JP2542601B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、対物レンズ駆動装置に係わり、特にレンズ
を含む可動体の支持方式の改良をはかった対物レンズ駆
動装置に関する。

（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
ンズ等により集光して信号検出を行っているが、正しく
信号を検出するには、情報記録媒体の凹凸や振動に応じ
て光スポットの焦点を該媒体上に結ぶためのフォーカシ
ング制御と、光スポットを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。そして、これらの制御
を行うためには、それぞれ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（対物レンズ駆動装置）とが必要である。

従来、この種の対物レンズ駆動装置としては、第７図
乃至第９図に示すように可動体の慣性主軸回りの回転と
慣性主軸方向の平行移動とにより、対物レンズのトラッ
キング方向、フォーカシング方向の直角２方向の移動を
実現したもの、又は第10図及び第11図に示すように対物
レンズを保持する可動体を直接的にフォーカシング方
向、トラッキング方向の直角２方向へ移動させるものが
用いられていた。

ここで、上記２つの対物レンズ駆動装置の具体的構成
及び動作原理について、以下に説明しておく。なお、第
７図は斜視図、第８図は第７図の矢視Ａ−Ａ断面図、第
９図は第７図の矢視Ｂ−Ｂ断面図であり、また第10図は
斜視図、第11図は分解斜視図である。

第７図乃至第９図に示す対物レンズ駆動装置は、次の
ように構成されている。即ち、磁性材で形成されたベー
ス101の上面中央部に軸102を植設すると共に、この軸10
2と嵌合して滑り軸受機構を構成する軸受筒103を介して
有底筒状に形成された保持筒104を軸方向に滑り自在
で、且つ軸回りに回転自在に装着している。そして、保
持筒104のいわゆる底壁104aで対物レンズ105を支持させ
ると共に、保持筒104の筒部104bをコイルボビンとして
利用し、筒部104bの外周に軸方向の位置を制御するため
のフォーカシング用コイル106と、軸回り方向の位置を
制御するためのトラッキング用コイル107とを固定して
いる。

また、ベース101の上面で保持筒104の底壁104aの内面
と対向する位置に、保持筒104の筒部104b内に非接触に
嵌入する関係に２本の内側ヨーク108を軸102を中心にし
て対称的に突設し、さらに筒部104bの外側に内側ヨーク
108の外面と対向する関係にそれぞれ外側ヨーク109を配
置し、これら外側ヨーク109とベース101の上面との間に
軸方向に着磁された永久磁石110を介在させている。ま
た、ベース101の上面で、且つ保持筒104の底壁104aの内
面と対向する位置に小軸111を立設し、この小軸111と軸
受筒103との間に例えばゴム等で形成されたトラッキン
グ方向の中立位置設定用ダンパ部材112を介在させてい
る。なお、第８図中113は、ベース101に設けられ、対物
レンズ105への光及び対物レンズ105からの光を導く透過
穴を示している。

上記の構成であれば、フォーカシング用コイル106へ
の通電制御に伴う電磁力で保持筒104の位置を第７図中
Ｙ軸方向に変化させ、これによってフォーカシング制御
を行うことができる。さらに、トラッキング用コイル10
7への通電制御に伴う電磁力で保持筒104の位置を第７図
中Ｘ方向に回転移動させ、これによってトラッキング制
御を行うことができる。なお、これらの通電制御は、図
示しないサーボ系で行わせるようにしている。

一方、第10図及び第11図に示す対物レンズ駆動装置
は、次のように構成されている。即ち、磁性材で形成さ
れたベース211の端部には金属棒固定板212が上方に向け
て突設されている。金属棒固定板212には、ベース211に
対して互いに平行な４本の金属棒213の一端が固定され
ている。そして金属棒213の他端に、対物レンズ214を保
持する可動体215が固着されている。さらに、可動体215
にはフォーカシング用コイル216及びトラッキング用コ
イル217が固定されている。

また、ベース211には、フォーカシング用コイル216の
内側に一定の隙間が設けられる状態で嵌入されるように
２本の内側ヨーク218が突出している。そして、内側ヨ
ーク218の外側には、フォーカシング用コイル216及びト
ラッキング用コイル217を挟み、内側ヨーク218と対向す
る位置にそれぞれ外側ヨーク219が突設されている。外
側ヨーク219の内側ヨーク218と対向する面には、それぞ
れ磁石220が固着されている。

上記構成であれば、フォーカシング用コイル216の通
電制御に伴う電磁力で可動体215を第10図中Ｙ方向に移
動させ、これによってフォーカシング制御を行うことが
でき、またトラッキング用コイル217への通電制御に伴
う電磁力で可動体215を第10図中Ｘ方向に移動させ、こ
れによってトラッキング制御を行うことができる。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問
題があった。すなわち、第７図から第９図に示される対
物レンズ駆動装置にあってはダンパ部材112により保持
筒104の中立位置を決めると同時にトラッキング方向の
復元力を得ており、前記ダンパ部材112の内部減衰によ
り主共振におけるＱ値（周波数特性において主共振周波
数10〜40Hzにおける共振の鋭さ）を低く押える作用を得
ているが、一般的に減衰率の大きい材質はクリープしや
すいため、中立位置が時間と共に変化するという問題が
有った。すなわち制御特性を向上させる為に減衰率の大
きさ材料を使用すると中立位置が変化し所定の駆動範囲
が取れなくなり、一方中立位置が変化しないような材料
を選択するとＱ値が大きくなり制御特性が悪化するとい
った問題が有った。

一方、第10図及び第11図に示す装置では、図中Ｘ軸に
示すトラッキング方向に対物レンズ214を移動させた場
合、トラッキング用コイル217が発生する力の作用点を
可動体215の重心と一致させることにより、可動体215を
平行に移動させている。しかし、中立位置からフォーカ
シング方向に可動体215がシフトした状態では、トラッ
キング用コイル217が発生する力の作用点は可動体215の
重心からずれ、結果として、図中Ｚ軸に示す軸回りの回
転力が発生していた。その結果、対物レンズ215が傾
き、ジッタの増加を招いていた。

また４本のワイヤ213の代りに、平行バネの組合わせ
や平行バネと回転軸受により支持する場合は、Ｚ軸回り
の回転変位に対する拘束力が強いが、やはり中立位置か
らフォーカシング方向に可動体がシフトした状態では、
基本的にＺ軸回りに可動体を回転させようとする力が作
用することには変わりがない。このため、低周波領域に
おける傾き量は小さくなるものの、1KHz付近の周波数領
域で傾き振動を励起し、結果として制御動作を不安定な
ものとしていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の対物レンズ駆動装置では、対物レン
ズの中立位置が軸間と共に変化してしまう又は、中立位
置が変化しないような材料を選択するとＱ値が大きくな
り制御特性が悪化するといった相反する問題と、一方で
は、フォーカシング方向或いはトラッキング方向にシフ
トした状態で力のバランスが崩れ、レンズの傾きを引き
起こす等の問題があった。本発明は、上記事情を考慮し
てなされたもので、その目的とするところは、Ｑ値を小
さく押えながら中立位置が、変化しない構造を実現する
と共に、フォーカシング方向或いはトラッキング方向に
シフトした状態においても、力のバランスを保ち、レン
ズの傾きを未然に防止することができ、制御動作開始時
におけサーボ引込み動作の安易化と、安定した制御特性
が得られる簡単な構成の対物レンズ駆動装置を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の対物レンズ駆動装置は、平行な関係にある２
枚の板バネを用い、フォーカシング方向の移動に関して
はこれらの板バネの弾性変形を利用し、またトラッキン
グ方向の移動に関して板バネと直交する軸の回りに可動
体を回転駆動し、可動体の中立点保持と可動体の振動減
衰を各々別の手段により行なわせることにある。

即ち本発明は、対物レンズと、この対物レンズを保持
する可動体と、この可動体を固定部に対して少なくとも
対物レンズの光軸方向若しくは、この光軸方向と直交す
る方向に移動変位させる駆動手段とを有する対物レンズ
駆動装置において、可動体を固定部に対する支持する支
持機構を、固定部に固定端が固定された複数の板バネ
と、これらの板バネの可動端を互いに固定し各板バネ間
の距離を一定に保持する保持部材と、この保持部材に対
し前記可動体を回転自在に支持し、且つその回転中心を
前記可動体の慣性中心と一致させた支持部と、可動体の
中立位置を保持させる中立位置保持手段と、可動体の駆
動に伴う振動を減衰させる減衰手段とを具備して構成す
るようにしたものである。

ここで、支持部としては、軸体と軸受とを用いた回転
軸受機構、又は磁石の反発力を利用した非接触の磁気軸
受を用いることができる。さらに、保持部材と可動体と
を一致接触させると共に、これらを相互に押圧するよう
にした疑似的な回転軸受を用いることも可能である。

（作用） 上記構成であれば、２枚の板バネの可動端が互いに固
定され一定の距離に保持されるので、これらの板バネの
変形による保持部材の移動方向は板バネと直交する方向
に規定される。さらに、支持部により保持部材に対する
可動体の移動方向は板バネと直交する軸を中心とする回
転方向に規定される。つまり、可動体の移動方向は、板
バネと直交する方向と、可動体の慣性中心と一致し板バ
ネと直交する軸を中心とする回転方向との２つの方向に
規定されることになる。従って、フォーカシングに関し
ては、板バネと直交する方向に可動体を移動させること
により、対物レンズを光学記録媒体に対して垂直方向に
駆動することができる。また、トラッキングに関して
は、板バネと直交する軸回りに可動体を回転移動するこ
とにより、対物レンズを光学記録媒体の半径方向に駆動
することが可能となる。

そして、中立位置保持と減衰には、各々最も有効な手
段を選ぶことにより、Ｑ値を小さく押えながら中立位置
が変化しない構造を実現すると共に、従来の板バネや４
本の金属棒により支持する方式とは異なり、可動体の倒
れが励起される等の不都合もない。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる対物レンズ駆
動装置の概略構成を示す平面図、第２図は第１図におけ
る矢視Ｃ−Ｃ断面図、また第３図は同装置を示す斜視図
である。

これらの図において、11は磁性材料で形成されたベー
スを示している。12は可動体であり、この可動体12の慣
性中心から所定の距離隔でた位置には対物レンズ13が固
定されている。可動体12の慣性中心には対物レンズ13の
光軸方向と平行に貫通穴14が設けられており、この貫通
穴14に軸体15が回転自在に嵌入されている。軸体15はそ
の両端を、断面コ字型に保持部材16に設けられた穴17a,
17bに嵌入され、これらの少なくとも一方に圧入等の手
段により固着されている。これにより、保持部材16に対
して可動体12を回転自在に支持する回転軸受機構が構成
されている。

保持部材16の上下両面には、平行な２枚の板バネ18a,
18bの一端（可動端）が固着されている。板バネ18a,18b
の他端（固定端）は、板バネ固定部材19a,19b,19cによ
りベース11に固定されている。ここで、２枚の板バネ18
a,18bはそれぞれの可動端を保持部材16により一体的に
固定されているので、これらの板バネ18a,18b間の距離
は一定に保持される。従って、板バネ18a,18bの可動端
に固定された保持部材16の移動方向は、第２図中Ｙ軸方
向に直線的なものとなる。

また、可動体12には、可動体12の慣性中心に対して互
いに対称な位置に、フォーカシング用コイル20a,20b及
びトラッキング用コイル21a,21bが固定されている。こ
こで、フォーカシング用コイル20a,20bは、Ｙ軸方向を
中心にしてトラッキング状に巻装されている。さらに、
トラッキング用コイル21a,21bは、第１図中Ｘ軸方向を
中心にしてそれぞれ２個づつ巻装され、フォーカシング
用コイル20a,20bの外側に配置されている。

一方、ベース11には、フォーカシング用コイル20a,20
bの内側に一定の隙間が設けられる状態で挿入される内
側ヨーク22a,22bが突設されている。内側ヨーク22a,22b
の外側には、フォーカシング用コイル20a,20b及びトラ
ッキング用コイル21a,21bを挟み、内側ヨーク22a,22bと
対向する位置に、外側ヨーク23a,23bが突設されてい
る。そして、外側ヨーク23a,23bの内側ヨーク22a,22bと
対向する面には、磁石24a,24bが固着されている。

また、フォーカシング用コイル20a,20bの磁石24a,24b
と対向する面に磁性体25a,25bが固着されており、磁石2
4a,24bとの磁気作用により、可動体12が回転変位した場
合の復元力が発生するものとなっている。なお、第２図
中27はバランス重りを示している。また、回転軸受機構
を実現するに際しては、軸体15を可動体12側に嵌着、保
持部材16側に回転自在に嵌合するようにしてもよい。

さらに、保持部材16には板バネ18a,18bを挟むように
して抑止板26が固定されている。抑止板26と可動体12の
間には例えばシリコーゲルのように温度変化により粘弾
性特性の変化が少ない粘弾性体29が充填されている。

このような構成であると、フォーカシング用コイル20
a,20bへの通電制御に伴う電磁力で可動体を第２図中Ｙ
方向に移動させ、これによってフォーカシング制御を行
い、またトラッキング用コイル21a,21bへの通電制御に
伴う電磁力で可動体12を第２図中Ｙ軸回りに回動させ、
これによってトラッキング制御を行うことができる。そ
してこの場合、可動体12をベース11に対して支持する支
持機構として、軸体15、保持部材16及び２枚の板バネ18
a,18b等を用いているので次のような効果が得られる。

すなわち、トラッキング方向の復元力は磁性体25a,25
bと磁石24a,24bの電磁作用と抑止板26と可動体12の間に
取付けられた粘弾性体29の復元力により得ており、磁性
体25a,25bと磁石24a,24bの電磁作用による力は磁石24a,
24bと磁性体25a,25bの取付位置によって定まる中立位置
に戻るまで常に復元力が作用する。したがって減衰率が
大きくクリープしやすい粘弾性材料を使用しても中立位
置が変化することが無い。そのため、Ｑ値を低く押えな
がら中立位置が変化しない構造を実現することができ、
制御特性を著しく向上させることが出来る。

また、トラッキング方向の対物レンズ13の移動は、ト
ラッキング用コイル21a,21bにより発生させられる偶力
による可動体12の回転移動により実現されている。この
偶力は、トラッキング用コイル21a,21bとの磁気回路の
相対位置がフォーカシング方向の変位又はトラッキング
方向の変位により変化した場合でも変化することがな
い。従って、可動体12を直角２方向に平行移動させる場
合のように、中立位置からフォーカシング方向に可動体
12がシフトした状態でトラッキング方向に対物レンズ13
を移動させる際にあっても、Ｚ軸回りに可動体12を回転
させようとする力が作用することは基本的にない構成と
なり、極めて安定した制御動作を実現することが可能に
なる。

また、この実施例では回転軸受機構を利用しているこ
とから、可動体12の回転に伴う抗力を小さくすることが
でき、且つ可動体12の倒れを確実に防止できる等の利点
がある。

第４図から第６図は、本発明の第２の実施例を示して
いる。第４図は対物レンズ駆動装置の概略構成を示す平
面図、第５図は第４図における矢視Ｄ−Ｄ断面図、第６
図は同装置を示す斜視図である。なお、第１図から第３
図と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明に
省略する。

この第２の実施例が先に説明した第１の実施例と異な
る点は、軸体の代りにヒンジを用いたことにある。つま
り、慣性主軸回りの回転に対する復元力を弾性体で構成
されたヒンジで与え、減衰力をヒンジの両端又はヒンジ
の両端に固定される部材に挿入される粘弾性特性を有す
るゴム又は樹脂により与えたものてたり、特に前記粘弾
性体が可動体の回転移動平面と平行な平面において固定
された構成の装置である。

即ち、可動体12の慣性中心には対物レンズ13の光軸方
向と一致する回転中心軸を有する弾性体で構成されたヒ
ンジ30が設けられており、ヒンジ30の一端部31は、圧入
又は接着等の固定手段により可動体12と固定されてい
る。またヒンジ30の他端部32は平行な２板の板バネ18a,
18bにより支持されている。板バネ18a,18bの他端は板バ
ネ保持部材19a,19b,19cによりベース11に固定されてい
る。

さらに、ヒンジ30の端部32には板バネ18a,18bを挟む
ようにして抑止板26が固定されている。抑止板26と可動
体12の間には例えばシリコーンゲルのように温度変化に
よる粘弾性特性の変化が少ない粘弾性体29が充填されて
いる。

この様な構成であると、フォーカシング用コイル20a,
20bへの通電制御に伴う電磁力で可動体12を第５図中Ｙ
方向に移動させ、これによってフォーカシング制御を行
い、又トラッキング用コイル21a,21bへの通電制御に伴
う電磁力で可動体12を第５図中Ｙ軸回り回動させ、これ
によってトラッキング制御を行うことには変りないが、
次のような利点がある。

すなわち、可動体12の慣性主軸回りの回転に対する復
元力を弾性体で構成されたヒンジ30で与え、減衰力をヒ
ンジの両端又はヒンジの一端に固定される可動体12と抑
止板26の間に挿入される粘弾性特性を有するゲル状のゴ
ム又は樹脂等の粘弾性体29により与えたものであり、減
衰力と復元力とを分離した形で与えているため、クリー
プすることのない材料をヒンジ30の材料として選択し、
減衰特性の良い材料を粘弾性体29の材料として選択する
ことにより、Ｑ値を低く押えながら中立位置が変化しな
い構造を実現することができ、制御特性を著しく向上さ
せることが出来る。

また、ヒンジ30には回転に対する復元力があるため第
１の実施例のごとく磁性板25a,25bを設ける必要が無く
なる。

さらに粘弾性体29が可動体12の回転移動平面と平行な
平面において固定されたものであるため、粘弾性体29は
可動体の回転移動に剪断変形されるため効率的にダンピ
ングが作用することを可能にしている。剪断変形は曲げ
変形と比較し大きな内部エネルギの散逸が期待できるた
め必要な粘弾性体の体積が小さく、可動体の小形化と軽
量化に有利な構造である。

さらに、トラッキング方向の対物レンズ13の移動はト
ラッキング用コイル21a,21bにより発生させられる偶力
による可動体12の回転移動により実現されており、偶力
はトラッキング用コイル21a,21bと磁気回路の相対位置
がフォーカス方向の変位又はトラッキング方向の変位に
より変化した場合でも変化することがない為、トラッキ
ング方向の移動に際しては、可動体を直角２方向に平行
移動させる場合のように、中立位置からフォーカシング
方向に可動体がシフトした状態でトラッキング方向に対
物レンズを移動させる場合にＺ軸回りに可動体を傾かせ
ようとする力が作用することは基本的に無い構成である
ため、極めて安定した制御動作を可能にしている。

なお、上記実施例においては、可動体を回転自在に支
持し、且つその回転中心を可動体の慣性中心と一致させ
る支持部材として軸体とヒンジを示しているが、本発明
はこれに限定されるものではない。軸体やヒンジの代わ
りに、突起を有する部材や突起と凹部からなるピンボッ
ト軸受、磁石の吸引、反発力を利用した磁気軸受等を用
いてもよい。

さらに、上記実施例はすべて、可動体側に駆動コイル
を固定部側に磁石を配置したムービングコイルタイプの
ものを示したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

つまり、可動体側に磁石、固定部側に駆動コイルを配
置したムービングマグネットタイプにも適用することが
できる。なお、ムービングマグネットタイプは、可動体
側にコイルの配線等が無くなるために動作特性に優れる
等の種々のメリットを備えている。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の対物レンズ駆動装置によ
れば、Ｑ値を小さく押えながら中立位置が変化しない構
造を実現すると共にサーボ引込み動作の安易化と安定し
た制御特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明の第１の実施例に係わる対
物レンズ駆動装置の概略構成を説明するためのもので第
１図は平面図、第２図は第１図の矢視Ｃ−Ｃ断面図、第
３図は斜視図、第４図乃至第６図は、本発明の第２の実
施例に係わる対物レンズ駆動装置の概略構成を説明する
ためのもので第４図は平面図、第５図は第４図の矢視Ｄ
−Ｄ断面図、第６図は斜視図、第７図乃至第９図は、第
１の従来例を説明するためのもので第７図は斜視図、第
８図は第７図の矢視Ａ−Ａ断面図、第９図は第７図の矢
視Ｂ−Ｂ断面図、第10図及び第11図は第２の従来例を説
明するためのもので、第10図は斜視図、第11図は分解斜
視図である。 11……ベース（固定部）、12……可動体、13……対物レ
ンズ、15……軸体、16……保持部材、18a,18b……板バ
ネ、20a,20b……フォーカシング用コイル、21a,21b……
トラッキング用コイル、24a,24b……磁石、25a,25b……
磁性体、26……抑止板、29……粘弾性体（減衰手段）、
30……ヒンジ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズと、この対物レンズを保持する
   可動体と、この可動体を固定部に対して少なくとも前記
   対物レンズの光軸方向若しくは、この光軸方向と直交す
   る方向に移動変位させる駆動手段とを有する対物レンズ
   駆動装置において、前記固定部にその固定端が固定され
   た複数の板バネと、これらの板バネの可動端を互いに固
   定し、前記各板バネ間の距離を一定に保持する保持部材
   と、この保持部材に対し前記可動体を回転自在に支持
   し、且つその回転中心を前記可動体の慣性中心と一致さ
   せた支持部と、前記可動体の中立位置を保持させる中立
   位置保持手段と、前記可動体の駆動に伴う振動を減衰さ
   せる減衰手段とを具備することを特徴とする対物レンズ
   駆動装置。
2. 【請求項２】前記支持部は、回転軸受機構からなるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の対
   物レンズ駆動装置
3. 【請求項３】前記減衰手段は、前記保持部材に設けた抑
   止板と前記可動体の間に充填される粘弾性体であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の対物レンズ駆
   動装置。
4. 【請求項４】前記支持部は、前記中立位置保持手段を兼
   ね備えたヒンジであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の対物レンズ駆動装置。