JP2005528728A - 小型光ディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、非常に小さく構成することが可能である光ディスク駆動装置に関する。冷却問題及び最大効率で前記ディスクからの反射光を集めることを解決するために、
・前記駆動装置内の固定された場所に位置しているレーザー光線を発生させるためのレーザーダイオードと、
・光ディスク上で前記レーザー光線の焦点を合わせるための対物レンズと、
・前記レーザー光線を前記レーザーダイオードから前記対物レンズへ導くライトガイドと、
・前記光ディスクからの反射光を検出するための検出器と、
・前記対物レンズ及び前記検出器を運ぶための可動な振りアームであって、前記対物レンズを通して前記光ディスクからの反射光が検出されるように前記検出器が前記の対物レンズ近傍に配置されている振りアームと、
を有する光ディスク駆動装置が提案された。

Description

本発明は、光ディスク駆動装置と光ディスク駆動装置内で使用される検出器とに関する。

スモール・フォーム・ファクターの光ディスク駆動装置を開発する上でのチャレンジの一つは、特にノートブック型パソコンでの使用のための全体寸法の小型化又は薄型化において、光ピックアップヘッドを構成する光学系、機械系及び電子系を統合することである。既に多数の解決法が提案されている。光学読み取り/書き込みヘッドとして特殊形状の光ファイバーを用いた高密度データ保管システムが例えば、米国特許第6,069,861号において開示されている。そこにおいては、読み取り/書き込みシステムの光学系が、光線を集中させて前記光線を光ファイバーへと導くための据え付け型光学装置を含んでいる。前記光ファイバーの末端は、光ファイバーから光線スポットへ対して発される光の焦点を光記憶媒体上に合わせるために、移動可能で先細りになる形状をしている。検出器は、前記光ファイバーを通して記憶媒体からの反射光を検出する。

レーザーダイオード、特に青色レーザーダイオードチップを他の光学系及び電子系と統合させる上での解決すべき大きな問題の一つは、前記レーザーダイオードとその駆動電子回路の発熱である。仮に前記光ヘッドが非常に小さく低質量の振りアーム上に配置されているとすると、冷却特性は非常に悪い。米国特許第6,069,861号によれば、反射光を受け取るためのフォトダイオードと同様にレーザー光線を発生するレーザーは光駆動装置内に固定して据え付けてあり、振りアーム上にはない。斯様に、前記光ファイバーは、記録媒体からフォトダイオードへ反射光を導くためと同様に、レーザーから記録媒体へ光を導くために用いられている。これにより、全体システムの効率が相当に低減させられ、信号検出エラーを引き起こす可能性がある。

本発明の目的は、上記の問題を克服し、特に高い効率を有し、信号検出エラーを避け、可能な限り小型に組み立てることが可能で、前記発熱問題を解決する、振りアームを有する光ディスク駆動装置を提供することである。

斯様な目的は、
・前記駆動装置内の固定された場所に位置しているレーザー光線を発生させるためのレーザーダイオードと、
・光ディスク上で前記レーザー光線の焦点を合わせるための対物レンズと、
・前記レーザー光線を前記レーザーダイオードから前記対物レンズへ導くライトガイドと、
・前記光ディスクからの反射光を検出するための検出器と、
・前記対物レンズ及び前記検出器を運ぶための可動な振りアームであって、前記検出器が前記対物レンズを通して前記光ディスクからの反射光が検出されるように前記の対物レンズ近傍に配置されている振りアームと、
を有する、請求項１に記載の光ディスク駆動装置によって成し遂げられる。

本発明は、前記ディスク駆動装置の固定した位置にレーザーダイオードを配置し、ライトガイド、好ましくは光ファイバーを用いて光を光ヘッドへ運ぶという考えに基づく。径方向及びフォーカストラッキングエラー信号とHF信号との検出は、移動可能な振りアーム上に位置する前記光学ヘッドそれ自体において済ますことが可能である。前記光学ヘッドは、光ディスク上でレーザー光線の焦点を合わせるための対物レンズ及び前記光ディスクからの反射光を検出するための検出器を含む。本発明によると、前記検出器は前記対物レンズの近傍、特に前記対物レンズの直下で前記ファイバー出口の隣に配置されているので、前記光ディスクからの反射光は最大効率で集光が可能で、光ヘッドの機能性が可能な限り小型で実現可能になる。前記ライトガイドは前記レーザー光線を前記レーザーダイオードから対物レンズのひとみに運ぶためにのみ用いられるので、前記ディスク上の反射の情報は保持され、トラッキングとデータの読み出しを容易にさせる。前記レーザーダイオード及び関連する駆動電子系からの発熱は、これらの構成要素が前記可動な振りアーム上ではなく光ディスク駆動装置の固定位置に配置されているので、前記レーザーダイオード及び前記駆動電子系の近くの適切な冷却手段を用いて容易に扱うことが可能である。

以下の図を参考にして本発明をより詳細に記載する。

図１Ａは、本発明による光ディスク駆動装置の第一の実施例の主な構成要素を示している。ＣＤ又はＤＶＤなどの光ディスク１は、スピンドルモーター３によってスピンドル２を中心に回転する。レーザーダイオード４は、駆動装置の固定した位置に置かれ、前記のレーザーダイオードによって発されたレーザー光は光ファイバー６を用いて対物レンズ５に導かれる。
このファイバー６は、出力において完全ＴＥＭ００出力モード安定性を保証するために、好ましくは１μｍより小さいコア径シングルモードファイバーである。さらに当該ファイバー６は、ファイバー６の出力におけるレーザー光線７が完全に円形をしているので、斯様にして光線形成装置として使用されている。広がったレーザー光線は、イメージとオブジェクト空間との両方において有限共役である対物レンズ５によって前記光ディスク１上で焦点を合わされる。

前記ディスク１からの反射光は、同じ対物レンズ５によって分割検出器８上に結像される。前記の結像のサイズは、おおよそ対物レンズの開口数をファイバーの出力の開口数で除算しディスクに結像されたスポットサイズで乗算したものであり、ファイバー出力の開口数はおおよそ０．０５である。図１Ｂで示されるにように、前記ファイバーの出口６０は２つの検出器半分部分８１と８２との正確に中間に位置している。対物レンズ５によって結像されたスポットが２０μm程度の大きさであるので、検出器のひとみ全体を満たすことが可能で、プッシュ・プルとHFデータとを検出することが可能である。例えばｚの高さに２０から５０μm程度で、例えば光ディスク１の表面に対して垂直方向に、わずかなオフセットを検出器半分部分８１、８２の両方に与えることによって、この幾何構造を追加の光学系を使用することなくスポットサイズ検出用に使用することが可能である。図１Ｃは、ファイバーの出口６０と同様に対物レンズ５と検出器８とに関する平面図を示している。

当該対物レンズ５は、焦点制御用に垂直方向すなわち光ディスク１の表面に対して垂直方向に可動な薄型板バネ９上に備え付けられている。対物レンズの下には検出器８が低質量振りアーム１０上に位置し、板バネ９が機械的に低質量振りアーム１０と接続されている。焦点制御を目的として、板バネ９は、振りアーム１０の端に位置する二つの磁石１２によって発生させられた均一静磁界内に位置する平面コイル１１を含んでいる。動作中、板バネ９の傾きのため、対物レンズ５はある程度の磁界に耐えなければならない。

図１Ａで示される幾何構造の不利な点は、光ディスクから反射して戻ってくるレーザー光が、光ファイバー６を経てレーザーダイオード４へと帰還する可能性があることである。これはレーザーダイオード４によって発せられた出力のわずかな量でしかないが、この帰還がＳ/Ｎ比の性能低下を引き起こす可能性がある。斯様な点において改良を加えられた本発明による別の実施例が、図２Ａに示されている。それにおいては、広げられたレーザー光線７１が４分の１波長板１３を通り対物レンズ５によって光ディスク１上で焦点を合わされている。ディスクから反射してきた光７２は、同じ対物レンズ５を用いて分割検出器８上に結像される。

図１Ａで示される実施例と異なり、検出器８は、図２Ｂで示されるとおりファイバーの出口６０の隣に位置している。付加的なホログラム（図示せず）と４分の１波長板１３とが、反射したレーザー光線７２を検出器８へ向けて偏光する。ホログラムは、対物レンズ５上か４分の１波長板１３上にレプリカすることが可能である。再び、検出器のひとみ全体を満たすことが可能で、プッシュ・プルとHFデータとを検出することが可能である。当該検出器は、光ディスク１の表面への異なる距離を有する二つの検出器半分部分８１、８２を有する分割検出器である。検出器８、対物レンズ５及びファイバー出口６０の平面図が図２Ｃに示されている。

図１Ａで示される実施例と比べた当該幾何形状の優位点は、光ファイバーとの干渉がないので、レーザーダイオード４への光学的帰還が少量であるか又はまったくないことと、容易な検出器の設置とである。しかしながら、偏光用の光学系が好ましくは必要になり、即ち４分の１波長板が偏光状態の回転のために使用されている。このことにより、ホログラムの選択的使用を確保するために必要である。光ディスクから検出器への光路でのみ、ホログラムが有効でなければならない。さらには、偏光モードを保持するファイバーを使用するなどして、偏光と光ファイバーの出力とを制御する必要がある。

図３Ａは、図２Ａ示される光ディスク駆動装置で使用されている板バネ９の平面図を示している。板バネの前面部分９０では、３つの統合平面コイルがあり、１つの平面コイル１１０は焦点制御Ｆ用であり（焦点制御Ｆの動作方向が示されている図３Ｃを参照のこと）、２つの平面コイル１１１、１１２は径方向制御Ｒ用である。当該前面部分９０の側面を表示している図３Ｂで示されているように、３つのコイル１１０、１１１、１１２は振りアーム１０上に配置してあるコイル１２が生じさせた固定均一磁界内に位置している。

本発明により、レーザーダイオード及びその駆動電気回路を含む光学エンジンの多数の部品は、振りアーム自体に集中的な冷却構成要素を備える必要なく効果的に冷却することが可能である。さらに、検出器を対物レンズ直下でファイバー出口の隣に形成することが可能なので、この配置によりディスクからの反射の集光を最大効率で行うことが可能になり、可能な限り小型化にして光学ヘッドの機能性を実現できる。フォーカス及び径方向トラッキングのための検出器の幾何構成を容易に組み込むことが可能である。斯様にして、本発明によりスモール・フォーム・ファクターの光ディスク駆動装置を実現が可能になる。光ファイバーの代わりに光を対物レンズへ向けるために一体化した４５度角の反射鏡を用い、集積導波管の使用も考えられる。あるいはエッチングされたエンドミラーを有するＶ字溝のファイバーカプラーも光ファイバーから出てくる光を対物レンズに結合させるのを促進する。

光ディスク駆動装置での好ましい実施例は、上述の請求項にて記載されている。第一の好ましい実施例によると、前記検出器はレーザー光線を放出する前記ライトガイドの出口周辺に配置されている。斯様にして、レーザー光線の焦点を前記光ディスク上に合わせること及び前記前記光ディスクからの反射光の焦点を検出器上に合わせることに同じ対物レンズを用いることが可能である。この実施例においては、少なくとも二つの検出部分を有する分割検出器が好ましくは使用され、前記ライトガイドの出口が前記検出部分同士の間のスリットに配置されている。斯様にして前記ライトガイド出口は、検出器の半分部分両方の正確に中間に位置する。前記光ディスクから前記検出部の半分部分の表面までの距離が異なるように検出器の半分部分両方にわずかなオフセットを与えることで、この検出器は追加の光学系の使用なしにスポットサイズ検出に使用することが可能である。

別の好ましい実施例によると、前記光ディスクから全く若しくは殆ど反射光が前記ライトガイドへ反射して戻らないように前記検出器が前記ライトガイドの出口の隣に配置されている。前記反射光を前記検出器の方向へ偏光するために、４分の１波長板とホログラムとが前記対物レンズと前記光ディスクとの間に好ましくは配置され、そのホログラムが前記対物レンズ上又は前記４分の１波長板上でレプリカを好ましくは作る。

本発明の更なる特徴によると、当該検出器が径方向及びフォーカスエラー・トラッキングエラー信号（プッシュ・プル信号）とHFデータの検出に適合している。前記プッシュ・プル信号の検出は当該検出器の適切な副分割によって実現され、一方で前記HFデータの検出は検出セグメントによって検出された全ての信号を合計することで実現することが可能である。

好ましくは光ファイバー、特にシングルモードファイバーが前記ライトガイドとして用いられる。しかしながら、光ファイバーの代わりに集積導波管の使用も考えられる。

本発明は、レーザーダイオードが青色レーザー光線を発生することに適合した小型サイズの光ディスク駆動装置に好ましくは応用され得る。さらに、対物レンズが焦点制御のために焦点制御要素、特に板バネ上に好ましくは設置され、フォーカス及び径方向トラッキングの手段、特に集積平面コイルが、レーザー光線のフォーカスと径方向トラッキングのための振りアーム上に設置される。

本発明は、光ディスクからの反射光を検出するための上述されたような光ディスク駆動装置で使用する検出器に関し、当該検出器が少なくとも二つの検出部分を有する分割検出器に関する。

本発明による光ディスク駆動装置の第一の実施例を示している。 上記において使用されている検出器の第一の実施例を示している。 図１Ｂによる当該検出器の平面図を示している。 本発明による光ディスク駆動装置の第二の実施例を示している。 上記において使用されている検出器の第二の実施例を示している。 図２Ｂによる当該検出器の平面図を示している。 本発明による光ディスク駆動装置の第三の実施例を示しており、フォーカス及び径方向トラッキングの手段を例証している。 本発明による光ディスク駆動装置の第三の実施例を示しており、フォーカス及び径方向トラッキングの手段を例証している。 本発明による光ディスク駆動装置の第三の実施例を示しており、フォーカス及び径方向トラッキングの手段を例証している。

Claims (14)

1. 光ディスク駆動装置であって、
   ・前記駆動装置内の固定された場所に位置しているレーザー光線を発生させるためのレーザーダイオードと、
   ・光ディスク上で前記レーザー光線の焦点を合わせるための対物レンズと、
   ・前記レーザー光線を前記レーザーダイオードから前記対物レンズへ導くライトガイドと、
   ・前記光ディスクからの反射光を検出するための検出器と、
   ・前記対物レンズ及び前記検出器を担持するための可動な振りアームであって、前記対物レンズを通して前記光ディスクからの反射光が検出されるように前記の前記検出器が対物レンズ近傍に配置されている当該振りアームと、
   を有する光ディスク駆動装置。
2. 前記検出器が前記レーザー光線を発する前記ライトガイドの出口周辺に配置されている、請求項1に記載の光ディスク駆動装置。
3. 前記の検出器が少なくとも２つの検出部を有する分割検出器であり、前記のライトガイドの前記出口が前記検出部の間のスリットに配置されている、請求項２に記載の光ディスク駆動装置。
4. 前記光ディスクから前記検出部の表面までの距離が異なるように前記検出部分が異なる高さを有する、請求項３に記載の光ディスク駆動装置。
5. 前記検出器が前記ライトガイドの前記出口の隣に配置されている、請求項1に記載の光ディスク駆動装置。
6. 前記光ディスクからの前記反射光を前記検出器へ向けさせるために、前記対物レンズと前記光ディスクとの間に配置されたホログラム及び4分の1波長板を更に有する、請求項５に記載の光ディスク駆動装置。
7. 前記ホログラムが前記対物レンズ上又は前記４分の１波長板上でレプリカされている、請求項６に記載の光ディスク駆動装置。
8. 前記検出器が径方向及びフォーカストラッキングエラー信号の検出及びHFデータの検出のために適応されている、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
9. 前記ライトガイドが光ファイバー、特にシングルモードファイバーであるか、又は集積導波管である、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
10. 前記光ディスク駆動装置が小型のサイズの光ディスク駆動装置であって、前記レーザーダイオードが青色レーザー光線を発生させるように適応されている、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
11. 前記対物レンズが焦点制御のために焦点制御構成要素の上、特に板バネ上に据えられている、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
12. 前記レーザー光線のフォーカス及び径方向トラッキングのために前記振りアーム上に据えられているフォーカスとラジアルトラッキング手段、特に統合平面コイルを更に有する、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
13. 前記光ディスクからの反射光を検出するための請求項１に記載の光ディスク駆動装置に使用する検出器であって、前記検出器が少なくとも二つの検出部分を有する分割検出器である検出器。
14. 前記検出部分が、前記検出部分の表面への距離が異なるように異なる高さを有する、請求項１３に記載の検出器。
    

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