(57)【要約】【課題】フォーカスフィードバック制御が安定して得られ、正しい焦点合わせが得られるようにした光ディスク装置用ピックアップを提供すること。【解決手段】対物レンズアクチュエータ２０のピックアップシャーシ４４に圧電素子３０を設け、対物レンズ１１の焦点位置がフィードバック制御されたときの反作用振動Ｂを打ち消すための打消振動Ｂ＊を圧電素子３０により発生させるようにしたもの。【選択図】  図２
2004171685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズにフォーカスフィードバック制御用のアクチュエータを備えた光ディスク装置用ピックアップにおいて、
ピックアップシャーシの前記対物レンズとは反対側の面に圧電素子を設け、
前記アクチュエータの動作により発生する振動を打ち消す方向の振動が前記圧電素子から発生されるように構成したことを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記圧電素子の前記ピックアップシャーシに向かっている面とは反対側の面に錘部材が付加されていることを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の発明において、
前記圧電素子に供給されるドライブ信号が、前記アクチュエータに供給されているドライブ信号に由来して生成されていることを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記ピックアップシャーシに取付けた振動センサを備え、
前記圧電素子に供給されるドライブ信号が、前記振動センサの出力信号に由来して生成されていることを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、
前記振動センサの出力信号から、フォーカスサーボ系に存在する共振周波数付近の周波数帯域のみを検出する手段が設けられていることを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【請求項６】
請求項４に記載の発明において、
前記振動センサが、前記圧電素子と共通の圧電部材で構成されていることを特徴とする光ディスク装置用ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、ディスクを用いた記録再生装置に係り、特に光ディスク装置のピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン画像などビデオ信号の記録には、主としてＶＴＲが従来から広く使用されているが、近年はＣＤやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ：デジタル多用途ディスク）などディスク状記録媒体を用いた、いわゆる光ディスク装置も広く使用されるようになっている。
【０００３】
ところで、このような光ディスク装置（記録再生装置）では、光ピックアップが用いられている（例えば、特許文献１〜５参照。）。そして、この場合、光ピックアップの制御に焦点合わせ用のフィードバック制御、いわゆるフォーカスフィードバック制御を適用させるのが一般的である。
【０００４】
そこで、このようなフォーカスフィードバック制御が適用された光ディスク装置の一例について説明すると、ここで、まず図６は全体の構成図で、次に図７は光ピックアップの制御系を含む説明図である。
【０００５】
これら図６と図７において、まず１はディスク（光ディスク）で、次に２は光ピックアップであり、以下、３はスピンモータ（ディスク回転駆動用）、１１は対物レンズ、１２はフォーカスアクチュエータ・コイル（以下、単にコイルという）、１３はマグネット（永久磁石）、１４はプリズム（光分割用）、１５はレーザ（レーザー発光素子）、１６は受光素子（例えばフォトトランジスタなど）、１７は信号処理回路、そして１８はドライバ回路である。
【０００６】
ここで再生動作時には、レーザ１５からレーザ光を発生させ、これを、破線の矢印で示すように、プリズム１４を通過させて対物レンズ１１に入射させ、ここからディスク１の表面にレーザ光が焦点を結ぶようにし、これにより、ディスク１のレーザ光の照射点から反射光が得られるようにする。
【０００７】
そして、この反射光をプリズム１４で反射させ、受光素子１６に取り込んで電気信号に変換し、信号処理回路１７で処理して記録信号Ｖを出力すると共に、フォーカスエラーを検出して誤差信号εを得、これをドライバ回路１８に供給し、誤差信号εに対応したドライブ信号ｄが、ドライバ回路１８から出力されるようにする。
【０００８】
このとき、コイル１２は、図８に示すように、ボビン４２に巻回された巻線４１からなり、これがマグネット１３と、ヨーク４３及びヨークを兼ねたピックアップシャーシ４４からなる磁路により形成されている磁界内におかれていて、これら全体で、対物レンズ１１を矢印Ａ方向に動かすための電磁アクチュエータ、つまり対物レンズアクチュエータ２０を構成している。
【０００９】
そこで、ドライバ回路１８からコイル１２に電流を供給することにより、誤差信号εに応じて、ディスク１に対する対物レンズ１１の位置が制御され、この結果、フォーカスフィードバック制御が掛けられて、常時、正確な焦点合わせが得られるのである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２０３６９７号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１１−２３２６６９号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平１１−２３２６７０号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開平１１−２５９５７７号公報
【００１４】
【特許文献５】
特開平１１−２５９５７９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、光ピックアップの焦点合わせ動作に伴ってディスクに振動が伝播してしまう点に配慮がされておらず、焦点合わせ制御が不安定になるなどの異常が生じてしまうという問題があった。
【００１６】
上記したように、光ディスク装置では、記録再生動作に際して対物レンズの焦点位置がフィードバック制御されるが、このとき対物レンズアクチュエータによる対物レンズの動きが振動としてディスクに伝わってしまう。
【００１７】
このときの振動の伝播について、図９に示す一般的なディスク１と光ピックアップ２の駆動機構の一例により説明する。ここで、まず、機構部の全体はメカシャーシ２１に搭載されている。
【００１８】
そして、まずディスク１は、モータ（スピンモータという）３の軸に取付けられているターンテーブル２４に載置され、所定の回転速度で回転させられるようになっている。次に、光ピックアップ２は、モータ（スレッドモータという）２２で回転されるネジ付シャフト（ピックシャフトという）２３の雄ネジ部に勘合した雌ネジ部を備え、これによりディスク１の径方向に直線移動されるようになっている。
【００１９】
そこで、記録再生動作時、光ピックアップ２の対物レンズ１１が、対物レンズアクチュエータ２０により、ディスク１に追随して矢印Ａで示す方向に動かされたとすると、この反作用として、矢印Ｂで示す振動（以下、反作用振動Ｂとする）が光ピックアップ２の本体に現われる。
【００２０】
そうすると、この反作用振動Ｂは、経路▲１▼の破線で示すように、ピックシャフト２３を通ってスレッドモータ２２に伝わり、ここで振動Ｃ（矢印Ｃで示す振動）として現われる。
【００２１】
そして、この振動Ｃは、経路▲２▼で示すように、スレッドモータ２２からメカシャーシ２１を介してスピンモータ３に伝播し、その軸を通ってターンテーブル２４に伝わり、ここで振動Ｄ（矢印Ｄで示す振動）を引き起こす。
【００２２】
この振動Ｄは、更に経路▲３▼で示すようにディスク１に伝播し、最終的に振動Ｅ（矢印Ｅで示す振動）をディスク１に引き起こし、この結果、上記したフォーカスフィードバック制御において、この振動Ｅの成分も含めてアクチュエータにサーボが掛けられてしまうことになる。
【００２３】
特にディスク１の共振点やシャーシなどの機構部の共振点では振動が大きく伝わり、サーボ特性が大きく乱されるので、サーボ系が発振状態になってしまう虞れもあり、この結果、上記したように、焦点合わせ制御に異常が生じてしまうのである。
【００２４】
ここで、図１０は、このようなサーボ系におけるボード線図の一例で、この事例の場合、図示のように５５０Ｈｚ付近で影響が現われていて、ゲインには７ｄＢ程度の乱れが生じ、位相には８０Ｄｅｇ  程度の乱れが生じている。
【００２５】
従って、この場合は、５５０Ｈｚ付近の周波数でサーボゲインが低下し、サーボ系に引き込む力が弱くなったり、反対にゲインが高くなって不安定になり、場合によっては発振状態になってしてしまう虞れさえ生じてしまうことが判る。
【００２６】
本発明の目的は、フォーカスフィードバック制御が安定して得られ、正しい焦点合わせが得られるようにした光ディスク装置用ピックアップを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、対物レンズにフォーカスフィードバック制御用のアクチュエータを備えた光ディスク装置用ピックアップにおいて、ピックアップシャーシの前記対物レンズとは反対側の面に圧電素子を設け、前記アクチュエータの動作により発生する振動を打ち消す方向の振動が前記圧電素子から発生されるようにして達成される。
【００２８】
このとき、前記圧電素子の前記ピックアップシャーシに向かっている面とは反対側の面に錘部材が付加されていることによっても、上記目的が達成される。
【００２９】
ここで、前記圧電素子に供給されるドライブ信号が、前記アクチュエータに供給されているドライブ信号に由来して生成されているようにしてもよく、前記ピックアップシャーシに取付けた振動センサを備え、前記圧電素子に供給されるドライブ信号が、前記振動センサの出力信号に由来して生成されているようにしてもよい。
【００３０】
また、このとき、前記振動センサの出力信号から、フォーカスサーボ系に存在する共振周波数付近の周波数帯域のみを検出する手段が設けられているようにしてもよく、前記振動センサが、前記圧電素子と共通の圧電部材で構成されているようにしてもよい。
【００３１】
ここで、本発明が対象としている光ディスクは薄い円板状であり、従って、数百Ｈｚ程度の周波数にかなり大きな共振が存在する。また、近年はドライブユニットも小型化、軽量化が進んでいるので、フォーカスサーボによる振動がメカに伝わり易く、ディスクを振動させ、フォーカスサーボにフィードバックされ、この結果、サーボ系に発振を生じ、制御不能になったり、発振しないまでも、読み取り性能や耐震性の劣化を起こしているが、本発明によれば、それらを防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ディスク装置用ピックアップについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態で、図において、３０は圧電素子で、圧電アクチュエータとして動作し、３１は錘部材で、慣性質量を与える働きをする。なお、対物レンズ１１、コイル１２、マグネット１３、巻線４１、ボビン４２、ヨーク４３、それにヨークを兼ねたピックアップシャーシ４４と、これらからなる対物レンズアクチュエータ２０は、図８で説明した従来技術と同じである。
【００３４】
そして、圧電素子３０は、この図ではピックアップシャーシ４４の下側になっている面、つまり、対物レンズ１１、コイル１２、マグネット１３、巻線４１、ボビン４２、ヨーク４３が設けられている面とは反対側の面に、対物レンズ１１と相対した位置に取付けられ、これにより、振動打消用のアクチュエータとして動作する。
【００３５】
このとき、錘部材３１は、圧電素子３０の背面、つまりピックアップシャーシ４４に取付けられている面とは反対側の面に取付けられ、圧電素子３０がピックアップシャーシ４４を振動させたとき、該圧電素子３０が受ける反力に対して慣性質量として働き、圧電素子３０の振動が効率よくピックアップシャーシ４４に伝達されるようにする。
【００３６】
次に、この実施形態の動作について説明する。ここで、まず図２は、この実施形態にかかる光ピックアップの制御系も含んだ構成を示したもので、この図において、３２は補償回路で、３３はドライブ回路である。
【００３７】
そして、まず、この図１の実施形態でも、対物レンズアクチュエータ２０のボビン４２に巻かれている巻線４１に電流を供給すことにより、対物レンズ１１の位置が変えられ、これにより、上記した従来技術の場合と同じくフォーカスサーボが掛り、フォーカスフィードバック制御が得られるようになっている。
【００３８】
そこで、このため、受光素子１６で検出した信号により対物レンズ１１の焦点ずれを検出し、信号処理回路１７で誤差信号εを演算し、ドライバ回路１８に供給してドライブ信号ｄを出力させ、巻線４１に供給するようになっている。
【００３９】
ここで、ドライブ信号ｄにより対物レンズアクチュエータ２０が動作し、対物レンズ１１が動かされると、このままでは、図９で説明したように、光ピックアップ２に反作用振動Ｂが発生されてしまうことになる。
【００４０】
そこで、この実施形態では、圧電素子３０に、対物レンズアクチュエータ２０の動作による反作用を打ち消す方向の振動を発生させ、反作用振動Ｂが光ピックアップ２から外部に伝播されて行かないようにするのである。
【００４１】
このため、図２に示されているように、信号処理回路１７から出力される誤差信号εを、従来技術のように、ドライバ回路１８にだけ供給するのではなく、補償回路３２にも供給する。そして、この補償回路３２で誤差信号εの位相とゲインを調整した後、ドライバ回路３３を介して圧電素子３０にドライブ信号ｄ＊を供給する。
【００４２】
そこで、圧電素子３０は、このドライブ信号ｄ＊に応じて、対物レンズアクチュエータの動作による反作用を打ち消す方向の振動、すなわち打消振動Ｂ＊（矢印Ｂ＊で示す振動）が光ピックアップ２に加えられるようにする。
【００４３】
この結果、対物レンズアクチュエータ２０の動作により光ピックアップ２に現われる反作用振動Ｂは、圧電素子３０から発生される打消振動Ｂ＊により相殺され、大きく減衰されてしまう。
【００４４】
従って、この実施形態によれば、光ピックアップ２から外部に伝播される反作用振動Ｂが抑えられ、振動Ｅがディスク１に現われることがなくなるので、サーボゲインが安定化され、この結果、サーボ系に引き込む力が弱くなったり、フォーカスフィードバック制御が不安定になったりする虞れがなく、常に正しい焦点合わせを安定して得ることができる。
【００４５】
ここで、本発明の実施形態では、圧電素子３０による打消振動が光ピックアップ２に効率良く伝達されるのが望ましい。そこで、以下、この点について説明する。
【００４６】
対物レンズ１１が動いたことにより発生する振動は、対物レンズアクチュエータ２０が動作したことによる反作用であり、従って、対物レンズ用アクチュエータ２０のコイル１２に印加した動作信号（ドライブ信号ｄ）の波形に見合う振動が生じることになる。
【００４７】
そこで、この実施形態では、光ピックアップ２の対物レンズ用アクチュエータ２０に対向する位置に圧電素子３０を取付け、この圧電素子３０を、対物レンズアクチュエータ２０と同等の振動量で逆向きの振動をさせるよう動作させることにより、打ち消すようにしている。
【００４８】
このとき、アクチュエータの質量、つまり光ピックアップ２の質量に比して、圧電素子３０の質量ｍが小さい場合には、打消振動Ｂ＊の振幅を大きくする必要がある。
【００４９】
何故なら、或る質量ｍの物体に振動として作用する力ｆは、振動の加速度をａとすると、ｆ＝ｍａとなり、従って、質量ｍが小さく、しかも大きな力ｆが必要なときには、加速度ａを大きくする必要があり、このため、振幅を大きくしなければならないからである。
【００５０】
この結果、本発明の実施形態では、場合によっては圧電素子３０の振幅を大きくとる必要が出てくるが、この場合、圧電素子３０を大型化する必要があり、これは光ピックアップ２の大型化につながってしまう。
【００５１】
そこで、上記実施形態では、圧電素子３０に錘部材３１を設け、これにより質量ｍが大きくなるようにしてあり、従って、圧電素子３０に必要な振動の振幅が小さくて済み、光ピックアップ２の大型化を抑えることができる。
【００５２】
ところで、上記図１と図２で説明した実施形態では、信号処理回路１７から出力される誤差信号εにより、対物レンズアクチュエータ２０を制御するようになっている。
【００５３】
そこで、以下、図３に示すように、別途、振動センサ３５を設け、この振動センサ３５により反作用振動Ｂを直接検出して、図４に示すように、圧電素子３０を制御するようにした、本発明の他の一実施形態について説明する。
【００５４】
ところで、この振動センサ３５としては、どのような検出原理によるセンサを用いてもよいが、一般的には圧電方式のセンサが用いられている。そこで、ここでは振動センサ３５が圧電センサで構成されているものとする。なお、図３において、振動センサ３５以外は、図１の実施形態と同じである。
【００５５】
ここで、この振動センサ３５は、図３に示されているように、ピックアップシャーシ４４と圧電素子３０の間に設けてあり、これにより、ピックアップシャーシ４４に現われる反作用振動Ｂを直接検出し、検出信号ＳＢ  を出力する働きをする。
【００５６】
そして、この振動センサ３５から出力される検出信号ＳＢ  は、図４に示すように、増幅器４９に入力され、増幅されてから制御補償回路５０に供給され、ここで位相とゲインが調整された後、ドライバ回路５１に供給され、これから圧電素子３０にドライブ信号ｄ＊が供給されるようになっている。
【００５７】
この結果、この図３と図４の実施形態によれば、振動センサ３５が振動を検出すると、圧電素子３０が逆方向に動作して振動を打ち消すため、制御ループが持つオープンゲインの逆数で決まる大きさに振動を圧縮することができる。
【００５８】
従って、この実施形態によっても、サーボ系に引き込む力が弱くなったり、フォーカスフィードバック制御が不安定になったりする虞れがなく、常に正しい焦点合わせを安定して得ることができる。
【００５９】
ここで、この図３と図４の実施形態では、振動センサ３５により直接、反作用振動Ｂを検出しているので、対物レンズアクチュエータ２０と圧電素子３０の間の距離が大きくなっている場合でも、反作用振動Ｂが精度良く検出できるというメリットがある。
【００６０】
つまり、アクチュエータと圧電素子の距離が大きい場合、振動の打ち消しにずれを生じ、この場合、充分に打ち消すことができなくなる。しかし、この実施形態では、これに対処して、圧電素子３０の近傍に振動センサ３５を取付け、振動を検出し、その信号に適当な位相補償を加えて圧電素子３５にフィードバックしているので、振動の打ち消しが充分に得られるのである。
【００６１】
ところで、既に図９で説明したように、振動はピックアップからメカ、ターンテーブル、ディスクと伝わっていくが、このとき、それぞれの部分が固有の共振周波数をもっているので、その周波数で振動が大きく増幅される。
【００６２】
そこで、本発明の実施形態において、この周波数に限定して防振用アクチュエータである圧電素子３０を動作させることにより、圧電素子で吸収できない低い周波数や、吸収する必要のない高い周波数による不要なエネルギーロスを防ぐことができる。
【００６３】
また、このとき問題となる周波数は、一般に数百Ｈｚであり、且つ、この周波数成分の振動振幅は、大きくても数十μｍ程度と小さく、対物レンズアクチュエータ２０の可動範囲の１／１０以下となるため、圧電素子３０での可動範囲で吸収可能である。
【００６４】
ここで良く知られているように、圧電素子は、電圧を加えると形状が変わるという特性に加え、応力が加わると電気信号を発生するという特性もあり、従って振動センサにもなり得る。
【００６５】
一方、上記図３と図４で説明した実施形態の場合、振動センサ３５として圧電検出方式のセンサが用いられていることから容易に理解できるように、この場合は、振動センサと圧電素子は同一の材質で作成できる。
【００６６】
そこで、本発明の実施形態として、圧電素子の母材となる圧電材料を複数の領域に分割し、或る領域で振動センサ３５を構成し、他の領域では圧電素子３０を構成することができる。
【００６７】
図５は、本発明の一実施形態で、１枚の円板状圧電セラミックの中央部を振動センサ３５とし、その周囲の環状部を圧電素子３０にしたものである。ここで、３６は圧電素子ベースである。
【００６８】
従って、この実施形態によれば、振動センサ３５と圧電素子３０が一体に構成することができ、この結果、小型で安価な光ピックアップ２を容易に構成することができる。
【００６９】
ところで、また、実際の光ピックアップの場合、外からの様々な振動等が加わる。しかし、このとき対応できる周波数は圧電素子の能力により限られ、サーボ系を乱す信号も、前述の通り数百Ｈｚ程度である。
【００７０】
そこで、図４の制御補償回路５０に、必要な周波数帯でだけ制御が働くようにするフィルタを入れておけば、無駄な消費電力を防止することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、フォーカスフィードバック制御が常に安定して得られ、正しい焦点合わせを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスク装置用ピックアップの一実施形態におけるアクチュエータ部分を示す詳細説明図である。
【図２】本発明による光ディスク装置用ピックアップの一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明による光ディスク装置用ピックアップの他の一実施形態におけるアクチュエータ部分を示す詳細説明図である。
【図４】本発明による光ディスク装置用ピックアップの他の一実施形態におけるサーボ系の回路ブロック図である。
【図５】本発明による光ディスク装置用ピックアップの他の一実施形態における圧電素子の一例を示す平面図である。
【図６】光ディスク装置の代表的な一例を示す説明図である。
【図７】従来技術による光ディスク装置用ピックアップの一例を示す回路ブロック図である。
【図８】従来技術による光ディスク装置用ピックアップの一例におけるアクチュエータ部分を示す詳細説明図である。
【図９】光ディスク装置における振動の伝播状態を示す説明図である。
【図１０】光ディスク装置におけるフォーカスサーボ系の振動特性を表わすボード線図である。
【符号の説明】
１  ディスク（光ディスク）
２  光ピックアップ
３  スピンモータ（スピンドルモータ）
１１  対物レンズ
１２  コイル（フォーカスアクチュエータ・コイル）
１３  マグネット
１４  プリズム
１５  レーザー発光素子
１６  受光素子
１７  信号処理回路
１８  ドライバ回路
２０  対物レンズアクチュエータ
２１  メカシャーシ
２２  スレッドモータ
２３  ピックシャフト（ピックアップシャフト）
２４  ターンテーブル
３０  圧電素子（防振用）
３１  錘部材
３２  補償回路
３３  ドライバ回路
３５  振動センサ
３６  圧電素子ベース
４２  ボビン
４３  ヨーク
４４  ピックアップシャーシ
４９  増幅器
５０  制御補償回路
５１  ドライバ回路
【図１】
2004171685.tif 000003
【図２】
2004171685.tif 000004
【図３】
2004171685.tif 000005
【図４】
2004171685.tif 000006
【図５】
2004171685.tif 000007
【図６】
2004171685.tif 000008
【図７】
2004171685.tif 000009
【図８】
2004171685.tif 000010
【図９】
2004171685.tif 000011
【図１０】
2004171685.tif 000012