JP5076699B2

JP5076699B2 - 光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置

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Publication number: JP5076699B2
Application number: JP2007190061A
Authority: JP
Inventors: 幹憲松田; 浩太郎安藤; 英雄福本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2009026410A

Description

本発明は、光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、その光路内に設けられる光学素子を光軸方向に駆動させる光学素子駆動手段を備える光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置に関する。

従来、情報信号の記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＢＤ（Blu-Ray Disc）等の光ディスクが用いられ、この種の光ディスクに情報信号の記録を行い、あるいは光ディスクに記録された情報信号の再生を行うための光ディスク装置がある。この光ディスク装置には、光ディスクの半径方向へ移動され、この光ディスクに対して光ビームを照射する光ピックアップ装置が設けられている。

この光ピックアップ装置は、一般的にＯＰベースを有し、このＯＰベース上に、光源、対物レンズ、受光部、その他の光学素子等の光学系が設けられている。また、近年複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ装置があり、このような光ピックアップ装置は、光源から対物レンズまでの光路内に設けられたレンズを光軸方向に駆動させるためのレンズ駆動ユニット等が設けられるものがある。

そして、レンズ駆動ユニットをＯＰベースへ固定する際、従来、レンズ駆動ユニットのユニットベースやＯＰベースに基準面やボス・穴を設け、ビス止めや接着により固定するのが一般的であった。この際、通常、基準となる光学系の光軸に対し、レンズ駆動ユニットに駆動されるレンズの光軸の偏芯を０．１ｍｍ未満に抑えることが望ましいことから、レンズ単品公差、レンズ駆動ユニットの組立公差、ＯＰベースへの実装公差等を考慮すると、レンズ駆動ユニットには、ユニット単品で０．０３ｍｍ前後の組立精度が要求される。したがって、レンズ駆動ユニットは、ユニットベース等の部品公差やレンズ駆動ユニット自体の組立精度を厳しく管理する必要があり、このことに起因して歩留まりが低下して、結果的にレンズ駆動ユニットの高コスト化の要因にもなっている。

このように、光ピックアップ装置内に設けられるレンズ等の光学素子を駆動させるレンズ駆動ユニットを設ける場合に、ユニットの単体の組立誤差や、このユニットをＯＰベースに取り付ける際の誤差が個々に発生し、これらが重畳的に加算されることにより全体の誤差が大きくなってしまう問題があった。

特開２００６−４５７８号公報

そこで、本発明は、光軸方向に移動させる光学素子を保持して移動する光学素子移動ユニットを他の光学部品が搭載されたベース部材に取り付ける際の調整工程を簡素化し、光学素子移動ユニットに保持される光学素子の位置精度が向上された光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップは、少なくとも光源及び上記光源から出射された光ビームを光記録媒体に導く光学系が設けられたベース部材と、上記ベース部材に取り付けられることにより光学素子を上記光学系の光路内に上記光ビームの光軸方向に沿って移動自在に支持する光学素子移動ユニットとを備えた光ピックアップにおいて、上記光学素子移動ユニットは、上記光学素子を保持するとともに、一端に上記ベース部材の一部に一体に上記光軸方向に平行に張り出して形成されたガイドレールに係合する係合溝が形成され、他端に上記ベース部材に上記光軸方向に沿って支持されたガイド軸が挿通されているガイド部が形成された保持アームと、上記保持アームを駆動する駆動モータ及び該駆動モータによって回転されるリードスクリューを有する駆動部材と、上記リードスクリューに咬合するラック部が形成され、上記保持アームに取り付けられることにより上記保持アームと上記駆動部材とを連結する連結部材とを有する。そして、上記連結部材は、上記保持アーム及び上記駆動部材が上記ベース部材上に取り付けられることにより、長手方向の一端が上記係合溝を上記ガイドレールに押圧させる第１の付勢部とされ、長手方向の他端がラック部を上記リードスクリューに押圧させる第２の付勢部とされた初期状態において屈折している板バネでなり、上記ラック部は、上記リードスクリューと対峙する一面に咬合歯が円弧状に形成され、上記咬合歯の先端面の曲率半径が上記リードスクリューの曲率半径より大きく形成されている。

また、本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクを保持して回転駆動するディスク回転駆動手段と、上記ディスク回転駆動手段によって回転される上記光ディスクに対し光ビームを照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置において、上記光ピックアップは、少なくとも光源及び上記光源から出射された光ビームを光記録媒体に導く光学系とが設けられたベース部材と、上記ベース部材に取り付けられることにより光学素子を上記光学系の光路内に上記光ビームの光軸方向に沿って移動自在に支持する光学素子移動ユニットとを備えた光ピックアップであって、上記光学素子移動ユニットは、上記光学素子を保持するとともに、一端に上記ベース部材の一部に一体に上記光軸方向に平行に張り出して形成されたガイドレールに係合する係合溝が形成され、他端に上記ベース部材に上記光軸方向に沿って支持されたガイド軸が挿通されているガイド部が形成された保持アームと、上記保持アームを駆動する駆動モータ及び該駆動モータによって回転されるリードスクリューを有する駆動部材と、上記リードスクリューに咬合するラック部が形成され、上記保持アームに取り付けられることにより上記保持アームと上記駆動部材とを連結する連結部材とを有する。そして、上記連結部材は、上記保持アーム及び上記駆動部材が上記ベース部材上に取り付けられることにより、長手方向の一端が上記係合溝を上記ガイドレールに押圧させる第１の付勢部とされ、長手方向の他端がラック部を上記リードスクリューに押圧させる第２の付勢部とされた初期状態において屈折している板バネでなり、上記ラック部は、上記リードスクリューと対峙する一面に咬合歯が円弧状に形成され、上記咬合歯の先端面の曲率半径が上記リードスクリューの曲率半径より大きく形成されている。

本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置によれば、光学素子を保持する保持アームの一端の係合溝が、ベース部材の一部に一体に光軸方向に平行に張り出して形成されたガイドレールに係合されているため、光学素子のベース部材上における位置精度が向上される。また、本発明によれば、光学素子を保持する保持アームをガイドレールに係合させるだけで、光学素子を精度よく搭載することができる。また、リードスクリューの軸方向と直交する方向への揺動に対する耐性を向上させ、咬合信頼性を維持して、咬合歯がリードスクリューのねじ山を飛び越えるいわゆる歯飛びを防止することができる。

以下、本発明が適用された光ピックアップ及び光ディスク装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。光ディスク装置１０１は、図１に示すように、光ディスク１０２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う記録再生装置である。

この光ディスク装置１０１で記録及び／又は再生を行う光ディスク１０２として、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等が用いられる。

光ディスク装置１０１は、図１に示すように、光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ピックアップ装置１と、光ピックアップ装置１をその半径方向に移動させる駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及び制御回路部１０９により所定の回転数で駆動するように制御されている。

信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号処理部１２０から出力される信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ピックアップ装置１は、システムコントローラ１０７及び制御回路部１０９からの指令に従って回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して光ビームを照射する。このような光ビームの照射により光ディスク１０２に対する情報信号の記録が行われ、光ディスクに記録された情報信号の再生が行われる。

また、光ピックアップ装置１は、光ディスク１０２の信号記録面から反射される反射光ビームに基づいて、後述するような各種の光ビームを検出し、各光ビームから得られる検出信号を信号処理部１２０に供給するように構成されている。

信号処理部１２０は、各光ビームを検出して得られる検出信号に基づいて各種のサーボ用信号、すなわち、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成し、さらに、光ディスクに記録された情報信号であるＲＦ信号を生成する。また、再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、制御回路部１０９、信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。

ここで、信号変調及びＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号が、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インタフェース１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができるように構成されている。

また、信号変調及びＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。

光ピックアップ装置１には、送りモータ１０５が接続されている。光ピックアップ装置１は、送りモータ１０５の回転によって光ディスク１０２の径方向に送り操作され、光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで移動される。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ピックアップ装置１の対物レンズをその光軸方向のフォーカス方向及び光軸方向と直交するトラッキング方向へ移動変位させる対物レンズ駆動機構の制御は、それぞれ制御回路部１０９により行われる。

すなわち、制御回路部１０９は、スピンドルモータ１０３の制御を行い、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ駆動機構の制御を行う。

また、制御回路部１０９は、信号処理部１２０から入力されるフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号などに基づいて、光ピックアップ装置１に設けられたトラッキングコイル及びフォーカスコイルに供給するための駆動信号（駆動電流）をそれぞれ生成するように構成されている。

また、レーザ制御部１２１は、光ピックアップ装置１におけるレーザ光源を制御するものである。

尚、ここでフォーカス方向Ｆとは、光ピックアップ装置１の対物レンズ２３，２４の光軸方向をいい、タンジェンシャル方向Ｔｚとはフォーカス方向Ｆと直交する方向であって光ディスク装置１０１の円周のタンジェンシャル方向Ｔｚと平行する方向をいい、トラッキング方向Ｔとはフォーカス方向Ｆ及びタンジェンシャルＴｚ方向と直交する方向をいう。

次に、本発明が適用された光ピックアップ装置１について詳細に説明する。光ピックアップ装置１は、波長を異にする複数種類の光ビームを選択的に用いて、複数種類の光ディスク１０２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ディスク装置に用いられるものであり、具体的には、波長４００〜４１０ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを用いて情報信号の記録又は再生が行われる第１の光ディスクと、波長６５０〜６６０ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを用いて情報信号の記録又は再生が行われる第２の光ディスクと、波長７６０〜８００ｎｍ程度の第３の波長の光ビームを用いて情報信号の記録又は再生が行われる第３の光ディスクとに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うものである。

尚、以下では、光ピックアップ装置１を異なる３種類の光ディスクに対して、情報信号の記録及び／又は再生を行うものとして説明するが、これに限られるものではなく、異なる複数種類又は１種類の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行うものであってもよい。

本発明が適用された光ピックアップ装置１は、上述した異なる波長の複数種類の光ビームを出射する半導体レーザ等からなる第１及び第２の光源２１，２２と、光ディスク１０２の信号記録面から反射される反射光ビームを検出する光検出素子としてのフォトダイオードと、第１及び第２の光源２１，２２からの光ビームを光ディスク１０２に導くとともに、光ディスク１０２で反射した光ビームを光検出素子に導く光学系とが設けられたピックアップベース２と、ピックアップベース２上に取り付けられることによりピックアップベース２上に設けられた光学系の光路内に光学素子を移動自在に支持する光学素子移動ユニット３とを有している。

ピックアップベース２は、図２に示すように、光ディスク装置１０１の筐体内で光ディスク１０２の半径方向Ｒ（以下、「ラジアル方向」ともいう。）に移動可能に設けられている。尚、図２及び後述の図３中矢印ＲＩは、ラジアル方向のうち内周側に向けた方向を示し、矢印ＲＯは、ラジアル方向のうち外周側に向けた方向を示すものである。

ピックアップベース２に設けられている第１の光源２１は、第１の波長の光ビームを出射させる出射部を有しており、第２の光源２２は、第２の波長の光ビームを出射させる出射部と、第３の波長の光ビームを出射させる出射部とを有している。

また、ピックアップベース２は、図３に示すように、第１，第２の光源２１，２２から出射された光ビームを集光して光ディスク１０２に照射する複数の対物レンズ２３，２４を支持するレンズホルダ１２と、レンズホルダ１２からタンジェンシャル方向Ｔｚに間隔をおいて配置された支持体１３と、支持体１３に対してレンズホルダ１２をフォーカス方向Ｆ及びトラッキング方向Ｔに移動可能に支持する複数の支持アーム１４とを備える。このレンズホルダ１２、支持体１３及び支持アーム１４は、各コイル及びマグネットとともに、対物レンズ２３，２４をフォーカス方向Ｆ及びトラッキング方向Ｔに駆動する対物レンズ駆動機構として機能する。また、この第１及び第２の対物レンズ２３，２４は、光ピックアップ装置１の光学系の一部を構成している。この第１の対物レンズ２３は、例えば、ガラスにより形成され、第２の対物レンズ２４は、例えば、合成樹脂により形成されているが、これに限られるものではなく第１及び第２の対物レンズ２３，２４は、ガラス又は合成樹脂その他の材料により形成することもできる。

尚、ピックアップベース２では、ラジアル方向Ｒ（トラッキング方向Ｔ）に並んで配置される複数の対物レンズ２３，２４を備えるように構成したが、対物レンズの数及び配置はこれに限られるものではなく、例えば複数の対物レンズをタンジェンシャル方向Ｔｚに配置するように構成してもよい。

第１及び第２の光源２１，２２から出射された光ビームを光ディスク１０２に導く光学系としては、図４に示すように、第１の光源２１から出射された光ビームを第１の対物レンズ２３を介して第１の光ディスクである光ディスク１０２に導く第１の光学系１９と、第２の光源２２から出射された光ビームを第２の対物レンズ２４を介して第２又は第３の光ディスクである光ディスク１０２に導く第２の光学系２０とが設けられている。

第１の光学系１９は、少なくとも、第１の光源２１から出射された第１の波長の光ビームを回折して少なくとも３ビームに分割する第１のグレーティング２５と、第１のグレーティング２５で回折された光ビームの発散角を変換して略平行光とする第１のコリメータレンズ２６と、第１のコリメータレンズ２６で略平行光とされた光ビームを反射して第１の対物レンズ２３及び光ディスク１０２側に導く第１の立ち上げミラー３１と、第１の立ち上げミラー３１から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する上述した第１の対物レンズ２３とを有する。また、第１の光学系１９は、第１のグレーティング２５と第１のコリメータレンズ２６との間に設けられ、第１の対物レンズ２３により集光され光ディスクで反射された戻りの光ビームの光路を、第１の光源２１から出射された往路の光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタ２８と、偏光ビームスプリッタ２８で分離された戻りの光ビームを受光して検出する第１の光検出器２９と、偏光ビームスプリッタ２８と第１の光検出器２９との間に設けられ、偏光ビームスプリッタ２８で分離された戻りの光ビームを第１の光検出器２９の受光面に集光させるマルチレンズ３０とを有する。

また、第２の光学系２０は、少なくとも、第２の光源２２から出射された第２及び第３の波長の光ビームを回折して少なくとも３ビームに分割する第２のグレーティング３３と、第２のグレーティング３３で回折された光ビームの発散角を変換して略平行光とする第２のコリメータレンズ３４と、第２のコリメータレンズ３４で略平行光とされた光ビームを反射してフォーカス方向Ｆに略直交する面内において光ビームの光路を変更する折り曲げミラー３５と、折り曲げミラー３５から出射された光ビームを反射して第２の対物レンズ２４及び光ディスク１０２側に導く第２の立ち上げミラー３２と、第２の立ち上げミラー３２から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する上述した第２の対物レンズ２４とを有する。また、第２の光学系２０は、第２のグレーティング３３と第２のコリメータレンズ３４との間の光路上に設けられ、第２の対物レンズ２４により集光され光ディスクで反射された戻りの光ビームの光路を、第２の光源２２から出射された往路の光ビームの光路から分離するビームスプリッタ３７と、ビームスプリッタ３７で分離された戻りの光ビームを受光して検出する第２の光検出器３６とを有する。

第１の光学系１９を構成する光学素子のうち、第１のコリメータレンズ２６は、光学素子移動ユニット３に保持され、この光学素子移動ユニット３がピックアップベース２上に取り付けられることにより、第１のコリメータレンズ２６の光軸方向に移動自在とされている。図５及び図６に示すように、この光学素子移動ユニット３は、第１のコリメータレンズ２６を保持する保持アーム４０と、保持アーム４０を駆動する駆動部材４１と、保持アーム４０と駆動部材４１とを連結する連結部材４２とを有する。

保持アーム４０は、一端４０ａ側にピックアップベース２に設けられたガイドレール５０に係合する係合部４３と第１のコリメータレンズ２６を保持するレンズ保持部４４が形成され、他端４０ｂ側にピックアップベース２に支持されるガイド軸４５が挿通されたガイド部４６が形成されている。かかる保持アーム４０は、ガイドレール５０及びガイド軸４５によって移動自在に支持されることにより、ピックアップベース２上を光学系１９の光軸方向に沿って移動可能とされている。

ここでピックアップベース２に形成されているガイドレール５０は、光学系１９の光軸方向に平行に張り出し形成され、保持アーム４０の一端４０ａに形成された係合部４３に係合されている。係合部４３は、断面コ字状に形成され、係合端となる凹面をガイドレール５０側に向けるとともに、凹部内にガイドレール５０を挿通させることにより取り付けられる。係合部４３は、ガイドレール５０が挿通される凹部の上下クリアランスがガイドレール５０の厚さよりも若干長く形成されることによりガイドレール５０に沿って移動可能とされ、また後述する連結部材４２によってガイドレール５０側に付勢されている。

レンズ保持部４４は、係合部４３の近傍に設けられ、第１のコリメータレンズ２６を保持する。

保持アーム４０の他端４０ｂに形成されたガイド部４６は、光学系１９の光軸方向に沿って形成された中空形状をなし、ガイド軸４５が挿通されている。ガイド軸４５は、保持アーム４０を光学系１９の光軸方向に沿ってガイドするものであり、ピックアップベース２に形成された一対の軸受け部５１，５１に両端を支持されることにより、光学系１９の光軸方向と平行に配設されている。軸受け部５１，５１は、一方が開放端とされた略コ字状に形成され、ガイドレール５０に係合部４３を係合した後、ガイド部４６を挿通したガイド軸４５の両端が開放端より挿入される。そして軸受け部５１，５１は、ガイド軸４５が挿入された後、開放端を板バネ５２によって閉塞されることにより、ガイドレール５０を保持するとともにがたつきを防止する。なお、軸受け部５１，５１は、接着剤によってガイド軸４５を固定し、あるいは板バネ５２と接着剤とを併用してガイド軸４５を固定してもよい。

また保持アーム４０は、ガイド部４６に隣接して、上面に連結部材４２が取り付けられる図示しない取付孔と、連結部材４２の位置決めを図る凸部４８が形成されている。取付孔は、ガイド部４６よりも保持アーム４０の一端４０ａ側に設けられ、連結部材４２が保持アーム４０の上面に載置された後、ビス４９が挿通され連結部材４２が取り付けられる。

保持アーム４０をガイドレール５０及びガイド軸４５に沿って移動させる駆動部材４１は、駆動モータ６０と、駆動モータ６０によって回転されるリードスクリュー６１と、リードスクリュー６１を支持する軸受けホルダ６２とを有する。軸受けホルダ６２は、相対向する側壁６３，６４を有し、一方の側壁６３は駆動モータ６０のモータハウジングと接続され、他方の側壁６４はリードスクリュー６１の先端を支持する軸受け部となる。

かかる駆動部材４１は、軸受けホルダ６２の両側壁６３，６４間を結ぶ底部６５に位置決め孔が穿設され、この位置決め孔にピックアップベース２に凸設された凸部を挿通させることによりピックアップベース２上における位置決めが図られる。そして、駆動部材４１は、ピックアップベース２上において位置決めされた後、ビスによって固定される。

また、駆動部材４１は、リードスクリュー６１に、保持アーム４０に取り付けられた連結部材４２が咬合され、これにより保持アーム４０と連結される。この連結部材４２は、略矩形上の板バネからなり、一端が保持アーム４０に取り付けられるとともに、他端がラック部材７０を介してリードスクリュー６１に咬合されることにより、保持アーム４０と駆動部材４１とを連結させるとともに、保持アーム４０にガイドレール５０側への付勢力を付与し、かつラック部材７０にリードスクリュー６１側への付勢力を付与するものである。

連結部材４２は、一端４２ａにビス４９が挿通される図示しない挿通孔と保持アーム４０の上面に形成されている凸部４８が挿通する図示しない位置決め孔とが穿設されている。そして、連結部材４２は、位置決め孔に凸部４８が挿通されることにより保持アーム４０上における位置決めが図られ、保持アーム４０の上面に形成された取付孔と挿通孔とが連続される。次いで、連結部材４２は、挿通孔にビス４９が挿通されることにより保持アーム４０の上面に取り付けられる。

また、連結部材４２は、他端４２ｂに、リードスクリュー６１と咬合するラック部材７０が取り付けられている。具体的に、連結部材４２は、他端４２ｂの両側に切り欠き部が形成され、この切り欠き部にラック部材７０の係合片７４が嵌合されている。

かかる連結部材４２は、保持アーム４０及び駆動部材４１がピックアップベース２に取り付けられる前の初期状態において、長手方向の略中間を境に略へ字状に屈折されており、図７に示すように、保持アーム４０及び駆動部材４１がピックアップベース２に取り付けられると略面一に延伸される。これにより、連結部材４２は、両端４２ａ，４２ｂを下方に付勢する付勢力が作用し、保持アーム４０をガイドレール５０側へ付勢し、かつラック部材７０をリードスクリュー６１側へ付勢する。

すなわち、連結部材４２は、略面一に延伸されると、屈折部が上方に弾性復帰しようとする力が働くが、保持アーム４０のガイド部４６に挿通するガイド軸４５がピックアップベース２に設けられた軸受け部５１，５１及び板バネ５２に保持されることによって、弾性復帰が規制される。かかる連結部材４２の付勢力は、保持アーム４０及びラック部材７０に対してそれぞれ下方に向かって作用する。これにより、保持アーム４０は、ガイドレール５０に係合している係合部４３の凹部の上面がガイドレール５０に押しつけられ、係合部４３の近傍に装着されている第１のコリメータレンズ２６の揺動が防止されて、所定の位置に正確に支持される。またラック部材７０は、リードスクリュー６１に付勢され、確実に咬合される。

次いで、連結部材４２の他端４２ｂに取り付けられているラック部材７０について説明する。図８に示すように、ラック部材７０は、全体が略矩形の板状体をなし、リードスクリュー６１と対峙する一面７０ａ側に、咬合歯７１がリードスクリュー６１の長手方向に沿って、リードスクリュー６１の溝間隔に対応して間欠的に複数立設されている。咬合歯７１は、先端面７２が、一面７０ａの中央から両側に向かって高さを増す円弧状に形成されている。また咬合歯７１は、円弧状に形成された先端面７２の曲率半径が、リードスクリュー６１の曲率半径よりも大きく形成されている。すなわち、ラック部材７０の咬合歯７１は、先端面７２がリードスクリュー６１の軸部６１ａの外周方向と略同方向の円弧状をなし、かつリードスクリュー６１よりも曲率半径が大きく形成されている。

これにより、ラック部材７０は、咬合歯７１がリードスクリュー６１と咬合することにより、軸方向と直交する図７及び図９中矢印ｄ方向への揺動に対する耐性を向上させ、咬合信頼性を維持して、咬合歯７１がリードスクリュー６１のねじ山を飛び越えるいわゆる歯飛びを防止することができる。すなわち、咬合歯７１は、先端面７２がリードスクリュー６１の軸部６１ａと同方向に湾曲していることから、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能面積が拡大され、ラック部材７０が矢印ｄ方向へ揺動した場合にも、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触面積は減少せず、リードスクリュー６１との咬合を維持することができる。

このように、ラック部材７０は、咬合歯７１とリードスクリュー６１との咬合信頼性を維持することができることから、図９中矢印ｄ方向への揺動に備えて、連結部材４２によるラック部材７０のリードスクリュー６１への付勢力を高める必要がない。したがって、駆動モータ６０は、低トルクで連結部材４２及び保持アーム４０を搬送させることができ、小型の駆動モータを用いることで、光ピックアップ装置１全体の小型化、軽量化を図ることができる。

なお、ラック部材７０は、咬合歯７１の先端面７２の曲率半径をリードスクリュー６１の軸部６１ａの曲率半径よりも大きくしているため、リードスクリュー６１の軸部６１ａとの接触面積が小さく、部品精度誤差や連結部材４２の揺動に際してもスムーズな動作を確保することができる。一方、リードスクリュー６１の軸部６１ａと曲率半径を同じかこれよりも小さく形成した場合には、咬合歯がリードスクリューの軸部に沿って広範に接触してしまい、部品精度誤差や使用時における揺動や撓みなどでスムーズな動作が阻害され、移動に要するトルクが過大となり、駆動モータ及び光ピックアップ装置の大型化につながるおそれもある。

また、咬合歯７１は、先端面７２がリードスクリュー６１の軸部６１ａの径よりも幅広に形成され、かつ、先端面７２の両端部７２ａ，７２ａが直線状に形成されている。すなわち、咬合歯７１の先端面７２は、リードスクリュー６１の軸部６１ａと対峙する部分が、当該軸部６１ａよりも湾曲が緩やかな円弧状をなし、両端部７２ａ，７２ａが直線状をなす。これにより咬合歯７１は、両端部まで円弧状に形成されている場合に比して、先端面７２の矢印ｄ方向に亘る全長が延びることから、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山とが広範囲に接触して咬合を維持することができるラック部材７０の揺動距離を拡大させることができる。すなわち、ラック部材７０は、より大きな矢印ｄ方向への揺動に対しても、リードスクリュー６１との咬合を維持することができる。

図１０に、ラック部材７０の咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能範囲の一例を示す。ラック部材７０の咬合歯７１がリードスクリュー６１に理想的に接触した場合の、当該理想接点Ｐにおける曲率円Ｃ_１を想定し、当該曲率円Ｃ_１の中心Ｏと当該理想接点Ｐを結ぶ直線の前後に亘って曲面角度θを設定する。この曲面角度θ、及び曲面角度θにおける曲率半径Ｒ_１とリードスクリュー６１の理想接点Ｐでの曲率半径Ｒ_２との比（Ｒ_１／Ｒ_２）は、小型化を図るピックアップベース２及び光学素子移動ユニット３に用いられる駆動モータ６０のトルクによっても十分に保持アーム４０の搬送が可能となる咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能範囲や、連結部材４２の付勢力及びその付勢方向等を考慮して決定される。

図１０においては、±３０°の範囲を曲面角度範囲とし、その両側に直線状の両端部７２ａ，７２ａを形成している。そして、この図１０に示すラック部材７０の咬合歯７１の曲率半径Ｒ_１に、リードスクリュー６１の理想接点Ｐとねじ山頂部との径方向の距離を加えた値を半径として、曲率円Ｃ_１の曲率中心Ｏを中心に円Ｃ_２を描くと、この円Ｃ_２の内部とラック部材７０の咬合歯側面７３とが重なる斜線領域が、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との最大接触可能範囲となる。そして、この接触可能範囲を用いて上述の曲面角度θ等が決定される。なお、図１０に記載した接触可能範囲は、ラック部材７０が揺動しても、リードスクリュー６１と咬合歯７１との接触が先端面７２の円弧状に湾曲された領域内に収まること想定している。

このように、ラック部材７０は、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能範囲が拡大されることで、連結部材４２が揺動しても歯飛びが防止され、保持アーム４０をスムーズに搬送することができる。

次いで、かかる光学素子移動ユニット３のピックアップベース２への取付工程について説明する。光学素子移動ユニット３は、ピックアップベース２への取り付け前においては、図６に示すように、保持アーム４０のレンズ保持部４４に第１のコリメータレンズ２６が装着されるとともに、ガイド部４６にガイド軸４５が挿通されている。また保持アーム４０は、上面に形成された凸部４８に位置決め孔が挿通されることにより連結部材４２が載置され、連結部材４２の挿通孔を挿通したビス４９が取付孔に係合することにより連結部材４２が接続されている。また、連結部材４２は、初期状態において、ガイド部４６より張り出した位置より長手方向の他端４２ｂ側が保持アーム４０の下面側、すなわちピックアップベース２側に屈折されている。

かかる光学素子移動ユニット３は、まず駆動部材４１の駆動モータ６０及び軸受けホルダ６２がピックアップベース２に取り付けられる。このとき、駆動部材４１は、軸受けホルダ６２の一方の側壁６３に駆動モータ６０のモータハウジングが接続され、他方の側壁６４でリードスクリュー６１の先端を支持している。そして、駆動部材４１は、軸受けホルダ６２の底部６５をビス止めすることによりピックアップベース２上に固定される。なお、駆動モータ６０にはフレキシブルプリント板が接続され、このフレキシブルプリント板を介してピックアップベース２に配設された回路基板と接続される。

次いで、図１１に示すように、連結部材４２が接続された保持アーム４０を取り付ける。まず、保持アーム４０の一端４０ａに形成された係合部４３の係合端となる凹面を、ピックアップベース２のガイドレール５０に係合させる。この状態で、保持アーム４０の他端４０ｂを挿通するガイド軸４５の両端を、ピックアップベース２に形成された一対の軸受け部５１，５１に挿入し、板バネ５２によって軸受け部５１，５１を閉塞する。

これにより保持アーム４０は、一端４０ａをピックアップベース２のガイドレール５０に支持され、他端４０ｂをピックアップベース２に取り付けられたガイド軸４５に支持され、光学系１９の光軸方向と平行に移動可能とされる。また連結部材４２は、他端４２ｂに接続されているラック部材７０の咬合歯７１がリードスクリュー６１に咬合し、保持アーム４０と駆動部材４１とを連結する。

また、このとき、初期状態において屈折していた連結部材４２は、略面一に延伸されることから、ピックアップベース２に固定されているガイド軸４５を支点として、保持アーム４０及びラック部材７０をそれぞれピックアップベース２側に付勢する。すなわち、光学素子移動ユニット３は、連結部材４２の一端４２ａ側が下方に付勢することにより、係合部４３がガイドレール５０に付勢されることから、保持アーム４０がガイドレール５０及びガイド軸４５によってがたつくことなく支持される。また、光学素子移動ユニット３は、連結部材４２の他端４２ｂ側が下方に付勢することにより、ラック部材７０がリードスクリュー６１に付勢されることから、咬合歯７１とリードスクリュー６１とが確実に咬合される。

また、光学素子移動ユニット３がピックアップベース２に取り付けられることにより、保持アーム４０の一端４０ａ側に保持されている第１のコリメータレンズ２６は、光学系１９の光路内に光学系１９の光軸との光軸を合わせて支持される。このとき、第１のコリメータレンズ２６は、ピックアップベース２に形成されたガイドレール５０に係合されている係合部４３の近傍に保持されていることから、光学系１９の光路内における位置精度が高まり、また駆動部材４１によって保持アーム４０が光軸方向に移動したときにも、移動位置の精度を良好に保つことができる。

次いで、かかる光学素子移動ユニット３がピックアップベース２に搭載された光ピックアップ装置１の動作について説明する。光ピックアップ装置１は、光ビームが照射される光ディスク１０２の記録層に応じて、第１のコリメータレンズ２６をその光軸方向に移動させ、この第１のコリメータレンズ２６から出射させる光ビームの発散角を調整する。具体的に、光学素子移動ユニット３は、駆動モータ６０によってリードスクリュー６１を正転あるいは逆転させることにより、ラック部材７０及び連結部材４２を介して保持アーム４０をガイドレール５０及びガイド軸４５に沿って移動させ、光学系１９の光軸方向の光軸方向に移動させる。

このとき、リードスクリュー６１と咬合するラック部材７０の咬合歯７１は、円弧状に形成された先端面７２の曲率半径がリードスクリュー６１の曲率半径よりも大きく形成され、先端面７２がリードスクリュー６１の軸部６１ａよりも緩やかに湾曲していることから、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能な面積が拡大されている。したがって、光学素子移動ユニット３は、ラック部材７０が連結部材４２の延設方向である矢印ｄ方向へ揺動した場合にも、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山との接触面積が減少せず、リードスクリュー６１との咬合を維持することができる。

特に、光学素子移動ユニット３では、連結部材４２を板バネで構成し、かつ保持アーム４０及びラック部材７０に付勢力を付与すべく初期状態において屈折している連結部材４２を延伸させて取り付けているため、連結部材４２には常時、弾性復帰しようとする力が作用している。したがって、光ピックアップ装置１や、これを用いた電子機器が揺動することにより連結部材４２が揺動した場合に、ラック部材７０がリードスクリュー６１の軸線方向と直交する矢印ｄ方向に揺動する可能性もあるが、光学素子移動ユニット３は、咬合歯７１の先端面７２の曲率半径をリードスクリュー６１の軸部６１ａの曲率半径より大きくすることで、揺動時における咬合歯７１とリードスクリュー６１のねじ山との接触可能面積を拡大していることから、咬合信頼性を維持することができ、いわゆる歯飛びを防止することができる。

また、このように咬合歯７１とリードスクリュー６１との咬合が確保されていることから、連結部材４２によってラック部材７０をリードスクリュー６１へ強く付勢させる必要がないため、光学素子移動ユニット３は、駆動モータ６０によるトルクを上げることなくスムーズに保持アーム４０を光軸方向に移動させることができる。したがって、光学素子移動ユニット３は、駆動モータ６０を低トルクで済む小型のモータで構成することができ、光ピックアップ装置１の小型化、軽量化を図ることができる。

さらに、光学素子移動ユニット３は、ラック部材７０の先端面７２の両端部７２ａ，７２ａが直線状に形成されていることから、先端面７２の矢印ｄ方向に亘る全長が延びて、咬合歯側面７３とリードスクリュー６１のねじ山とが広範囲に接触して咬合を維持することができるラック部材７０の揺動距離を拡大されている。したがって、連結部材４２が大きく揺動した場合にも、ラック部材７０とリードスクリュー６１の軸部６１ａとの咬合を維持することができる。

以上、本発明が適用された光学素子移動ユニット３が搭載された光ピックアップ装置１について説明したが、本発明は、連結部材４２を板バネによって形成するほか、例えば捩りコイルバネを用いることもできる。この場合も、捩りコイルバネの一端は保持アーム４０をガイドレール５０側に付勢し、他端はラック部材７０が取り付けられリードスクリュー６１側に付勢する。

また、連結部材４２は、保持アーム４０側のみを付勢するように形成することもできる。この場合、ラック部材７０は保持アーム４０に別に設けた支持部材に取り付けられ、この支持部材を介してリードスクリュー６１に咬合される。同様に、連結部材４２は、ラック部材７０側のみを付勢するように形成することもできる。

また、光ピックアップ装置１は、第１のコリメータレンズ２６を光軸方向に沿って移動させる光学素子移動ユニット３を搭載したが、この光学素子移動ユニット３に換えて、あるいは光学素子移動ユニット３とともに、第２のコリメータレンズ３４を移動させる光学素子移動ユニットを搭載してもよい。この場合、第２のコリメータレンズ３４を移動させる光学素子移動ユニットは、上記光学素子移動ユニット３と同様の構成を有し、記録又は再生を行う光ディスク１０２の種類に応じて出射される光ビームの波長や、光ビームを照射させる記録層に応じて第２のコリメータレンズ３４を光軸方向に移動させる。

本発明が適用された光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。本発明を適用した光ピックアップ装置の光ディスクに対向する面側を示す斜視図である。本発明を適用した光ピックアップ装置を構成する対物レンズを保持するレンズホルダ及びレンズホルダを駆動する支持体を示す平面図である。本発明を適用した光ピックアップ装置の光路を示す図である。本発明を適用した光ピックアップ装置の光ディスクに対向する面と反対側の面側を示す斜視図である。光学素子移動ユニットを示す斜視図である。ピックアップベースに取り付けられた光学素子移動ユニットを示す断面図である。ラック部材を示す斜視図である。リードスクリューに咬合しているラック部材を示す断面図である。リードスクリューのねじ山とラック部材の咬合歯側面との接触可能範囲を説明するための図である。ピックアップベースに取り付けられた光学素子移動ユニットを示す斜視図である。

符号の説明

１光ピックアップ装置、２ピックアップベース、３光学素子移動ユニット、１９第１の光学系、２６第１のコリメータレンズ、４０保持アーム、４１駆動部材、４２連結部材、４３係合部、４４レンズ保持部、４５ガイド軸、４６ガイド部、５０ガイドレール、５１軸受け部、５２板バネ、６０駆動モータ、６１リードスクリュー、７０ラック部材、７１咬合歯、７２先端面、７３咬合歯側面

Claims

少なくとも光源及び上記光源から出射された光ビームを光記録媒体に導く光学系が設けられたベース部材と、上記ベース部材に取り付けられることにより光学素子を上記光学系の光路内に上記光ビームの光軸方向に沿って移動自在に支持する光学素子移動ユニットとを備えた光ピックアップにおいて、
上記光学素子移動ユニットは、
上記光学素子を保持するとともに、一端に上記ベース部材の一部に一体に上記光軸方向に平行に張り出して形成されたガイドレールに係合する係合溝が形成され、他端に上記ベース部材に上記光軸方向に沿って支持されたガイド軸が挿通されているガイド部が形成された保持アームと、
上記保持アームを駆動する駆動モータ及び該駆動モータによって回転されるリードスクリューを有する駆動部材と、
上記リードスクリューに咬合するラック部が形成され、上記保持アームに取り付けられることにより上記保持アームと上記駆動部材とを連結する連結部材とを有し、
上記連結部材は、上記保持アーム及び上記駆動部材が上記ベース部材上に取り付けられることにより、長手方向の一端が上記係合溝を上記ガイドレールに押圧させる第１の付勢部とされ、長手方向の他端がラック部を上記リードスクリューに押圧させる第２の付勢部とされた初期状態において屈折している板バネでなり、
上記ラック部は、上記リードスクリューと対峙する一面に咬合歯が円弧状に形成され、上記咬合歯の先端面の曲率半径が上記リードスクリューの曲率半径より大きく形成されている光ピックアップ。
上記光学素子は、上記係合溝と上記ガイド部との間で、より上記係合溝側に保持されている請求項１に記載の光ピックアップ。
光ディスクを保持して回転駆動するディスク回転駆動手段と、上記ディスク回転駆動手段によって回転される上記光ディスクに対し光ビームを照射することにより情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、
少なくとも光源及び上記光源から出射された光ビームを光記録媒体に導く光学系とが設けられたベース部材と、上記ベース部材に取り付けられることにより光学素子を上記光学系の光路内に上記光ビームの光軸方向に沿って移動自在に支持する光学素子移動ユニットとを備えた光ピックアップであって、
上記光学素子移動ユニットは、
上記光学素子を保持するとともに、一端に上記ベース部材の一部に一体に上記光軸方向に平行に張り出して形成されたガイドレールに係合する係合溝が形成され、他端に上記ベース部材に上記光軸方向に沿って支持されたガイド軸が挿通されているガイド部が形成された保持アームと、
上記保持アームを駆動する駆動モータ及び該駆動モータによって回転されるリードスクリューを有する駆動部材と、
上記リードスクリューに咬合するラック部が形成され、上記保持アームに取り付けられることにより上記保持アームと上記駆動部材とを連結する連結部材とを有し、
上記連結部材は、上記保持アーム及び上記駆動部材が上記ベース部材上に取り付けられることにより、長手方向の一端が上記係合溝を上記ガイドレールに押圧させる第１の付勢部とされ、長手方向の他端がラック部を上記リードスクリューに押圧させる第２の付勢部とされた初期状態において屈折している板バネでなり、
上記ラック部は、上記リードスクリューと対峙する一面に咬合歯が円弧状に形成され、上記咬合歯の先端面の曲率半径が上記リードスクリューの曲率半径より大きく形成されている光ディスク装置。
上記光学素子は、上記係合溝と上記ガイド部との間で、より上記係合溝側に保持されている請求項３に記載の光ディスク装置。