JPS60106036A - 光学式ピツクアツプ装置 - Google Patents

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、ディジタルオーディオディスク、ビデオディ
スク、画像ファイル、コンピュータメモリ等の光学的な
情報記録再生装置に用いられる光学式ピックアップ装置
に関する。

ディスク状の回転する記録坦体から情報を読み取り、あ
るいはこれに情報を記録するには、ディスクのピット面
に正確にレーザ光の焦点を結ばせるためのフォーカスサ
ーボ機構と、レーザ光ビームか常にトラ・ンクを追い続
けるためのトラッキングサーボ機構が必要である。

この両機構を持つ光学装置は、従来種々提案され、実用
化されているが、その一つとして一体駆動型ピックア・
ンプ装置と呼ばれるものが知られている。第１図、第２
図はこのタイプの従来例を示すものである。ピックア・
ンプアーム１１は回動中心軸１２の両側に直線状に延び
ていて、一方の自由端に対物レンズ１３を搭載し、他方
の自由端にバランスウェイト１４を固定している。回動
中心＆ｈ　Ｉ　９　１−）　＋″　＋′Ｉ　ル　山　、
Ｉゝ、ｌｆ　ｐ　−、／７　７　、、、　−／　７　−
　／、　Ｉ　Ｉ　ル回動させたとき、対物レンズ１３が
光学ディスク１５の略半径方向、すなわちトラック方向
Ｔｒに移動する位置に固定されている。ピックア・ンプ
アーム１１には回動中心軸１２の両側に空胴部１６が形
成されていて、この空胴部１６に駆動コイル１７がそれ
ぞれ固定されており、またこの空胴部１６内に、この駆
動コイル１７内を通る環状の磁気ヨーク１８と、環状の
永久磁石１９を固定した磁気ヨーク２０が位置している
。この磁気ヨーク１８．２０は装置外部に固定したもの
で、永久磁石１９はその軸方向を着磁方向としている。

すなわち例えば対物レンズ側の永久磁石のコイルと対面
する側をＮ極とし、バランスウニインド側の永久磁石の
コイルと対面する側をＳ極とする。したがって駆動コイ
ル１７にｉＥ逆に電流を流すと、永久磁石１９および磁
気ヨーク１８．２０との電磁作用によりピックアップア
ーム１１が回動中心軸１２を中心に回動し、対物レンズ
１３が光ディスク１５の半径方向Ｔｒに移動することに
なる。

ところでこの従来の一体駆動型ピツクアップ装置は、回
動中心軸１２に関する重量の対称性を確保するため、ピ
ックアップアーム１１を回動中心軸１２の両側に延長し
、さらに電磁駆動装置を構成する駆動コイル１７、永久
磁石１９および磁気ヨーク１８．２０を回動中心軸１２
の両側に設けている。しかしピックアップアーム１１の
回転駆動自体は、この電磁駆動装置を回動中心軸の片側
のみに設けても行なうことができる。第３図はその一例
を示すもので、ピックアップアーム１１の空胴部１６と
、この空胴部１６に固定する駆動コイル１７を回動中心
軸１２の片側のみに設け、この駆動コイル１７の反対側
のピックアップアーム１１に、対物レンズ１３にレーザ
光を照射する半導体レーザ光源２２、偏光ビームスプリ
ッタ２３、コリメートレンズ２４．１／４波長板２５お
よびミラー２６からなる光学系を支持している。永久磁
石１９および磁気ヨーク１８．２０は、半環状とされて
いる。

さらに第４図の例は、ピックアツプアーム１１自体を回
動中心軸１２の片側だけに延長し、電磁駆動装置とレー
ザ光学系の双方を回動中心軸１２の片側に設けた例であ
る。この例では対物レンズ１３にレーザ光を与える光学
系を縦形に配置しており、また第３図では図示を省略し
た光偏向素子（例えばフーコプリズム）２７、および受
光素子（例えばフォトダイオード）２８が描かれている
。フーコプリズム２７は光ディスク１５での反射光ビー
ムを２分し、受光素子２８はこの２分されたビームを受
光する。

このようにピックアップアーム１１の片側のみに電磁駆
動装置を設けたピックアップ装置は、第１図の従来装置
に比べ小型軽量で、慣性モーメントを小さくすることか
でき、したかって小さな駆動力で対物レンズ１３をトラ
ック方向に駆動できるという利点がある。このため本出
願人会社が研究開発を進めているが、このタイプのピッ
クアップ装置は、回動中心軸１２回りの対称性（重量バ
ランス）が悪いために、機械的振動特性の調整が難しい
という新たな問題が生じる。中でもピックアップアーム
１１の回転（トラッキング）と、対物レンズ１３の光軸
方向の動き（フォーカシング）との干渉が強いことが問
題であった。その原因は、木発明者の解析によれば二つ
ある。

一つは機械振動上の干渉である。すなわち対物レンズ１
３がフォーカシング動作をする際に、ピックアップアー
ム１１が横方向に動いてしまう場合、また逆にピックア
ップアーム１１がトランキング動作をする際に、対物レ
ンズ１−３が光軸方向に捏れる場合である。これはピッ
クアップアーム１１に搭載されている要素の回動中心軸
１２周りの重量バランスが悪い場合に強く発生する。

干渉のもう一つの原因は、対物レンズ１３の横方向の動
きにより、光ディスク１５からの反射光の光軸の移動が
起こり、その結果トラッキングエラー信号にオフセット
か生じ、そのオフセット量がティスフ１５の回転と同一
周期で変動することによる。この原因は、対物レンズ１
３の支持機構からくるものである。すなわち対物レンズ
１３はピックアップアーム１１上において光ディスクｌ
５に対し直角な光軸方向に移動可能であるが、従来対物
レンズ１３は、第１図、第５図に示すように４Ｚ下二枚
の板ばね３０．３０の一端に固定されており、この板ば
ね３０．３０の他端がピックアップアーム１１上に固定
したホルタ３１に固定されている。対物レンズ１３はホ
ルタ３１の遊孔３２内に移動可能に位置しており、した
がって板ばね３０．３０のホルタ３１上への直線状の固
定部、すなわち棒状の固定板３３を中心に上下に移動で
きる。この固定板３３を中心とする対物レンズ１３の移
動運動は、光軸方向（フォーカス方向）への近似直線運
動とみることができる。対物レンズ１３の具体的な移動
機構は、原理的にＩよトラッキングサーボ機構と同様な
電磁駆動装置によっている。この従来装置は、半導体レ
ーザ光源２２から出たレーザビームがビームスプリンタ
２３、コリメータレンズ２４および対物レンズ１３を介
して光デイスク１５七に結像し、光ディスク１５からの
反射光が逆に対物レンズ１３、コＩＪメータレンズ２４
およびビームスプリッタ２３に入射してここで反射され
た後、フーコプリズム２７で２木のビームに分割され、
各々が二つの受光素子２８で受光される。この２本のビ
ームは各々光ティスフ１５のトラック２９の左右に反射
回折された成分からなっているため、トラックの左側の
回折光強度と右側の回折光強度とが等しくなるように駆
動コイル１７にサーボをかけると、光ティスフ１５のト
ラック２９を追跡できる。この方法はファーフィールド
法と呼ばれている。この一体駆動型のピックアップ装置
は、対物レンズ１３を二次元方向に独立して駆動する方
式に比べ、受光素子２８上で対物レンズ１３からの反射
光のスポットか移動する量が少ないので、トラッキング
誤差信号にオフセットが少ないのが長所とされている。

ところが、この従来装置では、対物レンズ１３が二枚の
板ばね３０．３０の一端に固定されており、しかも板ば
ね３０．３０がピックアップアーム１１の回動中心軸１
２からの放射方向に対して直角な方向を向いていて、放
射方向と平行な固定板３３を中心に撓むものであるため
に、光ディスク１５に面振れがある場合には、光ディス
ク１５での反射光ビームがトラック２９と直角な方向、
つまり光ディスク１５の半径方向Ｔｒに移動してしまう
ことが避けられない。第５図、第６図について、この問
題を詳述する。対物レンズ１３はもともと板ばね３０．
３０に固定されており、板ばね３０は巨視的には伸縮し
ないため、純粋なフォーカス方向移動だけをすることは
できず、対物レンズ１３を」三下に駆動すると、必ずそ
のフォーカス方向と直角な方向にも移動する。すなわち
対物レンズ１３は固定板３３側に接近する。

いま光ディスク１５に面振れがあり、この面振れに追従
するために板ばね３０がθラジアンだけ曲がったとする
と、板ばね３０の長さをＬとして、対物レンズ１３の光
軸方向の移動量ΔＺはΔＺ＝Ｌｓｉｎ　Ｏ＞ＬＯ（１） 他方、対物レンズ１３の固定板３３側への移動量ΔＸは 八ｖ　＝　Ｔ、　（＋　−ｒｎｃ　ｎ　）にＴ、θｚ／
２　（２）となる。

面振れの小さい光ディスク１５では、θの値が十分小さ
くて２次の微小量ΔＸは無視しうる。しかし光ティスフ
１５の面振れが大きい場合ΔＸは無視できなくなる。そ
して本発明者の解析によれば、このΔＸはその大きさの
絶対値もさることなから、生じる方向が問題で、従来装
置のように、板ばね３０がピックアップアーム１１の回
動中心軸１２からの放射方向に対し直角に位置している
と、このΔＸによりトランク２９と直角な方向Ｔｒに反
射光ビームが移動してしまい、正確なトラッキングを阻
害する原因となる。すなわち反射光ビームが上記方向に
移動すると、該ビームはビームセンタからずれた位置で
フーコプリズム２７により２分される。この結果光ディ
スク１５への入射光ビームがトラ・ンク２９の真りを通
過している場合でも、対物レンズ１３の上下位置の変化
により２個の受光素子２８の受光量が等しくなくなる。

つまりトラッキングエラーにオフセットが生じ、そのオ
フセット量は対物レンズ１３の光軸方向の位置により変
化することとなる。このためこの状態でトラッキングサ
ーボを動作させると、光ディスク１５への入射光ビーム
は光ディスク１５の而振れと同一周期で１本のトラック
２９上を蛇行することとなる。この結果光デイスク１５
内情報の読取信号のＳ／Ｎ比が低下し、また光ビームが
トラック上を蛇行して、追尾するために、わずかな衝撃
でもトラックから外れやすい。

本発明は、ピックアップアームの電磁駆動装置を、ピッ
クアップアームの回動中心軸の片側のみに設けるタイプ
の光学式ピックアップ装置の上記問題点を解消するもの
で、基本的には、対物レンズを一端に支持し、他端をピ
ックアップアームに固定する板ばねを、ピックアップア
ームの回動中心軸からの放射方向に向けて設けたことを
特徴としているにの単純な変更で、上記問題点を解消す
ることができる。

以下図示実施例について本発明を説明する。第７図ない
し第９図は、第４図のタイプのピックアｙプ装置に本発
明を適用したもので、第４図、第５図の′ピックアップ
装置との相違点は、一端に対物レンズ１３を支持した板
ばね３０．３０をピックアップアーム１１の長手方向、
つまり回動中心軸１２の放射方向に向け、その他端を放
射方向と直角な固定板３３でピックアップアーム１１に
固定した点だけである。この他の構成は第４図の装置と
同一であり、同一部分には同一の符号を付している。

上記構成の本発明装置によると、フォーカシングとトラ
ッキングの干渉を生しさせる上記二つの原因を除去する
ことができる。まず機械振動上の干渉について説明する
。ピックアップアーム１１かトラッキング動作をすると
、固定板３３および平行な板ばね３０を介して対物レン
ズ１３にも横方向の力が加わる。対物レンズ１３の上下
のバランスがとれている場合は、対物レンズ１３はピッ
クアップアーム１１と平行に動こうとするが、バランス
が悪い場合には対物レンズ１３の上端と下端の応答は異
なり、上下の板ばね３０．３０に力が加わる。そして従
来のように、板ばね３０が回動中心軸１２の放射方向と
直角な方向に向いていると、この上下にアンバランスに
作用する力により、上下の一方の板ばね３０が多く撓み
、対物レンズ１３に光軸方向の移動が生じてしまう。と
ころが、本発明のように、板ばね３０を回動中心軸１２
の放射方向に向けると、トラッキングに伴ない上ドの板
ばね３０に力が、加わったとしても、鎖板ばね３０には
ねじり力が作用することになり、対物レンズ１３には光
軸方向の移動が殆ど生じない。つまり、トラッキングに
よって従来装置では板ばねなその板厚方向に撓ませよう
とする力が働いていたのに対し、本発明によれば、板ば
ねにねじり力が作用し、板ばねはこれに板厚方向の力が
加わる場合より、ねじり力が作用する場合の方が遥かに
強く、容易に変形しないから、本発明によれば、トラッ
キングによるフォーカシングの干渉を最小にすることが
できる。

またフォーカシング駆動をした場合には、対物レンズ１
３は板ばね３０の固定板３３方向に微小量移動する。こ
の結果固定板３３を介しピックアップアーム１１にも力
が加わる。従来装置のように板ばね３０が回動中心軸１
２の放射方向に対し直角であると、この力はピックアッ
プアーム１１をトラック方向に移動させる力となるが、
本発明のように板ばね３０が回動中心軸１２の放射方向
に向いていると、対物レンズ１３から固定板３３を介し
ピックアップアーム１１に加わる力は、同アーム１１の
長手方向、つまり回動中心軸１２の放射方向に加わるだ
けであるから、ピックアップアーム１１を回転させよう
とする力としては働かない。よってフォーカシングによ
るトラフキンクへの機械的な干渉を最小にすることがで
きる。

したがって、ピックアップアーム１１の電磁駆動装置を
回動中心軸１２の片側だけに設けることによって重量の
アンバランスが生しても、フォーカシングとトラッキン
グの機械的な干渉を防止することかできる。

次に光ティスフ１５からの反射ビームの光軸移動による
フォーカシングとトラッキングの干渉を防止し得る理由
について説明する。フォー力シングを行なうと、対物レ
ンズ１３は前記（１）式および（２）式に従い、フォー
カス方向およびフォーカス方向と直角な方向に゛移動す
る。しかし本発明では、板ばね３０が回動中心軸１２の
放射方向に向いているため、対物レンズ１３は、フォー
カス方向の移動に伴ない従来例と異なってトラック２９
の接線方向Ｔａに移動する。すなわち本発明では「フォ
ーカス方向と直角な方向」はトラックの接線方向Ｔａで
ある。このため、半導体レーザ光源２２からビームスプ
リッタ２３、コリメータレンズ２４および対物レンズ１
３を介して光ディスク１５のトラック２９に結像したレ
ーザビームの反射光ビームは、対物レンズ１３にフォー
カスサーボが作用してこれがフォーカス方向に移動して
も、該対物レンズ１３およびコリメータレンズ２４を逆
に通ってビームスプリンタ２３で反射した後、フーコプ
リズム２７の稜線３５上を移動することになる。フーコ
プリズム２７の稜線３５を上下にビームが動いても、２
木のビームへの分割比は変化しない。この結果、２個の
受光素子２８の光電流の差信号は、光ディスク１５へ入
射する光ビームが正確にトラック２９上を追跡している
か否かに依存することになる。すなわちトラッキングエ
ラーに対物レンズの」−下に対応したオフセット成分が
生ぜず、上記差信号はトラッキングエラー木来の光ビー
ムのトラックからのずれのみを表すこととなる。よって
トラッキングサーボを動作させると、面振れの大きなデ
ィスクでも対物レンズ１３は正確にトラックの真上を追
尾することとなる。この結果ディスク情報読取信号のＳ
／Ｎ比は高く保たれ、また外部からの衝撃にも強い安定
したサーボ動作を行なうことができる。

以上の説明は、光ディスク１５からの情報の読取を例と
して本発明を説明したものであるが、情報を光学的に書
込む装置にも本発明は有効である。

以上のように、本発明の光学式ピックアップ装置は、対
物レンズを支持する板ばねの方向、を、ピックアップア
ームの回動中心軸からの放射方向に向けるという非常に
単純な構成で、反射光ビームの移動によるフォーカシン
グとトラッキングの干渉を防止することができ、しかも
ピックアップアームの電磁駆動装置を回動中心軸の片側
のみに設けることをこよって、回動中心軸周りの重量／
＜ランスが崩れても、機械的なフォーカシングとトラッ
キングの干渉を効果的に防止することができるから、ピ
ックアップ装置の軽量小型化を図ったヒで、正確なトラ
ッキングを行なわせることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学式ピックアップ装置の例を示す要部
の斜視図、第２図は同要部の平面図、第３図、第４図は
それぞれピツクア・ンプアームの回動中心軸の片側に電
磁駆動装置を設けたピ・ンクアップ装置の例を示す断面
図、第５図ｔ±従来のピックアップ装置における光学系
と板ばねおよび対物レンズの移動方向を示す要部の斜視
図、第６図は対物レンズのフォーカス方向への移動に伴
なって生じるフォーカス方向と直角な方向の移動を誇張
して示す説明図、第７図ないし第９図は本発明の光学式
ピックアップ装置の実施例を示すもので、それぞれ第１
図、第２図および第５図に対応した斜視図、平面図およ
び斜視図である。 １１・・・ピックアップアーム、１２・・・回動中心軸
、１３・・・対物レンズ、１５・・・光ディスク、１７
・・・駆動コイル、１８．２０・・・磁気ヨーク、１９
・・・永久磁石、２２・・・半導体レーザ光源、２３・
・・ビームスプリッタ、２４・・・コリメータレンズ、
２７・・・フーコプリズム、２８・・・受光素子、２９
・・・トラ・ンク、３０・・・板ばね、３３・・・固定
板。 特許出願人　旭光学工業株式会社 同代理人　三　浦　邦　夫 第２図 第３図 ／、’５ 第４図 ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回動中心軸に回動可能に支持したピックアップア
   ームと、このピックアップアームを回転駆動する電磁駆
   動装置と、上記ピックアップアームの自由端部に一端を
   固定した板ばねと、この板ばねの他端部に支持された。 レーザ光を光デイスク上に結像させる対物レンズとを備
   え、」１記ピックアップアームの回動により対物レンズ
   を光ディスクの略半径方向に移動させ、上記板ばねの弾
   性により対物レンズの光軸方向移動を可能とした光学式
   ピックアップ装置において、ピックアップアームの上記
   電磁駆動装置を、ピックアップアームの回動中心軸の片
   側のみに設け、かつ上記板ばねを上記ピックアップアー
   ムの回動中心からの放射方向に向けて設けたことを特徴
   とする光学式ピックアップ装置。