JP2542635B2

JP2542635B2 - 光ヘッド

Info

Publication number: JP2542635B2
Application number: JP62229451A
Authority: JP
Inventors: 瑛山田
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPS6473536A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、光ディスク等の光学的記録媒体より情報
を光学的に再生または記録する光学的情報処理装置の光
ヘッドに関し、特に対物レンズ駆動部の構造に関する。

（従来技術）レーザ光を用いる光学的再生もしくは記録装置では、
レーザ光をレンズ等により記録媒体に集光して情報の記
録あるいは信号の検出を行なう。正しく信号を検出する
には、記録媒体の凹凸や振動に応じて光ビームの集束点
（光スポット）を記録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
ッキング制御が必要である。

これらの制御を行なうためには、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
すアクチュエータが必要である。

このような光学系を動かすアクチュエータとしては、
従来種々の構成のものが開発されている。例えば、光デ
ィスクの面に垂直方向（フォーカシング方向）の支持及
び復元力を有する平行板バネと、半径方向（トラッキン
グ方向）の支持及び回転に対する復元力を有する合成樹
脂で構成されたヒンジとを有する支持部材で対物レンズ
を基台に支持し、この対物レンズを電磁手段によりフォ
ーカシング方向およびトラッキング方向に駆動可能にし
たものがある。これは、板バネ・ヒンジ型と称するアク
チュエータで、例えば特開昭62−40627号公報、実開昭6
1−145330号公報にその詳細が記載されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述の板バネ・ヒンジ型アクチュエー
タを有する光ヘッドにあっては次のような問題点があっ
た。

即ち、合成樹脂で構成されたヒンジは、対物レンズの
トラッキング方向の中立位置を決めると同時に復元力を
与える２つの作用をもつ。ところで、アクチュエータの
主共振周波数F₀における共振ピーク量（Ｑ値）は低いこ
とが望ましい。このため、ヒンジには内部減衰率の大き
い材料が用いられ、その構成部材の内部減衰を利用して
主共振周波数における共振ピーク量（Ｑ値）を低く（28
〜20dB）押えている。

ところで、一般に内部減衰率の大きい材質はクリープ
しやすいため、このような材料でヒンジを構成した場合
には、対物レンズの中立位置が時間と共に変化するとい
う問題があった。即ち、制御特性を向上させるために内
部減衰率の大きい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る。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
性が悪化するという問題があった。

更に、WORM（WRITE ONE READ MANY）用光ディスクド
ライブ装置では、高速アクセスを行わせることにより高
密度情報の記録あるいは読みだしを50msec程度のスピー
ドで素早く行なわせる必要性が高まりつつある。このた
めには、主共振周波数F₀を高く（コンパクトディスクプ
レーヤ用光ヘッドの３〜５倍）すると共にＱ値の低減
（略16dB以下）を計らねばならない。

主共振周波数F₀およびＱ値は、可動分質量ｍ、バネ定
数ｋ、制御係数（減衰率）Ｄについて、次に示す関係が
ある。

従って、主共振周波数F₀を高くするためにバネ定数ｋ
を大きくすると、Ｑ値も大きくなってしまい、高速制御
特性が劣化するという問題がある。

その上、外部環境の変化、特に温度の低温領域におい
て一般の合成樹脂は硬くなり、即ちバネ定数が大きくな
り、F₀の許容範囲外へのシフト及びＱ値の増大が生じ
る。これらは、いずれも高速制御特性を、劣化させる最
大の原因である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、共振ピーク量（Ｑ値）を小さ
く押えながら、主共振周波数F₀を高くでき、かつ中立位
置が変化しない構造を実現すると共に、温度変化に対し
てもF₀とＱ値の変動を少なくして、安定した高速制御特
性が得られる、構成が簡単な光ヘッドの対物レンズ駆動
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）この発明の光ヘッドは、光学的記録媒体に光ビームを
照射及び前記光学的記録媒体からの反射光を受光するた
めの対物レンズを装着した可動部と、基台と、可動部を
基台に対して移動可能に支持する可動部支持部材とを備
え、可動部支持部材が光学的記録媒体の面に垂直方向の
支持及び復元力を有する平行板バネと光学的記録媒体の
面に平行な方向の支持及び回転に対する復元力を有する
合成樹脂で構成されたヒンジを有し、対物レンズを前記
２方向に駆動可能とした光ヘッドにおいて、ヒンジにこ
れと異なる材質の弾性体を付加したことを特徴とする。

ヒンジに付加される異種の弾性体としては、例えば、
シリコーンゴム，シリコーン系ポッティング剤、または
接着剤等が利用でき、これらは接着、超音波あるいは加
熱により付加される、あるいは適当な圧縮率で（５〜10
％）で嵌込んで付加される。

（作用）本発明によれば、特に対物レンズをヒンジの軸回りに
回転移動させるものにおいて、ヒンジに異種の弾性体を
付加し、慣性主軸回りの回転に対する復元力を、ヒンジ
とこれに付加した弾性体とで与えている。これにより、
Ｑ値低減と主共振周波数F₀の向上、および温度によるＱ
値とF₀変動を抑圧することができ、安定した高速制御特
性が得られ、かつ中立位置が変化しない光ヘッドが実現
できる。

これらのことを以下に説明をする。

第５図および第６図はヒンジ部のモデルを示し、それ
ぞれａは模型図、b,cは機械回路図である。第５図はヒ
ンジに弾性体のダンパを付加しない従来のモデル、第６
図はヒンジの両方の側面に弾性体のダンパを付加した本
発明のモデルを示す。なお図中、ｆはトラッキングコイ
ルに制御電流を流す事により生ずる電磁駆動力、ｍは可
動体の質量、k₀はヒンジのバネ定数、c₀はヒンジの粘性
減衰係数を表わす。またk₁,k₂はヒンジの側面に付加さ
れた弾性体のダンパのバネ定数、c₁,c₂はそれぞれのダ
ンパの粘性減衰係数を表わす。

第６図のヒンジの両方の側面に弾性体からなるダンパ
を装着した本発明のモデルでは、ヒンジ部のバネ定数は
k₀＋k₁＋k₂＝k₀＋k₃となり、第５図に示すモデルのk₀に
比べ大きくなる。このため、本発明によれば、主共振周
波数F₀を表わす前述の（１）式より明らかなように、F₀
も大となる。

また、第６図の本発明のモデルでは、ヒンジ部の粘性
減衰係数はc₀＋c₁＋c₂＝c₀＋c₃となり、第５図に示すモ
デルのc₀に比べ大きくなる。一方、制動係数（減衰率）
Ｄは粘性減衰係数ｃに比例するので、共振ピーク量Ｑ値
を表わす前述の（２）式より明らかなように、本発明に
よればＱ値を低減することができる。

更に、バネ定数及び粘性減衰係数の温度変化の少ない
材質、例えば硬化後も弾性を有しているシリコーン系の
ゴム状弾性体のようなポッティング剤あるいは接着剤を
ダンパとして用いることで温度特性を良好とすることが
できる。

（実施例）以下、本発明を実施例を示す図面を参照して説明す
る。

本発明の光ヘッドは、基本的には、基台と、対物レン
ズを装着した可動部と、可動部を基台に対して移動可能
に支持する可動部材支持部材とを備え、可動部支持部材
が光学的記録媒体の面に垂直方向の支持及び復元力を有
する平行板バネと光学的記録媒体の面に平行な方向の支
持及び回転に対する復元力を有する合成樹脂で構成され
たヒンジを有している。そして、更に可動部を電磁駆動
するための、永久磁石と電磁コイルからなる電磁駆動系
を有している。

第１図は可動部を基台に対して移動可能に支持する可
動部支持部材の斜視図を示し、可動部支持部材２はヒン
ジ４を有する中間支持部材５と、平行板バネ8a,8bと、
固定部材９とからなる。ヒンジ４を有する中間支持部材
５は合成樹脂でなり、ヒンジ４を挟んで一端側に可動体
固定部６、他端側に板バネ固定部７が設けられている。
そして、このヒンジ４の側面に、第３図ａに横断面図お
よび第４図ａに側面図を示すように、ヒンジを構成する
合成樹脂とは異なる材質からなりこれよりも硬度が低い
材料、例えばシリコーンゴムで構成されたマカロニ状の
弾性体4a,4bが付加されている。これは、Ｑ値低減と主
共振周波数F₀の向上及び温度によるＱ値とF₀の変動を抑
圧するためのダンパ材として作用する。

また、板バネ固定部７には、可動体固定部６側に向っ
て延び、またこれを挟むように平行配置された２枚の板
バネ8a,8bのそれぞれの一端部が固定されている。２枚
の板バネ8a,8bの他端側は、固定部材９に固定されてい
る。つまり、ヒンジ４を平行板バネ8a,8bの両固定端の
内側に配置している。

このような可動部支持部材２では、可動体固定部６
は、固定部材９に対して、板バネ8a,8bの揺動方向に移
動可能であり、またハンジ４の軸まわりに回転移動可能
である。

さて、この可動部支持部材２は、第２図に示すよう
に、可動体固定部６の両端部6a,6bには対物レンズ10を
保持した可動体11が圧入または接着等の固定手段により
固定される。なお、この可動体11にはフォーカシング用
コイル14a,14b及びトラッキング用コイル16a,16b,16c,1
6dが固定されている。一方、固定部材９を、そこに設け
られた孔9a,9bをヨークとなる軟磁性体で形成された基
台12に植設されたピン12a,12bに圧入し、可動部支持部
材２を基台12に固定している。

従って、対物レンズ10は基台12に対して、板バネ8a,8
bの揺動方向およびヒンジ４の軸まわりに回転移動可能
となる。

なお、基台12には、内側ヨーク18a,18bおよび外側ヨ
ーク20a,20bが対向するように突出して設けられ、外側
ヨーク20a,20b内側ヨーク18a,18bとの対向面には永久磁
石19a,19bが固着されている。内側ヨーク18a,18bは、可
動体11に固着されたフォーカシング用コイル14a,14bの
内側に所定の間隔が設けられる位置に設けられている。
また外側ヨーク20a,20bは、可動体11に固着されたトラ
ッキング用コイル16a,16b,16c,16dと対向する位置に設
けられている。

ところで、可動部支持部材２のヒンジ４の軸は、対物
レンズ、フォーカシング用コイル、トラッキング用コイ
ル等の可動な部材の慣性中心に、対物レンズ10の光軸方
向と一致する回転中心軸を有するように配置されてい
る。なお、可動部支持部材２の可動体固定部６には、こ
のバランス調整のために金属製のバランサ25a,25bが一
体成型により埋め込まれている。また、平行板バネの支
点とヒンジ部の支点を対物レンズの光軸方向から見て同
一軸上に配置されている。

このような光ヘッドでは、フォーカス方向の制御は、
フォーカシング用コイル14a,14bに流す電流を制御する
ことにより、永久磁石19a,19bで得られる磁界との相互
作用による電磁駆動力で可動体11を対物レンズ10の光軸
方向に、板バネ8a,8bで構成される平行リンク機構によ
って平行移動させ、対物レンズ10の焦点位置を記憶媒体
上に常に結ばせることができる。

一方、トラッキング方向の制御は永久磁石19a,19bに
よる磁界とトラッキング用コイル16a,16b,16c,16dに通
電制御することにより、対物レンズ10の光軸と垂直面内
の回転力が可動体11に作用する。これにより光軸と直角
方向、速ち、記録媒体の半径方向に、可動部支持部材２
のヒンジ４を回転中心として対物レンズ10が回動移動す
る。これによってトラッキング制御を行なうことができ
る。なお、これらの通電制御は図示しないサーボ系で行
なわせる。

第３図と第４図に本発明に係るヒンジに付加される弾
性体の種々の構成を示す。第３図はヒンジ部の横断面図
を示し、また第４図は側面図を示す。第３図に示される
ように、ヒンジに付加される弾性体4a,4bは断面形状が
ドーナツ状、円形状等種々の形状をとり得る。また第４
図に示されるように、弾性体4a,4bが付加されるヒンジ
の領域も種々とり得る。更に、ヒンジ４は対物レンズ10
の光軸と平行方向に連続したものでなく、第４図に示す
ように、次落部4cを設け、Ｑ値を低減することが好まし
い。また、この欠落部4cを利用して弾性体4a,4bを一体
構成として嵌込んだ第３図ｄに示すような形状もとり得
る。

また、本発明では、ヒンジを合成樹脂からなる板バネ
として、その表面にＱ値を低減させるための弾性体から
なるダンパ例えば、シリコーン系の接着剤若しくはポッ
ティング材を固着せしめて構成しても良い。また、慣性
主軸回りの回転に対するヒンジと弾性体のダンパと平行
板バネを射出成型にて一体成型しても良く、それにより
組立て工程の低減及び低廉化が可能となる。

［発明の効果］本発明によれば、以下の利点がある。

（１）弾性体を付加してなる複合形ヒンジの構造によ
り、ヒンジ部の等価粘弾性係数を大きくすることができ
る。このため、例えば第７図に実線Ａで示すように、弾
性体を付加しない場合のＱ値（略28〜21dB:破線Ｂ）に
比べ、Ｑ値を略10dB低減させることができる。

これにより、高速制御特性を著しく向上させることが
できる。

（２）ヒンジに付加する弾性体として、温度変化による
バネ定数変化がヒンジに比較して小さな（略1/2〜1/5）
材質のものを用いることにより、温度変化に対する主共
振周波数F₀の変動幅を小さくできる。例えば、第８図に
示すように、−10℃から50℃においては、弾性体を付加
しない場合には曲線Ｂで示すように変動幅略45％と大き
かったが、本発明によれば曲線Ａで示すようにこれを略
20％以下に低減できる。

これにより、サーボ回路を簡単化すると共に安定な制
御特性を向上させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可動部支持部材の斜視図、第２図は本
発明の光ヘッドの対物レンズ駆動装置を示し、同図ａは
正面図、同図ｂはＡ−Ａ′線での断面図、第３図はヒン
ジ部の各種例を示す断面図、第４図はヒンジ部の各種例
を示す側面図、第５図は従来のモデル図、第６図は本発
明のモデル図、第７図は本発明の効果を説明するトラッ
キングのボード線図、第８図は本発明の温度特性の効果
を説明するトラッキングのボード線図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的記録媒体に光ビームを照射及び前記
光学的記録媒体からの反射光を受光するための対物レン
ズを装着した可動部と、基台と、前記可動部を前記基台
に対して移動可能に支持する可動部支持部材とを備え、
前記可動部支持部材が前記光学的記録媒体の面に垂直方
向の支持及び復元力を有する平行板バネと前記光学的記
録媒体の面に平行な方向の支持及び回転に対する復元力
を有する合成樹脂で構成されたヒンジを有し、前記対物
レンズを前記２方向に駆動可能とした光ヘッドにおい
て、前記ヒンジにこれと異なる材質の弾性体を付加したこと
を特徴とする光ヘッド。
【請求項２】前記ヒンジと異なる材質の弾性体は、前記
ヒンジを構成する合成樹脂よりも硬度が低いことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光ヘッド。