JP4537126B2 - 対物レンズ駆動装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに記録された情報を読み出しまたは記録する光ディスク装置およびそれに用いる対物レンズ駆動装置に関する。

光ディスク装置では、光ディスクを高速に回転させてデータの高速記録再生化を進めている。光ディスクの高速回転に伴い対物レンズも追従して高速移動するので、対物レンズ駆動装置の可動部では、単位質量当たりの推力を増大させることが必要である。一方、光ディスクを高速化したのでサーボ帯域が高域化するが、サーボ帯域が高域化すると可動部の共振周波数を上げざるを得ない。特許文献１には、可動部の共振周波数の高域化に対応した対物レンズアクチュエータが記載されている。この公報においては、対物レンズアクチュエータのレンズホルダに張出部を設け、可動部の剛性を向上させている。

特開２００２−３１２９６１号公報（第２−５頁、図１）

上記特許文献１に記載の対物レンズアクチュエータにおいては、可動部の高剛性化は達成される。しかしながら張出部を設けているので、可動部の質量が増加している。その結果、データの高速記録再生に必要な対物レンズ駆動装置の単位質量あたりの推力を増加させることが困難になっている。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、対物レンズ駆動装置において可動部の剛性の向上と可動部の軽量化をともに満足させることにある。本発明の他の目的は、対物レンズ駆動装置を有する光ディスク装置が、光ディスクにデータを高速かつ信頼性高く記録再生することにある。

上記目的を達成するための本発明の特徴は、光ディスクの記録面に光を集光しレンズホルダにより保持される対物レンズと、この対物レンズを光ディスクに接近または離遠する方向に駆動するフォーカシングコイルと、対物レンズを光ディスクの半径方向に駆動するトラッキングコイルとを備えた対物レンズ駆動装置において、レンズホルダは底板を有する箱形に形成されており、この底板の全周縁を箱形の側面外周から延在させて突起部を形成したものである。

そしてこの特徴において、突起部は、フォーカシングコイルとトラッキングコイルに対して対物レンズと反対側に位置するのがよく、突起部は、対物レンズの光軸から離れる方向に位置するのがよい。また、対物レンズの左右両側にフォーカシングコイルを配置し、突起部は、２個のフォーカシングコイルの並置方向における中間部の突起長さがその方向の端部の突起長さよりも短かい、あるいは２個のフォーカシングコイルの並置方向における中間部の突起部厚さが端部の突起部厚さよりも薄いか、いずれかであるのが望ましい。突起部は、２個のフォーカシングコイルの並置方向における中間部から端部に向けてこの並置方向に直角な方向の幅が、徐々に狭くなるものでもよい。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、光ディスクの記録面に光を集光しレンズホルダにより保持される対物レンズと、この対物レンズを光ディスクに接近または離遠する方向に駆動するフォーカシングコイルとを備えた対物レンズ駆動装置において、光ディスクから遠い側のレンズホルダ端面に、対物レンズを駆動したときに発生する振動を抑制する突起部を形成するものである。そしてこの特徴において、フォーカシングコイルを対物レンズの左右両側に配置し、このフォーカシングコイルの内部は光軸方向に空間を形成しているのがよく、突起部は、対物レンズの光軸方向のバランスウエイトであることが好ましい。

上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、光ディスクの情報を再生しあるいは光ディスクに情報を記録する光ディスク装置が、上記対物レンズ駆動装置を搭載していることにある。

本発明によれば、対物レンズ駆動装置のレンズホルダ底面全周に突起部を形成したので、可動部の剛性を向上できるとともに軽量化できる。これにより、対物レンズ駆動装置における可動部の共振周波数を高周波数化でき、データの高速記録再生に必要なサーボ帯域を高域化できる。さらに、消費電力を低減することができる。

以下、本発明に係る対物レンズ駆動装置およびそれを有する光ディスク装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、対物レンズ駆動装置２０の分解斜視図であり、図２は図１に示した対物レンズ駆動装置２０が有する対物レンズ回りの斜視図であり、レンズホルダ２を説明する図である。図３は、図２に示したレンズホルダ２が保持するフォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂの斜視図である。図４は対物レンズ駆動装置２０の可動部２０ａの振動モード図である。また、図５は図１に示した対物レンズ駆動装置２０を有する光ピックアップ１１１、図６は図５に示した光ピックアップ１１１を有する光ディスク装置１１２のブロック図である。これらの図において、ｙ軸の方向は、図示しない光ディスクの半径方向であるトラッキング方向、ｘ軸の方向は光ディスクの面内方向で、ｙ軸方向に直交する方向、ｚ軸の方向は対物レンズ１の光軸方向であるフォーカシング方向である。

図１において、対物レンズ１の左右両側（ｙ方向両側）には矩形の渦巻状をしたフォーカシングコイル３ａ、３ｂが配置されている。フォーカシングコイル３ａ、３ｂの外周側には、このフォーカシングコイル３ａ、３ｂと同心に、チルトコイル１３ａ、１３ｂが配置されている。対物レンズ１およびチルトコイル１３ａ、１３ｂは、船形をしたレンズホルダ２の内側に保持されている。

レンズホルダ２の外側の側面であって、トラッキング方向側（ｘ方向側）には２個のトラッキングコイル４ａ、４ｂが、ｙ方向に並んで取り付けられている。図４に示すように、レンズホルダ２の反対側の外側面には、トラッキングコイル４ａ、４ｂと同様に、２個のトラッキングコイル４ｃ、４ｄがｙ方向に並んで取り付けられている。対物レンズ１と、レンズホルダ２と、フォーカシングコイル３と、トラッキングコイル４は可動部を形成する。

レンズホルダ２のｙ方向両端面には、耳部１６が形成されている。図１に示した例では、耳部１６は上下方向（ｚ方向）に３個設けられている。耳部１６には穴が形成されており、この穴に支持部材６ａ〜６ｆが挿入され。支持部材６ａ〜６ｆの耳部１６側の端部は、レンズホルダ２に取り付けられた小基板５ａ、５ｂに固定されている。

支持部材６ａ〜６ｆの反対端側は、レンズホルダ２と間隔を置いて配置されたダンピングホルダ１１の背面に位置する固定部７に、半田等の導電性融着材により電気的に接続されている。固定部７は、ダンピングホルダ１１に固定されている。ダンピングホルダ１１は、レンズホルダ２側の中間部が窪んだ構造であり、内部にはシリコーンゲル等の粘弾性部材が充填されている。内部に充填された粘弾性部材は、支持部材６ａ〜６ｆに減衰を与える。

フォーカシングコイル３ａ、３ｂおよびトラッキングコイル４ａ〜４ｄ、チルトコイル１３ａ、１３ｂの端部は、支持部材６ａ〜６ｆの端部と小基板５ａ、５ｂを介して半田等の導電性融着材により電気的に接続される。支持部材６ａ〜６ｆは導電性の材料から構成されており、フォーカシングコイル３ａ、３ｂ、およびトラッキングコイル４ａ〜４ｄ、チルトコイル１３ａ、１３ｂに電流を供給するのに用いられる。

レンズホルダ２の上面側には、対物レンズ駆動装置２０のカバーを兼ねて上ヨーク１０が配置されている。レンズホルダ２の底面側には、磁性体のヨーク９が配置されている。ヨーク９は矩形のリング１７ｃと、この矩形のリング１７ｃの対向する２辺の外周側からｚ軸方向に屹立した第１の屹立部１７ａと、この第１の屹立部１７ａが形成されていないリングの他の２辺の内周側からｚ軸方向に屹立した第２の屹立部１７ｂとを有する。第１の屹立部１７ａの内側には、ｙ軸方向に沿ってそれぞれ３個の永久磁石８ａ〜８ｆが取り付けられている。一方、第２の屹立部１７ｂの内側には、永久磁石８ｇ、８ｈが取り付けられている。

永久磁石８ａ〜８ｆはｘ軸方向に磁化されており、隣り合う磁石同士は逆相となるように配置されている。永久磁石８ｇ、８ｈはｙ軸方向に磁化されており、対向する面が同相となるように配置されている。ヨーク９に上ヨーク１０が取り付けられ、磁気回路を形成する。この磁気回路により、フォーカシング方向とトラッキング方向とチルト方向（ｘ軸回転方向）の３軸に、対物レンズ１を駆動できる。なお、第２の屹立部１７ｂは、フォーカシングコイル３ａ、３ｂが形成する空孔１５内に貫挿される。第１の屹立部１７ａは、トラッキングコイル４ａ〜４ｄに対向するように位置する。

フォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂは、図３に示すように二重に巻かれている。内周側のコイルであるフォーカシングコイル３ａの高さが、外周側のコイルであるチルトコイル１３ａの高さよりも高くなるように、各コイル３ａ、１３ａの線径と巻き数を設定する。チルトコイル１３ｂおよびフォーカシングコイル３ｂについても、同様である。なお、複数個の二重巻きコイルを連結して巻くときは、内周側のコイルの層数を偶数にする。

チルトコイルとフォーカシングコイルの対を形成するように、２種類の線径の線材を同時に巻いてチルトコイル１３ａ、１３ｂとフォーカシングコイル３ａ、３ｂを形成してもよい。二重巻きコイルを用いると、フォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂを一体化することが可能となり、作業性が向上し、部品点数の低減およびコストの低減が可能になる。フォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂとを磁気回路の中心に配置すれば、フォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂの推力を増加できる。

ところで本実施例では、レンズホルダ２の底面部の全周縁１２を、突起形状としている。図２に示すように、対物レンズ１とはｚ方向の反対側面は、レンズホルダ２の外側面よりも外方に張り出した形状になっている。その理由を、以下に説明する。

対物レンズ１をトラッキングまたはフォーカシングするために高速で駆動すると、可動部では図４（ａ）に示すフォーカシング方向の振動モードと、図４（ｂ）に示すトラッキング方向の振動モードが、共振現象として生じる。これらのモードは、それぞれの図中に点線で示したように、フォーカシング方向とトラッキング方向についての曲げモードである。そしてトッラキング方向については、レンズホルダ２に空孔１５が形成されているので、ｘ方向の曲げモードも連成している。データを高速で記録再生するには、共振周波数を常用の周波数範囲よりも高い周波数にする高域化が必要である。

共振周波数を高域化するためには、対物レンズ駆動装置２０の可動部の剛性を増大させればよく、可動部の剛性を増すにはレンズホルダ２の板厚を増大させるのが有効である。ただし、単に板厚を増大させると可動部の質量が増加し、対物レンズ駆動装置２０における単位質量当たりの推力を低下させる。推力が低下すると、対物レンズ１を高速に移動させる能力が低下し、対物レンズ１を所定の時間で光ディスクに位置決めできなくなる。

そこで本実施例では、可動部の質量を増加させることなく、可動部剛性の増大を図っている。すなわちレンズホルダ２の全周囲に、レンズホルダ２の側面からの突出部１２を形成している。そして、重量が大である対物レンズ１とｚ方向の釣り合いを取るバランスウェイトとしてもこの突出部１２を作用させている。可動部は、支持部材６ａ〜６ｆにより支持されるので、可動部のｚ方向重心と支持部材６ａ〜６ｆのｚ方向の支持中心とが一致するように突出部１２の重量を定める。これにより、新たな質量増加を招くことなく可動部の剛性を増大させている。

突出部１２をフォーカシングコイル３ａ、３ｂとトラッキングコイル４ａ〜４ｄに対して対物レンズ１と逆側の離れた側に配置することにより、バランスウェイトとしての効果を高め、従来わざわざ設けていたバランスウェイトが不要となる。したがって、可動部が軽量化し、小型化する。可動部を軽量化したのにともない、可動部の単位質量当たりの推力が増加し、対物レンズ駆動装置２０の消費電力を従来よりも低減できる。

図２では、従来一般的に用いられたバランスウェイト１４を点線で示している。バランスウェイト１４を省くことができるので、対物レンズ駆動装置２０のフォーカシング方向（ｚ方向）の寸法が短くなる。レンズホルダ２の振動モードにおいて、歪エネルギーが集中する空孔１５の角部の剛性が、増大する。可動部が動いたときに、突出部１２が支持部材６ａ〜６ｆに当たるのを防止するために、支持部材６ａと支持部材６ｃ、あるいは支持部材６ｄと支持部材６ｆ間の距離を３ｍｍ以下とする。

また、突出部１２を、小基板５ａ、５ｂの位置決めにも使用している。すなわち、小基板５ａ、５ｂを突出部に当接させた後、耳部１６方向に移動させ耳部１６に当接させる。これにより、小基板５ａ、５ｂを位置決めできる。組立性を向上でき、低コスト化も可能となった。

同様に突出部１２を、トラッキングコイル４ａ〜４ｄの位置決めに用いることもできる。この場合、ｙ方向の位置決め用としてトラッキングコイル４ａ，４ｂ間およびトラッキングコイル４ｃ、４ｄ間に突起状の位置決め体を設ける。初めにトラッキングコイル４ａ〜４ｄを突起に当接させ、次いでｙ方向に動かして位置決め体に当接させる。これにより、組立性の向上と低コスト化が可能になる。突出部１２がレンズホルダ２から外方に延びる長さが長いほど、可動部の剛性が増大する。そこで、フォーカシングコイル３ａ、３ｂから遠ざかる方向に突出部を形成する。

しかしながら、突出部１２の長さが長いと可動部の外形も大きくなる。その結果、磁石８ａ〜８ｆと対峙する面では、磁石８ａ〜８ｆと各コイル３ａ、３ｂ、４ａ〜４ｄ間の距離が増大する。この距離が増大すると、推力が著しく低下する。そこで、磁石８ａ〜８ｆと対峙する面の突出部の長さを、０．１ｍｍから磁石８ａ〜８ｆと対峙するトラッキングコイル４ａ〜４ｄの端面までの距離とした。

上記実施例では、突出部１２が均一厚さを有するものとしている。しかしながら、突出部１２は、レンズホルダ２から遠ざかるにしたがい突出部１２の断面積が小さくなるようにしてもよい。例えば、三角形や台形断面としてもよい。また、本実施例では、フォーカシングコイル３ａ、３ｂを２個、トッラキングコイル４ａ〜４ｄを４個、磁石８ａ〜８ｈを８個用いているが、その各々の個数は必要に応じて任意に設定できる。フォーカシングコイル３ａ、３ｂとチルトコイル１３ａ、１３ｂとして、別々に巻いたコイルを用いてもよい。

次に図１に示した対物レンズ駆動装置２０を、光ピックアップ１１１に搭載した例を、図５に示す。対物レンズ駆動装置２０は、光ピックアップ１１１内に搭載される。ベース板１０１の下方に、ほぼ９０°の角度をなすように配置された発光素子１０２，１０３から射出された光は、対物レンズ１を通過して光ディスク上に集光される。上記実施例に示す対物レンズ駆動装置２０を用いたので、可動部の共振周波数を高域化でき、光ピックアップ１１１をデータの高速記録再生に適した小型薄型化できる。なお、この光ピックアップ１１１は、レンズホルダ２の突出部１２がバランスウエイトとしても作用するので、新たにバランスウエイトを設ける必要がなく、可動部が小型軽量化し単位質量あたりの推力を増すことができる。

バランスウエイト部が小さくなったので、レンズホルダ２のｚ方向高さを薄くでき、対物レンズ駆動装置２０が薄くなる。対物レンズの位置は光ディスク１１３により制限されるが、レンズホルダ２が薄くなると、ヨーク９の底面部の高さ方向（ｚ方向）位置が上になり、光ピックアップ１１１の底面も上昇する。

この図５に示した光ピックアップ１１１を使用した光ディスク装置１１２のブロック図を、図６に示す。光ディスク装置１１２は、光ディスク１１３を回転させるスピンドルモータ１１４と光ピックアップ１１１とを有する。光ピックアップ１１１は、送り機構により、光ディスク１１３の半径方向に移動させられ。スピンドルモータ１１４や送り機構、光ディスク１１３は、コントローラ１１５により制御される。

コントローラ１１５には、スピンドルモータ１１４の回転制御回路１１６と、光ピックアップ１１１の送り制御回路１１７とが接続されている。コントローラ１１５は、スピンドルモータ１１４に取り付けた光ディスク１１３の回転を制御する。さらに、コントローラ１１５は、光ピックアップ１１１が光ディスク１１３の半径方向に移動するのを制御する。

光ピックアップ１１１で検出された各種信号１１８は、サーボ信号検出回路１１９と再生信号検出回路１２０に送られる。サーボ信号検出回路１１９は、フォーカスエラー信号やトラックエラー信号を生成し、アクチュエータ駆動回路１２１に送る。アクチュエータ駆動回路１２１は、コントローラ１１５からの指令とサーボ信号検出回路１１９からの信号とにより、対物レンズ１の位置を制御する。再生信号検出回路１２０は、光ディスク上に記録された情報を再生する。本実施例によれば、光ピックアップ１１１のサーボ帯域を高域化でき、また光ピックアップ１１１を薄型化できるので、光ディスク装置１１２はデータの高速記録再生に好適となる。そして、光ディスク装置１１２を小型薄型化できるとともに高性能化できる。

本発明に係るレンズホルダの他の実施例を、図７に上面図および側面図で示す。図２に示した実施例とは、レンズホルダ２ａの周囲の構造を変化させている。すなわち、レンズホルダ２ａの剛性を増すために、空孔１５のコーナーの剛性を増し、コーナー間のｘ方向中間部の剛性をそれほど増さない構成としている。これは、コーナー間のｘ方向中間部は、剛性の増大にそれほど寄与しないためである。

図７（ａ）に示すように、可動部の軽量化も兼ねてｘ方向の中間部の突出部１２ａの突出長さｗ１を短くし、角部の突出長さｗ２を長くした。その際、突出部１２ａの形状を直線的に変化させてもよく、アール（丸み）を有する形状としてもよい。また、コーナー部の剛性を増すために、図７（ｂ）に示すように突出部１２ｂの中間部の板厚ｄ１を薄くし、コーナー部の板厚ｄ２を厚くしてもよい。突出部１２ａ、１２ｂをこのように形成することにより、可動部の剛性が向上するとともに可動部を軽量化できる。その結果、共振周波数を高域に遷移させることができる。また、単位質量当たりの推力を増大できる。本実施例によれば、対物レンズ駆動装置がデータの高速記録再生に適する。

本発明に係るレンズホルダのさらに他の実施例を、図８に上面図で示す。本実施例は上記各実施例とは、突出部１２ｃの形状が相違する。レンズホルダ２ｃの内周側形状を変化させている。突出部１２ｃの突出長さｗがｘ方向に変化するように、レンズホルダ２ｃの内径形状を、ｘ方向中間部からコーナー部に向けて台形状にしている。なお、レンズホルダ２ｃの形状は台形状でなく、アール（丸み）を有する形状でもよい。レンズホルダ２ｃは角部が削られた形状であるから、可動部が光ディスク１１３に追従してトラッキング方向に変位したときでも支持部材６ａ〜６ｆがレンズホルダ２ｃに当たる恐れがない。これにより、支持部材６ａ〜６ｆの移動のための余分なスペースが不要となり、可動部の幅方向（ｙ方向）長さを狭めることができる。すなわち、可動部の外形を大きくしないで、可動部の剛性を増大できる。また、可動部を小型化および軽量化できる。その結果、共振周波数を高域側に遷移できるとともに、単位質量当たりの推力を増加できる。

上記各実施例において、突出部はトラッキング方向の振動モードを抑制することを示したが、フォーカシング方向の振動モードをも抑制できる。図９に、突出部が形成されていないときのレンズホルダ２のフォーカシング方向についての振動モードの計算結果を示す。ｘ−ｙ平面の変形である連成振動が生じている。これより、突出部を形成すれば、トラッキング方向と同程度にフォーカシング方向の共振周波数も高域化できることがわかる。

本発明に係る対物レンズ駆動装置の一実施例の分解斜視図である。 図１に示した対物レンズ駆動装置に用いる対物レンズ部の斜視図である。 図１に示した実施例に用いるフォーカシングコイルとチルトコイルの斜視図である。 対物レンズ駆動装置の振動を説明する図である。 図１に示した対物レンズ駆動装置を搭載した光ピックアップの斜視図である。 図５に示した光ピックアップを有する光ディスク装置のブロック図である。 本発明に係るレンズホルダの他の実施例の上面図および側面図である。 本発明に係るレンズホルダのさらに他の実施例の上面図である。 対物レンズ駆動装置の振動を説明する図である。

符号の説明

１…対物レンズ、２…レンズホルダ、３ａ，３ｂ…フォーカシングコイル、４ａ〜４ｄ…トラッキングコイル、１２…突出部、１３ａ，１３ｂ…チルトコイル、２０…対物レンズ駆動装置、１１１…光ピックアップ、１１２…光ディスク装置、１１３…光ディスク。

Claims (2)

1. 光ディスクの記録面に光を集光しレンズホルダにより保持される対物レンズと、前記対物レンズを光ディスクに接近または離遠する方向に駆動するフォーカシングコイルと、前記対物レンズを光ディスクの半径方向に駆動するトラッキングコイルと、前記レンズホルダを支持する支持部材と、前記フォーカシングコイルおよびトラッキングコイルの端部と前記支持部材の端部を電気的に接続する小基板と、を有する対物レンズ駆動装置において、
   前記光ディスクから遠い側の前記レンズホルダの底面部の全周縁に、前記レンズホルダの外周面より外側に張り出した突起部を形成し、前記突起部に前記小基板を当接させて前記小基板を位置決めしたことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. 光ディスクの情報を再生しあるいは光ディスクに情報を記録する光ディスク装置において、請求項１に記載された対物レンズ駆動装置を搭載したことを特徴とする光ディスク装置。

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