JP2004139642A

JP2004139642A - 対物レンズアクチュエータ

Info

Publication number: JP2004139642A
Application number: JP2002301475A
Authority: JP
Inventors: Satohiro Tanaka; 田中　聡弘
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】２軸駆動になるべく近い構造または部品数でシンプルかつ高性能な独立３軸駆動の対物レンズアクチュエータを提供する。
【解決手段】可動部４のタンジェンシャル方向に対向する両側面に、それぞれ共通仕様の扁平な丸形のコイルであるフォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４を可動部４の構造中心に対して点対称位置に取り付け、対角線方向に対向する１組の角部に、互いに点対称に位置するＬ字形の着磁境界線ａ，ｂを形成したマグネット３に対向させる際、着磁境界線ａにおけるトラッキング方向の部位にフォーカシング用コイル１２を対向させ、着磁境界線ｂにおけるトラッキング方向の部位にラジアルチルトコイル１４を対向させ、着磁境界線ａ、ｂにおけるフォーカス方向の部位にトラッキング用コイル１３，１３を対向させる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録および／または再生装置に搭載される光ディスクドライバなどに適用され、対物レンズに対してフォーカシング制御、トラッキング制御およびラジアルチルト補正制御を行う駆動系である対物レンズアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の対物レンズアクチュエータの全体構成を示す斜視図、図４は図３の対物レンズアクチュエータにおける可動部の構成を示す斜視図であり、図４（ａ）は図３に示す状態と同じ側面を示しており、図４（ｂ）は逆側の側面を示しており、Ｔ軸方向は光ディスクにおけるタンジェンシャル方向であり、Ｆ軸方向はフォーカス方向であり、Ｒ軸方向はラジアル方向（トラッキング方向）である。
【０００３】
図３において、１０１はステータ部、１０２は支持部材であるベース体、１０３ａ，１０３ｂはマグネットであり、ベース体１０２におけるマグネット１０３ａ，１０３ｂを固定する立壁１０２ａ，１０２ｄと、これらの立壁１０２ａ，１０２ｄに対向する立壁１０２ｂ，１０２ｃとが固定磁気回路のヨークとなり、マグネット１０３ａ，１０３ｂを介して相対向するヨークとしての立壁１０２ａと立壁１０２ｂ間、および立壁１０２ｃと立壁１０２ｄ間に磁気回路ギャップＧが形成される。
【０００４】
また、１０４は可動部、１０５はレンズホルダ、１０６はレンズホルダ１０５の上部に固定される対物レンズ、１０７はフォーカシング用コイル、１０８ａ，１０８ｂは環状をなす一対のトラッキング用コイル、１０９は、ホルダの両側にそれぞれ複数本（本例では合計４本）設置された弾性支持部材としての線状ばね、１１０は線状ばね１０９の一端を固定する線状ばね固定用兼コイル給電用プリント基板、１１１は固定ブロックである。
【０００５】
可動部１０４は、作動中心と対物レンズ１０６の光軸とが一致するように構成され、レンズホルダ１０５と、レンズホルダ１０５外周に一体形成されたフレーム体１１２に設けられたフォーカシング用コイル１０７およびトラッキング用コイル１０８ａ，１０８ｂと、線状ばね固定用兼コイル給電用プリント基板１１０とにより構成されている。この可動部１０４の支持構造として、線状ばね１０９の他端を、固定ブロック１１１の通孔１１１ａ，１１１ｂを貫通して、固定ブロック１１１に設けられたフレキシブルプリント基板１１３に半田付けによって接続固定している。
【０００６】
なお、本実施形態では、線状ばね１０９は金属製の線ばねであって、固定方法として給電接続を兼ねた半田付けの例を挙げているが、任意の材質，任意の断面形状の線状ばねを使用することができ、さらにその固定方法としては接着あるいはインサート成型の方法などを用いることが考えられる。ただし、その場合は、コイルに対する給電のために別途配線を要する。
【０００７】
アクティブ制御に使用するアクチュエータとしては、非線形性等によるロストモーションを可能な限り低減する可動機構を採用する必要がある。特に、対物レンズアクチュエータのような高精度の制御が要求される可動機構に採用する支持構造として、例えば、特許文献１に記載されているようなばね支持構造が採用されている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２８５６１７６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
携帯機器等に対応させるため、記録再生装置の小型化、薄型化さらに軽量化を実現させる要求が強く、これに伴い、光ディスクを記録媒体とする記録再生装置においては、内蔵されるピックアップ装置およびこれに搭載される対物レンズアクチュエータに対しても、さらなる小型，薄型，軽量化が求められている。しかも、記録再生装置に対してはデータ処理の高速化およびコストダウンが求められている。
【００１０】
このような要求に対処するには、対物レンズアクチュエータにおける可動部を小型，軽量化するとともに、一般的に高コストのアセンブリである、可動部をアクティブ制御するための駆動回路を簡略構造で実現する努力も必要となる。しかも、組み立て作業を容易にすることや、特性維持、不良品の発生防止の考慮もコストダウンには欠かせない。
【００１１】
しかしながら、コストダウン要求のみでなく、常時、性能向上に対する要求がなされるのも工業製品の特徴である。光ディスク関連製品の場合には概略としては、高密度記録再生、高品質記録再生、高速記録再生等の要求が挙げられる。近年の高密度記録再生に関する技術は著しく進歩しており、レーザ光の短波長化やレンズの高ＮＡ化、さらにそれらの併用によってますます加速されているが、これらの代償として対物レンズの傾きに起因する信号劣化が大きいと言う問題が発生する。
【００１２】
このような問題に対処するためには、従来、パッシブ使用であったロール回転方向すなわちラジアルチルト方向に対してアクティブ駆動補正を行う必要が生ずる。ところが、従来におけるフォーカス方向、トラッキング方向の２軸駆動のアクチュエータに、ラジアルチルト方向を追加して３軸駆動のアクチュエータを構成することは、従来、量産によるコストダウン効果を得にくい駆動回路に係るアセンブリをさらに高価なものにしてしまう可能性が高い。
【００１３】
ラジアルチルト方向に駆動する一例として、フォーカス駆動モータを分割して並列接続とし、同相駆動と逆相駆動を併用してフォーカス，ラジアルチルトモータを形成するものが既に存在するが、この場合には制御が複雑になるきらいがある。他方で２軸駆動の可動部とは別に、可動部／固定部をつなぐ中継部材にラジアルチルトアクチュエータ機能を持たせる方法も考えられているが、この場合、生産性やコスト面では別途１軸アクチュエータを増設するに等しいため負担となる。
【００１４】
また、２軸可動部上に別途ラジアルチルト用のコイルを併設することも考えられるが、固定部側のマグネットと可動部側のコイルを両方とも新規に増設することは、コストあるいは組み立て作業における負担が大きすぎる。さらに、これを無理やり実現しようとすると可動部構造が複雑になるおそれがあり、部品数の増加や特性不具合を招きやすい。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決し、２軸駆動になるべく近い構造または部品数でシンプルかつ高性能な独立３軸駆動のアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、対物レンズを保持するレンズホルダと、ベース体に設けられ、磁束発生源となるマグネットおよび背面ヨークからなる固定磁気回路と、前記レンズホルダ、フォーカス方向に推力を発生させるフォーカシングコイル、トラッキング方向に推力を発生させるトラッキングコイルおよびラジアルチルト方向角度変位補正用の回転トルクを発生させるラジアルチルトコイルを有する可動部と、各コイルに給電する電流値に応じて発生するコイルからの磁束と前記マグネットからの磁束との相互作用によって発生する推力または回転トルクの量に応じて前記可動部を変位可能に支持する弾性支持部材とを備えた対物レンズアクチュエータであって、前記マグネットの表面に互いに反対方向の着磁領域を、反対方向の着磁領域の境界となる着磁境界線が略Ｌ字状になるように、前記マグネットの対角方向に対向する角部に設け、前記トラッキングコイルをフォーカス方向の着磁境界線に対向させ、前記フォーカシングコイルを一方のトラッキング方向の着磁境界線に対向させ、前記ラジアルチルトコイルを他方のトラッキング方向の着磁境界線に対向させて、前記可動部の両側面にフォーカシングコイル，トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを、前記可動部中心に対して点対称位置でかつ各コイルの中心軸がマグネットを向くように取り付け、前記フォーカシングコイルおよび前記トラッキングコイルに給電した際に同一方向に推力が発生するように設置し、前記ラジアルチルトコイルを前記可動部の構造中心の両側部でかつ給電の際にフォーカス方向でかつ両側部において逆方向の推力が発生するように設置したことを特徴とする。このように構成したことにより、３軸駆動アクチュエータのフォーカス用，トラッキング用及びラジアルチルト用磁気回路を共通のマグネットを固着した背面ヨークから成る構成としたので部品数や組み立ての増加等の負担を与えないアクチュエータとすることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記フォーカシングコイル，トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを共通仕様としたことを特徴とする。このように構成したことにより、フォーカシング方向とトラッキング方向変位用の推力とラジアルチルト方向角度変位補正用のトルクを発生可能なソレノイドコイルをすべて共通仕様としたので部品数や組み立ての増加等の負担を与えないアクチュエータとすることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記フォーカシングコイル，トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを丸型とし、前記可動部の両側部の平面を前記対物レンズのフォーカシング軸及びトラッキング軸で構成される仮想平面と平行とし、前記可動部をタンジェンシャル方向視した場合、前記フォーカシングコイル，トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを、各コイルの中心が重なることがないように配置したことを特徴とする。このように構成したことにより、コイルの厚みを減少させ磁気回路ギャップを小さくして高感度なアクチュエータとすることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に係る発明において、前記可動部をタンジェンシャル方向視した場合における、各コイルの中心間の距離をコイル外形の半径以下としたことを特徴とする。このように構成したことにより、薄型化が可能なアクチュエータとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態を説明するための対物レンズアクチュエータの全体構成を示す斜視図であり、Ｔ軸方向は光ディスクにおけるタンジェンシャル方向であり、Ｆ軸方向はフォーカス方向であり、Ｒ軸方向はラジアル方向（トラッキング方向）である。
【００２２】
１はステータ部、２は支持部材であるアクチュエータベース、３はマグネット、４は可動部、５はレンズホルダ、６はレンズホルダ５の上部に固定される対物レンズ、７は、導電性を有する金属部材からなり、ホルダの両側にそれぞれ複数本（本例では合計６本）設置された弾性支持部材としての線状ばね、８は線状ばね７の一端を固定する可動部用プリント基板、９は固定ブロック、１０は固定部用プリント基板、１１は固定部、１２はフォーカシング用コイル、１３はトラッキング用コイル、１４はラジアルチルトコイルである。
【００２３】
図２は図１の対物レンズアクチュエータにおける各コイルの配置およびマグネットの構成を示す斜視図である。可動部４は、構造中心と対物レンズ６の光軸とが一致するように構成され、レンズホルダ５におけるラジアル方向に対向する両側面には可動部用プリント基板８が設けられ、タンジェンシャル方向に対向する両側面には、フォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４が取り付けられている。
【００２４】
フォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３およびラジアルチルトコイル１４は扁平な丸形のコイルであり、全て共通仕様である。フォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４の中心軸は全てタンジェンシャル方向に向けられている。
【００２５】
アクチュエータベース２には、タンジェンシャル方向に対向する立壁２ａ，２ｂが形成されており、立壁２ａ，２ｂにはそれぞれマグネット３，３が対向するように固定されることで、立壁２ａ，２ｂが固定磁気回路のヨークとなる。マグネット３，３は直方体型であり、マグネット３，３表面中央部および一方の対角線両側の領域が中央部が直角の段となっている略Ｚ字形に着磁され、他方の対角線両側の領域が略Ｚ字形領域の着磁方向とは反対方向に着磁されている。そのため、マグネット３を正面視した場合、対角線方向に対向する１組の角部に、互いに点対称に位置するＬ字形の着磁境界線ａ，ｂが形成されており、マグネット３の中央部にフォーカス方向の着磁境界線が２本並列し、角部にトラッキング方向の着磁境界線が形成される。
【００２６】
一方、可動部４のタンジェンシャル方向の両側面には、各コイルが平行四辺形の４頂点にコイル中心が位置するように配置されており、長い対角線の両端の頂点の一方にはフォーカシング用コイル１２が配置され、他方の頂点にはラジアルチルトコイル１４が配置される。また、短い対角線の両端の頂点にはトラッキング用コイル１３，１３が配置される。ここで、可動部４のタンジェンシャル方向の両側面は、対物レンズ６のフォーカス軸およびトラッキング軸とを含む仮想平面に平行であり、可動部４の両側面に４個ずつ設けられた計８個のコイルは、可動部４をタンジェンシャル方向視した場合、各コイルの中心が重ならないように配置されている。この時、隣り合うコイルの中心間の距離が各コイル半径以下となるように設定されている。
【００２７】
さらに、線状ばね７の一端を可動部用プリント基板８に、他端を、固定ブロック９の通孔を貫通して、固定ブロック９に固定された固定部用プリント基板１０に半田付けによって接続固定することにより、固定部１１に可動部４が両側３本すなわち計６本の線状ばね７によって支持され、フォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４にはそれぞれ２本の線状ばね７が電気的に接続されており、線状ばね７を介して給電される。
【００２８】
ここで、可動部４を固定部１１に線状ばね７を介して取り付けた際に、トラッキング用コイル１３，１３がフォーカス方向の着磁境界線に対向し、フォーカシング用コイル１２およびラジアルチルトコイル１４がトラッキング方向の着磁境界線に対向する。そして、可動部４の両側面においてフォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４は可動部４の構造中心に対して点対称の位置に配置されており、２つのフォーカシング用コイル１２，４つのトラッキング用コイル１３および２つのラジアルチルトコイル１４に対して、それぞれ左右３対の線状ばね７を介して給電される。
【００２９】
各コイルに給電した際、２つのフォーカシング用コイル１２においては上下方向（フォーカス方向）に同相推力が発生し、４つのトラッキング用コイル１３においては水平方向（トラッキング方向）に同相推力が発生し、２つのラジアルチルトコイル１４においてはフォーカシング用コイル１２と同様に上下方向の推力であるが両側で逆相の推力が発生する。この時、可動部４の両側面においてフォーカシング用コイル１２、トラッキング用コイル１３，１３、ラジアルチルトコイル１４は可動部４の構造中心に対して点対称の位置に配置されているため、いずれも合力が可動部４の構造中心に発生するようになる。
【００３０】
このような構成とすることにより、フォーカス方向に駆動する駆動モータおよびトラッキング方向に駆動する駆動モータの他に、ラジアルチルト方向に駆動する駆動モータを１軸増やしても、コイルをすべて共通仕様品とすることが可能になる。また、３軸とも最小マグネット数の共通磁気回路により駆動可能であり、各コイルをすべて同一平面上の組み立てとすることが可能となり、各コイルが互いに動作干渉しにくい３軸アクチュエータとすることができる。
【００３１】
またラジアルチルト補正機能を持っていても、フォーカスあるいはトラッキング駆動時に寄生トルクによる寄生傾きの発生を抑える必要がある。このためトラッキング用コイル推力の合成中心は、フォーカス方向のばね中心と質量中心近くに配置し、フォーカシング用コイル推力の合成中心はトラッキング方向のばね中心と質量中心近くに配置したい。そこで、本実施形態によれば、図２に示すように、マグネット３，３を分極着磁したことにより、ラジアルチルト補正機能を持たせるとともに寄生傾きの発生を抑えることを両立させた磁気回路を構成することが可能になる。なお、マグネット３は、特性と生産性との兼ね合いにより、両側面がＺ字形の立体と、２つの直方体とに分割したマグネットを組み合わせても良い。
【００３２】
なお、本実施形態によれば、３軸アクチュエータであるから６本の電線が必要となるため、線状ばね７が可動部４の支持用とコイルへの給電用とを兼ねているが、そのうちの２本は給電用として別途撚り線やフレキシブル基板等を使用しても良い。また、本実施形態によれば、可動部４を金属の線状ばね７によって固定しており、固定方法は給電接続を兼ねて半田付けの例を挙げているが、任意の線ばねまたは板ばねを使用し、固定は接着やインサート成型方法等を持ってしても良い。但しその場合はコイルに対する給電のために別途配線を要するようになる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように構成された本発明によれば、アクチュエータとなるフォーカシング用、トラッキング用およびラジアルチルト用磁気回路を、可動部に取り付けたフォーカシング用コイル、トラッキング用コイルおよびラジアルチルトコイルと、これらのコイルに対向する共通のマグネットを固着した背面ヨークからなる構成としたことにより、部品数や組み立ての増加等の負担を与えず、しかも小型の３軸駆動のアクチュエータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための対物レンズアクチュエータの全体構成を示す斜視図
【図２】図１の対物レンズアクチュエータにおける各コイルの配置およびマグネットの構成を示す斜視図
【図３】従来の対物レンズアクチュエータの全体構成を示す斜視図
【図４】図３の対物レンズアクチュエータにおける可動部の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１　ステータ部
２　アクチュエータベース
３　マグネット
４　可動部
５　レンズホルダ
６　対物レンズ
７　線状ばね
８　可動部用プリント基板
９　固定ブロック
１０　固定部用プリント基板
１１　固定部
１２　フォーカシング用コイル
１３　トラッキング用コイル
１４　ラジアルチルトコイル

Claims

対物レンズを保持するレンズホルダと、ベース体に設けられ、磁束発生源となるマグネットおよび背面ヨークからなる固定磁気回路と、前記レンズホルダ、フォーカス方向に推力を発生させるフォーカシングコイル、トラッキング方向に推力を発生させるトラッキングコイルおよびラジアルチルト方向角度変位補正用の回転トルクを発生させるラジアルチルトコイルを有する可動部と、各コイルに給電する電流値に応じて発生するコイルからの磁束と前記マグネットからの磁束との相互作用によって発生する推力または回転トルクの量に応じて前記可動部を変位可能に支持する弾性支持部材とを備えた対物レンズアクチュエータであって、
前記マグネットの表面に互いに反対方向の着磁領域を、反対方向の着磁領域の境界となる着磁境界線が略Ｌ字状になるように、前記マグネットの対角方向に対向する角部に設け、前記トラッキングコイルをフォーカス方向の着磁境界線に対向させ、前記フォーカシングコイルを一方のトラッキング方向の着磁境界線に対向させ、前記ラジアルチルトコイルを他方のトラッキング方向の着磁境界線に対向させて、前記可動部の両側面にフォーカシングコイル，トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを、前記可動部中心に対して点対称位置でかつ各コイルの中心軸がマグネットを向くように取り付け、前記フォーカシングコイルおよび前記トラッキングコイルに給電した際に同一方向に推力が発生するように設置し、前記ラジアルチルトコイルを前記可動部の構造中心の両側部でかつ給電の際にフォーカス方向でかつ両側部において逆方向の推力が発生するように設置したことを特徴とする対物レンズアクチュエータ。
前記フォーカシングコイル、トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを共通仕様としたことを特徴とする請求項１記載の対物レンズアクチュエータ。
前記フォーカシングコイル、トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを丸型とし、前記可動部の両側部の平面を前記対物レンズのフォーカシング軸及びトラッキング軸で構成される仮想平面と平行とし、前記可動部をタンジェンシャル方向視した場合、前記フォーカシングコイル、トラッキングコイルおよびラジアルチルトコイルを、各コイルの中心が重なることがないように配置したことを特徴とする請求項１または２記載の対物レンズアクチュエータ。
前記可動部をタンジェンシャル方向視した場合における、各コイルの中心間の距離をコイル外形の半径以下としたことを特徴とする請求項１，２または３記載の対物レンズアクチュエータ。