JP2010073225A - 対物レンズ駆動装置およびそれを用いたディスク装置 - Google Patents

対物レンズ駆動装置およびそれを用いたディスク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】レンズホルダの曲げ振動に関して対物レンズの振動の振幅を抑え、動作傾きに関してレンズの傾きを抑えた対物レンズ駆動装置を提供し、ディスクへの情報記録の高密度化と高速化を可能にする。
【解決手段】３つの磁石７３６ｐ、７３６ｃ、７３６ｐをトラッキング方向に沿って交互に極性が異なるように連続して並べ、該３つの磁石７３６ｐ、７３６ｃ、７３６ｐのうち両外側の磁石７３６ｐの幅を内側の磁石７３６ｃの幅よりも広くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクの記録面上に記録された情報を再生または情報の記録を行うために、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動して、対物レンズの焦点位置をディスクの記録面上の目標トラックに合わせる対物レンズ駆動装置とそれを用いたディスク装置に関する。
ディスク状の情報記録媒体に情報を記録し、または記録された情報を再生するディスク装置では、光ディスクを高速に回転させることによってデータ転送速度の向上が図られている。ディスク装置には、光ディスク上のトラックに追従して正確に情報を記録または再生するために、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動する対物レンズ駆動装置が搭載されている。
一般的な、対物レンズ駆動装置は、ヨークと永久磁石からなる磁気回路と、対物レンズと駆動コイルを取付けた可動部と、この可動部を保持する固定部と、固定部に接続され可動部を弾性支持する支持部材から構成される。ヨークと永久磁石からなる磁気回路で作られる磁界の中で、フォーカシングコイルに電流を流すと、ローレンツ力が発生して可動部がフォーカシング方向に駆動される。同様にヨークと永久磁石からなる磁気回路で作られる磁界の中で、トラッキングコイルに電流を流すと、ローレンツ力が発生して可動部がトラッキング方向に駆動される。
このような対物レンズ駆動装置に対して、主に次の３つの特性が求められる。まず、ディスクの面振れや偏芯などの外乱による偏差を抑えて高精度な位置決め制御を達成するために、駆動感度を高くすること。次に、光ディスクの回転数の高速化に合わせて制御帯域を高めるために、可動部の弾性変形モードである高次共振周波数での振幅を小さくすること。そして、信号劣化の原因となる収差を抑えて高密度化に対応するために、動作時の対物レンズ傾きを小さくすることである。
このうち、駆動感度に関して、磁石をトラッキング方向に沿って中央の幅広の第１の磁極とこれを挟む両側の第２の磁極とで構成し、複数個あるトラッキングコイルの内側と外側の２辺が第１の磁極と第２の磁極のそれぞれに対向して取付けられ、１つのフォーカシングコイルが可動部の周側面に沿って巻き回しされ、磁石の磁極の境界部がヨークの両側縁よりも外側に配置された対物レンズ駆動装置が知られている（下記特許文献１に示す例）。これによると、フォーカシング方向においては、フォーカシングコイルを横切る磁力線の数を増すことができ、またトラッキング方向においては、各トラッキングコイルの内側と外側の両辺で駆動力を発生できるので、駆動感度の向上が図れるとされている。
特開２００５−３８４９６号公報（請求項１，第２図）
対物レンズ駆動装置の高次共振に関して、レンズホルダの曲げ振動がある。上記従来技術のように内側の磁石の幅を広くし、両外側の磁石の幅を狭くした磁気回路においては、レンズホルダに曲げ振動が発生した場合に、振動の腹にフォーカシング方向の主の電磁力が作用するので、振動を励起して振幅が大きくなってしまう可能性があった。
本発明の目的は、レンズホルダの曲げ振動に関して対物レンズの振動の振幅を抑え、さらに動作傾きに関してレンズの傾きを抑えた対物レンズ駆動装置を提供するとともに、ディスクへの情報記録の高密度化と高速化を可能にしたディスク装置を提供することにある。
上記目的は、対物レンズを取付けるためのレンズホルダと、前記対物レンズを囲んで前記レンズホルダの側面に沿って巻き回しされた１つのフォーカシングコイルと、前記レンズホルダの４つの側面のうち、フォーカシング方向とトラッキング方向の両方に対して垂直な方向に法線を有する２面のそれぞれに対向して配置された３つの磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、前記３つの磁石はトラッキング方向に沿って交互に極性が異なって連続して並び、前記３つのうち両外側の磁石の幅は内側の磁石の幅よりも広いことにより達成される。
また上記目的は、前記３つのうち両外側の磁石の幅が内側の磁石の幅の１.３倍以上４.３倍以下であることにより達成される。
また上記目的は、対物レンズを取付けるためのレンズホルダと、前記対物レンズを囲んで前記レンズホルダの側面に沿って巻き回しされた１つのフォーカシングコイルと、前記レンズホルダの４つの側面のうち、フォーカシング方向とトラッキング方向の両方に対して垂直な方向に法線を有する２面のそれぞれに対向して配置された１つの磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、前記磁石は、トラッキング方向に沿って３極に着磁され、前記３極のうち両外側の極の幅は内側の極の幅よりも広いことにより達成される。
また上記目的は、前記３つのうち両外側の磁極の幅が内側の磁極の幅の１.３倍以上４.３倍以下であることにより達成される。
本発明によれば、レンズホルダの曲げ振動に関して対物レンズの振動の振幅を抑え、さらに動作傾きに関してレンズの傾きを抑えた対物レンズ駆動装置を提供するとともに、ディスクへの情報記録の高密度化と高速化を可能にしたディスク装置を提供できる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明の対物レンズ駆動装置７３の斜視図である。
図１において、ｘ軸方向は、図示されていない光ディスクの接線方向、ｙ軸方向は光ディスクの半径方向であるトラッキング方向、ｚ軸方向は対物レンズ７３１の光軸方向であるフォーカシング方向を示す。また同図において、対物レンズ２に対して図示されていない光ディスクへ近づく方向を上、遠ざかる方向を下と定義する。対物レンズ駆動装置７３は、対物レンズ７３１を取付けた可動部と、この可動部を保持する固定部７３３と、固定部７３３に接続され可動部を弾性支持する支持部材７３４と、ヨーク７３５と磁石７３６ｐ，７３６ｃからなる磁気回路で構成される。
ワイヤ状の支持部材７３４は、一端が固定部７３３の端面近辺に固定され、他端がレンズホルダ７３２の両端に設けられた突部にはんだなどを用いて固定される。対物レンズ７３１は、レンズホルダ７３２の上面に取付けられる。また、レンズホルダ７３２の対物レンズ７３１を挟んだｘ方向の２側面には、図示されていないトラッキングコイルが面付けされ、さらに、レンズホルダ７３２の側面に沿ってフォーカシングコイル７３８が巻回しされる。ここで、対物レンズ７３１とレンズホルダ７３２と、トラッキングコイル７３７およびフォーカシングコイル７３８とが、可動部になる。つまり、この可動部が固定部７３３に対して移動することになる。
このような対物レンズ駆動装置において、レンズホルダ７３２は下面が開放された直方体の箱状である。このようなレンズホルダ７３２の曲げ振動はレンズホルダが図２の破線のように弾性変形する振動モードで、可動部のフォーカシングコイルに電磁力を発生させたときに励起されやすい。図３にフォーカシングコイル７３８に電磁力を発生させたときの対物レンズ７３１のフォーカシング方向変位の周波数応答線図を示す。図中において記号Ａはレンズホルダ７３２の曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量を表す。この曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量Ａは、対物レンズ７３１の曲げ振動のモード成分と、フォーカシングコイル７３８の電磁力、およびその作用点での曲げ振動のモード成分との積を計算し、それらを足し合わせた形で表現される。したがって、この曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量Ａを小さくするためには、フォーカシングコイル７３８に作用する主の電磁力の作用点を振動の節に合わせればよい。
上記指針に対して、本実施例の特徴は、図４に示すように、３つの磁石をトラッキング方向であるｙ方向に沿って交互に極性が異なるように連続して並べ、その３つの磁石のうち両外側の磁石７３６ｐの幅Ｌｐを内側の磁石７３６ｃの幅Ｌｃよりも広くした。この場合、フォーカシングコイル７３８に電流を流したときにフォーカシングコイル７３８に発生する電磁力は、両外側の幅の広い磁石７３６ｐと対向するそれぞれの位置に作用するｚ方向の正の成分Ｆに加えて、内側の幅の狭い磁石７３６ｃと対向する位置に作用するｚ方向の負の成分ｆをもつ。磁石の磁束密度が同じ場合、幅の広い磁石と対向している場所の方が電磁力が大きくなる。ゆえに本実施例の場合は、両外側の２つの電磁力Ｆの方が内側のｚ方向の負の成分ｆよりも大きく、この両外側の２つの電磁力Ｆが可動部をフォーカシング方向に駆動するための駆動力となる。
このように、フォーカシング７３８の両外側の位置にフォーカシング方向の主の電磁力を作用させ、内側の位置に作用するフォーカシング方向の電磁力を小さくしたことによる効果を図５に示す。図５は磁石７３６ｐのトラッキング方向の幅Ｌｐと磁石７３６ｃのトラッキング方向の幅Ｌｃの比を変化させて、曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量Ａを計算した結果である。すなわち、横軸の値が１より大きい範囲が本実施例の構成にあたる。図中には、高次共振周波数での振幅の増加量Ａに対する上限値Ａｌｉｍ．を併せて示してある。
上限値Ａｌｉｍ．は制御帯域を高めるために、高次共振周波数での振幅を１０ｋＨｚでの振幅以下に抑える必要があることに起因した値である。図示のとおり、ＬｐとＬｃの比が１よりも大きな場合の方がＬｐとＬｃの比が１よりも小さい場合に比べて曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量Ａを小さくできる。さらに、ＬｐとＬｃの比がおよそ２のときに、フォーカシングコイル７３８に作用する主の電磁力Ｆの作用点を曲げ振動の節の位置に一致させることができ、曲げ振動による対物レンズ７３１の振幅の増加量Ａをほぼ０にできる。ここで、振幅の増加量Ａが上限値Ａｌｉｍ．を超えない範囲は、ＬｐとＬｃの比が１.３から４.３の間となる。
次に、本発明のもう一つの効果である動作傾きの低減について説明する。図６は、本実施例の対物レンズ駆動装置７３の可動部が中立状態からｙ方向にΔｙだけ動作した状態で、フォーカシングコイル７３８に電流を流したときに、フォーカシングコイル７３８に生じるｚ方向の電磁力を図示したものである。図示のように、対物レンズ７３１をｙ方向にΔｙだけ動作させると、可動部の重心Ｃ．Ｏ．Ｇが、磁石７３６ｃと磁石７３６ｐおよびヨーク７３５とで構成される磁気回路の中心の位置からずれる。この状態でフォーカシングコイル７３８に電流を流すと、フォーカシングコイル７３８に発生する電磁力も、可動部の重心Ｃ．Ｏ．Ｇに対して非対称に作用する。
しかし、本実施例では、フォーカシングコイル７３８の両外側の幅の広い磁石７３６ｐと対向するそれぞれの位置に作用するｚ方向の正の成分Ｆに加えて、内側の幅の狭い磁石７３６ｃと対向する位置にもｚ方向の負の成分ｆが作用する。このため、フォーカシングコイル７３８の両外側に作用するｚ方向正の主の電磁力Ｆによる回転モーメントの不釣合いＭＦを、フォーカシングコイル７３８の内側に作用するｚ方向負の副次的な電磁力ｆによる回転モーメントＭｆが打ち消すので、可動部を回転させるモーメントはほとんど発生しない。このように、本実施例の特徴により、対物レンズが動作した場合においても、フォーカシングコイル７３８に生じる回転モーメントを低減できるので、対物レンズの傾きを小さくすることも可能になる。
なお、本実施例では、図４のように３つの磁石７３６ｃ，７３６ｐをトラッキング方向に沿って交互に極性が異なるように連続して並べ、その３つの磁石のうち両外側の磁石７３６ｐの幅Ｌｐを内側の磁石７３６ｃの幅Ｌｃよりも広くしたが、図７のように１つの磁石７３６ｓをトラッキング方向に沿って３極に着磁し、３つの極性のうち両外側の磁極の幅ｌｐを内側の磁極の幅ｌｃよりも広くしても同様の効果が得られる。
図８は本発明の対物レンズ駆動装置７３を適用した光学ヘッド７の斜視図である。光学ヘッド７は、ディスク上に情報を記録または再生する装置で、主に対物レンズ駆動装置７３，光学系およびフレキシブルプリント基板７５の３つの要素から構成されている。光学系は、それぞれ光源となるレーザダイオード７１と、出射光をディスクの記録面上に絞り込むための対物レンズと、制御用の誤差信号を生成・検出するための光学素子と、ディスクからの反射光の変化を電気信号に変換する光検出器７２などから構成される。フレキシブルプリント基板７５は、対物レンズ駆動装置７３や光学系を制御回路や信号処理回路と複数の配線パターンによって電気的に接続する。本実施例のように本発明の対物レンズ駆動装置７３を搭載することで、光学ヘッド７は可動部の幅広い動作範囲に渡って、高い周波数領域まで良好な光学特性と信号特性を得ることができる。
図９は本発明の対物レンズ駆動装置７３を適用したディスク装置１のブロック図である。ディスク装置１は、ユニットメカ６と制御回路から構成され、インターフェース１１を介してＰＣ８などと交信する。ユニットメカ６は、スピンドルモータ５と、光学ヘッド７と、フィードモータ４と、メカシャーシから成る、光学ヘッド７とディスク３との距離，角度を精度よく保つための機構である。制御回路は主にＣＰＵ１６，ＲＯＭ、およびＲＡＭから構成され、光検出器７３やスピンドルモータ駆動回路１５から出力された信号に基づいて、各部の制御を行う。
まず、ユニットメカ６の構成部品について説明する。スピンドルモータ５は、ディスク３を回転させるためのモータで、ディスク３の面ぶれや偏芯を少なくしてディスク３を載せるターンテーブル２が設けられている。フィードモータ４は、基準となるガイドバーに沿って、該光学ヘッド７をディスク３の半径方向の所定位置に移動させるためのモータである。メカシャーシは、上記部品を保持し、弾性体で構成されるインシュレータを介してディスク装置１の本体に取付けられる。次に制御回路について説明する。対物レンズ駆動回路１４は、情報の記録，再生時には、該光検出器７３から受光信号に応じたフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を受け取り、フォーカシングコイル７３８とトラッキングコイル７３７へ出力する電流を制御する。
フィードモータ駆動回路１０は、上記信号に基づいて光学ヘッド７の送り制御を行い、光学ヘッド７が常に適正な位置になるように制御を行う。スピンドルモータ駆動回路１５は、スピンドルモータの回転制御を行う。レーザ駆動回路７２は、情報をレーザ光の照射パターンとして受け取り、レーザダイオード７１が照射するレーザ光のパワーを制御する。このディスク装置は、本発明の対物レンズ駆動装置を搭載した光学ヘッド７を使用しているので、高密度なディスクへの情報の記録、あるいはディスク３の情報の再生を高速に行うことができる。
対物レンズ駆動装置の高次共振に関して、レンズホルダに曲げ振動が発生した場合でも、フォーカシング方向の主の電磁力は振動の節の近くに作用することになるので、振動が潜在化される。したがって、対物レンズの振動の振幅を小さくできる。
さらに、動作傾きに関して、可動部が動作した場合でも、フォーカシングコイルに作用する３つの電磁力のうち、フォーカシングコイルの両外側に作用する主の電磁力による回転モーメントの不釣合いを、フォーカシングコイルの内側に作用する副次的な電磁力による回転モーメントが打ち消すので、フォーカシングコイル全体に作用する回転モーメントは小さくなる。したがって、対物レンズの傾きが小さい対物レンズ駆動装置を提供できる。
以上のように本発明によれば、レンズホルダの曲げ振動に関して対物レンズの位置での振幅を抑え、さらに動作傾きに関して、対物レンズの傾きを抑えた対物レンズ駆動装置を提供することができ、それを用いたディスク装置において、ディスクへの情報記録の高密度化と高速化が可能となる。
本発明の一実施例を示す対物レンズ駆動装置の斜視図である。 レンズホルダの曲げモードの変形図である。 本発明の一実施例の対物レンズのフォーカシング方向変位の周波数応答線図である。 本発明の一実施例のフォーカシングコイルと永久磁石の上面図である。 本発明の一実施例の効果を示すグラフ図である。 本発明の一実施例の可動部がトラッキング方向へシフトした場合の、フォーカシング方向の電磁力の作用点と回転モーメントの説明図。 本発明の一実施例のフォーカシングコイルと永久磁石の上面図。 本発明の対物レンズ駆動装置を搭載した光学ヘッドの斜視図である。 本発明の対物レンズ駆動装置を搭載したディスク装置のブロック図である。
符号の説明
１ ディスク装置
２ ターンテーブル
３ ディスク
４ フィードモータ
５ スピンドルモータ
６ ユニットメカ
７ 光学ヘッド
８ ＰＣ
９ ＣＰＵ
１０ フィードモータ駆動回路
１１ インターフェース
１２ 信号処理回路
１３ 高周波アンプ
１４ 対物レンズ駆動回路
１５ スピンドルモータ駆動回路
７１ レーザダイオード
７２ 光検出器
７３ 対物レンズ駆動装置
７４ レーザ駆動回路
７５ フレキシブルプリント基板
７６ 光学素子
７３１ 対物レンズ
７３２ レンズホルダ
７３３ 固定部
７３４ 支持部材
７３５ ヨーク
７３６ｃ，７３６ｐ，７３６ｓ 磁石
７３７ トラッキングコイル
７３８ フォーカシングコイル
Ａ レンズホルダの曲げ振動による対物レンズの振幅の増加量
Ｆ 外側の磁石で作られる磁界中でフォーカシングコイルに電流を流したときにフォーカシングコイルに作用する電磁力
ｆ 内側の磁石で作られる磁界中でフォーカシングコイルに電流を流したときにフォーカシングコイルに作用発生する電磁力
ＭＦ 外側の磁石で作られる磁界中でフォーカシングコイルに電流を流したときにフォーカシングコイルに作用する電磁力によって可動部を回転させるモーメントの不釣合い
Ｍｆ 内側の磁石で作られる磁界中でフォーカシングコイルに電流を流したときにフォーカシングコイルに作用発生する電磁力によって可動部を回転させるモーメント
Ｌｐ，Ｌｃ，ｌｐ 外側の磁極のトラッキング方向の幅
ｌｃ 外側の磁極のトラッキング方向の幅
Ｃ．Ｏ．Ｇ 可動部の重心
Ｌｏｏｐ レンズホルダの曲げ振動のモードの腹
Ｎｏｄｅ レンズホルダの曲げ振動のモードの節

Claims (5)

  1. 対物レンズを取付けるためのレンズホルダと、前記対物レンズを囲んで前記レンズホルダの側面に沿って巻き回しされた１つのフォーカシングコイルと、前記レンズホルダの４つの側面のうち、フォーカシング方向とトラッキング方向の両方に対して垂直な方向に法線を有する２面のそれぞれに対向して配置された３つの磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、
    前記３つの磁石はトラッキング方向に沿って交互に極性が異なって連続して並び、前記３つのうち両外側の磁石の幅は内側の磁石の幅よりも広いことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
  2. 請求項１記載の対物レンズ駆動装置において、
    前記３つのうち両外側の磁石の幅が内側の磁石の幅の１.３倍以上４.３倍以下であることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
  3. 対物レンズを取付けるためのレンズホルダと、前記対物レンズを囲んで前記レンズホルダの側面に沿って巻き回しされた１つのフォーカシングコイルと、前記レンズホルダの４つの側面のうち、フォーカシング方向とトラッキング方向の両方に対して垂直な方向に法線を有する２面のそれぞれに対向して配置された１つの磁石とを備えた対物レンズ駆動装置において、
    前記磁石は、トラッキング方向に沿って３極に着磁され、前記３極のうち両外側の極の幅は内側の極の幅よりも広いことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
  4. 請求項３記載の対物レンズ駆動装置において、
    前記３つのうち両外側の磁極の幅が内側の磁極の幅の１.３倍以上４.３倍以下であることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の対物レンズ駆動装置を用いたことを特徴とするディスク装置。
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