JPH038129A - 対物レンズ駆動装置 - 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、例えば光学式ビデオディスクプレーヤ、光学
式デジタルデータディスク装置等、各種光ディスクの記
録、再生用ピックアップに関し、特にその対物レンズを
駆動するための駆動装置に関するものである。

従来の技術 最近、動画と音声を両面に記録した光ディスクの普及が
加速しつつある。現在使用されている映像用光ディスク
は、２０ｃｍ〜３０ｃｍの直径のものである。また、デ
ジタル情報を光学的に記録。

再生する、いわゆる光学式デジタルデータディスクも産
業用を中心に普及しつつあるが、この場合も直径３０ｃ
ｍ程度のものが多い。これらのディスクは必ずしも一定
の使用環境において使われることは少なく、特に映像用
光ディスクは一般家庭で使用されるため、その温度や湿
度環境はきわめて広くなる。上記のように３０ｃｍ程度
の大きな直径を仔するディスクでは温度や湿度の影響を
うけ易く、例えば高温、冨湿の環境下に長時間放置され
た場合、ディスクの変形量（そり）が数ｍｍにも及ぶこ
とがある。このような変形を生じたディスクが使用でき
るか否かはピックアップの性能によるところが多い。

一般に、光ディスクのピックアップにおいては、所望の
トラックにおいてレーザビームをトラ・ツクに正確に追
従させるトラッキング制御を行うために対物レンズをト
ラックと直交する方向（ディスク径方向）に微小に移動
させる必要があると共に、トラック上でレーザビームの
スポット径を最適にするフォーカシング制御を行うため
にディスクと対物レンズとの間の距離を微小に変化させ
ることが必要になる。このような対物レンズを２方向に
駆動するための対物レンズ駆動装置は、半導体レーザ、
フォトダイオード、ビームスプリッタなどの、いわゆる
光学系ブロックとは別のブロックとして構成される。

従来のピックアップにおける対物レンズ駆動装置の一例
として、特開昭５９−２２１８３９号公報では、真直に
加工された４本の平行な金属ワイヤーによって対物レン
ズを取り付けたボビンが支持されている。いま、この対
物レンズ駆動装置によってフォーカシング制御がおこな
われる場合を考える。

フォーカスエラー信号が検出されるとこれに対応して駆
動用コイルに通電され、対物レンズはその光軸方向に駆
動力を受けて移動する。このとき、ボビンはその移動量
に相当した抵抗力を上記金属ワイヤーから受ける。移動
量が多ければ多いほど上記の抵抗力は増大するから、こ
れに打ち勝つために駆動用コイルに流す電流も多くしな
ければならない。対物レンズの駆動範囲がそれほど太き
（必要とされない、すなわちディスクの変形量がわずか
な直径１２ｃｍ程度のデジタルオーディオディスク等の
場合は上記の抵抗力もわずかですんでいた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記した直径が３０ｃｍ程度のディスク
のような大きな変形量に対応させて対物レンズを駆動し
ようとしたとき、対物レンズに必要とされる移動量が相
当に大きくなるため、駆動用コイルへ通電する電流量も
多くなる結果、コイルの発熱という問題が生じてくる。

特に、ディスクの変形は一般にディスクの内周部から外
周部へ徐々に大きくなっているため、ピックアップがデ
ィスクの外周部にある場合は駆動用コイルに連続的に大
きい電流を流し続けることになり、駆動用コイルの発熱
はもちろんのこと消費電力の点からも問題になっていた
。

本発明は上記問題点に鑑み、駆動用コイルの発熱を抑え
、かつ駆動用コイルを駆動するエネルギーを最小限度に
することができる対物レンズ駆動装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の対物レンズ駆動装置は上記の問題を解決するた
めに、対物レンズを保持しつつ、上記対物レンズの光軸
方向に移動自在に支持された移動体と、上記移動体に固
着された駆動用コイルと上記駆動用コイルに対向して配
置された永久磁石、および上記永久磁石を支持するため
の固定ヨークからなる第１の駆動手段と、上記移動体を
移動自在に支持しつつ、上記対物レンズの光軸方向に上
記固定ヨークに対して相対的に移動可能に配置された支
持体と、上記支持体を駆動するための第２の駆動手段と
から構成される。

作用 上記の構成によって、ディスクの小さな変形に対しては
第１の駆動手段により対物レンズを保持した移動体が駆
動されて追従し、ディスクの大きな変形に対応する際に
は、対物レンズを保持した移動体とこれを支持する支持
体が第２の駆動手段によって一体に駆動される。

実・施例 本発明は、特に大きな直径のディスクの変形に対して有
効に作用しうるものであって、その前提には上記ディス
クの変形は一般にディスクの内周部から外周部へ徐々に
大きくなっていること、その変形量の変化はそれほど急
激ではなくむしろ緩やかであること、変形の仕方は突発
的でなく連続的であることなどの事実がある。したがっ
て、例えばディスクの回転周期に対応した変化や、何等
かの理由によるディスク表面の局部的な突起、くぼみと
いった低激な変化に対応することは一届の工夫が必要に
なる。しかし、上記のような急激な大変形（変形量が１
〜３ｍｍにもなるような）はまずありえず、急速で小さ
な変形についてはほとんどが従来の対物レンズ駆動装置
で対応しろる。

本発明は上記のような背景の基になされたものであり、
以下、図面を用いてまずその一実施例の構造を説明する
。

第１図は本発明の対物レンズ駆動装置の分解斜視図、第
２図は同正面図、第３図は同側面図である。

固定ヨークｒは磁束を通し易い（透磁率の高い）材料で
構成され、一方の面側に２つの突出部を有した基台であ
り、各突出部の内側には永久磁石８が固定されている。

固定ヨーク１上にはその中心に貫通孔を有しつつ、固定
ヨーク１と一体に形成され、２つの永久磁石８の中央位
置に配置された筒状のヨーク１ａがある。固定ヨーク１
．永久磁石８およびヨーク１ａにより閉磁路が構成され
る。

２は円筒状の移動体であり、その外周部には駆動用コイ
ル４ａおよび４ｂが設けられており、またその一方の端
部には対物レンズ３が固定されている。駆動用コイル４
ａは移動体２の外周部に巻回され、また駆動用コイル４
ｂは移動体２の半径方向に突出して設けられた１対の突
起部２ａにまたがって巻回されている。移動体２はその
内部の中空部にヨーク１ａを内蔵しつつ、また駆動用コ
イル４ａおよび４ｂは永久磁石８に対向しつつ、閉磁路
中に配置されている（第１の駆動手段）。

５は所定の弾性係数と減衰係数を有する線状弾性部材で
あり、その各々の一方の端は突起部２ａに、また他端は
支持体６に固定されている。４本の線状弾性部材５はす
べて等しい長さであり、かつ互いに平行になるように配
置され、移動体２を矢印Ａおよび矢印Ｂの方向に移動自
在に支持している。

支持体６は２つの貫通孔６ａが設けられた門型形状部材
であり、固定ヨーク１の舌状部１ｂに植立された２本の
ガイドロッド９が貫通孔６ａに摺動自在に係合している
。また支持体６の一方の柱状部６ｂの内側面にはガイド
ビン７が植立されている。

固定ヨーク１の舌状部６の下面には、ステータ１０とロ
ータ１１からなる超音波モータ（第２の駆動手段）が配
置されている。ステータ１０は、弾性体、圧電素子等（
図示せず）から構成され、固定ヨーク１に固定されてい
る。ロータ１１は、その外周部にカム溝１１ａが形成さ
れており、ステータ１０に係合した回転軸ｆｌｂを中心
に回転する。この超音波モータとしての構造と動作は、
例えばＮａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐ
ｏｒｔ（ｖｏｌ、３３　Ｎｏ、５Ｏｃｔ、＋９８７）等
に詳述されているためここでの説明は省略スる。カム溝
１１ａにはガイドビン７が係合している。

次にその動作を説明する。大きな変形のないディスクを
再生する場合、本発明の対物レンズ駆動装置は従来の対
物レンズ駆動装置と同様に動作する。すなわちディスク
上の所望のトラックにおいてレーザビームをトラックに
正確に追従させるトラッキング制御を行う場合、トラッ
キングエラー信号が検出されると駆動用コイル４ｂに通
電される。駆動用コイル４ｂは永久磁石８およびヨーク
１ａにより構成される閉磁路中にあるため駆動力を受け
、移動体２と一体にディスクの径方向（矢印Ｂ方向）に
微小移動する。このとき移動体２は線状弾性部材５に支
持されつつ水平に移動し、対物レンズ３の光軸の傾きは
極小に抑えられる。また、トラック上でレーザビームの
スポット径を最適にするフォーカシング制御を行う場合
、フォーカスエラー信号が検出されると駆動用コイル４
ａに通電される。駆動用コイル４ａも駆動用コイル４ｂ
と同様に駆動力を受け、移動体２は対物レンズ３の光軸
方向（矢印Ａ方向）に微小移動する。

この場合も移動体２の移動に伴う上記光軸の傾きは極小
になるようにされている。

一方、大きな変形のあるディスクを再生する場合、上記
駆動用コイル４ａに流れる電流が変形量に対応して大き
くなり、定常誤差電流となる。この定常誤差電流を駆動
回路（図示せず）に加え、上記の超音波モータを駆動す
る。超音波モータのロータ１１の外周部のカム溝１１ａ
にはガイドビン７が係合しており、ロータ１１の回動に
ともなってガイドビン７は支持体６と共に矢印Ａの方向
、すなわち対物レンズ３の光軸方向に移動する。対物レ
ンズ３を保持した移動体２は上記支持体６と共に移動し
、ディスクの大きな変形に追従する。

上記ディスクはもちろん大きな変形だけがあるわけでは
なく、これに重畳された小さな（微小な）変形がある。

加えてディスクの回転中の面振れの影響が大きく、この
場合の小さな変形に相当する。

そして、ディスクの回転中にはこれらの変形が時間的に
変化することになり、大きな変形は変化する早さが小さ
い（低い周波数成分しかない）が、微小な変形であれば
あるほどその変化の早さが大きい（高い周波数成分があ
る）。本実施例の対物レンズ駆動装置では低い周波数成
分である大きな変形に対して上記の支持体６の移動によ
り追従するが、これと同時に高い周波数成分である小さ
な変形に対しては駆動用コイル４ａの微小移動で追従し
ている。このように大きな変形のあるディスクに対して
は、支持体６と移動体２の協調動作によって対物レンズ
のフォーカシング制御が達成される。

また、支持体６の駆動手段（第２の駆動手段）として本
実施例では超音波モータを用いた。これは超音波モータ
の原理的な特徴として非駆動時における自己保持性、外
部磁界の影響を受けないこと、超低速回転で高トルクが
得られることによる。

まず、非駆動時における自己保持性については、超音波
モータのトルク発生原理が摩擦によることから得られる
ものであり、外乱トルクが加わった場合でもロータ１１
が回動されることなく保持されるから支持体６を移動さ
せない場合でも保持のためのエネルギー（電流）を消費
しない。

次に、超音波モータは圧電素子を利用したものであり、
磁力を利用したモータではないので強い磁界中におかれ
た場合もその影響を受けない。したがって固定ヨーク１
のように磁路を構成する部材に密着させて使用すること
ができるため、構成上の制約もなくコンパクトな構成が
実現される。

さらに、超音波モータは基本的に超低速回転で高トルク
が得られるため、減速機構が不要となる。

支持体６の駆動手段としては超音波モータに限定される
ものではないが、上記した数々の利点から超音波モータ
は本発明の対物レンズ駆動装置にとって最適なものの一
つである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の対物レンズ駆動
装置は、ディスクの大きな変形に対応する際には、移動
体に固着された駆動用コイルを駆動する第１の駆動手段
によって上記移動体を駆動すると共に、対物レンズを保
持した移動体とこれを支持する支持体を第２の駆動手段
によって一体に駆動することにより、上記駆動用コイル
には大きな電流を流すことなく上記ディスクの変形に追
従するため、上記駆動用コイルからの発熱が抑えられる
ことはもちろん、駆動に必要なエネルギーを最小にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対物レンズ駆動装置の一実施例の分解
斜視図、第２図は同正面図、第３図は同側面図である。 １・・・固定ヨーク、　　２・・・移動体、　　３・・
・対物レンズ、　　４ａ、４ｂ・・・駆動用コイル、　
　５・・・線状弾性部材、　　６・・・支持体、　　７
・・・ガイドピン、８・・・永久磁石、　　９・・・ガ
イドロッド、　　１０・・・ステータ、　　１１・・・
ロータ、　　１１ａ・・・カム溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズを保持しつつ、上記対物レンズの光軸方向に
   移動自在に支持された移動体と、上記移動体に固着され
   た駆動用コイルと上記駆動用コイルに対向して配置され
   た永久磁石、および上記永久磁石を支持するための固定
   ヨークからなる第１の駆動手段と、 上記移動体を移動自在に支持しつつ、上記対物レンズの
   光軸方向に上記固定ヨークに対して相対的に移動可能に
   配置された支持体と、 上記支持体を駆動するための第２の駆動手段とを有する
   ことを特徴とする対物レンズ駆動装置。