に対して、情報の記録再生を行なう機能を有している。
この光ディスク装置は、光ヘッド12、変調回路13、記録再生制御部14、レーザ制御回路15、信号処理回路16、復調回路17、対物レンズアクチュエータ18、レンズアクチュエータ制御部19を備えている。
上記光ヘッド12は、半導体レーザ20、コリメートレンズ21、PBS(偏光ビームスプリッタ)22、4分の1波長板23、対物レンズ24、集光レンズ25、光検出器26を備えている。
また、上記レンズアクチュエータ制御部19は、フォーカスエラー信号生成回路27、フォーカス制御回路28、トラッキングエラー信号生成回路29、トラッキング制御回路30、ラジアルチルトエラー信号生成回路31、ラジアルチルト制御回路32を備えている。
まず、この光ディスク装置による光ディスク11への情報の記録について説明する。変調回路13は、所定の変調方式に基づいてホストから提供される記録情報(データシンボル)をチャネルビット系列に変調する。記録情報に対応したチャネルビット系列は、記録再生制御部14に入力される。
この記録再生制御部14には、ホストからの記録再生指示(この場合、記録指示)が入力される。記録再生制御部14は、対物レンズアクチュエータ18に制御信号を出力し、目的の記録位置に光ビームが適切に集光されるように光ヘッド12を駆動させる。さらに、記録再生制御部14は、チャネルビット系列をレーザ制御回路15に供給する。
レーザ制御回路15は、チャネルビット系列をレーザ駆動波形に変換し、半導体レーザ20を駆動する。ここでレーザ制御回路15は、半導体レーザ20をパルス駆動する。これに伴ない、半導体レーザ20は、所望のビット系列に対応した記録用の光ビームを発生する。
半導体レーザ20から発生された記録用の光ビームは、コリメートレンズ21で平行光となり、PBS22に入射し、透過する。PBS22を透過した光ビームは、4分の1波長板23を透過し、対物レンズ24により光ディスク11の情報記録面に集光される。
集光された記録用の光ビームは、フォーカス制御回路28並びに対物レンズアクチュエータ18によるフォーカス制御、トラッキング制御回路30並びに対物レンズアクチュエータ18によるトラッキング制御、ラジアルチルト制御回路32並びに対物レンズアクチュエータ18によるラジアルチルト制御によって、光ディスク11の情報記録面上に最良の光ビームスポットが得られる状態で維持される。
次に、この光ディスク装置による光ディスク11からの情報の再生について説明する。記録再生制御部14には、ホストからの記録再生指示(この場合、再生指示)が入力される。記録再生制御部14は、ホストからの再生指示にしたがい、レーザ制御回路15に再生制御信号を出力する。
レーザ制御回路15は、再生制御信号に基づき半導体レーザ20を駆動する。これに伴ない、半導体レーザ20は、再生用の光ビームを発生する。半導体レーザ20から発生された再生用の光ビームは、コリメートレンズ21で平行光となり、PBS22に入射し透過する。PBS22を透過した光ビームは4分の1波長板23を透過し、対物レンズ24により光ディスク11の情報記録面に集光される。
集光された再生用の光ビームは、フォーカス制御回路28、トラッキング制御回路30、ラジアルチルト制御回路32、ならびに対物レンズアクチュエータ18によって、光ディスク11の情報記録面上に最良の光ビームスポットが得られるように調節される。
このとき、光ディスク11上に照射された再生用の光ビームは、情報記録面内の反射膜あるいは反射性記録膜により反射される。反射光は、対物レンズ24を逆方向に透過して再度平行光となり、4分の1波長板23を透過した後、入射光に対して垂直な偏光を持つPBS22で反射される。
PBS22で反射された光ビームは、集光レンズ25により収束光となり、光検出器26に入射される。光検出器26は、例えば、4分割のフォトディテクタから構成されている。光検出器26に入射した光束は、光電変換されて電気信号となり増幅される。増幅された信号は、信号処理回路16にて等化され2値化され、復調回路17に送られる。復調回路17では所定変調方式に対応した復調動作が施されて、再生データが出力される。
また、光検出器26から出力される電気信号の一部に基づいて、フォーカスエラー信号生成回路27によりフォーカスエラー信号が生成される。同様に、光検出器26から出力される電気信号の一部に基づいて、トラッキングエラー信号生成回路29によりトラッキングエラー信号が生成される。同様に、光検出器26から出力される電気信号の一部に基づいて、ラジアルチルトエラー信号生成回路31によりラジアルチルトエラー信号が生成される。
そして、フォーカス制御回路28は、フォーカスエラー信号に基づき対物レンズアクチュエータ18を制御し、ビームスポットのフォーカスを制御する。トラッキング制御回路30は、トラッキングエラー信号に基づき対物レンズアクチュエータ18を制御し、ビームスポットのトラッキングを制御する。ラジアルチルト制御回路32は、ラジアルチルトエラー信号に基づき対物レンズアクチュエータ18を制御し、ビームスポットのラジアルチルトを制御する。
次に、本発明の一実施形態に係る対物レンズアクチュエータ18について説明する。
図2は対物レンズアクチュエータ18の全体的な構造を示す図である。
対物レンズアクチュエータ18は固定部と可動部からなり、固定部はヨークベース40、2つのマグネット41、ゲルボックス43を含む。ヨークベース40はピックアップ12本体に固定されている。レンズアクチュエータ可動部50は2つのマグネット41の間に配置され、ヨークベース40に固定されたゲルボックス43から延長されたサスペンションワイヤ39により保持される。
図3はレンズアクチュエータ可動部50の構造を示し、図4はレンズホルダ42の構造を示す図である。
レンズホルダ42にはレンズホルダ42を取り囲むように2個のラジアルチルトコイル45が巻きつけられ、レンズホルダ42の両側に、それぞれ2個のフォーカスコイル43、2個のトラッキングコイル44が設けられている。レンズホルダ42両側のフォーカスコイル43及びトラッキングコイル44は中継基板46を介して接続されている。
図5は対物レンズアクチュエータ用磁気回路、つまりマグネットとコイルの位置関係を示す図である。図6はフォーカスコイル結線図、図7はトラッキングコイル結線図、図8はラジアルチルトコイル結線図である。マグネット41a側のフォーカスコイル43a、43b及びトラッキングコイル44a、44bの配置は、マグネット41b側のフォーカスコイル43c、43d及びトラッキングコイル44c、44cの配置と同一である。
4個のフォーカスコイル43a〜43dは互いに直列接続され、フォーカス制御回路28から駆動電流が供給される。4個のトラッキングコイル44a〜44dも互いに直列接続され、トラッキング制御回路30から駆動電流が供給される。更に2個のラジアルチルトコイル45a、45bも互いに直列接続され、ラジアルチルト制御回路32から駆動電流が供給される。
次にマグネットの着磁配置及び着磁方向について説明する。
マグネットは図9(a)のように直方体の形状をしており、向かい合う面の各辺の中点同士を結んだ直線によって4つの領域に分割され、厚さ方向を着磁方向として着磁されている。図9(b)のように隣り合う領域の磁極が互いに逆になるように着磁されている。マグネット41a、41bは対物レンズやレンズホルダを挟むようにして配置される。各マグネットの大きさは、9mm×6mm×2.5mm程度である。
また、アクチュエータをフォーカス、トラッキング、ラジアルチルト方向に駆動させるためには、マグネットは図9に示す組み合わせでなければならない。この2枚のマグネットは、領域の分割の仕方はまったく同じであるが、着磁パターンはまったく正反対となっており、この2枚は別々に製造する必要がある。尚、点Cmは各マグネット41a、41bの中心を結ぶ中心線Lm上に存在する点であって、点Cmから各マグネット41a、41bまでの距離は同一である。ここでは中心点Cmをレンズアクチュエータの中心と呼ぶこととする。
次に、フォーカスコイル及びトラッキングコイルの配置について説明する。
フォーカスコイル及びトラッキングコイルはそれぞれ片面に2個ずつ配置される。図10はレンズアクチュエータの中心Cm(図9(a)参照)から、つまりマグネットの着磁方向に平行な方向から、マグネット41a側を見たときの側面図である。以下、マグネット41a、フォーカスコイル43a、43b、トラッキングコイル44bについて説明するが、レンズアクチュエータの中心Cmからマグネット41b側を見たときも、マグネットの着磁位置が逆であることを除き、コイルの配置は同一である。
フォーカスコイル43a、43bは左右に、トラッキングコイル44a、44bは上下に配置される。フォーカスコイル43a、43bの中心C2、C2を結ぶ直線と、トラッキングコイル44a、44bの中心C3、C4を結ぶ直線が十字を形成するようにコイルは配置される。又、レンズアクチュエータ中心Cmから見て、フォーカスコイル43a、43bの中心C1、C2を結ぶ直線が、マグネット41aを上下に分ける境界線L1と重なるように、コイルが配置される。又、レンズアクチュエータ中心から見て、トラッキングコイル44a、44bの中心C3、C4を結ぶ直線が、マグネット41aを左右に分ける境界線L2と重なるように、コイルが配置される。
次にフォーカスコイルの駆動原理について説明する。
図11はフォーカスコイルの駆動原理を説明するための図、図12はレンズアクチュエータを図5の”A”に示す側から見たときのマグネットが発生する磁場のベクトル線図である。フォーカスコイル43a、43bに図11のようにコイル電流を流すことを考える。フォーカスコイルの正面にあるマグネット41aが発生している磁界は、図12に示すようにちょうどコイルと垂直になっており、その方向はN極ではマグネットからコイルの方向を、S極ではコイルからマグネットの方向となっている。このモデルにフレミング左手の法則を適用すると、図11の左右のフォーカスコイル43a、43bでは、水平面に平行な4つの辺には、太線矢印のように全て垂直上方向のローレンツ力が働くことになる。尚、垂直面に平行な4つの辺についても、細線矢印のようにそれぞれ水平方向にローレンツ力が発生するが、これらの力はお互いに打ち消しあい、垂直上方向に働く合力に影響を与えることはない。この原理により、アクチュエータ可動部をフォーカス方向に駆動することができる。
尚、図11では片側のフォーカスコイル43a、43b、及びマグネット41aの磁場について考えたが、対物レンズをはさんで反対側にあるフォーカスコイル43c、43d、マグネット41bについても同様の配置となっており、まったく同様の原理により、フォーカス方向への駆動力を発生させることができる。
次に、トラッキングコイル駆動原理を説明する。
図13はトラッキングコイルの駆動原理を示すための図である。トラッキングコイル44a、44bに図13のようにコイル電流を流すことを考える。トラッキングコイル44a、44bの正面にあるマグネット41aが発生している磁界は、図12のようにちょうどコイルと垂直になっており、その方向はN極ではマグネットからコイルの方向を、S極ではコイルからマグネットの方向となっている。このモデルにフレミング左手の法則を適用すると、図13の上下のトラッキングコイル44a、44bでは、垂直面に平行な4つの辺には、太線矢印のように全て水平右方向のローレンツ力が働くことになる。尚、水平面に平行な4つの辺についてもそれぞれ垂直方向にローレンツ力が発生するが、これらの力はお互いに打ち消しあい、水平右方向に働く合力に影響を与えることはない。この原理により、アクチュエータ可動部をトラッキング方向に駆動することができる。
図13では片側のトラッキングコイル44a、44b、マグネット41aの磁場について考えたが、対物レンズをはさんで反対側にあるトラッキングコイル44c、44d、マグネット41bについても同様の配置となっておりまったく同僚の原理によって、フォーカス方向への駆動力を発生させることができる。
尚、図中矢印Fはフォーカシング方向、矢印Tはトラッキング方向である。従って、マグネット41の着磁方向は、フォーカシング方向及びトラッキング方向に直交する方向である。
次に、ラジアルチルトコイル駆動原理を説明する。
図14はラジアルチルトコイルの駆動原理を示すための図である。ラジアルチルトコイル45a、45bは2つのマグネット41a、41bの間に、対物レンズおよびレンズホルダを取り囲むようにして配置されている。又、ラジアルチルトコイル45a、45bは、トラッキング方向Tに延長された辺L3と、フォーカス方向F及びトラッキング方向Tに直交する方向Pに延長された辺4を含む。
図14において、ラジアルチルトコイル45a、45bのマグネットに平行な辺L3では、マグネットの着磁パターンにより、各辺の右側と左側で逆方向の磁界が作用していることになる。この状態でコイルに電流を図14の方向に流すと、磁界の向きと電流の向きから、フレミング左手の法則により、ラジアルチルトコイル45a、45bのマグネットに平行な辺では、太線矢印のように右側と左側で上下逆方向のローレンツ力が発生する。これらの力が偶力となり、対物レンズアクチュエータの可動部をラジアルチルト方向に傾けるトルクを発生させることができる。尚、図14では片方のマグネット41aとラジアルチルトコイル45a、45bの片方の辺についてのみローレンツ力発生メカニズムを示してあるが、対物レンズをはさんで反対側にあるラジアルチルトコイル45a、45bの辺、マグネット41bについてもまったく同様の原理によって、トルクを発生させることができる。
図15は本発明を適用したレンズアクチュエータの可動部の傾き特性を示す図である。図5では、対物レンズをトラッキング方向に±0.2mmのオフセット変位を与えた状態で、フォーカス方向に±0.4mm変位させたときの対物レンズの傾き(ラジアルチルト角)を示す。
対物レンズアクチュエータでは一般に、対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動すると、磁気回路の中心からコイルがずれ、不要な方向への力が増大し、対物レンズアクチュエータ可動部を傾ける現象が発生する。しかし本発明の磁気回路ではマグネットの着磁パターンとフォーカス、トラッキングコイルの配置を工夫することにより、図15のように対物レンズの傾きを小さく抑えている。
以上のように本発明によれば、直方体のマグネットを田の字型に領域分割、着磁し、フォーカスコイル、トラッキングコイルを十字型に配置することにより、各フォーカスコイル、各トラッキングコイルについては2辺から駆動力を出すことができ、小型で高駆動感度のアクチュエータを作ることができる。また、磁界の方向、大きさの変化が小さくなり駆動時の対物レンズの傾き角が小さく押さえられるようになった。
Claims (5)
- 光ディスクの情報記録面上にレーザ光を集光させるための対物レンズを、フォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向にそれぞれ駆動するレンズアクチュエータであって、
第1及び第2のマグネットを含む固定部と、
前記第1及び第2のマグネットの間に配置され、前記対物レンズ、フォーカスコイル、トラッキングコイル及びラジアルチルトコイルを含む可動部とを備え、
各マグネットは、複数の領域に分割され、隣り合う領域がそれぞれNS逆極性となるように着磁され、着磁方向が前記フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する方向であることを特徴とする対物レンズアクチュエータ。 - 前記可動部の側面に、2つのフォーカスコイルが第1の方向に配置され、2つのトラッキングコイルが前記第1の方向とは直交する第2の方向に配置され、各フォーカスコイルの中心を結ぶ線分と、各トラッキングコイルの中心を結ぶ線分は十字をなすことを特徴とする請求項1記載の対物レンズアクチュエータ。
- 前記フォーカスコイル及び前記トラッキングコイルは、前記マグネットの着磁方向から見たときに、前記フォーカスコイルの中心及び前記トラッキングコイルの中心が、前記分割された領域の境界線に重なるように配置されていることを特徴とする請求項2記載の対物レンズアクチュエータ。
- 前記ラジアルチルトコイルは、前記可動部を取り囲むように設けられ、前記トラッキング方向に延長された辺と、前記フォーカス方向及びトラッキング方向に直交する方向Pに延長された辺を含むことを特徴とする請求項2記載の対物レンズアクチュエータ。
- 光ディスクの情報記録面上にレーザ光を集光させるための対物レンズを、フォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向にそれぞれ駆動するものであって、第1及び第2のマグネットを含む固定部と、前記第1及び第2のマグネットの間に配置され、前記対物レンズ、フォーカスコイル、トラッキングコイル及びラジアルチルトコイルを含む可動部とを備え、各マグネットは、複数の領域に分割され、隣り合う領域がそれぞれNS逆極性となるように着磁され、着磁方向が前記フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する方向である対物レンズアクチュエータと、
前記対物レンズアクチュエータを用いて、前記レーザ光のフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、
前記対物レンズアクチュエータを用いて、前記レーザ光のトラッキングを制御するトラッキング制御手段と、
前記対物レンズアクチュエータを用いて、前記レーザ光のラジアルチルトを制御するラジアルチルト制御手段と、
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
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