JPH07210885A - 光学ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、小型化，薄型化が可能で
あるようにした、光学ピックアップを提供すること。 【構成】 光源からの光ビームを対物レンズを介して光
ディスクの表面に集束させ、この光ディスクの表面で反
射された反射光ビームを検出するようにした、光学ピッ
クアップにおいて、対物レンズ１１が、第一の超音波駆
動手段１６によって、光軸に垂直なトラッキング方向に
移動されると共に、第二の超音波駆動手段２３によっ
て、光軸に沿ったフォーカシング方向に移動されるよう
に、光学ピックアップ１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＤ，ＭＤ，ＭＯ，Ｗ
Ｏ，データストレージ等に利用される光ディスクに対し
て、情報記録信号を記録及び／又は再生するために使用
される光学ピックアップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような光学ピックアップは、
光ディスクの情報記録信号を記録及び／又は再生するた
めに使用されている。そして、このような光学ピックア
ップは、光源からの光ビームを上記光ディスクの表面に
集束させ、且つこの光ディスクの表面で反射された反射
光ビームを光検出器に導くために、支持部材に設けられ
た対物レンズを、フォーカシング方向及びトラッキング
方向の二方向に対して移動させ得るようになっている。

【０００３】ここで、対物レンズはレンズホルダーによ
って支持されており、このレンズホルダーには、接着等
によりコイルボビンが取り付けられている。さらに、上
記レンズホルダーは、ベース部に対して、このベース部
に張られたワイヤ，板バネ等の弾性部材によって、垂直
な二方向、即ち対物レンズの光軸に垂直なトラッキング
方向及び、光軸に沿ったフォーカシング方向に移動可能
に支持されている。

【０００４】また、上記コイルボビンには、それぞれフ
ォーカシング用コイル及びトラッキング用コイルが巻回
されている。これに対して、ベース部には、上記各コイ
ルに対向するように、マグネット及びヨークが配設され
ている。

【０００５】このように構成された光学ピックアップ
は、各コイル即ちフォーカシング用コイル及びトラッキ
ング用コイルに対する駆動電流を適宜に制御することに
より、このコイルへの通電により発生する磁界と、上記
ベース部に配設されたマグネット及びヨークによる磁界
との相互作用によって、対物レンズを支持するレンズホ
ルダーが、フォーカシング方向及びトラッキング方向に
移動される。かくして、レンズホルダーに取り付けられ
た対物レンズのフォーカシング及びトラッキングが行な
われ得るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の光学ピックアップにおいては、上記マグネッ
ト及びヨークは、それぞれ対物レンズ及びレンズホルダ
ーのフォーカシング方向及びトラッキング方向への駆動
に必要な磁束を得るために、所定の大きさを要する。ま
た、上記フォーカシング用コイル及びトラッキング用コ
イルは、それぞれ対物レンズ及びレンズホルダーのフォ
ーカシング方向及びトラッキング方向への駆動に必要な
磁束を得るために、所定の巻数が必要である。

【０００７】従って、上記マグネット及びヨークも、上
記フォーカシング用コイル及びトラッキング用コイル
も、ある程度の外形寸法が必要である。かくして、光学
ピックアップ全体の小型化には、限度があり、あまり小
型化することは困難であった。

【０００８】また、対物レンズ及びレンズホルダーは、
駆動方向即ちフォーカシング方向及びトラッキング方向
以外に傾くことがあり、対物レンズを透過する光ビーム
にスキューが生じてしまうという問題があった。

【０００９】さらに、高速アクセスの場合には、高速ア
クセスの加速度によって、対物レンズが振動したり、変
位したりすることがあり、光学ピックアップの信頼性の
点で問題があった。

【００１０】本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成に
より、小型化，薄型化が可能であるようにした、光学ピ
ックアップを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、光源からの光ビームを対物レンズを介して光ディ
スクの表面に集束させ、この光ディスクの表面で反射さ
れた反射光ビームを検出するようにした、光学ピックア
ップにおいて、上記対物レンズを光軸に垂直なトラッキ
ング方向に移動させる第一の超音波駆動手段と、上記対
物レンズを光軸に沿ったフォーカシング方向に移動させ
る第２の超音波駆動手段とを有する、光学ピックアップ
により、達成される。

【００１２】本発明による光学ピックアップは、好まし
くは、前記各超音波駆動手段が、その長手方向には剛性
が高く、且つこの長手方向に垂直な方向には剛性が低い
プレートに接触している。

【００１３】また、本発明による光学ピックアップは、
好ましくは、前記第一の超音波駆動手段が、対物レンズ
に対して、等角度間隔に配設された３つの超音波駆動ベ
ルトから構成されている。

【００１４】さらに、本発明による光学ピックアップ
は、好ましくは、前記第二の超音波駆動手段が、対物レ
ンズに対して、等角度間隔に放射状に延びる３つの超音
波駆動ベルトから構成されている。

【００１５】また、上記目的は、本発明によれば、光源
からの光ビームを対物レンズを介して光ディスクの表面
に集束させ、この光ディスクの表面で反射された反射光
ビームを検出するようにした、光学ピックアップにおい
て、対物レンズを保持する対物レンズ部が、対物レンズ
に関して等角度間隔である３つのフォーカシング板に取
り付けられており、各フォーカシング板が、光軸方向に
延びる第一の超音波駆動ベルトによって、光軸に垂直な
トラッキング方向に移動されると共に、この対物レンズ
が、対物レンズ部内で、等角度間隔に放射状に延びる第
二の超音波駆動ベルトによって、光軸に沿ったフォーカ
シング方向に移動される構成とした、光学ピックアップ
により、達成される。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、第一の超音波駆動手段によ
って、トラッキングが行なわ得れると共に、第二の超音
波駆動手段によって、フォーカシングが行なわれ得る。
そして、トラッキングまたはフォーカシングに必要な駆
動力は、各超音波駆動手段に印加される駆動電圧を適宜
に制御することにより、調整される。

【００１７】各超音波駆動手段が、その長手方向には剛
性が高く、且つこの長手方向に垂直な方向には剛性が低
いプレートに接触している場合には、このプレートは、
各超音波駆動手段から発生するたわみ進行波による摩擦
に対して強度を有することになると共に、この超音波駆
動手段から発生する不要な振動が吸収される。

【００１８】また、第一の超音波駆動手段が、対物レン
ズに対して、等角度間隔に配設された３つの超音波駆動
ベルトから構成されている場合には、対物レンズが、３
点で安定的に支持される。

【００１９】さらに、第二の超音波駆動手段が、対物レ
ンズに対して、等角度間隔に放射状に延びる３つの超音
波駆動ベルトから構成されている場合には、対物レンズ
は、容易にトラッキング制御されることになる。また、
各超音波駆動ベルトは、対物レンズを水平面内で駆動す
ることになる。

【００２０】尚、上記超音波駆動手段は、圧電素子と弾
性体から成るので、光学ピックアップの高速アクセスの
際に、その加速度によって対物レンズが振動したり変位
しようとした場合、この超音波駆動手段の弾性体によっ
て、振動または変位が抑制されることになる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図
１４を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００２２】図１は、本発明による光学ピックアップの
一実施例の要部を示している。図１において、光学ピッ
クアップ１０は、対物レンズ１１を備えた対物レンズ部
１２と、このレンズホルダー１２を支持する二軸柱１３
とを有している。ここで、二軸柱１３は、全体が三角柱
の形状を有するように、三つの板材から構成されてお
り、手前に、光源からの光ビームが入射し得るように、
切欠部１３ａを備えている。

【００２３】これにより、光源からの光ビームは、この
切欠部１３から二軸柱１３の内部に入射し、この二軸柱
１３内に配設された反射面（図１１参照）によって上方
に向かって反射された後、上記対物レンズ１１を透過し
て、上方に向かって進むようになっている。

【００２４】上記対物レンズ部１２は、図２の平面図に
示すように、全体が正三角形の形状に形成されている。
そして、この対物レンズ部１２は、上部カバー１４の下
方に配設された対物レンズベース１５を有している。こ
の上部カバー１４は、後述するようにこの対物レンズ１
１及び対物レンズベース１５がトラッキング方向に移動
したとき、対物レンズ１１を透過する光ビームを妨げな
いように、中央付近に開口１４ａを備えている。

【００２５】さらに、上記対物レンズベース１５は、図
３の底面図に示すように、その下面に、対物レンズ１１
に対して、等角度間隔に放射状に配設された、第１の超
音波駆動手段としての３つの超音波駆動ベルト１６を備
えている。これらの超音波駆動ベルト１６は、図４及び
図５に示すように、二つの部分１６ａ，１６ｂから構成
されている。

【００２６】この超音波駆動ベルト１６の下方には、図
５に示すように、プレート１７を介して、下部カバー１
８が配設されている。ここで、上部カバー１４及び下部
カバー１８は、互いに一体的に固定されており、このプ
レート１７は、下部カバー１８上に載置されている。さ
らに、このプレート１７は、各超音波駆動ベルト１６が
発生するたわみ進行波（後述）が互いに影響しないよう
にするものであり、超音波駆動ベルト１６との間の摩擦
を考慮して、この超音波駆動ベルト１６の動作方向に関
して、剛性を高く、また不要な振動を吸収し得るよう
に、動作方向に垂直な方向に関しては、剛性を低くして
ある。

【００２７】上記超音波駆動ベルト１６は、図６に示す
ように、下面が波型に形成された弾性体１９と、この弾
性体１９の上面にて長手方向（図面左右方向）に並んで
配設された二つの圧電素子２０，２１とから構成されて
いる。この圧電素子２０，２１は、それぞれ図７に示す
ように、その上面に、互いに櫛歯状に形成された二つの
電極１９ａ，１９ｂを備えている。これにより、この圧
電素子２０，２１は、交互に逆極性で分極処理されるこ
とになる。さらに、二つの圧電素子２０，２１は、図８
に示すように、互いにλ／４の距離だけ離して配設され
ている。

【００２８】かくして、上記超音波駆動ベルト１６は、
その部分１６ａ及び１６ｂが、それぞれ圧電素子２０及
び２１と弾性体１９によって構成されることになる。

【００２９】ここで、上述のように構成された超音波駆
動ベルト１６は、たわみ振動の共振周波数に近い交流電
圧を圧電素子２０に印加すると、発生するたわみ振動を
Ｖａ，振幅をα，波長をλ，角振動数をωとしたとき、

【００３０】

【数１】 なるたわみ振動Ｖａが部分１６ａに生ずる。そして、圧
電素子２０に印加した交流電圧に対して９０度だけ位相
のずれた交流電圧を圧電素子２１に印加すると、

【数２】 なるたわみ振動Ｖｂが部分１６ｂに生ずる。このとき、
超音波駆動ベルト１６は、全体として、各部分１６ａ，
１６ｂにおけるたわみ振動Ｖａ，Ｖｂが合成されること
により、

【数３】

【００３１】なるたわみ進行波Ｖを発生することにな
る。

【００３２】従って、各超音波駆動ベルト１６におい
て、上述のたわみ進行波が発生することになり、このた
わみ進行波が、対物レンズ１１の駆動力となる。

【００３３】例えば、図９において、３つの超音波駆動
ベルト１６のうち、二つの超音波駆動ベルト１６−１，
１６−２について、交流電圧を印加した場合、各超音波
駆動ベルト１６−１，１６−２により、それぞれ駆動力
Ｆ１，Ｆ２が対物レンズ１１に作用するので、全体とし
て、対物レンズ１１には、駆動力Ｆが作用する。これに
より、対物レンズ１１は、対物レンズベース１５と共
に、駆動力Ｆの方向に移動されることになる。

【００３４】尚、上記駆動力の大きさ、即ちたわみ進行
波Ｖの大きさは、圧電素子２０，２１に印加される交流
電圧に依存するので、この交流電圧を適宜に調整するこ
とによって、駆動力の大きさが任意に制御される。

【００３５】これに対して、一つの超音波駆動ベルト１
６−３のみに、交流電圧を印加した場合には、超音波駆
動ベルト１６−３により、上記駆動力Ｆとは反対向きの
駆動力が対物レンズ１１に作用し、この対物レンズ１１
は、対物レンズベース１５と共に、駆動力Ｆと逆方向に
移動されることになる。

【００３６】従って、駆動力Ｆの方向を対物レンズ１１
のトラッキング方向に整合させることにより、対物レン
ズ１１がトラッキング方向に移動され、トラッキングが
行なわれ得る。

【００３７】さらに、上記光学ピックアップ１０におい
ては、前記対物レンズ部１２は、各二軸柱１３に対し
て、それぞれ図１０に示すように、上下方向に移動可能
に支持されている。図１０において、対物レンズ部１２
は、二軸柱１３に沿って上下に延びるフォーカス板２２
に固定保持されている。このフォーカス板２２は、上下
方向に延びる第２の超音波駆動手段としての超音波駆動
ベルト２３を備えている。ここで、この超音波駆動ベル
ト２３は、プレート２４を介して、二軸柱１３の内面に
接している。

【００３８】このひとつの超音波駆動ベルト２３は、前
述した超音波駆動ベルト１６と同様に、上下方向に並ん
で配設された二つの圧電素子２３ａ，２３ｂと、弾性体
２３ｃとから構成されている。そして、超音波駆動ベル
ト２３は、３枚の板材である各二軸柱に対応して、三つ
配置されている。これにより、図示しない電極を介して
圧電素子２３ａ，２３ｂに交流電流を印加することによ
り、上下方向のたわみ進行波が発生し、このフォーカス
板２２が、上下方向に移動される。

【００３９】かくして、対物レンズ部１２は、水平方向
に関して、３点でフォーカス板２２を介して、上下方向
に移動されることにより、対物レンズ１１のフォーカシ
ングが行なわれ得ることになる。その際、この対物レン
ズ部１２は、３方向から二軸柱１３により支持されるの
で、対物レンズ部１２、即ち対物レンズ１１のスキュー
が抑制される。

【００４０】本実施例による光学ピックアップ１０は、
以上のように構成されており、使用する場合には、図１
１に示すように、例えばレーザー光源等の光源２５から
出射した光ビームＬは、例えば反射ミラー，プリズム等
の反射部材（図示の場合には、プリズム）の反射面２６
によって、上方に向かって反射され、対物レンズ１１を
通って、光ディスク２７の表面に集束される。そして、
この光ディスク２７の表面で反射された反射光ビーム
は、再び対物レンズ１１を通って、フォトディテクタ等
の光検出器２８（図１２参照）に入射する。

【００４１】ここで、トラッキング制御に関して以下に
説明する。光源２５からの光ビームは、所定の光学部材
により３分割され、図１３に示すように、目的とする中
央のピット２９に対して、３つのビームスポットを形成
するように、光ディスク２７の表面に集束する。ここ
で、各ビームスポットは、中央及び両側のビームスポッ
トが、それぞれ０次光，プラス１次光（１次光），マイ
ナス１次光と呼ばれる。

【００４２】ところで、この光検出器２８は、図１２に
示すように、中央の縦横に４分割されたセンサ部Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄと、そのトラッキング方向両側に配設された
二つのセンサ部Ｅ，Ｆから構成されており、この光ディ
スク２７の表面で反射された各光ビームは、それぞれ中
央のセンサ部と、両側のセンサ部Ｅ，Ｆに入射するよう
になっている。

【００４３】ここで、トラッキングエラーが生じて、例
えば図１３にて、ビームスポットが左方にずれ、右側の
１次光のビームスポットが、中央のピット２９に重なっ
たとすると、左側の−１次光のビームスポットは、同様
に左にずれるが、反射光は、変化しない。また、右側の
１次光のビームスポットは、このピット２９により反射
強度が変化することになる。かくして、センサ部Ｅ，Ｆ
の入射光量、即ちこのセンサ部Ｅ，Ｆの出力信号の差を
制御部３０によって演算し、この制御部３０にて、その
演算結果の正負を判定することにより、トラッキングの
ずれが検出される。

【００４４】この検出したトラッキングのずれに基づい
て、制御部３０は、トラッキングのずれをゼロにするた
めに必要な対物レンズ１１の移動量を計算し、各超音波
駆動ベルト１６に対して、適宜の電圧を印加することに
より、対物レンズ部１２が、トラッキング方向に関して
所望量だけ移動される。かくして、対物レンズ１１が、
トラッキング方向に移動され、トラッキングのずれがゼ
ロになり、トラッキングが行なわれることとなる。

【００４５】また、フォーカシング制御に関しては、例
えば、図１４に示すように、対物レンズ１１と光検出器
２８との間に配設された、軸方向がセンサ部Ａからセン
サ部Ｃに向かうように斜め４５度に設定された円筒レン
ズ３１を利用した非点収差法によって、センサ部Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの対角線方向のセンサ部Ａ及びＣの出力信号
ＳＡ，ＳＣの和と、センサ部Ｂ及びＤの出力信号ＳＢ，
ＳＤの和との差

【００４６】

【数４】

【００４７】を演算し、この正負により、制御部３０
は、フォーカシングのずれを検出する。そして、このフ
ォーカシングのずれに基づいて、制御部３０は、フォー
カシングのずれをゼロにするために必要な対物レンズ１
１の移動量を計算し、３つの超音波駆動ベルト２３に対
して、必要な交流電圧を印加することにより、対物レン
ズ部１２が、光軸方向に移動される。かくして、対物レ
ンズ１２のフォーカシングが行なわれることになる。

【００４８】このように、本実施例の光学ピックアップ
では、第一の超音波駆動手段によって、トラッキングが
行なわ得れると共に、第二の超音波駆動手段によって、
フォーカシングが行なわれ得る。そして、トラッキング
またはフォーカシングに必要な駆動力は、各超音波駆動
手段に印加される駆動電圧を適宜に制御することによ
り、調整される。従って、トラッキング制御及びフォー
カシング制御のための駆動機構は、小型化が制限されな
いので、容易に小型化・薄型化される。かくして、光学
ピックアップ全体が、より一層小型化されることにな
る。

【００４９】ここで、各超音波駆動手段がプレートに接
触していることにより、このプレートが、各超音波駆動
手段から発生するたわみ進行波による摩擦に対して強度
を有すると共に、この超音波駆動手段から発生する不要
な振動を吸収し得るので、超音波駆動手段による正確な
トラッキング及びフォーカシングが行なわれ得ることに
なる。

【００５０】また、第一の超音波駆動手段が、対物レン
ズに対して、等角度間隔に配設された３つの超音波駆動
ベルトから構成されている場合には、対物レンズが、３
点で支持されることになるため、対物レンズが安定した
状態で保持されることになり、この対物レンズのスキュ
ーの発生が抑制される。

【００５１】さらに、第二の超音波駆動手段が、対物レ
ンズに対して、等角度間隔に放射状に延びる３つの超音
波駆動ベルトから構成されている場合には、対物レンズ
は、容易にトラッキング制御されると共に、各超音波駆
動ベルトは、対物レンズを水平面内で駆動することにな
る。従って、この対物レンズは、安定した状態でトラッ
キング制御されるので、スキュー発生が抑制されること
になる。

【００５２】さらにまた、上記超音波駆動手段は、圧電
素子と弾性体から成るので、光学ピックアップの高速ア
クセスの際に、その加速度によって対物レンズが振動し
たり変位しようとした場合、この超音波駆動手段の弾性
体によって、振動または変位が抑制されることになる。
従って、高速アクセスの場合にも、振動や変位がおさま
る間まで待つ必要なく、即座に光ディスクへの情報記録
信号の正確な記録または再生が行なわれ得ることにな
る。

【００５３】尚、上記実施例においては、トラッキング
制御のために、対物レンズベース１５に３つの超音波駆
動ベルト１６が備えられているが、例えば、トラッキン
グ方向に沿って、対物レンズ１１に対して互いに反対方
向に延びる二つの超音波駆動ベルト１６を備えることに
より、トラッキング制御を行なうことも可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学ピック
アップによれば、トラッキング制御及びフォーカシング
制御のための駆動機構は、小型化が制限されないので、
容易に小型化・薄型化される。かくして、光学ピックア
ップ全体が、従来より一層小型化されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学ピックアップの一実施例を示
す概略斜視図である。

【図２】図１の対物レンズ部の平面図である。

【図３】図２の対物レンズベースの底面図である。

【図４】図３の超音波駆動ベルトの拡大図である。

【図５】図２の対物レンズ部の断面図である。

【図６】図５の超音波駆動ベルトの拡大断面図である。

【図７】図６の圧電素子の拡大斜視図である。

【図８】図６の超音波駆動ベルトの拡大斜視図である。

【図９】トラッキング制御時の対物レンズベースの底面
図である。

【図１０】図１の対物レンズ部と二軸柱との接続部分の
拡大断面図である。

【図１１】図１の光学ピックアップの使用時の光路を示
す概略断面図である。

【図１２】図１の光学ピックアップのトラッキング制御
を示す概略図である。

【図１３】図１２における光源からの光ビームの光ディ
スクへの集束ビームスポットを示す拡大図である。

【図１４】図１１の光学ピックアップのフォーカシング
制御を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ 光学ピックアップ １１ 対物レンズ １２ 対物レンズ部 １３ 二軸柱 １４ 上部カバー １５ 対物レンズベース １６ 超音波駆動ベルト １７ プレート １８ 下部カバー １９ 弾性体 ２０ 圧電素子 ２１ 圧電素子 ２２ フォーカス板 ２３ 超音波駆動ベルト ２４ プレート ２５ 光源 ２６ 反射面 ２７ 光ディスク ２８ 光検出器 ２９ ピット ３０ 制御部 ３１ 円筒レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光ビームを対物レンズを介し
   て光ディスクの表面に集束させ、この光ディスクの表面
   で反射された反射光ビームを検出するようにした、光学
   ピックアップにおいて、 上記対物レンズを光軸に垂直なトラッキング方向に移動
   させる第一の超音波駆動手段と、 上記対物レンズを光軸に沿ったフォーカシング方向に移
   動させる第二の駆動手段とを有することを特徴とする光
   学ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記各超音波駆動手段が、その長手方向
   には剛性が高く、且つこの長手方向に垂直な方向には剛
   性が低いプレートに接触していることを特徴とする請求
   項１に記載の光学ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記第一の超音波駆動手段が、対物レン
   ズに対して、等角度間隔に配設された３つの超音波駆動
   ベルトから構成されていることを特徴とする請求項１も
   しくは２のいずれかに記載の光学ピックアップ。
4. 【請求項４】 前記第二の超音波駆動手段が、対物レン
   ズに対して、等角度間隔に放射状に延びる３つの超音波
   駆動ベルトから構成されていることを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載の光学ピックアップ。
5. 【請求項５】 光源からの光ビームを対物レンズを介し
   て光ディスクの表面に集束させ、この光ディスクの表面
   で反射された反射光ビームを検出するようにした、光学
   ピックアップにおいて、 対物レンズを保持する対物レンズ部が、対物レンズに関
   して等角度間隔である３つのフォーカシング板に取り付
   けられており、各フォーカシング板が、光軸方向に延び
   る第一の超音波駆動ベルトによって、光軸に垂直なトラ
   ッキング方向に移動されると共に、この対物レンズが、
   対物レンズ部内で、等角度間隔に放射状に延びる第二の
   超音波駆動ベルトによって、光軸に沿ったフォーカシン
   グ方向に移動される構成としたことを特徴とする光学ピ
   ックアップ。