JPH071552B2 - 光学ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、記録媒体上に形成された情報トラックに情報
を記録再生あるいは消去を行なう光学ヘッドに関するも
のである。

従来の技術 一般に、光ディスクドライブ装置は、光スポットを情報
トラックに追従させるための、対物レンズをフォーカス
方向およびトラッキング方向に可動させる対物レンズ駆
動手段と、この対物レンズ駆動手段を含む光学ユニット
を、目的トラックに移送させるアクセス手段から構成さ
れる。対物レンズ駆動手段とアクセス手段は、磁気回路
の磁束中に可動コイルを配し、可動コイルに電流を流す
ことにより駆動推力を発生させる構成が一般的である。

一方、近年、光ディスクドライブ装置への性能要求とし
て、小型薄型化，高速に検索できることが望まれてい
る。

このためには、従来から光学ユニットを分離して、対物
レンズ駆動手段と反射ミラー等の一部の光学部品だけを
アクセス手段に搭載して移送部の軽量化を図り、高速検
索を行う分離光学ヘッドが考案されている。さらには、
特願昭63-220941号に示されるような、対物レンズ駆動
手段とアクセス手段の磁気回路を共用化して、より小型
薄型化，高速検索を目指した光学ヘッドが提案されてい
る。この従来技術の実施例について、第５図〜第７図に
基づいて説明する。

第５図は分解斜視図で、第６図は上面図で、第７図はＢ
−Ｂ′断面図である。

第５図〜第７図において、Ｘ方向は記録媒体の情報トラ
ックと直交する方向（トラッキング方向と呼ぶ）であ
り、Ｙ方向は記録媒体と垂直な方向（フォーカス方向と
呼ぶ）である。

101は記録媒体で、螺旋状か同心円状の情報トラックが
形成された光ディスクである。102はディスクモータ
で、記録媒体101を装着して回転させるモータである。1
03は固定光学ユニットで、光源となる半導体レーザ、記
録媒体101からの反射光を検出するディテクター、半導
体レーザからの光ビームを平行光にするプリズム等の光
学素子等を固定部材に収納したものであり、サイドヨー
クA116にネジ止め固定されている。104は対物レンズ
で、光ビームを記録媒体101に集光させる。105は可動子
ボビンで、対物レンズ104を収納し、これをＹ方向に駆
動する二つのフォーカスコイル105aおよびＸ方向に駆動
する二つのトラッキングコイル105bが巻かれている。10
6はフォーカス板バネで、渦巻状のフォーカス板バネ
と、このフォーカス板バネの共振を減衰させるダイピン
グゴムから構成され、各々、可動子ボビン105の円筒部
の外周部に接着固定されている。107はキャリッジで、
二つのフォーカス板バネ106の周辺部をＹ方向の記録媒
体101側の面およびその反対側の面で接着固定してい
る。108は軸受Ａで、二つの円筒状の滑り軸受を両端部
に形成し、キャリッジ107に接着固定されている。109は
軸受Ｂで、キャリッジ107の回転を規制するもので、キ
ャリッジ107に接着固定されている。110は反射ミラー
で、固定光学ユニット103からＸ方向に出射された光ビ
ームをＹ方向に反射させるミラーである。111はアクセ
スコイルボビンＡで、反射ミラー110が接着固定され、
キャリッジ107をＸ方向に駆動するアクセスコイル111a
が長方形状に巻かれ、キャリッジ107に接着固定されて
いる。112はアクセスコイルボビンＢで、アクセスコイ
ルボビンA111と同様にアクセスコイル112aが長方形状に
巻かれ、キャリッジ107に接着固定されている。113はマ
グネットで、バックヨーク114,対向ヨーク115,サイドヨ
ークA116,サイドヨークB117とともに磁気回路を構成
し、アクセスコイル111a,112aとの電磁力によりキャリ
ッジ107をＸ方向に駆動し、フォーカスコイル105aおよ
びトラッキングコイル105bとの電磁力により可動子ボビ
ン105をそれぞれＹ方向,X方向に駆動する。118はガイド
軸で、軸受A108および軸受B109とともに、キャリッジ10
7をＸ方向に摺動自在に支持している。119はガイド軸支
持バネで、サイドヨークB117にネジ止め固定され、ガイ
ド軸118をサイドヨークB117に固定する。

また、フォーカスコイル105a、トラッキングコイル105b
およびアクセスコイル111a,112aに発生する駆動力によ
り動かされる可動ユニットは、大きく二つの可動ユニッ
トから構成されている。その第一は可動ユニットＡで、
フォーカス板バネ106により支持され、対物レンズ104、
可動子ボビン105およびフォーカスコイル105a、トラッ
キングコイル105bにより一体的に構成されたユニットで
ある。第二は可動ユニットＢで、キャリッジ107、軸受A
108、軸受B109、反射ミラー110、アクセスコイルボビン
A111、アクセスコイルボビンB112、およびアクセスコイ
ル111a,112aにより一体的に構成されたユニットであ
る、そして、Ｙ方向の振動特性すなわちフォーカス特性
は、可動ユニットＡの質量とフォーカス板バネ106のＹ
方向剛性で決まる１自由度系の振動特性となる。また、
Ｘ方向の振動特性すなわちトラッキング特性あるいはア
クセス特性は、可動ユニットＡの質量とフォーカス板バ
ネ106のＸ方向剛性と可動ユニットＢで決まる共振，反
共振点を有する２自由度系の振動特性となる。

以上のように構成された従来例の光学ヘッドについて、
以下その動作について説明する。

先ず、フォーカスコイル105aに駆動電源が流れると、フ
ォーカスコイル105aは磁気回路との電磁作用によってＹ
方向に駆動力が発生する。この時、可動ユニットＡを可
動ユニットＢに対して支持するフォーカス板バネ106の
渦巻部がＹ方向に関して十分軟らかいので、フォーカス
板バネ106の渦巻部が変形することにより、可動ユニッ
トＡがＹ方向に動く。この結果、対物レンズ104がフォ
ーカス方向に動きフォーカス制御が行われる。

一方、トラッキングコイル105bに駆動電流が流れると、
トラッキングコイル105bには磁気回路との電磁作用によ
ってＸ方向に駆動力が発生する。この時、反共振周波数
近傍までは可動部ユニットＡと可動部ユニットＢは一体
となって動き、それより高い共振周波数帯域以上では可
動部ユニットＡだけが動き、トラッキング制御が行われ
る。

また、アクセスコイル111a,112aに駆動電流が流れる
と、アクセスコイル111a,112aには磁気回路との電磁作
用によってＸ方向に駆動力が発生する。この時、トラッ
キングコイル105bの場合と逆に、反共振周波数近傍まで
は可動部ユニットＡと可動部ユニットＢは一体となって
動き、それにより高い共振周波数帯域以上では可動部ユ
ニットＢだけが動き、アクセスが行われる。

かかる構成により、磁気回路の共用化に伴う、移送部の
軽量化および光学ヘッドの薄型化が図れるものであっ
た。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の実施例では、トラッキング方向の
振動特性が２自由度系となるため、トラッキング制御お
よびアクセス制御が１自由度系に比べて不安定になると
いう欠点を有していた。すなわち、フォーカス板バネ10
6のＸ方向の剛性を上げた場合、アクセス時は可動部ユ
ニットＡと可動部ユニットＢは一体となって動くので、
対物レンズの揺れが少なくアクセス動作は安定するが、
トラッキング時には可動質量が増えトラッキング感度が
低下するとともに、軸受A108および軸受B109とガイド軸
118との摺動摩擦により、トラッキング制御が不安定に
なっていた。一方、フォーカス板バネ106のＸ方向の剛
性を下げた場合、トラッキング制御は安定するが、アク
セス時に可動部ユニットＡが揺れアクセス動作が不安定
となり、検索時間が長くなっていた。

本発明は上記した従来の問題点にかんがみてなされたも
ので、フォーカス，トラッキング，アクセス用の磁気回
路を共用化した光学ヘッドにおいて、トラッキング制御
が安定で高速検索に適する光学ヘッドを提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決する本発明の技術的な手段は、光ビーム
を記録媒体の情報トラックに集光する対物レンズを保持
した可動子ボビンと、前記対物レンズを前記記録媒体に
垂直な方向に駆動する前記可動子ボビンに固定されたフ
ォーカスコイルと、前記対物レンズを情報トラックに直
交する方向に駆動する前記可動子ボビンに固定されたト
ラッキングコイルと、移送案内手段により情報トラック
に直交する方向に移送可能に案内されたキャリッジと、
前記可動子ボビンと前記キャリッジとに連結され、前記
可動子ボビンを前記キャリッジに弾性的に保持する弾性
保持手段と、前記可動子ボビンの情報トラックに直交す
る方向の動きを規制するトラッキング規制手段と、前記
キャリッジの動きを規制するアクセス規制手段と、前記
フォーカスコイルと前記トラッキングコイルの両方に共
通に磁束を供給し駆動力を発生させる磁気回路とを備
え、トラッキング時は前記アクセス規制手段を動作させ
て前記キャリッジを固定し、また、アクセス時は前記ト
ラッキング規制手段を動作させ前記可動子ボビンと前記
キャリッジとを固定するように、前記トラッキング規制
手段と前記アクセス規制手段との規制動作と規制解除動
作とを相反させたことを特徴とするものである。

作用 本発明は上記した構成により、トラッキング時はアクセ
ス規制手段を動作させてキャリッジを固定して可動子ボ
ビンだけがトラッキング方向に可動するので可動子ボビ
ンの質量と弾性保持部材のトラッキング方向のバネ定数
で決定される２次系のトラッキング特性となり、またア
クセス時はトラッキング規制手段を動作させて可動子ボ
ビンとキャリッジとを固定して一体的にアクセスさせる
ことができるので、アクセス動作に伴う可動子ボビンの
揺れを防止できるので、従来に較べトラッキング制御特
性に優れアクセスが高速な光学ヘッドを提供することが
可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例の光学ヘッドについて、図面を参
照しながら説明する。

第１図は分解斜視図で、第２図は上面図で、第３図は第
２図のＡ−Ａ′断面図である。第１図〜第３図におい
て、Ｘ方向はトラッキング方向であり、Ｙ方向はフォー
カス方向である。

１は記録媒体で、螺旋状か同心円状の情報トラックが形
成された光ディスクである。２はディスクモークで、記
録媒体１を装着して回転させるモータである。３は固定
光学ユニットで、光源となる半導体レーザ、記録媒体１
からの反射光を検出するディテクター、半導体レーザか
らの光ビームを平行光にするプリズム等の光学素子等を
固定部材に収納したものであり、サイドヨークA21にネ
ジ止め固定されている。４は対物レンズで、光ビームを
記録媒体１に集光させる。５は可動子ボビンで、対物レ
ンズ４を収納し、これをＹ方向に駆動するフォーカスコ
イル６およびＸ方向に駆動するトラッキングコイル７が
固定されている。８は弾性保持部材で、Ｙ方向に可動可
能なフォーカス板バネ8a、Ｘ方向に可動可能なトラッキ
ング板バネ8b、フォーカス板バネ8aとトラッキング板バ
ネ8bを連結する連結部8cからなる。なお連結部8cには磁
気吸着板９が固定されている。この弾性保持部材８のフ
ォーカス板バネ8aの先端には可動子ボビン５が固定さ
れ、一方トラッキング板バネ8bの先端は固定板10に固定
されている。このように可動子ボビン５は弾性保持部材
８により、X,Y方向に移動可能に保持されている。11は
キャリッジで、円筒状の滑り軸受である軸受A12と、キ
ャリッジ11の回転を規制する軸受B13が両端部に接着固
定されており、軸受A12、軸受B13と係合するガイド軸14
により、Ｘ方向に摺動自在に案内されている。前述した
可動子ボビン５、弾性保持部材８と一体となった固定板
10はキャリッジ11の側壁面に固定されている。15は固定
光学ユニット３からＸ方向に出射された光ビームをＹ方
向に反射させる反射ミラー16を取り付けたミラーホルダ
ーで、キャリッジ11に固定されている。17は電磁石で、
弾性保持部材８の連結部8cにある磁気吸着板９と対向す
る位置にキャリッジ11に固定されており、通電状態では
磁気吸着板９に磁気吸着力を発生させ、弾性保持部材８
のトラッキング方向の動きを規制する。18は磁気吸着可
能な板バネ18aとゴム等の緩衝部材18bとで構成されたキ
ャリッジストッパーで、電磁石17と対向する位置にキャ
リッジ11に固定されている。なおキャリッジストッパー
18の緩衝部材18bは、電磁石17の非通電時にはガイド軸1
4と当接してキャリッジ11を固定保持し、電磁石17の通
電時には板バネ18aが電磁石17に吸着され、キャリッジ1
1との当接が解除される。19はマグネットで、バックヨ
ーク20,サイドヨークA21,サイドヨークB22とともに磁気
回路を構成し、フォーカスコイル６およびトラッキング
コイル7a,7bとの電磁力により可動子ボビン４をそれぞ
れＹ方向,X方向に駆動する。23はガイド軸支持バネで、
サイドヨークA21,サイドヨークB22にネジ止め固定さ
れ、ガイド軸14をサイドヨークA21,サイドヨークB22に
固定する。

以上のように構成された本実施例の光学ヘッドについ
て、以下その動作について説明する。

先ず、フォーカスコイル６に駆動電流が流れると、フォ
ーカスコイル６には磁気回路との電磁作用によってＹ方
向に駆動力が発生する。可動子ボビン５は弾性保持部材
８のフォーカス板バネ8aにてＹ方向に可動可能に支持さ
れているので、Ｙ方向に動く。従って、可動子ボビン５
に収納された対物レンズ５はフォーカス方向に駆動され
フォーカス制御が行われる。

次にトラッキング制御動作について説明する。電磁石17
は非通電状態にしておく。たとえば、トラッキングON信
号と連動して電磁石17を非通電状態になるようにしてお
く。すなわち、弾性保持部材８の連結部8cの磁気吸着板
９には電磁石17との間で吸着力が発生していないので、
弾性保持部材８はＸ方向の動きが規制されず、可動子ボ
ビン５は弾性保持部材８のトラッキング板バネ8bにてＸ
方向に可動可能な状態にある。一方、キャリッジストッ
パー18の緩衝部材18bはガイド軸14と当接しているの
で、キャリッジ11は固定保持されている。従って、可動
子ボビン５の振動特性は可動子ボビン５の質量とトラッ
キング板バネ8bのバネ定数で決定される１自由度系の２
次系振動特性となる。かかる状態でトラッキングコイル
７に駆動電流が流れると、トラッキングコイル７には磁
気回路との電磁作用によってＸ方向に駆動力が発生し、
可動子ボビン５に収納された対物レンズ５はトラッキン
グ方向に駆動されトラッキング制御が行われる。このよ
うにトラッキング制御は２次系振動特性の制御となり、
従来に較べて安定した制御性能が得られる。

次にアクセス制御動作について説明する。電磁石17は通
電状態にしておく。たとえば、アクセスON信号と連動し
て電磁石17を通電状態になるようにしておく。すなわ
ち、弾性保持部材８の連結部8cの磁気吸着板９には電磁
石17との間で吸着力が発生し、弾性保持部材８はＸ方向
の動きが規制され、可動子ボビン５はフォーカス方向に
だけ可動可能に保持される。一方、キャリッジストッパ
ー18の板バネ18aは電磁石17に吸着されるので、緩衝部
材18bはガイド軸14との当接が解除された状態にある。
つまり、可動子ボビン５とキャリッジ11とは一体となっ
てＸ方向に移送可能な状態にある。かかる状態でトラッ
キングコイル７に駆動電流が流れると、トラッキングコ
イル７には磁気回路との電磁作用によってＸ方向に駆動
力が発生し、可動子ボビン５とキャリッジ11とは一体と
なってＸ方向に移動しアクセス制御が行われる。このよ
うにアクセス動作では可動子ボビン５の揺れが発生しな
いので、従来に較べて安定したアクセス制御性能が得ら
れる。またかかる構成ではトラッキング制御時にキャリ
ッジ11がガイド軸14に固定されるので、外部衝撃振動に
対するキャリッジ11の耐振特性の向上が図れ、振動特性
に優れた光学ヘッドを得ることができる。

本構成では、ガイド軸をキャリッジの固定手段として用
いているが、他の固定部材で代用できることはいうまで
もない。

次に本発明の他の実施例について第４図に基づいて説明
する。第４図は本発明の他の実施例の断面図である。第
１〜第３図と同一番号は同じ部品を表わしており、その
説明は省略する。

31はキャリッジ11に固定された電磁石で、磁気吸着可能
な材料からなるガイド軸32と対向して配されており、通
電状態ではガイド軸32との磁気吸着力によってＸ方向の
移動が規制される。33は磁気吸着可能な板バネ33aとゴ
ム等の緩衝部材33bとで構成されたキャリッジ11に固定
された弾性保持部材ストッパーで、電磁石31と対向する
位置にキャリッジ11に固定されている。なお弾性保持部
材ストッパー33の緩衝部材33bは、電磁石31の非通電時
には弾性保持部材８の連結部8cと当接して弾性保持部材
８を固定し、電磁石31の通電時には板バネ33aが電磁石3
1に吸着され、弾性保持部材８の連結部8cとの当接が解
除される。

かかる構成においても、前述した実施例と同様なフォー
カス制御，トラッキング制御，アクセス制御特性を得る
ことができる。また、この構成ではガイド軸とストッパ
ーとの当接を伴わないので、ガイド軸に傷の発生や塵の
付着が生じにくく、光学ヘッドの信頼性が高い。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、光学ビームを記
録媒体の情報トラックに集光する対物レンズを保持した
可動子ボビンと、前記対物レンズを前記記録媒体に垂直
な方向に駆動する前記可動子ボビンに固定されたフォー
カスコイルと、前記対物レンズを情報トラックに直交す
る方向に駆動する前記可動子ボビンに固定されたトラッ
キングコイルと、移送案内手段により情報トラックに直
交する方向に移送可能に案内されたキャリッジと、前記
可動子ボビンと前記キャリッジとに連結され、前記可動
子ボビンを前記キャリッジに弾性的に保持する弾性保持
手段と、前記可動子ボビンの情報トラックに直交する方
向の動きを規制するトラッキング規制手段と、前記キャ
リッジの動きを規制するアクセス規制手段と、前記フォ
ーカスコイルと前記トラッキングコイルの両方に共通に
磁束を供給し駆動力を発生させる磁気回路とを備え、ト
ラッキング時は前記アクセス規制手段を動作させて前記
キャリッジを固定し、また、アクセス時は前記トラッキ
ング規制手段を動作させ前記可動子ボビンと前記キャリ
ッジとを固定するように、前記トラッキング規制手段と
前記アクセス規制手段との規制動作と規制解除動作とを
相反させることにより、トラッキング時はアクセス規制
手段を動作させてキャリッジを固定して可動子ボビンだ
けがトラッキング方向に可動するので可動子ボビンの質
量と弾性保持部材のトラッキング方向のバネ定数で決定
される２次系のトラッキング特性となり、またアクセス
時はトラッキング規制手段を動作させて可動子ボビンと
キャリッジとを固定して一体的にアクセスさせることが
できるので、アクセス動作に伴う可動子ボビンの揺れを
防止できるので、従来に較べトラッキング制御特性に優
れアクセスが高速な光学ヘッドを提供することができ、
その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学ヘッドの分解斜
視図、第２図は本発明の光学ヘッドの上面図、第３図は
第２図に示すＡ−Ａ′断面図、第４図は本発明の他の実
施例の断面図、第５図は従来の光学ヘッドの分解斜視
図、第６図は従来の光学ヘッドの上面図、第７図は従来
の光学ヘッドで第６図のＢ−Ｂ′断面図である。 １……記録媒体、４……対物レンズ、５……可動子ボビ
ン、６……フォーカスコイル、７……トラッキングコイ
ル、８……弾性保持部材、９……磁気吸着板、11……キ
ャリッジ、14……ガイド軸、17……電磁石、18……キャ
リッジストッパー、19……マグネット、20……バックヨ
ーク、21……サイドヨークＡ、22……サイドヨークＢ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを記録媒体の情報トラックに集光
   する対物レンズを保持した可動子ボビンと、前記対物レ
   ンズを前記記録媒体に垂直な方向に駆動する前記可動子
   ボビンに固定されたフォーカスコイルと、前記対物レン
   ズを情報トラックに直交する方向に駆動する前記可動子
   ボビンに固定されたトラッキングコイルと、移送案内手
   段により情報トラックに直交する方向に移送可能に案内
   されたキャリッジと、前記可動子ボビンと前記キャリッ
   ジとに連結され、前記可動子ボビンを前記キャリッジに
   弾性的に保持する弾性保持手段と、前記可動子ボビンの
   情報トラックに直交する方向の動きを規制するトラッキ
   ング規制手段と、前記キャリッジの動きを規制するアク
   セス規制手段と、前記フォーカスコイルと前記トラッキ
   ングコイルの両方に共通に磁束を供給し駆動力を発生さ
   せる磁気回路とを備え、トラッキング時は前記アクセス
   規制手段を動作させて前記キャリッジを固定し、また、
   アクセス時は前記トラッキング規制手段を動作させ前記
   可動子ボビンと前記キャリッジとを固定するように、前
   記トラッキング規制手段と前記アクセス規制手段との規
   制動作と規制解除動作とを相反させたことを特徴とする
   光学ヘッド。
2. 【請求項２】トラッキング規制手段として、弾性保持手
   段の一部あるいは全体を磁気吸着部材とし、キャリッジ
   に前記弾性保持手段の磁気吸着部材を吸着可能に電磁石
   を配した構成とし、アクセス規制手段として、前記キャ
   リッジに設けられた前記電磁石と吸着可能で前記キャリ
   ッジ外の固定部材と当接する弾性部材よりなり、前記電
   磁石通電時には前記キャリッジ外の固定部材との当接が
   解除される構成にしたことを特徴とする請求項（１）記
   載の光学ヘッド。
3. 【請求項３】キャリッジの移送案内手段を前記キャリッ
   ジに設けられた軸受と磁気吸着材料からなるガイド軸と
   で構成し、アクセス規制手段として、前記キャリッジに
   設けた電磁石を前記ガイド軸との間で吸着力を発生させ
   るように構成し、トラッキング規制手段として、前記キ
   ャリッジに設けられた前記電磁石と吸着可能で可動子ボ
   ビンと当接する弾性部材よりなり、前記電磁石通電時に
   は前記可動子ボビンとの当接が解除される構成にしたこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の光学ヘッド。