JP2009189077A - 駆動装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップ部を大きく移動させる粗移動モードと、微小に移動させる微移動モードの２つの移動形態を精度良く実現できるようにする。
【解決手段】所定の筐体内に移動可能に設けられ、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する超磁歪素子１０と、超磁歪素子１０の外周部に設けられ、当該超磁歪素子１０の周辺の磁界を変化させるコイル２０と、超磁歪素子１０の一方の端部に連結され、コイル２０の磁界変化に応じて、筐体に対する自らの位置を移動する移動体４０とを備える駆動装置において、超磁歪素子１０は、他方の端部に、筐体に設けられた摩擦体６１と当接して、当該摩擦体６１との摩擦力で筐体に対する自らの位置を摩擦保持する摩擦保持部３０を有し、摩擦保持部３０は、超磁歪素子１０の伸縮変化に応じて、筐体に対する自らの位置を移動する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ等の光ピックアップレンズ駆動用のアクチュエータに適用可能な駆動装置及びその制御方法に関する。詳しくは、一方の端部に移動体が連結され、磁界変化手段による磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子の他方の端部に摩擦保持部を備え、摩擦保持部が、磁気−機械変換素子の伸縮変化によって、筐体に対する自らの位置を移動するようにして、移動体を大きく移動させる粗移動モードと、移動体を微小に移動させる微移動モードとを精度良く実現できるようにしたものである。

近年、ＣＤ、ＤＶＤ等に加えて、Ｂｌｕ−ＲａｙやＨＤ−ＤＶＤ等の新しい光ディスク技術が開発されている。これらの光ディスクに記録された情報を読み出したり、光ディスクに情報を書き込む為の、光ディスクドライブや光ピックアップ部等には、更なる高性能化が求められている。

一方、これらの光ディスクが回転すると、情報が記録された記録面に、僅かな面ぶれ、偏心が起こることがある。光ピックアップ部に設けられる光ピックアップレンズは、面ぶれ、偏心を起こして回転する光ディスクのトラック溝やピットに追従することが必要である。光ディスクに光ピックアップレンズを追従させる装置として、光ピックアップ部に微調整用の駆動アクチュエータを設けることがある。

従来は、この種の駆動アクチュエータに、コイルと永久磁石とで構成されるボイスコイルモータ方式のものが使用されることが多かった。また、こうした駆動アクチュエータは、ガイド用の例えば４本の弾性支持部材で移動可能に支持される場合が多かった。

しかし、ボイスコイルモータによる光ピックアップ部の位置制御は、精度、感度、速度の点で、不十分となる場面が多くなってきている。また、弾性支持部材による支持方式では、部品の特性、組立工程でのバラツキによる影響が大きいという問題がある。

こうした問題を解決するべく、特許文献１に示すような、超磁歪素子によるレンズ駆動装置が開示されている。このレンズ駆動装置によれば、棒状の超磁歪素子（磁気−機械変換素子）の一方の端部を固定部に固定するとともに、他方の端部に棒状の摩擦部材を連結し、当該摩擦部材に対して移動可能な状態で移動体を保持し、超磁歪素子に対する外部磁界を変化することで移動体を移動させる。

例えば、超磁歪素子をゆっくりと伸ばすと、移動体は摩擦によって摩擦部材に保持されて所定方向に移動する。その後直ぐに超磁歪素子を速く縮めると、移動体はその慣性によって現位置に留まる。超磁歪素子の伸縮が繰り返されることで、移動体は所定方向に移動していく。

また、超磁歪素子を応用した磁歪振動子が特許文献２に開示されている。この磁歪振動子によれば、円筒容器の内側に、両端部に弾性体を介してヨークが連結された磁歪ロッドを備えるとともに、磁歪ロッドの外周に空心コイルを備え、空心コイルに制御電流を供給して磁歪ロッドを伸縮するようになされる。このようにすると、弾性体の材質や形状によって磁歪ロッドのみかけのバネ定数を調整できるので、磁歪振動子の大型化によることなく、磁歪振動子の共振周波数を所望の値に設定できるというものである。

特開２００６−１９５１３７号公報（第５頁、図１） 特開平９−７５８４７号公報（第４頁、図１）

ところで、特許文献１に係るレンズ駆動装置は、超磁歪素子の一方の端部が固定部に固定されている。従って、移動体の移動範囲を長く設定すると、移動体と超磁歪素子との距離が遠くなり微調整の精度が下がるおそれがある。結果、十分な動作領域を確保することが難しい。また、特許文献２に係る磁歪振動子は両端部が弾性部材を介して筐体に固定されているので、磁歪振動子を筐体内で所定方向に移動させることは難しい。

そこで本発明は上述の課題を解決したものであって、移動体を大きく移動させる粗移動モードと、移動体を微小に移動させる微移動モードの２つの移動形態を精度良く実現できるようにした駆動装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題は、所定の筐体内に移動可能に設けられ、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子と、磁気−機械変換素子の外周部に設けられ、当該磁気−機械変換素子の周辺の磁界を変化させる磁界変化手段と、磁気−機械変換素子の一方の端部に連結され、磁界変化手段の磁界変化に応じて、筐体に対する自らの位置を移動する移動体とを備える駆動装置において、磁気−機械変換素子は、他方の端部に、筐体に設けられた摩擦体と当接して、当該摩擦体との摩擦力で筐体に対する自らの位置を摩擦保持する摩擦保持部を有し、摩擦保持部は、磁気−機械変換素子の伸縮変化に応じて、筐体に対する自らの位置を移動することを特徴とする駆動装置によって解決される。

この発明に係る駆動装置によれば、筐体に対する移動体の位置を摩擦保持する摩擦保持部が、磁気−機械変換素子の伸縮変化によって筐体に対する自らの位置を移動するものである。従って、移動体が、筐体に対する自らの位置を長い距離に渡って移動できるようになる。

この発明に係る駆動装置の制御方法は、所定の筐体内に移動可能に設けられ、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子と、磁気−機械変換素子の外周部に設けられ、当該磁気−機械変換素子の周辺の磁界を変化させる磁界変化手段と、磁気−機械変換素子の一方の端部に連結され、磁界変化手段の磁界変化に応じて、筐体に対する自らの位置を移動する移動体と、磁気−機械変換素子の他方の端部に連結され、筐体に設けられた摩擦体と当接して、摩擦体との摩擦力で筐体に対する自らの位置を摩擦保持する摩擦保持部とを備えた駆動装置の制御方法であって、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して、磁気−機械変換素子を所定の速度よりもゆっくりと伸長し、摩擦保持部を摩擦保持して移動体を所定方向に移動する工程と、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりも速く減少して、磁気−機械変換素子を所定の速度よりも速く縮小し、移動体を慣性保持して摩擦保持部を所定方向に摺動させる工程とを備えることを特徴とするものである。

この発明に係る駆動装置の制御方法によれば、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して移動体の側を所定方向に移動し、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりも速く減少して、摩擦保持部の側を所定方向に移動するようになされる。従って、当該動作を繰り返すことで、移動体が、筐体に対する自らの位置を所定方向に長い距離に渡って移動できるようになる。

この発明に係る駆動装置によれば、磁界変化手段による磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子が、一方の端部に移動体が連結されるとともに、他方の端部に摩擦保持部が設けられ、摩擦保持部が、磁気−機械変換素子の伸縮変化によって、筐体に対する自らの位置を移動するものである。

この構成によって、移動体が、筐体に対する自らの位置を長い距離に渡って移動できるようになる。また、磁界変化手段によって磁気−機械変換素子の伸縮変化を制御することによって、摩擦保持部及び移動体の移動形態を制御できる。これによって、移動体を大きく移動させる粗移動モードと、移動体を微小に移動させる微移動モードの２つの移動形態を精度良く実現できるようになる。

この発明に係る駆動装置の制御方法によれば、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して移動体の側を所定方向に移動する工程と、磁界変化手段による磁界を所定の速度よりも速く減少して摩擦保持部の側を所定方向に移動する工程とを備えている。

この構成によって、移動体が、筐体に対する自らの位置を長い距離に渡って所定方向に移動できるようになる。また、磁界変化手段によって磁気−機械変換素子の伸縮変化を制御することによって、移動体を大きく移動させる粗移動モードと、移動体を微小に移動させる微移動モードの２つの移動形態を精度良く実現できるようになる。

続いて、この発明に係る駆動装置及びその制御方法について、図面を参照しながら説明をする。図１は、この発明の実施の形態としての駆動アクチュエータ１の構成例を示す斜視図である。図１に示す駆動アクチュエータ１は駆動装置の一例を構成し、ＤＶＤ等の光ディスクの再生／録画装置の光ディスクドライブに設けられる。駆動アクチュエータ１は、光ピックアップ部に連結され、例えば、光ディスクの僅かな面ぶれや偏心に追従する為の、トラッキング補正、フォーカス補正、チルト補正といった光ピックアップレンズ（対物レンズ）の位置の微調整に用いられる。

駆動アクチュエータ１は、所定の筐体としてのケース７０Ａ〜７０Ｄ（図６参照）の各々の内側に移動可能に設けられる。駆動アクチュエータ１は、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子としての超磁歪素子１０と、超磁歪素子１０の外周部に設けられ、超磁歪素子１０の周辺の磁界を変化させる磁界変化手段としてのコイル２０と、超磁歪素子１０の一方の端部に連結され、コイル２０の磁界変化に応じて、例えば、ケース７０Ａに対する自らの位置を移動する移動体４０とを備えている。移動体４０には連結部材７１Ａが連結され、ケース７０Ａから突出するように配設される。連結部材７１Ａは、一方の端部がケース７０Ａの内側で移動体４０に連結され、他方の端部が光ピックアップ部材等に連結される（図６参照）。

ケース７０Ａの内側には長手方向に沿って帯状、又は、レール状の摩擦体６１が設けられる。摩擦体６１は、所定の摩擦係数を有して、例えば、ケース７０Ａの内側底面に固定される。駆動アクチュエータ１は、摩擦保持部３０と移動体４０とを摩擦体６１と摺接しながら、ケース７０Ａの中で、所定の方向と、当該所定の方向の反対方向とに移動するようになされる。摩擦体６１は、ケース７０Ａの内側で駆動アクチュエータ１が移動する範囲に例えば貼付される。

移動体４０は、例えば矩形状に構成されて、一方の面、ここでは底面が摩擦体６１に当接するように配置される。移動体４０は、摩擦保持部３０よりも大きい所定の質量に基づく慣性力を有する。また、移動体４０は、光ピックアップ部と連動するようになされる。その為、移動体４０の端部、又は、移動体４０の端部に連結された連結部材は、ケース７０Ａから突出して光ピックアップ部と連結される。

超磁歪素子１０の他方の端部には、摩擦保持部３０が設けられる。摩擦保持部３０は、例えば円柱形状を横向きにした構成となされて、周面（外周面）の一部、ここでは円柱側面の一部位が摩擦体６１に当接するように配置される。摩擦保持部３０は、移動体４０よりも大きい所定の摩擦力を有してケース７０Ａに設けられた摩擦体６１と当接し、摩擦体６１との摩擦力でケース７０Ａに対する自らの位置を摩擦保持する。また、摩擦保持部３０は、超磁歪素子１０の伸縮変化に応じて、ケース７０Ａに対する自らの位置を移動する。

超磁歪素子１０は、ジュール効果により巨大磁歪が得られる磁気−機械変換素子であり、超磁歪材料を用いて形成されている。超磁歪材料は、常温下でも従来の磁歪材料と比べて２桁も大きい巨大磁歪(Giant-magnetostriction)が得られる材料であり、近年急速にその実用化が進められている。例えば、磁気モーメントの大きいランタノイド元素（「Ｒ」と記す。）と鉄属元素「Ｔ」（Ｔ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等）で構成され、ラーベス型の立方晶素材(ＲＴ２：ＲとＴの原子比１：２の組成を持っており、例えば、鉄の場合に、ＴｂＦｅ２、ＤｙＦｅ２、ＳｍＦｅ２、ＨｏＦｅ２、ＥｒＦｅ２等)が挙げられる。

従来の磁歪材料の磁歪が４０〜８０ｐｐｍ(磁歪：ppm=ΔL/L×１０6）であるのに対して、超磁歪材料の場合は、２，０００ｐｐｍ前後の磁歪が得られる。そして、他の変位素材に比べ、磁界の強さに応じて生じる寸法変化量(ジュール効果)が大きく、変位と磁界の強さの積である発生応力が大きい。他方、外部応力によって生じる磁化率の変化量(ビラリ効果)が４０％程度と大きく、これらの変化の変換速度はマイクロ秒に相当する周波数に追随可能である。このような超磁歪素子１０の特性を利用して、駆動アクチュエータ１が構成されている。

ところで、摩擦保持部３０は、超磁歪素子１０が所定の速度よりゆっくり伸縮変化すると、摩擦体６１との摩擦力でケース７０Ａに対する自らの位置を摩擦保持し、超磁歪素子１０が所定の速度より速く伸縮変化すると、移動体４０の質量に応じた慣性力によって、ケース７０Ａに対する自らの位置を移動する。これは、摩擦保持部３０が移動体４０よりも大きい摩擦係数を有し、移動体４０が摩擦保持部３０よりも大きい質量を有することによる。

これによって、超磁歪素子１０の伸縮変化の速度を適宜変更して、移動体４０を所定方向に粗く長く、例えば数ミリメートル移動させる粗移動モードと、移動体４０を微小に短く、例えば数ナノメートル移動させる微移動モードといった２つの移動形態を、１つの駆動アクチュエータ１が実現できるようになる。以下で、駆動アクチュエータ１の制御方法について説明をする。

図２Ａ〜Ｃは、駆動アクチュエータ１の粗移動モードの動作例を示す図である。駆動アクチュエータ１の粗移動モードは、２つの移動形態の１つであり、例えば、トラッキング等の為に数ミリメートルの補正を行う場合に実行される。図２Ａに示す駆動アクチュエータ１は、主に、摩擦保持部３０と摩擦体６１との当接面の摩擦力によって、ケース７０Ａに対する初期位置に保持されている。

図２Ａに示す駆動アクチュエータ１で粗移動モードを実行し、矢線Ａ１で示す方向へ例えば数ミリメートル移動させる場合、まず、図２Ｂに示すように、移動体４０を所定方向に移動させる。このとき、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して、超磁歪素子１０を所定の速度よりもゆっくりと伸長し、摩擦保持部３０を摩擦保持して移動体４０を所定方向に移動させる。摩擦保持部３０は、摩擦力によって初期位置に保持され、移動体４０の側が摺動して矢線Ａ１で示す方向に例えば距離ΔＸ１摺接移動する。図では、移動量を誇張して示している。なお、駆動アクチュエータ１の動作例において、図中におけるケース７０Ａを省略している。

次に、図２Ｃに示すように摩擦保持部３０を矢線Ａ１に示す方向に移動する。つまり、移動体４０が移動した直後に、コイル２０による磁界を所定の速度よりも速く減少して、超磁歪素子１０を所定の速度よりも速く縮小し、移動体４０を慣性保持して摩擦保持部３０を所定方向に摺動させる。このとき、移動体４０は慣性力によって図２Ｂで移動した移動後の位置に保持され、摩擦保持部３０の側が摺動して矢線Ａ１に示す方向に、距離ΔＸ２摺接移動する。

こうして、図２Ａと図２Ｃに示す超磁歪素子１０の長さは略同等になり、ケース７０Ａに対する駆動アクチュエータ１の位置は、矢線Ａ１に示す方向に移動する。また、移動体４０の慣性力が摩擦保持部３０の摩擦保持力に対して十分な大きさでない場合、ΔＸ１＝ΔＸ２とならずにΔＸ１＞ΔＸ２となり、移動体４０が多少引き戻される。このような、図２Ａ〜Ｃの動作を繰り返すことにより、ケース７０Ａの長さの範囲内で駆動アクチュエータ１が矢線Ａ１に示す方向に徐々に移動する。

図３は、粗移動モードでの超磁歪素子１０及び移動体４０の変位の時間特性を示す図である。図３において、横軸は時間であり、縦軸は移動体４０の変位（量）である。特性線Ｇ１は、超磁歪素子１０の長さの変位例を示し、特性線Ｇ２及びＧ２’は、移動体４０のケース７０Ａに対する自らの位置の変位例を示している。

図３に示すように、比較的長い時間ΔＴ１に渡って、コイル２０による磁界が大きくなる方向に変化すると、移動体４０は、例えば距離ΔＸ１だけケース７０Ａに対する自らの位置が変位する（図２Ｂ参照）。比較的短い時間ΔＴ２に渡って、コイル２０による磁界が小さくなる方向に変化すると、移動体４０はケース７０Ａに対する自らの位置を変化せず慣性保持され、摩擦保持部３０の側が、例えばΔＸ２だけケース７０Ａに対する自らの位置を移動する（図２Ｃ参照）。こうして特性線Ｇ２に示すように、移動体４０が所定方向に段階的に変位するようになる。

また、移動体４０の慣性力が、摩擦保持部３０の摩擦保持力に対して十分な大きさでない場合、つまり上述のようにΔＸ１＞ΔＸ２となった場合、図中破線で示す特性線Ｇ２’のように、移動体４０が多少引き戻されながら変位する。この場合も、コイル２０によって超磁歪素子１０の伸縮を繰り返すことで矢線Ａ１に示す方向に粗移動することができる。

また、駆動アクチュエータ１が、図２に矢線Ａ１で示した方向の反対方向に、粗移動する場合には、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと減少して、超磁歪素子１０を所定の速度よりもゆっくりと縮小し、摩擦保持部３０を摩擦保持して移動体４０を矢線Ａ１に示す方向と逆の方向に移動させる。

次に、コイル２０による磁界を所定の速度よりも速く増大して、超磁歪素子１０を所定の速度よりも速く増大し、移動体４０を慣性保持して摩擦保持部３０を矢線Ａ１に示す方向と逆の方向に摺動させるようにする。もしくは、電磁石等による駆動機構を別途設け、一気に初期位置に戻すようにすることもできる。このようにして、駆動アクチュエータ１の粗移動モードを制御できる。

図４Ａ〜Ｃは、駆動アクチュエータ１の微移動モードの動作例を示す図である。駆動アクチュエータ１の微移動モードは、２つの移動形態のうちの１つであり、例えば、ピックアップレンズがフォーカス、チルト補正等を行う場合に実行される。図４Ａに示す駆動アクチュエータ１は、主に、摩擦保持部３０と摩擦体６１との当接面の摩擦力によって、ケース７０Ａに対する初期位置に保持されている。

図４Ａに示す移動体４０を、矢線Ａ２で示す方向へ微小に移動させる場合、図４Ｂに示すように、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して、超磁歪素子１０を所定の速度よりもゆっくりと伸長し、摩擦保持部３０を摩擦保持して移動体４０を所定方向に移動させる。このとき、摩擦保持部３０は、摩擦体６１との当接面の摩擦力によって初期位置に保持され、移動体４０の側が摺動して矢線Ａ２で示す方向に例えば距離ΔＸ３移動する。図では、移動量を誇張して示している。

更に、移動体４０を、矢線Ａ２で示す方向へ更に微小に移動させる場合、図４Ｃに示すように、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して、超磁歪素子１０を所定の速度よりもゆっくりと伸長し、摩擦保持部３０を摩擦保持して移動体４０を所定方向に移動させる。このとき、摩擦保持部３０は、摩擦力によって初期位置に保持され、移動体４０の側が摺動して矢線Ａ２で示す方向に例えば距離ΔＸ４移動する。

同様に、移動体４０を矢線Ａ２で示す方向と逆の方向に微小に移動させる場合、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと減少して、超磁歪素子１０を所定の速度よりもゆっくりと縮小し、摩擦保持部３０を初期位置に摩擦保持して、移動体４０の側を移動させる。

図５は、微移動モードでの超磁歪素子１０及び移動体４０の変位の時間特性を示す図である。図５において、横軸は時間であり、縦軸は移動体４０の変位（量）である。特性線Ｇ３は、超磁歪素子１０の長さの変位例を示し、特性線Ｇ４は、移動体４０のケース７０Ａに対する自らの位置の変位例を示している。両者はほぼ同じ特性を有する。

図５に示すように、所定の時間に渡って、コイル２０による磁界が大きくなる方向に変化すると、超磁歪素子１０の長さが、特性線Ｇ３に示すように長くなり、移動体４０のケース７０Ａに対する自らの位置は、特性線Ｇ４に示すように摩擦保持部３０から遠い方向へと変位する。このとき、摩擦保持部３０のケース７０Ａに対する自らの位置は変位しない。

所定時間に渡って、コイル２０により磁界が減少方向に変化すると、超磁歪素子１０の長さが、特性線Ｇ３に示すように短くなり、移動体４０のケース７０Ａに対する自らの位置は、特性線Ｇ４に示すように摩擦保持部３０に近い方向へと変位する。このようにして、駆動アクチュエータ１の微移動モードが制御できるようになる。摩擦保持部３０の側を移動しないで実行する駆動アクチュエータ１の微移動モードでは、超磁歪素子１０の伸縮範囲内で移動体４０が精度良く移動可能になる。

図６は、この発明の駆動アクチュエータ１を応用した光ディスクドライブ部１００の構成例を示す図である。光ディスクドライブ部１００は、ＤＶＤ等に設けられ、光ディスク２００を回転させるとともに、光ディスク２００の所定部に対物レンズ１０６を追従させて書き込み又は読み出しを実行するものである。

図６に示す光ディスクドライブ部１００は、光ディスク２００が装着された状態である。光ディスクドライブ部１００は、モータ軸１０１と、光ディスク保持部１０２と、スピンドルモータ１０３と、モータ駆動部１０４と、レンズ駆動部１０５と、対物レンズ１０６と、４つのケース７０Ａ〜７０Ｄと、当該ケース７０Ａ〜７０Ｄの各々に内包された４つの駆動アクチュエータ１と、連結部材７１Ａ〜７１Ｄとを備えている。ケース７０Ｂ〜７０Ｄの基本的な動作例については、図１〜図５に示したケース７０Ａを参照されたい。

スピンドルモータ１０３には、モータ軸１０１を介して光ディスク保持部１０２が連結される。光ディスク保持部１０２は、光ディスク２００を保持して回転させるものである。スピンドルモータ１０３は、モータ駆動部１０４の上面に配置されていて、モータ駆動部１０４は、光ディスク２００の傾きを調整する為に傾斜角度を調整できるようになっている。一方、対物レンズ１０６とレンズ駆動部１０５とは、光ピックアップ部１０７を構成する。

ケース７０Ａの内側には駆動アクチュエータ１が設けられ、他のケース７０Ｂ〜７０Ｄの内側にも同様にして各々駆動アクチュエータ１が設けられている。ケース７０Ａ〜７０Ｄは、光ディスクドライブ部１００の所定部に、其々、外装部が固定されている。また、光ピックアップ部１０７、ケース７０Ａ及び７０Ｂは、略一体に構成されて図示しない機械的な駆動アームに連結され、光ディスク２００の中心方向から外周方向までの広い距離を移動可能になっている。

４つの駆動アクチュエータ１は、駆動アームによって光ディスク２００の所定部に移動された光ディスクドライブ部１００において、トラッキング補正やフォーカス補正やチルト(tilt)補正に用いられる。トラッキング補正とは、回転する光ディスク２００の僅かな面ぶれや偏心に対応して、光ディスクのトラック溝に追従する為に、光ピックアップ部１０７の矢線Ａ３に示す方向の位置を補正するものである。フォーカス補正とは、光ピックアップレンズのフォーカスを合わせる為に、光ピックアップ部１０７の矢線Ａ４に示す方向の位置を補正するものである。チルト補正とは、光ディスク２００の偏心を抑えるべく、光ディスク２００の矢線Ａ５に示す方向の傾きを補正するものである。

光ディスクドライブ部１００において、対物レンズ１０６が光ディスク２００に追従して、安定した読み出し書き込みをする為には、トラッキング補正、フォーカス補正、チルト補正を高速で実行する必要がある。また、この例では、トラッキング補正の為の矢線Ａ３に示す方向は、粗移動モード（図２参照）及び微移動モード（図４参照）による補正を行い、フォーカス補正の為の矢線Ａ４に示す方向の位置補正と、チルト補正の為の矢線Ａ５に示す方向の傾き補正は、微移動モードによる補正だけを行う。

トラッキング補正用のケース７０Ａに内包された駆動アクチュエータ１は、駆動アームによって光ディスク２００の所定部に移動した光ピックアップ部１０７を、粗移動モード、微移動モードの２段階の移動形態で微調整するものである。ケース７０Ａから突出する連結部材７１Ａは、一方の端部がケース７０Ａの内側で移動体４０に連結されて、他方の端部が光ピックアップ部１０７に連結されている。連結部材７１Ａは、ケース７０Ａに対して伸縮自在になっている。ケース７０Ａの中の駆動アクチュエータ１は、例えば、光ピックアップ部１０７のトラッキング補正を行う場合に粗移動モードで移動を制御され、光ディスク２００のピットに追従する場合に、微移動モードで移動を制御される。

フォーカス補正用のケース７０Ｂに内包された駆動アクチュエータ１は、対物レンズ１０６のフォーカス補正を行う場合に、ここでは微移動モードのみで移動を制御される。ケース７０Ｂでは、内包される駆動アクチュエータ１の移動方向が垂直方向になる為、図２で説明したような粗移動モードの動作を実行することは難しい。しかし、図４で説明した微移動モードの動作では摩擦保持部３０が移動しないので、垂直方向の移動も容易に実現可能である。

また、垂直方向に粗移動モードを実行させる場合は、駆動アクチュエータ１をケース７０Ｂの内側で水平方向に移動させ、駆動アクチュエータ１の水平方向の移動を、連結部材７１Ｂの垂直方向の移動に変換する機構を別途設けるとよい。

チルト補正用のケース７０Ｃ及び７０Ｄに内包された駆動アクチュエータ１は、光ディスク２００の傾きを調整する為に、微移動のみの移動形態で移動を制御される。ケース７０Ａの駆動アクチュエータ１と同様に、ケース７０Ｂ〜７０Ｄの中の駆動アクチュエータ１の移動体４０に、其々、連結部材７１Ｂ〜７１Ｄの一方の端部が連結されている。

４つの駆動アクチュエータ１のコイル２０に流れる電流は、光ディスクドライブ部１００に設けられた図示しない制御部によって個々に制御される。以上のようにして、駆動アクチュエータ１を応用した光ディスクドライブ部１００が構成される。

以下で、光ディスクドライブ部１００の動作について説明をする。図７Ａ及びＢは、光ディスクドライブ部１００の動作例を示す図である。ここでは、書き込み又は読み出しの起動命令に応じて、待機状態の初期位置から光ディスク２００の所定位置に光ピックアップ部１０７を移動して、光ディスク２００に対して書き込み又は読み出しを行う場合について説明をする。

図７Ａに示す光ディスクドライブ部１００は動作前の待機状態にある。このとき、光ピックアップ部１０７は所定の初期位置に配置されている。

光ディスクドライブ部１００の制御部に、書き込み又は読み出しの起動命令が、図示しない操作部から入力されると、図７Ｂに示すように、光ピックアップ部１０７が、初期位置から光ディスク２００の所定位置に移動する。ここではまず、駆動アームによって光ピックアップ部１０７が矢線Ａ６に示す方向に大きく移動する。

次に、ケース７０Ａに内包された駆動アクチュエータ１で図２に示したような粗移動モードが実行され、駆動アクチュエータ１の移動体４０が数ミリメートルの範囲で図６に示した矢線Ａ３の方向の位置を補正される。これにより、連結部材７１Ａを介して連動する光ピックアップ部１０７のトラッキング方向の位置が補正される。

次に、ケース７０Ａに内包された駆動アクチュエータ１と、ケース７０Ｂに内包された駆動アクチュエータ１とで、図４に示したような微移動モードが個々に実行されて、それぞれの移動体４０が数マイクロメートル、又は、数ナノメートルの範囲で位置を補正される。ケース７０Ａに内包されたアクチュエータ１は、主に、光ディスク２００のピットに追従する為のトラッキング方向（図６の矢線Ａ３の方向）の位置を微小補正され、ケース７０Ｂに内包された駆動アクチュエータ１は、焦点を合わせる為のフォーカス方向（図６の矢線Ａ４の方向）の位置を微小補正される。これにより、連結部材７１Ｂ及び７１Ｃを介して連動する光ピックアップ部１０７のトラッキング方向及びフォーカス方向の位置が微小補正される。

一方、チルト方向の補正は、ケース７０Ｃ及び７０Ｂに内包された駆動アクチュエータ１によって、微移動モードのみによって実行される。チルト方向の補正は、起動命令に応じて一度だけ実行してもよいし、所定の時間間隔で複数回実行してもよい。また、光ディスク２００の回転中、常に実行してもよい。

図８は、駆動アクチュエータ１のゲインの周波数特性を示す図である。図８において、横軸は周波数であり、縦軸は駆動アクチュエータ１のゲインである。ここでいうゲインは、運動方程式から導かれるものであり、電圧入力に対する変位出力の利得を示す。図８に示すように駆動アクチュエータ１は、広い周波数帯域に渡って所定のゲインＧａ１を満たす。ここで、ゲインＧａ１は、例えば、光ディスク２００の変動に十分追従できる値に設定される。また、周波数ｆ１を境として低周波域で動作を行う場合は、粗移動モードを実行し、周波数ｆ１を境として高周波域で補正を行う場合は、微移動モードを実行するようにすると、更に効率よく補正を実行できる。

以上のように、この発明に係る駆動アクチュエータ１及びその制御方法によれば、コイル２０による磁界変化に応じて伸縮変化する超磁歪素子１０が、一方の端部に移動体４０が連結されるとともに、他方の端部に摩擦保持部３０が設けられ、摩擦保持部３０が、超磁歪素子１０の伸縮変化によって、ケース７０Ａ等に対する自らの位置を移動するものである。

例えば、コイル２０による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して移動体４０の側を所定方向に移動し、コイル２０による磁界を所定の速度よりも速く減少して摩擦保持部３０の側を所定方向に移動する。

この構成によって、移動体４０が、ケース７０Ａ等に対する自らの位置を長い距離に渡って段階的に移動できるようになる。また、コイル２０によって超磁歪素子１０の伸縮変化を制御することによって、摩擦保持部３０のケース７０Ａ等に対する自らの位置を保持するか、又は、移動するかを制御できるので、移動体４０を大きく移動させる粗移動モードと、移動体４０を微小に移動させる微移動モードの２つの移動形態を精度良く実現できる。
これにより、広帯域で高精度な光ピックアップ部の駆動アクチュエータを提供できるようになった。

また、コイル２０による磁界の大きさを調節するだけで、瞬時に粗移動モードと微移動モードとを切り替えられるので、駆動アクチュエータ１のスムーズな移動を実現できる。

更に、簡単な構造でなる駆動アクチュエータ１によって、電子機器の小型化、薄型化に貢献できる。また、ボイスコイルモータ方式による場合、高次共振をさける為、レンズ駆動部１０５（対物レンズ固定用のレンズホルダ部を含む）の剛性を高める必要が生じるが、超磁歪素子１０の伸縮性を利用することで、レンズ駆動部１０５の薄型化を実現できるようになる。

更にまた、駆動アクチュエータ１が高周波域での高速動作が可能なので、ディスク２００が装着されていないときに高速の微移動モードを行って対物レンズ１０６に付着した埃を取り除くダストリダクションシステムを構築できる。

なお、電磁石等を別途設置して、摩擦保持部３０と移動体４０とのうち、何れか動作させない方を、交互にケース７０Ａ等に対して固定できる機構を設けてもよい。このようにすると、駆動アクチュエータ１がより確実に高速に移動できるようになる。

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ等の光ピックアップレンズ駆動用のアクチュエータに適用して極めて好適である。

実施の形態としての駆動アクチュエータ１の構成例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、駆動アクチュエータ１の粗移動モードの動作例を示す図である。 粗移動モードでの超磁歪素子１０及び移動体４０の変位の時間特性を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、駆動アクチュエータ１の微移動モードの動作例を示す図である。 微移動モードでの超磁歪素子１０及び移動体４０の変位の時間特性を示す図である。 光ディスクドライブ部１００の構成例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、光ディスクドライブ部１００の動作例を示す図である。 駆動アクチュエータ１のゲインの周波数特性を示す図である。

符号の説明

１・・・駆動アクチュエータ、１０・・・超磁歪素子、２０・・・コイル、３０・・・摩擦保持部、４０・・・移動体、６１・・・摩擦体、７０Ａ〜７０Ｄ・・ケース、７１Ａ〜７１Ｄ・・・連結部材、１００・・・光ディスクドライブ部、１０１・・・モータ軸、１０２・・・光ディスク保持部、１０３・・・スピンドルモータ、１０４・・・モータ駆動部、１０５・・・レンズ駆動部、１０６・・・対物レンズ、１０７・・・光ピックアップ部、２００・・・光ディスク

Claims (3)

1. 所定の筐体内に移動可能に設けられ、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子と、
   前記磁気−機械変換素子の外周部に設けられ、当該磁気−機械変換素子の周辺の磁界を変化させる磁界変化手段と、
   前記磁気−機械変換素子の一方の端部に連結され、前記磁界変化手段の磁界変化に応じて、前記筐体に対する自らの位置を移動する移動体とを備える駆動装置において、
   前記磁気−機械変換素子は、
   他方の端部に、前記筐体に設けられた摩擦体と当接して、当該摩擦体との摩擦力で前記筐体に対する自らの位置を摩擦保持する摩擦保持部を有し、
   前記摩擦保持部は、
   前記磁気−機械変換素子の伸縮変化に応じて、前記筐体に対する自らの位置を移動することを特徴とする駆動装置。
2. 前記摩擦保持部は、
   前記磁気−機械変換素子が所定の速度よりゆっくり伸縮変化すると、前記摩擦体との摩擦力で前記筐体に対する自らの位置を摩擦保持し、
   前記磁気−機械変換素子が所定の速度より速く伸縮変化すると、前記移動体の慣性力によって、前記筐体に対する自らの位置を移動することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 所定の筐体内に移動可能に設けられ、周辺の磁界変化に応じて伸縮変化する磁気−機械変換素子と、
   前記磁気−機械変換素子の外周部に設けられ、当該磁気−機械変換素子の周辺の磁界を変化させる磁界変化手段と、
   前記磁気−機械変換素子の一方の端部に連結され、前記磁界変化手段の磁界変化に応じて、前記筐体に対する自らの位置を移動する移動体と、
   前記磁気−機械変換素子の他方の端部に連結され、前記筐体に設けられた摩擦体と当接して、摩擦体との摩擦力で前記筐体に対する自らの位置を摩擦保持する摩擦保持部とを備えた駆動装置の制御方法であって、
   前記磁界変化手段による磁界を所定の速度よりもゆっくりと増大して、前記磁気−機械変換素子を所定の速度よりもゆっくりと伸長し、前記摩擦保持部を摩擦保持して前記移動体を所定方向に移動する工程と、
   前記磁界変化手段による磁界を所定の速度よりも速く減少して、前記磁気−機械変換素子を所定の速度よりも速く縮小し、前記移動体を慣性保持して前記摩擦保持部を前記所定方向に摺動させる工程とを備えることを特徴とする駆動装置の制御方法。

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