JPH03292639A - 光ヘッドの可動部変位検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光デイスク原盤カッティングマシンあるいは光
情報読み取り装置等に用いられる光ヘッド、詳細には対
物レンズを変移させて自動焦点制御を行なう光ヘッドの
可動部の変位または速度検出機構に関するものである。

（従来技術） 光ディスクに記録された情報を読み取るための光ヘッド
として、対物レンズを光軸方向または光軸に直角方向に
移動可能な駆動部を備えるとともに、ディスク面の光軸
方向偏位等に追従して自動的にフオー力ツシングするた
めの自動焦点合わせ機能を備えたものがある。

特に、光デイスク原盤カッティングマシンや半導体マス
クアナライザ等における自動焦点合わせ機能は高精度を
要求され、高精度化のためには対物レンズを含む可動部
の周波数特性、即ち可動部制御周波数と利得及び位相特
性の関係を正確に把握し、発振現象がないことを確認す
る必要がある。

光ヘッドの構造は例えば、対物レンズの外周を包囲する
レンズ枠とその周囲にアームを介して取り付けたコイル
ボビンに駆動コイルを巻回したものを可動部として、周
囲ケースに上下二組の板バネによりレンズ光軸方向に移
動可能なように支持するように構成するが、寸法、形状
あるいは質量等の条件によって決まるコイル自身の高周
波領域での共振現象やその他の支持部材等の共振のため
、制御系のコントロールが利かなくなり自動焦点制御が
不可能になることがあった。

また、可動部の変位方向が光軸からずれると正確なフォ
ー力ッシングが不可能となることがあるため、光ヘッド
の性能確認のために可動部の速度検出手段を付加するこ
とが行なわれている。

このような検出手段としては例えば第６図に示すように
、駆動コイル６１のグランド側（アース側）に抵抗器６
２を挿入すると共に、その両端の電圧値を検出すること
によって駆動コイル６１に流れる電流を算出し、その電
流値を積分器６３により積分して間接的に可動部の変位
量を求めることが行なわれていた。

しかしながら、このように駆動コイルに流れる電流によ
り間接的に測定する方法では正確かつ実際的な速度及び
変位量を求めることは不可能であった。即ち、可動コイ
ルの移動方向と光軸とにずれがある場合は、同一駆動電
流であフても水平方向分力のため、光軸方向の速度及び
変位量が小さくなるが、この状況を識別することは不可
能である。

また、磁界発生回路（磁界発生手段）等に経年変化によ
る性能劣化が発生して磁気的反発力の低下が生じた場合
も速度及び変位量に変化が生じるが、上述した方法では
この変化を検出することが不可能である上、比較的大き
い電流を流す駆動コイルには多くのノイズが混入し、電
流変化を正確に検出することが困難であり、基本的に測
定誤差が大きくなるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は上述したような光ヘッドにおける諸問題点に鑑
みてなされたものであって、可動部の速度及び変位を実
際の状況に即して正確に検出することができるようにし
た光ヘッドの速度及び変位検出機構を提供することを目
的としている。

（発明の構成） この目的を達成するために本発明では、対物レンズ、該
対物レンズの外周を包囲するレンズ枠及び該レンズ枠に
一体に連結した駆動フィルとからなる可動部と、該可動
部をケースに対して少なくとも対物レンズ光軸方向に移
動可能に支持する支持手段と、磁界中に前記駆動コイル
が位置するように配置された磁界発生手段とを備えた光
ヘッドにおいて、 前記可動部の駆動コイル近傍に可動部の速度または変位
検出用の第二のコイルを配置したことを特徴としている
。

また、前記第二のコイルに与える磁界発生手段として、
前記駆動コイルに磁界を与える磁界発生手段を兼用した
こと、あるいは前記第二のコイルを前記駆動コイルの上
層または下層に重ねて巻回したことも本発明の特徴であ
る。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明に係る光ヘッドの一実施例を示す縦断面
図であり、説明の煩雑化を避けるため（中心線）光軸よ
りも左半分５のみを記載したが、右半分は光軸を軸とし
て回転対称に表われる。

この図において、符号ｌはレーザー光が所定位置に焦点
を生ずるように絞り込むための対物レンズであり、その
先軸方向を除いた外周囲をレンズ枠２によって包囲され
、レンズ枠２の上部から外径方向へ延びるアーム３の端
部には下方に延びる筒状のコイルボビン４が対物レンズ
１と同軸状に一体化されており、更にこのボビン４の外
周には駆動コイル５と速度検出フィル６が上下位置関係
をもって巻回されている また。上記レンズ枠２の上方と下方端部夫々には板バネ
７．８の内径側端部がリング状の板バネ押え９、ｌＯに
よって固定固定され、また外板へネ７．８の外径側端部
はケース１１の空洞１１ａ内壁部に板ハネ押え１２．１
３により固定され、結果的に板バネの弾性によって上記
可動部がその光軸方向に移動可能状態で支持されている
。

また、上記可動部とケース１１の空洞内壁と二つの板バ
ネ７．８に囲まれた空間には、永久磁石１４を挟んで外
ヨーク１５と内ヨーク１６が配置されて磁気発生回路を
形成し、上記内外ヨークに１５．１６に囲まれた空所に
可動部の駆動コイル５と速度検出コイル６とが挿入され
るように互いに組み込まれている。

更には、内ヨーク１６の上端部であって速度検出コイル
６と対峙する外周面には固定コイルＩ７が巻回されてお
り、この固定コイル１７及び他のコイルは図示を省略し
た導線によって該磁気発生回路と接続されている。

以上の構成において動作と作用を説明すれば、二つの板
バネ７．８によって可動部がケース１１の空洞空間中に
支持され、駆動コイル５に電流が流され該コイル５に磁
界が発生すると、これと直行する永久磁石１４の磁界と
の磁気的反発力によって対物レンズｌの光軸方向に変位
しレンズの焦点位置が制御される。

この時の変位方向は駆動コイルに通電する電流の向きに
よって決まり、光軸方向の上下いずれにも任意に制御可
能である。また、同時にコイルボビン４下部に一体に巻
回された速度検出コイル６も駆動され、上記磁界発生回
路の磁束によって可動部の速度に応じて当該コイル６に
電流が発生する。

本発明はこの時の電流を利用して可動部の速度及び変位
を検出するもので、例えば第２図に示すように速度検出
コイル６の両端の電圧Ｖを（増幅器等によって所要のレ
ベルに増幅して）測定すれば、そのときの可動部の速度
を検出することができる。

即ち、上記電流をｉ、速度検出コイル６の抵抗をＲ、コ
イルの平均半径をｒ、巻回数をＮ、磁界発生回路の磁束
密度をＢとするとき、上記可動部の速度Ｖは次式で表わ
される。

ｖ＝ｉＲ／２ｚｒＮＢ 従って、速度検出コイルに流れる電流を直接測定するの
は比較的困難であるので、コイル両端電圧（ｉＲ）を検
出して、上記式に基づいて算出すれば容易に速度を知る
ことができる。

また、第２図に示すように速度検出フィル６の電圧を更
に積分すれば駆動部の変位を求めることができる。

この方法によれば大きな電流を流す駆動コイルと独立し
て信号を抽出するからノイズの混入が無く、Ｓ／Ｎ比良
く信号増幅することができる。

従って、可動部の速度及び変位が正確に検出可能となる
。

更に、可動部の取り付けが傾いているときには、可動部
の変位方向と磁界との交叉角度が直角で無くなり、傾き
に応じて水平方向分力が発生するから、速度検出コイル
に発生する電流がその分減少し、このことから可動部の
傾きの有無を知ることもできる。

なお、第２図における増幅器の利得調整は、フィードバ
ック抵抗Ｒ□の値を変更すれば良い。

また、以上の動作では、速度検出コイルの存在によって
、僅かではあるが可動部の変位を妨げる力が生じるから
、この作用をキャンセルするために、第１図に示したよ
うに内ヨーク端部に付加した固定コイル９に速度検出コ
イルに流れる電流と逆向きの電流を通電することも正確
な速度検出及び２変位検出を行なう上で効果がある。

以上の構成によれば、第３図及び第４図に示すように、
駆動部制御周波数に対する利得特性及び位相特性、また
は第３図に点線にて示したような各特性の乱れの有無等
が正確、且つ容易に検出できる。

また、本発明は上記実施例に限らず種々変形が可能であ
って、例えば第５図（ａ）、（ｂ）に示すように駆動コ
イル５１と速度検出コイル５２とを互いに重ねて巻回す
れば、可動部に付加するボビンが小型にできる。

更に、上記実施例のように速度検出コイルに与える磁界
を発生する手段と、駆動コイルに与える磁界発生手段と
を共用すればコンパクト化が可能であるが、夫々を独立
した構成としても何等不都合は無い。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように光ヘッドの可動部に第二の
コイルを付加し、これに発生する電流または電圧から可
動部の速度または変位を検出するようにしたので、ノイ
ズの混入がない信号を得ることができ、検出回路の設計
の自由度が広がり、正確な可動部速度及び変位検出が可
能となる。

その結果、光ヘッドの制御周波数に対する緒特性が詳細
且つ正確に把握でき、高性能の光ヘッドを製作する上で
極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ヘッドの一実施例を示す断面図、第
２図は本発明の速度検出及び変位検出回路の一実施例を
示す図、第３図及び第４図は光ヘッドの駆動周波数と利
得及び位相との関係例を示すボード線図、第５図（ａ）
、（ｂ）は本発明の速度検出コイルと駆動コイルの他の
巻回例を示す図、第６図は従来の可動部速度検出回路を
示す図である。 ｌ・・・対物レンズ、　２・・・レンズ枠、３・・・ア
ーム、　４・・・コイルボビン、５．６１・・・駆動コ
イル、　６・・・速度検出フィル％　７．８・・・板バ
ネ、 ９．１０．１２．１３・・・板バネ押え、１１・・・ケ
ース、　１４・・・永久磁石、１５・・・外ヨーク、　
　１６・−・内ヨーク、１７・・・固定コイル、　６２
、Ｒ，・・・抵抗６３・・・積分器　８．１２・・・継
鉄、　９・・・貫通孔、　　１０・・・継鉄に設けた凹
陥溝、１３・・・貫通孔の周縁突起、１４・・・カバー
ガラス　Ｉｌｍ　・・・可動部とケース夫々の上下間隙
寸法。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズ、該対物レンズの外周を包囲するレン
   ズ枠及び該レンズ枠に一体に連結した駆動コイルとから
   なる可動部と、該可動部をケースに対して少なくとも対
   物レンズ光軸方向に移動可能に支持する支持手段と、磁
   界中に前記駆動コイルが位置するように配置された磁界
   発生手段とを備えた光ヘッドにおいて、 前記可動部の駆動コイル近傍に可動部の速度または変位
   検出用の第二のコイルを配置したことを特徴とする光ヘ
   ッドの可動部変位検出機構。
2. （２）前記第二のコイルに与える磁界発生手段として、
   前記駆動コイルに磁界を与える磁界発生手段を兼用した
   ことを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の光ヘッ
   ドの可動部変位検出機構。
3. （３）前記第二のコイルを前記駆動コイルの上層または
   下層に重ねて巻回したことを特徴とする特許請求の範囲
   （１）項または（２）項記載の光ヘッドの可動体変位検
   出機構。