JP2534840B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体上に光学的に
記録された情報を読みとるための対物レンズを、光軸方
向及び光軸に垂直な方向に駆動する対物レンズ駆動装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】レーザ光を用いる光学的再生装置では、
レーザ光をレンズなどにより微小スポットに集光して信
号検出を行なっているが、正しく信号を検出するには、
情報記録担体の凹凸や振動に応じて光スポットの焦点を
情報記録担体上に結ぶためのフォーカシング制御と、光
スポットを常に正しい信号トラックに追従させるトラッ
キング制御とが必要である。また、情報記録担体の回転
むらなどにより時間軸誤差を生じる場合には、これを補
正するための制御が必要である。これらの制御を行なう
ためには、夫々の誤差を検出する誤差検出装置と誤差を
打消すように光学系を動かすアクチュエータとが必要で
ある。 【０００３】従来、このために、いわゆるボイスコイル
を対物レンズを含む被駆動体に設けて、光軸方向に移動
可能にするとともに、対物レンズに到る光路中に互いに
直交する回転軸をもつ鏡を配設し、これらの鏡を回転さ
せることにより光軸に垂直な二方向に光路を移動させ、
もって焦点位置を３つの独立した方向に関して制御する
構成が公知である。 【０００４】また、画角の狭い対物レンズを用いた光学
系を板バネなどの弾性支持部材により支持し、対応する
電気信号により、光軸方向及び光軸に垂直な方向に振動
させる方法が特開昭５２−１３８９０３号公報などで提
案されている。このような対物レンズを二次元的に駆動
する装置において、対物レンズを駆動させる手段として
は、電磁石を用いる方式、ボイスコイル方式、圧電素子
を用いる方式などが考えられるが、フォーカシング及び
トラッキングの応答性能を良好に保つためには、小型，
軽量とする必要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような対物レンズ
駆動装置においては、駆動コイルの剛性が小さくなり、
駆動コイルを含む被駆動体の高域共振周波数（ｆｈ）を
サーボ使用帯域外まで高めることは非常に困難となり、
正確なフォーカシング及びトラッキングが行なえないと
いう問題があった。 【０００６】また、このような対物レンズ駆動装置にお
いては、対物レンズが被駆動体のディスク側に固定され
ているため、被駆動体の重心位置が駆動力よりも対物レ
ンズ側に片寄ってしまっている。 【０００７】特に、直径が１２ｃｍのコンパクトディス
クに対するＣＤプレーヤでは、ディスク面におけるスポ
ット径λ／ＮＡ（λ：波長、ＮＡ：開口数）を１．７５
μｍ以下にすることが規格として規定されている。この
規格を満たすためには、ＮＡを０．４５〜０．５と大き
くしなければならない。このため、対物レンズの構成は
３〜４枚構成となり、また、対物レンズの最もディスク
寄りの面とディスクの物理的距離（ワーキングディスタ
ンス）を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度と小さなものにし
なければならない。そこで、対物レンズは、鏡筒のディ
スク寄りの端部に３〜４枚構成で配列されている。従っ
て、対物レンズを含む被駆動体の重心位置は、どうして
も対物レンズ側にあり、このことをいいかえれば、対物
レンズの光軸方向において、被駆動体の駆動力が被駆動
体の重心より対物レンズとは反対側に位置している。従
って、このような対物レンズ駆動装置においては、その
駆動装置を駆動するとき、駆動電流の特定周波数におい
て不要な連成共振（rolling ）が発生してしまい、この
ため、正確なトラッキング制御及びフォーカシング制御
を行なうことができないという問題があった。 【０００８】本発明の目的は、かかる問題を解消し、正
確な駆動制御の可能な対物レンズ駆動装置を提供するこ
とにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被駆動体に、対物レンズとともに、フォ
ーカシングコイルとトラッキングコイルとが備えられ、
該トラッキングコイルのフォーカシング方向の垂直部分
が該フォーカシングコイルのフォーカシング方向の幅よ
りも小さくし、かつ該被駆動体にその重心位置を調整す
るための重心位置調整手段を設け、該トラッキングコイ
ルの該垂直部分の中心と該被駆動体へのトラッキング方
向の駆動力の中心とが、フォーカシング方向に垂直な同
一の仮想平面上にあるようにし、該重心位置調整手段に
より、該被駆動体の重心位置をほぼ該仮想平面上に一致
させる。 【００１０】 【作用】フォーカシング制御のための駆動力によって被
駆動体がフォーカシング方向に変位しても、被駆動体で
のトラッキング制御のための駆動力の中心は、該被駆動
体上で変化することがなく、常に上記仮想平面上にあ
り、また、被駆動体の重心位置もこの仮想平面に一致し
ているから、被駆動体へのトラッキング制御のための駆
動力は常にその重心位置に作用していることになる。こ
のため、被駆動体にトラッキング制御のための駆動力が
作用しても、被駆動体にはほとんど回転力が生ずること
がなく、被駆動体は同じ姿勢を保ったまま変位して正し
いトラッキング制御が行なわれる。 【００１１】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 【００１２】図２において、中央部に開口部１をもつダ
イカスト材からなる基台２の上面には、ヨークプレイト
３ａ，３ｂと、直方体をなしかつ厚さ方向に着磁された
磁石４ａ，４ｂとからなる磁気回路部材１７ａ，１７ｂ
が、止めねじ５ａ，５ｂなどによって互いに同極が対向
するように、図１に示すように固定されている。磁気回
路部材１７ａ，１７ｂでの磁力線の方向は図４に示す通
りであり、磁束は夫々磁気空隙６ａ，６ｂの矢印の方向
に発生する。そして、一方の磁気回路部材１７ａのヨー
クプレイト３ａには、図２，図１に示すように、支持枠
７と端子板１４とが設けられ、これらを固定端としてそ
の４つの角部に支持バネ８ａ〜８ｄの各水平部の一端が
接着剤により接着され、これら支持バネ８ａ〜８ｄの他
端は移動枠９の４つの角部に接着剤により接着されてい
る。 【００１３】これに対して、対物レンズを収納した鏡筒
１０は、接着剤により互いに接着固定されているレンズ
枠１１ａ，１１ｂに、接着剤で接着されて固定されてい
る。そして、角形のレンズ枠１１ｂの外側面に角形のフ
ォーカシングコイル１２が接着剤で固定されている。こ
のフォーカシングコイル１２の４つの角部に、図示する
ように、このフォーカシングコイル１２の垂直方向の幅
よりも狭い垂直幅のトラッキングコイル１３ａ〜１３ｄ
が接着剤により固定されている。 【００１４】そして、フォーカシングコイル１２を挾ん
でレンズ枠１１ａ，１１ｂに支持（サスペンション）ホ
ルダ１８ａ，１８ｂが接着剤にて固定され、これら支持
ホルダ１８ａ，１８ｂに図１に示す支持バネ８ａ〜８ｄ
の各垂直部の遊端ａ，ｂ，ｃ，ｄが接着剤により固定さ
れている。ここで、これら支持バネ８ａ〜８ｂの各垂直
部の他端は各水平部と一体になっていて、移動枠９に接
着剤により固定されている。 【００１５】４つのトラッキングコイル１３ａ〜１３ｄ
は直列に連結され、その両端子は支持バネ８ａ，８ｂの
各垂直部の遊端ａ，ｂにハンダ付けされている。また、
フォーカシングコイル１２の両端子は、支持バネ８ｃ，
８ｄの各垂直部の遊端ｃ，ｄにハンダ付けされている。
このようにして、各コイルは電気的に板バネ８ａ〜８ｄ
を介して端子板１４に接続され、端子板１４の銅箔面を
介して端子１４ａ〜１４ｄに夫々電気的に接続されてい
る。この端子板１４は、支持枠７と共に止めねじ１９に
よってヨークプレイト３ａに固定されている。 【００１６】以上のように構成することにより、フォー
カシングコイル１２とトラッキングコイル１３ａ〜１３
ｄとは図４に示す磁気空隙６ａ，６ｂ内に介在すること
となり、フォーカシングコイル１２に通電することで対
物レンズを収納した鏡筒１０がＹ方向に変位し、トラッ
キングコイル１３ａ〜１３ｄに通電することでこの鏡筒
１０がＸ方向に変位する。 【００１７】ここで、鏡筒１０には、先に述べたが、そ
の内部に、図３に示すように、３枚のレンズ２０ａ，２
０ｂ，２０ｃから構成される対物レンズが、ディスクＲ
側（上側）寄りの端部に配置されて固定されている。従
って、図２において、鏡筒１０やレンズ枠１１ａ，１１
ｂ、コイル１２，１３ａ〜１３ｄからなる被駆動体の重
心Ｇは鏡筒１０内の対物レンズ寄りにある。これに対し
て、この被駆動体のトラッキング方向の駆動力の中心
は、トラッキングコイル１３ａ〜１３ｄの垂直部分の中
心、即ち、Ｄ−Ｅを含む仮想平面上にあり、対物レンズ
の光軸方向においては、点Ｆが中心となる。この結果、
これだけの構成では、被駆動体の重心Ｇはこの点Ｆより
上側に位置してしまうこととなる。なお、上記のよう
に、トラッキングコイル１３ａ〜１３ｄの垂直部分がフ
ォーカシングコイル１２の垂直方向の幅よりも狭く、こ
れらトラッキングコイル１３ａ〜１３ｄが、フォーカシ
ングコイル１２とともに、図４に示す磁気空隙６ａ，６
ｂ内に介在しているため、フォーカシングコイル１２の
通電によるフォーカシング方向の駆動力によって被駆動
体がＹ方向（即ち、フォーカシング方向）に変位して
も、磁気空隙６ａ，６ｂ（図４）内でのトラッキングコ
イル１３ａ〜１３ｄに作用する磁界はほとんど変化する
ことがなく、被駆動体でのトラッキング方向の駆動力の
中心はＤ−Ｅを含む上記の仮想平面上に保たれる。 【００１８】これに対し、この実施例では、図１，図２
に示すように、鏡筒１０の下方のレンズ枠１１ｂの下側
に、中央に光束が通過できる窓１５ａを備えた重り１５
が接着剤によって固定されている。この重り１５は、重
心Ｇを駆動力の作用方向線上に配置するためのものであ
って、被駆動体自身の重心Ｇの位置を下げて、被駆動体
の重心Ｇを被駆動体でのトラッキング方向の駆動力の中
心Ｆと一致させる役割を果たしている。そして、上記の
ように、被駆動体がフォーカシング制御によってフォー
カシング方向に変位しても、被駆動体でのトラッキング
方向の駆動力の中心Ｆは変化しないから、この中心Ｆと
被駆動体の重心Ｇとは常に一致している。また、このと
きの重心Ｇの位置は、フォーカシング方向の駆動力の作
用方向線上にも位置している。この重り１５の材質は真
鍮，アルミニウムなどの非磁性体である。 【００１９】ここで、支持バネ８ａ〜８ｄの遊端ａ〜ｄ
は、トラッキング方向の駆動力の中心Ｆから略等間隔に
ある。また、この重り１５は、図２において、止めネジ
１９を止めない状態、即ち、被駆動体が支持バネ８ａ〜
８ｄ、支持枠７に固定された状態において、後に固着で
きる構成としているため、対物レンズの形状や重さの変
化に容易に対応できる。 【００２０】なお、この実施例では、その全体を保護す
るカバー１６を具備しており、このカバー１６は基台２
の段部２ａに接着剤により固定される。 【００２１】ここで、レンズ枠１１ａ，１１ｂとして
は、軽量かつ剛体であることが望ましく、要求される性
能を満たす材料を選択する必要があるが、この実施例に
おいては、グラスファイバーやカーボンファイバーを１
０〜３０％混入したポリカーボネートもしくはポリブチ
レンテレフタレートを使用することで良好な結果が得ら
れた。 【００２２】レンズ枠１１ａのつば（支持ホルダ）１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、フォーカシングコイル
１２の四辺を強化するために、フォーカシングコイル１
２の上面に固着されている。また、レンズ枠１１ｂは、
フォーカシングコイル１２の下面の２辺に固着されて補
強している。これらレンズ枠は中央で対物レンズに固定
されていることから、対物レンズ、駆動コイルを含む振
動形の剛性を高めることができる。 【００２３】レンズ枠１１ａの４辺には、切欠き部１９
ａ〜１９ｄが設けられている。これらは対物レンズ駆動
装置を組立てるときに、駆動コイルが正しく磁気回路の
磁気空隙中に介在しているかどうかを確認することがで
きるようにするためのものであり、また、位置決め治具
を通すことができるようにするためのものである。 【００２４】図５は本発明の実施例による対物レンズ駆
動装置の１つの駆動方向における振幅周波数特性図であ
る。図中Ａは本発明を実施したとき、Ｂは本発明を実施
しないときのものであって、この図から本発明による対
物レンズ駆動装置の周波数応答領域が広いことが分か
る。 【００２５】図６は本実施例による対物レンズ駆動装置
のトラッキング方向の振動周波数特性図である。トラッ
キングコイル１３ａ〜１３ｄに駆動電流を流して対物レ
ンズを含む被駆動体をトラッキング方向に移動させてト
ラッキング制御するものであるが、図６はこの駆動電流
の周波数を横軸にとり、縦軸には、その上部に振幅特性
を、その下部に位相特性を夫々とったものである。図中
ｆ1は支持バネ８ａ〜８ｄの剛性と被駆動体の質量とで
決まる最低共振周波数、ｆ2は最低共振周波数ｆ1の数倍
のところにできる連成共振（rolling）周波数である。 【００２６】また、図７は対物レンズ駆動装置のトラッ
キング方向の駆動時を説明する図である。 【００２７】重り１５をつけない場合には、図７（ａ）
に示すように、対物レンズ２０を含む被駆動体２１にト
ラッキング方向の駆動力Ｆを作用させたとき、この被駆
動体２１は傾いてしまう。しかも、その傾き方向が駆動
力Ｆに対して逆方向のディスクトラックから離れる方向
に傾く。従って、トラッキング誤差信号に基づくトラッ
キング方向の駆動力Ｆによって図７（ａ）に示すように
傾くと、ディスクトラックから離れる方向に傾くため、
トラッキング誤差信号がより大きくなり、ディスクトラ
ックから対物レンズ２０によるスポットがはずれてしま
うことになる。しかも、図６に示すように、連成共振周
波数ｆ2においては、位相が１８０度以上遅れてしまう
ため、トラッキングサーボが発振してしまい、サーボが
不可能となってしまう。従って、従来では、正確なトラ
ッキング制御をすることができなかった。 【００２８】これに対し、この実施例では、上記のよう
に重り１５を設け、この重り１５でもって、図７（ｂ）
に示すように、重心Ｇとトラッキング方向の駆動力Ｆと
を一致させるものであり、これにより、フォーカシング
制御による被駆動体２１のフォーカシング方向の変位に
拘らず、この被駆動体２１は姿勢を一定に保ったままト
ラッキング方向に変位する。従って、その位相特性は図
６に示す実線のようになり、連成共振周波数ｆ2で１８
０度以上の位相遅れが発生しなくなるため、連成共振が
発生せず、正確なトラッキング制御を行なうことができ
る。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対物レンズの保持体でトラッキング制御のための駆動力
の作用方向線を常に一定とし、また、該保持体に重心位
置調整用の重りを設けたことにより、該保持体の重心を
トラッキング制御のための駆動力の作用方向線の近傍に
配置できるので、常に該保持体の姿勢を変えることなく
該保持体をトラッキング方向に駆動することができ、連
成共振の発生を防止して正確なトラッキング制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による対物レンズ駆動装置の一実施例を
示す斜透視図である。 【図２】図１に示した実施例の展開図である。 【図３】図１における鏡筒での対物レンズの構成とその
配置とを示す断面図である。 【図４】図１における磁気回路部材を示す拡大斜視図で
ある。 【図５】図１に示した実施例の振幅周波数特性図であ
る。 【図６】図１に示した実施例の振幅位相周波数特性図で
ある。 【図７】従来の対物レンズ駆動装置と図１に示した実施
例での被駆動体のトラッキング方向の駆動を示す説明図
である。 【符号の説明】 ３ａ，３ｂ ヨークプレイト ４ａ，４ｂ マグネット ７ 支持枠 ８ａ〜ｄ 支持バネ ９ 移動枠 １０ 対物レンズを収容した鏡筒 １１ａ，１１ｂ レンズ枠 １２ フォーカシングコイル １３ａ〜１３ｄ トラッキングコイル １５ 重り １７ａ，１７ｂ 磁気回路部材 ２０ａ〜２０ｃ 対物レンズ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】１．対物レンズを保持し、その外周
   部には互いに直交するトラッキング方向とフォーカシン
   グ方向とに駆動力を発生するためのトラッキングコイル
   及びフォーカシングコイルを備えた保持体と、 該保持体をトラッキング方向及びフォーカシング方向に
   変位可能に支持する支持部材と、 該トラッキングコイル及びフォーカシングコイルと磁気
   的結合関係にある磁気回路部材と、該支持部材 と該磁気回路部材とを取り付ける基台とから
   なる対物レンズ駆動装置において、該トラッキングコイルでのフォーカシング方向の垂直部
   分を該フォーカシングコイルのフォーカシング方向の幅
   よりも小さくするとともに、 該保持体への該トラッキングコイルと該磁気回路部材と
   によるトラッキング方向の駆動力の中心が、該トラッキ
   ングコイルの該垂直部分の中心を含む該フォーカシング
   方向に垂直な仮想平面上に設定され、 該保持体に、該保持体の重心位置を少なくとも該仮想平
   面上に略一致させる重心位置調整手段を設けたことを特
   徴とする対物レンズ駆動装置。 ２．特許請求の範囲第１項において、 前記重心位置調整手段は、中央部に前記対物レンズの光
   束が通過するための窓を有する重りであって、前記保持
   体での前記対物レンズよりも下側に設けたことを特徴と
   する対物レンズ駆動装置。