JP2004318929A - Optical head device and optical disk unit - Google Patents

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JP2004318929A
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head device
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Hironobu Ouchi
宏伸 大内
Takamichi Yamagoshi
隆道 山腰
Toshio Mamiya
敏夫 間宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize stable driving control of an objective lens driver which constitutes an optical head device and has a driving mechanism with three shafts or more including the driving shafts in the focusing direction and the tracking direction. <P>SOLUTION: The objective lens driver 6 is provided with a movable part 7 which holds the objective lens 5 and is position-controlled in the focusing direction and the tracking direction with respect to a disk 2 is provided with a driving mechanism 9 for rotating the movable part 7 around the shaft with respect to a plane almost parallel with the disk 2, including the direction along a disk radial direction. By supplying a driving signal with a waveform obtained by combining a direct current voltage component or a low frequency alternating current component and high frequency alternating current voltage component to a driving coil constituting the driving mechanism 9, the influence of static friction in the driving mechanism 9 is relieved and an influence resulting from having a hysteresis characteristic in relation to a position and an angle corresponding to a driving voltage value is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク状記録媒体へのビーム照射に用いる対物レンズの駆動制御を安定に行うための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクに対して信号記録再生を行うディスクドライブ装置では、ディスクに対してレーザー光を照射する光学式ヘッド装置(所謂光学ピックアップ)が設けられており、対物レンズ駆動装置としてボイスコイル型のアクチュエータ(所謂2軸アクチュエータ)が用いられる。つまり、可動部に保持された対物レンズをディスクの記録面に対して直交するフォーカス方向に沿って駆動するためのフォーカスサーボ制御と、対物レンズをディスク半径方向に対して平行なトラッキング方向に沿って動作させるためのトラッキングサーボ制御が行われる。
【0003】
ところで、近年、レーザー光スポットの記録トラックに対する追従性を向上させる等の目的で、フォーカス方向及びトラッキング方向の2軸制御に加え、可動部をディスク記録面に平行な平面に対して傾動可能とするために1軸制御を付加し、回転中のディスクの面振れ等に対応できるように構成された、所謂3軸アクチュエータと称される装置が開発されている。
【0004】
例えば、対物レンズを保持した可動部が支持部材(板バネやワイヤー等)を介して固定部に連結された構成形態において、可動部を固定部に対して傾動させるためのチルト(制御)用コイルを可動部に設けた構成(例えば、特許文献1参照)や、チルト用コイルを固定部に設け、該コイルの界磁手段(マグネット)を可動部に設けた構成が知られている。
【0005】
チルト用コイルを可動部に設けた構成形態(所謂ムービングコイル型)では、例えば、可動部のフォーカスコイル、トラッキングコイル、チルト用コイルの各コイルに駆動電流を供給するための2本ずつの支持バネ(給電部材を兼用するサスペンション部材)が必要とされ、合計6本の支持バネを介して可動部が固定部に支持される。
【0006】
また、チルト用マグネットを可動部に設けた構成形態(所謂ムービングマグネット型)では、可動部のマグネットに対向するように、フォーカスコイル、トラッキングコイル及びチルト用コイルが固定部に配置され、各コイルには給電線を介して駆動電流が供給される。
【0007】
このような3軸アクチュエータを用いた装置において、例えば、ムービングコイル型の構成では、チルト用コイルの給電用に2本の支持バネを追加する必要があり、構成の複雑化や可動部の支持構造への影響、製造コストの増加が問題となる。また、可動部にチルト用コイルを追加することにより可動部の重量が増加するために感度が低下するといった問題、あるいは可動部に3種類のコイルが設けられることに起因して、装置の小型化及び薄型化に支障を来すといった問題がある。
【0008】
他方、ムービングマグネット型の構成では、可動部へのマグネットの付設により、可動部の重量が大きくなり、感度低下をもたらすか、あるいは、磁力の強いマグネットの使用又は大きな駆動電流の供給を必要とし、製造コストの増加や消費電力の増加等が問題となる。
【0009】
尚、このような各種の問題点を克服するために、本願出願人は、特願2003−14445号において、対物レンズを保持する可動ブロックに対して、複数の支持バネを用いて支持ブロックを連結するとともに、該支持ブロックを構成するチルト駆動部とチルト用磁気回路を設けて、フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する方向に延びる支持軸の回り(可動ブロックに係るラジアルスキュー方向)にチルト駆動部を回動させるようにした構成形態を提案している。
【0010】
【特許文献1】
特開2000―149292号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チルト機構を有する従来の対物レンズ駆動装置にあっては、チルト用コイルの直流駆動電圧とチルト角(支持軸の回りの回転角)との関係がリニア(線形)特性とならずにヒステリシス特性をもつ場合に、これが制御の安定性を阻害するという問題がある。
【0012】
図11は、チルト用コイルに直流駆動電圧を供給し、該コイルに流れる電流と界磁手段(マグネット)による磁界に応じて発生する電磁的駆動力を利用してアクチュエータの可動部の姿勢(その回動角がチルト角に相当する。)を制御する場合の説明図である。尚、上方に示す(A)図は、横軸にコイルへの駆動電圧「V」をとり、縦軸にチルト角「α」をとって両者の関係を概略的に示したものであり、その下方に示す(B)図は、駆動電圧「V」の時間的変化の一例を示している。
【0013】
(A)図に実線で示すグラフ線aでは、駆動電圧「V」とチルト角「α」とが比例関係を有する理想的なリニア特性を示しているが、実際の駆動制御においては、図に一点鎖線で示すグラフ線bのように、ヒステリシスをもった特性となる。
【0014】
尚、(B)図に示す駆動電圧Vは、(0)の期間においてゼロボルトを示し、(1)の期間における電圧「Vp」は、一方の極性電圧(正電圧、例えば、正方向のチルト角に対応する駆動電圧)を示し、また、(2)の期間における電圧「Vn」は、他方の極性電圧(負電圧、例えば、負方向のチルト角に対応する駆動電圧)を示している。本例では、時間経過に従って、0からVpを経た後、極性反転してVnとなって0に戻る波形変化を示している。また、(A)図のグラフ線bには、(0)、(1)、(2)のそれぞれ対応する位置を付記している。
【0015】
このようなグラフ線bに示す特性を、グラフ線aに示す特性に極力近づけることがチルト角制御において要求される。
【0016】
本発明は、光学式ヘッド装置を構成する対物レンズ駆動装置において、フォーカス方向及びトラッキング方向の各駆動軸を含む3軸以上の駆動機構を有する場合に、安定した駆動制御を実現することを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、下記に示す構成要素を備えたものである。
【0018】
・対物レンズを保持するとともにディスク状記録媒体に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に位置制御される可動部及びその支持機構。
【0019】
・ディスク状記録媒体の半径方向への移動方向に沿う方向を含みディスク状記録媒体にほぼ平行な平面に対して可動部を傾動させ又は該平面に含まれる軸の回りに回動させる駆動機構。
【0020】
・駆動機構を構成する駆動用コイルに対して、直流電圧成分若しくは低周波交流成分と高周波交流電圧成分を合成した波形の駆動信号を供給する駆動制御手段。
【0021】
従って、本発明によれば、直流電圧成分若しくは低周波交流成分に対して高周波交流電圧成分を合成した駆動電圧波形を用いることにより駆動機構における静摩擦の影響を緩和し、駆動電圧値に対する位置や角度値の関係においてヒステリシスのないほぼ比例した特性をもつようにすることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明は、対物レンズの駆動制御において、上記した駆動電圧に対する制御角度の関係がヒステリシス特性をもたないように、理想的なリニア特性に近づけることで制御安定性を保証することを目的する。そして、この目的を達成するために、本発明では駆動用コイルに係る制御形態で対処することができるので、駆動機構の複雑化や、部品点数、コスト等の著しい増加を伴うことがない。
【0023】
図1及び図2は、本発明に係る光学式ディスク装置1の基本構成例を示す概略図であり、図1はディスク状記録媒体(以下、単に「ディスク」という。)2の記録面に対して直交する方向からみた平面図であり、図2はディスク2の回転軸を含む面に対して直交する方向からみた側面図である。
【0024】
ディスク2は、スピンドルモータ(駆動源)及びその制御回路を含む回転手段3によって回転され、該ディスク2の信号記録又は信号再生が光学式ヘッド装置4を用いて行われる。尚、本発明の適用において、ディスク2の種類は問わないので、コンパクトディスク(CD)のような再生専用ディスクや、光磁気ディスク、相変化型ディスク等のように記録再生可能なディスク等を用いることができる。
【0025】
光学式ヘッド装置4は、ディスク2へのビーム照射に用いる対物レンズ5の駆動手段を有する対物レンズ駆動装置6を備えており、対物レンズ5を保持する可動部7が支持機構により支持された構成を有している。尚、本発明の適用上、対物レンズ5の駆動手段に係る構成の如何は問わないが、可動部7の駆動機構として、下記に示す機構(括弧内の数字は符号を示す。)を備えていることを前提とする。
【0026】
・フォーカス方向及びトラッキング方向の各制御に係る第一及び第二の駆動機構(8)
・チルト機構等の第三の駆動機構(9)。
【0027】
上記第一及び第二の駆動機構8とは、駆動用コイル(フォーカスコイルやトラッキングコイル)とそれらの界磁手段(マグネット等)を用いて構成される既知の機構であり、ディスク2に対して可動部7を、フォーカス方向(図2の矢印「F」参照)及びトラッキング方向(図1、図2の矢印「T」参照)に位置制御するために必要とされる。尚、対物レンズ駆動装置6をディスク2の半径方向(図1の矢印「S」参照)に沿って移動させる移動機構(あるいは搬送機構)10は、ディスク2に対する対物レンズ5の視野位置を決めるための位置決め機構であり、駆動機構8とは区別している。
【0028】
対物レンズ駆動装置6を構成するボイスコイル型の2軸アクチュエータの場合に、ディスク2から読み取った信号をもとにフォーカスサーボ制御及びトラッキング制御が行われるが、前記した3軸アクチュエータでは、さらに新たな自由度に係る第三の駆動機構9が付加される。例えば、移動機構10に係る移動方向に沿う方向を含みディスク2にほぼ平行な平面に対して可動部7を傾動させる機構や、該平面内に含まれる軸の回りに可動部7を回動させる駆動機構が挙げられる。
【0029】
図1に示す例では、対物レンズ5の光軸方向からみた場合に、対物レンズ5の中心を通ってトラッキング方向に対して直交する方向に延びる軸「Ax」の回りに可動部7を回動させる機構が設けられている。つまり、矢印「α」で示す回動方向において前記したチルト角が制御され、図2に実線で示す可動部7の姿勢が前記(0)の状態に対応し、この姿勢を基準として一点鎖線で示すようにAx軸に関して時計方向に回動した可動部7の姿勢が前記(1)の状態に、また、二点鎖線で示すようにAx軸に関して反時計方向に回動した可動部7の姿勢が前記(2)の状態にそれぞれ対応している。
【0030】
尚、本例では、矢印「α」で示す回動方向(ラジアルスキュー方向)の駆動制御を想定しているが、これに限らず図1の紙面において軸「Ax」に直交する軸回りの回動方向(タンジェンシャルスキュー方向)の駆動制御等に本発明を適用することができ、3軸以上の制御においても有効である。
【0031】
第三の駆動機構9は、該機構を構成する駆動用コイル及び界磁手段を備えており(その詳細については実施例において後述する。)、駆動制御手段11からの駆動信号によって制御される。
【0032】
駆動制御手段11の構成を説明する前に、該手段により生成されて駆動用コイルに供給される駆動信号について説明する。
【0033】
駆動信号に係る制御項目としては、信号波形や周波数、電圧(振幅)や継続時間等が挙げられるが、先ず、信号波形について図3及び図4を用いて説明する。
【0034】
駆動用コイルに供給される信号については、図3の上段に「H」で示す直流電圧成分若しくは低周波交流成分(以下、「ベース成分」という。)と、図3の中段に「W」で示す高周波交流電圧成分を合成した波形(図3の下段参照)として構成される。つまり、図3に示す駆動電圧波形のベース成分に対して高周波交流成分を重畳することにより(図3の「Te」参照)、ベース成分のみでは問題とされるヒステリシス特性を抑えることができる。
【0035】
そして、高周波成分の信号波形としては、例えば、正弦波や矩形波、三角波等が挙げられるが、実用上は下記の形態が好ましい。
【0036】
・正弦波を用いる形態(図4(a)参照)
・矩形波を用いる形態(図4(b)参照)
・減衰波を用いる形態(図4(c)、(d)参照)
・上記を組み合わせた形態(図4(e)参照)。
【0037】
先ず、図4(a)に示す例では、駆動電圧「V」が、直流電圧成分(図の「H」参照)と正弦波状の交流電圧成分(図の「W」参照)とを合成した波形とされる。この駆動電圧波形を採用することにより、駆動機構において動摩擦力及び静摩擦力(静止摩擦力)が問題になる部分、例えば、支持軸とその軸受部との摺動部等において、静摩擦による影響を排除することで駆動機構における角度(チルト角)や姿勢の制御を正確に行うことができる。また、正弦波の使用は制御に要する消費電力の低減や回路構成の簡単化等の面で好ましいが、静摩擦力の影響を十分に排除して安定した動作制御を保証するためには、正弦波の振幅をある程度以上の大きさに設定することが必要である。
【0038】
尚、高周波交流成分をもつ波形の信号発生回路に関する構成上の制約や、駆動機構に係るサーボ制御上の設計条件(光学式ヘッド装置におけるチルトサーボ制御の感度等)によっては、回路上許容される最大電圧(振幅)の信号を用いたとしても静摩擦力の影響を排除するに足る効果が得られないことがあり、そのような場合の対処法としては、図4(b)に示すように矩形波の採用が好ましい。つまり、高調波成分を含む矩形波を用いることにより駆動用コイルに供給される電力を大きくすることが、ヒステリシス特性の影響を低減する上で有効である(つまり、同じ振幅値の正弦波に比べて大きな動作が得られるので、静摩擦力に打ち勝つことができる。)。
【0039】
減衰波を用いる形態には、例えば、図4(c)に示すように減衰正弦波を用いたり、図4(d)に示すように減衰矩形波を用いることができる。つまり、時間経過につれて振幅を徐々に小さくすることによって安定した制御が可能となる。
【0040】
この他、上記形態を組み合わせた各種の形態を、機構や回路の設計条件等に応じて採用することができ、例えば、図4(e)では矩形波及び後続の減衰正弦波を用いた場合を示している。つまり、駆動機構において、初期の段階で矩形波を用いて大きな動きを与えてから減衰正弦波に切り替えることで安定性及び制御精度を高めることが可能である。
【0041】
また、正弦波や矩形波等を用いる場合において、交流電圧のオフ時(つまり、直流成分のみに移行させる場合)には、その極性に注意する必要がある。つまり、オフ直前の電圧極性が一定しておらず、直流成分に対して正極性であったり負極性となる場合には、例えば、チルト角度値への影響(可動部がある一定角度のもったままの状態になる等)が問題となるので、常に同じ極性となるように規定することでチルト角の制御について安定化を図ることが好ましい。
【0042】
図5は駆動制御手段11に係る構成例の要部を示したものであり、チルト角を制御するための制御回路を示している。
【0043】
システムコントローラ12は、システム全体の制御を司るマイクロコンピュータのCPU(中央処理装置)13とメモリ14、DAC(ディジタル−アナログ変換器)15を備えている。
【0044】
チルト検出手段16は、ディスク2に対する対物レンズ5及び可動部7の相対的な姿勢、即ち、対物レンズ5の光軸がディスク面に対して直交する状態からどれ程のずれをもっているかを検出するものであり、その検出信号はディジタル信号に変換された上でシステムコントローラ12に送出される。尚、チルト検出手段16としては、光学式ヘッド装置に設けられたスキューセンサ(ラジアルスキューセンサ等)を用いる形態と、そのような専用センサを用いることなく光学式ヘッド装置による読取信号(分割型ディテクタによる受光量の差分信号等)を利用してチルト量を検出する形態等が挙げられる。
【0045】
上記した駆動電圧波形のベース成分は、チルト検出手段16からの検出信号による情報に基いてシステムコントローラ12において決定される。つまり、ベース成分は検出されたチルト角を打ち消すのに必要な駆動電圧成分として算出され、その結果を示すデータはメモリ14に保存されるか、又はCPU13に直接送られて、ベース成分と高周波成分との合成波形を生成する際に使用される。あるいは、予め必要な駆動電圧をメモリ14に保存しておき、合成波形を生成する。
【0046】
上記した正弦波や矩形波等の高周波成分の波形生成手段については、例えば、下記に示す形態が挙げられる。
【0047】
(I)メモリ14に予め保存されている情報に基いて信号波形を生成する形態
(II)CPU13による演算結果として得られる波形データを利用する形態。
【0048】
先ず、形態(I)の例としては、図6に示すように、テーブル参照による方法が挙げられ、「P」を起点とするアドレス「P+j」(j=0、1、2、…、N−1)の電圧波形データ「Dj」をテーブルデータとしてメモリ14に保存しておき、必要に応じてそれらのデータをCPU13に送ることにより、高周波成分の波形を生成することができる。尚、図6には正弦波を用いる場合と、矩形波及び減衰正弦波を用いる場合を例示しており(見易いように近似を粗くしてポイント数を故意に減らして示す。)、前者では、時間的に離散化されたデータDjを示す各ポイントが所定の時間間隔をもって正弦波の上に位置しており、また、後者では、離散化されたデータDjを示す各ポイントのうち、その前半部分が矩形波上に位置するとともに、残りの各ポイントが減衰正弦波の上に位置している。尚、これらのデータDjについてはDAC15を通ることで補間処理が施される。
【0049】
上記形態(II)では、例えば、正弦波を用いる場合において、その振幅値を「A」、角周波数を「ω」、時間を「t」として、駆動電圧の高周波成分「W」を「W=A・sin(ω・t)」で示す演算としてCPU13が実行した結果から求めることができる。また、矩形波の場合には、一定時間毎に「+A/2」と「−A/2」を繰り返す処理を行えば済む。そして、減衰正弦波では、指数関数を「exp(X)」、減衰係数を「η」として、演算式「W=A・exp(−η・t)・sin(ω・t)」を用いれば良い。
【0050】
ベース成分と高周波成分を合成した波形の駆動電圧を駆動用コイル17に対して供給するための手段には、DAC15、ドライバ18が用いられる。即ち、駆動用コイル17への駆動電圧を「Y」と記すとき、これはメモリ14から読み出されるベース成分(H)と、上記した方法で生成される高周波成分(W)とを、CPU13での加算演算(Y=H+W)により合成することで決定され、その結果はDAC15を介してアナログ信号としてドライバ18に送られ、該ドライバから駆動用コイル17に駆動電圧が供給される。その後、所定の時間が経過したときに、高周波成分をゼロにする(W=0)と、ベース成分だけ(Y=H)となり、このときの駆動機構(チルト機構)において、ディスク面の傾きに追従したチルト角度値が得られる(つまり、対物レンズに対向するディスク面上の位置において、対物レンズの光軸がディスク面に対してほぼ直交する状態となり、ディスク情報の読み書きを正常に行うことができる。)。
【0051】
尚、直流成分や交流成分に係る生成及び合成のディジタル演算処理を行った後にアナログ信号に変換する方法には限られないので、例えば、直流成分や交流成分に係る生成のディジタル演算処理を行った後、アナログ信号に変換した各信号成分を合成する方法、あるいは、正弦波等の発振回路を設けたり、既存のクロック信号の分周出力又はてい倍出力を利用して高周波成分に係る信号生成を行う方法等、各種実施形態が可能である。
【0052】
次に、高周波成分の周波数について、図7を用いて説明する。尚、図7はチルト機構に係るサーボ伝達関数のゲイン特性をボード線図として定性的に例示したものである。
【0053】
図中に示すグラフ線19において、「GL」は低周波帯域での一定ゲインを示している。「f0」で示す一次共振周波数においてゲイン「G」がピークを示し、「Δf」で示す範囲(斜線部20参照)ではゲインがGL以上である。よって、例えば、高周波交流電圧として正弦波を用いる場合に、その振幅が同じであっても周波数を「f0」付近に選べば、ゲインGがより大きくなる(即ち、より大きな振動変位が得られる。)。
【0054】
このことは正弦波に限らず、矩形波等を用いる場合にも有効であり、高周波交流電圧成分の周波数については、対物レンズ駆動装置に係る一次共振周波数の近傍値に設定することが好ましい。
【0055】
ところで、前記したようにベース成分に対して、正弦波や矩形波等の高周波成分を合成した駆動電圧波形を採用する場合には、チルト角の調整や変更の際に、高周波成分の重畳により、トラッキングサーボやフォーカスサーボに及ぼす影響を極力少なくすること好ましい。そのためには、トラッキングサーボをかけずにフォーカスサーボをかけた状態、あるいは両サーボをともにかけない状態において、チルト角の変更等を行う方法が挙げられる。しかし、この方法ではチルト角度値を少しずつ変化させながらディスクの信号を読み取り、最適な角度値に設定しようとするような場合に時間がかかってしまう虞がある。
【0056】
そこで、トラッキングサーボやフォーカスサーボへの影響を最小限に抑える(サーボエラーに与える影響を低減する)ためには、高周波成分として正弦波又は減衰正弦波を用いるとともに、その振幅又は最大振幅を必要最小限の値に設定することが好ましい。また、ベース成分に対して高周波成分を重畳している時間(継続時間あるいは持続時間)を短くすることにより、例えば、トラッキングエラーが多少大きくなったとしても、トラッキングサーボが外れる前に、チルト角度値の変更等を完了させることができるので、サーボへの影響を低減できる。
【0057】
このように、高周波成分の波形や周波数、振幅、継続時間等を適切に設定することによって、トラッキングサーボやフォーカスサーボをかけたままの状態で、チルト角の変更等を短時間に行うことが可能である。
【0058】
【実施例】
図8乃至図10は、本発明に係る実施の一例を示したものである。
【0059】
図8は、ディスクドライブ装置21の要部を示しており、ディスク22はスピンドルモータの回転軸に設けられたディスクテーブル23により回転される。
【0060】
ディスク22の半径方向に沿って光ピックアップを動かす移動機構(所謂スレッド機構)は、平行なガイド軸24、25及び直線駆動機構(例えば、送りモータ及び該モータで回転されるリードスクリュー、ナット部材を用いた機構等)を備えており、光ピックアップ26の移動ベース27の位置決め制御に用いられる。
【0061】
移動ベース27は、その両端部に設けられた軸受部27a、27bがそれぞれガイド軸24、25に摺動自在な状態で支持されており、本例では対物レンズ駆動装置28を構成する3軸アクチュエータが搭載されている。
【0062】
図9及び図10は、対物レンズ駆動装置28の構成例を示しており、図9が斜視図、図10は一部分を切り欠いて示す平面図(対物レンズの光軸方向からみた図)である。
【0063】
対物レンズ駆動装置28は支持ブロック29及び該支持ブロック29に対して動作される可動ブロック30とを有している。
【0064】
支持ブロック29には、上記した第三の駆動機構として、フォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する軸の回りに可動ブロック30を回動させるチルト機構9Aが設けられており、移動ベース27上に固定される固定部31と、該固定部31に支持軸32(図10参照)を介して回動自在に支持された回動部33を有している。
【0065】
固定部31は磁性材料によって形成されていて、平板状のベース部34及び該ベース部34の長手方向における両端部からそれぞれ直角に屈曲された部分35、35、そして、ベース部34の長手方向における中央部の一側縁から直角に屈曲された支持部36とから成る。尚、ベース部34が移動ベース27に固定され、また、部分35、35の内面にそれぞれチルト用マグネット37、37が取り付けられており、該マグネットは、例えば、2極着磁とされている。
【0066】
固定部31の支持部36には、回動部33を支持するための支持軸32(図10参照)が設けられており、その中心軸が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ている。支持軸32は、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の磁性金属材料で形成され、その外周面には、例えば、円環状をした突部32a、32aが軸方向に所定の距離をおいて形成されている。そして、支持軸32の先端部32bは半球面状に加工されている。
【0067】
回動部33は、液晶ポリマー等の樹脂材料を用いて略直方体状に形成されており、その長手方向における中央部には、支持軸32の軸受部材38が設けられている。該軸受部材38の形状は、一端が開口された円筒状とされ、支持軸32の突部32aが内面に接触されるラジアル受け部38aと、先端部に設けられたスラスト受け部38bと、開口部に設けられたフランジ部38cとが高分子材料(例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー等)を用いて一体に形成されている。支持軸32が軸受部材38に挿入された状態において、突部32a、32aがラジアル受け部38aの内面に摺接され、また、先端部32bがスラスト受け部38bの内面に接触(点接触)される(摩擦低減のため)。
【0068】
回動部33には、軸受部材38の近辺、つまり、長手方向における中央部にマグネット39(図9参照)が設けられており、該マグネット39と支持軸32との間に働く磁力を利用して回動部33の安定した回動動作を保証している。
【0069】
また、回動部33の長手方向における両端部には、前記した駆動用コイル17に相当するチルト用コイル40、40が付設されており、各コイルは上記チルト用マグネット37、37にそれぞれ対向した状態とされる。チルト用コイル40、40は、フレキシブルプリント配線材41を介して回路部(図5のドライバ18参照)に接続され、上記した駆動電圧が印加される。尚、図10に示すように、各コイルの中心部には、鉄等の磁性材料で形成された磁性部42、42が設けられており、コイルに電流を流さないときには各磁性部とチルト用マグネット37との間に働く磁力によって、回動部33が中立位置において保持される。また、チルト用マグネット37、37の中央を通って固定部31の長手方向に延びる中心線37c、37cと、各磁性部42、42の中央を通って回動部33の長手方向に延びる中心線42c、42cは、互いにずれをもった位置関係となっているが、これにより、回動部33が固定部31に対して図10に示す矢印Aの方向(支持部36に近づく方向)に付勢され、支持軸32の先端部32bが軸受部材38のスラスト受け部38bの内面に確実に接するように配慮している。
【0070】
チルト用コイル40及びマグネット37を用いて形成される磁気回路に関して、本例では、チルト機構9Aを構成する回動部33に駆動用コイルを設け、該コイルに対する界磁手段(マグネット37等)を固定部31に設けた構成形態(ムービングコイル型)を示しているが、これに限らず、固定部31に駆動用コイルを設けて、該コイルに対する界磁手段を回動部33に設けた構成形態(ムービングマグネット型)を採用しても良いことは勿論である。
【0071】
可動ブロック30は、支持部材(サスペンション部材)を用いて回動部33に連結されることで支持されており、本例では、導電性を有する弾性部材(板バネ等)で形成された支持バネ43、43、・・・を用いて可動ブロック30の支持機構が構成されている。
【0072】
可動ブロック30は、その本体部に対物レンズ44の保持部45を有するとともに、該本体部に取り付けられたコイルボビン46を有する。該コイルボビン46には角筒状を為すフォーカスコイル巻回部46a、そしてトラッキングコイル巻回部46b、46bが設けられており、各巻回部にそれぞれ巻かれたコイル(フォーカスコイル47、トラッキングコイル48)にはフレキシブルプリント配線材41から支持バネ43、43、・・・を介して駆動電流が供給される。
【0073】
コイルボビン46の内側に形成される空間(中空部)には、ヨーク片49と該ヨーク片49に取り付けられたマグネット50が配置され、コイルボビン46と保持部45との間には、ヨーク片51が配置されている。マグネット50とヨーク片51はトラッキングコイル48、48を挟んで対向した状態とされる。尚、ヨーク片49、51は互いに連結されることでU字状をなしており、両者の連結部分が移動ベース27上に取り付けられている。
【0074】
フォーカコイル47及びトラッキングコイル48、48に駆動電流が供給されると、可動ブロック30が対物レンズ44の光軸に沿うフォーカス方向及び該方向に直交するトラッキング方向に駆動され、図示しない光源(半導体レーザ)から発した光が対物レンズ44を通してディスク上の記録トラック上に集光するようにサーボ制御が行われる。
【0075】
また、可動ブロック30と、支持バネ43、回動部33、固定部31等から構成されるチルト機構9Aにおいて、チルト用コイル40、40に駆動電流が供給されると、該電流の向き及び大きさと、チルト用マグネット37、37による磁界の向き及び大きさに応じた電磁力が発生し、そのモーメントにより固定部31に対して回動部33が支持軸32の軸回りに回動され、可動ブロック30が一体となって回動される。つまり、支持軸32及び軸受部材38を用いて回動部33が支持され、両者の摺動による動摩擦力及び静摩擦力が発生することになるが、前記したようにベース成分に高周波成分を重畳した駆動電圧をチルト用コイル40、40に対して供給することで、静摩擦力の影響を排除でき、さらには高周波成分に係る周波数を一次共振周波数(f0)の近傍値に選ぶことで、電圧振幅が小さい場合でも大きな振動変位が得られるため、低い電力をもってヒステリシスのない安定したチルト動作を行うことができる。
【0076】
尚、小型化や薄型化を図るために、チルト用コイル40の厚み(対物レンズ44の光軸に平行な方向における幅)を小さくする必要がある場合に、正弦波では静摩擦の影響を緩和するのに必要な駆動力を確保することが難しいときには矩形波又は減衰矩形波等の使用が好ましい。
【0077】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項1や請求項8に係る発明によれば、対物レンズ駆動制御の安定性を高め、性能及び品質を向上させることができる。しかも、駆動電圧波形の設定により対処できるので、駆動機構の複雑化やそれに伴うコスト上昇等の弊害を伴うことがない。
【0078】
請求項2に係る発明によれば、フォーカス方向及びトラッキング方向の駆動機構及びチルト機構を含む3軸以上の駆動機構を有する場合に、安定した制御を実現できる。
【0079】
請求項3に係る発明によれば、消費電力が少なく、回路構成が容易であり、また、フォーカスサーボやトラッキングサーボへの影響を低減することができる。
【0080】
請求項4に係る発明によれば、駆動用コイルに供給する電力を大きくすることで、より大きな駆動量(角変位等)を得ることができる。
【0081】
請求項5に係る発明によれば、高周波電圧成分の振幅を徐々に低減させることで駆動制御の安定性を高め、制御性を良好にするのに有効である。
【0082】
請求項6に係る発明によれば、駆動制御の精度を高めることができる。
【0083】
請求項7に係る発明によれば、高周波電圧成分の振幅が比較的小さくても周波数の設定により大きな駆動量が得られ、省電力化等に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学式ディスク装置の基本構成例を示す概略図である。
【図2】ディスク面に対する対物レンズ及び可動部の姿勢を概略的に示す図である。
【図3】駆動用コイルに係る駆動電圧波形について説明するための図である。
【図4】高周波交流成分に係る各種態様を例示した説明図である。
【図5】制御構成例を示すブロック図である。
【図6】高周波成分の波形生成について説明するための図である。
【図7】高周波成分の周波数について説明するための概略的なグラフ図である。
【図8】図9及び図10とともに本発明に係る実施例を示すものであり、本図はディスクドライブ装置の要部を概略的に示す図である。
【図9】対物レンズ駆動装置の構成例を示す斜視図である。
【図10】対物レンズ駆動装置の構成例を示す平面図であり、一部を切り欠いて示す。
【図11】制御特性上の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1…光学式ディスク装置、2…ディスク状記録媒体、4…光学式ヘッド装置、5…対物レンズ、6…対物レンズ駆動装置、7…可動部、9…駆動機構、9A…チルト機構、10…移動機構、11…駆動制御手段、17…駆動用コイル、28…対物レンズ駆動装置、33…回動部、44…対物レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for stably controlling the drive of an objective lens used for beam irradiation on a disk-shaped recording medium.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a disk drive device that performs signal recording and reproduction on an optical disk, an optical head device (so-called optical pickup) that irradiates a laser beam to the disk is provided, and a voice coil type actuator (so-called optical pickup) is used as an objective lens driving device. A two-axis actuator is used. That is, focus servo control for driving the objective lens held by the movable portion along a focus direction orthogonal to the recording surface of the disk, and moving the objective lens along a tracking direction parallel to the disk radial direction. Tracking servo control for operation is performed.
[0003]
By the way, in recent years, for the purpose of improving the followability of a laser beam spot on a recording track, in addition to the two-axis control in the focus direction and the tracking direction, the movable part can be tilted with respect to a plane parallel to the disk recording surface. For this reason, a device called a so-called three-axis actuator has been developed in which one-axis control is added so as to be able to cope with the surface runout of the rotating disk.
[0004]
For example, in a configuration in which a movable portion holding an objective lens is connected to a fixed portion via a support member (a leaf spring, a wire, or the like), a tilt (control) coil for tilting the movable portion with respect to the fixed portion. (For example, see Patent Literature 1) and a configuration in which a tilt coil is provided in a fixed portion and a field means (magnet) of the coil is provided in the movable portion.
[0005]
In a configuration in which the tilt coil is provided in the movable section (so-called moving coil type), for example, two support springs for supplying a drive current to each of the focus coil, tracking coil, and tilt coil of the movable section (A suspension member also serving as a power supply member) is required, and the movable portion is supported by the fixed portion via a total of six support springs.
[0006]
In a configuration in which a tilt magnet is provided in a movable portion (a so-called moving magnet type), a focus coil, a tracking coil, and a tilt coil are arranged in a fixed portion so as to face the magnet of the movable portion. Is supplied with a drive current via a power supply line.
[0007]
In an apparatus using such a three-axis actuator, for example, in a moving coil type configuration, it is necessary to add two support springs for supplying power to a tilt coil, which complicates the configuration and a structure for supporting a movable portion. The problem is the impact on the production and the increase in manufacturing costs. Also, the addition of a tilt coil to the movable section increases the weight of the movable section, resulting in a reduction in sensitivity, or the provision of three types of coils in the movable section, thereby reducing the size of the apparatus. In addition, there is a problem that thinning is hindered.
[0008]
On the other hand, in the moving magnet type configuration, the addition of the magnet to the movable portion increases the weight of the movable portion, resulting in a decrease in sensitivity, or requires the use of a magnet with a strong magnetic force or the supply of a large drive current, There are problems such as an increase in manufacturing cost and an increase in power consumption.
[0009]
In order to overcome such various problems, the applicant of the present application has disclosed in Japanese Patent Application No. 2003-14445 that a supporting block is connected to a movable block holding an objective lens by using a plurality of supporting springs. In addition, a tilt drive unit and a tilt magnetic circuit that constitute the support block are provided, and tilt drive is performed around a support shaft extending in a direction orthogonal to the focus direction and the tracking direction (radial skew direction of the movable block). A configuration in which the unit is rotated is proposed.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-149292 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional objective lens driving device having a tilt mechanism, the relationship between the DC drive voltage of the tilt coil and the tilt angle (the rotation angle around the support shaft) does not become a linear (linear) characteristic, and a hysteresis occurs. When having characteristics, there is a problem that this impairs the stability of control.
[0012]
FIG. 11 shows a state in which a DC drive voltage is supplied to the tilt coil, and the posture of the movable portion of the actuator (the It is an explanatory diagram in the case of controlling (a rotation angle is equivalent to a tilt angle.). The upper diagram (A) schematically shows the relationship between the drive voltage “V” applied to the coil on the horizontal axis and the tilt angle “α” on the vertical axis. FIG. 2B shows an example of a temporal change of the drive voltage “V”.
[0013]
(A) A graph line a shown by a solid line in the figure shows an ideal linear characteristic in which the drive voltage “V” and the tilt angle “α” have a proportional relationship. The characteristic has hysteresis as shown by a graph line b indicated by a one-dot chain line.
[0014]
Note that the drive voltage V shown in FIG. 6B indicates zero volts in the period (0), and the voltage “Vp” in the period (1) is one polarity voltage (a positive voltage, for example, a tilt angle in the positive direction). , And the voltage “Vn” in the period (2) indicates the other polarity voltage (a negative voltage, for example, a driving voltage corresponding to a negative tilt angle). In this example, the waveform changes after passing Vp from 0 and then reversing the polarity to Vn and returning to 0 as time elapses. In addition, positions corresponding to (0), (1), and (2) are added to the graph line b in FIG.
[0015]
It is required in the tilt angle control that the characteristic shown by the graph line b be made as close as possible to the characteristic shown by the graph line a.
[0016]
An object of the present invention is to realize stable drive control when an objective lens driving device constituting an optical head device has three or more drive mechanisms including drive axes in a focus direction and a tracking direction. I do.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following components in order to solve the above-mentioned problems.
[0018]
A movable part that holds the objective lens and is position-controlled in the focus direction and the tracking direction with respect to the disk-shaped recording medium, and a support mechanism therefor
[0019]
A drive mechanism for tilting the movable portion with respect to a plane substantially parallel to the disk-shaped recording medium, including a direction along the moving direction of the disk-shaped recording medium in the radial direction, or rotating the movable portion about an axis included in the plane;
[0020]
Drive control means for supplying a drive signal having a waveform obtained by combining a DC voltage component or a low-frequency AC component and a high-frequency AC voltage component to a drive coil constituting a drive mechanism.
[0021]
Therefore, according to the present invention, the influence of the static friction on the drive mechanism is reduced by using the drive voltage waveform obtained by combining the high-frequency AC voltage component with the DC voltage component or the low-frequency AC component, and the position and the angle with respect to the drive voltage value are reduced. It is possible to have a substantially proportional characteristic without hysteresis in a value relationship.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to guarantee control stability by approaching ideal linear characteristics so that the relationship between the drive voltage and the control angle does not have hysteresis characteristics in drive control of an objective lens. In order to achieve this object, the present invention can cope with the control form relating to the driving coil. Therefore, the driving mechanism is not complicated, and the number of parts, the cost, and the like are not significantly increased.
[0023]
1 and 2 are schematic diagrams showing a basic configuration example of an optical disc device 1 according to the present invention. FIG. 1 shows a recording surface of a disc-shaped recording medium (hereinafter, simply referred to as a “disc”) 2. FIG. 2 is a side view as seen from a direction orthogonal to a plane including the rotation axis of the disk 2.
[0024]
The disk 2 is rotated by a rotating means 3 including a spindle motor (drive source) and its control circuit, and signal recording or signal reproduction of the disk 2 is performed using an optical head device 4. In the application of the present invention, the type of the disk 2 does not matter, and a read-only disk such as a compact disk (CD) or a recordable / reproducible disk such as a magneto-optical disk or a phase change disk is used. be able to.
[0025]
The optical head device 4 includes an objective lens driving device 6 having driving means for an objective lens 5 used for irradiating the disk 2 with a beam. A movable unit 7 holding the objective lens 5 is supported by a support mechanism. have. In applying the present invention, the configuration of the driving means of the objective lens 5 is not limited, but the following mechanism (the number in parentheses indicates a symbol) is provided as a driving mechanism of the movable unit 7. It is assumed that
[0026]
First and second drive mechanisms (8) for controlling the focus direction and the tracking direction
A third drive mechanism (9) such as a tilt mechanism;
[0027]
The first and second drive mechanisms 8 are known mechanisms configured by using drive coils (focus coils and tracking coils) and their field means (magnets and the like). It is necessary to control the position of the movable part 7 in the focus direction (see arrow “F” in FIG. 2) and the tracking direction (see arrow “T” in FIGS. 1 and 2). A moving mechanism (or a transport mechanism) 10 for moving the objective lens driving device 6 along the radial direction of the disk 2 (see the arrow “S” in FIG. 1) determines the visual field position of the objective lens 5 with respect to the disk 2. , And is distinguished from the drive mechanism 8.
[0028]
In the case of a voice coil type two-axis actuator constituting the objective lens driving device 6, focus servo control and tracking control are performed based on a signal read from the disk 2. In the above-described three-axis actuator, a further new A third drive mechanism 9 relating to the degree of freedom is added. For example, a mechanism for tilting the movable unit 7 with respect to a plane substantially parallel to the disk 2 including a direction along the movement direction of the moving mechanism 10 or rotating the movable unit 7 about an axis included in the plane. And a driving mechanism.
[0029]
In the example shown in FIG. 1, when viewed from the optical axis direction of the objective lens 5, the movable unit 7 is rotated around an axis “Ax” that extends through the center of the objective lens 5 in a direction perpendicular to the tracking direction. There is provided a mechanism for causing this to occur. In other words, the tilt angle described above is controlled in the rotation direction indicated by the arrow “α”, and the posture of the movable part 7 indicated by the solid line in FIG. 2 corresponds to the state (0), and the dashed line is based on this posture. As shown, the attitude of the movable part 7 rotated clockwise with respect to the Ax axis is in the state of (1), and the attitude of the movable part 7 rotated counterclockwise with respect to the Ax axis as shown by a two-dot chain line. Correspond to the state (2), respectively.
[0030]
In this example, the drive control in the rotation direction (radial skew direction) indicated by the arrow “α” is assumed. However, the present invention is not limited to this, and the rotation around the axis orthogonal to the axis “Ax” in the plane of FIG. The present invention can be applied to drive control in the moving direction (tangential skew direction) and the like, and is also effective in control of three or more axes.
[0031]
The third drive mechanism 9 includes a drive coil and a field means constituting the mechanism (details thereof will be described later in embodiments), and is controlled by a drive signal from the drive control means 11.
[0032]
Before describing the configuration of the drive control unit 11, a drive signal generated by the unit and supplied to the drive coil will be described.
[0033]
The control items related to the drive signal include a signal waveform, a frequency, a voltage (amplitude), a duration, and the like. First, the signal waveform will be described with reference to FIGS.
[0034]
The signal supplied to the driving coil is represented by a DC voltage component or a low-frequency AC component (hereinafter, referred to as a “base component”) indicated by “H” in the upper part of FIG. 3 and a “W” in the middle part of FIG. It is configured as a waveform (see the lower part of FIG. 3) obtained by combining the high-frequency AC voltage components shown in FIG. That is, by superimposing the high-frequency AC component on the base component of the drive voltage waveform shown in FIG. 3 (see “Te” in FIG. 3), it is possible to suppress the hysteresis characteristic which is a problem with only the base component.
[0035]
The signal waveform of the high-frequency component includes, for example, a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave.
[0036]
-Form using sine wave (see FIG. 4 (a))
-Form using a square wave (see FIG. 4 (b))
-Form using an attenuation wave (see FIGS. 4 (c) and 4 (d))
-The form which combined the above (refer FIG.4 (e)).
[0037]
First, in the example shown in FIG. 4A, the drive voltage “V” is a waveform in which a DC voltage component (see “H” in the figure) and a sinusoidal AC voltage component (see “W” in the figure) are combined. It is said. Employing this drive voltage waveform eliminates the effect of static friction on the parts of the drive mechanism where dynamic friction and static friction (static friction) are problematic, such as the sliding part between the support shaft and its bearing. By doing so, the angle (tilt angle) and attitude of the drive mechanism can be accurately controlled. Use of a sine wave is preferable in terms of reduction of power consumption required for control and simplification of the circuit configuration.However, in order to sufficiently eliminate the influence of static friction force and to guarantee stable operation control, a sine wave is used. Must be set to a certain level or more.
[0038]
Note that, depending on the configuration restrictions on the signal generating circuit having a waveform having a high-frequency AC component and the design conditions for servo control of the drive mechanism (such as the sensitivity of tilt servo control in an optical head device), the maximum allowable circuit is required. Even if a voltage (amplitude) signal is used, it may not be possible to obtain an effect sufficient to eliminate the influence of the static friction force. In such a case, a rectangular wave as shown in FIG. Is preferred. In other words, it is effective to increase the power supplied to the driving coil by using a rectangular wave including a harmonic component in order to reduce the influence of the hysteresis characteristic (that is, compared to a sine wave having the same amplitude value). Large motion is obtained, so that it can overcome the static friction force.)
[0039]
As a form using an attenuation wave, for example, an attenuation sine wave can be used as shown in FIG. 4C, or an attenuation rectangular wave can be used as shown in FIG. 4D. In other words, stable control is possible by gradually reducing the amplitude as time passes.
[0040]
In addition, various forms obtained by combining the above forms can be adopted according to the design conditions of the mechanism and the circuit. For example, in FIG. 4E, a case where a rectangular wave and a subsequent attenuated sine wave are used is shown. Is shown. That is, in the driving mechanism, the stability and control accuracy can be improved by giving a large motion using the rectangular wave at the initial stage and then switching to the damped sine wave.
[0041]
Also, in the case of using a sine wave, a rectangular wave, or the like, when the AC voltage is off (that is, when shifting to only the DC component), it is necessary to pay attention to its polarity. In other words, when the voltage polarity immediately before the off-state is not constant and becomes positive or negative with respect to the DC component, for example, the influence on the tilt angle value (the movable part has a certain angle). However, it is preferable to stabilize the control of the tilt angle by always defining the same polarity.
[0042]
FIG. 5 shows a main part of a configuration example relating to the drive control means 11, and shows a control circuit for controlling the tilt angle.
[0043]
The system controller 12 includes a microcomputer CPU (central processing unit) 13 for controlling the entire system, a memory 14, and a DAC (digital-analog converter) 15.
[0044]
The tilt detecting means 16 detects the relative attitude of the objective lens 5 and the movable part 7 with respect to the disk 2, that is, how much the optical axis of the objective lens 5 deviates from a state perpendicular to the disk surface. The detection signal is transmitted to the system controller 12 after being converted into a digital signal. The tilt detecting means 16 uses a skew sensor (such as a radial skew sensor) provided in the optical head device, and a read signal (a split type detector) by the optical head device without using such a dedicated sensor. Of detecting the amount of tilt using a difference signal of the amount of received light due to the above-mentioned method.
[0045]
The base component of the above-described drive voltage waveform is determined by the system controller 12 based on information based on a detection signal from the tilt detection unit 16. That is, the base component is calculated as a drive voltage component necessary to cancel the detected tilt angle, and the data indicating the result is stored in the memory 14 or sent directly to the CPU 13 so that the base component and the high-frequency component are This is used when generating a composite waveform with. Alternatively, a necessary drive voltage is stored in the memory 14 in advance, and a composite waveform is generated.
[0046]
Examples of the above-described waveform generating means for high-frequency components such as sine waves and rectangular waves include the following forms.
[0047]
(I) Form of generating signal waveform based on information stored in memory 14 in advance
(II) A form in which waveform data obtained as a result of calculation by the CPU 13 is used.
[0048]
First, as an example of the mode (I), as shown in FIG. 6, a method by referring to a table is mentioned, and an address “P + j” (j = 0, 1, 2,..., N−) starting from “P” By storing the voltage waveform data “Dj” of 1) as table data in the memory 14 and sending the data to the CPU 13 as necessary, a waveform of a high-frequency component can be generated. FIG. 6 illustrates a case in which a sine wave is used and a case in which a rectangular wave and an attenuated sine wave are used (the approximation is coarsened so that the number of points is intentionally reduced for easy viewing). Each point indicating the time-discrete data Dj is located on the sine wave at a predetermined time interval, and in the latter, the first half of each point indicating the discretized data Dj Are located on the square wave, and the remaining points are located on the damped sine wave. Note that these data Dj are subjected to interpolation processing by passing through the DAC 15.
[0049]
In the embodiment (II), for example, when a sine wave is used, the amplitude value is “A”, the angular frequency is “ω”, the time is “t”, and the high-frequency component “W” of the drive voltage is “W = A · sin (ω · t) ”can be obtained from the result executed by the CPU 13. In the case of a rectangular wave, it is sufficient to perform a process of repeating “+ A / 2” and “−A / 2” at regular time intervals. In the case of an attenuated sine wave, the exponential function is “exp (X)”, the attenuation coefficient is “η”, and the arithmetic expression “W = A · exp (−η · t) · sin (ω · t)” is used. good.
[0050]
A DAC 15 and a driver 18 are used as means for supplying a driving voltage having a waveform obtained by combining the base component and the high frequency component to the driving coil 17. That is, when the drive voltage to the drive coil 17 is described as “Y”, this means that the base component (H) read from the memory 14 and the high frequency component (W) generated by the above-described method are used by the CPU 13. The result is determined by combining by an addition operation (Y = H + W), and the result is sent to the driver 18 as an analog signal via the DAC 15, and a driving voltage is supplied to the driving coil 17 from the driver. After that, when a predetermined time elapses, when the high frequency component is made zero (W = 0), only the base component becomes (Y = H), and the drive mechanism (tilt mechanism) at this time causes the inclination of the disk surface to decrease. Obtained tilt angle values can be obtained (that is, at a position on the disk surface facing the objective lens, the optical axis of the objective lens is substantially orthogonal to the disk surface, and normal reading and writing of disk information can be performed. it can.).
[0051]
Note that the method is not limited to a method of performing digital operation processing of generation and synthesis related to a DC component and an AC component and then converting the analog signal to an analog signal. For example, digital operation processing of generation of a DC component and an AC component is performed. After that, a method of synthesizing each signal component converted into an analog signal, or providing an oscillation circuit such as a sine wave, or generating a signal related to a high frequency component using a divided output or a multiplied output of an existing clock signal. Various embodiments are possible, such as a method of performing.
[0052]
Next, the frequency of the high frequency component will be described with reference to FIG. FIG. 7 qualitatively illustrates a gain characteristic of a servo transfer function relating to the tilt mechanism as a Bode diagram.
[0053]
In the graph line 19 shown in the figure, “GL” indicates a constant gain in a low frequency band. At the primary resonance frequency indicated by “f0”, the gain “G” shows a peak, and the gain is equal to or higher than GL in the range indicated by “Δf” (see the hatched portion 20). Therefore, for example, when a sine wave is used as the high-frequency AC voltage, if the frequency is selected near “f0” even if the amplitude is the same, the gain G becomes larger (that is, a larger vibration displacement is obtained). ).
[0054]
This is effective not only in the case of using a sine wave but also in the case of using a rectangular wave or the like. The frequency of the high-frequency AC voltage component is preferably set to a value near the primary resonance frequency of the objective lens driving device.
[0055]
By the way, as described above, when a drive voltage waveform obtained by synthesizing a high frequency component such as a sine wave or a rectangular wave with respect to the base component is used, when adjusting or changing the tilt angle, by superimposing the high frequency component, It is preferable to minimize the influence on the tracking servo and the focus servo. For this purpose, a method of changing the tilt angle or the like in a state where the focus servo is applied without applying the tracking servo or in a state where both servos are not applied is exemplified. However, in this method, it may take a long time to read the signal from the disk while gradually changing the tilt angle value and to set the optimum angle value.
[0056]
Therefore, in order to minimize the influence on the tracking servo and the focus servo (reduce the influence on the servo error), a sine wave or an attenuated sine wave is used as a high-frequency component, and the amplitude or the maximum amplitude is set to a necessary minimum. It is preferable to set the limit value. Also, by shortening the time (duration or duration) in which the high-frequency component is superimposed on the base component, for example, even if the tracking error is slightly increased, the tilt angle value can be set before the tracking servo comes off. Can be completed, so that the influence on the servo can be reduced.
[0057]
By appropriately setting the waveform, frequency, amplitude, duration, etc. of the high-frequency component, it is possible to change the tilt angle in a short time while the tracking servo and focus servo are applied. It is.
[0058]
【Example】
8 to 10 show an embodiment according to the present invention.
[0059]
FIG. 8 shows a main part of a disk drive device 21, in which a disk 22 is rotated by a disk table 23 provided on a rotating shaft of a spindle motor.
[0060]
A moving mechanism (so-called thread mechanism) for moving the optical pickup along the radial direction of the disk 22 includes parallel guide shafts 24 and 25 and a linear driving mechanism (for example, a feed motor, a lead screw rotated by the motor, and a nut member. Used for controlling the positioning of the moving base 27 of the optical pickup 26.
[0061]
The movable base 27 has bearings 27a and 27b provided at both ends thereof slidably supported by guide shafts 24 and 25, respectively. In this example, a three-axis actuator constituting an objective lens driving device 28 Is installed.
[0062]
9 and 10 show a configuration example of the objective lens driving device 28. FIG. 9 is a perspective view, and FIG. 10 is a plan view showing the objective lens driving device 28 with a part cut away (viewed from the optical axis direction of the objective lens). .
[0063]
The objective lens driving device 28 has a support block 29 and a movable block 30 operated with respect to the support block 29.
[0064]
The support block 29 is provided with a tilt mechanism 9 </ b> A for rotating the movable block 30 around an axis orthogonal to the focus direction and the tracking direction as the third drive mechanism described above. It has a fixed portion 31 to be fixed, and a rotating portion 33 rotatably supported by the fixed portion 31 via a support shaft 32 (see FIG. 10).
[0065]
The fixing portion 31 is made of a magnetic material, and has a flat base portion 34, portions 35 and 35 bent at right angles from both ends in the longitudinal direction of the base portion 34, and a portion in the longitudinal direction of the base portion 34. And a support portion 36 bent at a right angle from one side edge of the central portion. The base portion 34 is fixed to the movable base 27, and tilt magnets 37, 37 are attached to the inner surfaces of the portions 35, 35, respectively, and the magnets are, for example, two-pole magnetized.
[0066]
The support portion 36 of the fixed portion 31 is provided with a support shaft 32 (see FIG. 10) for supporting the rotating portion 33, and its central axis extends in a direction orthogonal to the focus direction and the tracking direction. . The support shaft 32 is formed of, for example, a magnetic metal material such as stainless steel (SUS). On the outer peripheral surface, for example, annular protrusions 32a, 32a are formed at a predetermined distance in the axial direction. ing. The tip 32b of the support shaft 32 is formed in a hemispherical shape.
[0067]
The rotating portion 33 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape using a resin material such as a liquid crystal polymer, and a bearing member 38 of the support shaft 32 is provided at a central portion in the longitudinal direction. The shape of the bearing member 38 is a cylindrical shape with one end opened, a radial receiving portion 38a in which the projection 32a of the support shaft 32 is in contact with the inner surface, a thrust receiving portion 38b provided at the tip end, and an opening. The flange portion 38c provided in the portion is integrally formed using a polymer material (for example, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, or the like). When the support shaft 32 is inserted into the bearing member 38, the protrusions 32a are slidably contacted with the inner surface of the radial receiving portion 38a, and the tip portion 32b is brought into contact (point contact) with the inner surface of the thrust receiving portion 38b. (To reduce friction).
[0068]
The rotating portion 33 is provided with a magnet 39 (see FIG. 9) in the vicinity of the bearing member 38, that is, in the central portion in the longitudinal direction, and utilizes a magnetic force acting between the magnet 39 and the support shaft 32. Thus, a stable rotation operation of the rotation unit 33 is guaranteed.
[0069]
Further, at both ends in the longitudinal direction of the rotating portion 33, tilt coils 40, 40 corresponding to the driving coil 17 described above are attached, and each coil faces the above-described tilt magnets 37, 37, respectively. State. The tilt coils 40, 40 are connected to a circuit section (see the driver 18 in FIG. 5) via a flexible printed wiring member 41, and the above-described drive voltage is applied. As shown in FIG. 10, magnetic portions 42, 42 made of a magnetic material such as iron are provided at the center of each coil. The rotating portion 33 is held at the neutral position by a magnetic force acting between the rotating portion 33 and the magnet 37. Further, center lines 37c, 37c extending in the longitudinal direction of the fixed portion 31 through the centers of the tilt magnets 37, 37, and central lines extending in the longitudinal direction of the rotating portion 33 through the centers of the magnetic portions 42, 42. The positions of 42c and 42c are shifted from each other, so that the rotating part 33 is attached to the fixed part 31 in the direction of arrow A shown in FIG. The bearing 32 is urged to ensure that the distal end 32b of the support shaft 32 is in contact with the inner surface of the thrust receiving portion 38b of the bearing member 38.
[0070]
Regarding a magnetic circuit formed by using the tilt coil 40 and the magnet 37, in the present embodiment, a driving coil is provided in the rotating portion 33 constituting the tilt mechanism 9A, and a field means (such as the magnet 37) for the coil is provided. Although the configuration (moving coil type) provided in the fixed portion 31 is shown, the invention is not limited to this, and a configuration in which a driving coil is provided in the fixed portion 31 and field means for the coil is provided in the rotating portion 33. Needless to say, a form (moving magnet type) may be adopted.
[0071]
The movable block 30 is supported by being connected to the rotating portion 33 using a support member (suspension member). In this example, the support spring is formed of a conductive elastic member (a leaf spring or the like). The support mechanism of the movable block 30 is constituted by using 43, 43,.
[0072]
The movable block 30 has a holding portion 45 for the objective lens 44 in a main body thereof, and has a coil bobbin 46 attached to the main body. The coil bobbin 46 is provided with a rectangular cylindrical focus coil winding portion 46a and tracking coil winding portions 46b, 46b, and coils wound around each winding portion (focus coil 47, tracking coil 48). , A driving current is supplied from a flexible printed wiring member 41 via support springs 43, 43,.
[0073]
A yoke piece 49 and a magnet 50 attached to the yoke piece 49 are arranged in a space (hollow portion) formed inside the coil bobbin 46, and a yoke piece 51 is provided between the coil bobbin 46 and the holding section 45. Are located. The magnet 50 and the yoke piece 51 face each other with the tracking coils 48, 48 therebetween. The yoke pieces 49 and 51 are connected to each other to form a U-shape, and the connecting portion between them is mounted on the movable base 27.
[0074]
When a drive current is supplied to the focus coil 47 and the tracking coils 48, 48, the movable block 30 is driven in a focus direction along the optical axis of the objective lens 44 and a tracking direction orthogonal to the direction, and a light source (not shown) The servo control is performed so that the light emitted from (1) is focused on the recording track on the disk through the objective lens 44.
[0075]
In the tilt mechanism 9A including the movable block 30, the support spring 43, the rotating portion 33, the fixed portion 31, and the like, when a driving current is supplied to the tilt coils 40, 40, the direction and magnitude of the current are increased. Then, an electromagnetic force corresponding to the direction and magnitude of the magnetic field generated by the tilt magnets 37, 37 is generated, and the turning portion 33 is turned around the support shaft 32 with respect to the fixed portion 31 by the moment, thereby being movable. The block 30 is rotated integrally. That is, the rotating portion 33 is supported by using the support shaft 32 and the bearing member 38, and a kinetic friction force and a static friction force are generated by sliding between the two. As described above, the high frequency component is superimposed on the base component. By supplying the drive voltage to the tilt coils 40, 40, the influence of the static friction force can be eliminated. Further, by selecting the frequency related to the high-frequency component to a value near the primary resonance frequency (f0), the voltage amplitude can be reduced. Since a large vibration displacement can be obtained even in a small case, a stable tilt operation without hysteresis can be performed with low power.
[0076]
When it is necessary to reduce the thickness of the tilt coil 40 (the width in the direction parallel to the optical axis of the objective lens 44) in order to reduce the size and thickness, a sinusoidal wave reduces the effect of static friction. When it is difficult to ensure the necessary driving force, it is preferable to use a rectangular wave or an attenuated rectangular wave.
[0077]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first and eighth aspects of the present invention, the stability of the objective lens drive control can be improved, and the performance and quality can be improved. In addition, since this can be dealt with by setting the drive voltage waveform, there is no accompanying problem such as a complicated drive mechanism and an accompanying increase in cost.
[0078]
According to the second aspect of the present invention, stable control can be realized when a drive mechanism having three or more axes including a drive mechanism in the focus direction and the tracking direction and a tilt mechanism is provided.
[0079]
According to the third aspect of the invention, the power consumption is small, the circuit configuration is easy, and the influence on the focus servo and the tracking servo can be reduced.
[0080]
According to the fourth aspect of the invention, by increasing the electric power supplied to the driving coil, a larger driving amount (angular displacement or the like) can be obtained.
[0081]
According to the fifth aspect of the present invention, it is effective to increase the stability of the drive control by gradually reducing the amplitude of the high-frequency voltage component and improve the controllability.
[0082]
According to the invention of claim 6, it is possible to enhance the accuracy of the drive control.
[0083]
According to the invention according to claim 7, even if the amplitude of the high-frequency voltage component is relatively small, a large drive amount can be obtained by setting the frequency, which is suitable for power saving and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration example of an optical disc device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the attitude of an objective lens and a movable unit with respect to a disk surface.
FIG. 3 is a diagram for explaining a drive voltage waveform related to a drive coil.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating various aspects related to a high-frequency AC component.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a control configuration example.
FIG. 6 is a diagram illustrating generation of a high-frequency component waveform.
FIG. 7 is a schematic graph for explaining a frequency of a high-frequency component.
8 shows an embodiment according to the present invention together with FIGS. 9 and 10, and is a diagram schematically showing a main part of a disk drive device. FIG.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration example of an objective lens driving device.
FIG. 10 is a plan view showing a configuration example of the objective lens driving device, with a part thereof being cut away.
FIG. 11 is a diagram for explaining a problem in control characteristics.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical disk device, 2 ... Disk-shaped recording medium, 4 ... Optical head device, 5 ... Objective lens, 6 ... Objective lens drive device, 7 ... Movable part, 9 ... Drive mechanism, 9A ... Tilt mechanism, 10 ... Moving mechanism, 11 drive control means, 17 driving coil, 28 objective lens driving device, 33 rotating section, 44 objective lens

Claims (8)

ディスク状記録媒体へのビーム照射に用いる対物レンズ駆動装置と、該対物レンズ駆動装置をディスク状記録媒体の半径方向に沿って移動させる移動機構を備えた光学式ヘッド装置において、
対物レンズを保持するとともに上記ディスク状記録媒体に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に位置制御される可動部及びその支持機構と、
上記移動機構に係る移動方向に沿う方向を含み上記ディスク状記録媒体にほぼ平行な平面に対して上記可動部を傾動させ又は該平面に含まれる軸の回りに回動させる駆動機構と、該駆動機構を構成する駆動用コイルに対して、直流電圧成分若しくは低周波交流成分と高周波交流電圧成分を合成した波形の駆動信号を供給する駆動制御手段を備えている
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
In an optical head device including an objective lens driving device used for beam irradiation on the disk-shaped recording medium and a moving mechanism for moving the objective lens driving device along the radial direction of the disk-shaped recording medium,
A movable portion that holds an objective lens and is position-controlled in a focus direction and a tracking direction with respect to the disk-shaped recording medium, and a supporting mechanism thereof,
A drive mechanism for inclining the movable portion with respect to a plane substantially parallel to the disk-shaped recording medium, including a direction along the movement direction of the moving mechanism, or rotating the movable portion around an axis included in the plane; An optical head device comprising: a drive control unit that supplies a drive signal having a waveform obtained by combining a DC voltage component or a low-frequency AC component and a high-frequency AC voltage component to a drive coil constituting a mechanism. .
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記駆動機構がフォーカス方向及びトラッキング方向に対して直交する軸の回りに上記可動部を回動させるチルト機構とされ、支持部材を用いて上記可動部に連結された回動部に上記駆動用コイル又は該駆動用コイルに対する界磁手段が設けられている
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
The driving mechanism is a tilt mechanism for rotating the movable section around an axis orthogonal to a focus direction and a tracking direction, and the driving coil is attached to a rotating section connected to the movable section using a support member. Alternatively, an optical head device is provided with field means for the driving coil.
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記高周波交流電圧成分として正弦波を用いた
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
An optical head device using a sine wave as the high-frequency AC voltage component.
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記高周波交流電圧成分として矩形波を用いた
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
An optical head device using a rectangular wave as the high-frequency AC voltage component.
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記高周波交流電圧成分として減衰波を用いた
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
An optical head device using an attenuation wave as the high-frequency AC voltage component.
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記高周波交流電圧成分として矩形波及び該矩形波に後続する減衰波を用いた
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
An optical head device using a rectangular wave and an attenuation wave following the rectangular wave as the high-frequency AC voltage component.
請求項1に記載した光学式ヘッド装置において、
上記高周波交流電圧成分の周波数が、上記対物レンズ駆動装置に係る一次共振周波数の近傍値に設定されている
ことを特徴とする光学式ヘッド装置。
The optical head device according to claim 1,
An optical head device, wherein a frequency of the high-frequency AC voltage component is set to a value near a primary resonance frequency of the objective lens driving device.
ディスク状記録媒体に係る信号記録又は信号再生を行う光学式ディスク装置において、
上記ディスク状記録媒体へのビーム照射に用いる対物レンズ駆動装置及び該対物レンズ駆動装置を上記ディスク状記録媒体の半径方向に沿って移動させる移動機構と、
対物レンズを保持するとともに上記ディスク状記録媒体に対してフォーカス方向及びトラッキング方向に位置制御される可動部及びその支持機構と、
上記移動機構に係る移動方向に沿う方向を含み上記ディスク状記録媒体にほぼ平行な平面に対して上記可動部を傾動させ又は該平面に含まれる軸の回りに回動させる駆動機構と、該駆動機構を構成する駆動用コイルに対して、直流電圧成分若しくは低周波交流成分と高周波交流電圧成分を合成した波形の駆動信号を供給する駆動制御手段を備えている
ことを特徴とする光学式ディスク装置。
In an optical disk device that performs signal recording or signal reproduction on a disk-shaped recording medium,
An objective lens driving device used for beam irradiation on the disc-shaped recording medium, and a moving mechanism for moving the objective lens driving device in a radial direction of the disc-shaped recording medium;
A movable portion that holds an objective lens and is position-controlled in a focus direction and a tracking direction with respect to the disk-shaped recording medium, and a supporting mechanism thereof,
A drive mechanism for inclining the movable portion with respect to a plane substantially parallel to the disk-shaped recording medium, including a direction along the movement direction of the movement mechanism, or rotating the movable portion around an axis included in the plane; An optical disc device comprising: a drive control unit that supplies a drive signal having a waveform obtained by combining a DC voltage component or a low-frequency AC component and a high-frequency AC voltage component to a drive coil constituting a mechanism. .
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