JPS5965941A

JPS5965941A - 対物レンズ駆動装置

Info

Publication number: JPS5965941A
Application number: JP17600582A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiozaki; 塩崎　博志; Ichiro Morishita; 一郎森下
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1984-04-14

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】本発明は記録媒体上に螺旋状あるいは同心円状に記録さ
れた情報を半導体レーザーからの光を対物レンズによっ
て微小スポットに集束して読取る光学式ビデオディスク
、光学式オーディオディスク装置及びディスクメモリ装
置の光学ヘッドにおける対物レンズの駆動装置に関する
ものである。

従来のこの種の対物レンズ駆動装置■の概略構成図を第
１図、第２図に示す。図において（２）は記録媒体（１
）の記録面上にレーザー光を集束させる対物レンズ、　
（３）は対物レンズ（２）を保持するレンズ枠、（４）
は外枠、（５）は外枠（４）にレンズＣ）を保持する板
バネ、（６］はレンズ枠（６）に取付けられた電磁コイ
ル。

（７）は外枠（４）に固定された磁石である。（８）は
ガルパノミラ〜、第２図は別の従来例を示すもので、図
中（９）は板バネ（５）と電磁コイル（６）が取付けら
れた内枠、（１０）は内枠（９）を介して対物レンズ（
２）を保持する１対の板バネ、　（１１）、　（１２）
は対物レンズ（２）をトラッキング調節制御軸方向に移
動制御するための電磁コイルと磁石である。

このような従来の対物レンズ駆動装置は記録媒体（１）
の記録面上にレーザー光を微小スポットに集束させる焦
点調節は図示しない焦点誤差検出部からの制御電流を、
電磁コイル（６）に流し、該電磁コイル（６）と磁石（
７）との磁力作用によって対物レンズ（２）を図におい
ては上下方向いわゆる焦点調節制御方向に連動させるこ
とによってなされる。又、ドラッギングに節制御は図示
しない位置制御ｅＡ　ＷＱによって大まかにはなされる
が、葆小な制御は図示しないトラッキング誤差検出部か
らの制御電流によって、第１図においてはガルバノミラ
−（８）を回転させることによってなされ、第２図にお
いては、該雷、磁コイル（１１）に制御電流を流し該電
磁コイル（１１）と磁石（１２）との磁力作用によって
対物レン牧ンを図においては左右方向つまりトラッキン
グ調節制御方向に運動させることによってなされる。こ
のため該位置制御機構によって高速に動作させたり、ピ
ックアップ装置に外部からの振動２面撃が加わるとガル
バノメーター（８）、あるいは対物レンズ（２）に不要
な振動が生じる。この振動が焦点調節制御及びトラッキ
ング調節制御の制御範囲で充分制御出来る程度のもので
あれば、何ら問題はないが、概して制御範囲を超す振動
を起すので記録面での情報トラックへの正確な高速アク
セスができないし、外部から振動、衝撃が加わると情報
トラックから外れるという欠点があった。又対物レンズ
（２）による集束ビームスポットが記録面に斜めに照射
されると、図示しない受光面上での戻りビーム光の形状
が変形し、正確な位置検出が困卸になり記録面上の情報
トラックをトレースすることができなくなる。この角度
精度は実験的に９０°±０．テ以内であることが判明し
ている。

上記の９ｏ”ｏ、５’の精度を阻害する要因としては、
記録媒体（１）の反り、変形、対物レンズ（２）の傾き
、及び光学ヘッド装置と記録媒体（１）との機械的取付
精度があり、対物レンズ（２）を焦点調節制御方向、つ
まり図において上下方向に移動制御した時対物レンズ（
２は該記録面に垂直方向に精度よく移動する保証はなく
、微小に傾いて移動するので、対物レンズ（２）の傾き
に対する余裕度はさらに小さな値になる。

対物レンズが傾くことを防止するために、従来は板バネ
（５）を使用しているが、対物レンズの傾きが生じない
構造ではないので、微小に傾いて移動し、正確な位置検
出が困ｆｆ１Ｆになり情報トラックをトレースし蒔くな
る。この時に外部から振動、ｆＬｉ撃が加わると情報ト
ラックから外れるという欠点があった。また、第２図の
場合はトラッキング調節制御方向、つまり図においては
左右方向に移動制御した時、該板バネ（１０）と内枠（
９）との取（１点を支点にして円弧ｊ１１！動をするの
でレンズの傾きが第１図の場合よりも多くなり、さらに
情報トラックから外れやすくなる欠点があった。

又、焦点調節制御方向のみに対物レンズ（２）を移動割
部しようとした時対物レンズ（２肋（）ラフキング調節
制御方向、つまり図で左右方向に横振れしない保証は単
に板バネ（５）のみであるので完全とは云えず、微小な
横振れを起していた。第２図においては板バネ（１０）
は左右方向に移動させる目的のバネであることから、こ
の横振れは第１図よりも起り易い。さらに第２図におい
ては、トラッキングｆｌ！Ｊ　１Ｍ制御方向に対物レン
ズ（２）を移動ぜしめようと制御した時板バネ（５）に
より上下方向にも振動しやすく、また焦点調節制御とト
ラッキング調節制御のどちらか１方を制御した時、例え
ば焦点ル、゛４節制御をした時にトラッキング調節制御
方向に、対物レンズ（２）が振動すると、この振動分だ
けトラッキングｍＭ　Ｍｊ制御範囲が狭くなることにな
り、高速アクセス時及び外部から振動衝撃が加わった時
に、トラッキング調節制御が正確に行なわれなくなる欠
点があった。

一方、トラッキング調節制御をする時、対物レンズＱ）
に対する入射位置が変るため、対物レンズ（２）は周辺
部においても収差の少い高価なものを必要とし、さらに
入射光束径は対物レンズシ）の口径よりも左右方向に並
進する分だけ大きい必要があり光量損失も大きくなる等
の欠点があった。さらに板バネ（５）の加える力とバネ
の変位量、いわゆる復元力特性を直線にするには板バネ
が複雑な形状になることから高価になり、該復元力特性
のバラツキも多く、さらに形状も小型にすることは困鄭
であるという欠点があった。

本発明は以上の欠点を防ぐため、対物レンズを焦点調節
制御方向のみに変位可能にし、トラフキン面制御１節制
御方向の軸上に光ビームの光路を変換する光路変換手段
を４１ｔｄｉえ、トラッキング調節制御方向のみに変位
可能にし、対物レンズに駆動棒を固定し、さらに加点鯛
を相制御及びトラッキング調　゛面制御の駆動源として
、圧電素子又は磁気回路を使った対物レンズ駆動装置を
提供するものである。

以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第６図は本発明の一実施例を示す対物レンズ駆動装置の
正面断面図であり第４図は第６図をＡ　−Ａ’線で切断
し、左側面から見た断面図である。第６図において（１
４）は記録媒体（１３）の記録面にレーザービームを集
束させる対物レンズ、（１５）は対物レンズを保持する
レンズ枠、（１６）はその１側部に透孔（１６ａ）を有
する中空円筒形状の光学ヘッドの外枠。

（１７）は摩擦係数の小さな構造体例えば、球体で、該
レンズ枠（１５）と該外枠（１６）とを嵌合させ、該レ
ンズ枠（１５）を該対物レンズ（１４）が傾斜又はトラ
ッキング１ｉ１４節制御方向などに軸ずれを起さずに焦
点調節制御方向のみに変位するようになっている。（１
８）は該外枠（１６）に数句けられた光路変換用のプリ
ズム（又はミラー）で、透孔（１６ａ）を通って該記録
聾４体（１３）と平行なレーザー光の光路を該記録媒体
（１３）と垂直の方向に転換し、該対物レンズ（１４）
の中心部を通して記録媒体（１６）の記録面に集光させ
ている。（１９）は該対物レンズの中心部に１端を固定
したレンズ駆動棒、（２２）は光学ヘッドの外筐の１部
で透光（２２ａ）を有し、圧’ｆｌｔ３Ｒ子取伺具（２
１）とＦｉ！！擦係数の小さな構造体、例えば球体（２
６）で結合し、トラッキング１７４節制御方向のみに変
位し、焦点調節制御方向には変位しないようになってい
る。

（２８）は該外枠（１６）に取付けられた電磁コイル、
（２９）は該外筐（２２）に固定された磁石、　（２４
）、　（２５）はトラッキング１７４節制御方向に変位
可能に支持する圧縮コイルバネ、　（２＜５）、　（２
７）は透孔（２６ａ）、（２７ａ）を有する該圧縮コイ
ルバネ（２４）、　（２５）を保持するバネ押えであり
、透孔（２’６ａ）、’（２７ａ）は該外筐（２２）の
透孔（２２ａ）と共に該記録媒体（１３）と平行なレー
ザービームを該外枠（１６）の透孔（１６ａ）に導く光
路孔である。この対物レンズ駆動装置には第４１ｉ２１
に示すように、電圧の印加により変形する屈曲型圧電素
子（２０）が設けられ、この圧電素子（２０）は該外枠
（１６）の底面に固定された圧電素子取付具（２１）に
一端を固定され、該外枠（１６）の別の透孔（１６ｂ）
を通って、他端が該レンズ駆動棒（１９ルこ固定されて
いる。第５図は該屈曲型圧電素子の説明図を示している
。第５図（５）の（２０ａ）は該屈曲型圧電素子（２０
）の電極にＩｖｖの電界を伺与し、屈曲させた結果の屈
曲型圧電素子（２０）の位ＩＦ／を示し、第５図（ハ）
の（２０ｂ）は該電界Ｅｖを逆方向に伺与し、屈曲させ
た結果の屈曲型圧電素子（２０）の位１１を示している
。

次に動作について説明する。図示しない位置制御機構に
よって大まかに位置制御がなされ、図示しない半導体レ
ーザー、レンズ等を辿過した平行なレーザー光は光学ヘ
ッドの外筐（２２）の透孔（２２ａ）。

バネ押え部（２６）、　（２７）の透光（２６ａ）、（
２７ａ）及び光学ヘッド外枠（１６）の透孔（１６ａ）
を通ってプリズム（１８）で直角に反射され、対物レン
ズ（１４）の中心部を通って記録媒体（１ろ）の記録面
に集束される。ここで角点調節制御は図示しない焦点５
県差検出部からの制御電圧を屈曲型圧電素子（２０）の
電極に付与し、該圧電素子（２０）を用意Ｗ１９節制御
方向に変位してなされる。又微小なトラッキング調節制
御は図示しないトラッキング誤差検出部からの制御電流
を電磁コイル（２８）に流し、該電磁コイル（２８）と
磁石ｔ２９）からなる磁力作用によって光学ヘッドタ１
枠Ｃ６）が摩擦係数の小さな球体（２６）を介して、光
学ヘッド外ｔ＝ｊｆ（２２）に対してトラッキング調節
制御方向にλ位してなされる。ここでレンズ枠（１５）
と外枠（１６）どけ摩擦係数の小さな例えば球体（１７
）を介して嵌合しているので、対物レンズが傾斜したり
、トラッキング調節制御方向などに軸ずれ及び横振れす
ることなく図において、上下方向にしか変位せず、又、
トラッキング調節制御方向も外枠（１６）と外筐（２２
）とはｊｒ擦係数の小さな、例えば球体（２３）を介し
て、図において左右方向のみに変位する。

本実施例によると、焦点調節制御とトラッキングＲＩＭ
　ｆＩｉ′ｉ制御は各々独立した制御を行い、１方を制
御した時、他方に不要４Ｍ動などのにニ響を与えること
なく、又対物レンズも傾かないので、焦点及びトラッキ
ング調節制御範囲も広がり、記録面での情報トラックへ
の高辻アクセスも容易になり、外部から１ｊｉｌｌ　ｌ
ｔ＋＋　撃が加っても情報トラックから外れ難くなる。

トラッキングＱ節制御は該外枠（１６）を平行光束ビー
ム方向に移動して行なわれるので、対物レンズが焦点ｉ
’Ｊ！Ｋ　ｆｆｉ’ｌ制御方向に変位することがなく、
又上記のとおり、対物レンズが傾斜することがないので
、位１〆１検出も容易であり、高鉛（Ｃアクセスがやり
易くなる。

又、トラッキング調節制御をする時、該対物レンズ（１
４）に対するレーザービームの入射位ＴＦｉは変化しな
いので、光ｈ１損失もなく゛レーザービームは対物レン
ズ（１４）の収差の少い中心部を常に通過するので周辺
部まで収差の少いレンズを必要とせず、安価なレンズを
対物レンズとして使用できる。さらに、プリズム（１８
）によってレーザービームを９０゜転換しているので、
焦点Ｘｌｉ制御方向の寸法を小さくすることができ薄形
の光学ヘッドを提供できる。本光学ヘッドに使われる該
対物レンズは、平行のレーザー光を一点に収束すること
から、球面収差を補正すればよく、該対物レンズの中心
部にて、レンズ有効径のｌｌｔ’ｌ；略１／１０程度の
大きさで、レーザービーム光を遮光しても、球面収差を
大きくシ、一点に収束されたレーザービームのスポット
径が劣化することはない。本実施例のように該対物レン
ズ（１４）の中心部にレンズ有効径のＩＩＩ！を略１／
１０稈度の金属又は樹脂の細棒を焦点調節制御方向に固
定しても、レーザービームスポット径を劣化させること
なく、さらに、他端に次に述べる焦点調節制御用の屈曲
型圧電素子を取り付ければ、構造を簡単にすることがで
きる。

焦点調節制御は屈曲型圧電素子（２０）を屈曲させるこ
とにより対物レンズ（１４）を変位してなされる。

屈曲型圧電素子は電磁コイル、磁石による駆動装置Ｆｒ
に比べて、ｌ、Ｍ造も簡単であり又弾性部材を除くこと
も可能なことから、弾性部イオとしてのバネ固有の振動
を小さくすることができるので、不要な振動が生じない
。さらに磁気回路に比べて圧？［ｊ、素子は、外部、’
ｌ’ｌ　ｈＩとも小さくすることができ、光学ヘッド全
体を小型軽１■にすることが可能であるとともに、トラ
ッキング調節制御をする質［１１を小さくできることか
ら、トラッキングｉｉ！、＋１節制御も容易であり、応
答速度を高めることが可能である。

また、トラッキング調節制御方向の弾性部拐としてＩ＋
縮ココイルバネ使っている。圧縮コイルバネは、１口１
常のバネ泪りにイΦわれている如く、復元力特・１１に
秀れ又形状も単純であることから安価に入手できる。バ
ネ固有の振動を吸収するダンパー相としては弾性状のゴ
ム又は圧縮コイルバネに樹脂を被覆することによって、
容易にダンパーとしての目的を達成できる。

第６図は、本発明の第２実施例を示す。第６図において
、レンズ枠（１５）と外枠（１６）との間に摩擦係数の
小さな球体（１７）を介して嵌合していたものを、摩擦
係数の小さな７ツソ樹脂加工、テフロン樹脂。

又は粘性の小さな油等を介して強嵌合させたパイプ形状
にし、さらにトラッキングＨｒｄ　ｌｌ制御機構につい
ても上記と同様にバネ押え部（２６）、　Ｃ２力をパイ
プ状の形状にし、かつ、摩擦係数の小さなフッソ樹脂加
工、テフロン樹脂、又は粘性の小さな油などを介して仙
嵌合させたものである。焦点調節制御（１５’ｊ　（％
　＋　　Ｆラッキング調節制御機構ともに同−形状にで
きることがら生産性に沖、み、構造がＩ’ｉｉ　Ｊｌｉ
で安価の対物レンズ駆ル１１装置ｔＹを提供することが
できる。

第７図は本発明の第３実施例を示し、このトラッキング
−１，１４節制御１μ動装置は、積層型圧電素子（３０
）を使用した例である。この積層型圧電素子（ろＯ）は
、厚さ１ｒｍ１以下の圧電素子を数１０枚以上積み重ね
、電圧を付与することにより積み重ねた方向に変位する
性質を利用して、図示しないトラッキング誤差検出部か
らの制御電圧を該圧電素子（６０）に付与し、トラッキ
ング調節制御方向のみに剥位させている。電磁コイル磁
石からなる駆動装置に比べて構造も簡単であり又弾性部
材を除くことも可能なことから、弾性部材としてのバネ
固有の振動がなくなり、不要な振動を起さない安価のレ
ンズ駆動’＃Ｉ＋９をにｉ！供できる。

第８図は本発明の第４実施例を示し、パイプ状のバネ押
え部（２６＋　、　（２７＞を除きさらに焦点ｉｆ！４
　ｗｌｉ制御の圧１１ε素子も、ｆｌｉ　）ヴ；型圧？
１（素子（３１）を使い構造をＩ’ｉｔｉ　ｌにしたも
のである。

本発明は上述のように構成され、対物レンズ（１４）の
中心部にレンズ有効什のｌｉｔ！ｌ；略１／１０ｆ！Ｉ
！度の金属又は樹脂の細棒を焦点調節制御方向に固定し
ても、レーザービームスポット祥を劣化させることなく
、さらに、他端に次に述べる焦点調節制御用の屈曲型圧
電素子を取り付ければ、構造を簡単にすることができる
。

また、焦点調節制御は屈曲型圧電素子Ｃ２０）を屈曲さ
せることにより、対物レンズ（１４）を変位してなされ
る。屈曲型圧電素子は電磁コイル、磁石による駆動装置
ｉｌｔに比べて、構造も簡単であり、また、弾性部材を
除くことができるので、不要。

な振動が生じない。さらに磁気回路に比べて圧電素子は
、外形、質量とも小さくすることができ、光学ヘッド全
体を小型軽量にすることが可能であるとともに、トラッ
キングｗｒｙ節制御をする質Ｉｔを小さくできることか
ら、トラッキング調節制御も容易であり応答速度を高め
ることが可能である。

更に、トラッキング調節制御駆動機構にも積ｐｊｉ型圧
電素子を用いれば、電磁フィル磁石からなる１１λズ動
機構に比べてｔｆｑ造も簡単であり、又弾性部材を除く
ことも可能なことから、弾性部材としてのバネ固有の振
動がなくなり不要な振動を起さない、安価のかつ、コン
パクトなレンズ駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の別々の対物レンズ駆動装置の
概略を示す断面図！、第６図は本発明の１実施例を示す
対物レンズ駆動装置の正面断面図、第４図は第６図のＡ
−４線断面図、第５１ン１囚、Ｑ３）は屈曲型圧電素子
の説明図、第６図、第７図、第８図は、第２．第６．第
４実施例を示す対物レンズ１贋！ｒｌｌＩ装置ｉ’ｆの
断面図である。（１４）・・・対物レンズ、　　　（１５）・・・レン
ズ粋。（１６）・・・外　枠、　　　　　　（１７）、　（２
３）・・・支持描費体（用（の。０〔］）・・・屈曲型Ｙト、電素子、（１８）・・・プ
リズム。（１９）・・・レンズｐｌ〈Φ１１棒、　　（２１）・
・・圧電素子取イζＪ具。（２の・・・外　筐　　　　　（２４）、　（２５）・
・・圧縮コイルバネ。（２８）・・・’ｆｌ、？１ぢフィル、（２９）・・・
磁　石（３０）、（ろυ・・・ｆ、１１層型圧電素子。第１図　　　　第２図第３図特開昭５９−６５９４１（６）第４ｔ２１　　　　　　　第５因キロｔ２Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録媒体上に螺旋状あるいは同心円状に記録され
た情報を光ビームを対物レンズによって微小スポットに
集束して読み取る光学ヘッドの対物レンズ駆動装置にお
いて、前記記録媒体の記録面に直交する光路上に配設し
、かつレンズ枠に保持された対物レンズ並びに該対物レ
ンズのレンズ枠を摺動させる外枠並びに前記対物レンズ
を焦点調節方向に制御する磁気回路を備えた焦点調節制
御駆動イタ９構と、前記記録面と平行なトラッキング調
節制御軸上に光ビームの光路を変換する光路変換手段と
、前記焦点Ｒ１！（節制御駆動機構をトラッキングＷ１
を節制御軸方向のみに移動してトラッキング調節制御を
する磁気回路を備えたトラッキング調節制御駆動機構と
を配置し、前記対物レンズに駆動棒を前記焦点調節制御
軸方向に固定し、該駆動棒の一端に電圧の印加により変
形する屈曲型もしくは積層型圧電素子を取付けたことを
特徴とする対物レンズ駆動装置。
（２）前記トラッキング調節制御駆動機構には電圧の印
加により変形する積層型圧電素子を設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の対物レンズ駆動装置
。