JPH06223381A

JPH06223381A - 光軸制御装置

Info

Publication number: JPH06223381A
Application number: JP1340593A
Authority: JP
Inventors: Takashi Obara; 隆小原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】板バネの線形変形量を高め変位制御の精度の
向上を図ると共に、板バネの組立て性の向上を図ること
が可能な光軸制御装置を提供する。【構成】コーナーキューブを固定保持する可動部を板
バネにより互いに直交する２軸方向に可動するように支
持した２軸アクチュエータを備えた光軸制御装置におい
て、互いに平行に配置された第１板バネ部２９とこれら
互いに平行な第１板バネ部２９の両端部に連設されかつ
それら第１板バネ部２９間の中央部の面内で互いに交鎖
する形で接続された第２板バネ部３０とより板バネ１１
ａ，１１ｂ，２７ａ，２７ｂを形成し、これら第１板バ
ネ部２９と第２板バネ部３０とよりなる板バネ１１ａ，
１１ｂ，２７ａ，２７ｂを可動部の可動方向に直角な平
面内に対向して配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コーナーキューブ等の
光軸制御用ミラーを２軸駆動する光軸制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コーナーキューブを光軸制御用ミラーに
用いた場合における光軸制御原理を図１０に基づいて説
明する。図示しないレーザ光源から出射されたレーザビ
ームは、リレーレンズ１、コリメートレンズ２に入射し
て平行化された後、ミラー３により反射されコーナーキ
ューブ４に入射する。このコーナーキューブ４では２回
反射された後、その出射ビームはλ／４板５を通過し、
偏光ビームスプリッタ６（ＰＢＳ）に入射して透過光ａ
と反射光ｂとに分離される。この場合、透過光ａは４分
割受光素子７に検出され、この検出された信号をもとに
図示しない２軸アクチュエータを用いてコーナーキュー
ブ４を２軸（Ｘ，Ｙ）方向へ移動調整し、これによりレ
ーザビームの光軸調整を行う。図１０においてはコーナ
ーキューブ４をＸ軸方向に移動させる場合についてのみ
示した。このようにしてコーナーキューブ４により光軸
が調整されて出射したレーザビームは、ＰＢＳ６により
反射されて反射光ｂとなって出射ビームとなって利用さ
れる。

【０００３】上述したようなコーナーキューブ４を用い
て出射光軸の調整を行う光軸調整原理は、いわゆる、光
ディスクドライブ装置に搭載される光ピックアップの駆
動原理と同様なものと考えることができ、この種の具体
例としては、特開平２−１２８３２８号公報に「対物レ
ンズ駆動装置」なる名称で開示されているものがある。
これは、対物レンズを保持する対物レンズホルダー（可
動部）の周囲にフォーカスコイルを含むフォーカスアク
チュエータ部と、トラッキングコイルを含むトラッキン
グアクチュエータ部とを配置させた状態で、対物レンズ
ホルダーをフォーカス方向とトラッキング方向との２軸
方向に変位調整できるように複数本の板バネを用いて固
定部に支持している。また、この板バネの代わりにワイ
ヤバネを用いた駆動調整機構もある。

【０００４】また、コーナーキューブの代わりにミラー
を用いて光軸調整を行う場合の光軸調整機構の具体例と
しては、特開平３−４５２１９号公報に「トラッキング
ミラーアクチュエータ」なる名称で開示されているもの
がある。この場合における光軸調整原理としては、ミラ
ーを１本の板バネを用いて支持し、電磁駆動によって板
バネのねじり変形を利用して光軸調整を行うようにした
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のようなコーナー
キューブやミラーを支持する板バネ（ワイヤーバネ等の
含む）の支持機構としては、以下に述べるような種々の
問題が発生する。まず、第一の問題として、可動部の支
持が片持ち梁と同様な機構をとるため、その変位動作が
固定部の固定端を中心とした回動（円弧運動）となる。
このようなことから、図６の曲線Ｐに示すように中立位
置近傍では直進性があるが、変位量が増加すると直進性
がなくなり、他軸（２軸のうちの他方の軸）との動作の
干渉が起きてしまい、これにより変位制御精度の低下を
生じる。

【０００６】第二の問題として、他軸が動作した時の加
速度力がそれと直交する側の板バネ端部に全て加わって
可動部のローリングを生じ、このローリングが副次共振
となって制御帯域の低下が起こる。

【０００７】第三の問題として、板バネには、通常の場
合、ブチルゴム等のゴム材を塗布してダンパ効果を得て
いるが、その塗布効果が板バネの直進性におけるヒステ
リシス特性を示し、変位制御精度の低下を生じる。

【０００８】第四の問題として、板バネの寸法として
は、第二の問題点で述べたようなローリングの関係か
ら、可動部の重量に対してバネ厚を小さくしないとバネ
長が大となり、これにより支持機構の小型化を図ること
が困難となる。

【０００９】第五の問題として、板バネの固定方法とし
ては、バネ厚が小さいためにネジ止めの場合はバネに歪
を生じ、これにより別部材を介する接着止めの構造とな
り組付け性が悪くなる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、コーナーキューブを固定保持する可動部を板バネに
より互いに直交する２軸方向に可動するように支持し、
レーザ光源から出射されたレーザビームを前記コーナー
キューブに入射させることにより前記レーザビームの入
射光軸ずれに対して出射光軸を常に一定の位置に保つよ
うにした２軸アクチュエータを備えた光軸制御装置にお
いて、互いに平行に配置された第１板バネ部とこれら互
いに平行な第１板バネ部の両端部に連設されかつそれら
第１板バネ部間の中央部の面内で互いに交鎖する形で接
続された第２板バネ部とより前記板バネを形成し、これ
ら第１板バネ部と第２板バネ部とよりなる前記板バネを
前記可動部の可動方向に直角な平面内に対向して配設し
た。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、板バネを形成する互いに交鎖する第２板
バネ部間の交鎖角をθとした時、θ≦９０°の条件を満
たすように前記第２板バネ部を配した。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、板バネの断面係数を第１板バネ部の両端
部方向に変化させた。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、第１板バネ部及び第２板バネ部をリーフ
スプリングを介してネジ止めすることにより固定した。

【００１４】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
発明において、リーフスプリングの第１板バネ部と第２
板バネ部とに接触しない位置に回転防止用リブを設け
た。

【００１５】請求項６記載の発明では、請求項４記載の
発明において、リーフスプリングを粘弾性体により形成
した。

【００１６】請求項７記載の発明では、請求項５記載の
発明において、リーフスプリングの回転防止用リブと嵌
合する固定側の対向面にリブ用受け穴を設けた。

【００１７】請求項８記載の発明では、請求項１記載の
発明において、第１板バネ部及び第２板バネ部の全面に
保護膜を積層し多層構造とした。

【００１８】請求項９記載の発明では、請求項１記載の
発明において、第１板バネ部若しくは第２板バネ部の固
定部側にその板バネ平面と直角な方向に回転防止用補助
リブを設けた。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明では、左右の互いに平行な
第１板バネ部の両端部をその固定間距離の中央で交鎖す
る第２板バネ部と連結して構成したことから、板バネ変
形量を線形で大きくとることができ、これにより長スト
ロークに渡って変位制御精度の向上を図ることが可能と
なる。

【００２０】請求項２記載の発明では、第２板バネ部間
の交鎖角θをθ≦９０°としているため、ローリング力
を小さくすることができ、副次共振を発生させず高帯域
化を図ることが可能となる。

【００２１】請求項３記載の発明では、板バネの断面係
数を変化させているため、請求項１記載の発明と同様
に、長ストロークに渡って変位制御精度の向上を図るこ
とが可能となる。

【００２２】請求項４記載の発明では、板バネをリーフ
スプリングの弾性変形を利用した固定方法としているこ
とから、固定時の板バネの組立て性の向上を図ることが
可能となる。

【００２３】請求項５記載の発明では、リーフスプリン
グに回転防止用の回転防止用リブを設けているため、取
付け時の組立て性の向上を図ることが可能となる。

【００２４】請求項６記載の発明では、リーフスプリン
グを粘弾性体としていることから、取付け時の板バネの
破損がなく組立て性の向上を図ることが可能となる。

【００２５】請求項７記載の発明では、リーフスプリン
グの回転防止用リブと嵌合するリブ用受け穴を固定側に
設けたので、取付け時の組立て性の向上を図ることが可
能となる。

【００２６】請求項８記載の発明では、板バネを保護膜
との多層構造としているため、板バネ自体の副次共振を
防止でき、変位制御精度の向上と高帯域化を図ることが
可能となる。

【００２７】請求項９記載の発明では、回転防止用補助
リブを設けたことにより、取付け時の組立て性の向上を
一段と図ることが可能となる。

【００２８】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図９に基づいて説
明する。なお、従来技術（図１０参照）と同一部分につ
いては同一符号を用い、その同一部分についての説明は
省略する。

【００２９】本実施例では、光軸制御装置として、コー
ナーキューブ４を用いて光軸制御を行う２軸アクチュエ
ータを例にとって述べる。まず、その２軸アクチュエー
タの全体構成を図２に基づいて説明する。コーナーキュ
ーブ４はコーナーキューブホルダー８に固定保持されて
いる。このコーナーキューブホルダー８にはＹ方向に延
在して突起部９が設けられており、この突起部９は固定
枠１０に板バネ１１ａ，１１ｂを介して止めネジ１２に
よって固着されている。この場合、板バネ１１ａ，１１
ｂの止めネジ１２による固定方法としては、図３に示す
ように、４角に回転防止用リブとしてのリブ１３を備え
たリーフスプリング１４を用い、それら４本のリブ１３
を固定側となる固定枠１０の表面に形成されたリブ用受
け穴１５に嵌合させることにより行うことができる。ま
た、板バネ１１ａ，１１ｂにその板バネ平面と直角な方
向に回転防止用補助リブとしての補助リブ１６を設け、
この補助リブ１６を固定枠１０側に設けられた補助リブ
用受け穴１７と嵌合させるようにしてもよい。図４は、
ネジ止めされた後の状態を示すものであり、リーフスプ
リング１４の弾性変形を利用して固定していることがわ
かる。

【００３０】また、コーナーキューブホルダー８のＹ方
向の側面にはＹ駆動コイル１８が巻回されている。この
Ｙ駆動コイル１８に近接した位置には、図５に示すよう
に、永久磁石１９が配置され、この永久磁石１９はコの
字型をなす継鉄からなるヨーク２０に固定されている。
このような永久磁石１９とヨーク２０からなる構成は、
離間具２１を介して上下２個所に配置されている。離間
具２１には突起部９を貫通させるための穴２１ａが形成
されている。このようにＹ駆動コイル１８と永久磁石１
９とヨーク２０とは、Ｙ磁気回路２２を構成している。

【００３１】一方、固定枠１０のＸ方向の側面にはＸ駆
動コイル２３が巻回されている。この場合にも、図５に
示したＹ磁気回路２２と同様に、Ｘ駆動コイル２３と永
久磁石１９とヨーク２０とによりＸ磁気回路２４を構成
している。また、固定枠１０のＸ方向に延在して突起部
２５が設けられており、この突起部２５はケース２６に
板バネ２７ａ，２７ｂを介して止めネジ１２によって固
着されている。この場合、止めネジ１２による固定方法
としては、図３と同様に、リーフスプリング１４を用い
て行うことができる。

【００３２】上述したように、コーナーキューブ４とＹ
駆動コイル１８とを備え板バネ１１ａ，１１ｂにより支
持されたコーナーキューブホルダー８と、このコーナー
キューブホルダー８を備え板バネ２７ａ，２７ｂにより
支持された固定枠１０とは、可動部２８を構成してい
る。そして、図示しないコイル端末からＹ駆動コイル１
８に通電することによりＹ磁気回路２２で作用する電磁
力によって板バネ１１ａ，１１ｂを介してコーナーキュ
ーブホルダー８はＹ方向に変位する。同様にして、図示
しないコイル端末からＸ駆動コイル２３に通電すること
によりＸ磁気回路２４で作用する電磁力によって板バネ
２７ａ，２７ｂを介して固定枠１０はＸ方向に変位す
る。これにより、Ｘ，Ｙ方向に駆動制御可能な２軸アク
チュエータを実現することができる。

【００３３】次に、板バネ１１ａ，１１ｂ、板バネ２７
ａ，２７ｂの構成を図１（ａ）（ｂ）に基づいて説明す
る。図１（ａ）はＹ方向に直角な平面内に配置された板
バネ１１ａ，１１ｂの構成を示し、図１（ｂ）はＸ方向
に直角な平面内に配置された板バネ２７ａ，２７ｂの構
成を示すものである。このように板バネ１１ａ，１１
ｂ，２７ａ，２７ｂは、互いに平行に配置された２本の
第１板バネ部２９と、これら互いに平行な第１板バネ部
２９の両端部と連設されかつそれら第１板バネ部２９間
の中央部の面内で互いに交鎖する形で接続された第２板
バネ部３０とより構成されている。また、これら板バネ
１１ａ，１１ｂ，２７ａ，２７ｂにおいて、第１板バネ
部２９はその両端部の方向に沿って断面係数が変化する
ように形成され、第２板バネ部３０も第１板バネ部２９
の両端部の方向に沿って断面係数が変化するように形成
されている。そして、第１板バネ部２９と第２板バネ部
３０とは、中央部分の３個所でリーフスプリング１４を
介して止めネジ１２により固定されている。従って、こ
のように第１板バネ部２９と第２板バネ部３０とを連結
することにより連結端部Ａが自由端となってストローク
を大きくとることができ、しかも、板バネ形状の断面係
数を変化させていることから、感度特性は、図６の実線
Ｑに示すような直線性を得ることができる。

【００３４】図７は、第１板バネ部２９と第２板バネ部
３０の構成を模式的に示し、他軸による加速度力の分力
構成を説明したものである。この場合、第２板バネ部３
０の交鎖角θをθ≦９０°とすることにより、第１板バ
ネ部２９の連結端部Ａに作用するローリング力Ｆ_R は、
加速度力Ｆの第２板バネ部３０方向成分の分力Ｆ_L とな
り、Ｆ_R ≪Ｆとすることができる。従って、本実施例で
は、交鎖角θをθ≦９０°の条件を満たすように、第１
板バネ部２９と第２板バネ部３０とを構成するようにし
たものである。これにより、ローリング力Ｆ_R を小さく
することができるため、副次共振等を発生させず高帯域
化を図ることができる。

【００３５】また、図８に示すように、第１板バネ部２
９と第２板バネ部３０とからなる板バネ１１ａ，１１
ｂ，２７ａ，２７ｂの全面に保護膜としてのＡｕ３１を
積層し多層構造としてもよい。このように展延性に優
れ、ダンプ効果のあるＡｕ３１を用いた多層構造とする
ことによって、図６に破線で示すヒステリシス特性をな
くし、また、図９で破線で示す副次共振をなくした実線
の曲線を得ることができ、制御精度の向上と高帯域化を
図ることができる。

【００３６】さらに、リーフスプリング１４を粘弾性体
により形成するようにしてもよい。粘弾性体としては、
例えばプラスチック等を用いることができる。これによ
り、組立て時の板バネ１１ａ，１１ｂ，２７ａ，２７ｂ
の損傷や破損を防ぐことができ、組立て性の向上を図る
ことができるようになる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、コーナーキュー
ブを固定保持する可動部を板バネにより互いに直交する
２軸方向に可動するように支持し、レーザ光源から出射
されたレーザビームを前記コーナーキューブに入射させ
ることにより前記レーザビームの入射光軸ずれに対して
出射光軸を常に一定の位置に保つようにした２軸アクチ
ュエータを備えた光軸制御装置において、互いに平行に
配置された第１板バネ部とこれら互いに平行な第１板バ
ネ部の両端部に連設されかつそれら第１板バネ部間の中
央部の面内で互いに交鎖する形で接続された第２板バネ
部とより前記板バネを形成し、これら第１板バネ部と第
２板バネ部とよりなる前記板バネを前記可動部の可動方
向に直角な平面内に対向して配設したので、板バネ変形
量を線形範囲で大きくとることができ、これにより長ス
トロークに渡って変位制御精度の向上を図り装置の小型
化を容易に行うことができるものである。

【００３８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、板バネを形成する互いに交鎖する第２板バ
ネ部間の交鎖角をθとした時、θ≦９０°の条件を満た
すように前記第２板バネ部を配したので、ローリング力
を小さくすることができ、副次共振を発生させず高帯域
化を図ることができるものである。

【００３９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、板バネの断面係数を第１板バネ部の両端部
方向に変化させたので、長ストロークに渡って変位制御
の精度の向上を図って装置の小型化を行うことができる
ものである。

【００４０】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第１板バネ部及び第２板バネ部をリーフス
プリングを介してネジ止めすることにより固定したの
で、固定時の板バネの組立て性の向上を図ることができ
るものである。

【００４１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、リーフスプリングの第１板バネ部と第２板
バネ部とに接触しない位置に回転防止用リブを設けたの
で、取付け時の組立て性の向上を図ることができるもの
である。

【００４２】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において、リーフスプリングを粘弾性体により形成し
たので、取付け時の板バネの破損がなく組立て性の向上
を図ることができるものである。

【００４３】請求項７記載の発明は、請求項５記載の発
明において、リーフスプリングの回転防止用リブと嵌合
する固定側の対向面にリブ用受け穴を設けたので、取付
け時の組立て性の向上を一段と図ることができるもので
ある。

【００４４】請求項８記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第１板バネ部及び第２板バネ部の全面に保
護膜を積層し多層構造としたので、板バネ自体の副次共
振を防止でき、変位制御精度の向上を図ると共に高帯域
化を図ることができるものである。

【００４５】請求項９記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第１板バネ部若しくは第２板バネ部の固定
部側にその板バネ平面と直角な方向に回転防止用補助リ
ブを設けたので、取付け時の組立て性の向上を一段と図
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である板バネの形状を示す正
面図である。

【図２】コーナーキューブを用いた２軸アクチュエータ
の構造を示す構成図である。

【図３】リーフスプリングを用いてネジ固定する場合の
様子を示す分解斜視図である。

【図４】リーフスプリングによりネジ止めされた様子を
示す斜視図である。

【図５】磁気回路の構造を示す斜視図である。

【図６】コイル電流に対する板バネの変化量を示す感度
特性図である。

【図７】板バネの各部に作用する加速度力の分力構成を
示す説明図である。

【図８】板バネの断面形状を示す断面図である。

【図９】可動部の振動特性を示す特性図である。

【図１０】コーナーキューブを用いて光軸制御を行う様
子を示す光路図である。

【符号の説明】

４コーナーキューブ１１ａ，１１ｂ板バネ１３回転防止用リブ１４リーフスプリング１５リブ用受け穴１６回転防止用補助リブ２７ａ，２７ｂ板バネ２８可動部２９第１板バネ部３０第２板バネ部３１保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コーナーキューブを固定保持する可動部
を板バネにより互いに直交する２軸方向に可動するよう
に支持し、レーザ光源から出射されたレーザビームを前
記コーナーキューブに入射させることにより前記レーザ
ビームの入射光軸ずれに対して出射光軸を常に一定の位
置に保つようにした２軸アクチュエータを備えた光軸制
御装置において、互いに平行に配置された第１板バネ部
とこれら互いに平行な第１板バネ部の両端部に連設され
かつそれら第１板バネ部間の中央部の面内で互いに交鎖
する形で接続された第２板バネ部とより前記板バネを形
成し、これら第１板バネ部と第２板バネ部とよりなる前
記板バネを前記可動部の可動方向に直角な平面内に対向
して配設したことを特徴とする光軸制御装置。
【請求項２】板バネを形成する互いに交鎖する第２板
バネ部間の交鎖角をθとした時、θ≦９０°の条件を満
たすように前記第２板バネ部を配したことを特徴とする
請求項１記載の光軸制御装置。
【請求項３】板バネの断面係数を第１板バネ部の両端
部方向に変化させたことを特徴とする請求項１記載の光
軸制御装置。
【請求項４】第１板バネ部及び第２板バネ部をリーフ
スプリングを介してネジ止めすることにより固定したこ
とを特徴とする請求項１記載の光軸制御装置。
【請求項５】リーフスプリングの第１板バネ部と第２
板バネ部とに接触しない位置に回転防止用リブを設けた
ことを特徴とする請求項４記載の光軸制御装置。
【請求項６】リーフスプリングを粘弾性体により形成
したことを特徴とする請求項４記載の光軸制御装置。
【請求項７】リーフスプリングの回転防止用リブと嵌
合する固定側の対向面にリブ用受け穴を設けたことを特
徴とする請求項５記載の光軸制御装置。
【請求項８】第１板バネ部及び第２板バネ部の全面に
保護膜を積層し多層構造としたことを特徴とする請求項
１記載の光軸制御装置。
【請求項９】第１板バネ部若しくは第２板バネ部の固
定部側にその板バネ平面と直角な方向に回転防止用補助
リブを設けたことを特徴とする請求項１記載の光軸制御
装置。