JP2002092915A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報の読み書きする時に、不具合を生じさせ
るチルトの影響を、従来のものを大幅に変えることな
く、なくすようにしたアクチュエータを提供する。 【解決手段】 対物レンズを有するアクチュエータフレ
ームを支持するワイヤの一部を強制的に弾性変形させる
手段を有し、ワイヤの一部を弾性変形させることにより
対物レンズをチルト動作させる。さらにワイヤの一部を
強制的に弾性変形させる手段をワイヤの中間部分に配置
する。弾性変形させる駆動手段として圧電材料と板バネ
で構成されている圧電素子を使用する。圧電素子を単体
あるいは複数のバイモルフ構造で構成する。さらに圧電
素子に複数のワイヤに対し、別々に垂直方向に力を加え
る。圧電素子に複数のワイヤに対し、別々にワイヤの垂
直方向を軸として回転させる方向に力を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置の
アクチュエータに関し、光ディスクを用いた情報入出力
装置に応用できるアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光ディスクを用いた情報記憶装置
として、ＣＤやＤＶＤなどがある。ＤＶＤなどはＣＤに
比べ記録密度が高いため、情報を読み書きするときの条
件が厳しくなっている。

【０００３】例えば、光ピックアップの光軸とディスク
面は垂直であることが理想であるが、実際にはディスク
が樹脂製のため、かなりうねりを持っていて、これを回
転させると光ピックアップの光軸とディスク面は常に垂
直ではなくなる（以降チルトと表現する）。

【０００４】またディスクは図１８のように記録層（１
０８）が樹脂層（１０２）を介してあるため、ディスク
面が垂直でなくなると光路が曲げられディスク上に正し
くスポットを絞れなくなり、コマ収差（１０３）が発生
する。この収差が許容される量よりも大きくなると、正
しく読み書きができなくなるという不具合が生じる。

【０００５】チルトの影響を少なくする方法としては、
対物レンズと記録層の間の樹脂層を薄くすることがあ
る。実際にＤＶＤ（図１８ｂ）がＣＤ（図１８ａ）に比
較し対物レンズ（１０１）と記録層（１０８）の間の樹
脂層（１０２）が半分であるのはこの効果を狙ったもの
である。

【０００６】しかしながら、この方法の場合、ＤＶＤよ
りも高密度記録をしようとした場合には樹脂層をもっと
薄くしてさらにチルトの影響を少なくすることになる
が、今度はディスク上にゴミや傷が付いた場合信号が正
しく読み書きできなくなるという不具合が生じる。この
ため、アクチュエータによって光軸側を傾けて（チル
ト）対応しているのが現状である。

【０００７】このチルト動作をさせる手段として、図１
７に示される特開平７−６５３９７号公報のようにコイ
ルと磁石を用いたアクチュエータが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−６５３９７号公報で開示される方法であると、
電磁駆動部が２ヶ所になったり、厚み方向がチルト用コ
イルを片側４つ並べるため厚くなったりするので、アク
チュエータ自体が大きくかつ重くなり、薄型化や高速応
答に対しては不利になるという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたも
のであり、情報を読み書きするときに不具合を生じさせ
るチルトの影響を、従来のものを大幅に変えることなく
なくすようにしたアクチュエータを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、光ディスクに光ピックアッ
プを用いて情報を読み書きするアクチュエータであっ
て、特に、フォーカシング、トラッキング動作させるア
クチュエータにおいて、対物レンズを有するアクチュエ
ータフレームを支持するワイヤの一部を強制的に弾性変
形させる手段を有し、ワイヤの一部を弾性変形させるこ
とにより対物レンズをチルト動作させることを特徴とす
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ワイヤの一部を強制的に弾性変形させる手
段がワイヤの中間部分に配置されていることを特徴とす
る。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
に記載の発明において、弾性変形させる駆動手段として
圧電材料と板バネで構成されている圧電素子を使用して
いることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、圧電素子は単体あるいは複数のバイモルフ
構造で構成されていることを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、圧電素子は複数のワイヤに対し、別々に垂
直方向に力が加えられることを特徴とする。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載の発明において、圧電素子は複数のワイヤに対し、
別々にワイヤの垂直方向を軸として回転させる方向に力
が加えられることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照した本発明
に係るアクチュエータの実施形態を詳細に説明する。図
１から図１６には、本発明に係るアクチュエータの実施
形態が示されている。以降に使用する図は説明をわかり
やすくするため誇張したり一部省略して描いてある。

【００１７】図１には本発明の構成を説明するための実
施形態が示されており、アクチュエータ全体の斜視図で
ある。本実施形態を第１の実施形態とする。（１）は対
物レンズであり、（５）は対物レンズ（１）及びコイル
（図示していない）または磁石（図示していない）を搭
載しているアクチュエータフレームである。

【００１８】アクチュエータフレーム（５）は４本のワ
イヤ（７ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）によって
支えられており、他端はワイヤ固定部（６）により支え
られている。（１１ａ）および（１１ｂ）はワイヤ（７
ａ〜７ｄ）を弾性変形させる手段であり、ワイヤ（７
ａ）と（７ｂ）および（７ｃ）と（７ｄ）にそれぞれ設
置されている。

【００１９】このアクチュエータは図示していない従来
技術の電磁手段によりフォーカス方向（Ｚ方向）、トラ
ッキング方向（Ｘ方向）に平行移動できるようになって
いる。ワイヤを弾性変形させる手段（１１ａ）および
（１１ｂ）によりタンジェンシャル方向（Ｙ方向：ディ
スクの回転方向）あるいは、ラジアル方向（Ｘ方向：＝
トラッキング方向）にチルト動作できるようになってい
る。

【００２０】図２にはチルトの動作が示されている。以
下、図２を用いてチルト動作の説明をする。図２は図１
のＸ方向から見た側面図であり、Ｙ方向にチルトさせる
時の説明図であり、弾性変形させる手段は省略し図示し
ていない。図２（ａ）はチルトしていない状態を表して
おり、ワイヤ（７ａ〜７ｄ）は平行状態あるいは、同じ
ような変形状態（フォーカス方向あるいはトラッキング
方向に移動している場合）である。

【００２１】図２（ｂ）は矢印で示す方向（図では時計
回り方向）にチルトしている状態を表している。詳細を
図３に示す。ワイヤ（７ａ〜７ｄ）はすべて同じ長さで
あるが、ワイヤ（７ａ）および（７ｂ）が弾性変形し、
ワイヤ（７ｃ）および（７ｄ）が変形していないため、
Ｚ方向から見たときのＹ方向のワイヤ（７ａ）および
（７ｂ）の長さはワイヤ（７ｃ）および（７ｄ）より△
Ｙだけ短くなるためアクチュエータフレーム（５）はＹ
方向に傾くことになる。

【００２２】図２（ｃ）は矢印で示す方向（図では反時
計回り方向）にチルトしている状態を表している。前述
と同様に、ワイヤ（７ａ〜７ｄ）はすべて同じ長さであ
るが、ワイヤ（７ｃ）および（７ｄ）が弾性変形し、ワ
イヤ（７ａ）および（７ｂ）が変形していないため、Ｚ
方向から見たときのＹ方向のワイヤ（７ｃ）および（７
ｄ）の長さはワイヤ（７ａ）および（７ｂ）より短くな
るためアクチュエータフレーム（５）はＹ方向に傾くこ
とになる。

【００２３】図４には第１の実施形態とは異なる第２の
実施形態を示す。ワイヤ（７ａ〜７ｄ）を弾性変形させ
る手段として圧電素子（４ａ）、（４ｂ）を使用してい
る例である。この実施形態の圧電素子はバイモルフ構造
の圧電素子である。

【００２４】一般にバイモルフ型圧電素子は図１６（断
面図）に示すように、板バネ（３）を挟むように板バネ
の表裏に接着固定されている。このバイモルフ型圧電素
子は、片方を固定し、板バネ部（３）と圧電材料（２）
に電圧をかけると圧電材料の伸縮により図１６に示すよ
うに撓み、変位△Ｚを得ることができる。

【００２５】図４ではこのようなバイモルフ型圧電素子
をワイヤ部に取り付けてある。図５は図４のＡ方向から
見た圧電素子（４ａ）の断面図であり、この圧電素子
（４ａ）が変形する様子を説明している。図５（ａ）は
圧電素子（４ａ）が変形していない状態である。

【００２６】図５（ｂ）は下が凸になるように変形させ
た状態である。圧電素子（４ａ）の両端部はそれぞれワ
イヤ（７ａ）、（７ｂ）に同様に取り付けてあるため、
Ｙ方向から見ると、ワイヤ（７ａ）、（７ｂ）のＸ方向
は図のように△Ｘずつ縮むことになる。

【００２７】図５（ｃ）は上が凸になるように圧電素子
（４ａ）を変形させた状態である。この場合も同様に、
圧電素子（４ａ）の両端部はそれぞれワイヤ（７ａ）、
（７ｂ）に同様に取り付けてあるため、Ｙ方向から見る
と、ワイヤ（７ａ）、（７ｂ）のＸ方向は図のように△
Ｘずつ縮むことになる。

【００２８】図６（ａ）〜（ｃ）は図４のＸ方向から見
た図、図６（ｄ）〜（ｆ）は図４のＺ方向から見た図で
あり、圧電素子は省略して図示していない。図６（ａ）
と図６（ｄ）はチルトしていない状態を表している。図
６（ｂ）はワイヤ（７ａ）、（７ｂ）が変形し矢印で示
す方向（図では時計回り方向）のようにＹ方向にチルト
している状態の図である。圧電素子は図５で示したよう
に変形するため、ワイヤ（７ａ）、（７ｂ）は図６
（ｅ）に示すように変形している。

【００２９】このためワイヤ（７ａ）、（７ｂ）のＹ方
向の長さが短くなるため矢印で示す方向（図では時計回
り方向）のようにＹ方向にチルトする。図６（ｃ）はワ
イヤ（７ｃ）、（７ｄ）が変形し矢印で示す方向（図で
は反時計回り方向）のようにＹ方向にチルトしている状
態の図である。

【００３０】圧電素子は図５で示したように変形するた
め、ワイヤ（７ｃ）、（７ｄ）は図６（ｆ）に示すよう
に変形している。このためワイヤ（７ｃ）、（７ｄ）の
Ｙ方向の長さが短くなるため矢印で示す方向（図では反
時計回り方向）のようにＹ方向にチルトする。

【００３１】図７には別の第３の実施形態が示されてい
る。ワイヤ（７ａ〜７ｂ）を弾性変形させる手段として
圧電素子（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）、
（４ｅ）、（４ｆ）、（４ｇ）、（４ｈ）を使用してい
る例である。この実施形態の圧電素子は、図１６で示し
たバイモルフ構造の圧電素子を使用している。図８は図
７のＢ方向から見た側面図であり、図９は図７の上方向
から見た平面図である。

【００３２】図７から図９において、（４ａ〜４h ）は
圧電素子であり、（１２a 〜h ）は圧電素子（４ａ〜４
h ）を固定する圧電素子固定部である。圧電素子固定部
（１２ｂ）、（１２ｄ）、（１２ｆ）、（１２ｈ）はワ
イヤを変形させる部分であり、それぞれワイヤ（７
ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）に接触固定されて
いる。圧電素子（４ａ〜４h ）が変形することにより固
定部（１２ｂ）、（１２ｄ）、（１２ｆ）、（１２ｈ）
の位置がＸ方向に変位するためワイヤ（７ａ）、（７
ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）が変形する。

【００３３】圧電素子が変形した様子を図１０に示す。
ここでは図７に示した上方向から見た平面図で説明す
る。圧電素子（４ａ〜４ｄ）が変形すると、図１０に示
したようになり、固定部（１２ａ）、（１２ｂ）は点線
で示した変形する前とくらべ△Ｘだけ内側に変位する。

【００３４】このため固定部（１２ａ）、（１２ｂ）に
固定されているワイヤ（７ａ）、（７ｂ）は図６
（ｂ）、（ｅ）で示したように変形し、Ｙ方向の長さが
短くなるため、図６で説明したのと同じ効果によりＹ方
向にチルトすることが可能となる。

【００３５】特に、図７で示した第３の実施形態は図４
で示した第２の実施形態よりワイヤを変形させる効果が
大きいため圧電素子を駆動する電圧を低くすることが可
能である。

【００３６】例えば図７の実施形態で示したバイモルフ
圧電素子を組み合わせた構造で、圧電材料の特性として
圧電定数ｄ31=-330E-12 （m/V ）である材料を用いた場
合、12V で約±0.25゜のタンジェンシャルチルトが得ら
れる。

【００３７】図１１にはさらに別な第４の実施形態が示
されている。弾性変形させる手段はバイモルフ型圧電素
子を複数組み合わせた構造になっている。図１２、図１
３、図１４はこの部分の動作を説明する図である。

【００３８】図１２は弾性変形させる手段を部分的に示
した図である。（４ａ）、（４ｂ）、（４ｃ）、（４
ｄ）はバイモルフ型圧電素子であり、それぞれ片方の端
は圧電素子固定部（１２ａ）に固定され、他端はワイヤ
（７ａ）、（７ｂ）に取り付けられている。いま圧電素
子（４ａ〜４ｄ）を図１２の矢印の方向に変形させたと
する。これをＢ方向から見た図が図１３である。

【００３９】まずワイヤ（７ａ）に取り付けられている
圧電素子（４ａ）、（４ｂ）は図１３（ａ）の矢印の方
向に変形させることになる。圧電素子（４ａ）、（４
ｂ）の他端は圧電素子固定部（１２ａ）に固定されてい
るが、圧電素子固定部（１２ａ）は他の固定部分（たと
えば固定部（６）と同一の固定部分）に固定されている
わけではないので圧電素子固定部（１２ａ）は図１３
（ａ）では時計回りにモーメントを受け回転しようとす
る。

【００４０】もし、圧電素子固定部（１２ａ）が圧電素
子（４ａ）、（４ｂ）を介してワイヤ（７ａ）にしか取
り付け部分がなければ、圧電素子（４ａ）、（４ｂ）が
変形しても圧電素子固定部（１２ａ）が時計回り方向に
回転するだけでワイヤ（７ａ）は変形しない。

【００４１】しかし、圧電素子固定部（１２ａ）は圧電
素子（４ｃ）、（４ｄ）を介してワイヤ（７ｂ）に取り
付けられている。このため同時に圧電素子（４ｃ）、
（４ｄ）を図１３（ｃ）の矢印のように変形させると、
図１３（ｃ）では圧電素子固定部（１２ａ）は反時計回
りにモーメントを受けることになるので、図１３（ａ）
で説明したモーメントとと打ち消し合うことになる。

【００４２】このため圧電素子固定部（１２ａ）は回転
しないでそのままの状態を保つことになる。結果、圧電
素子（４ａ〜４ｄ）を図１２の矢印のように変形させる
と、ワイヤ（７ａ）は図１３（ｂ）のように、ワイヤ
（７ｂ）は図１３（ｄ）のように変形することになる。

【００４３】一方、バイモルフ型圧電素子（４ｅ）、
（４ｆ）、（４ｇ）、（４ｈ）も同様に図１２と同じ方
向に変形させると、ワイヤ（７ｃ）はワイヤ（７ａ）と
同じように、ワイヤ（７ｄ）はワイヤ（７ｂ）と同じよ
うに変形する。

【００４４】このとき、ワイヤ（７ａ〜７ｄ）はＺ方向
からみたＹ方向の長さは同じように縮んでいるのでＹ方
向にはチルトしない。しかし、ワイヤ（７ａ〜７ｄ）
は、図７のＡ方向からみた図、図１４（ａ）の矢印の方
向に変形しているので、図１０（ｂ）の矢印で示すＸ方
向にチルトする。

【００４５】同じように、圧電素子（４ａ〜４ｈ）を図
１１の矢印方向とは逆方向に変形させると、図１４
（ｂ）で示した矢印方向と逆方向のＸ方向にチルトさせ
ることができる。

【００４６】また圧電素子（４ａ〜４ｄ）を図１５
（ａ）の矢印の方向に変形させると、ワイヤ（７ａ）、
（７ｂ）は図６（ｂ）、（ｅ）で示したものと同じよう
に変形し、図６（ｂ）の矢印の示すＹ方向にチルトさせ
ることが可能になる。

【００４７】また圧電素子（４ｅ〜４ｈ）を図１１
（ｂ）の矢印の方向に変形させると、ワイヤ（７ｃ）、
（７ｄ）は図６（ｃ）、（ｆ）で示したものと同じよう
に変形し、図６（ｃ）の矢印の示すＹ方向にチルトさせ
ることが可能になる。

【００４８】このようにラジアル方向（Ｘ方向）にもタ
ンジェンシャル方向（Ｙ方向）にも自在にチルトさせる
ことができる。なお、これまでの実施形態では圧電素子
を圧電材で板バネをサンドイッチしたバイモルフ構造と
して述べてきたが、圧電素子は、圧電材１枚と板バネ１
枚を張り合わせたユニモルフ構造でも良いし、圧電素子
と板バネを何枚か張り合わせた積層バイモルフでも良い
し、共振対策をした共振抑圧構造を持つものでも良いこ
とはいうまでもない。

【００４９】以上のように実施することにより、従来の
フォーカス、トラッキングアクチュエータの構成やスペ
ースをほとんど変えることなく、タンジェンシャル、ト
ラッキング方向のチルト動作が可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載のアクチュエータによれば、対物レンズを有する
アクチュエータフレームを支持するワイヤの一部を弾性
変形させることができるので、対物レンズをチルト動作
させることが可能となる。

【００５１】請求項２記載のアクチュエータによれば、
請求項１記載のアクチュエータにおいて、ワイヤの一部
を強制的に弾性変形させる手段がワイヤの中間部分に配
置されているので、フォーカシング、トラッキング時に
関係なく対物レンズをチルト動作させることができる。

【００５２】請求項３記載のアクチュエータによれば、
請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、弾
性変形させる駆動手段として圧電材料と板バネで構成さ
れている圧電素子を使用しているので、簡単で小型の駆
動手段が実現できる。

【００５３】請求項４記載のアクチュエータによれば、
請求項３記載のアクチュエータにおいて、圧電素子は単
体あるいは複数のバイモルフ構造で構成されているので
簡単で小型の駆動手段が実現できる。

【００５４】請求項５記載のアクチュエータによれば、
請求項４記載のアクチュエータにおいて、圧電素子は複
数のワイヤに対し、別々に垂直方向に力が加えられるの
で、ワイヤ方向のチルト動作が可能となる。

【００５５】請求項６記載のアクチュエータによれば、
請求項４または５に記載のアクチュエータにおいて、圧
電素子は複数のワイヤに対し、別々にワイヤの垂直方向
を軸として回転させる方向に力が加えられるので、ワイ
ヤに垂直方向のチルト動作も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアクチュエータの第１の実施形態
が示されている。

【図２】図１のアクチュエータのチルトの動作を説明す
る図である。

【図３】図２の詳細が示される図である。

【図４】本発明に係るアクチュエータの第２の実施形態
が示されている。

【図５】圧電素子の様々な状態が示される図である。

【図６】図４に示されるアクチュエータの状態を変化さ
せたときの側面図である。

【図７】本発明に係るアクチュエータの第３の実施形態
が示されている。

【図８】図７のアクチュエータをＢ方向から見た側面図
である。

【図９】図７のアクチュエータを上方向から見た平面図
である。

【図１０】図７のアクチュエータの圧電素子が変形した
様子が示される図である。

【図１１】本発明に係るアクチュエータの第４の実施形
態が示されている。

【図１２】図１１のアクチュエータのバイモルフ型圧電
素子を弾性変形させる手段の動作を示す図である。

【図１３】図１１のアクチュエータのバイモルフ型圧電
素子を弾性変形させる手段の動作を示す図である。

【図１４】図１１のアクチュエータのバイモルフ型圧電
素子を弾性変形させる手段の動作を示す図である。

【図１５】図１１のアクチュエータを弾性変形させる動
作を説明するための図である。

【図１６】図４のアクチュエータのバイモルフ型圧電素
子の断面図である。

【図１７】従来のコイルと磁石を用いたアクチュエータ
が示されている。

【図１８】従来のＤＶＤ（digital versatile disc）と
ＣＤ（compact disc）の光ピックアップの様子が示され
た図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ 圧電材料 ３ 板バネ ４ 圧電素子 ５ アクチュエータフレーム ６ ワイヤ固定部 ７ ワイヤ １１ 弾性変形手段 １２ 圧電素子固定部 １０１ａ ＣＤ用対物レンズ １０１ｂ ＤＶＤ用対物レンズ １０２ａ ＣＤ用ディスク １０２ｂ ＤＶＤ用ディスク １０３ａ ＣＤスポット（コマ収差） １０３ｂ ＤＶＤスポット（コマ収差） １０８ 記録層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスクに光ピックアップを用いて情
   報を読み書きするアクチュエータであって、特に、フォ
   ーカシング、トラッキング動作させるアクチュエータに
   おいて、 対物レンズを有するアクチュエータフレームを支持する
   ワイヤの一部を強制的に弾性変形させる手段を有し、前
   記ワイヤの一部を弾性変形させることにより対物レンズ
   をチルト動作させることを特徴とするアクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記ワイヤの一部を強制的に前記弾性変
   形させる手段が前記ワイヤの中間部分に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 【請求項３】 弾性変形させる駆動手段として圧電材料
   と板バネで構成されている圧電素子を使用していること
   を特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 前記圧電素子は単体あるいは複数のバイ
   モルフ構造で構成されていることを特徴とする請求項３
   記載のアクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記圧電素子は複数の前記ワイヤに対
   し、別々に垂直方向に力が加えられることを特徴とする
   請求項４記載のアクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記圧電素子は複数の前記ワイヤに対
   し、別々に前記ワイヤの垂直方向を軸として回転させる
   方向に力が加えられることを特徴とする請求項４または
   ５記載のアクチュエータ。