JP2003281753A

JP2003281753A - レンズアクチュエータ

Info

Publication number: JP2003281753A
Application number: JP2002082246A
Authority: JP
Inventors: Satohiro Tanaka; 聡弘田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない消費電力で対物レンズを高速度で精度
良く所定位置に駆動することができるレンズアクチュエ
ータを提供する。【解決手段】減衰部材３６１、３６２により弾性部材
２３１〜２３４の振動を抑制するとともに、可動系３０
の制御方向における固有振動数を光ディスクの最大回転
周波数とほぼ一致するように設定することにより、光デ
ィスクの回転周波数が最大回転周波数近傍であっても、
一次共振を抑制しつつ高いＡＣ感度を得ることができ、
その結果、少ない消費電力で対物レンズを高速度で精度
良く所定位置に駆動することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズアクチュエ
ータに係り、さらに詳しくは、光ピックアップ装置に搭
載され、光ディスクの記録面にレーザ光を集光する対物
レンズを駆動するためのレンズアクチュエータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置では、例えばＣＤ（comp
act disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの
光ディスクが用いられ、該光ディスクのスパイラル状又
は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の
微小スポット（光スポット）を形成することにより情報
の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再
生などを行っている。そして、光ディスク装置には、光
ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに、記録
面からの反射光を受光するために、光ピックアップ装置
が設けられている。

【０００３】通常、光ピックアップ装置は、対物レンズ
を含み、光源から出射される光束を光ディスクの記録面
に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の
受光位置まで導くための光学系、及び受光位置に配置さ
れた受光素子などを備えている。そして、光ディスク装
置では、光スポットを記録面の所定位置に正確に形成す
るために、対物レンズをトラックの接線方向に直交する
方向（トラッキング方向）に駆動する、いわゆるトラッ
キング制御、及び対物レンズを対物レンズの光軸方向
（フォーカス方向）に駆動する、いわゆるフォーカス制
御を行う際に、光ピックアップ装置の受光素子からの出
力信号に基づいてトラックエラー信号及びフォーカスエ
ラー信号を検出し、それぞれ対物レンズの位置制御など
にフィードバックさせている。

【０００４】光ピックアップ装置には、対物レンズの位
置制御のために制御信号として供給される電流（又は電
圧）の値に応じてトラッキング方向及びフォーカス方向
に推力を発生させ、対物レンズをトラッキング方向及び
フォーカス方向に駆動するレンズアクチュエータが搭載
されている。

【０００５】トラッキング制御及びフォーカス制御にお
いて、レンズアクチュエータに入力される制御信号に
は、各部品の組み込み時における設計位置からの位置ず
れなどに起因する、時間変化が小さい成分（いわゆるＤ
Ｃ成分）、及び光ディスクの面ぶれや偏芯などのよう
に、時間変化が大きい成分（いわゆるＡＣ成分）が含ま
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レンズアクチュエータ
の性能を評価する指標の１つとして変位感度特性（以
下、便宜上「感度特性」と略述する）がある。変位感度
（以下、便宜上「感度」と略述する）とは、供給される
電流（又は電圧）の大きさに対する対物レンズのシフト
量をいう。例えば、供給される電流（又は電圧）が同じ
ときには、感度が高いほど対物レンズのシフト量は大き
くなる。一例として図５に示されるように、制御信号の
周波数が低い場合には、感度はほぼ一定であるが、対物
レンズと一体となって駆動される可動部分の固有振動数
に対応する周波数（以下、便宜上「固有振動周波数」と
もいう）でピークとなり、固有振動周波数よりも高い周
波数領域では、周波数が高くなるにつれて感度は低下す
る。フォーカス方向における感度特性ＴｏＦ及びトラッ
キング方向における感度特性ＴｏＴは、いずれも同様な
傾向を示している。

【０００７】近年、光ディスクの記録容量が飛躍的に増
大し、それに伴ってアクセス速度の更なる高速化が要求
されている。アクセス速度の高速化に対応するには、光
ディスクの回転周波数を高くする必要がある。光ディス
クの回転周波数は、例えば３２倍速の場合には約１０６
Ｈｚ、４０倍速の場合には約１３２Ｈｚとなる。光ディ
スクの回転周波数が高くなると、前述したＡＣ成分の周
波数が高くなるために、レンズアクチュエータに入力さ
れる制御信号の周波数は高くなり、レンズアクチュエー
タには、速い応答性、すなわち加速性が要求されること
となり、特にＡＣ成分の感度（ＡＣ感度）が重要となっ
てきた。

【０００８】また、光ディスクの回転周波数が高くなる
と、一例として図６に示されるように、消費電力が急激
に増加する。これは、光ディスクの回転周波数が高くな
ると、ＡＣ感度が低下するためである。例えば、対物レ
ンズのシフト量が同じであっても、ＡＣ感度が低いほど
供給する電流値を大きくしなければならない。そして、
供給する電流値の自乗が消費電力に比例するため、ＡＣ
感度が低いほど消費電力が大きくなる。特にノートパソ
コンのように携帯型の情報機器に用いられる場合には、
レンズアクチュエータで使用できる電力量には限界があ
るために、消費電力を小さくすることは非常に重要であ
る。

【０００９】以上の理由から、アクセス速度の高速化に
対応するには、レンズアクチュエータのＡＣ感度を上げ
ることが必要である。

【００１０】また、レンズアクチュエータの性能を評価
するもう一つの指標としてラジアルチルト特性がある。
ラジアルチルト特性とは、トラッキング方向とフォーカ
ス方向とを含む平面に垂直な方向を回転軸の方向とする
回転特性である。この回転はラジアルチルトとも呼ばれ
ている。また、この回転方向はロール方向とも呼ばれて
いる。トラッキング制御及びフォーカス制御では、対物
レンズがトラッキング方向及びフォーカス方向のみに移
動することが望ましいが、ロール方向の共振（ロール共
振）によってラジアルチルトを伴う場合がある。ラジア
ルチルト特性が悪いと、ラジアルチルト量が大きくな
り、対物レンズの光軸方向と記録面の法線方向とのずれ
が大きくなる。その結果、記録面の所定位置に光スポッ
トを安定して形成することが困難となり、情報の記録及
び再生に悪影響を及ぼすこととなる。特に、アクセス速
度が高速化すると、より短時間で記録面の所定位置に光
スポットを形成しなければならないために、ロール共振
を抑えてラジアルチルト量を小さくすることが必要であ
る。

【００１１】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、少ない消費電力で対物レンズを高速度
で精度良く所定位置に駆動することができるレンズアク
チュエータを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従来のレンズアクチュエ
ータでは、トラッキング制御及びフォーカス制御（以
下、総称して「対物レンズ位置制御」ともいう）の際
に、対物レンズを含む可動系の一次共振を避けるため
に、トラッキング方向及びフォーカス方向（以下、総称
して「制御方向」ともいう）における固有振動数と光デ
ィスクの回転周波数との差がある程度大きくなるように
設計されていたが、発明者等は、鋭意検討した結果、制
御方向における可動系の一次共振に関しては、減衰部材
を用いることによって尖鋭度Ｑを小さくすることが可能
であり、対物レンズ位置制御における制御信号の周波数
が、制御方向における固有振動周波数近傍であっても、
対物レンズのシフト量を精度良く制御することが可能で
あるという知見を得た。本発明は、かかる発明者の得た
新規知見に基づいてなされたもので、以下のような構成
を採用する。

【００１３】請求項１に記載の発明は、光ピックアップ
装置を構成するキャリッジに搭載され、光ディスクの記
録面にレーザ光を集光する対物レンズを駆動するための
レンズアクチュエータであって、前記キャリッジに固定
される固定部材と；前記対物レンズを保持するレンズ保
持部と；前記記録面に対するフォーカス方向及びトラッ
キング方向に直交する方向に延び、一端が前記固定部材
に接続され、他端が前記レンズ保持部に接続された複数
の弾性部材と；前記複数の弾性部材の振動を所定値以下
に減衰させる減衰部材と；前記レンズ保持部を前記フォ
ーカス方向へ駆動するために、供給される電流値に応じ
て前記フォーカス方向への推力を発生するフォーカス用
推力発生手段と；前記レンズ保持部を前記トラッキング
方向へ駆動するために、供給される電流値に応じて前記
トラッキング方向への推力を発生するトラッキング用推
力発生手段と；を備え、前記対物レンズと前記レンズ保
持部と前記複数の弾性部材とを含む可動系の前記フォー
カス方向及び前記トラッキング方向における固有振動数
が前記光ディスクの最大回転周波数とほぼ一致するよう
に設定されていることを特徴とするレンズアクチュエー
タである。

【００１４】これによれば、例えば、本発明に係るレン
ズアクチュエータが搭載された光ピックアップ装置で
は、制御方向への対物レンズのシフト量に関する情報を
含む制御信号が入力されると、その制御信号に基づいて
トラッキング用推力発生手段及びフォーカス用推力発生
手段に電流が供給される。トラッキング用推力発生手段
では、その電流値に応じたトラッキング方向への推力を
発生し、レンズ保持部は対物レンズとともにトラッキン
グ方向へ駆動されることとなる。また、フォーカス用推
力発生手段では、その電流値に応じたフォーカス方向へ
の推力を発生し、レンズ保持部は対物レンズとともにフ
ォーカス方向へ駆動されることとなる。ここで、例え
ば、光ディスクが、その最大回転周波数近傍の周波数で
回転する場合には、対物レンズ位置制御の制御信号は最
大回転周波数近傍の周波数を有することとなる。本発明
では、可動系の制御方向における固有振動数が光ディス
クの最大回転周波数とほぼ一致するように設定されてい
るために、制御方向におけるＡＣ感度を従来に比べて高
くすることが可能となる。そして、それに伴い消費電力
も低く抑えることが可能となる。また、可動系の有する
一次共振は、減衰部材によって低く抑えられているため
に、可動系をその固有振動数近傍の周波数で制御方向に
駆動しても大きく共振することはない。すなわち、対物
レンズを制御方向の所定位置に精度良くシフトすること
ができる。従って、特に光ディスクに対する記録及び再
生速度が大きい場合でも、少ない消費電力で対物レンズ
を高速度で精度良く所定位置に駆動することが可能とな
る。

【００１５】この場合において、請求項２に記載のレン
ズアクチュエータの如く、前記光ディスクの最大回転周
波数が１００Ｈｚを超える場合には、前記固有振動数は
８０〜１００Ｈｚに設定されていることとすることがで
きる。

【００１６】上記請求項１に記載のレンズアクチュエー
タにおいて、請求項３に記載のレンズアクチュエータの
如く、前記光ディスクの最大回転周波数が１００Ｈｚ以
下の場合には、前記固有振動数は６０〜１００Ｈｚに設
定されていることとすることができる。かかる場合に
は、使用頻度が高い光ディスクに対応して、固有振動数
を設定することができるため、通常使用時における消費
電力を少なくすることが可能となる。

【００１７】上記請求項１〜３に記載の各レンズアクチ
ュエータにおいて、請求項４に記載のレンズアクチュエ
ータの如く、前記可動系は、前記各弾性部材の長さ、線
径及び材質の少なくとも１つを最適化することによって
前記固有振動数が設定されていることとすることができ
る。かかる場合には、弾性部材の長さ、線径及び材質の
少なくとも１つを最適化することにより、例えば弾性部
材のばね定数を調整することができ、その結果、所定の
固有振動数を設定することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図４に基づいて説明する。

【００１９】図１には、本発明の一実施形態に係るレン
ズアクチュエータの概略構成が示されている。

【００２０】この図１に示されるレンズアクチュエータ
２０は、大別すると、不図示の光ピックアップ装置に固
定される固定部分と、対物レンズ３２１を保持するとと
もに固定部分に対して移動可能な移動部分と、移動部分
と固定部分とを弾性的に連結する弾性部材としての導電
性を有する４本の線ばね（第１の線ばね２３１、第２の
線ばね２３２，第３の線ばね２３３、第４の線ばね２３
４、なお、図１では第４の線ばね２３４は不図示）など
から構成されている。各線ばねは、それぞれ同じ材質、
同じ直径、同じ長さである。

【００２１】前記固定部分は、光ピックアップ装置を構
成するキャリッジ（図示省略）に固定される固定部材と
してのアクチュエータベース１１０、固定ブロック２１
１、２つの永久磁石（第１の永久磁石１２１、第２の永
久磁石１２２）、２つのヨーク（第１のヨーク１１１
ａ、第２のヨーク１１１ｂ）、及び第１のプリント基板
２２１とを含んで構成されている。

【００２２】前記移動部分は、対物レンズ３２１を保持
するためのレンズホルダ（レンズ保持部）３１１、２つ
のフォーカス用コイル（第１のフォーカス用コイル３３
１、第２のフォーカス用コイル３３２、なお、図１では
第２のフォーカス用コイル３３２は不図示）、４つのト
ラッキング用コイル（第１のトラッキング用コイル３４
１、第２のトラッキング用コイル３４２、第３のトラッ
キング用コイル３４３，第４のトラッキング用コイル３
４４）、２つのヨーク（第３のヨーク１１１ｃ、第４の
ヨーク１１１ｄ）、及び２つのプリント基板（第２のプ
リント基板３５１、第３のプリント基板３５２）とを含
んで構成されている。

【００２３】前記固定ブロック２１１は、ブロック形状
を有し、その長手方向とＹ軸方向とがほぼ一致するよう
に前記アクチュエータベース１１０上の−Ｘ側の端部近
傍に固定されている。固定ブロック２１１の長手方向の
長さは、アクチュエータベース１１０のＹ軸方向の長さ
とほぼ一致している。また、固定ブロック２１１には、
Ｘ軸方向に延びる２つの貫通孔（第１の貫通孔、第２の
貫通孔）がそれぞれ所定の間隔を有して形成されてい
る。

【００２４】前記第２のヨーク１１１ｂは、ほぼ正方形
の板状を有し、その板厚方向がＸ軸方向とほぼ一致する
ように、固定ブロック２１１の＋Ｘ側の面中央に接して
固定されている。なお、第２のヨーク１１１ｂのＹ軸方
向の長さは、各貫通孔にかからないように設定されてい
る。また、第２のヨーク１１１ｂのＺ軸方向の長さは、
固定ブロック２１１のＺ軸方向の長さとほぼ同じであ
る。

【００２５】前記第２の永久磁石１２２は、ブロック形
状を有し、その厚さ方向がＸ軸方向とほぼ一致するよう
に、第２のヨーク１１１ｂの＋Ｘ側の面に接して固定さ
れている。この第２の永久磁石１２２のＹ軸方向及びＺ
軸方向の長さはそれぞれ第２のヨーク１１１ｂのＹ軸方
向及びＺ軸方向の長さとほぼ同一である。

【００２６】前記第１のプリント基板２２１は、長方形
の薄板形状を有し、外部から入力された電流を各フォー
カス用コイル及び各トラッキング用コイルに供給するた
めの複数の端子を備えている。この第１のプリント基板
２２１は、板厚方向がＸ軸方向とほぼ一致するととも
に、各貫通孔を塞ぐように固定ブロック２１１の−Ｘ側
の面に接して固定されている。第１のプリント基板２２
１のＹ軸方向及びＺ軸方向の長さはそれぞれ固定ブロッ
ク２１１のＹ軸方向及びＺ軸方向の長さとほぼ同一であ
る。

【００２７】前記第１のヨーク１１１ａは、第２のヨー
ク１１１ｂと同様な形状を有し、その板厚方向がＸ軸方
向とほぼ一致するように、アクチュエータベース１１０
上の＋Ｘ側の端部に固定されている。

【００２８】前記第１の永久磁石１２１は、第２の永久
磁石１２２と同様な形状を有し、その厚さ方向がＸ軸方
向とほぼ一致するように、第１のヨーク１１１ａの−Ｘ
側の面に接して固定されている。

【００２９】すなわち、固定ブロック２１１、第１のヨ
ーク１１１ａ、第２のヨーク１１１ｂ、第１の永久磁石
１２１、第２の永久磁石１２２及び第１のプリント基板
２２１は、アクチュエータベース１１０を介して光ピッ
クアップ装置に固定されることとなる。

【００３０】前記レンズホルダ３１１は、第１の永久磁
石１２１と第２の永久磁石１２２との間に配置され、対
物レンズ３２１、第３のヨーク１１１ｃ、第４の１１１
ｄ、トラッキング用コイル３４１〜３４４、第１のフォ
ーカス用コイル３３１、第２のフォーカス用コイル３３
２、第２のプリント基板３５１、及び第３のプリント基
板３５２を所定位置に組み込むための複数の支持部材を
組み合わせた構造を有している。レンズホルダ３１１の
中央部にはＺ軸方向に延びる貫通孔が形成されており、
その貫通孔を塞ぐ位置に、対物レンズ３２１がその光軸
方向とＺ軸方向とがほぼ一致するよう、接着剤などを用
いて固定されている。

【００３１】前記第３のヨーク１１１ｃは、第２のヨー
ク１１１ｂと同様な形状を有し、その板厚方向がＸ軸方
向とほぼ一致するように、レンズホルダ３１１の＋Ｘ側
に組み込まれている。

【００３２】前記第４のヨーク１１１ｄは、第２のヨー
ク１１１ｂと同様な形状を有し、その板厚方向がＸ軸方
向とほぼ一致するように、レンズホルダ３１１の−Ｘ側
に組み込まれている。

【００３３】前記第１のトラッキング用コイル３４１及
び第２のトラッキング用コイル３４２は、互いにＹ軸方
向に所定の距離だけ離れて第３のヨーク１１１ｃの＋Ｘ
側に組み込まれている。前記第３のトラッキング用コイ
ル３４３及び第４のトラッキング用コイル３４４は、互
いにＹ軸方向に所定の距離だけ離れて第４のヨーク１１
１ｄの−Ｘ側に組み込まれている。すなわち、第１のト
ラッキング用コイル３４１及び第２のトラッキング用コ
イル３４２と、第３のトラッキング用コイル３４３及び
第４のトラッキング用コイル３４４は、それぞれレンズ
ホルダ３１１を挟んでＸ軸方向に対向する位置に配置さ
れることとなる。なお、各トラッキング用コイルは、必
要とされるＹ軸方向の推力に応じた大きさ及び形状を有
している。

【００３４】前記第１のフォーカス用コイル３３１は、
レンズホルダ３１１の＋Ｙ側に組み込まれ、前記第２の
フォーカス用コイル３３２は、レンズホルダ３１１の−
Ｙ側に組み込まれている。すなわち、第１のフォーカス
用コイル３３１と第２のフォーカス用コイル３３２は、
それぞれレンズホルダ３１１を挟んでＹ軸方向に対向す
る位置に配置されることとなる。なお、各フォーカス用
コイルは、必要とされるＺ軸方向の推力に応じた大きさ
及び形状を有している。

【００３５】前記第１のプリント基板３５１及び第２の
プリント基板３５２は、各トラッキング用コイル及び各
フォーカス用コイルに電流を供給するための複数の端子
を備えている。第１のプリント基板３５１は、第１のフ
ォーカス用コイル３３１の＋Ｙ側に組み込まれ、第２の
プリント基板３５２は、第２のフォーカス用コイル３３
２の−Ｙ側に組み込まれている。

【００３６】すなわち、レンズホルダ３１１、対物レン
ズ３２１、第３のヨーク１１１ｃ、第４のヨーク１１１
ｄ、トラッキング用コイル３４１〜３４４、第１のフォ
ーカス用コイル３３１、第２のフォーカス用コイル３３
２、第２のプリント基板３５１、及び第３のプリント基
板３５２は、それぞれ一体として移動することとなる。

【００３７】レンズホルダ３１１は、第１のトラッキン
グ用コイル３４１及び第２のトラッキング用コイル３４
２が第１の永久磁石１２１と互いに対向するとともに、
第３のトラッキング用コイル３４３及び第４のトラッキ
ング用コイル３４４が第２の永久磁石１２２と互いに対
向するように、４本の線ばね２３１〜２３４によって弾
性的にアクチュエータベース１１０と結合している。

【００３８】すなわち、レンズホルダ３１１の＋Ｙ側で
は、第１の線ばね２３１及び第２の線ばね２３２の一端
が、互いにＺ軸方向に所定の距離だけ離れて第２のプリ
ント基板３５１上の所定の端子に半田付けによってそれ
ぞれ接続されている。そして、第１の線ばね２３１及び
第２の線ばね２３２の長手方向がＸ軸方向とほぼ一致す
るように、第１の線ばね２３１及び第２の線ばね２３２
の他端は、固定ブロック２１１に形成されているＸ軸方
向に延びる第１の貫通孔を介して第１のプリント基板２
２１上の所定の端子に半田付けによってそれぞれ接続さ
れている。第１の貫通孔には、第１の線ばね２３１及び
第２の線ばね２３２に対する減衰部材としてシリコンゲ
ル３６１が充填されている。

【００３９】また、レンズホルダ３１１の−Ｙ側では、
第３の線ばね２３３及び第４の線ばね２３４の一端が、
互いにＺ軸方向に所定の距離だけ離れて第３のプリント
基板３５２上の所定の端子に半田付けによってそれぞれ
接続されている。そして、第３の線ばね２３３及び第４
の線ばね２３４の長手方向がＸ軸方向とほぼ一致するよ
うに、第３の線ばね２３３及び第４の線ばね２３４の他
端は、固定ブロック２１１に形成されているＸ軸方向に
延びる第２の貫通孔を介して第１のプリント基板２２１
上の所定の端子に半田付けによってそれぞれ接続されて
いる。第２の貫通孔には、第３の線ばね２３３及び第４
の線ばね２３４に対する減衰部材としてシリコンゲル３
６２が充填されている。

【００４０】以上の説明から明らかなように、本実施形
態では、対物レンズ３２１、レンズホルダ３１１、第３
のヨーク１１１ｃ、第４のヨーク１１１ｄ、トラッキン
グ用コイル３４１〜３４４、第１のフォーカス用コイル
３３１、第２のフォーカス用コイル３３２、第２のプリ
ント基板３５１、第３のプリント基板３５２、及び線ば
ね２３１〜２３４によって可動系３０が構成されてい
る。

【００４１】また、第１の永久磁石１２１、第２の永久
磁石１２２、ヨーク１１１ａ〜１１１ｄ、及びアクチュ
エータベース１１０によって磁気回路が形成されてい
る。そして、第１の永久磁石１２１と第３のヨーク１１
１ｃとの間、及び第２の永久磁石１２２と第４のヨーク
１１１ｄとの間にはそれぞれ磁気回路ギャップが形成さ
れている。

【００４２】そして、各トラッキング用コイルに電流を
供給することにより、Ｙ軸方向への推力が発生し、可動
系３０をＹ軸方向に駆動することが可能となる。

【００４３】また、各フォーカス用コイルに電流を供給
することにより、Ｚ軸方向への推力が発生し、可動系３
０をＺ軸方向に駆動することが可能となる。

【００４４】ここで、前述のようにして構成されたレン
ズアクチュエータ２０の作用について簡単に説明する。
先ず、トラッキング制御の場合について説明する。な
お、レンズアクチュエータ２０は、光ディスクの記録面
に垂直な方向がＺ軸方向、トラックの接線方向がＸ軸方
向と一致するように不図示の光ピックアップ装置に搭載
されているものとする。すなわち、Ｙ軸方向がトラッキ
ング方向、Ｚ軸方向がフォーカス方向となる。

【００４５】光ピックアップ装置に外部から対物レンズ
３２１をトラッキング方向にシフトするための制御信号
が入力されると、その制御信号に対応する電流が第１の
プリント基板２２１及び各線ばねを介して各トラッキン
グ用コイルに供給される。各トラッキング用コイルに電
流が流れると、その電流値に応じて可動系３０をトラッ
キング方向に駆動するための推力が発生する。そして、
その推力によって可動系３０はトラッキング方向に駆動
される。その結果、対物レンズ３２１はトラッキング方
向の所定位置にシフトする。

【００４６】次に、フォーカス制御の場合について説明
する。光ピックアップ装置に外部から対物レンズ３２１
をフォーカス方向にシフトするための制御信号が入力さ
れると、その制御信号に対応する電流が第１のプリント
基板２２１及び各線ばねを介して各フォーカス用コイル
に供給される。各フォーカス用コイルに電流が流れる
と、その電流値に応じて可動系３０をフォーカス方向に
駆動するための推力が発生する。そして、その推力によ
って可動系３０はフォーカス方向に駆動される。その結
果、対物レンズ３２１はフォーカス方向の所定位置にシ
フトする。なお、トラッキング制御とフォーカス制御と
は、並行して行われる場合がある。

【００４７】次に、可動系の制御方向における固有振動
について考察する。可動系３０の制御方向における固有
振動数ｆ₀は、次の（１）式で求めることができる。

【００４８】

【数１】

【００４９】上記（１）式におけるｋ_Tは４本の線ばね
２３１〜２３４によるばね定数であり、ｍは可動系の質
量である。すなわち、可動系３０の制御方向における固
有振動数ｆ₀は、ばね定数ｋ_T及び可動系３０の質量ｍに
よって決定される。そこで、固有振動数ｆ₀を大きくす
るには、ばね定数ｋ_Tを大きくするか、あるいは可動系
３０の質量ｍを小さくすれば良いことは明らかである。
しかしながら、現状では可動系３０の質量ｍを更に小さ
くすることは非常に困難である。

【００５０】各線ばねのばね定数ｋは、次の（２）式で
示されることが知られている。ここで、Ｅは線ばねのヤ
ング率（縦弾性係数）、ｄは線ばねの直径、Ｌは線ばね
の長さである。なお、線ばねのヤング率Ｅは、線ばねの
材質によって決定される。すなわち、各線ばねのばね定
数ｋは、線ばねの材質、直径ｄ及び長さＬに依存する。

【００５１】

【数２】

【００５２】ばね定数ｋ_Tは、各線ばねのばね定数ｋを
それぞれ加算することによって得られる。すなわち、ば
ね定数ｋ_Tは、次の（３）式で示される。

【００５３】

【数３】

【００５４】従って、ばね定数ｋ_Tを大きくするには、
線ばねの材質をヤング率Ｅの大きいものに変更したり、
線ばねの直径ｄを太くしたり、線ばねの長さＬを短くす
れば良いことがわかる。例えば、可動系３０の固有振動
数を６０Ｈｚから８０Ｈｚに変更する場合には、ヤング
率Ｅを約１．７８倍、又は直径ｄを約１．１５倍、又は
長さＬを約０．８３倍に変更すれば良い。また、可動系
３０の固有振動数を６０Ｈｚから１００Ｈｚに変更する
場合には、ヤング率Ｅを約２．７８倍、又は直径ｄを約
１．２９倍、又は長さＬを約０．７１倍に変更すれば良
い。

【００５５】固有振動数が６０Ｈｚ、８０Ｈｚ、及び１
００Ｈｚの場合の感度特性を求めると、一例として、図
２及び図３に示されるように、固有振動数近傍での感度
が高くなっている。なお、図２は縦軸、横軸ともに対数
目盛で表示した図であり、図３は縦軸、横軸ともにリニ
ア目盛で表示した図である。

【００５６】また、消費電力は、一例として図４に実線
で示されるように、光ディスクの回転周波数が固有振動
数とほぼ等しい場合に最も小さい。なお、図４では、ト
ラッキング制御時の最大消費電力とフォーカス制御時の
最大消費電力との平均消費電力が示されている。

【００５７】また、可動系３０のロール方向における固
有振動について考察する。可動系３０のロール方向にお
ける固有振動数ｆ_ｒは、次の（４）式で求めることがで
きる。ここで、ｋ_θは４本の線ばね２３１〜２３４によ
るねじりばね定数であり、Ｊは可動系３０の慣性モーメ
ントである。

【００５８】

【数４】

【００５９】ねじりばね定数ｋ_θは、次の（５）式で示
されることが知られている。ここで、Ｇは線ばねの横弾
性係数であり、ｒは線ばねの作用半径である。

【００６０】

【数５】

【００６１】上記（５）式における右辺の第１項は右辺
の第２項に比べて非常に小さいために、（５）式は次の
（６）式のように近似できる。

【００６２】

【数６】

【００６３】上記（６）式は、ばね定数ｋ_Tを用いて、
さらに次の（７）式に書き換えることができる。

【００６４】ｋ_θ=k_T×r² …（７）

【００６５】また、可動系３０の慣性モーメントＪは、
次の（８）式で示されることが知られている。ここで、
ρは可動系３０における質量分布の平均半径（慣性半
径）である。

【００６６】J=m×ρ² …（８）

【００６７】そこで、上記（３）式は、上記（７）式及
び（８）式を代入することにより、次の（９）式に書き
換えることができる。

【００６８】

【数７】

【００６９】さらに、上記（９）式は、制御方向におけ
る固有振動数ｆ₀を用いて、次の（１０）式に書き換え
ることができる。

【００７０】f_r=(r/ρ)×ｆ₀ …（１０）

【００７１】可動系３０では、ｒ／ρの値は約２である
ため、ロール方向における固有振動数ｆ_ｒと制御方向に
おける固有振動数ｆ₀との関係は、次の（１１）式で示
すことができる。

【００７２】f_r≒2f₀ …（１１）

【００７３】従って、例えば、光ディスクの回転周波数
が１００Ｈｚの場合に、制御方向における固有振動数ｆ
₀を８０Ｈｚに設定すると、ロール方向における固有振
動数ｆ_ｒは約１６０Ｈｚとなる。従って、ロール方向に
おける固有振動数ｆ_ｒと光ディスクの回転周波数との差
が大きくなり、その結果、対物レンズ位置制御の際にロ
ール共振が生じるの抑えることが可能となる。

【００７４】以上の説明から明らかなように、本実施形
態では、各フォーカス用コイルと各ヨークと各永久磁石
とからフォーカス用推力発生手段が構成され、各トラッ
キング用コイルと各ヨークと各永久磁石とからトラッキ
ング用推力発生手段が構成されている。

【００７５】以上説明したように、本実施形態に係るレ
ンズアクチュエータによると、対物レンズ３２１とレン
ズホルダ３１１と４本の線ばね２３１〜２３４とを含む
可動系３０のフォーカス方向及びトラッキング方向にお
ける固有振動数が光ディスクの最大回転周波数とほぼ一
致するように設定されているために、光ディスクに対す
る記録及び再生速度が大きい場合でも、高いＡＣ感度を
得ることができる。従って、少ない消費電力で対物レン
ズ３２１を高速度で精度良く所定位置に駆動することが
可能となる。

【００７６】また、本実施形態によると、各線ばねの長
さ、線径及び材質の少なくとも１つを最適化することに
よって、可動系３０の制御方向における固有振動数が設
定されているために、ロール共振を抑えつつ可動系３０
のフォーカス方向及びトラッキング方向における固有振
動数を光ディスクの最大回転周波数とほぼ一致するよう
に設定することができる。

【００７７】なお、上記実施形態において、光ディスク
の最大回転周波数が１００Ｈｚを超える場合には、可動
系３０のフォーカス方向及びトラッキング方向における
固有振動数を８０〜１００Ｈｚに設定しても良い。ＤＣ
感度は、ばね定数ｋ_Tに反比例するため、ばね定数ｋ_Tを
大きくするとＤＣ感度は低下する。そこで、光ディスク
の最大回転周波数が１００Ｈｚを超える場合に、ＤＣ成
分が多いときは、固有振動数を８０〜１００Ｈｚに設定
することにより、ＡＣ感度を上げつつ、ＤＣ感度の低下
を抑えることが可能となる。

【００７８】また、前記光ディスクの最大回転周波数が
１００Ｈｚ以下の場合には、可動系３０のフォーカス方
向及びトラッキング方向における固有振動数を６０Ｈｚ
以上に設定しても良い。これにより、通常最も良く使用
される１８倍速〜３０倍速において、従来よりも高いＡ
Ｃ感度を得ることができる。

【００７９】なお、上記実施形態では、弾性部材として
導電性を有する線ばねが用いられる場合について説明し
たが、これに限らず、例えば導電性を有する板ばねを用
いても良い。

【００８０】また、上記実施形態では、各線ばねが各プ
リント基板に半田付けによって接続される場合について
説明したが、これに限らず、例えば接着剤やインサート
成型法によって接続されても良い。但し、この場合に
は、フォーカス用コイル及びトラッキング用コイルへの
電流供給用の配線が別に必要となる。

【００８１】さらに、上記実施形態では、減衰部材とし
てシリコンゲルが用いられる場合について説明したが、
本発明がこれに限定されるものではない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレン
ズアクチュエータによれば、少ない消費電力で対物レン
ズを高速度で精度良く所定位置に駆動することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るレンズアクチュエー
タの構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るレンズアクチュエー
タの感度特性を説明するための図である。

【図３】図２の縦軸及び横軸をリニア目盛に変更した図
である。

【図４】本発明の一実施形態に係るレンズアクチュエー
タの消費電力を説明するための図である。

【図５】従来のレンズアクチュエータの感度特性を説明
するための図である。

【図６】従来のレンズアクチュエータの消費電力を説明
するための図である。

【符号の説明】

２０…レンズアクチュエータ、３０…可動系、１１０…
アクチュエータベース（固定部材）、１１１ａ、１１１
ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ…ヨーク（フォーカス用推力発
生手段の一部、トラッキング用推力発生手段の一部）、
１２１、１２２…永久磁石（フォーカス用推力発生手段
の一部、トラッキング用推力発生手段の一部）、２３
１、２３２，２３３、２３４…線ばね（弾性部材）、３
１１…レンズホルダ（レンズ保持部）、３２１…対物レ
ンズ、３３１、３３２…フォーカス用コイル（フォーカ
ス用推力発生手段の一部）、３４１、３４２、３４３，
３４４…トラッキング用コイル（トラッキング用推力発
生手段の一部）、３６１、３６２…シリコンゲル（減衰
部材）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ピックアップ装置を構成するキャリッ
ジに搭載され、光ディスクの記録面にレーザ光を集光す
る対物レンズを駆動するためのレンズアクチュエータで
あって、前記キャリッジに固定される固定部材と；前記対物レン
ズを保持するレンズ保持部と；前記記録面に対するフォ
ーカス方向及びトラッキング方向に直交する方向に延
び、一端が前記固定部材に接続され、他端が前記レンズ
保持部に接続された複数の弾性部材と；前記複数の弾性
部材の振動を所定値以下に減衰させる減衰部材と；前記
レンズ保持部を前記フォーカス方向へ駆動するために、
供給される電流値に応じて前記フォーカス方向への推力
を発生するフォーカス用推力発生手段と；前記レンズ保
持部を前記トラッキング方向へ駆動するために、供給さ
れる電流値に応じて前記トラッキング方向への推力を発
生するトラッキング用推力発生手段と；を備え、前記対物レンズと前記レンズ保持部と前記複数の弾性部
材とを含む可動系の前記フォーカス方向及び前記トラッ
キング方向における固有振動数が前記光ディスクの最大
回転周波数とほぼ一致するように設定されていることを
特徴とするレンズアクチュエータ。
【請求項２】前記光ディスクの最大回転周波数が１０
０Ｈｚを超える場合には、前記固有振動数は８０〜１０
０Ｈｚに設定されていることを特徴とする請求項１に記
載のレンズアクチュエータ。
【請求項３】前記光ディスクの最大回転周波数が１０
０Ｈｚ以下の場合には、前記固有振動数は６０〜１００
Ｈｚに設定されていることを特徴とする請求項１に記載
のレンズアクチュエータ。
【請求項４】前記可動系は、前記各弾性部材の長さ、
線径及び材質の少なくとも１つを最適化することによっ
て前記固有振動数が設定されていることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズアクチュエー
タ。