JP2001297460A - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンジェンシャル駆動を実現する対物レンズ
駆動装置において、可動コイル型の給電機能とチルト機
能を併せ持つ支持構成を提供することを目的とする。 【解決手段】 従来のサスペンションワイヤ支持方式の
対物レンズ駆動装置において、レンズホルダ２に対物レ
ンズ１の光軸を含むディスク半径方向の仮想平面内に位
置し、かつ対物レンズ１を中心に対称配置された複数の
独立した捻り変形可能な短冊状金属板ばね１３ａ〜１３
ｃ´が設置され、この先端部をサスペンションワイヤ４
ａ〜４ｃ´で連結固着し、短冊状金属板ばねの他端部を
給電用端子とすることにより、タンジェンシャル方向に
回動可能な支持機能と給電機能を併せ持つ可動コイル型
３軸駆動の対物レンズ駆動装置を可能としたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズを介し
て記録媒体にレーザビームを照射することにより、情報
を光学的に記録再生または消去等を行う光ピックアップ
に装備される対物レンズ駆動装置であって、特にディス
クに対する光軸の傾きを補正する機能を有する３軸駆動
の対物レンズ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対物レンズ駆動装置は、コンパクトディ
スクなどの円盤状情報記録媒体（以下ディスクという）
に光ビームスポットを照射し、ディスク記録面上にピッ
ト列で構成される情報を記録再生する光学的情報記録再
生装置において、光スポットを形成する対物レンズを駆
動するものである。ディスクの回転に伴い、光スポット
とピット列との空間的なずれ、すなわちディスク面ぶれ
などの上下運動から発生するフォーカシングずれやディ
スクの偏心などによるトラッキングずれが発生しこれら
を補正するために対物レンズをディスクに対して垂直な
方向（以下フォーカシング方向という）、ディスクの半
径方向（以下トラッキング方向という）に駆動して、常
にスポットがピット列に対して適切に位置するように制
御する。

【０００３】上記のような光学的情報記録再生装置にお
いて、ディスク回転による面ぶれやディスクの撓みによ
り、ディスク面に対する対物レンズの光軸傾き（以下チ
ルトという）が発生する。このチルトは、ディスク円周
方向を軸として対物レンズの光軸がディスク半径方向に
傾斜するラジアルチルトと、ディスクの半径方向を軸と
して対物レンズの光軸がディスク円周方向に傾斜するタ
ンジェンシャルチルトとに分解することができる。

【０００４】チルトが発生すると、光学的な収差が対物
レンズ開口率の３乗に比例して発生し、記録再生信号の
劣化の原因となる。ＤＶＤなど高密度記録ディスクにお
いては、チルト発生による記録信号の時間軸変動（ジッ
タ）劣化への影響が増大し、正常な記録再生が困難とな
る。このような問題を解決するために、出願人は光学的
記録再生装置では、特願平１１−１８２４９４号で提案
したように、サスペンションワイヤの他端を固着した中
継部材とレンズホルダとを弾性変形可能部材で連結し、
レンズホルダを含む可動部分が回動可能となるよう支持
することによりタンジェンシャルチルトの補正を行うも
のが提案されている。

【０００５】以下、対物レンズ駆動装置（特願平１１−
１８２４９４号）について図面を参照して説明する。図
４は、その対物レンズ駆動装置の構成を示す斜視図、図
５は、駆動方向を定義する分解斜視図である。

【０００６】図４および図５において、１は対物レン
ズ、２はレンズホルダ、３ａ，３ｂは永久磁石、４ａ〜
４ｄはサスペンションワイヤ、５ａ，５ｂは対向ヨー
ク、６ａ，６ｂはトラッキングコイル、７ａ，７ｂはフ
ォーカシングコイル、８はサスペンションホルダ、９は
固定基台、１０ａ，１０ｂは弾性変形可能部材、１１
ａ，１１ｂは中継部材、１２はディスク、Ｏは回動中心
である。可動部の駆動方向の定義として、±Ｆｏはディ
スク記録面に対し垂直方向の動作を示すフォーカシング
方向、±Ｔｋはディスクに対し半径方向の動作を示すト
ラッキング方向、±Ｔｔはディスク記録面に対し円周方
向のチルト動作を示すタンジェンシャルチルト方向であ
る。

【０００７】対物レンズ１、永久磁石３ａ，３ｂはレン
ズホルダ２に固着され、また中継部材１１ａ、１１ｂは
弾性変形可能部材１０ａ，１０ｂを介してレンズホルダ
２に連結されて、全体として可動部を構成している。サ
スペンションワイヤ４ａ〜４ｄは、一端が固定基台９に
設置されたサスペンションホルダ８に固着され、他端が
中継部材１１ａ，１１ｂに固着されて、可動部全体をフ
ォーカシング方向、トラッキング方向に変位自在に支持
している。また、対向ヨーク５ａ，５ｂにトラッキング
コイル６ａ，６ｂおよびフォーカシングコイル７ａ，７
ｂが巻線されており、永久磁石３ａ，３ｂと対応する位
置に配置され固定基台９に固定されている。

【０００８】弾性変形可能部材１０ａ，１０ｂはレンズ
ホルダ２とサスペンションワイヤ４ａ〜４ｄが固着され
た中継部材１１ａ，１１ｂとを結合し、レンズホルダ２
を弾性変形可能部材の軸周り、すなわちタンジェンシャ
ルチルト方向±Ｔｔに回動可能に支持している。

【０００９】次に、駆動および制御について説明する。
フォーカシング駆動は、永久磁石３ａ，３ｂがコイルの
発生する電磁磁束に対して受ける電磁力が＋Ｆｏ、＋Ｆ
ｏの同一方向となるようにフォーカシングコイル７ａ，
７ｂにそれぞれ電流を流してフォーカシング駆動を行
う。トラッキング駆動も同様に、永久磁石３ａ，３ｂが
コイルの発生する電磁磁束に対して受ける電磁力が＋Ｔ
ｋ、＋Ｔｋの同一方向となるようにトラッキングコイル
６ａ，６ｂにそれぞれ電流を流してトラッキング駆動を
行う。フォーカシング制御およびトラッキング制御は、
ディスク面ぶれや偏心などのディスク変動に対する光ビ
ームのずれを検出する光学的なエラー検出手段（図示せ
ず）からの信号を参照として、このエラー信号が常に最
小となるよう追従駆動して制御する。

【００１０】タンジェンシャル駆動は、永久磁石３ａ，
３ｂが互いに逆方向の電磁力＋Ｆｏ、−Ｆｏ（あるいは
−Ｆｏ、＋Ｆｏ）を受けるようにフォーカシングコイル
７ａ，７ｂに電流を流し、可動部に±Ｔｔ方向の回転モ
ーメントを発生させてタンジェンシャルチルト方向に動
作させる。この時の回動軸は弾性変形可能部材１０ａ，
１０ｂの回動軸である。タンジェンシャルチルト制御
は、チルトセンサ等のチルト検出手段（図示せず）から
のエラー信号を参照としてチルトが常時最小となるよう
に、あるいは時間軸誤差信号（ジッタ）が常に最適値と
なるようにタンジェンシャル駆動し、対物レンズ２のチ
ルトによる光学的収差の影響を除去して安定した記録再
生が可能となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年チ
ルト補正機能に加えて、装置の高速化、小型化が進むこ
とにより対物レンズ駆動装置の追従性能の向上が要求さ
れ、特に高速動作を満足するためには軽くて小さく、か
つ強力な駆動機構を持つことが不可欠となっている。す
なわち、高感度でチルト補正可能なものが強く要望され
ている。

【００１２】前述した特願平１１−１８２４９４号で
は、駆動方式が、可動部側に永久磁石を搭載した一般的
に可動磁石型と言われるものであり、可動部側にコイル
を搭載した可動コイル型のように可動部からの給電手段
を必要としない利点があるが、問題点として、構造上磁
気回路を閉磁路にできないため磁気効率が低下すること
と、永久磁石の重量の点から可動部が重くなるため駆動
感度を上げることに限界があった。したがってチルト補
正機能を有するも駆動感度の点で課題を残したものであ
った。

【００１３】本発明は、上記のような対物レンズ駆動装
置の課題に鑑み、駆動方式を可動磁石型から可動コイル
型にし駆動感度を高めるとともに、チルト機能と給電機
能を併せ持つ支持構成を有する対物レンズを提供するこ
とを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ディスクにレーザビームを照射する対物レ
ンズと、この対物レンズを保持するレンズホルダと、固
定基台と、一端が固定基台に固着され他端がレンズホル
ダを変形自在に支持する互いに略平行な複数の金属支持
線からなる支持手段と、レンズホルダを対物レンズの光
軸方向に駆動するフォーカシング駆動手段と、レンズホ
ルダをディスクの半径方向に駆動するトラッキング駆動
手段とを備え、レンズホルダには対物レンズの光軸を含
むディスク半径方向の仮想平面内に位置し、かつ対物レ
ンズを中心に対称配置された少なくとも片側３枚の独立
した捻り変形可能な短冊状金属板ばねが設置され、この
短冊状金属板ばねのそれぞれの先端部と金属支持線の他
端とを垂直に連結固着することで、レンズホルダがフォ
ーカシング方向、トラッキング方向およびディスク半径
方向の軸周りのタンジェンシャル方向に回動可能とする
ことを特徴としている。

【００１５】上記構成によれば、短冊状金属板ばねの他
端部を給電用端子とすることで、可動コイル型での給電
手段を容易にし、高感度でチルト補正可能な対物レンズ
駆動装置が実現される。

【００１６】前記短冊状金属板ばねは、その幅方向がフ
ォーカシング方向で長手方向がトラッキング方向に配さ
れ、また、光軸方向に関し、それぞれの板厚が異なるよ
う構成されてもよい。さらに、短冊状金属板ばねの周囲
をダンピング材で充填されることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施の形態における対物レンズ駆動装置の斜視
図、図２は駆動方向を定義する分解斜視図、図３
（ａ），（ｂ）は回動原理説明と板ばね構成の別実施例
における回動中心移動を示す模式図である。なお、本発
明はタンジェンシャル駆動の構成に関するものであるた
め、実施の形態でのモデルはフォーカシング駆動、トラ
ッキング駆動およびタンジェンシャル駆動の３軸駆動を
行う対物レンズ駆動装置とする。

【００１８】図１および図２において、１は対物レン
ズ、２はレンズホルダ、３ａ〜３ｄは永久磁石、４ａ〜
４ｃと４ａ´〜４ｃ´（一部図示せず）はサスペンショ
ンワイヤ、８はサスペンションホルダ、９は固定基台、
１２はディスク、１３ａ〜１３ｃと１３ａ´〜１３ｃ´
（一部図示せず）は短冊状金属板ばね、１４ａ，１４ｂ
はプリントコイル（従来例でのトラッキングコイル６と
フォーカシングコイル７を内蔵したもの）、Ｏは回動中
心である。可動部の駆動方向の定義として、±Ｆｏはデ
ィスク記録面に対し垂直方向の動作を示すフォーカシン
グ方向、±Ｔｋはディスクに対し半径方向の動作を示す
トラッキング方向、±Ｔｔはディスク記録面に対し円周
方向のチルト動作を示すタンジェンシャルチルト方向で
ある。

【００１９】対物レンズ１とプリントコイル１４ａ，１
４ｂはレンズホルダ２に固着され、また短冊状金属板ば
ね１３ａ〜１３ｃ，１３ａ´〜１３ｃ´はそれぞれ独立
にレンズホルダ２に例えば一体成形され、全体として可
動部を構成している。サスペンションワイヤ４ａ〜４
ｃ，４ａ´〜４ｃ´は、一端が固定基台９に設置された
サスペンションホルダ８に固着され、他端が短冊状金属
板ばね１３ａ〜１３ｃ，１３ａ´〜１３ｃ´のそれぞれ
の先端部に垂直に連結固着されて、可動部全体をフォー
カシング方向、トラッキング方向に変位自在に支持して
いる。また、永久磁石３ａ〜３ｄは、プリントコイル１
４ａを永久磁石３ａと３ｂで、プリントコイル１４ｂを
永久磁石３ｃと３ｄで互いに異極が対面する方向で挟み
込む構成で固定基台９にそれぞれ固着されている。

【００２０】短冊状金属板ばね１３ａ〜１３ｃ，１３ａ
´〜１３ｃ´はレンズホルダ２とサスペンションワイヤ
４ａ〜４ｃ，４ａ´〜４ｃ´とを結合し、レンズホルダ
２をディスク半径方向の軸周り、すなわちタンジェンシ
ャルチルト方向±Ｔｔに回動可能に支持している。

【００２１】次に、駆動および制御について説明する。
フォーカシング駆動は、永久磁石３ａ〜３ｄの発生する
磁力によりプリントコイル１４ａ，１４ｂに内蔵された
それぞれのフォーカシングコイル（図示せず）に発生す
る電磁力が＋Ｆｏ、＋Ｆｏの同一方向となるようにフォ
ーカシングコイルにそれぞれ電流を流してフォーカシン
グ駆動を行う。トラッキング駆動も同様に、永久磁石３
ａ〜３ｄの発生する磁力によりプリントコイル１４ａ，
１４ｂに内蔵されたそれぞれのトラッキングコイル（図
示せず）に発生する電磁力が＋Ｔｋ、＋Ｔｋの同一方向
となるようにトラッキングコイルにそれぞれ電流を流し
てトラッキング駆動を行う。フォーカシング制御および
トラッキング制御は、ディスク面ぶれや偏心などのディ
スク変動に対する光ビームのずれを検出する光学的なエ
ラー検出手段（図示せず）からの信号を参照として、こ
のエラー信号が常に最小となるよう追従駆動して制御す
る。

【００２２】タンジェンシャル駆動は、プリントコイル
１４ａ，１４ｂに内蔵されたそれぞれのフォーカシング
コイルが互いに逆方向の電磁力＋Ｆｏ、−Ｆｏ（あるい
は−Ｆｏ、＋Ｆｏ）を発生するようにフォーカシングコ
イルに電流を流し、可動部に±Ｔｔ方向の回転モーメン
トを発生させてタンジェンシャルチルト方向に動作させ
る。この時の回動中心Ｏは、複数の短冊状金属板ばねの
合成された捻りおよび撓みにより決定される。タンジェ
ンシャルチルト制御は、チルトセンサ等のチルト検出手
段（図示せず）からのエラー信号を参照としてチルトが
常時最小となるように、あるいは時間軸誤差信号（ジッ
タ）が常に最適値となるようにタンジェンシャル駆動
し、対物レンズ１のチルトによる光学的収差の影響を除
去して安定した記録再生を実現する。

【００２３】次に、短冊状金属板ばね１３ａ〜１３ｃ，
１３ａ´〜１３ｃ´（一部図示せず）の詳細および効果
について説明する。短冊状金属板ばねは主にりん青銅な
どの導電性のばね材からなる捻り変形可能な板ばねで、
レンズホルダ２にそれぞれ独立に一体成形されており、
サスペンションワイヤとの連結部とは逆の他端部を給電
用端子とすることで可動コイル型対物レンズ駆動装置で
の給電手段を容易にしている。本発明の一実施形態の３
軸駆動では、プリントコイル１４ａからフォーカシング
コイル給電線２本、同じく１４ｂからもフォーカシング
コイル給電線２本、また、１４ａと１４ｂからトラッキ
ングコイル給電線２本合計６本の給電線が必要となるこ
とから、短冊状金属板ばねは対物レンズを中心に片側３
枚計６枚設置されている。これにより、タンジェンシャ
ルチルト機能を有し、かつ駆動感度の高い可動コイル型
３軸駆動の対物レンズ駆動装置が得られる。

【００２４】短冊状金属板ばねは、その幅方向がフォー
カシング方向で長手方向がトラッキング方向に配されて
いるため、捻り方向すなわちタンジェンシャル方向は比
較的柔らかいばねを有するが、フォーカシングおよびト
ラッキング駆動時はレンズホルダ２と剛体として働き、
それぞれの運動方向に対する独立性の高い支持系が構築
可能となる。また、短冊状金属板ばねの厚み，幅，長さ
を選定することで、タンジェンシャル駆動の任意の１次
共振周波数と適切な駆動感度の設定が可能となる。

【００２５】また、図３（ａ）に、短冊状金属板ばねの
回転動作原理を示す。まず、本発明の一実施形態では、
レンズホルダに回転モーメントが働いても短冊状金属板
ばねのサスペンションワイヤが連結固着されている側
は、サスペンションワイヤの座屈方向のばね乗数が短冊
状金属板ばねの捻りおよび撓み方向のばね乗数よりはる
かに強いため変位しない構造となっている。

【００２６】短冊状金属板ばねの配置構成において、図
３（ａ）の場合は、光軸方向に同厚同形状で同間隔に配
されているため、レンズホルダにフォーカシングコイル
による左右対称な回転モーメント＋Ｆおよび−Ｆが加わ
ると、短冊状金属板ばね１３ａと１３ｃに発生する捻り
角θおよび撓み量δはそれぞれ方向が逆で等しくなり、
その結果１３ｂの中心が回動中心Ｏとなる。この場合１
３ｂは捻りのみで撓みは発生していないことになる。

【００２７】一方、図３（ｂ）に示したものは、（ａ）
の問題点を改善すべく考案したもので、回動中心をでき
るだけ対物レンズ１の主点位置に近づけることにより、
レンズホルダ２の回動に際し、対物レンズのタンジェン
シャル方向の変位量βを極力小さくするための構成であ
る。図３（ｂ）での短冊状金属板ばねの配置構成は光軸
方向に同形状同間隔ながら、それぞれ板厚が異なるもの
を配している。具体的には、ばね乗数が１３ａ＞１３ｂ
＞１３ｃとなるように構成する。すなわち、レンズホル
ダ２に回転モーメント＋Ｆおよび−Ｆが加わると、
（ａ）と比較した変化量はそれぞれの撓み量が１３ｃで
はβ＋ａ，１３ｂでは＋ａ，１３ａではβ−ａとなり、
その結果変位量が最も少ない１３ａの方に回動中心Ｏ´
が移動し、対物レンズ１の変位量がβ−ａとなり、記録
再生信号の時間軸変動を最小に抑制する効果が得られ
る。

【００２８】なお、短冊状金属板ばねの周囲をダンピン
グ材で充填する構成とすれば、タンジェンシャル駆動特
性の１次共振周波数における振幅値を低減することがで
きる。

【００２９】以上の実施の形態においては、説明の簡素
化のためフォーカシング駆動、トラッキング駆動、タン
ジェンシャル駆動の３軸駆動を行う対物レンズ駆動装置
をモデルとして記載したが、例えば、プリントコイルに
ラジアル駆動用コイルを追加設置することにより、ラジ
アルチルト駆動も可能にした４軸駆動としても使用でき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、独立した
複数の短冊状金属板ばねをレンズホルダに設け、この先
端部をサスペンションワイヤで連結固着し、他端部を給
電用端子とすることにより、タンジェンシャル方向に回
動可能な機能と給電機能を併せ持つ可動コイル型３軸駆
動の対物レンズ駆動装置が実現できる。すなわち、高感
度かつチルト補正可能な構成を得ることができるもので
ある。

【００３１】また、短冊状金属板ばねは、その幅方向が
フォーカシング方向で長手方向がトラッキング方向に配
されているため、捻り方向すなわちタンジェンシャル方
向は比較的柔らかいばねを有するが、フォーカシングお
よびトラッキング駆動時はレンズホルダと剛体として働
き、それぞれの運動方向に対する独立性の高い支持系が
構築可能となる。

【００３２】なお、短冊状金属板ばねの厚み、形状を任
意に選ぶことで、タンジェンシャル駆動の適切な１次共
振周波数と駆動感度の設定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における対物レンズ駆動
装置の構成を示す斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における駆動方向の定義
を示す分解斜視図

【図３】回動原理説明と板ばね構成の別実施例における
回動中心移動を示す模式図

【図４】先に提案した対物レンズ駆動装置の構成を示す
斜視図

【図５】先に提案した対物レンズ駆動装置の駆動方向の
定義を示す分解斜視図

【符号の説明】

１ 対物レンズ ２ レンズホルダ ３ａ〜３ｄ 永久磁石 ４ａ〜４ｃ´（一部図示せず） サスペンションワイヤ ８ サスペンションホルダ ９ 固定基台 １２ ディスク １３ａ〜１３ｃ´（一部図示せず） 短冊状金属板ばね １４ａ，１４ｂ プリントコイル Ｏ，Ｏ´ 回動中心 ±Ｆｏ フォーカシング駆動方向 ±Ｔｋ トラッキング駆動方向 ±Ｔｔ タンジェンシャル駆動方向 ±Ｆ 回転モーメント θ 捻り角 δ 撓み量 β 回動時の対物レンズ変位量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 政就 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三東 武生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 BA01 DC03 EA02 EC05 EC10 FA21 FA25 FB04 FB12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクにレーザビームを照射する対物レ
   ンズと、前記対物レンズを保持するレンズホルダと、固
   定基台と、一端が前記固定基台に固着され他端が前記レ
   ンズホルダを変形自在に支持する互いに略平行な複数の
   金属支持線からなる支持手段と、前記レンズホルダを前
   記対物レンズの光軸方向に駆動するフォーカシング駆動
   手段と、前記レンズホルダを前記ディスクの半径方向に
   駆動するトラッキング駆動手段とを備えた対物レンズ駆
   動装置において、 前記レンズホルダには前記対物レンズの光軸を含む前記
   ディスク半径方向の仮想平面内に位置し前記対物レンズ
   を中心に対称配置された少なくとも片側３枚の独立した
   捻り変形可能な短冊状金属板ばねが設置され、前記短冊
   状金属板ばねのそれぞれの先端部は前記金属支持線の他
   端と垂直に連結固着されて、前記レンズホルダがフォー
   カシング方向、トラッキング方向の移動に加えて前記デ
   ィスク半径方向の軸周りのタンジェンシャル方向に回動
   可能とすることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. 【請求項２】短冊状金属板ばねは、その他端部を給電用
   端子とすることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ
   駆動装置。
3. 【請求項３】短冊状金属板ばねは、その幅方向がフォー
   カシング方向で長手方向がトラッキング方向に配するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の対物レンズ駆動
   装置。
4. 【請求項４】短冊状金属板ばねは、光軸方向に関し、そ
   れぞれの板厚が異なることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれか１項に記載の対物レンズ駆動装置。
5. 【請求項５】短冊状金属板ばねは、その周囲をダンピン
   グ材で充填されていることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれか１項に記載の対物レンズ駆動装置。