JP2007066433A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高いＮＡを有する対物レンズを備え、薄いカバー層を備えた光ディスクに対して高速で情報信号を記録、再生する場合にも、十分な光ディスクの保護性能を得ることが可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 対物レンズ２０の光ディスク１への接触を防止する保護部材２５を、光ディスク１のカバー層１４よりも軟質の弾性材料により構成し、また、保護部材２５の光ディスク１と対向する表面には、対物レンズ２０を取り囲むように複数の凸形状部２６を形成した薄板状部材で構成する。更に、保護部材２５の凸形状部２６内に中空部を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、対物レンズを用いて光ビームを光ディスクの情報信号記録層に集光させることによって情報信号の記録または再生を行う光ディスク装置に関するものである。

従来より、光ディスクの情報信号記録層に対し、対物レンズによってレーザ光を微小な光スポットに集光することにより情報信号を記録し、或いはその反射光から記録された情報信号を再生する光ディスク装置が実用化されている。そして近年、このような光ディスク装置において、対物レンズの設計、製造技術の向上によって、そのＮＡを０．８以上に高めることも可能になった。このような高いＮＡの対物レンズを使用すれば、より微小な光スポットを形成することができ、その結果記録再生の分解能が向上するので、光ディスクの容量を増大することができる。

これまでの一般的な光ディスクは、透明な樹脂材料から成る厚さ０．６ｍｍ〜１．２ｍｍの基板上に情報信号記録層を備えており、この基板を通して情報信号記録層にレーザ光を照射していた。しかし対物レンズのＮＡを高くする程、焦点距離即ち対物レンズと情報信号記録層間の距離は小さくなり、厚さ０．６ｍｍ〜１．２ｍｍの基板を通してレーザ光を照射し、情報信号記録層に集光するのは困難となる。そこで対物レンズのＮＡを高くすると同時に、情報信号記録層の上に基板よりも薄い透明なカバー層を形成した光ディスクを用い、カバー層を通して情報信号記録層にレーザ光を照射することが提案されている。

図５はこのような光ディスク装置の概略構成を示す。ここで１は光ディスク、２は光ヘッド、３は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータである。光ヘッド２はレーザ光源６、コリメータレンズ７、ビームスプリッタ８、集光レンズ９、受光素子１０、対物レンズ２０、及び対物レンズ２０をフォーカス制御及びトラッキング制御するアクチュエータ１１より構成されている。

光ディスク１は基板１２、基板１２上に形成した可逆的に相状態が変化し得る相変化材料から成る情報信号記録層１３、及び透明な樹脂材料から成る厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層１４より構成されている。情報信号記録層１３には、らせん状または同心円状の記録トラックが形成されている。なお情報信号記録層１３は、光磁気記録材料、またはピット（凹凸）を形成した金属反射膜から成るものであってもよい。また光ヘッド２は光ディスク１のカバー層１４に対向する側に配置されている。

図６はアクチュエータ１１の構成を示す斜視図である。アクチュエータ１１は、固定部１５と可動部１６から成り、固定部１５は永久磁石１７ａ，１７ｂ、ヨーク１８、及び支持基台１９で構成され、可動部１６は対物レンズ２０、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２、及びこれらを保持するレンズ保持部材２３で構成されている。弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは線状で弾性及び高導電性を有している。これら弾性支持部材の一端は支持基台１９に固定され、他端は可動部１６が光ディスク１に対して垂直な方向及びラジアル方向への変位が自在であるようにレンズ保持部材２３の側面に保持されている。また、弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄはレンズ保持部材２３上でフォーカスコイル２１、及びトラッキングコイル２２に電気的に接続されている。

更に、図５に示すように光ディスク装置は、アクチュエータ１１をフォーカス制御、及びトラッキング制御するための、エラー信号生成回路４と制御回路５を備え、制御回路５は弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に制御電流を供給する。

情報信号の記録を行う場合には、まずスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動する。この状態で、レーザ光源６が発生する情報信号によってパルス状に変調されたレーザ光を、コリメータレンズ７によって平行光とし、ビームスプリッタ８を通し、対物レンズ２０によって収束し、光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。

光ディスク１の情報信号記録層１３は、パルス変調されたレーザ光の照射によって、繰り返し加熱、冷却が行われ、そのプロセスの違いによってアモルファス相、または結晶相に相状態が変化した記録マークが情報信号として形成される。

情報信号の再生を行う場合にも、同様にスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動し、この状態でレーザ光源６が発生する一定強度のレーザ光を光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。この時の情報信号記録層１３からの反射光の強度は、記録マークにより変化するので、これより情報信号を再生する。

このような情報信号の記録及び再生動作中は、光ディスク１で反射された光ビームはビームスプリッタ８で反射し、集光レンズ９によって集光され、受光素子１０により検出される。受光素子１０は複数に分割された受光面を備え、各受光面の検出信号から、エラー信号生成回路４によってフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号が生成される。

更に、制御回路５はこのフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づく制御電流を、弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に供給する。アクチュエータ１１はこの制御電流と、永久磁石１７ａ，１７ｂが発生する磁束との間で発生する電磁的な力によって、可動部１６を光ディスク１に対して垂直に接離する方向と記録トラックに直交するラジアル方向とに駆動するのである。

このようにして光スポットは、光ディスク１が面振れにより垂直方向に変位しても、これに追従して記録トラック上に正確に集光するようにフォーカス制御され、また記録トラックが偏芯によりラジアル方向に変位してもこれに追従しながら走査するようにトラッキング制御される。

上記光ディスク装置において、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間隔（作動距離）は０．２〜０．６ｍｍと非常に短いが、アクチュエータ１１が正常にフォーカス制御動作している時には、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間は、常にこの作動距離が保たれている。

しかし、アクチュエータ１１による制御動作を行っていない非動作時に外部から衝撃や振動が装置に加えられた場合、あるいは制御動作中であっても、外部からの衝撃や振動、または光ディスク１上の汚れや傷の影響で正常なエラー信号が得られない等の理由で、アクチュエータ１１が制御不能となった場合には、可動部１６が過剰に変位して光ディスク１に接近し、場合によっては接触することもある。しかも現実的な装置の組み立ての精度を考慮すると、このような可動部１６の過剰な変位を、作動距離の途中の位置で規制するストッパ等の機構を設けることは困難である。

従って可動部１６の過剰な変位による光ディスク１との接触は、完全に防止することは困難であるため、仮に接触した場合であっても情報信号の記録、再生性能を低下させることがないように、少なくとも対物レンズ２０と光ディスク１表面の損傷は防止する対策が必要である。

このような対策の例として、特開平１０−３２０８０２号公報には対物レンズの周囲に対物レンズよりも光ディスク側に突出するように、環状の保護部材を設けた装置が示されている（特許文献１）。また特開２００２−２２２５３５号公報にはレンズ保持部材上に、対物レンズよりも光ディスク側に突出するように、軟質の材料から成るコーティング層を設け、対物レンズの保護部材とした装置が示されている（特許文献２）。

これらの装置においては、対物レンズを含む可動部が光ディスクの方向に過剰に変位した場合であっても、保護部材が光ディスクに当接することによって、少なくとも対物レンズと光ディスクとの直接接触を防止するのである。
特開平１０−３２０８０２号公報 特開２００２−２２２５３５号公報

上記公報に示されたような保護部材を設けた従来の装置においては、対物レンズの光ディスクへの直接接触は回避され、これによって対物レンズの損傷は防止することができる。しかし保護部材が光ディスクに接触するため、光ディスクのカバー層の損傷は完全に防止できるわけではない。特に光ディスクの回転中の接触によってカバー層表面に発生する線状の摺動傷は、情報信号記録層上に集光される光スポットの強度の低下や、強度分布の変化を生じさせるなど、情報信号の記録、再生性能を低下させるため、望ましくない。

また対物レンズのＮＡの増加に伴い、作動距離が短縮すると、保護部材と光ディスクとの接触頻度が増大し、接触の繰り返しによる摺動傷の数や大きさが増す。また同時にカバー層の厚さを薄くすることに伴い、カバー層表面における入射光ビーム径が縮小するので、カバー層の表面に生じた摺動傷は光スポットに対してより大きく影響するようになる。更には情報信号の記録、再生速度の増大に伴い、光ディスクの回転数即ち相対的な移動速度が増大するため、より大きな損傷が発生する。

このような事情により、従来の装置における保護部材を、より高いＮＡを有する対物レンズを備え、薄いカバー層を備えた光ディスクに対して高速で情報信号を記録、再生する光ディスク装置に対して適用しても、十分な光ディスクの保護性能を得ることはできなかった。

本発明の目的は、より高いＮＡを有する対物レンズを備え、薄いカバー層を備えた光ディスクに対して高速で情報信号を記録、再生する場合にも、十分な光ディスクの保護性能を得ることが可能な光ディスク装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、情報信号記録層及び前記情報信号記録層上に設けられた透明なカバー層を備えた光ディスクに対し、前記カバー層を通して前記情報信号記録層に光ビームを集光する対物レンズ、前記対物レンズを保持するレンズ保持部材、前記レンズ保持部材上に設けられ、前記対物レンズの前記光ディスクへの接触を防止する保護部材、前記レンズ保持部材を前記光ディスクに対してフォーカス制御駆動するアクチュエータを備えた光ディスク装置において、前記保護部材を、前記光ディスクのカバー層よりも軟質の弾性材料から成り、前記光ディスクと対向する表面に前記対物レンズを取り囲むように複数の凸形状部を形成した薄板状部材で構成したことを特徴とする。

ここで、本願発明者はカバー層の損傷について検討したところ、カバー層の表面には光ディスクの回転によっても除去されない塵埃が多数付着しており、保護部材と光ディスクとの間にこのような塵埃を挟んで押圧しながら摺動する場合に、特に大きな摺動傷を発生しやすいことがわかった。また接触時の衝撃の吸収が不十分で、保護部材とカバー層との間には接触の瞬間に高い圧力が発生し、これがカバー層の損傷の原因となっていることも見いだした。

そこで、本発明は、対物レンズの光ディスクへの接触を防止する保護部材を、光ディスクのカバー層よりも軟質の弾性材料から成り、光ディスクと対向する表面に対物レンズを取り囲むように複数の凸形状部を形成した薄板状部材で構成したものである。

本発明においては、これによってアクチュエータによる制御動作を行っていない非動作時に外部から衝撃や振動が装置に加えられた場合、あるいは制御動作中であっても、外部からの衝撃や振動、または光ディスク上の汚れや傷の影響で正常なエラー信号が得られない等の理由で、アクチュエータが制御不能となった場合に、可動部が過剰に変位して光ディスクに接近し、保護部材がカバー層と接触した場合であっても、凸形状部が圧縮されて弾性変形することにより衝撃を吸収しながら押圧力の上昇を抑え、カバー層への摺動傷の発生を抑えることができる。また保護部材とカバー層との接触面積を低減して、空間を増大したことにより、保護部材とカバー層とに挟まれて押圧される塵埃が減少し、摺動傷の発生を抑えることができる。

本発明によれば、保護部材がカバー層と接触しても、凸形状部が縦方向に圧縮されて弾性変形することにより衝撃を吸収しながら押圧力の上昇を抑え、カバー層への摺動傷の発生を抑えることができる。また保護部材とカバー層との接触面積を低減して、空間を増大したことにより、保護部材とカバー層とに挟まれて押圧される塵埃が減少し、摺動傷の発生を抑えることができる。

その結果、より高いＮＡを有する対物レンズを備え、薄いカバー層を備えた光ディスクに対して高速で情報信号を記録又は再生する光ディスク装置に対して適用しても、十分な光ディスクの保護性能を得ることができる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る光ディスク装置のアクチュエータの構成を示す斜視図である。図１では図６の従来のアクチュエータと同一部分には同一符号を付している。なお、本発明に係る光ディスク装置の構成及び動作は図５に示す従来装置と同様であるので詳細な説明は省略する。

光ディスク装置のアクチュエータ１１の詳細について図１を参照して説明する。アクチュエータ１１は、固定部１５と可動部１６から成り、固定部１５は永久磁石１７ａ，１７ｂ、ヨーク１８、及び支持基台１９で構成され、可動部はＮＡが０．８以上の対物レンズ２０、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２、及びこれらを保持するレンズ保持部材２３で構成されている。またレンズ保持部材２３上、対物レンズ２０の周囲には保護部材２５が設けられている。

弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは線状で弾性及び高導電性を有し、一端は支持基台１９に固定され、他端は可動部１６が光ディスク１に対して垂直な方向及びラジアル方向への変位が自在であるようにレンズ保持部材２３の側面に保持されている。また弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄはレンズ保持部材２３上でフォーカスコイル２１、及びトラッキングコイル２２に電気的に接続されている。

対物レンズ２０及び保護部材２５周辺の拡大図を図２に示す。保護部材２５は環状で、光ディスク１のカバー層１４よりも軟質の弾性材料の薄板から成る。またその光ディスク１と対向する表面には、対物レンズ２０よりもわずかに突出する複数の凸形状部２６が、対物レンズ２０を取り囲むように形成されている。

更に、図５に示すように光ディスク装置は、アクチュエータ１１をフォーカス制御、及びトラッキング制御するための、エラー信号生成回路４と制御回路５を備え、制御回路５は弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に制御電流を供給する。

ここでアクチュエータ１１が正常にフォーカス制御動作している時には、対物レンズ２０とカバー層１４の表面の間には、常に一定の作動距離が保たれている。しかし、アクチュエータ１１による制御動作を行っていない非動作時に外部から衝撃や振動が装置に加えられた場合、あるいは制御動作中であっても、外部からの衝撃や振動、または光ディスク１上の汚れや傷の影響で正常なエラー信号が得られない等の理由で、アクチュエータ１１が制御不能となった場合には、可動部１６が過剰に変位して光ディスク１に接近し、場合によっては接触することもある。

このような時、対物レンズ２０よりも突出した保護部材２５が光ディスク１のカバー層１４に接触することによって、対物レンズ２０を保護するとともに、カバー層１４の摺動傷の発生を防止できる。

ここで保護部材２５を、弾性材料で構成し、且つその表面に縦方向への圧縮変形が容易な凸形状部２６を形成したので、カバー層１４との接触時にはこの凸形状部２６が圧縮されることにより衝撃を吸収できる。これによりカバー層１４に対して作用する押圧力を緩和し、単に軟質の平板材料で構成した保護部材と比較して、カバー層１４への摺動傷の発生を抑えることができる。

また保護部材２５とカバー層１４との接触面積を低減して、空間を増大したことにより、保護部材２５とカバー層１４とに挟まれて押圧される塵埃が減少し、摺動傷の発生を抑えることができる。なお可動部１６は必ずしも光ディスク１に対して平行な姿勢を保ったまま接触するとは限らないので、たとえ傾いた姿勢であっても対物レンズ２０が光ディスク１と接触することがないように、凸形状部２６は対物レンズ２０の周囲に複数配置するのが望ましい。

次に、本発明に係る保護部材２５の具体的な実施例について説明する。なお以下の実施例において光ディスク１のカバー層１４はいずれもポリカーボネートから成っているものとする。またアクチュエータ１１による制御動作中の対物レンズ２０の中心（光ディスク１のカバー層１４に最も近い位置）とカバー層１４の間隔（作動距離）は０．３ｍｍとする。

（実施例１）
図３（ａ）は実施例１における保護部材２５を側面から見た図を示す。保護部材２５はポリウレタン等の軟質の弾性材料のシートであり、光ディスク１と対向する表面側には、上部を略半球状に形成した柱状の凸形状部２６が多数、対物レンズ２０の周囲を囲むように形成されている。凸形状部２６の直径Ｄは０．１ｍｍ、高さＨは０．１ｍｍであり、これを中心間隔０．１３ｍｍ〜０．１６ｍｍで配列形成した。また保護部材２５の裏面側には粘着材層が形成されている。

ここで対物レンズ２０の中心よりも、凸形状部２６の方が０．０６ｍｍ高くなるように、保護部材２５はレンズ保持部材２３上に貼り付けられている。

保護部材２５が光ディスク１のカバー層１４と接触した場合、図３（ｂ）に示すように凸形状部２６は縦方向に圧縮弾性変形し、これにより衝撃を吸収し押圧力を緩和できる。凸形状部２６の最大圧縮変形量は０．０３ｍｍ、即ち変形時の高さＨｐは０．０７ｍｍであり、それでもなお対物レンズ２０の中心よりも凸形状部２６の方が０．０３ｍｍ高く、対物レンズ２０と光ディスク１のカバー層１４は接触することはない。

（実施例２）
図４（ａ）は実施例２における保護部材２５を側面から見た図を示す。保護部材２５はシリコンゴム等の軟質の弾性材料から成り、光ディスク１と対向する表面側に略半球状の凸形状部２６を多数エンボス加工により形成したシートである。凸形状部２６の直径Ｄは０．１６ｍｍ、高さＨは０．０８ｍｍで、これを中心間隔０．２ｍｍ〜０．２５ｍｍで配列した。また保護部材２５の裏面側には粘着材層が形成されている。

ここで対物レンズ２０の中心よりも、凸形状部２６の方が０．０６ｍｍ高くなるように、保護部材２５はレンズ保持部材２３上に貼り付けられている。

保護部材２５が光ディスク１のカバー層１４と接触した場合、図４（ｂ）に示すように凸形状部２６は縦方向に圧縮弾性変形し、これにより衝撃を吸収し押圧力を緩和する。凸形状部２６の最大圧縮変形量は０．０４ｍｍ、即ち変形時の高さＨｐは０．０４ｍｍであり、それでもなお対物レンズ２０の中心よりも凸形状部２６の方が０．０２ｍｍ高く、対物レンズ２０と光ディスク１のカバー層１４は接触することはない。

また本実施例においては、凸形状部２６の内部が中空になっており、凸形状部２６の高さに対して弾性変形量をより大きくすることができ、これによって押圧力を緩和し衝撃を吸収する能力を高めることができる。

以上説明したいずれの実施例においても、凸形状部２６の上部を曲面形状として、カバー層１４との接触面積を低減するとともに、隣接する凸形状部２６間に適切な間隔を設けることによって十分な空間を形成したので、保護部材２５とカバー層１４とに挟まれて押圧される塵埃が減少し、摺動傷の発生を抑えることができる。

なお凸形状部２６の形状は、上記実施例に限るものではなく、柱状、錐状、塁状などで、上部を曲面形状に形成すれば他の形状でもよい。また十分な弾性変形を生じさせるためには、そのアスペクト比（高さ／直径）は０．５以上とする、あるいは内部に中空部を形成するのが望ましい。また通常の使用環境において、光ディスク上に付着する塵埃のほとんどは直径０．０４ｍｍ以下であるから、凸形状部２６の高さは０．０４ｍｍよりも大きくすれば、少なくとも凸形状部２６の間の空間内で、保護部材２５とカバー層１４とに挟まれて押圧される塵埃はほとんど無くなり、摺動傷の発生を大幅に減少させることができる。

更に、保護部材２５の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）をコーティングすることによって、摺動性を向上することも、摺動傷の低減に有効である。

本発明による光ディスク装置のアクチュエータの構成を示す斜視図である。 本発明による光ディスク装置の対物レンズ及び保護部材周辺の拡大図である。 本発明の実施例１における保護部材を示す図である。 本発明の実施例２における保護部材を示す図である。 従来例の光ディスク装置の概略構成を示す図である。 従来例の光ディスク装置のアクチュエータの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光ヘッド
３ スピンドルモータ
４ エラー信号生成回路
５ 制御回路
６ レーザ光源
７ コリメータレンズ
８ ビームスプリッタ
９ 集光レンズ
１０ 受光素子
１１ アクチュエータ
１２ 基板
１３ 情報信号記録層
１４ カバー層
１５ 固定部
１６ 可動部
１７ａ，１７ｂ 永久磁石
１８ ヨーク
１９ 支持基台
２０ 対物レンズ
２１ フォーカスコイル
２２ トラッキングコイル
２３ レンズ保持部材
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 弾性支持部材
２５ 保護部材
２６ 凸形状部

Claims (3)

1. 情報信号記録層及び前記情報信号記録層上に設けられた透明なカバー層を備えた光ディスクに対し、前記カバー層を通して前記情報信号記録層に光ビームを集光する対物レンズ、前記対物レンズを保持するレンズ保持部材、前記レンズ保持部材上に設けられ、前記対物レンズの前記光ディスクへの接触を防止する保護部材、前記レンズ保持部材を前記光ディスクに対してフォーカス制御駆動するアクチュエータを備えた光ディスク装置において、前記保護部材を、前記光ディスクのカバー層よりも軟質の弾性材料から成り、前記光ディスクと対向する表面に前記対物レンズを取り囲むように複数の凸形状部を形成した薄板状部材で構成したことを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記アクチュエータによる制御動作中における前記凸形状部の高さを、前記対物レンズよりも高く、前記対物レンズの作動距離以内とし、更に制御動作中以外において前記凸形状部が前記カバー層と接触して弾性変形した場合であっても、前記凸形状部の高さは前記対物レンズよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記保護部材の前記凸形状部内に中空部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。