JP2006031746A - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device.
光ディスク記録面に対面するエア・ベアリング・サーフェースが設けられた光ピックアップを有し、光ピックアップがエア・ベアリング・サーフェースとディスク記録面との間に形成される空気流によってディスクの厚さ方向に浮上される、いわゆるフライングヘッド型と称される光ピックアップ装置が提案されている(例えば特許文献1〜4参照)。
ところで、エア・ベアリング・サーフェースが設けられた光ピックアップ装置においては、エア・ベアリング・サーフェースが光ディスク表面に貼り付く現象を防止する必要があるが、前記各従来技術ではこのような貼り付き現象を回避する技術は開示されていない。
一方、磁気ヘッド部分にエア・ベアリング・サーフェースを用いたハードディスク装置(HDD)においては、貼り付き現象を回避するために、エア・ベアリング・サーフェースあるいは磁気ディスクの表面を粗面加工することが提案されている。
しかしながら、光ピックアップ装置では、光ビームが透過する光路中に表面を荒らした部材が存在すると、光が拡散し光量低下等の問題が発生する。特に、光ディスクの記録密度が高まることに伴い光ビームの波長が短波長化すると、粗面加工による光量低下が顕著なものとなるため、エア・ベアリング・サーフェースの部分に光ビームを透過させることができず設計の自由度を確保する上で不利があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目的はエア・ベアリング・サーフェースが光ディスク表面に貼り付く現象を確実に防止し、かつ、光ビームの光量低下を招くことなくエア・ベアリング・サーフェースに光ビームを透過させることができる光ピックアップ装置を提供することにある。
By the way, in the optical pickup device provided with the air bearing surface, it is necessary to prevent the phenomenon that the air bearing surface sticks to the surface of the optical disc. A technique for avoiding the above is not disclosed.
On the other hand, in a hard disk drive (HDD) using an air bearing surface for the magnetic head portion, the surface of the air bearing surface or magnetic disk may be roughened to avoid the sticking phenomenon. Proposed.
However, in the optical pickup device, when a member having a rough surface is present in the optical path through which the light beam is transmitted, the light is diffused and problems such as a reduction in the amount of light occur. In particular, if the wavelength of the light beam is shortened as the recording density of the optical disk increases, the light amount decreases due to rough surface processing, so that the light beam is transmitted through the air bearing surface. However, there was a disadvantage in securing the degree of design freedom.
The present invention has been made in view of such circumstances. The object of the present invention is to reliably prevent the phenomenon that the air bearing surface sticks to the surface of the optical disk, and to reduce the light amount of the light beam. An object of the present invention is to provide an optical pickup device that can transmit a light beam to a surface.
上記目的を達成するために本発明は、光ディスクのディスク記録面に対面するエア・ベアリング・サーフェースが設けられた光ピックアップを有し、前記光ピックアップは前記エア・ベアリング・サーフェースと前記ディスク記録面との間に形成される空気流によって前記ディスクの厚さ方向に浮上される光ピックアップ装置であって、前記光ピックアップは光源からの光ビームを前記エア・ベアリング・サーフェースを透過させて前記ディスク記録面に導く光学系を有し、前記エア・ベアリング・サーフェースは、その表面粗さ(Ra)が5〜20nmの範囲で形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has an optical pickup provided with an air bearing surface facing a disk recording surface of an optical disk, and the optical pickup includes the air bearing surface and the disk recording. An optical pickup device that is levitated in the thickness direction of the disk by an air flow formed between the optical surface and the optical pickup, wherein the optical pickup transmits a light beam from a light source through the air bearing surface. An optical system for guiding to a disk recording surface is provided, and the air bearing surface has a surface roughness (Ra) in the range of 5 to 20 nm.
本発明によれば、エア・ベアリング・サーフェースをその表面粗さ(Ra)が5〜20nmの範囲となるように形成したので、エア・ベアリング・サーフェースが光ディスクの表面に接触したときに光ピックアップが光ディスクの表面に貼り付く現象を確実に回避できるとともに、かつ、エア・ベアリング・サーフェースの部分に光ビームを透過させても光ビームが拡散して光量が低下することを防止できる。 According to the present invention, since the air bearing surface is formed so that the surface roughness (Ra) is in the range of 5 to 20 nm, the light is applied when the air bearing surface contacts the surface of the optical disk. The phenomenon that the pickup sticks to the surface of the optical disk can be avoided reliably, and even if the light beam is transmitted through the air bearing surface portion, it is possible to prevent the light beam from diffusing and the amount of light from decreasing.
本発明は、エア・ベアリング・サーフェースが光ディスク表面に貼り付く現象を確実に防止し、かつ、光ビームの光量低下を招くことなくエア・ベアリング・サーフェースの部分に光ビームを透過させるという目的を、エア・ベアリング・サーフェースをその表面粗さ(Ra)が5〜20nmの範囲となるように形成することで実現した。 The object of the present invention is to reliably prevent the air bearing surface from sticking to the surface of the optical disk and to transmit the light beam through the air bearing surface without causing a decrease in the amount of light beam. Was realized by forming the air bearing surface so that its surface roughness (Ra) was in the range of 5 to 20 nm.
以下、本発明による光ピックアップ装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は実施例1における光ピックアップ装置の構成を示す分解斜視図、図2は実施例1における光ピックアップ装置の組立図、図3は実施例1の光ピックアップ装置が適用された光ディスクドライブ装置の構成を示す分解斜視図である。
図3に示すように、光ディスクドライブ装置100は、85.6mm(長さ)×54mm(幅)×5mm(厚さ)サイズ(PCMCIAのType2サイズ)のディスクカートリッジ1用で、このディスクカートリッジ1が交換可能に構成されている。
まず、ディスクカートリッジ1について説明すると、該ディスクカートリッジ1は、光ディスク1Aと該光ディスク1Aを収容したカートリッジ2から構成されている。光ディスク1Aは通常、カートリッジ2の内部に収められた状態で保管及び使用される。
光ディスク1Aは穴のあいた円盤状の磁性片(ハブ)が中央に接着されており、そのハブにより後述するスピンドルモータの回転軸との位置合わせや磁力による吸着が行なわれるように構成されている。
カートリッジ2の下面には、開閉可能なシャッターが取り付けられており、光ディスクドライブ装置100内部にローディングされる際にそのシャッターは開かれ、その開口部を通じて後述する光ピックアップ8による読み書きが行なわれるようになっている。
Embodiments of an optical pickup device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the optical pickup device in the first embodiment, FIG. 2 is an assembly diagram of the optical pickup device in the first embodiment, and FIG. 3 is an optical disk drive device to which the optical pickup device in the first embodiment is applied. It is a disassembled perspective view which shows a structure.
As shown in FIG. 3, the optical
First, the disc cartridge 1 will be described. The disc cartridge 1 is composed of an
The
An openable and closable shutter is attached to the lower surface of the
光ディスクドライブ装置100は、矩形板状の底板を有するシャーシ4および該シャーシ4の側縁から起立された起立壁の上部を覆うトップカバー12を有し、これらシャーシ4およびトップカバー12により構成される収容空間内に、スピンドルモータ3と、電気回路基板11と、光ピックアップ8を有する光ピックアップ装置200とが収容されている。
スピンドルモータ3は、シャーシ4に固定され、矢印の方向から挿入されたディスクカートリッジ1のハブを磁力でチャッキングして回転するように構成されている。電気回路基板11は、シャーシ4に固定されている。
The optical
The
図1、図3に示すように、ピックアップ装置100は、アーム5(図3にのみ示す)、磁気回路7、光ピックアップ8、マウント13、ロードビーム14、フレキシャ15などを備えている。
アーム5は、その基部がシャーシ4の底壁から起立する軸6にベアリングを介して回転可能に取着されている。また、アーム5の基部には不図示のコイルが設けられており、このコイルはフレキシブル基板10を介して電気回路基板11と電気的に接続されて駆動電流が供給されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
マウント13は、矩形状の金属板に円筒部1302が打出されており、この円筒部1302は、アーム5の先端の穴に通されかしめられて固定されている。
ロードビーム14は、100μm以下のステンレス製の薄いばね材から構成され、長手方向の一端に、円筒部1302の穴とほぼ同一形状の穴を有しており、該穴とアーム5の穴との位置が一致した状態でアーム5に対してスポット溶接にて固定されている。
ロードビーム14は板ばねとして作用しており、光ピックアップ8が使用状態の時、光ディスク1Aに対して5gf以下程度の押し付け力が働くように、予め曲げ加工が施されている。
フレキシャ15は50μm以下の更に薄いステンレス製の板ばねで構成されている。フレキシャ15はロードビーム14の2ヶ所の穴を基準として位置合わせされ、フレキシャ15のマウント13寄り箇所はスポット溶接によりロードビーム14の長手方向の他端に固定されている。
また、フレキシャ15は、ロードビーム14に対して固定されている前記マウント13寄り箇所以外、ロードビーム14との間に多少の隙間をもっており、ロードビーム14の球状に絞られたディンプル部17を中心に、ねじれ方向や曲げ方向に動けるようになっている。
また、ロードビーム14に対して固定されている前記マウント13寄り箇所以外の箇所が光ディスク1Aに面するように配置され、この箇所に光ピックアップ8が取着されており、ロードビーム14の押しつけ力はディンプル部17とフレキシャ15を介して光ピックアップ8に伝達されるようになっている。
The
The
The
The
Further, the
Further, a portion other than the portion closer to the
磁気回路7は、マグネットから構成され、アーム5に取着されているコイルと共にボイスコイルモータを形成している。ボイスコイルモータは、コイルに駆動電流が供給されることにより、アーム5とともにマウント13、ロードビーム14、フレキシャ15、光ピックアップ8を一体的に軸6を中心にして回転駆動するように構成されている。これにより、光ピックアップ8は光ディスク1Aの半径方向に移動可能で光ディスク1Aの内外周にアクセス可能となっている。
光ディスク1Aが光ディスクドライブ装置100内に無い時やスピンドルモータ3が止まっている時は、光ピックアップ8は図3に示すように光ディスク1Aの外周の外方の箇所に位置するようになっている。その際、光ピックアップ8は、ロードビーム14の他端に設けられた係合部16(図1参照)がシャーシ4に設けられたばね押え9に係合することにより光ディスク1Aの厚さ方向において光ディスク1Aのディスク記録面から離間した箇所に位置するように規制されている。この係合部16は軸6を中心として円弧状に延在し、光ピックアップ8が光ディスク1Aの外周に臨んだ際に光ピックアップ8が光ディスク1Aの外周に接触するように構成されている。
The
When the
図1、図2に示すように、光ピックアップ8は、フレキシャ15の上面に、集積光ピックアップユニット22、1/4波長板21、スペーサ20、対物レンズプレート19、スライダー18がこの順番で取着されて構成されている。
集積光ピックアップユニット22は、光ビームを出射する光源としての半導体レーザ23、光ビームの光路を形成するマイクロプリズム24、光ディスク1Aのディスク記録面によって反射された光ビームの光量を検出するフォトディテクタ(不図示)、フォトディテクタからの検出信号を処理する電気回路(不図示)などをシリコンウェハ22A上に設け1つのパッケージに収めたものである。このような集積光ピックアップユニット22は、レーザーカプラーと呼ばれ、CDの光ピックアップでは良く使用されているものであり、集積光ピックアップユニット22はフレキシャ15の上面に取着されている。
また、シリコンウェハ22A上には、電気端子が設けられており、この電気端子と、ロードビーム14に接着されたフレキシブル基板10に設けられたパッド部(導体露出部)とがワイヤーボンディング等で電気的に接続されている。集積光ピックアップユニット22はフレキシブル基板10を介して電気回路基板11と接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The integrated
Further, an electrical terminal is provided on the
波長板21は、予め対物レンズプレート19の下面に接着固定されている。
スペーサ20は、図1に示すように、対物レンズプレート19の外形とほぼ一致する外形を呈し上面と下面が平行をなす矩形枠状に形成され、上面が対物レンズプレート19の下面に接着固定され、下面が集積光ピックアップユニット22に接着固定されるように構成されている。
そして、対物レンズプレート19の下面と、スペーサ20の内周面と、集積光ピックアップユニット22とで囲まれた密閉空間はその内部の腐食防止のため不活性ガスが封入されるようになっており、この密閉空間に波長板21が収容されている。
スペーサ20は、ガラスやセラミックス等で作られており、対物レンズプレート19と集積光ピックアップユニット22との距離を対物レンズの焦点距離に一致させるよう所定の寸法に高精度に加工された部品である。なお、スペーサ20を構成する材料としては、ガラスやセラミックス以外の材料でもよいが、ガラスやセラミックスと同等以上の精度で研磨でき、寸法安定性の高いものであることが好ましい。
The
As shown in FIG. 1, the
The sealed space surrounded by the lower surface of the
The
対物レンズプレート19は、厚みを有する矩形板状のガラスプレート1902の箇所に高屈折材料による対物レンズ1904が組込まれて構成されている。
図1に示すように、ガラスプレート1902は、スライダー18とほぼ同じ長さと幅を有している。
ガラスプレート1902の幅方向の両側には、スライダー18を取り付けるための2つの取り付け面1906が形成されている。
取り付け面1906は、ガラスプレート1902の上面に対して低い位置に段差をなすように直線状に延在して設けられ、取り付け面1606は、延在方向に沿って次第に高さが異なるテーパー面で形成されている。
また、本実施例では、マイクロプリズム24、対物レンズ1904によって、半導体レーザ23からの光ビームをディスク記録面に導く光学系が構成されている。
The
As shown in FIG. 1, the glass plate 1902 has substantially the same length and width as the
Two
The mounting
In this embodiment, the
ここで、対物レンズプレート19の製造方法について図5を参照して説明する。
図5(A)、(B)に示すように、一般的なガラスモールドによるレンズの製造と同様に、上下の金型A、Bにより凹部52が形成された成形ガラス50を成形する。従来小型のモールドレンズを作る際、金型を加工するバイトの大きさに限界があり、小型化の制約を受けていた。
しかしここでは金型Aを凸形状にすることで、金型加工でバイトの大きさの制約を受け難いので、小型レンズの製造が可能になっている。
次いで、図5(C)に示すように、その成形ガラス50の凹部52を埋めるほどの厚さに、酸化ニオブ等からなる高屈折率の材料54をスパッタリングにより膜付けする。
その後、図5(D)に示すように、ガラスの凹部52にのみ高屈折率の材料54が残るまで成形ガラス50の研磨を行う。以上によりできた高屈折部がガラス面を透過する光に対して凸レンズとして機能することにより対物レンズ1904を構成する。
なお、本例において成形ガラス50の屈折率は1.5程度、高屈折率の材料54の屈折率は2以上である。
Here, a method of manufacturing the
As shown in FIGS. 5A and 5B, the molded
However, by forming the mold A into a convex shape here, it is difficult to be restricted by the size of the cutting tool in the mold processing, and thus it is possible to manufacture a small lens.
Next, as shown in FIG. 5C, a high-refractive-index material 54 made of niobium oxide or the like is formed by sputtering so as to fill the
After that, as shown in FIG. 5D, the molded
In this example, the refractive index of the molded
このスライダー18は、HDDの浮上ヘッドスライダーと同様の働きをするもので、空気による浮上力を発生させ、光ディスク1Aとの間に空気膜をつくるものである。
スライダー18は、長さと幅を有する矩形板状に構成され、50μm以上の厚みを有する光ビームが透過可能な材料、例えばガラス材料から構成されている。スライダー18は、その長さ方向がロードビーム14およびフレキシャ15の延在方向と平行する方向に向けられて配置されている。
スライダー18の上面と下面は互いに平行に形成されている。
スライダー18の下面側の幅方向の両側には、下面に対して突出して2つの取り付け面1806が長さ方向に平行に直線状に延在形成され、この取り付け面1806は、延在方向に沿って次第に高さが異なるテーパー面で形成されている。
スライダー18の取り付け面1806とガラスプレート1902の取り付け面1906とは、互いに反対の方向に傾斜するテーパー面で形成され、これら2つの取り付け面1806,1906は重ね合わされるとともに重ね合わされた状態で摺動可能に配置され、また、このように重ね合わされた状態で、スライダー18の上面と下面は、光ビームの光軸に垂直となりすなわち光ディスク1Aのディスク記録面と平行になるように配置されている。
そして、2つの取り付け面1806,1906を重ね合わせた状態でスライダー18と対物レンズプレート19とを2つの取り付け面1806,1906の延在方向に沿って相対的に摺動させることでスライダー18の上面と下面を光ディスク1Aのディスク記録面に平行させた状態で対物レンズプレート19に対するスライダー18の光軸方向の位置を調整することができるように構成されている。
The
The
The upper surface and the lower surface of the
On both sides of the
The mounting
Then, the
次に、図1、図2、図4を参照しながら実施例の光ピックアップ装置の動作原理について説明する。
図4は光ピックアップ装置200をロードビーム14の長手方向に沿った中心線の位置で破断した状態を示す説明図であり、(A)はスライダー18をマウント13に近接する方向(矢印X1)に移動させた状態を示す説明図、(B)はスライダー18をマウント13から離間する方向(矢印X2)に移動させた状態を示す説明図である。
Next, the principle of operation of the optical pickup device of the embodiment will be described with reference to FIGS.
4A and 4B are explanatory views showing a state in which the
半導体レーザー23から出射された直線偏光のレーザー光からなる光ビームは、マイクロプリズム24の偏光異方性を持つ偏光ビームスプリッター(PBS膜)膜を施した45度面により図4(A)の下方、すなわちディスク26に向けて反射される。光ビームはその後、1/4波長板21を通過することによりその偏光が直線偏光から円偏光へ変化する。そして、ディスク26は、対物レンズ1904により集光され、スライダー18の部分を厚さ方向に透過し、光ディスク1Aの記録面上で焦点を結ぶ。
光ディスク1Aの記録面から反射された光ビーム(反射光)は、往路と同様の光路を戻り、対物レンズ1904で再び集光される。その後、再度1/4波長板21を通ることにより円偏光から直線偏光に戻される。
その際、直線偏光は、先ほどの往路の偏光方向とは直角方向の直線偏光に変わっており、マイクロプリズム24の45度面(PBS膜)を通過する偏光方向になっている。
したがって、マイクロプリズム24の45度面を通過した光ビームは屈折し、その光ビームの一部はマイクロプリズム24のハーフミラー面を透過しシリコンウェハ22A上のフォトディテクタに投影される。また、ハーフミラー面で反射された一部の光ビームは、再度マイクロプリズム24の全反射面で反射された後、再びフォトディテクタ上に投影される。
この光学系はディスクの記録面にちょうど焦点が合った時に、マイクロプリズム24の全反射面で焦点を結ぶように設計されており、ディスクの記録面にちょうど焦点が合った時に、フォトディテクタの上に投影される光の2つのスポットが同じ大きさとなるように構成されている。
フォトディテクタは各数個に分割されており、フォーカスやトラッキングの誤差検出にも使用できるようになっている。
ちなみに本発明で使用している誤差検出方法は、フォーカスがスポットサイズ法、トラッキングがプッシュプル法という方式である。
ピックアップ装置におけるフォーカスサーボは、HDDで一般的に採用されている浮上スライダーと同じディスク記録面振れ追従によって行っている。またトラッキングサーボは、アーム5をボイスコイルモータによって回動させることにより誤差検出信号に追従させることで行なっている。
A light beam composed of linearly polarized laser light emitted from the
The light beam (reflected light) reflected from the recording surface of the
At that time, the linearly polarized light is changed to the linearly polarized light in the direction perpendicular to the forward polarization direction, and the polarization direction passes through the 45 degree plane (PBS film) of the
Therefore, the light beam that has passed through the 45-degree surface of the
This optical system is designed to focus on the total reflection surface of the
The photodetector is divided into several parts, which can be used for focus and tracking error detection.
Incidentally, the error detection method used in the present invention is a system in which the focus is the spot size method and the tracking is the push-pull method.
The focus servo in the pickup device is performed by following the disk recording surface run-out following the flying slider generally employed in HDDs. The tracking servo is performed by following the error detection signal by rotating the
次に、ピックアップ装置の組立て調整について説明する。
光ディスク1Aが回転することにより、その付近の空気も同時に回転し、スライダー19と光ディスク1Aの間に入り込む。その空気による圧力でスライダー19は浮上力を得、ロードビーム14による荷重とちょうどつりあったところで一定の浮上量を保つものである。
本例では、スライダー19の浮上力とロードビーム14の荷重との釣り合いが取られることで1μm程度の浮上量が得られるように設計されており、対物レンズ1904の作動距離もこれに対応して設計されている。
シリコンウェハ22上に配設される半導体レーザー23やマイクロプリズム24は画像処理でミクロン精度の位置調整を行い、スペーサ20の厚みを研磨により精密に管理をすることにより、対物レンズ1904の焦点位置が光ディスク1Aのディスク記録面上になるように組立て調整を行なっている。
しかしながら、光ピックアップ装置は、発光点である半導体レーザー23の位置ズレを含んでいるため対物レンズ1904の焦点位置が光ディスク1Aのディスク記録面上にからずれてしまう。したがって、対物レンズ1904の焦点位置が光ディスク1Aのディスク記録面上に一致するように調整する。
すなわち、対物レンズプレート19、スペーサ20、集積光ピックアップユニット22、フレキシャ14を一体的に第1の治具で固定させるととともに、スライダー18を第2の治具で対物レンズプレート19に対して保持させる。
Next, assembly adjustment of the pickup device will be described.
As the
In this example, the flying force of the
The
However, since the optical pickup device includes a positional shift of the
That is, the
そして、図4(A)に示すように、スライダー18を対物レンズプレート19に対して矢印X1方向に摺動させることにより、対物レンズ1904とスライダー18のレール面1804との相対距離が拡大する方向に調整する。
この場合、スライダー18とガラスプレート1902とを相対的に摺動させたときにテーパー面をなす取り付け面1806,1906同士が摺動し、光ビームが透過するスライダー18の部分の厚みは変動しない。
これにより、対物レンズ1904を光ディスク1Aのディスク記録面上から離間する方向Z1に調整することができる。図4(A)では、対物レンズ1904の設計上の焦点距離(最適焦点距離)fに対して+α分だけ対物レンズ1904を光ディスク1Aのディスク記録面上から離間する方向に調整した例を示す。
また、図4(B)に示すように、スライダー18を対物レンズプレート19に対して矢印X2方向に摺動させることにより、対物レンズ1904とスライダー18のレール面1804との相対距離が縮小する方向に調整する。これにより、対物レンズ1904を光ディスク1Aのディスク記録面上に近接する方向Z2に調整することができる。図4(B)では、対物レンズ1904の設計上の焦点距離(最適焦点距離)fに対してα分だけ対物レンズ1904を光ディスク1Aのディスク記録面上に接近する方向に調整した例を示す。
このようにしてスライダー18をX1方向またはX2方向に摺動させることにより、対物レンズ1904の焦点位置を光ディスク1Aのディスク記録面上に一致させるように調整した後、スライダー18と対物レンズプレート19とを接着により固定するとともに、対物レンズプレート19、スペーサ20、集積光ピックアップユニット22、フレキシャ14を接着固定する。
Then, as shown in FIG. 4A, the relative distance between the
In this case, when the
Thereby, the
Also, as shown in FIG. 4B, the relative distance between the
After the
上述の構成によれば、スライダー18を対物レンズプレート19に対して摺動させることにより、対物レンズ1904と光ディスク1Aのディスク記録面との距離を調整して対物レンズ1904の焦点位置を光ディスク1Aのディスク記録面上に容易に一致させることができるので、光ピックアップ装置の高密度化を図る上で有利である。
また、スライダー18の取り付け面1806と対物レンズプレート19の取り付け面1906の傾斜角度であるテーパー角度を変えることにより、スライダー18の摺動距離に対するスライダー18の光軸方向の変位量が最適な値となるように調整することができる。
また、対物レンズ1904の作動距離をフライングハイトに一致させることが容易となり高密度化に対応することができる。
また、電気的なフォーカスサーボを必要としない光ピックアップ装置を実現することができる。
また、電気的なフォーカスサーボを必要としないため、省電力化が可能であり、そのための電気回路も不要となりコストダウンが可能となる。また、フォーカスアクチュエータが不要となり小型軽量化が可能となり高速アクセス化が可能となる。
According to the above-described configuration, the
Further, by changing the taper angle, which is the inclination angle between the mounting
Further, it becomes easy to make the working distance of the
Further, it is possible to realize an optical pickup device that does not require an electric focus servo.
In addition, since an electric focus servo is not required, it is possible to save power, and an electric circuit for that purpose is not required, and the cost can be reduced. In addition, the focus actuator is not required, and the size and weight can be reduced, and high-speed access can be achieved.
次に、スライダー18について詳細に説明する。
図6(A)は図2のA矢視図、(B)は図2のB矢視図、(C)は図2のC矢視図、図7はスライダー18が浮上している状態を示す説明図、図8はスライダー18と光ディスク1Aの位置関係を示す平面図、図9は図8のA部拡大平面図である。
Next, the
6A is a view as seen from the arrow A in FIG. 2, FIG. 6B is a view as seen from the arrow B in FIG. 2, FIG. 6C is a view seen from the arrow C in FIG. FIG. 8 is a plan view showing the positional relationship between the
図6に示すように、スライダー18の光ディスク1Aに面した上面側の幅方向の両側には、2つのレール1802が上面に対して凸状をなして直線状に延在して設けられている。2つのレール1802の上面には、該上面と平行をなすエア・ベアリング・サーフェース(ABS:Air Bearing Surface)を構成するレール面1804が形成され、レール面1804で空気による浮上力を発生させることにより、光ディスク1Aとの間に空気膜を形成する。
図2、図6(C)、図7に示すように、各レール面1804の長さ方向の両端に位置する2つの縁部、すなわち、光ディスク1Aの回転方向Fを挟む2つの縁部のうち、回転方向Fの下流側に位置する縁部をトレイリングエッジ(Trailing Edge)1840といい、回転方向Fの上流側に位置する縁部をリーディングエッジ(Leading Edge)1842という。
図2に示すように、2つのレール面1804のうち光ディスク1Aの外周側に臨むレール面1804を外周側レール面1804Aとし、光ディスク1Aの内周側に臨むレール面1804を内周側レール面1804Bとしたとき、本実施例では、集積光ピックアップユニット22から対物レンズ1904を介して光ディスク1Aの記録面に導かれる光ビームは外周側レール面1804Aに対して直交して透過するように構成されている。
より詳細には、光ディスク1Aの記録面に導かれる光ビームは、外周側レール面1804Aのトレイリングエッジ1840寄りの箇所を透過するように構成され、言い換えると、対物レンズ1904の光軸が外周側レール面1804Aのトレイリングエッジ1840寄りの箇所を通るように構成されている。
As shown in FIG. 6, two
As shown in FIG. 2, FIG. 6 (C), and FIG. 7, two edges located at both ends of each
As shown in FIG. 2, of the two
More specifically, the light beam guided to the recording surface of the
2つのレール1802は、エッチングにより形成され、各レール面1804(1804A,1804B)は、その表面粗さ(あるいは面粗度ともいう)(Ra)(JIS B0031、JIS B0061)が5〜20nmの範囲で形成されている。
レール面1804の表面粗さ(Ra)がほぼ5nmより小さいと、レール面1804と光ディスク1Aの表面とが接触した場合に互いに張り付く現象が生じる。
図10はスライダー18のレール面1804の表面粗さ(Ra)と貼り付きの発生数の実験結果を示す図である。
図10に示す結果は、レール面1804が表面粗さ(Ra)1.34nm〜239nmの範囲で加工されたスライダー18の試験片17個を準備し、これら試験片を用いて3種類のディスクに対して貼り付き発生確認を行い、各面粗度毎の貼り付き発生率を求めたものである。
図10から明らかなように、表面粗さ(Ra)が1.6nm以下では貼り付きが100%発生し、表面粗さ(Ra)が約3nmでは貼り付きが30%程度発生し、3.7nm以上では貼り付きの発生が無かった。したがって、測定誤差やディスク側の条件の違いを考慮し、表面粗さ(Ra)が5nm以上である場合に貼り付きが発生しないことがわかる。
The two
If the surface roughness (Ra) of the
FIG. 10 is a diagram showing experimental results of the surface roughness (Ra) of the
The results shown in FIG. 10 show that 17 test pieces of the
As apparent from FIG. 10, when the surface roughness (Ra) is 1.6 nm or less, 100% sticking occurs, and when the surface roughness (Ra) is about 3 nm, sticking occurs about 30% and 3.7 nm. In the above, there was no sticking. Therefore, it can be seen that sticking does not occur when the surface roughness (Ra) is 5 nm or more in consideration of measurement errors and disc-side condition differences.
また、レール面1804の表面粗さ(Ra)が20nmより大きいと、このレール面1804を透過する光ビームの波長が405nm以上780nm以下の範囲においてレール面1804を透過した際に光ビームが拡散し光量が低下する。
図11はスライダー18のレール面1804表面粗さ(Ra)と透過率の実験結果を示す図である。
図11に示す実験では、レール面1804の表面粗さ(Ra)を3nm、9nm、32nmとしたスライダー18の試験片を作成し、波長が405nmおよび638nmの光ビームを各試験片のレール面1804を透過させた場合の透過率を計測した。
図11から明らかなように、光ビームの波長が405nmの場合、表面粗さ(Ra)が3nm、9nmでは透過率の低下が1%よりも小さいのに対して、表面粗さ(Ra)が20nmを超えると透過率の低下が概ね3%より大きく、表面粗さ(Ra)が32nmを超えると透過率の低下が5%よりも大きいことがわかる。
一方、光ビームの波長が638nmの場合、表面粗さ(Ra)が3nm、9nmでは殆ど透過率の低下は無く、表面粗さ(Ra)が32nmでも透過率低下が2%以下に収まっているのが分かる。
一般にこの透過率と表面粗さの関係には波長依存性があることが知られており、長波長ほど表面粗さの影響が少なくCD等で利用されている780nmの波長ではさらに低下は少なくなる。
そして、光源の出力パワーのばらつきやスライダー18を除く光学系における光量損失のばらつきを考慮すると、光ビームの波長が405nm以上780nm以下の範囲において、光ビームがレール面1804を透過する際の透過率の低下を3%未満とすることが必要となっている。このため、以上の実験結果から表面粗さ(Ra)が20nm以下であれば問題がないといえる。
したがって、レール面1804の表面粗さ(Ra)がほぼ5nm〜20nmの範囲であれば、レール面1804と光ディスク1Aの表面とが接触した場合に互いに張り付く現象が回避され、かつ、光ビームの波長が405nm以上780nm以下の範囲においてレール面1804を透過した際に光ビームの拡散が抑制され、光量低下はほとんどなくなる。
If the surface roughness (Ra) of the
FIG. 11 is a diagram showing the experimental results of the
In the experiment shown in FIG. 11, test pieces of the
As is apparent from FIG. 11, when the wavelength of the light beam is 405 nm, the surface roughness (Ra) is 3 nm and the decrease in transmittance is less than 1% at 9 nm, whereas the surface roughness (Ra) is low. It can be seen that when the thickness exceeds 20 nm, the decrease in transmittance is generally greater than 3%, and when the surface roughness (Ra) exceeds 32 nm, the decrease in transmittance is greater than 5%.
On the other hand, when the wavelength of the light beam is 638 nm, there is almost no decrease in transmittance when the surface roughness (Ra) is 3 nm or 9 nm, and the decrease in transmittance is less than 2% even when the surface roughness (Ra) is 32 nm. I understand.
In general, it is known that the relationship between the transmittance and the surface roughness is wavelength-dependent, and the longer the wavelength, the less the influence of the surface roughness, and the lower the decrease at the wavelength of 780 nm used for CD and the like. .
Then, in consideration of variations in the output power of the light source and variations in the light amount loss in the optical system excluding the
Therefore, if the surface roughness (Ra) of the
図6(A)、(B)、(C)に示すように、本実施例では、レール面1804は基本的に平面であり、レール面1804のうちリーディングエッジ1842寄り部分には、レール面1804に対して下方に変位した凹部1810がその底面をレール面1804に平行させて形成されており、本実施例ではレール面1804と凹部1810の底面との段差が0.5μmに設定されている。
レール面1804の幅方向の外側部分と内側部分には、それぞれレール面1804に対して下方に変位したTPC(Transverse Pressure Cntour)溝1812がトレイリングエッジ1840の箇所から凹部1810の近傍箇所にわたってレール面1804の延在方向に沿って形成されており、本実施例ではレール面1804と各TPC溝1812の段差が0.5μmに設定されている。
As shown in FIGS. 6A, 6 </ b> B, and 6 </ b> C, in this embodiment, the
On the outer and inner portions of the
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例では、エア・ベアリング・サーフェースを構成する各レール面1804の表面粗さ(Ra)を5〜20nmの範囲に設定したので、スライダー18のレール面1804が光ディスク1Aの表面に接触したときに両者が貼り付く現象を確実に回避することができ、前記貼り付きによる光ディスク装置の故障を防止することにより信頼性の向上を図る上で有利となる。
また、スライダー18により光ピックアップ8と光ディスク1Aの貼り付きを回避できるので、光ディスク1Aの表面を粗面加工することなく、光ピックアップ8を光ディスク1Aの表面に接触させた状態で光ディスク1Aの回転を停止させ、かつ、ピックアップを光ディスク1Aの表面に接触させた状態で光ディスク1Aの回転を開始する動作を実現することができ、すなわちCSS(Contact Start Stop)を実現することができ、光ディスク1Aの製造コストを低減する上で有利となる。
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
In this embodiment, since the surface roughness (Ra) of each
Further, since the
また、レール面1804の表面粗さ(Ra)を5〜20nmの範囲に設定したので、レール面1804に光ビームを透過させても光ビームの光量低下がないことから、前記光ビーム透過位置をレール面1804上に設定することが可能となり、前記光ビーム透過位置の制約が無くなる。これにより、光ピックアップ8を支持するロードビーム14、フレキシャ15を含む機構部分(HGA(Head Ginbal Assembly))の設計自由度を確保することができ、最適設計が可能となり高性能化やローコスト化を図る上で有利となる。
Further, since the surface roughness (Ra) of the
また、本実施例では、前記光ビーム透過位置をスライダー18の外周側レール面1804A箇所に設定することによって、光ディスク1Aにおけるデータ記録エリアをディスク外周近傍まで確保することが可能となり記録容量増大を図る上で有利となる。
このことについて詳細に説明する。
図8に示すように、光ディスク1Aの記録トラックは同心円状またはスパイラル状に構成され、記録トラックの半径方向のピッチ(間隔)は一定である。
したがって、半径方向の寸法Δrが互いに同じで、半径方向の位置が最内周側に位置する領域S1と半径方向の位置r2が最外周側に位置する領域S2を想定した場合、図8から明らかなように領域S1に比べて領域S2の面積が大きく、したがって、半径方向の位置が外周に至るにつれて記録面積が増大することがわかる。
一方、光ディスク1Aの回転制御には、大別して、角速度一定のCAV(Constant Angular Velocity)制御と、線速度一定のCLV(Constant Liner Veloscity)制御があるが、記録トラックの半径方向のピッチが同一であれば、光ディスク1Aの記録容量を最大化する上で、同一の線密度で光ディスク1Aの全面にわたって記録が可能なCLV制御の方が有利である。
したがって、光ディスク1AをCLV制御により記録および/または再生する場合、光ディスク1Aのなるべく外周寄りに位置する領域まで光ビームを照射することが光ディスク1Aの記録容量を最大化する上で有利となる。
例えば、図9に示すように、スライダー18の前記光ビーム透過位置として、光ディスク1Aの内周寄りの位置P1,外周寄りの位置P2、中間の位置P0の3つの位置を想定した場合、前記光ビーム透過位置を外周寄りの位置P2に設定することが、光ディスク1Aの外周寄りに位置する領域まで光ビームを照射する上で有利となり、光ディスク1Aの記録容量を最大化する上で有利となる。
本実施例では、各レール面1804の表面粗さ(Ra)を5〜20nmの範囲に設定することにより、前記光ビーム透過位置を外周側レール面1804A上に設定することができるため、スライダー18の前記光ビーム透過位置を光ディスク1Aの外周側の位置P2に設定でき光ディスク1Aの記録容量を最大化する上で有利となる。
なお、スライダー18のレール面1804が光ディスク1Aの外周の外方に外れるとスライダー18の浮上量の安定性が損なわれ、また、光ディスク1Aの表面に形成された保護膜のうち外周寄りの部分は***などが生じることで平面性が低下しやすいことから、光ディスク1Aの外周から半径方向の内側1mm程度の領域は光ピックアップ8を安定して浮上させることが困難な領域であり、記録領域として使用することができない不使用領域となっている。
したがって、本実施例の光ピックアップ8は、前記光ビーム透過位置を外周側レール面1804A上に設定することにより、前記不使用領域を除く光ディスク1Aの領域のうちなるべく最外周の領域まで記録および/または再生を行う上で有利となる。
Further, in this embodiment, by setting the light beam transmission position at the outer
This will be described in detail.
As shown in FIG. 8, the recording tracks of the
Therefore, it is apparent from FIG. 8 when assuming a region S1 in which the radial dimension Δr is the same, the region S1 in which the radial direction position is located on the innermost circumferential side, and the region S2 in which the radial direction position r2 is located on the outermost circumferential side. Thus, it can be seen that the area of the area S2 is larger than that of the area S1, and therefore the recording area increases as the position in the radial direction reaches the outer periphery.
On the other hand, the rotation control of the
Therefore, when recording and / or reproducing the
For example, as shown in FIG. 9, when the light beam transmission position of the
In this embodiment, the light beam transmission position can be set on the
If the
Therefore, the
また、本実施例では、スライダー18の前記光ビーム透過位置をトレイリングエッジ1842寄りの箇所に設定することにより、スライダー18すなわち光ピックアップ8のフォーカス方向へのずれ量を抑制する上で有利となる。
このことについて詳細に説明する。
図7に示すように、一般的に、浮上型の光ピックアップにおいては、リーディングエッジ1842側の浮上高さがトレイリングエッジ1840側の浮上高さよりも大きな値となり、レール面1804と光ディスク1Aの表面がなすピッチ角βは100μrad以上確保することが好ましいといわれている。
そして、スライダー18が光ディスク1Aの表面のうねりや突起の部分を透過する際の浮上高さの変動量は、リーディングエッジ1842側の空気膜剛性とトレイリングエッジ1840側の空気膜剛性との違いによって、リーディングエッジ1842側の浮上高さの変動量よりもトレイリングエッジ1840側の浮上高さの変動量が少なくなる。
したがって、本実施例のように光ビームLが透過するスライダー18の光ビーム透過位置PLをスライダー18のトレイリングエッジ1842寄りの箇所に設定することにより、光ピックアップ8のフォーカス方向へのずれ量を抑制する上で有利となる。
Also, in this embodiment, setting the light beam transmission position of the
This will be described in detail.
As shown in FIG. 7, generally, in a floating type optical pickup, the flying height on the
The amount of variation in the flying height when the
Therefore, as in this embodiment, the light beam transmission position PL of the
なお、本実施例では、光ビーム透過位置が外周側レール面1804Aのトレイリングエッジ1840寄りの箇所である場合について説明したが、光ビーム透過位置は、内周側レール面1804Bの箇所であってもよいし、外周側レール面1804Aと内周側レール面1804Bの間のスライダー18の箇所であってもよく任意であるが、前述したように、光ビーム透過位置を外周側レール面1804Aの箇所とすれば、光ディスク1Aの光ディスク1Aの記録容量を最大化する上で有利となり、光ビーム透過位置をレール面1804のトレイリングエッジ1842寄りの箇所に設定すれば、光ピックアップ8のフォーカス方向へのずれ量を抑制する上で有利となる。
In this embodiment, the case where the light beam transmission position is a position near the trailing
1A……ディスク、8……光ピックアップ、18……スライダー1802……レール、1804……レール面、200……光ピックアップ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光ピックアップは光源からの光ビームを前記エア・ベアリング・サーフェースを透過させて前記ディスク記録面に導く光学系を有し、
前記エア・ベアリング・サーフェースは、その表面粗さ(Ra)が5〜20nmの範囲で形成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 An optical pickup provided with an air bearing surface facing a disk recording surface of the optical disk, and the optical pickup is formed by an air flow formed between the air bearing surface and the disk recording surface; An optical pickup device levitated in the thickness direction of the disk,
The optical pickup has an optical system for guiding a light beam from a light source to the disk recording surface through the air bearing surface;
The air bearing surface is formed with a surface roughness (Ra) in the range of 5 to 20 nm.
An optical pickup device characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004204417A JP2006031746A (en) | 2004-07-12 | 2004-07-12 | Optical pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004204417A JP2006031746A (en) | 2004-07-12 | 2004-07-12 | Optical pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006031746A true JP2006031746A (en) | 2006-02-02 |
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JP (1) | JP2006031746A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007091607A1 (en) | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Ntt Docomo, Inc. | Transmission device and transmission method |
-
2004
- 2004-07-12 JP JP2004204417A patent/JP2006031746A/en active Pending
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WO2007091607A1 (en) | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Ntt Docomo, Inc. | Transmission device and transmission method |
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