JPH0648569Y2 - 光ヘッドにおける対物レンズアクチュエータ部の高さ制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、対物レンズアクチュエータ部を光学系ユニ
ット部から分離し、アクチュエータ部のみを光ディスク
に対して高さ制御するようにした光ヘッドにおける対物
レンズアクチュエータ部の高さ制御装置に関するもので
ある。

従来の技術 CD/CD-V/LD等の直径が120m/mのCDのみならず、直径が20
0m/m又は300m/mの大径のLD（レーザディスク）を共用化
できるタイプの光ディスクプレーヤ、あるいは両面再生
可能な大径のLV（レーザビジョン）を用いるLVP（レー
ザビジョンプレーヤ）の光ヘッドにおいては、対物レ
ンズと対物レンズアクチュエータの最高の特性を引き出
すため、さらには、対物レンズとディスクとの衝突を防
ぐために、対物レンズとディスク間の距離が一定に保た
れること、ディスクの傾き、反りに対して光ヘッドを
正確に追従制御できること、すなわち、傾き角（チルト
角）制御ができること、が極めて重要事項として要求さ
れている。

すなわち、径の大きいLD、VDに半径方向の反りや傾きが
生じると、対物レンズを通してディスク信号面に照射さ
れる入射ビームに角度誤差が生じることになり、これに
よって等価的に入射ビーム径が広げられ、隣接トラック
のピットの影響受けてクロストークによる再生画質の劣
化を招くことになる。また、最良点での正確なフォーカ
スサーボが行えなくなる。したがって、傾き角の補正を
行うためのチルトサーボが大径のディスクを用いるプレ
ーヤでは必要不可欠となる。

一方、光ディスクは、本来非接触で記録・再生を行える
ものであるが、信号面にわずかな傷がついたり、指紋が
付着すると、良好なトラッキングサーボやフォーカスサ
ーボが行えなくなり、サーボが外れて光ヘッドの対物レ
ンズをディスク面に衝突させて更に一層ディスク面に傷
を付けたり、対物レンズを損傷させたりすることがあ
る。そのため、対物レンズの衝突をプレーヤ側で防ぐた
めの何らかの手段が必要となる。また、再生中に対物レ
ンズとディスク間の距離が変動すると、対物レンズ自
体、ならびに対物レンズアクチュエータの最良の特性が
得られず、安定したサーボ動作が行えなくなる。したが
って、対物レンズとディスク間の距離を一定に保つこと
が不可欠となる。

上述したチルト角制御のために、従来、第４図に記すよ
うに、ターンテーブル１上に装填された光ディスクＤの
半径方向に沿うように、２本の平行なガイドシャフト
２、２を配置し、このガイドシャフト２、２をチルト支
点Ｐを中心にディスクＤに対して上下に回動可能に支持
すると共に、このガイドシャフト２、２に光ヘッド３を
ディスク半径方向に往復リニア送り可能に案内支持した
ものがあった。この第４図に示す従来例によると、光ヘ
ッド３を支持したガイドシャフト２、２がディスクＤの
傾きや反りに追従してチルト支点Ｐを支点に上下に回動
変位するので、光ヘッド３のチルト角補正と同時に対物
レンズ４のディスクＤに対する変位補正が行える。しか
し、その反面、一様でないディスクＤの反りに対しては
チルト角エラーの残差（変位量）が生じる欠点があり、
最良点での再生が行えない場合がある。そのため、プレ
イアビリティの点で問題がある。さらに、両面再生可能
なCD-LD共用型の光ディスクプレーヤには適用できない
欠点があった。

そこで、第５図に示すような、チルト＆ハイトサーボ機
構が提案されている。なお、第４、第５図で、符号Ｍは
ターンテーブル１を回転駆動するスピンドルモータであ
る。

第５図で、２本の平行なガイドシャフト２′、２′は設
置面に平行に固定支持されている。このガイドシャフト
２′、２′にキャリッジ５と称される光ヘッド支持用の
部材が嵌合支持され、ディスクＤの半径方向に往復リニ
ア送り可能に案内されている。光ヘッド３はキャリッジ
５によって傾き変位可能かつ上下動可能に支持されてい
る。そして、光ヘッド３はキャリッジ５を介してディス
ク半径方向に往復スレッドドライブされる。

ガイドシャフト２′、２′はディスクＤを挾んで上下に
２本ずつ各一対で配置されている。

ディスク装填位置の側方近傍に光ヘッドの上下反転機構
６が配置されている。この反転機構６によって光ヘッド
３がディスクＤの上方から下方に、かつ、下方から上方
に180度の角度で反転移動される。これによって、ディ
スクＤの両面の情報信号が読み取られる。例えば、光ヘ
ッド３をディスクＤの下方から上方に反転移動させる場
合、ディスクＤの最外周端でキャリッジ５がガイドシャ
フト２′、２′から反転機構６のシャフト6a、6aに送り
込まれ、支持されると、シャフト6a、6aを支持した支持
体6bが回動軸6cを中心に下方から上方へ180度回転す
る。これで、光ヘッド３がディスクＤの上方に上下反転
して持ち運ばれる。次に、キャリッジ５が反転機構６の
シャフト6a、6aからディスク上方のガイドシャフト
２′、２′に送り込まれ、支持されると、光ヘッド３が
ディスク上面の記録情報を再生可能にセットされる。光
ヘッド３をディスク上方から下方に反転させる場合も、
略同様である。

このような第５図の構成において、光ヘッド３はピック
アップ光軸Ｌ上に設定されたチルト支点Ｐを中心にキャ
リッジ５に対して傾き変位可能に支持されている。これ
により、光ヘッド３がディスクの傾き、反りに対してチ
ルトサーボされる。チルト支点Ｐはキャリッジ５に対し
て独立して上下動できるようになっており、その上下動
で光ヘッド３の対物レンズ４がディスクＤに対してハイ
トサーボされるようになっている。この第５図に記す従
来例によると、光ヘッドのチルト角補正と対物レンズの
ディスクに対する変位補正とを独立して行え、どの様な
反りが生じたディスクに対してもチルトエラー残差がな
く、最良点で再生を行えるという長所がある。

考案が解決しようとする課題 しかし、上述した第４図、第５図の２つの従来例による
と、チルトサーボのときは勿論のこと、ハイトサーボの
ときに、光ヘッド全体が上下に移動するので、サーボの
ときの可動体の重量が重くなり、サーボの応答性が悪く
なる欠点がある。そのため、高さ方向の応答性の良い変
位補正が行えず、例えば、歪や曲がりが生じたディスク
が回転したとき、大きな面ブレが生じると、その面ブレ
に正確に追従制御できず、追従性の点で問題が生じる。

この考案は以上の点に鑑み提案されたもので、特に光ヘ
ッドのハイトサーボ時における可動体の重量を極力軽減
し、サーボの応答性を高め、追従制御の特性を良くし、
併せて高いサーボ帯域まで動作範囲を広くした対物レン
ズアクチュエータ部の高さ制御装置を提供することを目
的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案に係る高さ制御装置は、光ヘッドを光学系ユニ
ット部と対物レンズアクチュエータ部とを分離して対物
レンズアクチュエータ部のみをハイトサーボ時における
可動体部とし、さらに、光学系ユニット部のオプトベー
ス上に２本のハイト制御用のガイドシャフトを対物レン
ズアクチュエータ部の動作中心に対して対称位置に立設
すると共に、この２本のガイドシャフトに対物レンズア
クチュエータ部を上下摺動可能に支持し、かつ、オプト
ベース上のアクチュエータ部の動作中心に対して対称の
位置にヨーク体とマグネットから成る一対の磁気回路を
配設し、この一対の磁気回路にアクチュエータ部に取付
けたコイルを組付けてハイト制御用の電磁ドライブ系を
構成すると共に、光学系ユニット部にディスクに対する
チルト角を検出するチルトセンサ部とディスクに対する
レンズ高さを検出するハイトセンサ部とから成るセンサ
ユニット部を設け、このセンサユニット部のレンズ高さ
検出信号に基づいてハイト制御用電磁ドライブ系を駆動
制御する様にしたことを特徴とするものである。

本案の１つの構成によると、対物レンズアクチュエータ
部の重心系に中立点支持用のコイルバネを介装したこと
で特徴付けることができる。

本案の基本構成において、２本のハイトドライブ用ガイ
ドシャフトの一方が断面円形のスリーブ軸受に嵌合ガイ
ドされ、他方が断面長円形のスリーブ軸受に嵌合ガイド
されていることも本案の１構成に含まれる。

さらに本案は、光学系ユニット部がその重心位置でガイ
ドシャフトに支持されたキャリッジにピボット軸を介し
てチルト角方向に回動可能に支持されていることで特徴
付けられる。この場合、キャリッジにチルトドライブメ
カを組込み、センサユニットのチルト角検出信号に基づ
いてチルトドライブメカを駆動制御するようにしたこと
も本案に含まれる。

作用 光ヘッドのハイトサーボにあたり、対物レンズレンズア
クチュエータ部が光学系ユニット部から独立して高さ方
向に上下動する。そして、光ヘッドはチルト支点を中心
にチルト角方向に回動する。これによって、光ヘッドの
チルト角補正ならびにディスクに対する変位補正がなさ
れる。ハイトサーボの際、対物レンズアクチュエータ部
が光学系ユニット部から分離して独立して可動するの
で、可動体部の重量が軽減され、サーボの応答性が高く
なる。また、光ヘッド全体を可動させるものに比べてよ
り広いサーボの動作範囲を得ることができる。

センサユニットが対物レンズのディスクに対する距離変
位を検出すると、その検出信号に基づいてハイト制御用
電磁ドライブ系のコイルに制御電流が流され、その大き
さと方向に応じて対物レンズアクチュエータ部が上方又
は下方に移動制御される。これによって、ディスクに対
する対物レンズの高さが一定に保持される。

実施例 以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図〜第３図において、２本の平行なガイドシャフト
10、10がディスクＤの半径方向に沿って配設されてい
る。このガイドシャフト10、10に光ヘッドを搭載したキ
ャリッジ11が嵌合支持されている。ガイドシャフト10、
10の一方はキャリッジ11の一方側部に形成した円孔111
に軸受を介して嵌合され、他方は他方側部に形成した長
孔112に軸受を介して嵌合されている。

光ヘッド20は、半導体レーザ、信号検出光学系部品を含
み、半導体レーザから出射したレーザ光を対物レンズに
導き、ディスクに収束・照射させる往路の光学系と、そ
の戻り光を信号検出光学系の多分割光検出器に導き、受
光させる復路の光学系とから成る光学系ユニット部21
と、対物レンズを支持してフォーカス及びトラッキング
方向に駆動される対物レンズアクチュエータ部22とによ
り概略構成されている。

光学系ユニット部21は、オプトベース210の下方に組付
けたケーシング211の内部に上記光学系部品を組込んで
構成されている。光ヘッド20の重心位置で、ケーシング
211の両側にピボット軸212、212が同軸で突設されてい
る。ピボット軸212、212は、キャリッジ11の両側上部に
軸支されている。光ヘッド20は、チルトサーボの際、ピ
ボット軸212、212を中心にキャリッジ11に対してチルト
角方向に回動し、傾き補正される。

キャリッジ11には、光ヘッド20をチルト角方向にチルト
角方向にドライブするチルトドライブメカ23が組付けら
れている。チルトドライブメカ23は、キャリッジ11に取
付けた応答性の良いチルトドライブ用サーボモータ231
と、その軸に固定したウォームギヤ232と、光学系ユニ
ット部21のケーシング211の１側部に形成した扇形ギヤ2
33とにより構成されている。扇形ギヤ233は、光ヘッド2
0の重心位置であるピボット軸212を中心とした円周上に
形成されている。チルトサーボにあたり、モータ231が
駆動されると、ウォームギヤ232と扇形ギヤ233との噛み
合いにより、光ヘッド20がピボット軸212、212を中心に
回動される。

対物レンズアクチュエータ部22は、全体をアクチュエー
タカバー221でカバーされており、その重心位置でオプ
トベース210上に立設したスライド軸213によって上下に
スライド可能かつトラッキング方向に回動可能に支持さ
れている。

対物レンズアクチュエータ部22は、全体を支えるアクチ
ュエータベース222と、その内空上部に配置されたレン
ズホルダ223とを有する。アクチュエータベース222は、
その中心部でスライド軸213に軸受を介して嵌合支持さ
れ、このスライド軸213を介してオプトベース210上に上
下にスライド可能かつ回動可能に支持されている。

レンズホルダ223は、外形が円形枠状に形成され、その
中心部がスライド軸213に上下にスライド可能かつトラ
ッキング方向に回動自在に支持されている。

レンズホルダ223のディスク半径方向と直交する方向の
スライド軸213を挾む一方側に対物レンズ230が装着され
ている。そのスライド軸213を介した他方側にバランス
ウェイト、すなわちバランサ231が組付けられ、レンズ
ホルダ223のスライド軸213回りの重量バランスが取られ
ている。

アクチュエータベース222のディスク半径方向の両外側
部に一対のフォーカスサーボ用のヨーク体222A、222Aが
相対向して立設されている。その相対する内周面はスラ
イド軸213を中心とする円弧面形状に形成されている。
アクチュエータベース222のヨーク体222A、222Aと各相
対する内側部にヨーク体222B、222Bがスライド軸213を
挾み、一対で立設されている。ヨーク体222B、222Bの各
外側面にマグネット222Cが取付けられている。マグネッ
ト222C、222Cの外周面は、ヨーク体22Aの内周面と近接
対向し、スライド軸213を中心とする円弧面に形成され
ている。ヨーク体222A、222Aとヨーク体222B、222B及び
マグネット222C、222Cとによってフォーカスサーボ用の
磁気回路が構成されている。一方、アクチュエータベー
ス222のディスク半径方向と直交する方向の両外側部に
一対のトラッキングサーボ用のヨーク体222E、222Eが立
設されている。その内周面は、スライド軸213を中心と
する円弧面形状に形成されている。ヨーク体222E、222E
の相対向する内面に各一対のマグネット222F、222F、及
び222F、222Fが取付けられている。ヨーク体222E、222E
とマグネット222F、222F及び222F、222Fとによりトラッ
キングサーボ用の磁気回路が構成される。

レンズホルダ223の外周面に円形枠状のフォーカスコイ
ル224が巻き付けられている。フォーカスコイル224は、
レンズホルダ223の外枠と共にフォーカスサーボ用磁気
回路のヨーク体222Aとマグネット222Cとの間に形成され
た磁気ギャップに組入れられ、フォーカスサーボ用の電
磁ドライブ系を構成している。フォーカスコイル224の
トラッキングサーボ用磁気回路と対応する180度対向位
置に扁平枠状のトラッキングコイル225、225が一対で取
付けられている。トラッキングコイル222、225はトラッ
キングサーボ用磁気回路のマグネット222F、222F及び22
2F、222Fと夫々近接対向し、この磁気回路と共にトラッ
キングサーボ用の電磁ドライブ系を構成している。

対物レンズアクチュエータ部22は、スライド軸213に挿
着されたコイルバネ226によってフォーカス方向の中立
点に支持されている。

さらに、オプトベース210上のスライド軸213を中心とす
る放射方向の対称位置２箇所にハイトドライブ用のガイ
ドシャフト227、227が立設されている。ガイドシャフト
227、227の一方は、アクチュエータベース222の一方の
ヨーク体222Aの一側部に断面円形状の軸受228を介して
嵌合されている。他方は、他方のヨーク体222Aの他側部
に断面長円形状の軸受229を介して嵌合されている。ハ
イトサーボの際、対物レンズアクチュエータ部22はガイ
ドシャフト227、227に案内支持されて上下方向にスライ
ド移動する。その際、アクチュエータ部22が他方のヨー
ク体222Aの断面長円状の軸受229によって他方のガイド
シャフト227に嵌合支持されているので、上下の移動が
スムーズに行える。一対のガイドシャフト227、227は、
ディスク半径方向と交差する方向で、スライド軸213の
中心を通る中心軸線上に配置され、スペースの有効利用
が図られている。

さらに、ディスク半径方向と直交する方向の対物レンズ
アクチュエータ部22の両側部のオプトベース210上にハ
イトドライブ用磁気回路30、30が一対配置されている。
磁気回路30は、板金形成された略Ｌ状のヨーク体31、32
を一体に接合して矩形枠状に形成し、その一方のヨーク
体31の内面にマグネット33を取付けたもので、オプトペ
ース210上に他方のヨーク体32をネジ止めして固定され
ている。この他方のヨーク体32の垂直部に枠状に巻かれ
たハイトドライブ用コイル34が間隙を持って嵌装されて
いる。コイル34はアクチュエータ部22のアクチュエータ
カバー221の側面に固着されている。このコイル34と磁
気回路30とによりハイトサーボ用の電磁ドライブ系が構
成されている。

一方のハイトドライブ用磁気回路30の側方のオプトベー
ス210にセンサユニット40が組付けられている。センサ
ユニット40はチルトセンサとハイトセンサを兼用するも
ので、発光源と受光素子とを内蔵し、発光源から出た光
を開口窓400を通してディスクに収束・照射し、その戻
り光を開口窓400を通して受け入れ、受光素子で受光し
てチルト角検出信号とディスクＤに対する対物レンズ23
0の距離変位の検出信号とを同時に得るものである。

次に、以上のように構成された本案に係る高さ制御装置
の動作について説明する。

ディスクＤの回転により、光ヘッド20によって情報信号
の再生動作が開始すると、センサユニット40が光ヘッド
20のチルト角と対物レンズ230のディスクＤに対する距
離変位（高さ）とを自動的に検出する。このチルト角検
出信号と高さ検出信号とに基づいてチルト角制御信号及
び高さ制御信号が発生する。

チルト角制御信号はチルトドライブメカ23のチルトドラ
イブモータ231に加えられる。モータ231が正又は負方向
に回転駆動されると、ウォームギヤ232と扇形ギヤ233と
の噛み合いにより、光ヘッド20がキャリッジ11に支持さ
れたピボット軸212、212を中心に一方向又は他方向に所
定角回動する。これによって、光ヘッド20の対物レンズ
230を通したレーザ光の光軸ＬがディスクＤの面に常時
垂直に保たれる。これにより、光ヘッド20がリニア送り
動作と共に時々刻々チルトサーボされ、ディスクＤの傾
き、反り、面ブレに追従して傾き補正される。

一方、高さ制御信号は、ハイトサーボ用電磁ドライブ系
のコイル34、34に与えられる。コイル34、34に正又は負
の制御電流が流れると、磁気回路30、30に生じた磁界の
作用によって対物レンズアクチュエータ部22を上方又は
下方に移動させる力が働く。対物レンズアクチュエータ
部22がガイドシャフト227、227に案内されて所定距離上
昇又は下降すると、対物レンズ230がディスクＤに対し
て近接又は離脱変位し、ディスクＤとの距離が一定に保
たれる。その際、アクチュエータ部22が上昇すると、コ
イルバネ226が伸長し、下降するとコイルバネ226が圧縮
される。

以上により、対物レンズ230のハイトサーボが行われ、
光ヘッド20のリニア送りと共にディスクＤに対して一定
の高さに変位補正される。このハイトサーボの際、ハイ
トサーボ用電磁ドライブ系の上昇又は下降方向の力がコ
イルバネ226のバネ力によって補充される。

かくして、光ヘッド20は、チルトサーボと同時にハイト
サーボを受け、そのレーザ光光軸の傾き補正を受けなが
ら、対物レンズ230とディスクＤ間を一定距離に保ち、
正しい姿勢と高さでディスク半径方向にドライブされ
る。

なお、対物レンズ230のフォーカスサーボとトラッキン
グサーボは、夫々の電磁ドライブ系の駆動制御により、
レンズホルダ223をスライド軸213をガイドにアクチュエ
ータベース222に対して上下にスライド移動させ、かつ
スライド軸213回りに回動させると行える。

考案の効果 以上説明したとおり、本案に係る高さ制御装置によれ
ば、ハイトサーボの際、対物レンズアクチュエータ部が
光学系ユニット部から独立して上下に移動するので、可
動体部の重量が軽減され、サーボの応答性が高く、高感
度で精度の高いサーボを実現できる。したがって、サー
ボの追従特性が良くなり、ディスクの大きな面ブレに対
しても高感度で正確に追従制御できる。また、光ヘッド
全体を可動させるものに比べて広いサーボ帯域までカバ
ーでき、サーボの動作範囲をより広くとれる。したがっ
て、本案によると、両面再生型のLDプレーヤにより適し
た高さ制御装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案に係る光ヘッドの平面図、第２図は同じく
光ヘッドの正面図、第３図は同じく光ヘッドの外観斜視
図、第４図、第５図は夫々従来例の概略を示す正面図で
ある。 20……光ヘッド、 21……光学系ユニット部、 22……対物レンズアクチュエータ部、 210……オプトベース、 227、227……（ハイトサーボ用）ガイドシャフト、 30……磁気回路、 31、32……ヨーク体、 33……マグネット、 34……コイル、 40……センサユニット、 230……対物レンズ、 Ｄ……光ディスク、 226……コイルバネ、 228、229……軸受、 10、10……ガイドシャフト、 11……キャリッジ、 212、212……ピボット軸、 23……チルトドライブメカ。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】平行な２本のガイドシャフトに光ディスク
   の半径方向へ往復リニア送り可能に支持され、半導体レ
   ーザと信号検出系光学部品とを含む光学系部品を搭載し
   た光学系ユニット部と、対物レンズを支持してフォーカ
   ス及びトラッキング方向に駆動制御される対物レンズア
   クチュエータ部とを備えた光ヘッドにおいて、 前記光学系ユニット部と前記対物レンズアクチュエータ
   部とを分離し、前記光学系ユニット部のオプトベース上
   に２本のハイト制御用のガイドシャフトを前記対物レン
   ズアクチュエータ部の動作中心に対して対称の位置に立
   設すると共に、この２本のガイドシャフトに前記対物レ
   ンズアクチュエータ部を上下摺動可能に支持し、かつ、
   前記オプトベース上の前記動作中心に対して対称の位置
   にヨーク体とマグネットから成る一対の磁気回路を配設
   し、この一対の磁気回路に前記アクチュエータ部に取付
   けたコイルを組付けてハイト制御用の電磁ドライブ系を
   構成すると共に、前記光学系ユニット部にディスクに対
   するチルト角を検出するチルトセンサ部と該ディスクに
   対するレンズ高さを検出するハイトセンサ部とから成る
   センサユニットを設け、該センサユニットのレンズ高さ
   検出信号に基づいて前記電磁ドライブ系を駆動制御する
   様にしたことを特徴とする光ヘッドにおける対物レンズ
   アクチュエータ部の高さ制御装置。
2. 【請求項２】前記対物レンズアクチュエータの重心系に
   中立点支持用のコイルバネを介装したことを特徴とする
   請求項（１）に記載の光ヘッドにおける対物レンズアク
   チュエータ部の高さ制御装置。
3. 【請求項３】２本のハイトドライブ用ガイドシャフトの
   一方が断面円形状のスリーブ軸受に嵌合ガイドされ、他
   方が断面長円形状のスリーブ軸受に嵌合ガイドされてい
   ることを特徴とする請求項（１）に記載の光ヘッドにお
   ける対物レンズアクチュエータ部の高さ制御装置。
4. 【請求項４】光学系ユニット部がその重心位置でガイド
   シャフトに支持されたキャリッジにピボット軸を介して
   チルト角方向へ回動可能に支持されていることを特徴と
   する請求項（１）に記載の光ヘッドにおける対物レンズ
   アクチュエータ部の高さ制御装置。
5. 【請求項５】キャリッジにチルトライブメカを組込み、
   前記センサユニットのチルト角検出信号に基づいて前記
   チルトライブメカが駆動制御されるようにしたことを特
   徴とする光ヘッドにおける対物レンズアクチュエータ部
   の高さ制御装置。