JPS63181133A - 対物レンズ駆動装置 - 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】 （発−明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は、対物レンズ駆動装置に係わり、特にレンズを
含む可動体の支持方式の改良をはかった対物レンズ駆動
装置に関する。

（従来の技術） レーザ光を用いる光学的再生装置では、レーザ光をレン
ズ等により集光して信号検出を行っているが、正しく信
号を検出するには、情報記録媒体の凹凸や振動に応じて
光スポットの焦点を該媒体上に結ぶためのフォーカシン
グ制御と、光スポットを信号トラックに追従させるトラ
ッキング制御とが必要である。そして、これらの制御を
行うためには、それぞれの誤差を検出する誤差検出装置
と、誤差を打消すように光学系を動かすアクチュエータ
（対物レンズ駆動装置）とが必要でおる。

従来、この種の対物レンズ駆動装置としては、第１０図
乃至第１２図に示すように可動体の慣性主軸回りの回転
と、慣性主軸方向の平行移動とにより、対物レンズのト
ラッキング方向、フォーカシング方向の直角２方向の移
動を実現したもの、又は第１３図及び第１４図に示すよ
うに対物レンズを保持する可動体を直接的にフォーカシ
ング方向、トラッキング方向の直角２方向へ移動させる
ものが用いられていた。

ここで、上記２つの対物レンズ駆動装置の具体的構成及
び動作原理について、以下に説明しておく。なお、第１
０図は斜視図、第１１図は第１図の矢？！Ａ−Ａ断面図
、第１２図は第１０図の矢視Ｂ−８断面図であり、また
第１３図は斜視図、第１４図は分解斜視図である。

第１０図乃至第１２図に示す対物レンズ駆動装置は、次
のように構成されている。即ち、磁性材で形成されたベ
ース１０１の上面中央部に軸１０２を植設すると共に、
この軸１０２に軸１０２と嵌合して滑り軸受機構を構成
する軸受筒１０３を介して有底筒状に形成された保持筒
１０４を軸方向に滑り自在で、且つ軸回りに回転自在に
装着している。そして、保持筒１０４のいわゆる底壁１
０４ａで対物レンズ１０５を支持させると共に、保持筒
１０４の筒部１０４ｂをコイルボビンとして利用し、筒
部１０４ｂの外周に軸方向の位置を制御するためのフォ
ーカシング用コイル１０６と、軸回り方向の位置を制御
するためのトラッキング用コイル１０７とを固定してい
る。

また、ベース１０１の上面で保持筒１０４の底壁１０４
ａの内面と対向する位置に、保持筒１０４の筒部１０４
ｂ内に非接触に嵌入する関係に２本の内側ヨーク１０Ｂ
を軸１０２を中心にして対称的に突設し、ざらに筒部１
０４ｂの外側に内側ヨーク１０８の外面と対向する関係
にそれぞれ外側ヨーク１０９を配置し、これら外側ヨー
ク１０９とベース１０１の上面との間に軸方向に着磁さ
れた永久磁石１１０を介在させている。また、ベース１
０１の上面で、且つ保持筒１０４の底壁１０４ａの内面
と対向する位置に小軸１１１を立設し、この小軸１１１
と軸受筒１０３との間に例えばゴム等で形成されたトラ
ッキング方向の中立位置設定用ダンパ部材１１２を介在
させている。なお、第１１図中１１３は、ベース１０１
に設けられ、対物レンズ１０５への光及び対物レンズ１
０５からの光を導く透過穴を示している。

上記の構成であれば、フォーカシング用コーイル１０６
への通電制御に伴う電磁力で保持筒１０４の位置を第１
０図中Ｘ方向に変化させ、これによってフォーカシング
制御を行うことができる。ざらに、トラッキング用コイ
ル１０７への通電制御に伴う電磁力で保持筒１０４の位
置を第１０図中Ｘ方向に回転移動させ、これによ２てト
ラッキング制御を行うことができる。なお、これらの通
電制御は、図示しないサーボ系で行わせるようにしてい
る。

一方、第１３図及び第１４図に示す対物レンズ駆動装置
は、次のように構成されている。即ち、磁性材で形成さ
れたベース２１１の端部には金属棒固定板２１２が上方
に向けて突設されている。金属棒固定板２１２には、ベ
ース２１１に対して互いに平行な４本の金属棒２１３の
一端が固定されている。そして、金属棒２１３の他端に
、対物レンズ２１４を保持する可動体２１５が固着され
ている。ざらに、可動体２１５にはフォーカシング用コ
イル２１６及びトラッキング用コイル２１７が固定され
ている。

また、ベース２１１には、フォーカシング用コイル２１
６の内側に一定の隙間か受けられる状態で嵌入されるよ
うに、２本の内側ヨーク２１８が突出している。そして
、内側ヨーク２１８の外側には、フォーカシング用コイ
ル２１６及びトラッキング用コイル２１７を挟み、内側
ヨーク２１８と対向する位置にそれぞれ外側ヨーク２１
９が突設されている。外側ヨーク２１９の内側ヨーク２
１８と対向する面には、それぞれ磁石２２０が固着され
ている。

上記構成であれば、フォーカシング用コイル２１６の通
電制御に伴う電磁力で可動体２１５を第１０図中Ｘ方向
に移動させ、これによってフォーカシング制御を行うこ
とができ、またトラッキング用コイル２１７への通電制
御に伴う電磁力で可動体２１５を第１０図中Ｘ方向に移
動させ、これによってトラッキング制御を行うことがで
きる。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、第１０図乃至第１２図に示す装置では
、保持筒１０４の中立位置を決めるダンパ部材１１２を
、軸１０２を境にして対物レンズ１ｏ５とは反対側の偏
った位置で固定しているので、フォーカシング方向の変
位を与えると保持筒１０４に直交軸回りのモーメント力
が発生する。このため、直交軸回りの回転軸を規制して
いる滑り軸受機構に、上記モーメントに比例した反力が
生じる。滑り軸受機構の滑り摩擦は略垂直抗力に比例す
るので、フォーカシング方向変位が大きくなる程大きい
摩擦力が働く。従って、フォーカシング方向の準静的変
位と力との関係は、第１５図に示すようにヒステリシス
特性となる。

このように準静的変位に大ぎなヒステリシスを持ってい
るので、サーボを掛ける際の引込みが困難となる問題が
あった。また、この問題を解消するためには、従来は軸
受機構の面精度を上げることによって対処しているが、
面精度を上げることは部品加工工数の増大を招き、価格
低下の妨げとなっていた。。

一方、第１３図及び第１４図に示す装置では、図中Ｘ軸
に示すトラッキング方向に対物レンズ２１４を移動させ
る場合、トラッキング用コイル２１７が発生する力の作
用点を可動体２１５の重心と一致させることにより、可
動体２１５を平行に移動させている。しかし、中立位置
からフォーカシング方向に可動体２１５がシフトした状
態では、トラッキング用コイル２１７が発生する力の作
用点は可動体２１５重心からずれ、結果として、図中Ｚ
軸に示す軸回りの回転力が発生していた。その結果、対
物レンズ２１５が傾き、ジッタの増加を招いていた。

また、４本のワイヤ２１３の代りに、平行バネの組合わ
せや平行バネと回転軸受により支持する場合は、Ｚ軸回
りの回転変位に対する拘束力が強いが、やはり中立位置
からフォーカシング方向に可動体がシフトした状態では
、基本的にＺ軸回りに可動体を回転させようとする力が
作用することには変わりがない。このため、低周波領域
における傾き量は小さくなるものの、’ｌ　　ＫＨ２付
近の周波数領域で傾き撮動を励起し、結果として制御動
作を不安定なものとしていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の対物レンズ駆動装置では、フォーカシ
ング方向の変位を与えると直交軸回りのモーメント力が
発生し、フォーカシング方向の準静的変位と力との関係
にヒステリシス特性が発生したり、またフォーカシング
方向或いはトラッキング方向にシフトした状態で力のバ
ランスが崩れ、レンズの傾きを引起こす等の問題がめっ
た。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、フォーカシング方向の準静的変位と力
との関係におけるヒステリシス特性を抑制することがで
き、且つフォーカシング方向或いはトラッキング方向に
シフトした状態にあても力のバランスを保ちレンズの傾
きを未然に防止することができ、制御動作開始時におけ
るサーボ引込み動作の容易化と、安定した制御特性が得
られる簡単な構成の対物レンズ駆動装置を提供すること
におる。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、平行な関係におる２枚の板バネを用い
、フォーカシング方向の移動に関してはこれらの板バネ
の弾性変形を利用し、またトラッキング方向の移動に関
して上記板バネと直交する軸の回りに可動体を回転駆動
することにある。

即ち本発明は、対物レンズを保持する可動体を固定部に
対して、少なくとも対物レンズの光軸方向若しくは、こ
の光軸方向と直交する方向に移動変位させる駆動手段と
を有する対物レンズ駆動装置において、固定部にその固
定端が固定された板バネと、これらの板バネの可動端を
互いに固定し、各板バネ間の距離を一定に保持する保持
部材と、この保持部材に対し可動体を回転自在に支持し
、且つその回転中心を可動体の慣性中心と一致させた支
持部と、この支持部に同軸的に固着される弾性体とによ
り構成するようにしたものでおる。

（作　用） 上記構成でおれば、２枚の板バネの可動端が互いに固定
され一定の距離に保持されるので、これらの板バネの変
形による保持部材の移動方向は板バネと直交する方向に
規定される。さらに、支持部により保持部材に対する可
動体の移動方向は板バネと直交する軸を中心とする回転
方向に規定される。つまり、可動体の移動方向は、板バ
ネと直交する方向と、可動体の慣性中心と一致し板バネ
と直交する軸を中心とする回転方向との２つの方向に規
定されることになる。従って、フォーカシングに関して
は、 板バネと直交する方向に可動体を移動させることにより
、対物レンズを光学記録媒体に対して垂直方向に駆動す
ることができる。また、トラッキングに関しては、 板バネと直交する軸回りに可動体を回転移動することに
より、対物レンズを光学記録媒体の半径方向に駆動する
ことが可能となる。

そしてこの場合、従来の軸１習動方式とは異なり、フォ
ーカシング方向の準静的変位と力との間にヒステリシス
特性が生じる等の不都合はない。ざらに、従来の板バネ
や４本の金属棒により支持する方式とは異なり、可動体
の倒れが励起される等の不都合もない。

またざらに、支持部に同軸的に固着された弾性体の剪断
変形に対する復元力により中立位置が定められる構造で
おり、効率的なダンピングが得られる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明る。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる対物レンズ駆動
装置の概略構成を示す平面図、第２図は第１図における
矢視Ｃ−Ｃ断面図、また第３図は同装置を示す斜視図で
ある。

これらの図において、１１は磁性材料で形成されたベー
スを示している。１２は可動体でおり、この可動体１２
の慣性中心から所定の距離隔てた位置には対物レンズ１
３が固定されている。可動体１２の慣性中心には対物レ
ンズ１３の光軸方向と平行に貫通穴１４が設けられてお
り、この貫通穴１４に軸体１５が回転自在に嵌入され軸
体１５と貫通穴１４の間隙にシリコーンゴム等の弾性体
２４が充填又は挿入されている。軸体１５はその両端を
、断面コ字型の保持部材１６に設けられた穴１７ａ、１
７ｂに嵌入され、これらの少なくとも一方に圧入等の手
段により固着されている。これにより、保持部材１６に
対して可動体１２を回転自在に支持する回転軸受機構が
構成されている。

保持部材１６の上下両面には、平行な２枚の板バネ１８
ａ、１８ｂの一端（可動端）が固着されている。

板バネ１８ａ、１８ｂの他端（固定端）は、板バネ固定
部材１９ａ、１９ｂ、１９Ｇによりベース１１に固定さ
れている。ここで、２枚の板バネ１８ａ、１８ｂはそれ
ぞれの可動端を保持部材１６により一体的に固定されて
いるので、これらの板バネ１８ａ、１８ｂ間の距離は一
定に保持される。従って、板バネ１８ａ。

１８ｂの可動端に固定された保持部材１６の移動方向は
、第１図中Ｘ軸方向に直線的なものとなる。

また、可動体１２には、可動体１２の慣性中心に対して
互いに対称な位置に、フォーカシング用コイル２０ａ、
２０ｂ及びトラッキング用コイル２１ａ。

２１ｂが固定されている。ここで、フォーカシング用コ
イル２０ａ、２０ｂは、Ｙ軸方向を中心にしてトラック
状に巻装されている。ざらに、トラッキング用コイル２
１ａ、２１ｂは、第１図中Ｘ軸方向を中心にしてそれぞ
れ２個づつ巻装され、フォーカシング用コイル２０ａ、
２０ｂの外側に配置されている。

一方、ベース１１には、フォーカシング用コイル２０ａ
、２０ｂの内側に一定の隙間が設けられる状態で挿入さ
れる内側ヨーク２２ａ、２２ｂが突設されている。内側
ヨーク２２ａ、２２ｂの外側には、フォーカシング用コ
イル２０ａ、２０ｂ及びトラッキング用コイル２１ａ、
２１ｂを挟み、内側ヨーク２２ａ、　２２ｂと対向する
位置に、外側ヨーク２３ａ、２３ｂが突設されている。

そして、外側ヨーク２３ａ、２３ｂの内側ヨーク２２ａ
、２２ｂと対向する面には、磁石２４ａ。

２４ｂが固着されている。なお、第２図中２７はバラン
ス重りを示している。また、回転軸受機構を実現するに
際しては、軸体１５を可動体１２側に＊着、保持部材１
６側に回転自在に嵌合するようにしてもよい。

このような構成でおると、フォーカシング用コイル２０
ａ、２０ｂへの通電制御に伴う電磁力で可動体１２を第
２図中Ｙ方向に移動させ、これによってフォーカシング
制御を行い、またトラッキング用コイル２１ａ、２１ｂ
への通電制御に伴う電磁力で可動体１２を第２図中Ｙ軸
回りに回転させ、これによってトラッキング制御を行う
ことができる。そしてこの場合、可動体１２をベース１
１に対して支持する支持機構として、軸体１５、保持部
材１６及び２枚の板バネｉａａ、ｔａｂ等を用いている
ので、次のような効果が得られる。

即ち、−軸回りの回転を軸受で構成し、光軸方向の平行
移動を平行な２枚の板バネ１８ａ、１８ｂにより実現し
ているため、フォーカシング方向の移動に際しては、軸
受の軸回りの回転と軸方向の滑りを利用した場合のよう
に摩擦力が発生することはない。このため、フォーカシ
ング方向の準静的変位と力との関係は、第４図に示す如
く直線的なものとなり、第　に示すようなヒステリシス
はない特性となる。このように準静的変位にヒステリシ
スを持っていないので、サーボを掛ける際の引込みを容
易にすることができる。

また、トラッキング方向の対物レンズ１３の移動は、ト
ラッキング用コイル２１ａ、２１ｂにより発生させられ
る開力による可動体１２の回転移動により実現されてい
る。この開力は、トラッキング用コイル２１ａ、２１ｂ
と磁気回路の相対位置がフォーカシング方向の変位又は
トラッキング方向の変位により変化した場合でも変化す
ることがない。従って、可動体１２を直角２方向に平行
移動させる場合のように、中立位置からフォーカシング
方向に可動体１２がシフトした状態でトラッキング方向
に対物レンズ１３を移動させる際にあっても、Ｚ軸回り
に可動体１２を回転させようとする力が作用することは
基本的にない構成となり、極めて安定した制御動作を実
現することが可能になる。

また、この実施例では回転軸受機構を利用していること
から、可動体１２の回転に伴う抗力を小さくすることが
でき、且つ可動体１２の倒れを確実に防止できる等の利
点がある。

また、トラッキング方向の中立位置を定めるメカニズム
は、トラッキング方向に可動体がシフトすると軸箱１５
と貫通穴１４の間に挿入された弾性体２５が剪断力を受
けて変形し、その剪断変形に対する復元力により、トラ
ッキング方向の中立位置が定められている構造である。

一方一般に弾性体は、弾性体が剪断力を受けて剪断変形
する場合大きなエネルギを吸収するため、本発明のよう
に回転軸と同軸に配置した弾性体１６の剪断変形を利用
して中立位置を定める構造は効率的なダンピングを働か
せることを可能にしている。そのため、トラッキング方
向の振動特性を示す周波数特性において主共振周波数（
１０〜４０ＨＺ　）における共振の鋭さくＱ値）を低く
押えることが可能になり、選曲時に素早くレンズをトラ
ッキング方向に送った場合、レンズがいつまでも振動す
ることがないため、速やかな選曲を実現できる。

第５図と第６図は、本発明の第２の実施例を示す斜視図
及び断面図である。なお、第１図から第３図と同一部分
には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した第１の実施例と異なる点は、
軸体１５の代わりに突起と凹部からなるピボット軸受を
用いたことにある。即ち、可動体１２の上下面には、凹
部３０ａ、３０ｂが設けられ、これらの凹部３０ａ、３
０ｂの中心を結ぶ直線が可動体１２の回転慣性中心と一
致するようになっている。また、保持部材１６には凹部
３０ａ、３０ｂと係合するための突起３１ａ、３１ｂが
設けられている。そして、両凹部３０ａ、３０ｂには例
えばシリコーンゴム等の弾性体２５ａ、２５ｂが充填又
は挿入され、この弾性体２５ａ、２５ｂを剪断変形させ
ることによって突起３１ａ、３１ｂが回動可能となって
いる。

このような構成であっても、先の第１の実施例と同様の
作用、効果が得られるのは、勿論のことである。

なお、上記例では突起３１ａ、３１ｂと保持部材１６と
は一体に構成されたピボット軸受を示したが、第７図に
示すように突起３１ａ、３１ｂと保持部材３３とが別部
材で構成されたピボット軸受を用いてもよい。この場合
、保持部材３３を例えばステンレス等のバネ材で形成す
ることにより、ピボット軸受に所定の予圧を容易に与え
ることが可能となる。

第８図は、本発明の第３の実施例の要部構成を示す断面
図である。なお、第２図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

第８図は、特に回転軸受を採用したものではなく、保持
部材１６と可動体１２を、例えばシリコーンゴム等の弾
性体２５ａ、２５ｂにより支持連結したものである。な
お、弾性体２５ａ、２５ｂの中心を結ぶ直線が可動体１
２の回転慣性中心と一致するように設けている。このよ
うにして弾性体２５ａ、２５ｂの剪断変形により可動体
１２０回転の自由度を与えているために、第１の実施例
と同様の作用・効果を得ることができる。

第９図は、本発明の第４の実施例の要部構成を示す断面
図である。なお、第２図と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

第９図においては、第１の実施例と同様に軸体を用いた
ものであるが、その軸体の構造が異なる。

軸体３５の上部若しくは下部に皿部３６が設けられてい
る。この軸体３５を板バネｉａａ、ｔａｂ、及び可動体
１２に設けられた六に挿入している。この軸体３５の中
心は、可動体１２の回転慣性中心と一致するようになっ
ている。そして、軸体３５の皿部３６の反対側を例えば
ナツト３７で固着する。このときに、可動体１２と板バ
ネ１８ａ、１８ｂとの間隙には弾性体２５ａ、２５ｂが
充填されており、前述の実施例同様に弾性体２５ａ、２
５ｂの剪断変形により可動体１２の回転の自由度を得て
いる。従って第１の実施例と同様の作用・効果が得られ
ると共に軸体３５を板バネ１８ａ、１８ｂ及び可動体１
２の穴に挿入するだけで組立てが行える。

以上の実施例のごとく弾性体を充填したことによりトラ
ッキング方向の復元力が得られるため、トラッキング方
向の復元力を与える別部材を取付ける必要がなく小形軽
量化を図るうえで有利である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。例えば、２枚の平行板バネの形状や材
料等は、仕様に応じて適宜選択すればよい。ざらに、フ
ォーカシング用コイル及びトラッキング用コイルの配置
は、第１図に何等限定されるものではなく、仕様に応じ
て適宜変更可能である。

またざらに、上記実施はすべて可動体側に駆動コイル、
固定部側に磁石を配置しているムービングフィルタイブ
であるが、本発明はこれに限定されるものではない。つ
まり、可動体側に磁石、固定部側に駆動コイルを配置す
るムービングマグネットタイプでもよい。なお、ムービ
ングマグネットタイプは、可動体側にコイルの配線等が
無くなるために、動作特性に優れる等の種々のメリット
を備えている。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、２枚の平行な板バ
ネと、可動体を回転自在に支持し且つその回転中心を可
動体の慣性中心に一致させた支持部により可動体を支持
する構成としているので、従来の板バネや４本共に平行
な金属棒により支持する方式の利点であるフォーカシン
グ方向の準静的変位と力との関係がヒステリシスのない
特性と、軸摺動方式の利点である可動体の倒れが励起さ
れない特性とを共に鮪ね備え、効率的なダンピングが行
える為にＱ値を低くおさえた対物レンズ駆動装置を実現
することができ、その有用性は絶大である。　　　、

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例に係わる対物
レンズ駆動装置の概略構成を説明するためのもので第１
図は平面図、第２図は第１図の矢視Ｃ−Ｃ断面図、第３
図は斜視図、第４図は上記実施例装置のフォーカシング
方向駆動特性を示す図、第５図乃至第７図は、本発明の
第２の実施例を示す平面図及び断面図、第８図は本発明
の第３の実施例を示す断面図、第９図は本発明の第４の
実施例を示す断面図、第１０図乃至第１２図は第１の従
来例を説明するためのもので第１０図は斜視図、□第１
１図は第１０図の矢視Ｃ−Ｃ断面図、第１２図は第１０
図の矢視Ｂ−Ｂ断面図、第１３図及び第１４図は第２蛯
の従来例を説明するためのもので第１３図は斜視図、第
１４図は分解斜視図、第１５図は第１の従来例にあける
フォーカシング方向駆動特性を示す図でおる。 １１・・・ベース（固定部）１２・・・可動体１３・・
・対物レンズ　　　　　１５・・・軸体１６・・・保持
部材　　　　　　１８ａ、１８ｂ・・・板バネ２０ａ、
２０ｂ・・・フォーカシング用コイル２１ａ、　２１ｂ
・・・トラッキング用コイル２４ａ、２４ｂ−・・磁石
　　　　２５ａ、２５ｂ−・・弾性体代理人　弁理士　
則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第８図 第９図 第１０図 袴１１図　　　　第１２図 力 第１５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズと、この対物レンズを保持する可動体
   と、この可動体を固定部に対して少なくとも前記対物レ
   ンズの光軸方向若しくは、この光軸方向と直交する方向
   に移動変位させる駆動手段とを有する対物レンズ駆動装
   置において、前記固定部にその固定端が固定された複数
   の板バネと、これらの板バネの可動端を互いに固定し、
   前記各板バネ間の距離を一定に保持する保持部材と、こ
   の保持部材に対し前記可動体を回転自在に支持し、且つ
   その回転中心を前記可動体の慣性中心と一致させた支持
   部と、この支持部と前記可動体との間に固着される弾性
   体とを具備することを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. （２）前記支持部は、回転軸受機構からなるものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の対物レン
   ズ駆動装置。