JPH0748264B2 - 光学系駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学系駆動装置に関する。光学系駆動装置は、
たとえば光学式情報記録再生装置における光ヘッドの対
物レンズ駆動に好適に利用される。

［従来の技術及びその問題点］ 従来、レーザ光を情報記録媒体面にスポット状に照射し
ながら、該記録媒体に情報の記録を行ない及び／または
該記録媒体に記録された情報の再生を行なう、光学式情
報記録再生装置が実用化されている。

この様な装置として光ディスク装置があげられる。光デ
ィスク装置により情報再生の行なわれる記録媒体である
光ディスクには幅１〜２μｍ程度及び長さ１〜３μｍ程
度の情報ピットの列からなる情報トラックがラセン状あ
るいは同心円状に形成されている。該情報ピット列とし
て記録されている情報の再生に際しては、光ディスクを
回転させながら該光ディスクの情報トラックに対し光ヘ
ッドからレーザ光ビームを微小スポット状に照射し該ビ
ームスポットにより情報ピット列を走査させる。この様
にして光ディスク面に照射された光の反射光または透過
光を光検出器で検出すると、ビームスポット位置に情報
ピットが存在するか否かにより該光検出器に入射する光
の光学的性質が変化する。かくして、情報ピット列に対
応する再生信号を得ることができる。

光ディスクは高密度記録の可能であることが特長の１つ
であり、従って情報ピットは上記の様にかなり小さく、
このため光ディスク装置においては正確な情報再生のた
めに光ビームスポットが情報トラックに常に正確に追従
し（トラッキング）且つ光ビームスポットが情報トラッ
ク上に常に合焦している（フォーカシング）ことが必要
である。このため、一般に光ディスク装置では光ディス
クの偏心等に起因する光ビームスポットの位置ずれを補
正するためのオートトラッキング制御や光ディスクの反
り等に起因する合焦ずれを補正するためのオートフォー
カシング制御が行なわれる。

この様なオートトラッキング制御及びオートフォーカシ
ング制御を実現する方法として、光ヘッドの光ビーム集
束手段である対物レンズをバネ状構造体で該レンズの光
軸方向及びそれに直交する方向の双方に移動可能な様に
支持しておき、光ビームスポットの位置ずれ及び合焦ず
れの検出信号に基づき、該ずれをなくす様に対物レンズ
を駆動する方法が一般に用いられている。

第10図はこの様なオートトラッキング制御及びオートフ
ォーカシング制御のための手段を有する従来の光ヘッド
の対物レンズ駆動装置を示す斜視図である。

第10図において、２は基台であり、該基台上には永久磁
石４の付設されたヨーク６が固定されている。該ヨーク
にはそれぞれ垂直面内にある１対の金属製板バネ（通常
リン青銅製板バネ）8a,8bの一端が固定されており、該
板バネの他端には正方形中継板10の対向する垂直端面が
固定されている。該中継板10の対向する水平端面にはま
たそれぞれ水平面内にある１対の金属製板バネ（通常リ
ン青銅製板バネ）12a,12bの一端が固定されており、該
板バネの他端には対物レンズ保持体14が固設されてい
る。16は該保持体により保持されている対物レンズであ
る。一方、基台２には永久磁石18の付設されたヨーク20
が固定されている。

対物レンズ保持体14の上記永久磁石４側には水平方向の
まわりに巻回されたコイル22が付設されており、該コイ
ルは上記ヨーク６の一部を囲んで配置されている。対物
レンズ保持体14の上記永久磁石18側には垂直方向のまわ
りに巻回されたコイル24が付設されており、該コイルは
上記ヨーク20の一部を囲んで配置されている。

尚、基台２には対物レンズ16の下方に貫通孔26が設けら
れており、これにより対物レンズ16を通る光束のための
光路が確保されている。

以上の様な対物レンズ駆動装置においては、中継板10、
板バネ12a,12b、対物レンズ保持体14、対物レンズ16及
びコイル22,24からなる部分が板バネ8a,8bを介して上記
ヨーク６に対して水平方向に揺動可能であり、これによ
り対物レンズ16の水平方向移動（即ちオートトラッキン
グ制御のための移動）が実現される。この移動はコイル
22に電流を流すことにより永久磁石４による磁界との相
互作用で駆動される。

また、対物レンズ保持体14,対物レンズ16及びコイル22,
24からなる部分が板バネ12a,12bを介して上記中継板10
に対して垂直方向に移動可能であり、これにより対物レ
ンズ16の垂直方向移動（即ちオートフォーカシング制御
のための移動）が実現される。この移動はコイル24に電
流を流すことにより永久磁石18による磁界との相互作用
で駆動される。

しかして、上記の様な従来の対物レンズ駆動装置におい
ては、可動部を金属製板バネで支持しているので該板バ
ネの特性上対物レンズの駆動の際に高周波数で副共振が
発生し、このためオートトラッキング制御及び特にオー
トフォーカシング制御を精度良好に実行することが困難
であるという問題点があった。

そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点を解決
し、副共振等を生ずることなく良好な特性にて駆動を行
なうことのできる光学系駆動装置を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、 光学系と、該光学系を保持する保持体と、該保持体を前
記光学系の光軸方向に移動可能に支持する一対のゴム板
からなる平行板バネと、前記ゴム板の一面において前記
保持体側の結合端部と該端部に対向する結合端部とを除
く中間部に接合された、前記ゴム板より曲げ弾性定数が
大きな第１の板状体と、前記ゴム板の他面において前記
保持体側の結合端部から該端部に対向する結合端部まで
全長にわたって接合された、前記ゴム板より伸縮弾性定
数が大きな第２の板状体と、前記ゴム板を前記光学系の
光軸と平行な軸の周りに回動可能に支持するピポット軸
受機構とを備えていることを特徴とする光学系駆動装
置、 が提供される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図は本発明による光学系駆動装置の参考実施例を示
す斜視図であり、第２図及び第３図はそれぞれその分解
斜視図及びIII−III断面図である。本実施例は光学式情
報記録再生装置の対物レンズの２次元駆動に適用された
ものである。

図において、32は基台であり、該基台は磁気回路のヨー
クとしても作用し、電磁軟鉄等の強磁性体からなる。該
基台32上には軸受固定部34が固定されており、該軸受固
定部には１対のピボット軸受36a,36bが取付けられてお
り、該軸受間にはピボット軸38が配置されている。尚、
下方のピボット軸受36bは軸受固定部34に固定されてい
るが、上方のピボット軸受36aは軸受固定部34に対し上
下方向に移動可能な様に支持されている。そして、上記
軸受固定部34には軸受36aを適正な圧力で下方へと押圧
する板バネ部材40が付設されている。

上記ピボット軸38には付属部材42が固定されており、該
付属部材の上面及び下面にはそれぞれ板バネ部材44a,44
bの一端部が接合されている。該板バネ部材は主体部を
なすゴム板45a,45bに対し該ゴム板よりも曲げ弾性定数
の大きな炭素繊維板（カーボンプレート）46a,46bを貼
り合せてなるものである。ゴム板45a,45bの材質として
は振動エネルギーの内部損失の比較的大きなシリコン系
ゴム、ブチルゴム、天然系ゴムが好ましい。また、カー
ボンプレート46a,46bは炭素繊維布を積層させてなるも
のである。

尚、47は上記ピボット軸38の回転位置が所定の位置にな
る様に付勢するための中立点維持部材であり、上記軸受
固定部34と付属部材42との間を弾性的に連結している。

上記１対の板バネ部材44a,44bは互いに平行とされてお
り、これらの付属部材42との接合側と反対側の端部は対
物レンズ保持体48に接合されている。50は該保持体に保
持されている対物レンズであり、その光軸は上下方向で
ある。上記保持体48の外面には上下方向のまわりに巻か
れたフォーカシングコイル52及び水平方向のまわりに巻
かれたトラッキングコイル54が付設されている。

一方、基台32には上記フォーカシングコイル52を囲む様
にして両側にフオーカシング用永久磁石56a,56bが固定
されており、該永久磁石上にはそれぞれヨーク58a,58b
が固定されている。尚、基台32には上記フォーカシング
コイル52の内側に上方に延びたヨーク部分32aが形成さ
れている。これらによりフォーカシング用磁気回路が構
成され、上記ヨーク58a,58bと上記基台ヨーク部分32aと
の間隙部即ちフォーカシングコイル52の位置する部分に
ほぼ水平方向の磁界が生ぜしめられる。

また、基台32には磁石固定板60が固定されており、該固
定板には上記トラッキングコイル54の左右両側の巻線上
下走行部分に対応して１対のトラッキング用永久磁石62
a,62bが付設されている。図示される様に２つのトラッ
キング用永久磁石は極性が互いに逆になる様に配置され
ており、これらによりトラッキングコイル54の巻線上下
走行部分にほぼ水平方向の磁界が生ぜしめられる。

本実施例においては、対物レンズ保持体48、対物レンズ
50及びコイル52,54からなる部分が板バネ部材44a,44bを
介して上記付属部材42に対して上下方向に移動可能であ
り、この移動により対物レンズ50の上下方向移動（即ち
オートフォーカシング制御のための移動）が実現され
る。

また、本実施例においては、ピボット軸38、付属部材4
2、板バネ部材44a,44b、対物レンズ保持体48、対物レン
ズ50及びコイル52,54からなる部分がピボット軸受36a,3
6bに対して水平方向に揺動可能であり、これにより対物
レンズ50の水平方向移動（即ちオートトラッキング制御
のための移動）が実現される。

以上の様な本実施例装置は、本質的には上記第10図の装
置と同様な動作を行なう。

第４図（ａ）〜（ｃ）は本実施例のフォーカシング動作
説明のための概略断面図である。

第４図（ａ）はフォーカシングコイル52に電流が流れて
いない上記第３図と同様の中立状態を示す。この状態で
は、対物レンズ保持体48の上端は基準高さに対し所定の
距離L₁だけ下方に位置している。

第４図（ｂ）はフォーカシングコイル52に第１の向きに
適宜の量の電流を流した状態を示す。この状態では、コ
イル電流とフォーカシング用永久磁石56a,56bに基づく
磁気回路の磁界との相互作用により対物レンズ保持体48
が板バネ部材44a,44bをたわみ変形させて上方へと移動
し、対物レンズ保持体48の上端は基準高さに対し距離L₂
だけ下方に位置する様になる（L₁＞L₂）。L₂の大きさは
コイル電流を調節することにより適宜変化させることが
できる。

第４図（ｃ）はフォーカシングコイル52に上記第１の向
きと反対の第２の向きに適宜の量の電流を流した状態を
示す。この状態では、コイル電流とフォーカシング用永
久磁石56a,56bに基づく磁気回路の磁界との相互作用に
より対物レンズ保持体48が板バネ部材44a,44bをたわみ
変形させて下方へと移動し、対物レンズ保持体48の上端
は基準高さに対し距離L₃だけ下方に位置する様になる
（L₃＞L₁）。L₃の大きさはコイル電流を調節することよ
り適宜変化させることができる。

本実施例においては、上記の様に板バネ部材44a,44bが
ゴム板45a,45b及びカーボンプレート46a,46bからなり、
且つ該カーボンプレートはゴム板に対し付属部材接合端
部及び対物レンズ保持体接合側端部を除く中央部にのみ
貼り合わされているので、該中央部は変形量が極めて少
なく、ゴム板の変形は実質上上記接続端部のゴム板によ
ってのみ行なわれる。

以上の様に、フォーカシングコイル52に流す電流の向き
及び大きさに応じて対物レンズ50の上下方向移動距離が
決まり、かくしてオートフォーカシング制御が可能であ
る。

第５図（ａ）は本実施例のフォーカシング動作における
振動の位相特性を示す図であり、第５図（ｂ）は上記第
10図の装置のフォーカシング動作における振動の位相特
性を示す図である。

従来の装置では金属製板バネによる支持であるため振動
の内部損失が少なく更にねじれやゆがみ等を生じやす
く、このため第５図（ｂ）に示される様に高周波数（１
〜10kHz）で大きな位相乱れが生じている。これに対
し、上記本実施例ではゴム板とカーボンプレートとを接
合した板バネ部材により支持しているため振動の内部損
失が大きく更に中央部に付設されたカーボンプレートの
ためにねじれやゆがみ等の発生を低減させることがで
き、このため上記第５図（ａ）に示される様に高周波数
まで位相乱れが少なく良好な特性が得られることが分
る。

尚、上記実施例ではゴム板とカーボンプレートとを貼り
合わせにより接合した例が示されているが、ゴム板に対
し埋め込むことにより接合してもよい。

第６図（ａ）〜（ｃ）は本実施例のトラッキング動作説
明のための概略平面図である。

第６図（ａ）はトラッキングコイル54に電流が流れてい
ない中立状態を示す。この状態では、対物レンズ50は基
準位置に位置している。

第６図（ｂ）はトラッキングコイル54に第１の向きに適
宜の量の電流を流した状態を示す。この状態では、コイ
ル電流とトラッキング用永久磁石62a,62bに基づく磁界
との相互作用によりピボット軸38、付属部材42、板バネ
部材44a,44b、対物レンズ保持体48、対物レンズ50及び
コイル52,54からなる部分が中立点維持の付勢力に抗し
て該ピボット軸38のまわりに第１の向きに適宜の角度Ａ
だけ回動せしめられている。Ａの大きさはコイル電流を
調節することにより適宜変化させることができる。

第６図（ｃ）はトラッキングコイル54に上記第１の向き
と反対の第２の向きに適宜の量の電流を流した状態を示
す。この状態では、コイル電流とトラッキング用永久磁
石62a,62bに基づく磁界との相互作用によりピボット軸3
8、付属部材42、板バネ部材44a,44b、対物レンズ保持体
48、対物レンズ50及びコイル52,54からなる部分が中立
点維持の付勢力に抗して該ピボット軸38のまわりに上記
第１の向きと反対の第２の向きに適宜の角度Ｂだけ回動
せしめられている。Ｂの大きさはコイル電流を調節する
ことにより適宜変化させることができる。

以上の様に、トラッキングコイル54に流す電流の向き及
び大きさに応じて対物レンズ50の水平方向移動距離が決
まり、かくしてオートトラッキング制御が可能である。

第７図は本発明による光学系駆動装置の一実施例を示す
部分縦断面図である。本実施例は、板バネ部材44a,44b
の構成のみ上記参考実施例と異なり、他の構成は上記参
考実施例と同様である。第７図は上記第３図におけると
同様の図である。また、第８図は第７図の実施例におけ
る板バネ部材44a,44bの分解斜視図であり、上記第２図
におけると同様の図である。

本例においては、上記第１〜６図の実施例の板バネ部材
44a,44bに更にそれぞれ幅の狭い短冊状のリン青銅板72
a,72b及び72c,72dが貼り合されている。図示される様
に、これらリン青銅板はゴム板の上記カーボンプレート
張り付け面と反対の面において付属部材接合端部から対
物レンズ保持体接合端部に向かって全長にわたって平行
に両側に貼り付けられている。

以上の様な本例によれば、トラッキング動作時に板バネ
部材の付属部材接合端部及び対物レンズ保持体接合端部
において比較的大きな伸縮力が作用しても両側にゴム板
よりも伸縮弾性定数が大きく且つそれ程大きな曲げ弾性
を発揮することのない程度に細いリン青銅板が存在する
ので伸縮が適度に抑制され、かくして更に良好なオート
フォーカシング制御及びオートトラッキング制御を実現
することができる。

第９図は上記第７図及び第８図の実施例における板バネ
部材の変形例を示す斜視図である。

本例は、ゴム板45aにリン青銅板72a,72bが貼り合されて
おらず且つその代りにゴム板45a中に適度の曲げ弾性を
有するワイヤー74a,74bが埋め込まれている点のみ上記
第７図及び第８図の実施例と異なる。

本例によれば、上記第７図及び第８図の実施例の場合と
同様な作用効果に加えて、貼り合せに基づく特性のばら
つきが防止できるという効果がある。

上記実施例は光学式情報記録再生装置の光ヘッドの対物
レンズ駆動に利用されたものであるが、本発明はその他
の適宜の光学系駆動に適用することができる。駆動され
る光学系としてはレンズまたはレンズ系に限らず、ミラ
ーやプリズム及びこれらを含む複合光学系であってもよ
い。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、有害な共振を生ずることな
しに良好な特性にて光学系の駆動を行なうことができ
る。特に、本発明によれば、平行板バネを構成する一対
のゴム板のそれぞれの両端部において比較的大きな伸縮
力が作用しても、該ゴム板より伸縮弾性定数の大きな第
２の板状体がゴム板の片面に全長にわたって結合されて
いるので、該ゴム板の伸縮が適度に抑制され、良好なオ
ートフォーカシング制御及びオートトラッキング制御を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学系駆動装置を示す斜視図であ
り、第２図及び第３図はそれぞれその分解斜視図及びII
I−III断面図である。 第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明による光学系駆動装置の
フォーカシング動作説明のための概略断面図である。 第５図（ａ），（ｂ）はフォーカシング動作における振
動の位相特性を示す図である。 第６図（ａ）〜（ｃ）は本発明による光学系駆動装置の
トラッキング動作説明のための概略平面図である。 第７図は本発明による光学系駆動装置の一実施例を示す
部分縦断面図であり、第８図は第７図の実施例における
板バネ部材の分解斜視図である。 第９図は板バネ部材を示す斜視図である。 第10図は従来の光ヘッドの対物レンズ駆動装置を示す斜
視図である。 32:基台、 36a,36b:ピボット軸受、 38:ピボット軸、 44a,44b:板バネ部材、 45a,45b:ゴム板、 46a,46b:カーボンプレート、 50:対物レンズ、 52:フォーカシングコイル、 54:トラッキングコイル、 56a,56b:フォーカシング用永久磁石、 62a,62b:トラッキング用永久磁石、 72a〜72d:リン青銅板、 74a,74b:ワイヤー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学系と、該光学系を保持する保持体と、
   該保持体を前記光学系の光軸方向に移動可能に支持する
   一対のゴム板からなる平行板バネと、前記ゴム板の一面
   において前記保持体側の結合端部と該端部に対向する結
   合端部とを除く中間部に接合された、前記ゴム板より曲
   げ弾性定数が大きな第１の板状体と、前記ゴム板の他面
   において前記保持体側の結合端部から該端部に対向する
   結合端部まで全長にわたって接合された、前記ゴム板よ
   り伸縮弾性定数が大きな第２の板状体と、前記ゴム板を
   前記光学系の光軸と平行な軸の周りに回動可能に支持す
   るピボット軸受機構とを備えていることを特徴とする光
   学系駆動装置。