JPS61198440A - 光学系駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学系を移動させるだめの駆動装置に関し、特
に光学系を２次元的に移動させることのできる駆動装置
に関する。この様な駆動装置は、たとえば光学的情報記
録再生装置において記録媒体へ光学的に情報を記録した
り記録媒体から光学的に記録情報を読出したりする際に
用いられる光ヘッドに有効に適用される。

〔従来の技術〕

各種の光学機器において必要に応じ全光学系またはその
一部の光学系を移動させることが行なわれ、この様な移
動により光路を変化させ所望の結像関係を得ることがで
きる。

光学系の移動は、物体が光軸方向に移動する場合におけ
る７オーカシング即ち光軸に沿う方向の移動として実現
される場合と、物体が光軸と垂直の方向に移動する場合
の追従であるトラッキング即ち光軸と垂直の方向の移動
として実現される場合とがある。

この様な光学系移動の具体例として、光学的情報記録再
生装置の光ヘッドをあげることができる。

光学的情報記録再生装置においては、光源から発せられ
たレーデ光束を光学系により集束せしめてディスク等の
記録媒体に照射し、この際光束に光学的変調をかけてお
くことにより、該記録媒体に情報が記録される。この情
報記録はディスク状記録媒体の場合には該記録媒体を回
転させながら同′　心円状またはラセン状に微小・４タ
一ン列（情報トラック）を形成することによシ行なわれ
る。微小パターンとしては使用する記録媒体の種類に応
じて凹凸、穴の有無、光反射率の変化または磁化の方向
等が用いられる。

記録媒体に記録された情報の再生時には、記録媒体の記
録・４ターンに対し一定の強さの光束を照射し該記録ノ
イターンにより変調された光束を光学系により受光素子
へと導き光電変換により記録情報の再生が行なわれる。

以上の様な光学的情報の記録または再生のための対物光
学系を含むものとして光ヘッドが用いられる。

ところで、光学的情報記録再生においては記録パターン
が微小であるため、光ヘッドによる記録媒体への光束照
射は十分な合焦状態が得られる様に行なわれることが必
要であシ且つ再生時においては光スポットが情報トラッ
クに十分に追従することが必要である。そこで、光ヘッ
ドにおいては記録媒体へのフォーカシング状態とトラッ
キング状態とを常時検出してこれらが適正範囲から逸脱
しそうになった場合に光ヘッドの光学系またはその一部
を移動させて適正なフォーカシング状態及びトラッキン
グ状態を維持するための制御が行なわれている。

この様な７オーカシング制御及びトラッキング制御のた
め、従来の光ヘッドにおいては各々独立に７オ一カシン
グ制御駆動手段とトラッキング制御駆動手段とが設けら
れていた。各駆動手段は対物レンズに固定されたコイル
と該コイルの位置に磁界を発生させるための磁石とを有
しておシ、また対物レンズ及びコイルを含む可動部は７
オーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能な様
に独立した２組の板バネによシ支持されている。

そして、上記コイルへの通電量をコントロールすること
によシフォーカシング制御及びトラッキング制御が行な
われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、上記の如き従来の光ヘッドにおいては情報ト
ラックへのアクセスは上記コイル及ヒ磁石を含む比較的
重量の大きな駆動手段を含めて全体を他の駆動手段を用
いて移動させることにょシ行なわれている。このため、
アクセス時の可動部分の重量が大きく高速アクセスが困
難であるという問題がある。また、上記の様な従来の光
ヘッドにおいては多くの駆動手段を必要とするため、部
品点数が多くなり、この結果大きさが大きくなシ且つコ
スト高となるという問題もある。更に、可動部の支持に
板バネを用いているため、低周波数帯域で一次共振や副
共振が生じたり、減衰量が小さく、外乱に対して適正な
７オーカクング状態やトラッキング状態を維持しにくい
という問題もある。

以上の様に比較的長い距離範囲にわたって２次元的に光
学系を高速で移動させることが困難であシコンパクト化
が困難であシ更に安定した制御が困難であるという問題
は、光ヘッドにおける光学系の駆動に限らず、光学系の
２次元的移動を駆動するための装置全体において存在す
る。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、光学系が第１の可動部によシ支持されて
おり、該第１の可動部は第２の可動部に対し第１の移動
方向に移動可能な様に支持されており、該第２の可動部
はフレームに対し第２の移動方向に移動可能な様に支持
されており、上！￥Ｃ！第１の可動部には第１の磁界発
生手段によシ発生せしめられた第１移動方向を横切る方
向の磁界中において該第１移動方向及び該磁界の方向の
双方を横切る方向に電流を通すための手段が付されてお
り、且つ上記第２可動部には第２の磁界発生手段により
発生せしめられた第２移動方向を横切る方向の磁界中に
おいて該第２移動方向及び該磁界の方向の双方を横切る
方向に電流を通すための手段が付されており、上記第２
可動部がフレームに固定されているガイド手段に沿って
移動せしめられ、該ガイド手段が上記第１の磁界発生手
段によυ生ぜしめられる磁界のヨークとして用いられる
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一実施例を示す
一部切欠斜視図であシ、第２図及び第３図はそれぞれそ
の■−■部分断面図及び■−■部分断面図である。本実
施例は光学ヘッドの対物レンズ駆動に適用されたもので
ある。

図において、２は光学系である対物レンズであり、２人
はその光軸であシ、該光軸２Ａは２方向を向いている。

対物レンズ２は鏡筒４により固定支持されている。鏡筒
４の上端にはツバ状部６が形成されている。該鏡筒４に
はチャンネル状の７オーカシング可動子８が付設されて
いる。即ち、該可動子８の中央部には鏡筒４の外径より
わずかに大きな内径を有する開口部が形成されており、
該開口部周辺の環状上面と上記ツバ状部６の下面とが接
合されている。可動子８は光軸２Ａに関し対称的に配置
されており、その両側には偏平型コイル１０．１１が固
定されている。各偏平型コイル１０．１１は可動子８の
水平部８Ａと各垂直部８Ｂとにまたがる様に配置されて
おり、垂直部８Ｂ上においてＹ方向に向く部分Ｈを有す
る。コイル１０．１１もまた光軸２人に関し対称的に配
置され、且つ各コイルの特性は同じである。

図において、１２はトラッキング可動子である。

該可動子１２の中央部には２方向のガイド穴が形成され
ており、鏡筒４は該ガイド穴に沿って２方向に摺動可能
に支持されている。可動子工２のＹ方向両端突出部には
コイル１４．１５が付されており、該コイルはいづれも
Ｙ方向のまわりにほぼ長方形に巻かれている。２つのコ
イル１４．１５は対物レンズ２０光軸２人に関し対称的
に配置されており、且つ各コイルの特性は同じである。

可動子１２のＸ方向両端部にはそれぞれＹ方向に延びて
いるガイド軸１６．１７が貫通せしめられておシ、可動
子１２は該ガイド軸に沿ってＸ方向に摺動可能に支持さ
れている。ガイド軸１６゜１７はそれぞれ基板１８．１
９に両端を固定せしめられている。そして、ガイド軸１
６，１７上には基板１８．１９との間にバネ定数の極め
て小さな圧縮バネ２０，２１．２２が介在せしめられて
いる。これら４つのバネの特性は全て同一である。

基板１８．１９は同一の形状を有し、且つ辷れらは対物
レンズ２の光軸２Ａに関しＹ方向に対称的に配置されて
いる。

基板１８．１９はそれらの下端部を基板２４に固定され
ている。該基板２４の中央部には開口２４ａが設けられ
ており、これによシ対物レンズ２のための光路が確保さ
れている。

第２図にも示される様に、基板２４はそのＸ−２断面が
ほぼＵ字形をなしておシ、その２つの垂直面の内側にそ
れぞれ特性が同一の永久磁石２６゜２７が固定されてい
る。

また、第３図にも示される様に、基板１８．１９はその
Ｙ　−Ｚ断面がほぼコの字形をなしておシ、その上下両
水平面の内側にそれぞれ特性が同一の永久磁石２８ｍ　
、２８ｂ　、２９ｍ　、２９ｂが固定されている。そし
て、永久磁石２８ｍ、２８ｂ間にはトラッキング可動子
１２のＹ方向の一方の突出端部が位置しておシ、また永
久磁石２９ｍ、２９ｂ間にはトラッキング可動子１２の
Ｙ方向の他方の突出端部が位置している。

尚、本実施例装置において、トラッキング可動子１２に
は、ガイド軸１６．１７に沿つての摺動性を向上させる
ため、該ガイド軸１６．１７との摺動部分に含油ベアリ
ング３０が圧入されている。

更に、本実施例装置にお“いてはフォーカシング、可動
子８の水平部分８Ａには小孔が形成されており、一方該
小孔の位置に対応するトラッキング可動子１２の上面位
置には突起部材３２が設けられている。該突起部材３２
は２方向に延びておシ、上記小孔を貫通している。これ
により、フォーカシング可動子８の２軸のまわシの回転
が防止される。

また、本実施例装置において、基板１８，１９及び２４
はいづれも磁性体によシ構成されているので、永久磁石
２６　ｔ　２７．２８　ａ　ｅ　２８　ｂ　。

２９ｍ、２９ｂによシ生ぜしめられる磁束は、第２図及
び第３図において点線で示される様になる。

ガイド部材１６．１７は永久磁石２６．２７にょシ生ぜ
しめられる磁界のヨークとして用いられている。

以上の本実施例装置において、第２図にも示される様に
、フォーカシング可動子８に固定された偏平コイル１０
．１１に同量の電流ＩＩを流すことによシ、該コイルの
うちフォーカシング可動子８の２つの垂直部８Ｂ上にあ
る磁界中の部分のＹ方向に沿う部分（即ちＨ部分）に対
してローレンツ力が作用して該コイル１０，１１、可動
子８及び鏡筒４を含む第１の可動部が２方向の力を受け
て移動する。

また、第３図にも示される様に、トラッキング可動子１
２のＹ方向端部突出部に巻かれたコイル１４．１５に同
量の電流Ｉｔを通すことにより、磁石２８ａ　、２８ｂ
間にあるコイル部分と磁石２９ａ。

２９ｂ間にあるコイル部分とにＸ方向に同一の向きのロ
ーレンツ力が作用して、該コイル１４．１５及びトラッ
キング可動子１２を含む第２の可動部がＹ方向の力を受
けて移動する。尚、この際に第２の可動部とともに第１
の可動部もＹ方向に移動することはもちろんである。

コイル１０．１１への通電を停止した状態においてはｔ
４１可動部は自重によシ鏡筒４の下端部が基板２４の上
面に接する最下位置に存在し、コイル１０．１１への通
電が行なわれるとローレンツ力と重力及び鏡筒４とトラ
ッキング可動子１２との摩擦係数で決定される運動方程
式に従りて移動を開始する。また、第１可動部の最上位
置はフォーカシング可動子８がトラッキング可動子１２
の下部によシ係止される位置である。

また、コイル１４＃１５への通電を停止した状態におい
ては、第２可動部はガイド軸１６．１７上の４つのバネ
２０，２１，２２．・・・の作用によシ該ガイド軸１６
．１７の中央に位置し、コ・イル１４．１５への通電が
行なわれると、ローレンツ力と各バネの圧縮力とが釣合
う位置までＹ方向に沿つて移動して停止する。

かくして、コイル１０．１１への通電の量及びその方向
を適宜設定することにょシ第１可動部の２方向の移動量
をコントロールしてフォーカシング制御を行なうことが
でき、またコイル１４．１５への通電の量及びその方向
を適宜設定することによシ第２可動部のＹ方向の移動量
をコントロールしてトラッキング制御を行なうことがで
きる。また、本実施例装置によれば、第２可動部をかな
シのストロークにわたってＹ方向に移動させることがで
き、情報トラックへのランダムアクセスも可能である。

本実施例によれば、第１可動部はｔＥ２可動部に対して
摺動によシ移動可能であるので、共振要素は鏡筒４やト
ラッキング可動子１２０弾性だけであるから、第１可動
部の移動の共振周波数は極めて高く、このためフォーカ
シング制御系の帯域において共振を生ずることがなく安
定した７オーカシングサー？制御が可能になる。更に、
コイル１０．１１と磁石２６．２７との間は構造上近接
させることが可能であるから容易に感度を向上させるこ
とができる。

また、本実施例によれば、第２可動部はガイド軸１６．
１７に対して摺動により移動可能でアシバネ２０　、２
１　、２２　、−・・のバネ定数も小さいので、バネに
起因する低域での共振は極めて小さい。

従って、共振要素はトラッキング可動子１２などの弾性
だけであるから、第２可動部の移動の共振周波数は極め
て高く、このためトラッキング制御系の帯域において共
振を小さくすることができ安定したトラッキングサーメ
制御が可能になる。更に、コイル１４と磁石２８ａ　、
２８ｂとの間及びコイル１５と磁石２９ａ　ｅ　２９ｂ
との間は構造上近接させることが可能であるから容易に
感度を向上させることができる。

上記実施例においては７オーカシング可動子８はトラッ
キング可動子１２の上方にて鏡筒４の上端部を保持して
いるが、フォーカシング可動子１２を構成するチャンネ
ル部材の上下を逆にして用いて、トラッキング可動子１
２の下方にて鏡筒４の下端部を保持する様にしてもよい
。

上記実施例における圧縮／Ｊネ２０　、２１　、２２゜
・・・のかわシにゴムを用いてトラッキングサーゲ制御
系の減衰定数を増加させることもできる。また、バネや
ゴム等の手段を用いることなく、対物レンズ２のＸ方向
の位置を検出する相対位置センサーからの位置信号や光
学ヘッドの全光学系における対物レンズ２の光軸ずれに
基づくトラッキングエラー信号中のオフセット信号を検
出して、これらに基づき対物レンズ２を中立点付近に保
持することも可能である。この場合には第２可動部の移
動の共振周波数は極めて高くなり、このためトラッキン
グサー？制御系の帯域付近では共振を生ずることがなく
なり、よシ安定した制御が可能になる。

また、上記実施例において、コイル１４．１５の中空部
へとそれぞれ基板１８．１９からヨークを突設せしめる
ことによシ、コイル１４．１５を貫く磁束密度を増加さ
せることができる。

更に、以上の実施例において、第２可動部の移動ガイド
のための２本のガイド軸のうち１本とトラッキング可動
子１２とを精密はめあいにて取付は他の１本とトラッキ
ング可動子１２とを比較的粗いはめあいにて取付けたり
、更にガイド軸に対するトラッキング可動子１２の取付
けを３点ガイド方式としたシすることによシ、装置組立
て上及び部品加工上の困難を低減することができる。

上記実施例においては第１の移動方向がフォーカシング
方向であシ第２の移動方向がトラッキング方向であるが
、本発明においてはこれらを逆にすることもできる。即
ち、対物レンズ２の光軸２Ａの方向をＹ方向として配置
することにより、第１移動方向をトラッキング方向とし
第２移動方向をフォーカシング方向とすることができる
。

以上の実施例においては駆動される光学系が対物レンズ
である場合を示したが、本発明駆動装置により駆動され
る光学系は対物レンズに限定されるものではないことは
もちろんであシ、全光学系の少なくとも一部を構成する
光学系構成部分であればよく、凸レンズ以外のたとえば
凹レンズ反射鏡またはプリズム等であってもよい。

更に１以上の実施例は光ヘッドの対物レンズの駆動に適
用したものであるが、本発明駆動装置はその他の全ての
光学機器の光学系の駆動に適用することができる。

〔発明の効果〕 以上の如き本発明装置によれば、次の様な効果が得られ
る。

（１）可動部分が少なく且つかなシの距離にわたって光
学系を２次元的に移動させることができる。

（２）　　可動部分の重量が比較的小さいため移動速度
を高めることができる。

（３）２つの可動部の支持に板バネを使用する必要はな
いので、各可動部の移動時や外乱があるときに生ずる共
振を小さくすることができ効率的な移動を行なうことが
可能となる。

（４）構造上、通電手段と磁界発生手段とを近接させる
ことが可能であるので感匿向上が容易であり且つ小型化
が容易である。

（５）第２可動部のためのガイド手段を第１磁界発生手
段による磁界のヨークとして利用しているので磁気回路
の効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一部切欠斜視図であシ、第２図及
び第３図はそれぞれその■−■部分断面図及び■−■部
分断面図である。 ２・・・対物レンズ、４・・・鏡筒、８・・・フォーカ
シング可動子、１０．１１・・・コイル、１２−・・ト
ラッキング可動子、１４．１５・・・コイル、１６．１
７・・・ガイド軸、１８，１９．２４・・・基板、２６
　、２７゜２８　ａ　、　２８　ｂ　、　２９　ｍ　、
　２９　ｂ　・・・永久磁石。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系が第１の可動部により支持されており、該
   第１の可動部は第２の可動部に対し第１の移動方向に移
   動可能な様に支持されており、該第２の可動部はフレー
   ムに対し第２の移動方向に移動可能な様に支持されてお
   り、上記第１の可動部には第１の磁界発生手段により発
   生せしめられた第１移動方向を横切る方向の磁界中にお
   いて該第１移動方向及び該磁界の方向の双方を横切る方
   向に電流を通すための手段が付されており、且つ上記第
   ２可動部には第２の磁界発生手段により発生せしめられ
   た第２移動方向を横切る方向の磁界中において該第２移
   動方向及び該磁界の方向の双方を横切る方向に電流を通
   すための手段が付されており、上記第２可動部がフレー
   ムに固定されているガイド手段に沿って移動せしめられ
   、該ガイド手段が上記第１の磁界発生手段により生ぜし
   められる磁界のヨークとして用いられることを特徴とす
   る、光学系駆動装置。
2. （２）光学系が第１移動方向または第２移動方向に光軸
   を有する、特許請求の範囲第１項の光学系駆動装置。
3. （３）第１可動部に光学系の光軸に関し対称的に配置さ
   れた１対の通電手段が付されている、特許請求の範囲第
   １項の光学系駆動装置。