JPH0386934A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は対物レンズ駆動装置に関する。

（従来の技術） 光ディスクあるいは光磁気ディスクのような光学的情報
記録媒体に対し、光学的に情報を記録したり、あるいは
光学的情報記録媒体から情報を再生したりする光デイス
ク装置は、その記録容量が磁気ディスク装置などと比べ
て格段に大きいことから、現在では情報記録再生装置の
主流として利用されている。

こういった光デイスク装置は、光源からの光ビームを光
デイスク面の所定位置に集束させるための対物レンズを
備えており、光ディスクの厚さ方向（フォーカス方向）
および光ディスクの面方向（ラジアル方向、トラック方
向）にこの対物レンズを移動させるための対物レンズ駆
動装置を制御することによって情報の記録再生を行って
いる。

つまり、対物レンズをフォーカス位置に維持することに
よって光ビームを光デイスク面に集束し、また、対物レ
ンズをトラック位置に維持することによって光デイスク
上の所望のトラック（トラッキングガイド、トラッキン
グガイド列）を光ビームで追跡する。対物レンズがフォ
ーカス位置やトラック位置に維持されている状態で光ビ
ームを強度変調することにより、情報を光デイスク面上
に記録し、また対物レンズを介して戻された光ディスク
からの反射光を検出して情報が再生される。

対物レンズ駆動装置装置の従来技術としては、例えば特
開昭６１−１２３０３０号公報に記載されたものがある
。この対物レンズ駆動装置では、対物レンズをフォーカ
ス方向に駆動する駆動力を発生するフォーカス磁気回路
および対物レンズをラジアル方向に駆動する駆動力を発
生するラジアル磁気回路が共に固定部に設けられている
。このような対物レンズ駆動装置においては、対物レン
ズのラジアル方向への移動に伴い、フォーカスコイルが
フォーカス磁気回路内をラジアル方向に移動できるよう
にする必要がある。このため、フォーカス磁気回路は必
然的に、ラジアル方向に延びた形状に形成される。した
がって、光学ヘッド装置全体が大形化するばかりでなく
、フォーカス磁気回路で発生する磁束のうちフォーカス
コイルと鎖交して有効に使われる磁束の割合が少ないた
め、結果的に対物レンズをフォーカス方向に移動させる
際の駆動力を大きくすることができない。このように、
従来の対物レンズ駆動装置では、フォーカス磁気回路を
ラジアル方向に延びた形状にしなければならないため、
装置全体が大形となり、またフォーカス磁気回路で発生
する磁束のうち有効に使われるものの割合が少なく、対
物レンズの光軸方向の駆動力を大きくできないという問
題がある。

また従来の対物レンズ駆動装置においては、光ディスク
に記録された多くの情報の中から所望の情報に素早くア
クセスする要求から、駆動部の駆動力を大きくして対物
レンズを高速で位置決めすることが求められている。一
般に、大きな駆動力を得るためには、駆動部に設けられ
たコイルに流す電流を増やすことによって、発生するロ
ーレンツ力を大きくする方法が知られている。しかしな
がら、この方法によれば、大きな駆動電流が要求される
ことから、消費電力が大きくなってしまう。

また、電流の増加によりコイルから発生する熱が必然的
に増え、装置内の温度が上昇し、他の部品への熱的な影
響も考慮しなければならないという問題がある。

また、従来の対物レンズ駆動装置においては、光軸と平
行な軸回りに回転する回転体の最外周に、回転体に対し
対物レンズを光軸方向に移動可能に支持するフォーカス
ユニットが固定された構造が提案されている。一般に、
略円盤状の物体が自由空間に浮いた状態では、はぼ円弧
状の振動モードを有し、最外周位置と最内周位置とでは
その振幅が最大になる。回転体を球軸受などで支持した
場合にあっても対物レンズ駆動装置のように小さい装置
にあっては、ｌ　ｋＨｘ以上の周波数帯域で特定の振動
モードの振動が現れ、その振動振幅は、軸受のガタと比
較してほぼ同じか、または小さく、その振動モードは、
実質的に回転体が自由空間に浮いている状態の振動モー
ドと同じ振動モードになる。そのため、フォーカスユニ
ットが最外周部で固定された構造を有する装置にあって
は、回転体の特定モードの振動の影響がフォーカスユニ
ットに大きく現れ、高精度な制御動作を実現することが
できないという問題がある。この振動の影響を避けるた
めには、回転体の剛性を上げればよいが、そのような手
法には限界があり、高密度記録または再生用の対物レン
ズ駆動装置に要求される゛サーボ帯域を得るまでには至
っていない。

さらに、従来の対物レンズ駆動装置においては、光学系
が固定される回転ドラムは、光学部品を精度良く取り付
けるために通常アルミダイカストで成形されている。し
かしながら、アルミダイカスト製の回転ドラム内部に光
学系が収納されたものにあっては、ラジアルコイルが発
生する熱で装置内のレーザーダイオードやフォトディテ
クタが加熱され、レーザダイオードの寿命を短くしたり
、レーザダイオードから発生されるレーザのノイズレベ
ルが大きくなるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の対物レンズ駆動装置においては、フ
ォーカス磁気回路をラジアル方向に延びた形状にしなけ
ればならないため、装置全体が大形となり、またフォー
カス磁気回路で発生する磁束のうち有効に使われるもの
の割合が少なく、対物レンズの光軸方向の駆動力を大き
くできないという問題がある。

また、従来の対物レンズ駆動装置においては、駆動部に
設けられたコイルに流す電流を増やすことによって大き
な駆動力を得ていたが、そのために消費電力も大きくな
ってしまう。また、電流の増加によりコイルから発生す
る熱が必然的に増え、装置内の温度が上昇し、他の部品
への熱的な影響も考慮しなければならないという問題が
ある。

また、従来の対物レンズ駆動装置においては、回転体の
特定モードの振動の影響がフォーカスユニットに大きく
現れ、高精度な制御動作を実現することができないとい
う問題がある。

また、従来の対物レンズ駆動装置においては、光学系が
収納された回転ドラムがアルミダイカストで成形されて
いたので、トラッキングコイルが発生する熱で装置内の
レーザーダイオードやフォトディテクタが加熱され、レ
ーザダイオードの寿命を短くしたり、レーザダイオード
から発生されるレーザのノイズレベルが大きくなるとい
う問題がある。

本発明は、上記した種々の問題点を解決することのでき
る対物レンズ駆動装置の提供を目的としたものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明においては、回転軸
を有する回転体と、前記回転体上に固定されるコイルと
、前記回転体の周囲に配置され、前記コイルに磁力を付
与することによって前記回転体に回転駆動力を与える磁
気回路と、前記回転体の一部であり前記回転体が回転す
る際に前記磁気回路と接触する状態に突出して設けられ
る突出部と、前記突出部上に配置される対物レンズとを
有する対物レンズ駆動装置とした。

（作用） 以上のような構成とすることにより、光ディスクへの情
報の記録・再生を素早く行うことができる、制御性に優
れた対物レンズ駆動装置が実現する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の対物レンズ駆動装置を詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る対物レンズ駆動装置を示す斜視図
、第２図は、対物レンズ駆動装置の分解斜視図、第３図
および第４図は、対物レンズ駆動装置の平面図、また第
５図は対物レンズ駆動装置の断面図である。

第１図および第２図に示すように、ここでは図示しない
半導体レーザなどの光源から発生された光ビームを光デ
イスク２００面の所定位置に集束する対物レンズ１０１
は、レンズホルダ１０２に保持され、レンズホルダ１０
２は、二等辺三角形を形成するように配置された２組の
上部および下部板バネ１０３Ａ、１０３Ｂの一端に固定
されている。この各組の上部板バネおよび下部板バネ１
０３Ａ、１０３Ｂが、対物レンズ１０１の光軸方向ｚ１
すなわちフォーカス方向に対して略同−形状に変形する
ことにより、対物レンズ１０１がフォーカス方向に移動
される。板バネ１０３Ａ、１０３Ｂの他端は、板バネ固
定部材１０４を介し、振動モデルを考慮して定められた
回転体の振動モード節に相当する回転ドラム（回転体）
１０５の所定部に固定支持されている。ここで、回転ド
ラム１０５およびラジアルコイル１１４を固定した状態
で示される第６図の回転部は、第７図に示されるような
振動モデルで振動される。

第６図において、回転体の最外周に相当するラジアルコ
イル１１４の端と回転中心とを結ぶ長さをＬとすると、
Ｌの１／４の長さであるＲ１の半径を有する円Ｃｐと、
Ｌの３／４の長さであるＲ２の半径を有する円Ｃｑとに
よって囲まれる回転ドラム１０５上の円環状領域Ｈは、
第７図からも明らかなように回転体の振動モードの節に
相当し、本実施例では板バネ固定部材１０４がこの領域
Ｈ内に配置されている。つまり、板バネ１０３Ａ。

１０３Ｂを含むフォーカスユニットは、領域Ｈ内に固定
されている。

このようなフォーカスユニットの取り付けをすると、た
とえ回転体に振動が発生したとしても、フォーカスユニ
ットは回転体の振動モードの節に相当する位置に固定さ
れていることから、回転体の変位を最も小さく抑えるこ
とができる。したがって、回転体の振動はフォーカスユ
ニットに伝わらず、対物レンズ１０１には異常な振動が
発生し難く、高いサーボ帯域をとっても発振することが
なくなり、高密度記録または再生に必要な高精度な制御
を実現できる。すなわち、対物レンズ駆動装置に対して
高密度記録あるいは再生に要求されるサーボ帯域を与え
ることができる。

回転ドラム１０５は、第２図、第３図および第４図から
も明らかなように、その平面形状が略涙形に一体的に形
成され、円形の輪郭を有する円形部位１０５Ａおよびこ
の円形部位１０５Ａの一部から延出される略二等辺三角
形状の突出部位１０５Ｂとからなっている。この回転ド
ラム１０５は、その中心に設けられた軸受１０６を介し
て軸１０７に回転自在に支持される。軸１０７の基端部
は、固定ベース１０８に圧入または接着などにより固定
されている。なお、レンズホルダ１０２は、回転ドラム
１０５の突出部位１０５Ｂの先端上部に配置されている
。

回転ドラム１０５は第８図（ａ）に示すように、高剛性
なセラミックスで形成された回転ドラム上蓋１５Ａと、
アルミニウムで形成された回転ドラム下蓋１５Ｂとが、
一体内に接着か、またはネジ止めと接着とにより接合さ
れることによって形威されている。回転ドラム１０５の
上蓋１５Ａ内には、第８図（ｂ）に示すように、光ディ
スク２００に向けて光ビームを発生するレーザダイオー
ド２０２および光ディスク２００から反射された光ビー
ムを検出するフォトディテクタ２０１などを含む光学部
品の一部が収納され、この内部に固定されている。そし
て回転ドラム上蓋１５Ａは、回転ドラム下蓋１５Ｂによ
って塞がれている。突出部位１０５Ｂに対応するこの上
蓋１５Ａの部分には、第２図に示すように光ビームが通
過する孔１７が形成されているが、この孔１７は、光学
系の光路を折り返すプリズム１８の一面によって上蓋１
５Ａ内部から完全に塞がれている。従って、回転ドラム
１０５の内部は、外部からの塵などの流入がない状態に
維持されている。

レンズホルダ１０２は、プラスチックなどの樹脂によっ
て製作されており、第９図（ａ）の模式断面図に示すよ
うに、対物レンズ１０１の光軸をその中心軸に一致させ
て巻装されたフォーカスコイル１０９がその内部に埋設
されている。この第９図（ａ）に示されるような構造の
レンズホルダ１０２は、あらかじめ巻装されたフォーカ
スコイル１０９をまずレンズホルダ成形用の金型内に配
置し、次にこの金型内にプラスチックを充填することに
より射出形成される。

一般にフォーカスコイル１０９の表面には、コイルを構
成するワイヤを緊密に保持するとともに互いに絶縁する
ための自己融着層が塗布されているが、第９図（ａ）に
示されるようなレンズホルダ１０２とすれば、仮に大き
な駆動力を得るためにフォーカスコイル１０９に比較的
大きな電流を供給することによってこのフォーカスコイ
ル１０９が発熱したとしても、自己融着層の融着剤がレ
ンズホルダ１０２外に飛散されることが防止される。従
って、このような構造のレンズホルダ１０２によれば、
フォーカスコイル１０９から蒸発した融着剤の粒子によ
って対物レンズ１０１が汚染されるようなことを防止す
ることができ、対物レンズ１０１の特性を初期特性に常
に維持させることができる。

このレンズホルダ１０２は、フォーカスコイル１０９が
完全にその内部に埋設されなくてもよ、く、第９図（ｂ
）、あるいは第９図（ｃ）に示すようにレンズホルダ１
０２の外面にフォーカスコイル１０９が露出されていて
もよい。このようなレンズホルダ１０２にあっては、仮
にフォーカスコイル１０９から融着粒子が蒸発されても
対物レンズ１０１内面に向かわず、外部に向かうため、
対物レンズ１０１が汚染されることが防止される。また
、第９図（ｂ）および第９図（Ｃ）に示す構造では、フ
ォーカスコイル１０９が直接外部に露出されていること
から、レンズホルダ１０２内に熱がこもることがな・く
、効果的に冷却され、フォーカスコイル１０９に十分に
大きなフォーカス電流を供給することができ、大きな駆
動力を得ることができる。　レンズホルダ１０２、すな
わちフォーカスコイル１０９は、回転ドラム１０５の上
蓋１５Ａ上に固定されたフォーカス磁気回路１１０内に
配置されている。このフォーカス磁気回路１１０は、リ
ング状永久磁石１１１と、この永久磁石１１１の上に配
置されたリング状ヨーク１１２と、これらリング状の永
久磁石１１１およびヨーク１１２の周面を取り囲み、か
つ永久磁石１１１の底面を支持するように形成されて回
転ドラム１０５上に固定された板状ヨーク１１３とから
なっている。そしてレンズホルダ１０２は、永久磁石１
１１およびヨーク１１２の組み合わせと、板状ヨーク１
１３との間のギャップ内に配置されている。なお、リン
グ状永久磁石１１１はその半径方向に着磁方向を有して
いる。

フォーカスコイル１０９に対し、対物レンズ１０１のフ
ォーカス駆動量に応じた電流が通電されると、この電流
と、フォーカス磁気回路１１０が発生する磁束との電磁
作用により、レンズホルダ１０２が光軸方向Ｚに移動さ
れ、これにより対物レンズ１０１がレンズホルダ１０２
と共に移動され、フォーカス制御される。このフォーカ
ス磁気回路１１０は、レンズホルダ１０２中に巻装され
たフォーカスコイル１０９の内・外周を囲むように配置
されているため、フォーカス磁気回路１１０をラジアル
方向に延ばした形状とした従来の対物レンズ駆動装置と
比較して非常にコンパクトな形状となり、装置全体が小
形化される。しかも、このフォーカス磁気回路１１０は
従来の対物レンズ駆動装置におけるフォーカス磁気回路
と異なり、発生する磁束のほとんど全てがフォーカスコ
イル１０９と鎖交して有効に使われるため、小形な形状
でありながら対物レンズ１０１を光軸方向に移動させる
ための駆動力を大きくすることができる。

一方、回転ドラム１０５の上蓋１５Ａの両端であって板
バネ固定部材１０４近傍には、回転ドラム１０５の軸１
０７に対して対称な位置に一対のラジアルコイル１１４
が直接固定されている。また、回転ドラム１０５の外側
には、固定ベース１０８上に一対のラジアル磁気回路１
２０が配置されている。ラジアル磁気回路１２０は湾曲
形状をなし、固定ベース１０８と板状永久磁石１２１゜
１２２とセンターヨーク１２３およびバックヨーク１２
４とにより構成されている。永久磁石１２１．１２２間
には、センターヨーク１２３が設けられ、永久磁石１２
１上にはバックヨーク１２４が設けられた積層構造とな
っている。永久磁石１２１．１２２は着磁の方向を光軸
方向Ｚと一致させているが、永久磁石１２１と永久磁石
１２２とでは着磁の向きは逆となっている。第１０図に
示すように、固定ベース１０８には、バックヨーク１２
４に相当するヨークを兼ねる磁路としての部位が形成さ
れ、この部位上に永久磁石１２２が載置固定されている
。また、第１図に示すように、ラジアルコイル１１４は
センターヨーク１２３の周囲を囲むように挿通され、こ
の状態でセンターヨーク１２３に沿って移動可能である
。

第１図に示した対物レンズ駆動装置においては、第８図
（ａ）を参照して説明したように、上蓋１５Ａが熱抵抗
が大きなセラミックで作られ、下蓋１５Ｂがこれよりも
熱抵抗が小さいアルミニウムで作られている。そのため
、ラジアルコイル１１４への通電制御によってラジアル
コイル１１４が発熱したとしても、上蓋１５Ａは熱抵抗
が大きいので、その内部のレーザダイオード２０２やフ
ォトディテクタ２０１におよぶ熱の影響が少なく、レー
ザダイオード２０２やフォトディテクタ２０■が過度に
加熱されることが防止される。また、レーザダイオード
２０２で発生した熱は、熱抵抗が小さいアルミニウムか
らなる下蓋１５Ｂを通してベース１０８側から素早く外
部に発散されるため、熱が回転ドラム１０５内部にたま
ることがなく、レーザダイオード２０２の寿命を長期間
安定に保つことができると共に、フォトディテクタ２０
１のノイズレベルが大きくなることを防止することがで
きる。

また、上蓋１５Ａの材料としてのセラミックスは、下蓋
１５Ｂの材料としてのアルミニウムに比べて熱膨張係数
が小さいが、本実施例のような対物レンズ駆動装置では
、ラジアルコイル１１４の発熱の影響が太き（作用する
ので、アルミニウム製の下蓋１５Ｂに比べてラジアルコ
イル１１４に接触したセラミックス製の上蓋１５Ａの方
が相対的に高温となる。これにより両者の熱膨張の差が
小さくなり、熱的ひずみによって生じる回転ドラム１０
５の悪影響はほとんどない。

また、セラミックスは非電導物質であるため、コイル固
定板などの別なる非電導物質を中間固定部材として介在
させることなく、ラジアルコイル１１４を直接回転ドラ
ム上蓋１５Ａに固定することができる。これにより、ラ
ジアルコイル１１４と回転ドラム１０５とにより構成さ
れる振動系の共振周波数を、中間固定部材を除去した分
だけ高くすることができるため、広いサーボ帯域を安定
に確保でき、精度の高い制御を可能にすることも期待で
きる。更に、セラミックスの材料に多孔質のβセラミッ
クスを用いると、回転ドラム１０５の更なる軽量化が図
れ、アクセス時間がより短縮できる。

センターヨーク１２３およびバックヨーク１２４は、第
１１図に示すようにそれぞれ２つの部位１２３Ａ、１２
３Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂに分離可能に形成されている
。そして、部位１２３Ａ。

１２３Ｂがラジアルコイル１１４内に挿通されて両部位
１２３Ａ、１２３Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂが連結され、
ベース１０８に固定されることにより、ラジアル磁気回
路１２０が組み立てられる。

つまり、ラジアル磁気回路１２０は、ベース１０８と永
久磁石１２２とからなる第１ユニツト５１と、センター
ヨーク１２３Ａとバックヨーク１２４Ａと永久磁石１２
１Ａとからなる一対の第２ユニツト５２と、センターヨ
ーク１２３Ｂとバックヨーク１２４Ｂと永久磁石１２１
Ｂとからなる一対の第３ユニツト５３とからなっている
。

ラジアル磁気回路１２０を組み立てる際は、−対の第２
ユニツト５２の一方および一対の第３ユニツト５３の一
方が治具を用いて第１ユニツト５１上に固定される。こ
の時、第２ユニツト５２と第３ユニツト５３は軸１０７
を中心に対称な位置に固定されている。次に、第１ユニ
ツト５１のベース１０８に嵌着した軸１０７に対し、回
転ドラム１０５の軸受１０６を挿通固定する。この時、
回転ドラム１０５に固定された一対のラジアルコイル１
１４は、まだ固定されていない方の第２゜第３ユニット
５２．５３が配置される空間に位置している。そして、
回転ドラム１０５を第３図から見て時計方向もしくは反
時計方向に回転させ、ラジアルコイル１１４のそれぞれ
をセンターヨーク１２３Ａ　（または１２３　Ｂ）に挿
通する。最後に、他方の第２．第３ユニット５２．５３
を、既に固定された第２．第３ユニツト５２．５３に連
結・接合し、第に二、ブト５１上に固定される。

しかし、第２ユニツト５２と第３ユニツト５３は、その
接合部にて同極の磁極が対向することになり、接合の際
に反発力が生じてしまう。また同時に、第２ユニツト５
２と第３ユニツト５３は、その接合部が第１のユニット
５１に吸引されて傾いてしまう。

従って、上記の組み立てを容易にするために、第１１図
に示すようにセンターヨーク１２３Ａ。

１２３Ｂの一方に凸部５４が、他方に凹部５６が設けら
れ、また、バックヨーク１２４Ａ、１２４Ｂの一方に凸
部５５が、他方に凹部５７が設けられることが好ましい
。ここで、凸部５４．５５と凹部５６．５７とが係合す
るように固定すれば、上述した吸引や反発といった磁気
の作用により組み立てが困難になることが回避され、ラ
ジアル磁気回路１２０を精度良く容易に組み立てられる
。

つまり一方のユニットが正確に固定されればラジアル磁
気回路１２０の組立ては非常に容易となる。

また、磁気の反発により接合部に空隙ができてしまうこ
ともなくなり、ラジアル磁気回路１２０の磁気ギャップ
での磁束密度分布の均一性を保つことができるようにな
るので、ラジアルコイル１１４に発生する駆動力の変動
が少なくなり、安定した制御動作が可能となる。

以上のような組み立て方法を用いると、まずラジアルコ
イルをセンターヨークに挿通し、次に永久磁石やバック
ヨークを積層してラジアル磁気回路を形成し、最後にラ
ジアルコイルを回転ドラムに固定するといった従来の複
雑な組み立て方法を採用する必要がなくなり、精密な治
具を用いる必要もなくなる。そして、前にも述べたよう
に、コイル固定板などの中間固定部材を介することなく
ラジアルコイルを直接回転ドラムに取り付けるこζがで
き、ラジアルコイルと回転ドラムとの接合部の剛性を高
くすることができるため、結果として広いサーボ帯域を
確保し、精密な位置決め制御をすることができる。

なお、ここでは凸部と凹部とで係合するものについて説
明したが、互いに係合する形状であればいかなる形状で
あってもよい。

回転ドラム１０５内に配置したフォトディテクタ２０１
やレーザダイオード２０２などの電気部品には、第３図
に示すようにフレキシブルプリントサーキット１４０に
より外部から電力または信号が伝達される。ここでフレ
キシブルプリントサーキット１４０は、軸１０７に対し
て対物レンズ１０１とほぼ対称な位置に配置され、その
一端は、回転ドラム１０５の円形部位１０５Ａの上蓋工
５Ａ側面にビン１４４によって固定され、その他端は、
ベース１０８に立設されたスタッド１４１にピン１４３
によって固定されている。スタッド１４１の曲面は、軸
１０７を中心とした円弧面となっている。そしてフレキ
シブルプリントサーキット１４０は、その表面を一部回
転ドラム１０５側面もしくはスタッド１４１側面に接触
させた湾曲状態に維持されている。なお、第３図を除く
他の図面には、図面を簡略化する目的から、フレキシブ
ルプリントサーキット１４０、ピン１４３，１４４およ
びスタッド１４１を省略している。

上述のようにフレキシブルプリントサーキット１４０を
用いていることから、回転ドラム１０５の上面あるいは
下面に配線の空間が不要となる。

従って、配線が他の部品と干渉して切断されるなどとい
った事態を避けるために、軸１０７を不必要に長くした
り、または板バネ固定部材１０４の高さを高くする必要
がなくなる。そのため、回転ドラム１０５と紬１０７と
で形成される振動系の傾き振動共振周波数が低下するの
で、対物レンズ１０１の位置決め制御の安定性を確保す
ることができる。

また、フレキシブルプリントサーキット１４０が湾曲し
た状態で取り付けられているため、フレキシブルプリン
トサーキット１４０の復元力により球軸受１０６に直接
ラジアル方向の力が作用し、スラスト方向の予圧を加え
ることなくラジアル方向のがたを取り除くことができる
。一般に球軸受は、ラジアル方向の荷重に対する摩擦抵
抗の増加はスラスト方向の荷重に対する摩擦抵抗の増加
に比べて極めて少ないため、回転抵抗を十分小さくする
ことができ、結果として精度の良い位置決め制御が可能
となる。そして回転ドラム１０５が回転してもフレキシ
ブルプリントサーキット１４０の復元力は、常に回転ド
ラム１０５に作用することになる。

また、本実施例の対物レンズ駆動装置では、回転ドラム
１０５の移動量は、第３図に示す状態から左右に各３０
°の角度だけ回転可能となるように設定されている。こ
こで、前記ピン１４４の取り付は位置は、対物レンズ１
０１および軸１０７の中心を通過するＹ軸を基準とした
場合、第３図においてこのＹ軸から１５°以上３０°以
下の位置に設定されていることが好ましい。また第３図
の状態で、フレキシブルプリントサーキット１４０と回
転ドラム１５０とが分離している点からピン１４４まで
の距離は、フレキシブルプリントサーキット１４０とス
タッド１４１とが分離している点からピン１４３までの
距離とほぼ等しく設定されている。

つまりここでは、回転ドラム１０５とフレキシブルプリ
ントサーキット１４０およびフレキシブルプリントサー
キット１４０とスタッド１４１は、回転ドラム１０５の
最大回転角度の１／２以上でかつ１７１以下の角度範囲
にて、フレキシブルプリントサーキット１４０が同一の
湾曲動作を維持することができるようになっている。

ここで、仮にピン１４４をＹ軸から１５°以下の位置に
取り付けた場合を考えると、回転ドラム１０５が最大回
転角度に至る荊にピン１４４がＹ軸と一致してしまう。

すると、回転ドラム１０５が更に回転しようとする際、
フレキシブルプリントサーキット１４０に張力が作用し
てしまい、復元力が非線系に変化し回転の位置決め精度
を著しく劣化させることになる。

また、仮にピン１４４をＹ軸から３０°以上の位置に取
り付けた場合を考えると、フレキシブルプリントサーキ
ット１４０の全長が長く設定されることになる。すると
、フレキシブルプリントサーキット１４０は最も安定し
た湾曲状態に変形しようとするので、フレキシブルプリ
ントサーキット１４０は、回転ドラム１０５の円弧部位
１０５Ａの側面に沿って摺動したりあるいは浮き上がっ
たりしてしまい、結果としてやはり復元力が非線系に変
化し、回転の位置決め精度を著しく劣化させることにな
る。

したがって、本実施例のようにフレキシブルプリントサ
ーキット１４０が固定されない接触域を有するように設
定すれば、フレキシブルプリントサーキット１４０の湾
曲形状は常に一定となり、前記球軸受１０６に直接作用
させるラジアル方向の力を安定なものとすることができ
る。

第１図に示される対物レンズ駆動装置においては、回転
ドラム１０５が最大回転角まで回転した状態において、
回転ドラム１０５の突出部位１０５Ｂの側面とそれに対
向するラジアル磁気回路１２０のヨーク１２３，１２４
とがほぼ面接触するように平行に形成されている。そし
て、弾性体からなるストッパ２２．２３がヨーク１２３
（もしくはヨーク１２４）の接触部位に取り付けられて
いる。また、回転ドラム１０５に対する突出部位１０５
Ｂの形状は、その先端部から回転中心に向けてその断面
積が徐々に大きくなる形状を有している。突出部位１０
５Ｂの側面は、回転ドラム１０５の円形部位１０５Ａの
側面を接線方向に延長したものとなっている。

このような形状とした場合、回転ドラム１０５が最大に
回転されてその突出部位１０５Ｂがストッパ２２．２３
に接触すると、回転ドラム１０５は、ストッパ２２．２
３と接触する位置から回転中心に向けて断面積が徐々に
大きくなる形状を有していることから、発生するモーメ
ントもストッパ２２．２３に接、触する位置から回転中
心に向けて徐々に大きくなる。そのため、回転ドラム１
０５がストッパ２２．２３に衝突したとしても、回転ド
ラム１０５には応力の集中する部分がなく、その際の衝
撃による回転ドラム１０５の変形が最小限に抑えられる
。また、回転ドラム１０５が最大回転角まで回転した状
態において、回転ドラム１０５の突出部位１０５Ｂの側
面とそれに対向するラジアル磁気回路１２０のヨーク１
２３（もしくはヨーク１２４）とがほぼ面接触するよう
に平行に形成されているため、回転ドラム１０５が最大
回転角まで回転された際の回転ドラム１０５とラジアル
磁気回路１２０との相対位置精度を向上させることがで
きる。

また、ラジアル磁気回路１２０にストッパ２２゜２３を
設ければ、突出部位１０５Ｂの側面とラジアル磁気回路
１２０のヨーク１２３．１２４とが衝突しても、弾性に
よる振動吸収の効果により、変形がほとんど生じない。

このように、回転ドラム１０５の突出部位１０５Ｂの側
面とそれに対向するラジアル磁気回路上２０のヨーク１
２３，１２４とが接触するように構成すれば、ヨーク１
２３に挿通されたラジアルコイル１１４が、回転ドラム
１０５の回転駆動の際、ラジアル磁気回路１２０端部の
永久磁石１２１．１２２に衝突する危険を回避すること
ができ、ラジアルコイル１１４の変形による駆動力の不
安定を生じさせることがない。そして、回転ドラム１０
５の可動範囲をぎりぎりまで大きく設定することができ
る。

上述のように、ラジアル磁気回路１２０をベース１０８
に設け、フォーカス磁気回路１１０を回転ドラム１０５
上に設置することによって、フォーカス磁気回路１１０
とラジアル磁気回路１２０とをそれぞれ独立に設計でき
る。即ち、フォーカスコイル１０９が対物レンズ１０１
の光軸方向２に移動できる形状となっていればよく、従
来の装置におけるようにラジアル方向に延びた形状であ
る必要はない。従って、小形化された対物レンズ駆動装
置が提供される。また、フォーカス磁気回路１１０は、
対物レンズ１０１の光軸方向２におけるフォーカスコイ
ル１０９の移動範囲のみに設けられればよいので、発生
する磁束がフォーカスコイル１０９に対して有効に作用
することになり、結果的にフォーカスコイル１０９に作
用する電磁力、すなわち対物レンズ１０１を光軸方向Ｚ
に移動させる駆動力が増大する。

第１図に示される対物レンズ駆動装置においては、ラジ
アルコイル１１４の慣性モーメントは、回転ドラム１０
５および回転ドラム１０５と一体となって駆動する全て
の部品（但し、ラジアルコイル１１４を除く）の総慣性
モーメントに等しくなるように定められている。対物レ
ンズ駆動装置をこのように構成することにより、従来に
比べ回転ドラム１０５の最大駆動加速度を大きくするこ
とができる。以下にこの原理を説明する。

Ｉｎ［ｋｇ−ｍ］の慣性モーメントを有する可動体（回
転ドラム１０５および回転ドラム１０５と一体となって
駆動する全ての部品）をｍｃ［ｋｇ］のコイル（ラジア
ルコイル１１４）にて駆動した場合に得られる角加速度
’ｔ；　［ｒｇｄ　／　ｓ”］は次式で表される。

θ　＝ Ｆｃ　　＠ Ｉｎ＋Ｍｃ ■ （１） Ｉｎ＋ ■ ＦＣ；コイルに発生する力 ［ｋｇ−ｍ／Ｓ２］ ｒＣ；回転中心から力点までの距離 ［ｍ］ Ｉｔ；コイルを含む全可動部の慣性モーメント　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　［ｋｇ−ｎず］
■ｃ；コイルの慣性モーメント［ｋｇ−ｉ］Ｉｎ；コイ
ルを除く可動体の慣性モーメント［ｋｇ　−ｍ］ Ｔ；発生トルク　　　　　　　［Ｎ−ｍ］よって、対物
レンズ１０１の加速度ａｒ［ｍ　／　Ｓ２１は次式で表
される。

ａｒ＝ｒ　　・　θ　＝ Ｆｃ　　・ （２） ｒ；回転中心から対物レンズ１０１の重心までの距離　
　　　　　　　　　［ｍ］ よって、消費電力および対物レンズ１０１の取り付は位
置を一定とした場合、加速度はコイル質量とコイル取り
付は位置との関数になることがわかる。

ａｒ ｒｃ ａ　ｒ ｍＣ 加速度を最大とするためには、上記式（３）、　（４）
％式％ ） （５） （６） よって、回転ドラム１０５の最大加速度は、コイルの慣
性モーメントがコイルを除く可動体の慣性モーメントと
等しくなった時に得られ、コイルの取り付は位置とコイ
ル質量との間に式（５）（または式（６））の関係が保
たれれば、到達できる最大加速度は一定となる。

これにより、対物レンズ１０１から照射される光ビーム
を、光ディスクの必要なトラックへ高速で位置決めする
ことができる。また、ラジアルコイル１１４を紬１０７
から離れた位置に固定すれば、ラジアルコイル１１４の
慣性モーメントを一定としたままで質量を低減すること
もできる。

なお、上記の関係は本実施例の対物レンズ駆動装置にの
み特有のものではなく、可動体を回転駆動する方式の全
てのロータリアクチュエータに適用することができる。

また本実施例においては、フォーカスコイル１０９の質
量は、対物レンズ１０１と一体となって駆動する全ての
部品（但し、フォーカスコイル１０９を除く）の質量に
等しくなるように定められている。（なお、ここで板バ
ネ１０３Ａ、１０３Ｂの質量については、約半分の質量
を加算している。）このように構成することにより、従
来に比べ対物レンズ１０１、レンズホルダ１０２および
板バネ１０３Ａ、１０３Ｂの最大駆動加速度を大きくす
ることができるが、以下、その原理を説明する。

一般に、コイルに発生する力Ｆｃは次式で表される。

Ｆｃ＝Ｇ・ｌ・１１１Ｐ　　　　　　・・・（７）；磁
束密度　　　　　　　　　　　［Ｔ］；コイル長さ　　
　　　　　　　　［ｍ］；コイルに流れる電流　　　　
　［Ａ］；コイル利用効率 （磁界中にあるコイルの割合） また、 コイル消費電力Ｗｃは次式で表される。

Ｗｃ　＝　Ｒ・　Ｉ２ ・・・（８） また、 コイル抵抗Ｒ ［Ω］ は次式で表される。

Ｒ＝　ｋ・１ （９） ｋ　； コイル素材抵抗率 ［Ω　・　ｍ］ Ｓ　； コイル断面積 ［ｎｆ］ ここで、 コイル質量、 コイル長さおよびコイル 断面積の間には次式の関係がある。

・　Ｓ　＝ ■ （１０） ｍ　； コイル質量 ［ｋｇｌ ｑ　； コイル素材密度 ［ｈ　／　ｍ’］ ｅ　； コイル体積効率 Ｖ　； コイル体積 Ｃｍ”］ よって、 式（８）。

（９）、　（１Ｇ）より次式が導き出される。

ｗ、＝に−１−Ｉ２ ｋ−１２・Ｉ２ ・・・　（１１） ■ 式（７）。

（１１）より結果として次式が得られる。

［ｋｇｌ の付加質量をｍ ［ｋｇｌのコイル（フォ ーカスコイル１０９） にて駆動した場合に得られ る加速度ａ ！ ［ｍ／Ｓ２］ は次式で表される。

但し、 よって、消費電力を一定とした場合、最大加速度はコイ
ル質量を負荷質量と等しくした場合に得られ、いかなる
他の質量比にした場合よりも被駆動体を早く駆動するこ
とができる。上述した従来技術ように、対物レンズ駆動
装置の消費電力を増加することなく可動体の駆動力を最
大にすることができ、より高速な位置決めをすることが
可能となる。

これにより、対物レンズ１０１から照射される光ビーム
を、光ディスクの情報記録面に高速で位置決めし集束す
ることができる。

なお、上記の関係は本実施例の対物レンズ駆動装置にの
み特有のものではなく、可動体を直線駆動する方式の全
てのリニアアクチュエータに適用することができる。

回転ドラム１０５上には第１２図に示すように、プリア
ンプ２２０を搭載することもできる。ブリアンプ２２０
を搭載することにより、フォトディテクタ２０１で検出
された検出信号が増幅され、フレキシブルプリントサー
キット１４０を介して図示しない外部信号処理系に送る
ことができる。

ここで、プリアンプ２２０はフォーカス駆動系のカウン
ターウェイトとしても作用しており、回転ドラム１０５
と一体となって駆動する部品の質量アンバランスを補正
している。

このフレキシブルプリントサーキット１４０およびプリ
アンプ２２０は、第１３図に示すような断面形状の状態
で回転ドラム１０５上に固定される。ここで回転ドラム
１０５には、回転ドラム１０５の回転軸１０７を中心と
して対物レンズ１０１とほぼ対称な位置に突起２２１が
立設され、フレキシブルプリントサーキット１４０の一
端には、穴２２２が設けられ、プリアンプ２２０には穴
または凹部２２３が設けられている。回転ドラム１０５
に設けられた突起２２１にはフレキシブルプリントサー
キット１４０の穴２２２が挿通され、そしてその上から
プリアンプ２２０の穴または凹部２２３とが嵌合してい
る。結果的に回転ドラム１０５とプリアンプ２２０とが
直接結合されている。

仮に回転ドラム１０５に突起２２１を設けない構造とす
ると、回転ドラム１０５上にフレキシブルプリントサー
キット１４０が固定され、そしてフレキシブルプリント
サーキット１４０上にプリアンプ２２０が固定されると
いった、層構造の固定配置となり、合計で２か所の接着
部位が必要となる。このように２か所の接着部位を設け
ると、プリアンプ２２０と接合部とで形成される共振周
波数が１０〜１３にＨｒ以下となってしまい、対物レン
ズ１０１の位置決め制御の点で好ましくないことが実験
により確かめられている。これは、光ディスクのトラッ
ク幅が１〜２μｍと極めて狭いため、１〜２ＫＩ＋＊程
度のサーボ帯域が必要になるからである。

しかし、上記のように回転ドラム１０５に設けられた突
起２２１を利用することによって、回転ドラム１０５と
プリアンプ２２０とを直接結合することが可能となるこ
とから、回転ドラム１０５に対するプリアンプ２２０の
接合強度を飛躍的に強くすることができ、プリアンプ２
２０と接合部とで形成される共振周波数をｌ０ＫＨ！以
上にすることができる。そして、好ましくない共振周波
数の共振が回転体内で生じることが防止され、しかも、
必要十分なサーボ帯域がとれ、外乱が作用してもトラッ
クはずれを起さない対物レンズ駆動装置を実現すること
ができる。

また、回転ドラム１０５の軸１０７を中心として、対物
レンズ１０１とほぼ対称な位置にプリアンプ２２０が固
定されており、対物レンズ１０１とプリアンプ２２０と
を結ぶ直線に対して対称な位置に一対のラジアルコイル
１１４が固定されているため、プリアンプ２２０の取り
付は位置が回転ドラム１０５の一次の共振モードの節に
相当することになる。従って、回転ドラム１０５の共振
振動によってプリアンプ２２０とフレキシブルプリント
サーキット１４０との間に電気的接触不良などが生じる
ことがなく、信頼性の高い安定した制御動作が実現する
。

第１２図に示された対物レンズ駆動装置においては、回
転ドラム１０５に突起２２１、フレキシブルプリントサ
ーキット１４０に穴２２２、プリアンプ２２０に穴また
は凹部２２３を設け、回転ドラム１０５に設けられた突
起２２１とフレキシブルプリントサーキット１４０の穴
２２２とプリアンプ２２０の穴または凹部２２３とが嵌
合する場合を説明したが、回転ドラム１０５に穴または
凹部、フレキシブルプリントサーキット１４０に穴、プ
リアンプ２２０に突起を設け、回転ドラム１０５に設け
られた穴または凹部とフレキシブルプリントサーキット
１４０の穴とプリアンプ２２０の突起とが嵌合しても全
く同様な効果を期待することができる。また、ここでは
プリアンプ２２０と回転ドラム１０５との固定について
説明したが、プリアンプ２２０以外の部品を同様の位置
に配置して回転ドラム１０５と嵌合してもよい。

上述した対物レンズ駆動装置の実施例においては、装置
の小型化のために、センターヨーク１２３およびバック
ヨーク１２４の両端部付近にこれらヨーク１２３．１２
４に挟まれる状態で板状永久磁石１２１が配置されてい
る。本発明ではこのような構造に限らず、第１４図に示
すように、磁気ギャップの一部を形成するようにセンタ
ーヨーク１２３およびバックヨーク１２４の一方に永久
磁石１２１．１２２を配置してもよい。

なお、本発明の対物レンズ駆動装置の実施例では、特願
平１−２９００６７号および特願平１−２９００６８号
に記載された発明に関する構成要素も具備しており、そ
れらの一部は図面にも記載されている。ただしここでは
、これらの詳細な説明は省略する。詳細については、上
記の明細書を参考にされたい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、光ディスクへの情
報の記録・再生を素早く行うことができる、制御性に優
れた対物レンズ駆動装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る対物レンズ駆動装置を示す斜視図
、第２図は対物レンズ駆動装置の分解斜視図、第３図お
よび第４図は対物レンズ駆動装置の平面図、第５図は対
物レンズ駆動装置の断面図、第６図および第７図は回転
ドラムの振動モードを示す図、第８図は回転ドラムの構
造を示す図、第９図はレンズホルダの構造を示す図、第
１０図および第１１図はトラック磁気回路を示す図、第
１２図および第１４図は対物レンズ駆動装置の他の実施
例を示す図、第１３図はフレキシブルプリントサーキッ
トの取り付は状態を示す図である。 １０１・・・対物レンズ １０２・・・レンズホルダ １０３・・・板バネ １０５・・・回転ドラム １０８・・・ベース １０９・・・フォーカスコイル １１０・・・フォーカス磁気回路 １１２・・・永久磁石 １１４・・・ラジアルコイル １２０・・・ラジアル磁気回路 １２１・・・永久磁石 １２２・・・永久磁石 １４０・・・フレキシブルプリントサーキッ２００・・
・光ディスク ２０１・・・フォトディテクタ ２０２・・・レーザダイオード ２２０・・・プリアンプ ト

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸を有する回転体と、 前記回転体上に固定されるコイルと、 前記回転体の周囲に配置され、前記コイルに磁力を付与
   することによって前記回転体に回転駆動力を与える磁気
   回路と、 前記回転体の一部であり、前記回転体が回転する際に前
   記磁気回路と接触する状態に突出して設けられる突出部
   と、 前記突出部上に配置される対物レンズと、 を有することを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. （２）前記回転体は略涙形の形状をなしていることを特
   徴とする請求項１記載の対物レンズ駆動装置。
3. （３）回転体に設けられたコイルに通電するとともに磁
   場を付与することによってこの回転体を回転駆動するロ
   ータリアクチュエータにおいて、前記コイルの慣性モー
   メントと、前記コイルを除いた前記回転体の慣性モーメ
   ントとが略等しくなるように構成したことを特徴とする
   ロータリアクチュエータ。
4. （４）回転軸を有する回転体と、 前記回転体上に固定されるコイルと、 前記回転体の周囲に前記コイルを挿通する状態に配置さ
   れ、前記コイルに磁力を付与することによって前記回転
   体に回転駆動力を与える磁気回路とを有するロータリア
   クチュエータにおいて、前記磁気回路は、前記コイルが
   移動する方向と異なる方向に分割される構造をなしてい
   ることを特徴とするロータリアクチュエータ。
5. （５）分割された前記磁気回路が接合する部位には、互
   いが係合する状態に係合部が設けられていることを特徴
   とする請求項４記載のロータリアクチュエータ。
6. （６）第１のヨーク材と、 前記第１のヨーク材にＮ極を固定する少なくとも２個の
   永久磁石と、 前記永久磁石のＳ極に固定され、少なくとも前記永久磁
   石どうしにより挾まれる空間内にて前記第１のヨーク材
   との対向面の距離を略一定とする第２のヨーク材と、 からなる磁気回路を有することを特徴とする請求項４記
   載のロータリアクチュエータ。
7. （７）光ディスクに対して光ビームを集束させる対物レ
   ンズと、 回転軸を有し、前記対物レンズを搭載する回転体と、 前記回転体上に固定されるコイルと、 前記回転体の周囲に配置され、前記コイルに磁力を付与
   することによって前記回転体に回転駆動力を与える磁気
   回路とを有する対物レンズ駆動装置において、 前記回転体は熱抵抗の異なる部材から形成され、少なく
   とも前記コイルを固定する第１の部位の熱抵抗よりも、
   この部位と異なる第２の部位の熱抵抗を小さくしたこと
   を特徴とする対物レンズ駆動装置。
8. （８）前記第１の部位はセラミックスからなることを特
   徴とする請求項７記載の対物レンズ駆動装置。
9. （９）前記第２の部材はアルミニウムからなることを特
   徴とする請求項７記載の対物レンズ駆動装置。